KR102315033B1 - System and Method of Power Generation and Seawater Desalination using Ocean Thermal Energy Conversion on FLNG - Google Patents
System and Method of Power Generation and Seawater Desalination using Ocean Thermal Energy Conversion on FLNG Download PDFInfo
- Publication number
- KR102315033B1 KR102315033B1 KR1020150073943A KR20150073943A KR102315033B1 KR 102315033 B1 KR102315033 B1 KR 102315033B1 KR 1020150073943 A KR1020150073943 A KR 1020150073943A KR 20150073943 A KR20150073943 A KR 20150073943A KR 102315033 B1 KR102315033 B1 KR 102315033B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- working fluid
- flng
- seawater
- water
- freshwater
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
- B63J1/00—Arrangements of installations for producing fresh water, e.g. by evaporation and condensation of sea water
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D1/00—Evaporating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
- B63J3/00—Driving of auxiliaries
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
- C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
- F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/04—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using pressure differences or thermal differences occurring in nature
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
Abstract
본 발명은 FLNG에서 FLNG로 공급되는 해수의 온도 차를 이용하여 담수를 생산하는 FLNG의 담수 생산시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, FLNG의 액체 상태의 작동유체를 표층수와 열교환시켜 기화시키는 단계; 상기 기화된 작동유체로 전기 에너지를 생산하는 단계; 상기 전기 에너지를 생산한 작동유체를 액화시키는 단계; 상기 작동유체를 기화시킨 표층수를 증발시키는 단계; 및 상기 기화된 표층수를 액화시켜 담수를 생산하는 단계;를 포함하고, 상기 생산된 담수는 FLNG의 담수 수요처로 공급하고, 상기 생산된 담수의 적어도 일부는 육상의 담수 수요처로 공급하는 FLNG의 담수 생산방법이 제공된다.The present invention relates to a FLNG freshwater production system and method for producing freshwater using a temperature difference of seawater supplied from FLNG to FLNG.
According to the present invention, the step of vaporizing the working fluid in the liquid state of the FLNG by heat exchange with the surface water; producing electrical energy with the vaporized working fluid; liquefying the working fluid that produced the electrical energy; evaporating the surface layer water in which the working fluid is vaporized; and liquefying the vaporized surface water to produce fresh water; wherein the produced fresh water is supplied to a fresh water consumer of FLNG, and at least a portion of the produced fresh water is supplied to a fresh water consumer on land. A method is provided.
Description
본 발명은 FLNG에서 FLNG로 공급되는 해수의 온도 차를 이용하여 담수를 생산하는 FLNG의 담수 생산시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a FLNG freshwater production system and method for producing freshwater using a temperature difference of seawater supplied from FLNG to FLNG.
해수의 담수화란, 식수나 공업용수 등으로 이용할 수 있도록 해수에서 염분을 제거하여 담수를 얻는 것으로, 역삼투법(Reverse Osmosis), 증발법(Distillation), 전기투석법 및 냉동법이 있다. Seawater desalination refers to obtaining fresh water by removing salt from seawater so that it can be used as drinking water or industrial water, and there are reverse osmosis, distillation, electrodialysis, and freezing methods.
해수의 담수화는 다량의 수자원을 안정적으로 확보할 수 있고, 플랜트가 콤팩트(compact)하여 시설 면적이 작다는 장점이 있다. The desalination of seawater has advantages in that a large amount of water resources can be stably secured, and the plant is compact and the facility area is small.
이러한 담수화 시장은 기후변화와 인구증가에 따른 세계적인 물부족현상과 산업발달에 따른 수자원 오염 등으로 담수 공급이 부족한 세계 여러 지역에서 해수와 같은 염수를 담수화하는 기술의 필요성이 증대되고 있으나, 종래에 소개된 다양한 담수화 방법들은 담수 생성 효율 및 에너지 절감 등 많은 개선이 필요한 실정이다. In this desalination market, the need for technology to desalinate saltwater such as seawater is increasing in many regions of the world where freshwater supply is insufficient due to global water shortages due to climate change and population increase, and water pollution due to industrial development. The various desalination methods that have been developed are in need of many improvements, such as desalination efficiency and energy saving.
예를 들어, 증발 공정을 이용한 담수화 방법의 경우, 다량의 수증기를 고속으로 증발시켜야 하므로 많은 에너지가 필요하고, 가동 비용도 많이 든다. 역삼투법은 고압 펌프를 이용하여 높은 압력을 생성하여야 하므로 에너지 효율이 나쁘며 특히 해양에서 작업할 수 있는 선박에 적합하지 않다는 단점이 있다. For example, in the case of a desalination method using an evaporation process, since a large amount of water vapor must be evaporated at a high speed, a lot of energy is required and the operation cost is high. The reverse osmosis method has a disadvantage in that energy efficiency is poor because high pressure must be generated using a high-pressure pump, and it is not particularly suitable for ships that can work in the sea.
한편, 육상에서 전기에너지는 사용의 편리성과 안정적인 가격으로 소비가 지속적으로 증가하고 있다. 2000년대 이후, 지속적으로 유가가 상승함으로 인해 에너지 수급 여건이 급변하고, 에너지원간 상대적 가격차에 따른 전환수요 등 복합적 요인들의 영향으로 인해, 전력수요 또한 지속적으로 증가하는 추세이다.On the other hand, the consumption of electric energy on land is continuously increasing due to its ease of use and stable price. Since the 2000s, the energy supply and demand conditions have changed rapidly due to the continuous rise in oil prices, and the demand for electricity has also been continuously increasing due to the influence of complex factors such as conversion demand due to the relative price difference between energy sources.
그러나 그에 반해, 발전소 및 송전 인프라 구축을 위한 건설부지 확보의 어려움과 지역주민 민원의 증가 등의 문제로 전력공급설비의 확충과 수급안정확보가 어려운 상황이다. On the other hand, it is difficult to expand power supply facilities and secure stable supply and demand due to problems such as difficulties in securing a construction site for the construction of power plants and transmission infrastructure and increasing complaints from local residents.
또한, 해상에 부유하여 해저 가스전으로부터 천연가스를 시추하여 처리, 생산, 하역하는 등 각종 플랜트 설비를 구비하고 있는 LNG-FPSO(이하 "FLNG"라 함)와 같은 해양 부유 구조물, 대형 선박은 운항 중에 필요한 전기를 발전하는 발전시스템 역시 탑재하고 있다. 일반적으로 선박에는 많은 양의 전기에너지가 필요하며, 전기에너지를 발생시키기 위한 발전시스템은 대개 화석 연료를 원료로 사용하고 있으나, 국제해사기구(IMO)의 환경규제가 강화되고 있음에 따라, 조선업계에서는 화석연료의 사용량을 줄여 환경오염을 줄이고, 에너지 효율은 증대된 친환경적인 선박의 개발이 필요한 실정이다.In addition, floating structures such as LNG-FPSO (hereinafter referred to as "FLNG"), which are equipped with various plant facilities such as drilling, processing, production, and unloading of natural gas from a subsea gas field, floating on the sea, and large ships are in operation during operation. It is also equipped with a power generation system that generates the necessary electricity. In general, ships require a large amount of electrical energy, and power generation systems for generating electrical energy usually use fossil fuels as raw materials. In Korea, it is necessary to develop eco-friendly ships with increased energy efficiency and reduced environmental pollution by reducing the use of fossil fuels.
따라서, 본 발명은 화석 연료의 대체에너지로 FLNG의 전기 에너지를 생산함과 동시에, 해수를 담수화하는 것이다.Accordingly, the present invention is to desalinate seawater while simultaneously producing electric energy of FLNG as an alternative energy to fossil fuels.
즉, FLNG에서 생산한 전기에너지를 육상으로 송전하여 육상의 전력 수급 불안정의 해결을 도모하고, FLNG의 운영비용을 줄일 수 있고, 해수를 이용하여 전기 에너지를 생산함으로써 발생하는 해양 환경의 오염을 최소화할 수 있으며, 이와 동시에 담수 부족 지역에 담수를 공급할 수 있는 FLNG의 담수 생산시스템 및 생산방법을 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다. In other words, by transmitting electric energy produced by FLNG to land, it is possible to solve the instability of power supply and demand on land, to reduce the operating cost of FLNG, and to minimize pollution of the marine environment caused by using seawater to produce electric energy. At the same time, the purpose is to provide a freshwater production system and production method for FLNG that can supply freshwater to freshwater shortage areas.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems to be solved by the present invention not mentioned here will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 실시예에 의하면, FLNG의 액체 상태의 작동유체를 표층수와 열교환시켜 기화시키는 단계; 상기 기화된 작동유체로 전기 에너지를 생산하는 단계;상기 전기 에너지를 생산한 작동유체를 액화시키는 단계; 상기 작동유체를 기화시킨 표층수를 증발시키는 단계; 및 상기 기화된 표층수를 액화시켜 담수를 생산하는 단계;를 포함하고, 상기 생산된 담수는 FLNG의 담수 수요처로 공급하고, 상기 생산된 담수의 적어도 일부는 육상의 담수 수요처로 공급하는 FLNG의 담수 생산방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, vaporizing the working fluid in the liquid state of the FLNG by heat exchange with the surface water; producing electrical energy with the vaporized working fluid; liquefying the working fluid producing the electrical energy; evaporating the surface layer water in which the working fluid is vaporized; and liquefying the vaporized surface water to produce fresh water; wherein the produced fresh water is supplied to a fresh water demander of FLNG, and at least a part of the produced fresh water is supplied to a freshwater demand on land. A method is provided.
바람직하게는, 상기 작동유체를 액화시키는 단계에서는 해수의 심층수와 작동유체를 열교환시키고, 상기 기화된 표층수를 액화시켜 담수를 생산하는 단계에서는, 상기 작동유체를 액화시킨 심층수와 기체 상태의 표층수를 열교환시킬 수 있다.Preferably, in the step of liquefying the working fluid, the deep water of seawater and the working fluid are heat exchanged, and in the step of liquefying the vaporized surface water to produce fresh water, the deep water in which the working fluid is liquefied and the surface water in a gaseous state are heat exchanged. can do it
바람직하게는, 상기 해수 온도 차 발전을 이용하여 생산된 전기 에너지는 전처리 공정의 펌프, 전기히터, 아민흡수탑, 압축기, 팽창기 및 액화 공정 냉매 사이클의 압축기, 증발기, 팽창밸브, 열교환기를 포함하는 FLNG의 탑사이드 설비 및 유틸리티 설비로 공급할 수 있다.Preferably, the electrical energy produced by using the seawater temperature difference power generation is FLNG including a pump, an electric heater, an amine absorption tower, a compressor, an expander, and a compressor of a liquefaction process refrigerant cycle of a pretreatment process, an evaporator, an expansion valve, and a heat exchanger It can be supplied as a topside facility and utility facility of
바람직하게는, 상기 FLNG에서 해수의 온도 차를 이용하여 생산한 전기 에너지의 적어도 일부는, 상기 연안의 육상에 마련되는 육상 발전소의 송전 인프라를 이용하여 상기 육상 발전소로 송전할 수 있다.Preferably, at least a portion of the electrical energy produced by the FLNG using a temperature difference of seawater may be transmitted to the onshore power plant using a power transmission infrastructure of an onshore power plant provided on the shore of the coast.
본 발명의 다른 일 측면에 의하면, FLNG에서 해수의 온도 차를 이용하여 담수를 생산하기 위하여, 해수를 증발시키는 해수 증발기; 상기 해수 증발기에서 기화된 해수를 응축시키는 해수 응축기; 및 액체 상태의 작동유체를 해수의 표층수와 열교환시켜 기화시키는 작동유체 증발기;를 포함하며, 상기 해수 증발기로 공급되는 해수는 상기 작동유체 증발기에서 열교환한 후 배출되는 해수의 표층수인 FLNG의 담수 생산시스템이 제공된다.According to another aspect of the present invention, in order to produce fresh water using the temperature difference of seawater in FLNG, a seawater evaporator for evaporating seawater; a seawater condenser for condensing the seawater vaporized in the seawater evaporator; and a working fluid evaporator for vaporizing the working fluid in a liquid state by heat-exchanging it with the surface water of seawater, wherein the seawater supplied to the seawater evaporator is surface water of seawater discharged after heat exchange in the working fluid evaporator. this is provided
바람직하게는, 상기 해수 응축기에서 액화된 담수를 FLNG로부터 육상의 담수 수요처로 공급할 수 있다.Preferably, the fresh water liquefied in the seawater condenser may be supplied from the FLNG to a fresh water demand on land.
바람직하게는, 상기 FLNG는 해수의 온도 차를 이용하여 전기 에너지를 생산하고, 상기 해수의 온도 차를 이용하여 생산한 전기 에너지를 상기 FLNG의 전력으로 사용할 수 있다.Preferably, the FLNG may generate electric energy using a temperature difference of seawater, and the electric energy produced by using the temperature difference of the seawater may be used as power of the FLNG.
바람직하게는, 상기 FLNG는 연안의 해상에 마련되고, 상기 연안의 육상에 마련되며 육상 인프라가 구비된 육상 발전소;를 더 포함하여, 상기 FLNG에서 해수의 온도 차를 이용하여 생산한 전기 에너지의 적어도 일부를 상기 송전 인프라를 이용하여 육상의 수요처로 송전할 수 있다.Preferably, the FLNG is provided on the shore of the coast, the onshore power plant provided on the shore of the coast and equipped with an onshore infrastructure; further comprising a; A part of it can be transmitted to a demand on land using the transmission infrastructure.
바람직하게는, 상기 FLNG에서 해수의 온도 차를 이용하여 전기 에너지를 생산하기 위하여, 상기 작동유체 증발기에서 기화된 작동유체에 의해 터빈을 작동시켜 전기 에너지를 생산하는 발전기; 및 상기 터빈을 작동시킨 기체 상태의 작동유체를 액화시키는 작동유체 응축기;를 포함하고, 상기 작동유체 응축기에서 작동유체와 열교환시키기 위해 해수의 심층수를 공급하는 심층수 공급라인;을 포함하여,상기 터빈을 작동시킨 기체 상태의 작동유체는 상기 작동유체 응축기에서 해수의 심층수와 열교환하여 액화되고, 상기 액화된 작동유체는 상기 작동유체 증발기로 재공급되어 폐쇄 사이클을 형성할 수 있다.Preferably, in order to produce electrical energy by using the temperature difference of seawater in the FLNG, a generator for generating electrical energy by operating a turbine by the working fluid vaporized in the working fluid evaporator; and a working fluid condenser for liquefying the gaseous working fluid that operated the turbine; and a deep water supply line for supplying deep water of seawater to exchange heat with the working fluid in the working fluid condenser; Including, the turbine The working gaseous working fluid may be liquefied by heat exchange with deep water of seawater in the working fluid condenser, and the liquefied working fluid may be re-supplied to the working fluid evaporator to form a closed cycle.
바람직하게는, 상기 해수 응축기에서 기체 상태의 해수를 상기 작동유체 응축기에서 작동유체와 열교환한 후 배출되는 심층수와 열교환시켜 담수를 생산할 수 있다.Preferably, fresh water can be produced by exchanging gaseous seawater in the seawater condenser with the working fluid in the working fluid condenser and then exchanging heat with the deep water discharged.
본 발명의 또 다른 일 측면에 의하면, FLNG에서 해수의 온도 차를 이용하여 담수를 생산하기 위하여, 해수의 표층수를 증발시켜 기화시키는 표층수 증발기; 상기 표층수 증발기에서 기화된 기체 상태의 표층수를 이용하여 터빈을 작동시켜 전기 에너지를 생산하는 발전기; 및 상기 발전기에서 터빈을 작동시킨 기체 상태의 표층수를 해수의 심층수와 열교환시켜 액화시키는 작동유체 응축기;를 포함하고, 상기 작동유체 응축기에서 액화되어 배출되는 담수를 육상의 담수 수요처로 공급하고, 상기 생산된 전기 에너지는 상기 FLNG의 전력으로 사용하는 FLNG의 담수 생산시스템이 제공된다.According to another aspect of the present invention, in order to produce fresh water using the temperature difference of seawater in FLNG, a surface water evaporator for evaporating and vaporizing surface water of seawater; a generator for generating electrical energy by operating a turbine using the gaseous surface water vaporized in the surface water evaporator; and a working fluid condenser for liquefying the gaseous surface water that operates the turbine in the generator by exchanging heat with the deep water of seawater, and supplies the fresh water liquefied and discharged from the working fluid condenser to a freshwater demander on land, and the production There is provided a FLNG freshwater production system that uses the electric energy as power for the FLNG.
본 발명에 따르면, 연안의 해상에 부유하는 FLNG에서 담수를 생산함으로써, 아프리카 등 물부족 문제를 겪고 있는 지역에서의 담수 공급을 도모하고, FLNG 선박에 마련함으로써 기존 설비의 1/10 비용으로 담수를 생산할 수 있다.According to the present invention, freshwater is produced from FLNG floating in the sea off the coast, and freshwater is supplied in regions suffering from water shortage problems such as Africa, and freshwater is supplied at 1/10 of the cost of existing facilities by providing it to a FLNG vessel. can produce
또한, 하나의 해상 가스전 부근에서 오랜 시간 부유하는 FLNG의 특성을 이용하여, 해수를 원료로 하여 전기 에너지를 생산함으로써, 해상으로부터 열원 및 냉열을 모두 얻을 수 있으므로 별도의 열원 및 발전용 터빈을 마련할 필요가 없어 FLNG의 운영비용을 줄일 수 있다. In addition, by using the characteristics of FLNG floating for a long time in the vicinity of one offshore gas field, by producing electric energy using seawater as a raw material, both heat and cooling heat can be obtained from the sea, so a separate heat source and turbine for power generation can be provided. As there is no need, the operating cost of FLNG can be reduced.
또한, 연안의 해상에 부유하는 FLNG의 특성을 이용하여 FLNG에서 생산한 전기 에너지를 육상으로 송전할 수 있고, 육상발전소는 일반적으로 연안의 육상에 마련되므로 기존의 육상발전소의 송전 인프라를 활용하여 송전할 수 있기 때문에, 육상발전소 건설에 따른 부지 확보 등의 문제에서 비교적 자유롭고, 플랜트 건설시간을 단축하면서도 육상의 전력 수급 안정을 도모하고, 해수 온도 차 발전에 의한 규모의 경제를 유지할 수 있다.In addition, electric energy produced by FLNG can be transmitted to land by using the characteristics of FLNG floating in the sea off the coast. Therefore, it is relatively free from problems such as securing a site for the construction of an onshore power plant, and while shortening the plant construction time, it is possible to stabilize the onshore power supply and demand, and to maintain the economy of scale by generating the difference in seawater temperature.
또한, FLNG에 해수 온도 차 발전시스템을 마련함으로써, 이동성을 갖추게 되며, 밤낮의 변화없이 비교적 안정적인 해수를 에너지원으로 활용할 수 있고, 계절 변동이 예측 가능하기 때문에 기본 전원으로 사용할 계획적 발전이 가능하다.In addition, by providing a seawater temperature difference power generation system in the FLNG, mobility is provided, and relatively stable seawater can be used as an energy source without change of day and night.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 FLNG의 담수 생산시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 담수 생산시스템이 마련된 FLNG 및 담수 생산시스템을 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 FLNG의 담수 생산시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 FLNG의 담수 생산시스템의 구성도이다.1 is a block diagram illustrating a FLNG freshwater production system according to a first embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing the FLNG and freshwater production system provided with the freshwater production system according to the first embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a freshwater production system for FLNG according to a second embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of a FLNG freshwater production system according to a third embodiment of the present invention.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the configuration and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, in adding reference signs to the elements of each drawing, it should be noted that only the same elements are indicated by the same reference signs as possible even if they are indicated on different drawings. In addition, the following examples may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
본 발명에 따른 FLNG의 담수 생산시스템 및 방법은, 해저 가스전에 매장되어 있는 천연가스를 시추하고, 해상에 부유하여 천연가스를 처리, 생산 및 하역하는 해상 부유 구조물인 FLNG에 마련되어, 해수의 온도 차를 이용하여 전기 에너지를 생산함과 동시에, 이 해수를 담수화하여 담수를 생산하는 것을 특징으로 하며, FLNG에서 해수의 온도 차를 이용하여 생산된 전기 에너지는 FLNG의 운항 및 천연가스의 시추, 처리, 생산 및 하역 등 FLNG에 마련된 각종 플랜트 설비 등에 필요한 전력으로 사용한다. 또한, 생산된 담수는 FLNG의 담수 수요처 또는 육상의 담수 수요처로 공급한다.The FLNG freshwater production system and method according to the present invention are provided in FLNG, an offshore floating structure that drills natural gas buried in a seabed gas field, floats on the sea, and processes, produces and unloads natural gas, and the temperature difference of seawater It is characterized in that it produces electrical energy using the FLNG and desalinates this seawater to produce fresh water. It is used for power required for various plant facilities in FLNG such as production and unloading. In addition, the produced freshwater is supplied to FLNG's freshwater demanders or onshore freshwater consumers.
이하 FLNG라 함은 상술한 바와 같은 각종 플랜트 설비 등이 마련된 FLNG의 선박 몸체 내지는 구조물 그 자체를 포함하며, 본 발명에 따른 담수 생산시스템 및 방법은 FLNG와 같이 각종 플랜트 설비를 탑사이드(topside)에 탑재하는 해양 구조물에도 적용할 수 있으나, 연안의 육상에 담수 저장 설비 및 담수 공급 인프라 내지는 육상 플랜트 또는 육상 발전소, 송전 터미널 등의 송전 인프라가 마련된 연안(nearshore)의 해상에 부유하여 실시하는 것이 바람직하다.Hereinafter, FLNG includes a ship body or structure itself of an FLNG equipped with various plant equipment as described above. Although it can be applied to offshore structures to be mounted, it is preferable to float in the sea of nearshore where freshwater storage facilities and freshwater supply infrastructure or transmission infrastructure such as onshore plants or onshore power plants and transmission terminals are provided. .
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 FLNG의 담수 생산시스템을 도시하고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 FLNG의 담수 생산시스템과 담수 생산시스템이 구비된 FLNG를 도시한다. 이하 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하기로 한다. FIG. 1 shows a FLNG freshwater production system according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a FLNG freshwater production system and a FLNG equipped with a freshwater production system according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, it will be described with reference to FIGS. 1 and 2 .
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 제 1 실시 예의 FLNG의 담수 생산시스템은 FLNG(1)에서 해수의 온도 차를 이용하여 전기 에너지를 생산하고 그와 동시에 담수를 생산하기 위하여, 액체 상태의 작동유체를 기화시키는 작동유체 증발기(100), 작동유체 증발기(100)에서 기화된 작동유체에 의해 작동하는 터빈(110)과 작동유체에 의해 터빈(110)에서 발생하는 운동 에너지로 전기 에너지를 생산하는 발전기(111)를 포함한다. 1 and 2, the FLNG freshwater production system of the first embodiment according to the present invention uses the temperature difference of seawater in the FLNG 1 to produce electrical energy and at the same time produce fresh water. , the
또한, 터빈(110)을 작동시켜 운동 에너지를 발생시킨 후의 기체 상태의 작동유체를 액화시키는 작동유체 응축기(120)를 더 포함하며, 작동유체 응축기(120)에서 액화된 액체 상태의 작동유체는 펌프(140)를 거쳐 압축되고, 압력을 보상받은 후 다시 작동유체 증발기(100)로 공급되고 기화된다. In addition, a working
따라서, 작동유체는 작동유체 증발기(100), 터빈(110), 작동유체 응축기(120) 및 펌프(140)로 구성되는 폐쇄 사이클에 의해 순환한다. 펌프(140) 후단에는 작동유체 증발기(100)로 공급되는 액체 상태의 작동유체의 유량을 조절하는 밸브를 더 포함할 수 있다. Accordingly, the working fluid circulates in a closed cycle composed of the
즉, 작동유체는 작동유체 증발기(100)에서 열교환하여 증발하고, 증발한 작동유체는 터빈(110)에 보내져 발전하게 되고, 터빈(110)에서 배출되는 증기는 작동유체 응축기(120)에서 열교환하여 액화되며 다시 재순환된다.That is, the working fluid is evaporated by heat exchange in the
작동유체 증발기(100)는 열교환기일 수 있고, 작동유체 증발기(100)로 공급되는 액체 상태의 작동유체는 작동유체 증발기(100)에서 열교환하여 기화되는데, 작동유체는 작동유체 증발기(100)에서 해수의 표층수와 열교환하여 기화된다. The working
작동유체 증발기(100)로 공급되는 해수의 표층수는, 선외 해양의 해수면 아래 약 100m 이내에서 취수하며, FLNG의 표층수 취수부(130)을 통해 FLNG로 공급되고, 표층수 공급라인(131)을 통해 작동유체 증발기(100)로 공급될 수 있다.The surface water of the seawater supplied to the working
또한, 작동유체 증발기(100)에서 작동유체를 기화시키는 열매(Heating Medium)는 육상 발전소(2)에서 원자로 등을 냉각시키는 냉각수 내지는 냉각수를 냉각시킨 후의 냉매와 같은 육상 발전소(2)에서 배출되는 온배수를 파이프라인을 통해 공급한 것일 수도 있다. 이렇게 하면, 육상 발전소(2)에서 온배수를 냉각시키는 냉열원을 따로 마련하지 않아도 되므로 육상 발전소(2)의 운영비용을 줄일 수 있다. In addition, the heating medium for vaporizing the working fluid in the working
터빈(110)을 작동시켜 터빈(110)에 운동 에너지를 전달해준 후의 작동유체 는, 작동유체 응축기(120)로 공급되고, 작동유체 응축기(120)로 공급되는 작동유체는 기체 상태이거나, 기체와 액체의 혼합 상태일 수 있으며, 하기에는 편의상 기체 상태의 작동유체로 설명하기로 한다. After operating the
작동유체 응축기(120)로 공급되는 기체 상태의 작동유체는, 작동유체 응축기(120)에서 해수의 심층수와 열교환하여 액화된다. The working fluid in the gaseous state supplied to the working
작동유체 응축기(120)로 공급되는 해수의 심층수는, 선외 해양의 해수면 아래 약 1,000m 이내에서 취수하며, FLNG의 심층수 취수부(132)를 통해 FLNG로 공급되고, 심층수 공급라인(133)을 통해 작동유체 응축기(120)로 공급될 수 있다. The deep water of the seawater supplied to the working
해저 심층으로부터의 심층수 취수는 해저에서부터 FLNG까지 저온의 심층수를 이송할 수 있는 파이프를 통해 이루어질 수 있다.Deep water withdrawal from the deep seabed can be accomplished through a pipe that can transport low-temperature deep water from the seabed to the FLNG.
해양의 표층 100m 정도까지의 해수는 태양 에너지의 일부가 열로 축적되고 있고, 저위도 지방의 경우 연중 26℃~30℃ 정도로 유지되고 있으며, 적도 지방의 표층온도는 대체로 25℃~35℃ 정도이고, 극지방의 표층온도는 최저 -2℃이다. 극지방에서 냉각된 해수는 해양 대순환에 따라 저위도 지방으로 이동하고, 이동에 따라 주변의 해수 사이에 온도차가 발생하여 밀도가 상대적으로 큰 극지방에서 차가운 해수는 심층으로 가라앉는다. 이러한 표층수와 심층수 600m~1,000m 사이에 있는 1℃~7℃ 정도의 심층수를 취수하여, 상술한 바와 같이 온도차를 이용해 FLNG에서 전기 에너지를 생산하게 된다. Some of the solar energy is stored as heat in seawater up to 100m above the surface of the ocean, and in low latitudes, it is maintained at around 26°C to 30°C throughout the year. The minimum surface temperature is -2℃. The seawater cooled in the polar regions moves to low latitudes according to the ocean circulation, and as it moves, a temperature difference occurs between the surrounding seawater, so that cold seawater in the polar regions with relatively high density sinks to the depths. The depth water of about 1°C to 7°C between the surface water and the deep water 600m to 1,000m is taken, and electric energy is produced in the FLNG using the temperature difference as described above.
해수 온도차 에너지는 밤낮의 변화없이 비교적 안정적인 에너지원이며, 계절 변동이 예측 가능하므로 기본 전원으로 사용하여 발전이 가능하다. 세계 바다의 표층과 심층의 해수 온도차는 평균 16℃~24℃ 정도이며, 적도 부근에서 24℃로 특히 높다. 해수 온도 차 발전이 대체에너지로서 경제성을 갖기 위해서는 약 20℃ 정도의 온도 차이가 있는 것이 이상적이며, 따라서 본 발명에 따른 FLNG의 담수 생산시스템 및 방법은 아프리카 중부, 중동 지방, 적도, 인도, 동남 아시아, 일본, 동해, 호주 남부, 멕시코, 브라질 등 온도차가 풍부한 지역에서 실시되는 것이 바람직하다. Seawater temperature difference energy is a relatively stable energy source without change of day and night, and since seasonal fluctuations are predictable, it can be used as a basic power source to generate electricity. The temperature difference between the surface and deep waters of the world's oceans averages about 16 to 24 degrees Celsius, and is particularly high at 24 degrees Celsius near the equator. In order for seawater temperature difference power generation to have economic feasibility as an alternative energy, it is ideal to have a temperature difference of about 20°C. , Japan, the East Sea, southern Australia, Mexico, Brazil, etc., it is desirable to carry out in regions with abundant temperature differences.
상술한 바와 같이, 작동유체 증발기(100)에서 액체 상태의 작동유체는 약 18℃~30℃의 표층수와 열교환하여 기화되고, 작동유체 응축기(120)에서 약 5℃의 심층수와 열교환하여 액화된다. 따라서 상기 작동유체는 암모니아(NH3), CFC, HCFC, R22, R1270(프로필렌), R290(프로판), R407, R407C, R32, R134a와 같은 저비점 유기냉매이다. As described above, the working fluid in a liquid state in the working
작동유체 증발기(100)에서 열교환하여 기화된 작동유체에 의해 발전기(111)에서 생산된 전기 에너지는 FLNG의 탑사이드 설비 등의 전기 에너지 수요처로 공급되어 전력으로 사용된다. 예를 들어, 산성 가스 제거 공정, 수분 제거 공정, 수은 제거 공정 및 수처리 공정을 포함하는 FLNG의 전처리 공정의 각종 펌프, 전기히터, 흡수/재생탑(특히 아민 흡수 공정의 흡수탑 및 재생탑), 압축기, 팽창기 등과, 액화 공정 특히, 냉매 사이클의 압축기, 증발기, 팽창밸브, 열교환기를 포함하여 FLNG의 각종 탑사이드 설비 및 유틸리티 설비, 거주구 등으로 공급된다.Electrical energy produced by the
따라서, 종래 FLNG에 발전용으로 마련되는 가스 터빈, 발전용 엔진을 추가로 마련하지 않아도 되므로, FLNG의 CAPEX를 대폭 절감할 수 있다.Therefore, since it is not necessary to additionally provide a gas turbine and an engine for power generation provided for power generation in the conventional FLNG, the CAPEX of the FLNG can be significantly reduced.
작동유체 증발기(100)에서 기화된 작동유체에 의해 발전기(111)에서 생산된 전기 에너지의 일부는, FLNG가 부유하고 있는 연안의 육상에 마련된 육상 발전소(2)로 송전될 수 있다. 이 때, 육상 발전소(2)에 마련되어 있는 육상 송전 인프라를 이용할 수 있고, 또한 육상 발전소(2)에서 육상 발전소(2)의 전력으로 사용되거나 육상의 수요처로 송전될 수 있다. Part of the electrical energy produced by the
또한, 본 발명의 제 1 실시 예에서, 해수의 온도 차를 이용하여 담수를 생산하기 위하여, 해수를 증발시키는 해수 증발기(200), 상기 해수 증발기에서 기화된 해수를 응축시키는 해수 응축기(210)를 더 포함한다. In addition, in the first embodiment of the present invention, in order to produce fresh water using the temperature difference of seawater, a
상기 해수 증발기(200)에서 증발되는 해수 즉, 담수를 생산하기 위한 공급원은 상기 작동유체 증발기(100)에서 작동유체와 열교환하여 작동유체를 기화시킨 후의 승온된 해수의 표층수이다. 따라서, 담수화 설비만을 구비하고 있는 기존 시스템에 비해, 에너지 비용 및 설치 비용을 절감할 수 있다. The seawater evaporated in the
상기 해수 증발기(200)에서 기화된 해수는 해수 응축기(210)로 공급되어 다시 액화되고, 담수를 생산하게 된다. 이 때, 해수 응축기(210)에서 해수는 상기 작동유체 응축기(120)에서 작동유체와 열교환하여 작동유체를 액화시킨 후의 심층수와 상기 기체 상태의 해수가 열교환하여 기체 상태의 해수를 응축시켜 담수를 생산한다. The seawater vaporized in the
상기 해수 응축기(210)에서 생산된 담수는, FLNG(1)의 담수 수요처, 예를 들어 FLNG 전처리 공정, 액화 공정에 필요한 냉각용 청수 및 엔진룸의 냉각용 청수 등으로 공급될 수 있다. 또는, FLNG(1)가 부유하고 있는 연안의 육상으로 급수 파이프를 연결하여 육상에 마련된 담수 탱크와 같은 수자원 취수 및 공급 인프라를 이용하여 산업용 또는 가정용 담수 수요처(220)로 공급할 수 있다. The fresh water produced by the
예를 들어, FLNG(1)가 아프리카 해안 또는 중동 해안에 부유하여, 상기 FLNG 담수 생산 시스템을 이용하여 생산한 담수를 아프리카 지방 또는 중동 지방의 육상으로 공급할 수 있으며, 동시에, 생산된 전기 에너지 또한 공급할 수 있어, 담수 및 전기 에너지가 부족하고, 육상에 플랜트 건설이 쉽지 않은 아프리카 및 중동 지역에 저비용으로, 효율적으로 전기 에너지와 담수를 생산하여 공급할 수 있으며, FLNG(1)는 이동성을 가지므로 필요에 따라 지역을 이동하여 같은 방법으로 육상으로 담수 및 전기 에너지를 공급함으로써 규모의 경제를 유지할 수 있다.For example, the FLNG (1) is floating on the coast of Africa or the Middle East, and fresh water produced using the FLNG freshwater production system can be supplied to land in Africa or the Middle East, and at the same time, the produced electrical energy can also be supplied. As a result, it is possible to produce and supply electric energy and fresh water efficiently and at low cost to Africa and the Middle East, where freshwater and electric energy are scarce and it is not easy to construct a plant on land. Economies of scale can be maintained by moving regions along the way and supplying freshwater and electrical energy to land in the same way.
도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 FLNG의 담수 생산시스템을 도시한다. 이하 도 3을 참조하여 설명하기로 하며, 상기 제 1 실시 예에서 설명한 바와 동일하거나 유사한 구성 또는 그 작동에 대하여는 제 1 실시 예와 동일하게 적용되므로 설명을 생략하기로 한다. 3 shows a freshwater production system for FLNG according to a second embodiment of the present invention. Hereinafter, it will be described with reference to FIG. 3, and the same or similar configuration or operation as described in the first embodiment is applied in the same manner as in the first embodiment, and thus a description thereof will be omitted.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 FLNG의 담수 생산시스템 및 방법의 제 2 실시 예는 제 1 실시 예와 마찬가지로 FLNG에 마련되며, 해수의 온도차를 이용하여 전기 에너지를 생산하고, 생산된 전기 에너지는 FLNG의 전력으로 공급하며, 생산된 전기 에너지의 일부는 육상에 마련된 육상 발전플랜트로 또는 육상 발전플랜트의 송전 인프라를 이용하여 육상의 수요처로 송전할 수 있다. As shown in FIG. 3 , the second embodiment of the FLNG freshwater production system and method of the present invention is provided in the FLNG as in the first embodiment, and uses the temperature difference of seawater to produce electrical energy, and the generated electricity Energy is supplied by FLNG power, and a portion of the generated electrical energy can be transmitted to a land-based power plant or to a demand on land using the power transmission infrastructure of the land-based power plant.
본 발명의 제 2 실시 예에서, FLNG에서 해수의 온도 차를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 동시에 담수를 생산하기 위하여, 제 1 실시 예와 같이 작동유체를 기화시키는 작동유체 증발기(100), 작동유체 응축기(120) 및 터빈(110), 발전기(111)를 포함하여 폐쇄 사이클을 이루며, 작동유체 응축기(120)에서 작동유체를 액화시키기 위해 해수의 심층수를 공급하는 심층수 취수부(130) 및 심층수 공급라인(131)을 포함한다. In the second embodiment of the present invention, the working
본 발명의 제 2 실시 예에서, 작동유체 증발기(100)에서 작동유체를 기화시키기 위하여 공급하는 열원은 해수의 표층수일 수 있는데, 이 때 해수의 표층수는 표층수 취수부(132) 및 표층수 공급라인(133)을 통해 표층수 증발기(102)로 공급된 후, 표층수 증발기(102)에서 기화되어 기체 상태로 작동유체 증발기(100)로 공급될 수 있다.In the second embodiment of the present invention, the heat source supplied to vaporize the working fluid in the working
따라서, 제 2 실시 예에서는, 작동유체 증발기(100)에서, 터빈(111)을 작동시켜 전기 에너지를 생산하도록 하기 위해, 액체 상태의 작동유체는 기체 상태의 표층수와 열교환하여 기화된 후, 기체 상태의 작동유체가 터빈(111)으로 공급된다.Therefore, in the second embodiment, in the working
또한, 제 2 실시 예에서는, 상기 작동유체와 열교환하여 작동유체를 기화시킨 기체 상태의 표층수를 액화시켜 담수를 생산하는 해수 응축기(210)를 더 포함한다. 상기 해수 응축기(210)에서는, 상기 작동유체 응축기(120)에서 터빈(111)을 작동시켜 전기 에너지를 생산하도록 한 후의 작동유체를 액화시킨 심층수를 공급받아, 상기 기체 상태의 표층수와 열교환시켜 기체 상태의 표층수를 액화시킨다. In addition, the second embodiment further includes a
상기 해수 응축기(210)에서 기체 상태의 표층수를 액화시켜 생산된 담수는 상술한 FLNG의 담수 수요처 또는 육상의 담수 수요처로 공급된다. The freshwater produced by liquefying the gaseous surface water in the
도 4는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 FLNG의 담수 생산시스템을 도시한다. 이하, 도 4를 참조하여 설명하기로 하며, 상기 제 1 실시 예에서 설명한 바와 동일하거나 유사한 구성 또는 그 작동에 대하여는 제 1 실시 예와 동일하게 적용되므로 설명을 생략하기로 한다. 4 shows a freshwater production system for FLNG according to a fourth embodiment of the present invention. Hereinafter, it will be described with reference to FIG. 4, and the same or similar configuration or operation as described in the first embodiment is applied in the same manner as in the first embodiment, and thus a description thereof will be omitted.
본 발명의 제 4 실시 예에서는 발전기(111)에 운동 에너지를 전달하기 위해 터빈(110)을 작동시키는 작동유체가 기체 상태의 표층수일 수 있다. In the fourth embodiment of the present invention, the working fluid for operating the
즉, 표층수 취수부(132)를 통해 FLNG의 선외 해상에서 취수된 표층수는, 표층수 공급라인(133)을 통해 표층수 증발기(102)로 공급되고, 표층수 증발기(102)에서 기화된 기체 상태의 표층수가 터빈(100)으로 공급되며, 터빈(100)을 작동시킨 후 터빈(100)으로부터 배출되는 기체 상태 또는 기체와 액체의 혼합 상태의 표층수는 작동유체 응축기(120)로 공급되고, 작동유체 응축기(120)에서 액화되어 배출되는 오픈 사이클을 이룬다. That is, the surface water taken from the outboard sea of the FLNG through the surface
작동유체 응축기(120)에서 작동유체 즉, 해수의 표층수를 액화시키는 냉열원은 FLNG의 심층수 취수부(130)로 취수된 해수의 심층수일 수 있으며, 심층수 공급라인(131)을 통해 작동유체 응축기(120)로 공급되고, 작동유체 응축기(120)에서 터빈(100)을 작동시킨 후 작동유체 응축기(120)로 공급된 기체 상태의 표층수와 열교환한 후 배출된다. The cooling heat source for liquefying the working fluid, that is, the surface water of seawater in the working
본 발명의 제 4 실시 예에서도 마찬가지로, 제 4 실시 예에 의해 FLNG에서 해수의 온도 차를 이용하여 생산된 전기 에너지를 FLNG의 전력으로 사용하고, 생산된 전기 에너지의 일부는 육상에 마련된 육상 발전플랜트로 또는 육상 발전플랜트의 송전 인프라를 이용하여 육상의 수요처로 송전할 수 있다. 또한, 이와 동시에 생산된 담수를 상술한 FLNG의 담수 수요처 또는 육상 담수 수요처(220)로 공급할 수 있다.Similarly in the fourth embodiment of the present invention, the electric energy produced by using the temperature difference of seawater in the FLNG according to the fourth embodiment is used as the electric power of the FLNG, and a part of the produced electric energy is provided on land by an onshore power plant. Power can be transmitted to a demand on land by using the power transmission infrastructure of a furnace or an onshore power plant. In addition, the freshwater produced at the same time may be supplied to the above-described FLNG freshwater demander or
제 3 실시 예와 제 4 실시 예에 의하면, 표층수가 표층수 증발기(102)에서 기화된 후, 작동유체 응축기(120)에서 액화되어 액체 상태로 배출되므로, 증발 및 응축과정을 거친 담수가 생산되며, 이 때 담수를 FLNG 또는 육상의 담수 수요처로 공급할 수 있다.According to the third and fourth embodiments, after the surface water is vaporized in the
상술한 본 발명의 실시 예들에서의 육상 발전플랜트(2)는 원자력발전소, 화력(복합화력발전 포함)발전소, 풍력발전소, 조력발전소를 포함할 수 있고, 특히 기 선걸된 원자력발전소 인근의 연안에 FLNG(1)가 마련되는 경우, 원자력발전소의 인프라를 활용할 수 있다. 육상 발전플랜트(2)의 인프라, 특히 송전 인프라는 육상 발전플랜트(2)의 가동중단 또는 전력생산부족시의 상황에서도 활용할 수 있으므로, 해상의 FLNG(1)에서 발전하여 기존 육상 발전플랜트(2)의 인프라를 활용하여 전력 수요처로 전기 에너지를 송전할 수 있다.The
또한, 상술한 본 발명의 실시 예에서 해수를 이용한 온도 차 발전시스템 및 담수 생산시스템이 FLNG에 마련됨으로써, 이동성을 갖추게 되므로, 필요에 따라 다른 장소로 이동시킬 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention described above, since the temperature difference power generation system and the freshwater production system using seawater are provided in the FLNG, it has mobility, so that it can be moved to another place if necessary.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 의하여, 본 발명은 FLNG의 액체 상태의 작동유체를 표층수와 열교환시켜 기화시키는 단계, 상기 기화된 작동유체로 전기 에너지를 생산하는 단계, 상기 전기 에너지를 생산한 작동유체를 액화시키는 단계, 상기 작동유체를 기화시킨 표층수를 증발시키는 단계 및 상기 기화된 표층수를 액화시켜 담수를 생산하는 단계를 포함하고, 상기 생산된 담수를 FLNG의 담수 수요처 또는 육상의 담수 수요처 중 어느 한 곳 이상으로 공급하는 FLNG의 담수 생산방법을 제공한다.As described above, according to an embodiment of the present invention, the present invention includes the steps of vaporizing the working fluid in the liquid state of the FLNG by heat exchange with the surface water, producing electric energy with the vaporized working fluid, and the operation of producing the electric energy A step of liquefying the fluid, evaporating the surface water obtained by vaporizing the working fluid, and liquefying the vaporized surface water to produce fresh water, wherein the produced fresh water is used in any of FLNG freshwater consumers or onshore consumers. Provides a method for freshwater production of FLNG that is supplied to more than one site.
상기 작동유체를 액화시키는 단계에서는 해수의 심층수와 작동유체를 열교환시키고, 상기 기화된 표층수를 액화시켜 담수를 생산하는 단계에서는, 상기 작동유체를 액화시킨 심층수와 기체 상태의 표층수를 열교환시켜 담수를 생산한다. In the step of liquefying the working fluid, the deep water of seawater and the working fluid are heat exchanged, and in the step of liquefying the vaporized surface water to produce fresh water, the deep water in which the working fluid is liquefied and the gaseous surface water are heat exchanged to produce fresh water. do.
이상과 같이 본 발명에 따른 실시 예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시 예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시 예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, the embodiments according to the present invention have been described, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the present invention other than the above-described embodiments can be seen by those with ordinary skill in the art. It is self-evident to Therefore, the above-described embodiments are to be regarded as illustrative rather than restrictive, and accordingly, the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and their equivalents.
1 : FLNG
2 : 육상 발전소
3 : 육상 담수 수요처
100 : 작동유체 증발기
102 : 표층수 증발기
110 : 터빈
111 : 발전기
120 : 작동유체 응축기
130 : 심층수 취수부
131 : 심층수 공급라인
132 : 표층수 취수부
133 : 표층수 공급라인
140 : 펌프
200 : 해수 증발기
210 : 해수 응축기
220 : 담수 수요처1: FLNG
2: Onshore power plant
3: Onshore freshwater demand
100: working fluid evaporator
102: surface water evaporator
110: turbine
111: generator
120: working fluid condenser
130: deep water intake unit
131: deep water supply line
132: surface water intake part
133: surface water supply line
140: pump
200: sea water evaporator
210: seawater condenser
220: fresh water demand
Claims (11)
상기 표층수와 심층수를 이용하여 담수를 생산하는 단계:를 포함하되,
상기 전기 에너지 생산 단계는,
FLNG의 액체 상태의 작동유체를 표층수와 열교환시켜 기화시키는 단계;
상기 기화된 작동유체로 전기에너지를 생산하는 단계;
상기 전기에너지를 생산한 작동유체를 심층수와 열교환하여 액화시키는 단계:를 포함하고 상기 액화된 작동유체를 재기화함으로서 폐쇄사이클을 구성하는 것을 특징으로 하며,
상기 담수 생산 단계는,
상기 작동유체를 기화시킨 표층수를 증발시키는 단계; 및
상기 기화된 표층수는 상기 작동유체를 액화시킨 심층수와 열교환하여 담수를 생산하는 단계:를 포함하고,
상기 심층수는 전 단계에서 하나의 공급라인으로 공급되는 것을 특징으로 하며,
상기 생산된 담수는 FLNG의 담수 수요처로 공급하고, 상기 생산된 담수의 적어도 일부는 육상의 담수 수요처로 공급하는 FLNG의 발전 및 담수 생산 방법.generating electrical energy using a working fluid and surface water;
Producing fresh water using the surface water and deep water: including,
The electrical energy production step is,
vaporizing the working fluid in the liquid state of the FLNG by heat-exchanging it with surface water;
producing electrical energy with the vaporized working fluid;
and liquefying the working fluid that produced the electrical energy by heat exchange with deep water, characterized in that it comprises a closed cycle by re-vaporizing the liquefied working fluid,
The freshwater production step is,
evaporating the surface layer water in which the working fluid is vaporized; and
The vaporized surface water is heat-exchanged with the deep water in which the working fluid is liquefied to produce fresh water;
The deep water is characterized in that it is supplied as one supply line in the previous step,
The produced fresh water is supplied to a freshwater demand of the FLNG, and at least a portion of the produced fresh water is supplied to a freshwater demand on land.
생산된 전기 에너지는 전처리 공정의 펌프, 전기히터, 아민흡수탑, 압축기, 팽창기 및 액화 공정 냉매 사이클의 압축기, 증발기, 팽창밸브, 열교환기를 포함하는 FLNG의 탑사이드 설비 및 유틸리티 설비로 공급하는 FLNG의 발전 및 담수 생산 방법.The method according to claim 1,
The produced electrical energy is supplied to FLNG topside facilities and utility facilities including pumps, electric heaters, amine absorption towers, compressors, expanders, compressors, evaporators, expansion valves, and heat exchangers of the liquefaction process refrigerant cycle in the pretreatment process. Power generation and freshwater production methods.
생산된 전기 에너지의 적어도 일부는,
연안의 육상에 마련되는 육상 발전소의 송전 인프라를 이용하여 상기 육상 발전소로 송전하는 FLNG의 발전 및 담수 생산 방법.4. The method according to claim 3,
At least some of the electrical energy produced is
A method for power generation and freshwater production of FLNG in which power is transmitted to the onshore power plant by using the power transmission infrastructure of the onshore power plant provided on the shore of the coast.
상기 발전부는,
액상의 작동유체를 표층수와 열교환하여 기화시키는 작동유체 증발기;
기상의 작동유체로 터빈을 작동하여 전기 에너지를 생산하는 발전기; 및
기상의 작동유체를 액화시키는 작동유체 응축기:를 포함하고,
액상의 작동유체는 상기 작동유체 증발기로 재공급되어 폐쇄 사이클을 형성하는 것을 특징으로 하며,
상기 담수생산부는,
상기 작동유체 증발기에서 열교환한 후 배출되는 표층수를 증발시키는 해수 증발기; 및
상기 해수 증발기에서 기화된 해수를 응축시키는 해수 응축기:를 포함하며,
상기 냉열공급부는,
하나의 심층수 공급라인으로 이루어지며,
상기 작동유체 응축기에서 냉열을 공급하여 기상의 작동유체를 액화시킨 후, 상기 해수 응축기에서 냉열을 공급하여 기화된 해수를 응축시켜, 액상의 작동유체를 재공급하고 담수를 생산하는 FLNG의 발전 및 담수 생산 시스템.Including power generation unit, fresh water production unit and cooling and heat supply unit,
The power generation unit,
a working fluid evaporator for vaporizing a liquid working fluid by heat exchange with surface water;
a generator for generating electrical energy by operating a turbine with a gaseous working fluid; and
Including: a working fluid condenser for liquefying the gaseous working fluid;
The liquid working fluid is re-supplied to the working fluid evaporator to form a closed cycle,
The freshwater production department,
a seawater evaporator for evaporating the surface water discharged after heat exchange in the working fluid evaporator; and
Including: a seawater condenser for condensing the seawater vaporized in the seawater evaporator,
The cooling and heat supply unit,
It consists of one deep water supply line,
After liquefying the gaseous working fluid by supplying cooling heat from the working fluid condenser, cooling heat is supplied from the seawater condenser to condense the vaporized seawater, re-supplying the working fluid in the liquid phase and producing fresh water Power generation and desalination of FLNG production system.
상기 해수 응축기에서 생산된 담수를 FLNG 또는 육상의 담수 수요처로 공급하고 상기 발전부에서 생산된 전기에너지를 상기 FLNG의 전력으로 사용하는, FLNG의 발전 및 담수 생산 시스템.6. The method of claim 5,
FLNG power generation and freshwater production system, which supplies the freshwater produced in the seawater condenser to FLNG or onshore desalination demand and uses the electric energy produced in the power generation unit as the power of the FLNG.
상기 FLNG는 연안의 해상에 마련되고,
상기 연안의 육상에 마련되며 송전 인프라가 구비된 육상 발전소;를 더 포함하여,
상기 FLNG에서 해수의 온도 차를 이용하여 생산한 전기 에너지의 적어도 일부를 상기 송전 인프라를 이용하여 육상의 수요처로 송전하는 FLNG의 발전 및 담수 생산 시스템.6. The method of claim 5,
The FLNG is provided in the sea off the coast,
A land power plant provided on the shore of the coast and equipped with a power transmission infrastructure; further including,
FLNG power generation and freshwater production system for transmitting at least a portion of the electric energy produced by the FLNG using the temperature difference of seawater to a demand on land using the power transmission infrastructure.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150073943A KR102315033B1 (en) | 2015-05-27 | 2015-05-27 | System and Method of Power Generation and Seawater Desalination using Ocean Thermal Energy Conversion on FLNG |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150073943A KR102315033B1 (en) | 2015-05-27 | 2015-05-27 | System and Method of Power Generation and Seawater Desalination using Ocean Thermal Energy Conversion on FLNG |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20160139308A KR20160139308A (en) | 2016-12-07 |
KR102315033B1 true KR102315033B1 (en) | 2021-10-20 |
Family
ID=57573442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020150073943A KR102315033B1 (en) | 2015-05-27 | 2015-05-27 | System and Method of Power Generation and Seawater Desalination using Ocean Thermal Energy Conversion on FLNG |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102315033B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11502323B1 (en) | 2022-05-09 | 2022-11-15 | Rahul S Nana | Reverse electrodialysis cell and methods of use thereof |
US11502322B1 (en) | 2022-05-09 | 2022-11-15 | Rahul S Nana | Reverse electrodialysis cell with heat pump |
US11855324B1 (en) | 2022-11-15 | 2023-12-26 | Rahul S. Nana | Reverse electrodialysis or pressure-retarded osmosis cell with heat pump |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101514030B1 (en) * | 2013-12-24 | 2015-04-22 | 동명대학교산학협력단 | Pure water manufacturing system |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102557196B (en) | 2008-11-28 | 2013-09-25 | 株式会社神钢环境舒立净 | Method and apparatus for generating fresh water, and method and apparatus for desalinating sea water |
KR101110695B1 (en) * | 2010-01-08 | 2012-02-24 | 한국해양대학교 산학협력단 | apparatus for ocean thermal energy conversion of vessel |
KR101236070B1 (en) | 2011-06-24 | 2013-02-22 | 제주대학교 산학협력단 | High efficiency differential temperature power system using the thermal effluents of power plant condenser |
KR101695881B1 (en) * | 2012-05-01 | 2017-01-12 | 대우조선해양 주식회사 | Electrical Power Generation And Seawater Desalination System Using Solar Energy For Off-shore Facilities |
KR101637372B1 (en) * | 2013-12-30 | 2016-07-07 | 대우조선해양 주식회사 | Combined floating marine structure |
-
2015
- 2015-05-27 KR KR1020150073943A patent/KR102315033B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101514030B1 (en) * | 2013-12-24 | 2015-04-22 | 동명대학교산학협력단 | Pure water manufacturing system |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11502323B1 (en) | 2022-05-09 | 2022-11-15 | Rahul S Nana | Reverse electrodialysis cell and methods of use thereof |
US11502322B1 (en) | 2022-05-09 | 2022-11-15 | Rahul S Nana | Reverse electrodialysis cell with heat pump |
US11563229B1 (en) | 2022-05-09 | 2023-01-24 | Rahul S Nana | Reverse electrodialysis cell with heat pump |
US11611099B1 (en) | 2022-05-09 | 2023-03-21 | Rahul S Nana | Reverse electrodialysis cell and methods of use thereof |
US11699803B1 (en) | 2022-05-09 | 2023-07-11 | Rahul S Nana | Reverse electrodialysis cell with heat pump |
US11855324B1 (en) | 2022-11-15 | 2023-12-26 | Rahul S. Nana | Reverse electrodialysis or pressure-retarded osmosis cell with heat pump |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20160139308A (en) | 2016-12-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
He et al. | LNG cold energy utilization: Prospects and challenges | |
Ng et al. | Sustainable desalination using ocean thermocline energy | |
US20120240576A1 (en) | Thermal Gradient Hydroelectric Power System and Method | |
CN102213199A (en) | Ocean thermal energy conversion method and ocean thermal energy conversion device | |
MX2008015857A (en) | Process and plant for the vaporization of liquefied natural gas and storage thereof. | |
KR102315033B1 (en) | System and Method of Power Generation and Seawater Desalination using Ocean Thermal Energy Conversion on FLNG | |
US8893496B2 (en) | Sea water desalination and thermal energy conversion | |
KR20160139311A (en) | System and Method of Ocean Thermal Energy Conversion on FLNG | |
Shah et al. | Ocean thermal energy conversion | |
US20140260253A1 (en) | Thermal energy conversion system for regasification of cryogenic liquids | |
KR101500489B1 (en) | Ocean Thermal Energy Conversion System Using Discharge of Seawater Heat Pump | |
JP7073370B2 (en) | Motorized heat pump for low temperature use and cooling fluids | |
JP7050782B2 (en) | Organic Rankine cycle in cryogenic applications or frozen fluids | |
KR101358303B1 (en) | Floating marine structure and electricity generation method using the same | |
Guérin | New Energy Revolution for Oil & Gas | |
US20190360472A1 (en) | Energy generating station | |
RU2650916C1 (en) | Marine energy complex | |
Tenorio et al. | OTEC alternative for the electric power generation in Panama | |
Huang et al. | Revisit ocean thermal energy conversion system | |
Łaciak et al. | Combined heat and power systems in liquefied natural gas (LNG) regasification processes | |
KR102045275B1 (en) | Discharged Thermal Energy Conversion Generation System for Offshore Plant | |
Alkhalidi et al. | Analysis of Ocean Thermal Energy conversion power plant using isobutane as the working fluid | |
US20190186474A1 (en) | Floating device comprising an interchangeable insert passing through a float and associated electrical production system | |
KR20150080885A (en) | Ocean Thermal Energy Conversion System using the low temperature sea water generated in the Floating Storage Regasification Unit,FSRU | |
Kim et al. | Feasibility study on the commercial plant of ocean thermal energy conversion (OTEC-K50) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |