KR102030046B1 - 스팀터빈과 기화부를 열교환하여 에너지를 절감한 부유식 발전선 - Google Patents

스팀터빈과 기화부를 열교환하여 에너지를 절감한 부유식 발전선 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LNG가 저장되는 LNG 저장탱크; 상기 저장탱크로부터 공급되는 LNG를 기화시키는 기화부; 상기 기화부에 의해 기화되는 천연가스를 연료로 사용하여 동력을 생산하는 가스터빈; 상기 가스터빈으로부터 발생하는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키는 폐열회수보일러; 상기 폐열회수보일러에서 발생되는 스팀에 의하여 동력을 생산하는 스팀터빈; 상기 가스터빈 및 스팀터빈의 동력에 의하여 전력을 생산하는 발전기; 상기 스팀터빈에서 발생된 스팀을 냉각시켜 상기 폐열회수보일러로 순환시키는 복수기; 및 열교환매체를 공급하여 상기 복수기를 냉각하고 상기 기화부를 가열하는 복수기/기화부 열교환장치;를 포함하는 부유식 발전선을 제공한다.

Description

스팀터빈과 기화부를 열교환하여 에너지를 절감한 부유식 발전선{OPERATIN ENERGY SAVING FLOATING LNG RE-GASIFICATION POWER PLANT}
본 발명은 부유식 발전선에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엘엔지를 기화시키는 기화부와 스팀터빈을 냉각시키는 복수기를 연계하여 부유식 발전선의 운전 에너지를 절감한 발전선에 관한 것이다.
액화천연가스(LNG)를 연료로 사용하는 발전 설비는 주로 육상에 설치되는데, 이를 위해선 부지를 매입해야 하고, 송전선 등을 설치해야 하므로 과도한 설치비용이 발생하였다.
이에 따라, 최근에는 원료 수급이 용이하고 용지확보 비용이 저렴한 해안가에 발전 설비를 설치하는 사례가 늘어나고 있다.
하지만, 해안가에 설치되는 발전 설비의 경우, 화재의 원인이 되는 누전, 합선 등을 야기하여 안정상의 문제가 발생할 수 있었다. 특히, 파력(wave)에 의한 유동과 진동에 의해 2차적인 피해가 발생할 우려도 있었다.
본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제10-1279646호(2013.06.26. 공고)가 있으며, 상기 선행문헌에는 부유식 해상발전 장치에 관한 기술이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 가열이 필요한 기화부와, 냉각이 필요한 복수기를 연계하는 열교환장치를 구비하여 부유식 발전선의 운전 에너지를 절감하기 위한 것이다.
본 발명은 LNG가 저장되는 LNG 저장탱크; 상기 저장탱크로부터 공급되는 LNG를 기화시키는 기화부; 상기 기화부에 의해 기화되는 천연가스를 연료로 사용하여 동력을 생산하는 가스터빈; 상기 가스터빈으로부터 발생하는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키는 폐열회수보일러; 상기 폐열회수보일러에서 발생되는 스팀에 의하여 동력을 생산하는 스팀터빈; 상기 가스터빈 및 스팀터빈의 동력에 의하여 전력을 생산하는 발전기; 상기 스팀터빈에서 발생된 스팀을 냉각시켜 상기 폐열회수보일러로 순환시키는 복수기; 및 열교환매체를 공급하여 상기 복수기를 냉각하고 상기 기화부를 가열하는 복수기/기화부 열교환장치;를 포함하고, 상기 복수기/기화부 열교환장치는 복수기에 설치되어 열교환매체로 복수기의 열을 흡수하여 복수기를 냉각하는 흡열열교환기와, 기화부에 설치되어 열교환매체로 LNG를 가열하는 열을 공급하는 발열열교환기와, 열교환매체가 상기 흡열열교환기와 발열열교환기를 순환하도록 하는 순환펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 발전선을 제공한다.
삭제
본 발명은 LNG가 저장되는 LNG 저장탱크; 상기 저장탱크로부터 공급되는 LNG를 기화시키는 기화부; 상기 기화부에 의해 기화되는 천연가스를 연료로 사용하여 동력을 생산하는 가스터빈; 상기 가스터빈으로부터 발생하는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키는 폐열회수보일러; 상기 폐열회수보일러에서 발생되는 스팀에 의하여 동력을 생산하는 스팀터빈; 상기 가스터빈 및 스팀터빈의 동력에 의하여 전력을 생산하는 발전기; 상기 스팀터빈에서 발생된 스팀을 냉각시켜 상기 폐열회수보일러로 순환시키는 복수기; 및 열교환매체를 공급하여 상기 복수기를 냉각하고 상기 기화부를 가열하는 복수기/기화부 열교환장치;를 포함하고, 상기 복수기/기화부 열교환장치는 해수를 유입하는 흡입펌프와, 상기 복수기에 설치되어 상기 흡입펌프에서 공급되는 해수흡입된 해수로 복수기의 열을 흡수하여 복수기를 냉각하는 흡열열교환기와, 상기 기화부에 설치되어 상기 흡열열교환기에서 배출되는 해수로 LNG를 가열하는 열을 공급하는 발열열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 발전선을 제공한다.
본 발명에 따른 부유식 발전선은 스팀터빈의 증기를 회수하기 위하여 냉각이 필요한 복수기와, LNG를 기화시키기 위하여 가열이 필요한 기화부를 단일의 복수기/기화부 열교환장치로 통합함으로써, 설비를 간소화하고 운전에 소모되는 에너지를 절감할 수 있는 효과를 가져온다.
도 1은 본 발명에 따른 부유식 발전선의 개략적인 구조를 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 복수기/기화부 열교환장치를 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 복수기/기화부 열교환장치를 나타낸 구성도임.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 부유식 발전선의 개략적인 구조를 나타낸 구성도이다.
도시된 바와 같이, 부유식 발전선(100)은 선체(110)와, 선체(110)에 형성되며 LNG가 저장되는 LNG 저장탱크(120)와, 상기 LNG 저장탱크(120)로부터 공급되는 LNG를 기화시키는 기화부(130)와, 상기 기화부(130)에 의해 기화되는 천연가스를 연료로 사용하여 동력을 생산하는 가스터빈(140)과, 상기 가스터빈(140)으로부터 발생하는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키는 폐열회수보일러(150)와, 상기 폐열회수보일러(150)에서 발생되는 스팀에 의하여 동력을 생산하는 스팀터빈(160)과, 상기 가스터빈(140) 및 스팀터빈(160)의 동력에 의하여 전력을 생산하는 발전기(170)와, 상기 스팀터빈(160)에서 배출되는 스팀을 냉각시켜 상기 폐열회수보일러(150)로 순환시키는 복수기(180)와, 열교환매체를 공급하여 상기 복수기를 냉각하고 상기 기화부를 가열하는 복수기/기화부 열교환장치(190)를 포함한다.
상기 기화부(130)는 LNG를 가열하여 기화시켜야 하는 것으로 지속적인 열의 공급이 필요하고, 상기 복수기(180)는 스팀터빈에서 배출되는 스팀을 냉각하여 액화시켜야 하는 것으로 지속적인 냉각이 필요하다.
종래에는 기화부(130)를 가열하기 위한 가열장치와, 복수기(180)를 냉각하기 위한 냉각장치가 별도로 구성되어 있었다.
본 발명은 부유식 발전선의 운전시에 소요되는 에너지를 절감하기 위한 것으로, 기화부(130)의 가열과 복수기(180)의 냉각이 단일의 복수기/기화부 열교환장치에 의하여 이루어지도록 함으로써, 부유식 발전선의 설비를 간소화하고 운전에 소모되는 에너지를 절감하기 위한 것이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 복수기/기화부 열교환장치를 나타낸 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 복수기/기화부 열교환장치는 복수기(130)에 설치되어 열교환매체로 복수기의 열을 흡수하여 복수기를 냉각하는 흡열열교환기(192)와, 기화부(130)에 설치되어 열교환매체로 LNG를 가열하는 열을 공급하는 발열열교환기(194)와, 열교환매체가 상기 흡열열교환기(192)와 발열열교환기(194)를 순환하도록 하는 순환펌프(196)를 포함한다.
열교환매체로는 청수, 해수 또는 다른 냉매 등을 사용할 수 있다.
복수기에서 필요로 하는 냉각열량과 기화부에서 필요로 하는 발열열량이 유사한 경우에는 복수기/기화부 열교환장치만으로 충분할 수 있으나, 복수기의 냉각열량이 부족한 경우에는 복수기(130)에 추가적인 냉각장치를 구비할 수 있다.
반대로 기화부의 가열열량이 부족한 경우에는 기화부에 추가적인 가열장치를 구비할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 복수기/기화부 열교환장치를 나타낸 구성도이다.
앞선 제1실시예가 열교환매체를 지속적으로 순환시키는 구조를 가지고 있었던 것에 반하여, 제2실시예는 열교환매체로 해수를 사용하되 외부의 해수를 유입한 후, 배출하는 구조를 가진다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 복수기/기화부 열교환장치는 해수를 유입하는 흡입펌프(198)와, 복수기(130)에 설치되어 상기 흡입펌프(198)에서 공급되는 해수흡입된 해수로 복수기의 열을 흡수하여 복수기를 냉각하는 흡열열교환기(192)와, 기화부(130)에 설치되어 상기 흡열열교환기(192)에서 배출되는 해수로 LNG를 가열하는 열을 공급하는 발열열교환기(194)를 포함한다.
발열열교환기(194)를 거치며 냉각된 해수는 부유식 발전선의 외부로 배출된다.
이러한 개방식 구조의 경우 복수기의 냉각에 필요한 양만큼의 해수를 흡입하도록 설계하되, 기화부에 필요한 열량이 부족한 경우에 추가적인 가열장치를 구비하도록 할 수 있다.
다른 형태로는 기화부의 가열에 필요한 양만큼의 해수를 흡입하도록 설계할 수 있다. 해수가 일정한 온도를 가지고 있으므로 흡열 열교환기에 과량의 해수가 공급되더라도 복수기가 과냉각되는 문제는 발생하지 않는다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 부유식 발전선은 스팀터빈의 증기를 회수하기 위하여 냉각이 필요한 복수기와, LNG를 기화시키기 위하여 가열이 필요한 기화부를 단일의 복수기/기화부 열교환장치로 통합함으로써, 설비를 간소화하고 운전에 소모되는 에너지를 절감할 수 있는 효과를 가져온다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 부유식 발전선 110 : 선체
120 : 저장탱크 130 : 기화부
140 : 가스터빈 150 : 폐열회수보일러
160 : 스팀터빈 170 : 발전기
180 : 복수기 190 : 복수기/기화부 열교환장치
192 : 흡열열교환기 194 : 발열열교환기
196 : 순환펌프 198 : 배출펌프

Claims (3)

  1. 삭제
  2. LNG가 저장되는 LNG 저장탱크; 상기 저장탱크로부터 공급되는 LNG를 기화시키는 기화부; 상기 기화부에 의해 기화되는 천연가스를 연료로 사용하여 동력을 생산하는 가스터빈; 상기 가스터빈으로부터 발생하는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키는 폐열회수보일러; 상기 폐열회수보일러에서 발생되는 스팀에 의하여 동력을 생산하는 스팀터빈; 상기 가스터빈 및 스팀터빈의 동력에 의하여 전력을 생산하는 발전기; 상기 스팀터빈에서 발생된 스팀을 냉각시켜 상기 폐열회수보일러로 순환시키는 복수기; 및 열교환매체를 공급하여 상기 복수기를 냉각하고 상기 기화부를 가열하는 복수기/기화부 열교환장치;를 포함하고,
    상기 복수기/기화부 열교환장치는
    복수기에 설치되어 열교환매체로 복수기의 열을 흡수하여 복수기를 냉각하는 흡열열교환기와, 기화부에 설치되어 열교환매체로 LNG를 가열하는 열을 공급하는 발열열교환기와, 열교환매체가 상기 흡열열교환기와 발열열교환기를 순환하도록 하는 순환펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 발전선.
  3. LNG가 저장되는 LNG 저장탱크; 상기 저장탱크로부터 공급되는 LNG를 기화시키는 기화부; 상기 기화부에 의해 기화되는 천연가스를 연료로 사용하여 동력을 생산하는 가스터빈; 상기 가스터빈으로부터 발생하는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키는 폐열회수보일러; 상기 폐열회수보일러에서 발생되는 스팀에 의하여 동력을 생산하는 스팀터빈; 상기 가스터빈 및 스팀터빈의 동력에 의하여 전력을 생산하는 발전기; 상기 스팀터빈에서 발생된 스팀을 냉각시켜 상기 폐열회수보일러로 순환시키는 복수기; 및 열교환매체를 공급하여 상기 복수기를 냉각하고 상기 기화부를 가열하는 복수기/기화부 열교환장치;를 포함하고,
    상기 복수기/기화부 열교환장치는
    해수를 유입하는 흡입펌프와, 상기 복수기에 설치되어 상기 흡입펌프에서 공급되는 해수흡입된 해수로 복수기의 열을 흡수하여 복수기를 냉각하는 흡열열교환기와, 상기 기화부에 설치되어 상기 흡열열교환기에서 배출되는 해수로 LNG를 가열하는 열을 공급하는 발열열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 발전선.
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