KR102211430B1 - 이동식 부유 저장 발전플랜트 및 그 이동식 부유 저장 발전플랜트의 거주구 배치구조 - Google Patents

이동식 부유 저장 발전플랜트 및 그 이동식 부유 저장 발전플랜트의 거주구 배치구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액화천연가스 화물창에 저장된 액화천연가스를 기화시키고 그 연료가스를 이용하여 전력(電力)을 생산할 수 있는 화력 발전모듈을 구비하는 이동식 부유 저장 발전플랜트로서, 조타실이 있는 거주구와 각종 장비가 설치된 기관실의 설치를 최적의 위치에 배치하여 운항 중 시야 확보와 작업의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 기관실 안에 스팀 터빈 발전모듈이 배치됨으로써, 스팀 터빈 발전모듈을 해상구조물 상부에 설치하는 선체보다 선체길이를 최단으로 최적화가 가능하고, 거주구에서의 접근성을 확보할 수 있으며, 스팀 라인의 최적화를 도모할 수 있는 효과가 있다.

Description

이동식 부유 저장 발전플랜트 및 그 이동식 부유 저장 발전플랜트의 거주구 배치구조{MOBILE TYPE FLOATING STORAGE POWER GENERATION PLANT AND ACCOMODATION ARRANGEMENT STRUCTURE}
본 발명은 액화천연가스 화물창에 저장된 액화천연가스를 기화시키고 그 기화된 연료가스를 이용하여 전기를 생산할 수 있는 화력 발전모듈을 구비하는 이동식 부유 저장 발전플랜트에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 조타실이 있는 거주구(Accommodation)와 각종 장비가 설치된 기관실(Machinery Space)을 최적의 위치에 배치하여 운항 중 시야 확보는 물론 작업의 효율성을 향상시킬 수 있는 이동식 부유 저장 발전플랜트 및 그 이동식 부유 저장 발전플랜트의 거주구 배치구조에 관한 것이다.
최근에는 친환경적인 발전에 대한 요구로 천연가스를 이용한 전기 생산에 대한 관심이 증가하고 있다.
전력공급이 원활하지 않은 신흥개발국 등에서 가스 발전에 대한 관심이 높아지고 있는데, 가스 발전은 그 특성상 육지에 가스 저장소 등과 같은 가스 인프라가 갖추어져야만 전기를 생산 가능하기 때문에 개발에 제한이 많다.
기존 육상 발전의 경우, 육상에 복합화력발전을 구성하고 발전에 필요한 각종 장비 및 기자재를 육상에 배치한다. 이에 따라 모든 설치 및 배치, 테스트가 현지(Site)에서 수행되어 그에 따른 리스크가 상시 존재하고 모든 시스템이 각 별도의 건물에 독립적으로 위치함에 따라 건물 및 배관, 자재의 소모량이 크다. 즉, 별도의 천연가스 저장설비 및 기화설비, 발전설비가 각각 위치하게 된다.
액화천연가스를 저장, 재기화 후 복합화력발전소를 통해 전기를 생산하기 위해서는 항상 사람이 거주를 할 수 있는 공간을 필요로 하며, 부유식 저장 발전 플랜트에서는 이를 거주구(Accommodation)라고 한다.
이동을 하는 FSRU(Floating Storage Re-gasfication Unit)와 복합화력발전소가 융합된 부유식 저장 발전플랜트의 경우, 항해를 위한 조타실은 거주구 안에 설치되므로 거주구의 배치에 큰 영향을 미친다.
공개번호 제10-2011-0040119호 공개번호 제10-2012-0041814호
도 1은 이동식 부유 저장 발전플랜트에서 거주구의 배치구조를 보인 측면 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 부유 저장 재기화설비(10)의 상부 공간에 화력 발전모듈(20)과 거주구(30)가 설치될 수 있는데, 화력 발전모듈(20)은 부유 저장 재기화설비(10)의 선수 측에 설치되고, 거주구(30)는 부유 저장 재기화설비(10)의 선미 측에 설치될 수 있다.
상기 화력 발전모듈(20)의 하부, 즉 메인 데크(D)의 하부에는 액화천연가스 화물창(40)이 배치되고, 상기 거주구(30)의 하부에는 보기 장비들이 설치되는 기관실(50)이 배치될 수 있다.
그리고, 부유 저장 재기화설비(10)의 선미에는 운항시 추진을 위한 추진기(60)가 설치될 수 있다.
도 1에 도시된 이동식 부유 저장 발전플랜트의 구성을 보면, 거주구(30)의 하부에 기관실(50)이 배치되므로 작업자가 거주구(30)에서 기관실(50)로 이동하기는 쉽지만, 거주구(30)가 부유 저장 재기화설비(10)의 선미 측에 설치되므로 운항 시에 거주구(30)에 있는 조타실(31)에서의 운항 시야 확보가 어렵게 되는 문제점을 상정할 수 있다.
도 1의 이동식 부유 저장 발전플랜트에서 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 아래의 도 2와 같은 이동식 부유 저장 발전플랜트를 상정할 수 있다.
도 2는 이동식 부유 저장 발전플랜트에서 거주구의 다른 배치구조를 보인 측면 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 부유 저장 재기화설비(10)의 상부 공간에 화력 발전모듈(20)과 거주구(30)가 설치되는데, 부유 저장 재기화설비(10)의 선수 측에 거주구(30)가 설치되고, 상기 부유 저장 재기화설비(10)의 선미 측에 화력 발전모듈(20)이 설치될 수 있다.
상기 거주구(30)가 설치된 메인 데크(D)의 하부에는 액화천연가스 화물창(40)이 배치되고, 상기 화력 발전모듈(20)이 설치된 메인 데크(D)의 하부에는 보기 장비들이 설치되는 기관실(50)이 배치될 수 있다. 그리고, 부유 저장 재기화설비(10)의 선미에는 운항시 추진을 위한 추진기(60)가 설치될 수 있다.
도 2에 도시된 이동식 부유 저장 발전플랜트의 구성을 보면, 거주구(30)가 부유 저장 재기화설비(10)의 선수 측에 배치되므로 거주구(30)에 있는 조타실(31)에서의 운항 시야 확보가 용이하지만, 거주구(30)가 기관실(50)과 멀리 떨어져 배치되므로 작업자가 장비/자재 수급 등의 작업에 많은 불편함을 주고 업무 효율성을 떨어뜨리는 문제점을 상정할 수 있다.
따라서, 본 발명은 거주구와 각종 장비가 설치된 기관실, 그리고 액화천연가스 화물창을 최적의 위치에 배치하여, 운항 중 시야 확보와 작업의 효율성과 가스폭발에 대한 탑승자의 안전성을 확보할 수 있으며, 제품 및 환경에 대한 문제를 회피하고 야드 건조 및 커미셔닝(Commissioning)의 야드(Yard) 수행을 최대화하여 현지 작업(Site Work)에 따른 리스크(Risk)를 최소화할 수 있는 이동식 부유 저장 발전플랜트를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 FSRU 내 발전 플랜트의 최적화 배치를 통해서 방만한 육상 배치로 인한 건물 및 배관 자재의 소모량을 획기적으로 줄이고, 선박 및 해양구조물의 장점을 화력발전에 적용하여 독창적인 발전모델 구축할 수 있는 이동식 부유 저장 발전플랜트를 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 액화천연가스 화물창이 있는 해상구조물의 상부 공간에 화력 발전모듈과 거주구가 설치되며, 화력 발전모듈은 해상구조물의 선미 측에 배치되고 거주구는 해상구조물의 선수 측에 배치되는 이동식 부유 저장 발전 플랜트가 제공된다.
상기 화력 발전모듈은 가스 터빈 및/또는 엔진 발전장치, 폐열회수장치(HRSG:Heat Recovery Steam Generator), 스팀 터빈 발전모듈, 전력변환기를 포함한다.
상기 화력 발전모듈의 하부에는 상기 액화천연가스 화물창이 배치되고, 상기 거주구의 하부에는 기관실(Machinery Space)이 배치될 수 있다.
상기 거주구의 선수 측 배치구조에 의해서, 운항 시 거주구에 있는 조타실에서 시야 확보가 가능하고 상기 기관실과의 접근거리가 최단으로 단축되는 구조를 갖는다.
상기 해상구조물의 선미에 추진기가 배치되고, 상기 해상구조물은 부유식 저장 재기화 설비(FSRU)를 포함하는 개념으로 정의한다.
상기 거주구는 상기 해상구조물의 선수 선미 방향(해상구조물 길이방향)을 따라 상기 화력 발전모듈과 정렬 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 액화천연가스를 연료로 하여 전력을 생산하는 화력 발전모듈과 운항시 추진을 위한 추진기를 구비하는 이동식 부유 저장 발전 플랜트로서, 선미 측에 거주구가 배치되는 것을 특징으로 하는 이동식 부유 저장 발전 플랜트가 제공된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 액화천연가스 화물창에 저장된 액화천연가스를 기화시키고 기화된 연료가스를 이용하여 전기를 생산할 수 있는 화력 발전모듈을 구비하는 이동식 부유 저장 발전플랜트로서, 조타실이 있는 거주구와 각종 장비가 설치된 기관실을 최적의 위치에 배치하여 운항 중 시야 확보와 작업의 효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 액화천연가스 화물창이 거주구와 가장 먼 거리에 배치되므로 가스폭발에 대한 인명피해의 위험성을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 제품 및 환경에 대한 문제를 회피하고 야드 건조 및 커미셔닝(Commissioning)의 야드(Yard) 수행을 최대화하여 현지 작업(Site Work)에 따른 리스크(Risk)를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 기관실 안에 스팀 터빈 발전모듈이 배치됨으로써, 스팀 터빈 발전모듈을 해상구조물 상부에 설치하는 선체보다 선체길이를 최단으로 최적화가 가능하고, 거주구에서의 접근성을 확보할 수 있으며, 스팀 라인의 최적화를 도모할 수 있다.
그리고, 설비에 필요한 사이트(Site)의 공사를 최소화하도록 하며, 가스 인프라가 없는 지역에 가스 발전 인프라를 단시간에 공급할 수 있도록 한다.
도 1은 이동식 부유 저장 발전플랜트에서 거주구의 배치구조를 보인 측면 구성도
도 2는 이동식 부유 저장 발전플랜트에서 거주구의 다른 배치구조를 보인 측면 구성도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이동식 부유 저장 발전플랜트 및 그 이동식 부유 저장 발전플랜트의 거주구 배치구조를 보인 측면 구성도
도 4는 기관실(160)에 스팀 터빈 발전모듈(113)이 배치되는 구조를 보인 측면 구성도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이동식 부유 저장 발전플랜트에 있어서 화력 발전모듈을 보인 구성도
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이동식 부유 저장 발전플랜트 및 그 이동식 부유 저장 발전플랜트의 거주구 배치구조에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이동식 부유 저장 발전플랜트 및 그 이동식 부유 저장 발전플랜트의 거주구 배치구조를 보인 측면 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이동식 부유 저장 발전플랜트(100)는 액화천연가스를 연료로 하여 전력을 생산하는 화력 발전모듈(110)과, 운항시 추진을 위한 추진기(120)를 구비한다.
상기 화력 발전모듈(110)은 가스 터빈 및/또는 엔진 발전장치(111)와, 폐열회수장치(112)와, 스팀 터빈 발전장치(113)를 포함한다.
상기 추진기(120)는 스러스터(Thruster) 또는 프로펠러일 수 있다. 상기 추진기(120)는 생산한 전기 혹은 후술하는 가스 터빈 및/또는 엔진 발전장치(111) 혹은 그외의 구동원에 의해서 구동될 수 있다.
그리고, 해상구조물(150) 선수 측에 거주구(130)가 배치된다. 여기서, 상기 해상구조물(150)은 단순 부유 구조물은 물론 부유식 저장 재기화 설비(FSRU:Floating Storage Re-gasfication Unit)를 포함하는 개념으로 정의한다.
부유식 저장 재기화 설비의 기화기(미도시)는 해수, 스팀 등의 열 매체를 이용하여 저장탱크(120)로부터 공급되는 LNG를 기화시켜서 천연가스화하여 가스 터빈 및/또는 엔진 발전장치(111)에 공급되도록 하는데, 일례로 해상구조물(150)의 메인 데크(D) 상에 설치될 수 있다.
좀더 구체적으로, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이동식 부유 저장 발전플랜트(100)는, 액화천연가스 화물창(140)이 있는 해상구조물(150)의 상부 공간, 즉 메인 데크(D) 상부에 화력 발전모듈(110)과 거주구(130)가 설치된다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이동식 부유 저장 발전플랜트의 거주구 배치구조에서, 상기 화력 발전모듈(110)은 상기 해상구조물(150)의 선미 측에 배치되고 상기 거주구(130)는 상기 해상구조물(150)의 선수 측에 배치된다.
상기 화력 발전모듈(110)이 설치된 해상구조물(150)의 메인 데크(D) 하부에는 상기 액화천연가스 화물창(140)이 배치된다.
상기 거주구(130)의 하부가 설치된 해상구조물(150)의 메인 데크(D) 하부에는 기관실(Machinery Space)(160)이 배치될 수 있다.
상기 거주구(130)의 선수 측 배치구조에 의해서, 운항 시 상기 거주구(130)에 있는 조타실(133)에서 시야 확보가 가능하고 상기 기관실(160)과의 접근거리가 최단거리로 단축된다.
상기 거주구(130)는 상기 해상구조물(150)의 선수 선미 방향을 따라 상기 화력 발전모듈(110)과 정렬 배치될 수 있다.
상기 거주구(130)는 최하층의 메인 데크(Main deck; 131)로부터 최상층의 탑 데크(Top deck; 134)까지 다수의 층으로 이루어지되, 탑 데크(134)의 아래에 조타실(133)이 위치하며, 조타실(133)과 메인 데크(111) 사이에 다수의 데크(132)가 위치할 수 있다.
도 4는 기관실(160)에 스팀 터빈 발전모듈(113)이 배치되는 구조를 보인 측면 구성도로서, 기관실(160) 안에는 상기 화력 발전모듈(110)의 스팀 터빈 발전모듈(113)이 배치될 수 있다.
일반적으로 기관실(160) 안에는 쿨링 워터 설비, 유틸러티 설비, 윤활장비 등이 설치되는데, 본 발명에서는 기관실(16) 안에 쿨링 워터 설비, 유틸러티 설비, 윤활장비 등을 최적 배치로 하여 공간을 확보하고, 그 확보한 공간 안에 스팀 터빈 발전모듈(113)이 최적 배치됨으로써, 스팀 터빈 발전모듈(113)을 해상구조물(150) 상부에 설치하는 선체보다 선체길이를 최단으로 최적화가 가능하고, 거주구(130)에서의 접근성을 확보할 수 있으며, 스팀 라인의 최적화를 도모할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이동식 부유 저장 발전플랜트에 있어서 화력 발전모듈을 보인 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 화력 발전모듈(110)은 가스 터빈 및/또는 엔진 발전장치(111), 폐열회수장치(HRSG)(112), 스팀 터빈 발전모듈, 전력 변환기, 기타 장비 등을 포함한다.
상기 가스 터빈 및/또는 엔진 발전장치(111)는 가스터빈+가스엔진, 가스터빈, 그리고 가스엔진 중 어느 하나로 구성될 수 있음을 의미하며, 이 중에서 가스터빈+가스엔진의 복합화력발전이 가장 바람직하다.
가스엔진은 MDT의 2 Stroke 저속 고압가스분사 엔진(MEGI), 바칠라의 중속 4-stroke DFDE 엔진, 바칠라의 2 Stroke 저속 저압가스분사 엔진을 사용할 수도 있다.
상기 가스 터빈 및/또는 엔진 발전장치(111)는 기화기(미도시)에서 액화천연가스를 기화시키고, 그 기화된 가스연료를 사용하여 전기를 생산하고, 폐열회수장치(HRSG)(112)는 상기 가스 터빈 및/또는 엔진 발전장치(111)의 폐열을 회수하여 고온 고압의 스팀을 발생한다.
폐열회수장치(HRSG)(112)의 저압과 고압의 스팀이 스팀 터빈(113)에 공급되고, 스팀 터빈(113)은 이러한 스팀을 사용하여 전기를 생산하도록 구성된다.
발전기(G)는 가스 터빈 및/또는 엔진 발전장치(111) 및 스팀 터빈의 동력을 얻어 발전하게 되는데, 단일구조로 구성되거나, 상기 가스 터빈 및/또는 엔진 발전장치(111) 및 스팀 터빈으로부터 각각 동력을 얻도록 복수 구조로 이루어질 수 있다. 발전기(G)에서 생산된 전력은 육지의 전력 수요처로 전력케이블(미도시)을 통해 공급될 수 있다.
스팀 터빈(113)에서 발생한 스팀은 응축기(114)에 의해서 응축되고, 응축수 펌프(115)는 응축수를 폐열회수장치(HRSG)(112)에 다시 공급한다.
응축기(114)는 고온의 스팀을 냉각하기 위하여 해수펌프(P)를 사용하여 해수(sea water)를 끌어들여 냉각한다.
여기서, 상기 가스 터빈 및/또는 엔진 발전장치(111)는 가스 터빈과 엔진을 함께 사용할 수도 있고, 가스 터빈과 엔진을 각각 사용할 수도 있다. 가스 엔진의 일 예로는, MDT의 2 Stroke 저속 고압가스분사 엔진(MEGI), 바칠라의 중속 4-stroke DFDE 엔진, 바칠라의 2 Stroke 저속 저압가스분사 엔진 등을 들 수 있다.
해상구조물(150)에는 발전시 발생하는 폐수를 물리적 또는 화학적으로 처리하여 정화시킴과 아울러 발전 관련 설비들의 냉각을 위한 냉각수를 제공하는 수처리/쿨링 유닛(미도시)이 설치될 수 있다.
이와 같이 구성된 이동식 부유 저장 발전플랜트의 작용 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 이동식 부유 저장 발전플랜트(100)는 기존 부유 발전플랜트와는 달리 액화천연가스 화물창(140)과 추진기(170)를 구비한다.
즉, 본 발명의 이동식 부유 저장 발전플랜트는 해상의 어느 한곳에 머물러 액화천연가스 화물창(140)에 저장된 액화천연가스를 기화시키고 기화된 연료가스를 이용하여 전기를 생산하고, 필요에 따라 추진기(170)를 이용하여 다른 장소로 이동을 할 수 있다.
본 발명의 이동식 부유 저장 발전플랜트(100)에 있어서, 화력 발전모듈(110)은 상기 해상구조물(150)의 선미 측에 배치되고 상기 거주구(130)는 상기 해상구조물(150)의 선수 측에 배치되므로, 거주구(130)의 조타실(133)에서 운항 중 시야 확보가 가능하다.
또한, 상기 거주구(130)의 하부에 기관실(Machinery Space)(160)이 배치되므로, 거주구(130)에서 기관실(160)로의 접근거리가 단축되어 작업 효율성을 높일 수 있다.
또한, 액화천연가스 화물창(140)이 거주구(130)과 가장 먼 거리에 배치되므로, 가스폭발에 대한 인명피해의 위험성을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 기관실 안에 스팀 터빈 발전모듈이 배치됨으로써, 스팀 터빈 발전모듈을 해상구조물 상부에 설치하는 선체보다 선체길이를 최단으로 최적화가 가능하고, 거주구에서의 접근성을 확보할 수 있으며, 스팀 라인의 최적화를 도모할 수 있다.
본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
100: 이동식 부유 저장 발전플랜트
110: 화력 발전모듈
111: 가스 터빈 및/또는 엔진 발전장치
112: 폐열회수장치
113: 스팀 터빈
114: 응축기
115: 응축수 펌프
120: 추진기
130: 거주구
133: 조타실
140: 액화천연가스 화물창
150: 해상구조물
160: 기관실
P: 해수펌프

Claims (11)

  1. 액화천연가스 화물창이 구비된 해상구조물의 상부 공간에 화력 발전모듈과 거주구가 설치되며, 상기 화력 발전모듈은 상기 해상구조물의 선미 측에 배치되고 상기 거주구는 상기 해상구조물의 선수 측에 배치되며, 상기 해상구조물의 선미에 추진기가 배치되고,
    상기 거주구가 배치된 선수 측 메인데크의 하부에는 기관실(Machinery Space)이 배치되며,
    상기 거주구의 선수 측 배치구조에 의해서, 운항 시 상기 거주구에 있는 조타실에서 시야 확보가 가능하고 상기 기관실과의 접근거리가 단축되는 구조를 갖는, 이동식 부유 저장 발전플랜트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화력 발전모듈은 가스 터빈 및/또는 엔진 발전장치, 폐열회수장치, 스팀 터빈 발전모듈, 전력변환기를 포함하는 이동식 부유 저장 발전플랜트.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 화력 발전모듈의 하부에는 상기 액화천연가스 화물창이 배치되는, 이동식 부유 저장 발전플랜트.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 기관실에는 상기 스팀 터빈 발전모듈이 배치되는 것을 특징으로 하는 이동식 부유 저장 발전플랜트.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 거주구는 상기 해상구조물의 선수 선미 방향을 따라 상기 화력 발전모듈과 정렬 배치되는 것을 특징으로 하는 이동식 부유 저장 발전플랜트.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 해상구조물은 부유식 저장 재기화 설비를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 부유 저장 발전플랜트.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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