KR102238747B1

KR102238747B1 - 발전시스템을 구비한 부유식 해상구조물

Info

Publication number: KR102238747B1
Application number: KR1020160080885A
Authority: KR
Inventors: 엄형식; 김규종; 이정일; 김현정; 김대희
Original assignee: 한국조선해양 주식회사
Priority date: 2016-06-28
Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2021-04-08
Also published as: KR20180001871A

Abstract

부유식 해상구조물이 개시된다. 본 발명에 따른 부유식 해상구조물은, 복수기의 증기를 응축시키기 위한 해수의 유동방향을 전환부를 이용하여 전환할 수 있다. 그러면, 복수기의 증기를 응축시키기 위한 해수를 이용하여 재기화부의 LNG를 기화시킬 수 있으므로, 해수관로를 포함한 설비의 사용효율이 향상되는 효과가 있을 수 있다.

Description

발전시스템을 구비한 부유식 해상구조물 {FLOATING MARINE STRUCTURE WITH ELECTRIC POWER GENERATOR}

본 발명은 발전부의 복수기의 증기를 응축시키는 해수의 유동방향을 전환할 수 있는 발전시스템을 구비한 부유식 해상구조물에 관한 것이다.

오늘날, 환경에 대한 관심의 일환으로, 친환경적인 발전시스템에 대한 관심이 증대되고 있으며, 친환경적인 발전시스템의 일종으로 천연가스를 발전연료로 사용하는 발전시스템이 있다.

그런데, 육상에 천연가스를 발전연료로 사용하는 발전시스템을 구축하기 위해서는 천연가스를 액화시켜 저장하기 위한 탱크 및 가스공급장치 등과 같은 기반시설이 필요하므로, 기반시설이 갖춰지지 않은 도서 지역 등에 천연가스를 발전연료로 사용하는 발전시스템을 구축하기가 어렵다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 천연가스를 저장 및 재기화하는 장치가 구비된 선체에 발전시스템을 설치하고, 선체에서 발전을 한 다음 자체의 사용처 및 육상의 사용처로 송전하는 부유식 해상구조물이 개발되어 사용되고 있다.

선체에 설치된 발전시스템은 발전시 생성된 증기를 응축시키는 복수기를 가지며, 복수기의 증기를 응축시키기 위하여 해수를 사용한다. 이때, 적은 양의 해수로 복수기의 증기를 응축시키기 위하여, 재기화장치의 냉열을 이용하여 해수를 냉각시키고, 냉각된 해수로 복수기의 증기를 응축시킨다.

그런데, 종래의 부유식 해상구조물은 해수가 재기화장치측에서 복수기측으로 유동하도록 정해져 있다. 그러면, 복수기의 증기를 응축시킨 후 배출되는 가열된 해수를 이용하여 액화된 천연가스를 기화시킬 수 없으므로, 설비의 사용효율이 저하되는 단점이 있다.

부유식 해상구조물과 관련한 선행기술은 한국공개특허공보 제10-2015-0086640호(2015년 07월 29일) 등에 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 모든 문제점들을 해결할 수 있는 부유식 해상구조물을 제공하는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 해수를 이용하여 복수기의 증기를 응축시킬 수 있고, 복수기의 증기를 응축시킨 후 배출되는 가열된 해수를 이용하여 재기화부의 LNG를 기화시킬 수 있도록 구성하여, 설비의 사용효율을 향상시킨 부유식 해상구조물을 제공하는 것일 수 있다.

본 발명에 따른 부유식 해상구조물은, 선체; 상기 선체에 설치되며 LNG(Liquefied Natural Gas)를 저장하는 LNG탱크; 상기 선체에 설치되며, 해수를 이용하여 상기 LNG탱크에서 공급된 LNG를 기화시키는 재기화부; 상기 선체에 설치되고, 상기 재기화부에서 공급된 기화된 NG(Natural Gas)를 발전연료로 사용하여 발전하며, 해수를 이용하여 발전시 생성된 증기를 응축시키는 복수기를 가지는 발전부; 상기 재기화부 및 상기 복수기에 각각 연결되며, 상기 재기화부에서 배출된 해수를 상기 복수기에 공급하거나, 상기 복수기에서 배출된 해수를 상기 재기화부에 공급하는 해수관로; 상기 해수관로에 설치되어 해수의 유동방향을 전환하는 전환부를 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 부유식 해상구조물은, 복수기의 증기를 응축시키기 위한 해수의 유동방향을 전환부를 이용하여 전환할 수 있다. 그러면, 복수기의 증기를 응축시키기 위한 해수를 이용하여 재기화부의 LNG를 기화시킬 수 있으므로, 해수관로를 포함한 설비의 사용효율이 향상되는 효과가 있을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해상구조물의 구성을 보인 도.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 요부 발췌도.

본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.

한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.

"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목 각각 뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.

"및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및/또는 제3항목"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 또는 제3항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결된다 또는 설치된다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 설치될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결된다 또는 설치된다"라고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "∼사이에"와 "바로 ∼사이에" 또는 "∼에 이웃하는"과 "∼에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 부유식 해상구조물에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해상구조물의 구성을 보인 도이다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 부유식 해상구조물은 선체(110), 추진부(120), LNG탱크(130), 재기화부(140) 및 발전부(150)를 포함할 수 있다.

선체(110)는 부력에 의하여 수면에 뜰 수 있다.

추진부(120)는 선체(110)에 설치되어 선체(110)를 이동시킬 수 있으며, 프로펠라와 상기 프로펠라를 회전시키기 위한 동력장치를 포함할 수 있다. 상기 동력장치는 가스 또는 오일 등과 같은 추진연료의 연소시 발생하는 연소가스에 의하여 구동하면서 상기 프로펠라를 회전시킬 수 있다.

LNG탱크(130)는 선체(110)에 설치될 수 있으며, LNG(Liquefied Natural Gas)를 저장할 수 있다. LNG탱크(130)는 선체(110)의 하측 부위에 설치되는 것이 바람직하고, LNG탱크(130)에 저장되는 LNG는 대략 -160℃ 이하의 액체 상태이다.

재기화부(140)는 선체(110)에 설치될 수 있으며, LNG탱크(130)로부터 LNG를 공급받아 액체 상태의 LNG를 기체 상태로 기화시킬 수 있다. 이때, 액체 상태의 LNG를 기화시키기 위하여 재기화부(140)는 상대적으로 고온의 열원과 열교환할 수 있다. 재기화부(140)는 LNG가 저장되는 탱크, 상기 탱크의 LNG를 배출시키는 펌프, 상기 탱크에서 배출된 LNG를 기화시키는 기화기 등을 포함할 수 있으며, 재기화부(140)에서 기화된 NG(Natural Gas)는 대략 상온(常溫)의 온도를 가질 수 있다.

발전부(150)는 선체(110)에 설치될 수 있으며, 재기화부(140)에서 기화된 NG를 연료로 발전할 수 있다. 발전부(150)에 대하여 자세히 설명한다.

발전부(150)는 가스터빈(151), 폐열회수보일러(153), 증기터빈(155) 및 복수기(157)를 포함할 수 있다.

가스터빈(151)은 기화된 NG가 연소될 때 발생하는 연소가스에 의하여 구동할 수 있고, 가스터빈(151)에 의하여 발전기(151a)가 구동하면서 발전한다. 가스터빈(151)을 구동시킨 연소가스는 가스터빈(151)의 외부로 배출되며, 가스터빈(151)에서 배출된 배기가스는 폐열회수보일러(153)로 유입될 수 있다.

폐열회수보일러(153)는 가스터빈(151)에서 배출되는 배기가스를 이용하여 증기를 생성하고, 증기터빈(155)은 폐열회수보일러(153)에서 배출된 증기에 의하여 구동한다. 그러면, 증기터빈(155)에 의하여 발전기(155a)가 구동하면서 발전기(155a)가 발전한다.

증기터빈(155)을 구동시킨 증기는 배출되어 복수기(157)에서 응축되어 배출되며, 복수기(157)에서 배출된 응축수는 폐열회수보일러(153)로 재유입될 수 있다.

본 실시예에 따른 부유식 해상구조물은 기화된 NG를 연소시키고, 기화된 NG의 연소시 발생하는 연소가스를 이용하여 가스터빈(151)을 구동시키며, 가스터빈(151)에 의하여 발전기(151a)가 구동하면서 1차로 발전한다. 그리고, 가스터빈(151)에서 배출되는 배기가스를 이용하여 폐열회수보일러(153)는 증기를 생성하고, 폐열회수보일러(153)에서 생성된 증기에 의하여 증기터빈(155)이 구동하며, 증기터빈(155)에 의하여 발전기(155a)가 2차로 발전한다. 그러므로, 발전효율이 향상될 수 있다.

발전부(150)에서 발전된 전기의 대부분은 육상의 사용처로 공급되고, 나머지는 부유식 해상구조물 자체에서 사용된다.

복수기(157)의 증기를 응축시키기 위해서는 많은 양의 응축수가 필요하므로, 해수를 이용하여 복수기(157)의 증기를 응축시킨다. 이때, 적은 양의 해수로 복수기(157)의 증기를 응축시키기 위하여 해수를 냉각시킨 다음, 복수기(157)로 공급할 수 있다. 그리고, 해수를 냉각시키기 위하여 재기화부(140)의 냉열을 사용할 수 있다.

상세히 설명하면, 해수가 통과하는 해수관로(161)가 마련될 수 있다. 해수관로(161)는 재기화부(140)와 열교환한 해수가 복수기(157)와 열교환하도록 안내할 수 있다. 해수관로(161)의 해수가 재기화부(140)와 열교환하면 냉각되므로, 냉각된 해수가 복수기(157)로 유입되어 복수기(157)의 증기를 응축시킨다. 그러므로, 적은 양의 해수로 복수기(157)의 증기를 응축시킬 수 있다.

해수관로(161)와 재기화부(140)가 열교환한다는 의미는 해수관로(161)의 해수와 재기화부(140)의 LNG가 열교환한다는 의미이고, 해수관로(161)와 복수기(157)가 열교환한다는 의미는 해수관로(161)의 해수와 복수기(157)의 증기가 열교환한다는 의미임은 당연하다.

해수관로(161)는 제1해수관로(161a)와 제2해수관로(161b)를 포함할 수 있다.

제1해수관로(161a)는 복수기(157)를 통과할 수 있다. 그리고, 제2해수관로(161b)는 일단부측은 제1해수관로(161a)와 연통되고, 중앙부측은 재기화부(140)를 통과하며, 타단부측은 자신의 일단부측과 복수기(157) 사이의 제1해수관로(161a)의 부위와 연통될 수 있다.

그러면, 제1해수관로(161a)의 일단부측으로 유입된 해수의 일부는 재기화부(140)측으로 유입되어 재기화부(140)와 열교환하고, 나머지는 복수기(157)측으로 직접 공급된다. 이때, 재기화부(140)와 열교환한 냉각된 해수는 재기화부(140)와 열교환하지 않은 해수와 혼합되어 복수기(157)를 통과하면서 복수기(157)의 증기를 응축시킬 수 있다.

제2해수관로(161b)의 일단부측과 타단부측 사이의 제1해수관로(161a)의 부위에는 제1해수관로(161a)의 개폐 정도(程度)를 조절하는 제1밸브(163a)가 설치될 수 있고, 제2해수관로(161b)에는 제2해수관로(161b)의 개폐 정도를 조절하는 제2밸브(163b)가 설치될 수 있다. 그러면, 제1밸브(163a) 및 제2밸브(163b)를 이용하여 제1해수관로(161a) 및 제2해수관로(161b)의 개폐 정도를 조절할 수 있으므로, 재기화부(140)와 열교환하는 해수의 양을 조절할 수 있다. 재기화부(140)와 열교환하는 해수의 양을 조절할 수 있으면, 복수기(157)로 공급되어 복수기(157)의 증기를 응축시키는 해수의 온도를 조절할 수 있다. 복수기(157)의 증기를 응축시킨 해수는 해양으로 배출될 수 있다.

복수기(157)와 열교환하여 가열된 해수를 이용하면 재기화부(140)의 재기화효율을 향상시킬 수 있다.

본 실시예에 따른 부유식 해상구조물은 복수기(157)와 열교환하여 가열된 해수를 이용하여 재기화부(140)의 LNG를 기화시키기 위하여, 해수관로(161)의 해수의 유동방향을 전환하는 전환부(170)가 설치될 수 있다. 전환부(170)는 해수관로(161)에 설치되며, 해수관로(161)의 해수가 재기화부(140)측에서 복수기(157)측으로 유동하거나, 복수기(157)측에서 재기화부(140)측으로 유동하도록 해수의 유동방향을 선택적으로 전환할 수 있다.

전환부(170)에 의하여 해수관로(161)의 해수가 복수기(157)측에서 재기화부(140)측으로 유동하면, 가열된 해수가 재기화부(140)로 공급되므로, 재기화부(140)의 재기화효율을 향상시킬 수 있다.

전환부(170)는 제2해수관로(161b)와 복수기(157) 사이의 제1해수관로(161a 부위에 설치되는 것이 바람직하며, 펌프(171)를 포함할 수 있다. 그리하여, 펌프(171)를 정회전시키면 해수관로(161)의 해수가 재기화부(140)측에서 복수기(157)측으로 유동하고, 펌프(171)를 역회전시키면 복수기(157)측에서 재기화부(140)측으로 해수관로(161)의 해수가 유동하므로, 해수의 유동방향이 선택적으로 전환될 수 있다.

해수가 복수기(157)측에서 재기화부(140)측으로 유동할 경우, 제1밸브(163a) 및 제2밸브(163b)를 이용하여 제1해수관로(161a) 및 제2해수관로(161b)의 개폐 정도를 조절하면, 재기화부(140)로 공급되는 가열된 해수의 양을 조절할 수 있다. 재기화부(140)로 공급되어 재기화부(140)와 열교환하는 해수의 양을 조절할 수 있으면, 재기화부(140)에서 기화되는 LNG의 양을 조절할 수 있다.

본 실시예에 따른 부유식 해상구조물은, 전환부(170)를 이용하여 해수관로(161)의 해수의 유동방향을 전환하면, 복수기(157)의 증기를 응축시킨 후 배출되는 가열된 해수를 이용하여 재기화부(140)의 LNG를 기화시킬 수 있다. 그러면, 해수관로(161)를 포함한 설비의 사용효율이 향상될 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 도 1의 요부 발췌도로서, 해수관로(161)의 해수의 유동에 대하여 설명한다.

정상적인 상태에서는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 전환부(170)의 펌프(171)를 정방향으로 회전시켜, 해수를 재기화부(140)측에서 복수기(157)측으로 유동시키는 제1운전모드로 운전한다. 그러면, 제1해수관로(161a)로 유입된 해수는 복수기(157)로 공급될 수 있고, 제2해수관로(161b)를 통하여 재기화부(140)로 공급될 수 있다. 그리고, 재기화부(140)와 열교환한 제2해수관로(161b)의 해수는 제1해수관로(161a)의 해수와 혼합되어 복수기(157)로 공급될 수 있다. 그러면, 복수기(157)로 냉각된 해수가 공급되므로, 적은 양의 해수로 복수기(157)의 증기를 응축시킬 수 있다. 복수기(157)의 증기를 응축시킨 해수는 해양으로 배출될 수 있다.

그리고, 복수기(157)와 열교환하여 가열된 해수를 이용하여 재기화부(140)의 LNG를 기화시키고자 할 경우에는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 전환부(170)의 펌프(171)를 역방향으로 회전시켜, 해수를 복수기(157)측에서 재기화부(140)측으로 유동시키는 제2운전모드로 운전한다. 그러면, 제1해수관로(161a)로 유입되어 복수기(157)에서 가열된 해수는 제1해수관로(161a)를 통하여 해양으로 배출될 수 있고, 제2해수관로(161b)를 통하여 재기화부(140)로 공급될 수 있다. 재기화부(140)로 공급된 해수는 가열된 해수이므로, 재기화부(140)의 LNG는 많은 양이 기화되거나, 기화된 NG의 온도가 상대적으로 높을 수 있다. 그리고, 재기화부(140)와 열교환한 해수는 제1해수관로(161a)의 해수와 혼합되어 제1해수관로(161a)를 통하여 해양으로 배출될 수 있다.

즉, 전환부(170)는 해수가 재기화부(140)를 거쳐 발전부(150)의 복수기(157)로 공급되는 제1운전모드와 해수가 발전부(150)의 복수기(157)를 거쳐 재기화부(140)로 공급되는 제2운전모드를 선택적으로 전환할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110: 선체
120: 추진부
130: LNG탱크
140: 재기화부
150: 발전부
160: 전환부

Claims

선체;
상기 선체에 설치되며 LNG(Liquefied Natural Gas)를 저장하는 LNG탱크;
상기 선체에 설치되며, 해수를 이용하여 상기 LNG탱크에서 공급된 LNG를 기화시키는 재기화부;
상기 선체에 설치되고, 상기 재기화부에서 공급된 기화된 NG(Natural Gas)를 발전연료로 사용하여 발전하며, 해수를 이용하여 발전시 생성된 증기를 응축시키는 복수기를 가지는 발전부;
상기 재기화부 및 상기 복수기에 각각 연결되며, 상기 재기화부에서 배출된 해수를 상기 복수기에 공급하거나, 상기 복수기에서 배출된 해수를 상기 재기화부에 공급하는 해수관로;
상기 해수관로에 설치되어 해수의 유동방향을 전환하는 전환부를 포함하며,
상기 전환부는,
상기 해수관로에 설치되며 정회전 또는 역회전하면서 해수의 유동방향을 전환하는 펌프를 포함하고,
정상적인 상태에서 상기 펌프를 정방향으로 회전시켜 해수를 상기 재기화부 측에서 상기 복수기 측으로 유동시키는 제1운전모드로 운전하고,
상기 정상적인 상태 대비 LNG가 많은 양이 기화되어야 하거나 기화되는 NG의 온도가 상대적으로 높아야 하는 경우 상기 펌프를 역방향으로 회전시켜 해수를 상기 복수기 측에서 상기 재기화부 측으로 유동시키는 제2운전모드로 운전하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
삭제
제1항에 있어서,
상기 해수관로는,
상기 복수기를 통과하는 제1해수관로;
일단부측은 상기 제1해수관로와 연통되고, 중앙부측은 상기 재기화부를 통과하며, 타단부측은 자신의 상기 일단부측과 상기 복수기 사이의 제1해수관로의 부위와 연통된 제2해수관로를 포함하고,
상기 재기화부에 공급되는 해수의 양은 조절가능한 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
제3항에 있어서,
상기 제2해수관로의 일단부측과 타단부측 사이의 상기 제1해수관로의 부위에는 상기 제1해수관로의 개폐 정도(程度)를 조절하는 제1밸브가 설치되고,
상기 제2해수관로에는 상기 제2해수관로의 개폐 정도를 조절하는 제2밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.