KR102372752B1

KR102372752B1 - 부유식 액화천연가스 생산설비의 선외 전기 공급 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102372752B1
Application number: KR1020150000139A
Authority: KR
Inventors: 이수호; 배재류
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2015-01-02
Filing date: 2015-01-02
Publication date: 2022-03-10
Also published as: KR20160083700A

Abstract

본 발명은 LNG 수송선으로 FLNG로부터 LNG를 하역하여 적재하는 동안 LNG 수송선으로 전기를 공급하는 FLNG의 선외 전기 공급 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 부유식 액화천연가스 생산설비(FLNG, floating liquid natural gas plant)의 선외 전기 공급 장치에 있어서, 액화 천연 가스를 저장하는 LNG 저장탱크; 상기 LNG 저장탱크에서 발생된 증발 가스를 가압하여 보조 발전기로 공급하는 압력 제어 시스템; 및 상기 FLNG가 LNG 수송선으로 상기 액화 천연 가스를 하역하는 동안, 상기 가압된 증발 가스를 이용하여 전력을 생산하여 상기 LNG 수송선으로 공급하는 보조 발전기를 포함하는 선외 전기 공급 장치가 제공된다.

Description

부유식 액화천연가스 생산설비의 선외 전기 공급 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SUPPLYING ELECTRICITY TO OUTSIDE OF FLNG}

본 발명은 FLNG의 선외 전기 공급 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, LNG 수송선으로 FLNG로부터 LNG를 하역하여 적재하는 동안 LNG 수송선으로 전기를 공급하는 FLNG의 선외 전기 공급 장치 및 방법에 관한 것이다.

천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나 액화천연가스(LNG; liquefied natureal gas) 또는 액화석유가스(LPG; liquefied petroleum gas) 상태로 액화된 후에 LNG 수송선이나 LPG 수송선에 저장되어 운반된다.

액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로, 가스상태와 비교할 때 그 부피가 대략 1/600로 줄어들기 때문에 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

최근에는 LNG FPSO(floating, production, storage and offloading), LNG FSRU(floating storage and regasification unit), FLNG(floating LNG)와 같이 심해에서 시추 또는 생산된 LNG를 LNG가 소비지역으로 운반하는 LNG 운반선으로 하역하기 전에 이를 보관하는 해상부유 구조물에 대한 수요가 점차 증가하고 있다.

부유식 액화천연가스 생산설비(FLNG, floating liquid natural gas plant)라 함은 해상에서 엘엔지를 생산하고 저장 및 수송하기 위한 부유식 구조물을 말한다.

부유식 액화천연가스 생산설비는 특히 해상 천연가스전 근처에 위치하여 생산되는 가스를 처리하여 LNG/LPG로 액화하는 시설과 저장하는 탱크 및 하역설비를 탑재할 수 있는 선박이다.

보다 상세하게, 심해 가스전의 부유식 액화천연가스 생산설비은 씨베드(Seabed)에 터렛 계류(Turret Mooring)로 고정되어 있으며, 씨베드 라이저(Subsea Riser)를 통해 피드 가스(Feed Gas)를 공급받아 탑사이드(Topside)에서 프로세싱(Processing)을 거쳐 생산된 LNG를 하역 시스템(Offloading System)을 거쳐 LNG 수송선으로 이송하는 선박을 말한다.

종래 기술에 따르면, LNG를 FLNG에서 LNG 수송선으로 하역할 때, LNG 수송선의 작업을 수행하고 LNG 수송선의 시스템을 가동시키는데 필요한 전력을 LNG 수송선의 자체 동력기관에서 생산한다. 따라서, LNG 수송선의 연료탱크에 하역시간 동안 전기를 생산하기 위한 연료를 저장하여야 하므로 연료탱크를 크게 설계해야 하고, LNG 수송선이 이동할 때 부하가 커지는 문제점이 있다.

이와 관련된 종래 기술로서 항구에서 육상의 전원을 선박으로 공급하는 기술이 있다.

선행기술 : 국내 공개 번호 제10-2006-0103529(2006.10.02 공개)

본 발명의 목적은 LNG 수송선의 공간을 효율적으로 이용할 수 있고 LNG 수송선의 이동 시 부하를 줄일 수 있도록 LNG 수송선의 연료탱크의 크기를 줄일 수 있는 부유식 액화천연가스 생산설비의 선외 전기 공급 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 부유식 액화천연가스 생산설비(FLNG, floating liquid natural gas plant)의 선외 전기 공급 장치에 있어서, 액화 천연 가스를 저장하는 LNG 저장탱크; 상기 LNG 저장탱크에서 발생된 증발 가스를 가압하여 보조 발전기로 공급하는 압력 제어 시스템; 및 상기 FLNG가 LNG 수송선으로 상기 액화 천연 가스를 하역하는 동안, 상기 가압된 증발 가스를 이용하여 전력을 생산하여 상기 LNG 수송선으로 공급하는 보조 발전기를 포함하는 선외 전기 공급 장치가 제공된다.

특히, 상기 선외 전기 공급 장치는, 상기 FLNG 내에 설치되어, 상기 보조 발전기로부터 전력을 공급받아 전력을 저장하고, 상기 LNG 수송선의 제1 전력 저장부로 전력을 공급하는 제2 전력 저장부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 보조 발전기는 상기 LNG 수송선의 주 동력 기관으로 전력을 공급할 수 있다.

또한, 상기 보조 발전기는 육상 설비로 전력을 공급할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 부유식 액화천연가스 생산설비(FLNG, floating liquid natural gas plant)의 선외 전기 공급 장치에 있어서, 가스정으로부터 추출된 천연가스를 가압하여 메인 발전기로 공급하는 압력 제어 시스템; 및 상기 FLNG가 LNG 수송선으로 액화 천연 가스를 하역하는 동안, 상기 가압된 증발 가스를 이용하여 전력을 생산하여 상기 LNG 수송선으로 공급하는 보조 발전기를 포함하는 선외 전기 공급 장치가 제공된다.

특히, 상기 선외 전기 공급 장치는 상기 FLNG 내에 설치되어, 상기 메인 발전기로부터 전력을 공급받아 전력을 저장하고, 상기 LNG 수송선의 제1 전력 저장부로 전력을 공급하는 제2 전력 저장부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 메인 발전기는 상기 LNG 수송선의 주 동력 기관으로 전력을 공급할 수 있다.

또한, 상기 메인 발전기는 육상 설비로 전력을 공급할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, FLNG에서 LNG 수송선으로 하역할 때, FLNG에서 LNG 수송선으로 전기도 공급함으로써, LNG 수송선의 연료 탱크의 크기를 줄일 수 있어서, LNG 수송선의 공간을 효율적으로 이용할 수 있고 LNG 수송선의 이동 시 부하를 줄일 수 있다.

그리고, 천연가스 또는 증발 가스를 이용하여 전력을 생산하므로 경제적으로 전력을 생산할 수 있고, LNG 수송선에 축전지를 구비하여 예비 전력을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 부유식 액화천연가스 생산설비의 선외 전기 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 부유식 액화천연가스 생산설비의 선외 전기 공급 장치를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 부유식 액화천연가스 생산설비의 선외 전기 공급 장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 부유식 액화천연가스 생산설비의 선외 전기 공급 장치를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 부유식 액화천연가스 생산설비의 선외 전기 공급 장치는 LNG 저장 탱크(206), 제2 압력 제어 시스템(207), CNG 저장 탱크(208) 보조 발전기(209) 및 전력 저장부(210)를 포함한다.

가스정에서 추출된 천연가스는 가스 인렛 시스템(gas inlet system)(201)을 통해 FLNG로 유입된 후, 제1 압력 제어 시스템(202)을 거쳐서 메인 발전기(203)로 공급되고, 가스 처리 시스템(gas treatment system)(204) 및 액화시스템(liquefaction system)(205)을 거쳐서 LNG 저장 탱크(206)로 공급된다.

제1 압력 제어 시스템(202)은 가스정으로부터 추출된 천연가스를 가압하여 메인 발전기(203)가 요구하는 압력의 천연가스로 만든 후, 메인 발전기(203)로 공급한다. 그러면, 메인 발전기(203)는 공급받은 천연가스를 이용하여 전력을 생산한다.

가스 처리 시스템(204)은 천연가스로부터 불순물을 제거하고, 액화시스템(205)은 천연가스를 액화하여 LNG 저장탱크(206)로 공급한다.

LNG 저장탱크(206)는 액화 천연 가스를 저장한다. 천연가스의 액화 온도는 상압에서 약 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압에서 -163℃ 보다 약간만 높아도 증발된다. 따라서, 외부의 열이 LNG에 지속적으로 전달되므로, LNG는 LNG 저장탱크 내에서 지속적으로 기화되어 증발 가스(Boil-Off Gas)가 발생한다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 보조 발전기(209)가 증발 가스를 이용하여 전력을 생산한다.

제2 압력 제어 시스템(207)은 LNG 저장탱크에서 발생된 증발 가스를 가압하여 보조 발전기(209)로 공급한다. 이때, 제2 압력 제어 시스템(207)은 가압된 증발 가스를 CNG(Compressed Natural Gas) 저장 탱크(208)로 공급하고, CNG 저장 탱크(208)는 가압된 증발 가스를 저장하고 있다가 보조 발전기(209)로 공급할 수 있다.

보조 발전기(209)는 FLNG가 LNG 수송선으로 액화 천연 가스를 하역하는 동안, 가압된 증발 가스를 이용하여 전력을 생산하여 LNG 수송선(214)으로 공급한다. 이때, 보조 발전기(209)는 전력을 LNG 수송선(214)의 주 동력 기관(215)으로 공급할 수 있다. 그러면, 주 동력 기관(215)은 LNG 수송선(214) 내의 배전반을 통해 LNG 수송선(214) 내의 전력 부하들로 전력을 공급한다.

보조 발전기(209)는 생산된 전력을 거주구 및 제어룸(211)으로도 공급한다.

그리고, 보조 발전기(209)는 전력 저장부(210)로도 전력을 공급하고, 전력 저장부(210)는 보조 발전기(209)로부터 전력을 공급받아 예비 전력을 저장하고, LNG 수송선(214)의 전력 저장부(216)로 전력을 공급한다. 그러면, LNG 수송선(214)의 전력 저장부(216)는 예비 전력을 저장하고 있다가 비상시에 LNG 수송선(214)에 전력을 공급한다. 이때, LNG 수송선(214)의 별도의 영역에 대용량의 전력 저장부를 배치하면, 대용량의 전력 저장부가 비상발전기를 대체할 수 있다.

FLNG의 전력 저장부(210) 및 LNG 수송선(214)의 전력 저장부(216)는 울트라 캐패시터, 캐패시터, 배터리 및 플라이휠(fly wheel) 중 적어도 하나일 수 있다.

그리고, LNG 수송선(214)의 전력 저장부(216)는 주 동력 기관(215)으로부터 전력을 공급받아 예비 전력을 저장할 수도 있다.

보조 발전기(209)는 수전 시설을 갖춘 육상설비 또는 해상 플랜트로 전력을 공급할 수도 있다.

다음으로, 도 2를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 부유식 액화천연가스 생산설비의 선외 전기 공급 장치를 설명한다. 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 부유식 액화천연가스 생산설비의 선외 전기 공급 장치를 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 부유식 액화천연가스 생산설비의 선외 전기 공급 장치는 제1 압력 제어 시스템(202), 메인 발전기(203) 및 전력저장부(210)를 포함한다.

메인 발전기(203)는 FLNG가 LNG 수송선으로 액화 천연 가스를 하역하는 동안, 전력을 LNG 수송선(214)으로 공급한다. 이때, 메인 발전기(203)는 전력을 LNG 수송선(214)의 주 동력 기관(215)으로 공급할 수 있다. 그러면, 주 동력 기관(215)은 LNG 수송선(214) 내의 배전반을 통해 LNG 수송선(214) 내의 전력 부하들로 전력을 공급한다.

그리고, 메인 발전기(203)는 전력 저장부(210)로도 전력을 공급하고, 전력 저장부(210)는 메인 발전기(203)로부터 전력을 공급받아 예비 전력을 저장하고, LNG 수송선(214)의 전력 저장부(216)로 전력을 공급한다. 그러면, LNG 수송선(214)의 전력 저장부(216)는 예비 전력을 저장하고 있다가 비상시에 LNG 수송선(214)에 전력을 공급한다. 이때, LNG 수송선(214)의 별도의 영역에 대용량의 전력 저장부를 배치하면, 대용량의 전력 저장부가 비상발전기를 대체할 수 있다.

메인 발전기(203)는 수전 시설을 갖춘 육상설비 또는 해상 플랜트로 전력을 공급할 수도 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

202 : 제1 압력 제어 시스템
203 : 메인 발전기
206 : LNG 저장 탱크
207 : 제2 압력 제어 시스템
208 : CNG 저장 탱크
209 : 보조 발전기
210 : 전력저장부

Claims

부유식 액화천연가스 생산설비(FLNG, floating liquid natural gas plant)의 선외 전기 공급 장치에 있어서,
액화 천연 가스를 저장하는 LNG 저장탱크;
상기 LNG 저장탱크에 저장된 액화 천연 가스를 LNG 수송선으로 공급하는 LNG 하역 시스템;
상기 LNG 저장탱크에서 발생된 증발 가스를 이용하여 전력을 생산하는 보조 발전기;
상기 LNG 저장탱크에서 발생된 증발 가스를 가압하여 상기 보조 발전기로 공급하는 압력 제어 시스템; 및
상기 보조 발전기에서 생산된 전력을 저장하고, 저장된 전력은 상기 LNG 하역 시스템을 통해 액화 천연 가스를 LNG 수송선으로 하역하는 동안 상기 LNG 수송선의 전력 저장부로 공급하는 전력 저장부;를 포함하고,
상기 보조 발전기에 의해 생산된 전력은, 평상시에는 상기 전력 저장부에 저장되고, 상기 LNG 수송선으로 상기 액화 천연 가스를 하역하는 동안에는 상기 LNG 수송선의 주동력기관으로 공급되어, 상기 LNG 수송선 내 전력 수요처에서 사용되는, 선외 전기 공급 장치.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 보조 발전기는 육상 설비로 전력을 공급하는, 선외 전기 공급 장치.
부유식 액화천연가스 생산설비(FLNG, floating liquid natural gas plant)의 선외 전기 공급 장치에 있어서,
액화 천연 가스를 저장하는 LNG 저장탱크;
상기 LNG 저장탱크에 저장된 액화 천연 가스를 LNG 수송선으로 공급하는 LNG 하역 시스템;
가스정으로부터 추출된 천연가스를 이용하여 전력을 생산하는 메인 발전기;
상기 가스정으로부터 추출된 천연가스를 가압하여 상기 메인 발전기로 공급하는 압력 제어 시스템; 및
상기 메인 발전기에서 생산된 전력을 저장하고, 저장된 전력은 상기 LNG 하역 시스템을 통해 액화 천연 가스를 LNG 수송선으로 하역하는 동안 상기 LNG 수송선의 전력 저장부로 공급하는 전력 저장부;를 포함하고,
상기 메인 발전기에 의해 생산된 전력은, 평상시에는 상기 전력 저장부에 저장되고, 상기 LNG 수송선으로 상기 액화 천연 가스를 하역하는 동안에는 상기 LNG 수송선의 주동력기관으로 공급되어, 상기 LNG 수송선 내 전력 수요처에서 사용되는, 선외 전기 공급 장치.
삭제
삭제
청구항 5에 있어서,
상기 메인 발전기는 육상 설비로 전력을 공급하는, 선외 전기 공급 장치.