KR102590658B1 - System and control method thereof for natural gas dual fuel power plant - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폭발성이 있는 연료인 천연가스를 사용하는 천연가스 혼소발전 시스템에, 질소발생기를 이용하여, 이중관의 내측배관과 외측배관 사이 공간에 질소를 주입하여 흐르게 함으로써 가스를 안전하게 관리할 수 있는 장점과, 불활성가스인 질소를 사용함에 따라 가스가 누출되더라도 배관 내 발화 및 폭발이 발생하지 않아 안전하게 혼소발전 시스템을 관리할 수 있는 장점과, 이중관의 내측배관과 외측배관 사이 공간에 응축수, 윤활유, 먼지 등 각종 이물질의 유입을 막아 배관 관리를 문제를 줄이고 효율적으로 배관 관리를 할 수 있는 장점과, 가스안전 및 배관 관리뿐 아니라, 질소발생기에서 분리된 높은 산소 농도를 가진 공기를 이용하여, 엔진 기동, 저부하 운전시 점화 및 운전을 원활하게 할 수 있고, 혼소운전으로 운전모드 전환시 흡입공기에 투입하여 불완전연소 발생을 줄이는 장점이 있다.The present invention has the advantage of safely managing gas by using a nitrogen generator to inject nitrogen into the space between the inner and outer pipes of the double pipe in a natural gas co-fired power generation system using natural gas, an explosive fuel. Additionally, the use of nitrogen, an inert gas, has the advantage of safely managing the co-fired power generation system as ignition or explosion does not occur in the pipe even if gas leaks, and condensate, lubricant, and dust are stored in the space between the inner and outer pipes of the double pipe. It has the advantage of reducing piping management problems and efficient piping management by preventing the inflow of various foreign substances, as well as gas safety and piping management, as well as engine start and maintenance by using air with high oxygen concentration separated from the nitrogen generator. It has the advantage of enabling smooth ignition and operation during low-load operation, and reducing the occurrence of incomplete combustion by adding it to the intake air when changing the operation mode to co-firing operation.

Description

천연가스 혼소발전 시스템 및 제어방법{SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF FOR NATURAL GAS DUAL FUEL POWER PLANT}Natural gas co-fired power generation system and control method {SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF FOR NATURAL GAS DUAL FUEL POWER PLANT}

본 발명은 천연가스 혼소발전 시스템 및 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a natural gas co-fired power generation system and control method.

연료로 천연가스를 사용하여 가스 안전관리가 중요시되는 선박, 육상 혼소엔진 등의 천연가스 혼소발전 시스템에서는 관련 국제규약, 법규 등에 의해서 천연가스를 취급하는 구역을 안전구역(Safety Area)으로 구분하고, 천연가스 누출 위험을 막기 위해서 일반적으로 이중 배관(Double Wall Pipe)을 사용하게 된다. In natural gas co-fired power generation systems such as ships and land-based co-fired engines where gas safety management is important because natural gas is used as fuel, the area handling natural gas is divided into a safety area in accordance with relevant international regulations and laws. To prevent the risk of natural gas leakage, double wall pipes are generally used.

이에 따라, 사용되는 이중 배관은 내측 배관(Inner Pipe)과 외측 배관(Outer Pipe)이 직경이 다른 동심원 구조를 이루고, 내측 배관으로는 천연가스가 공급 이송되며, 내측 배관과 외측 배관 사이의 공간에는 가스공급 방향과는 반대로 공기가 흐르고, 이때 흐르는 공기압은 대기압보다 낮기 때문에 이러한 구조 및 작동으로 인해, 이중 배관의 내측 배관(Inner Pipe)을 통해서 공급되는 천연가스가 누출되더라도 내측 및 외측 배관 사이로 흐르는 공기와 함께 외부로 배출되어, 가스누출을 차단될 수 있게 한다.Accordingly, the double pipe used has a concentric structure in which the inner pipe and the outer pipe have different diameters, and natural gas is supplied and transported through the inner pipe, and the space between the inner pipe and the outer pipe is Air flows in the opposite direction of the gas supply direction, and the air pressure flowing at this time is lower than atmospheric pressure. Due to this structure and operation, even if the natural gas supplied through the inner pipe of the double pipe leaks, the air flowing between the inner and outer pipes It is discharged to the outside together with gas, thereby preventing gas leakage.

이러한 혼소발전 시스템의 가스공급에 사용되는 이중관 내측 및 외측 배관 사이 공간에는 팬을 이용하여 공기가 흐르게 하는데, 이때 흐르게 되는 공기 입구는 엔진룸에 위치한다. A fan is used to allow air to flow in the space between the inner and outer pipes of the double pipe used for gas supply in this co-fired power generation system, and the inlet through which the air flows at this time is located in the engine room.

이에 따라 엔진룸 공기는 외부 영향으로 응축수가 발생할 수 있고, 윤활유, 먼지 등 각종 이물질이 들어가 배관에 부식 등의 문제가 발생할 수 있다. Accordingly, condensation may be generated in the engine room air due to external influences, and various foreign substances such as lubricant and dust may enter and cause problems such as corrosion in the pipes.

특히, 인화점이 낮은 등유 등의 연료를 사용하는 혼소발전 시스템은 여름철 같이 엔진룸 내 온도가 높은 경우, 공기 중 증기 상태로 존재하는 등유가 이중관의 내측 및 외측 배관 사이 공간에 공기와 함께 들어간 후 낮은 인화점으로 인해 폭발할 수도 있어 안전문제가 생길 수도 있다.In particular, in a co-fired power generation system that uses fuel such as kerosene with a low flash point, when the temperature in the engine room is high, such as in the summer, kerosene in vapor form in the air enters the space between the inner and outer pipes of the double pipe along with the air, and then lowers the temperature. It may explode due to its flash point, creating a safety issue.

또한, 혼소발전 시스템의 특성상, 엔진 기동 및 가스혼소로 운전전환시 최적화된 연소가 일어나지 않아 CO, NOx 등이 발생하게 된다.In addition, due to the characteristics of the co-fired power generation system, optimal combustion does not occur when the engine is started and the operation is switched to gas co-firing, resulting in the generation of CO and NOx.

대한민국 등록특허공보 제10-0902958호(2009.06.08.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-0902958 (2009.06.08.)

본 발명의 목적은 기존의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로서, 혼소발전 시스템의 디젤전소 및 가스혼소 간 운전모드 전환시 시스템 퍼징을 위해 설치되는 질소 발생기를 이용하여, 생성된 질소를 이중관의 내측 및 외측 배관 사이 공간으로 주입하여 흐르게 함으로써 가스 폭발을 방지하는 등 가스안전을 효과적으로 관리할 수 있는 천연가스 혼소발전 시스템 및 제어방법을 제공하는데 있다.The purpose of the present invention is to solve existing problems in consideration of various existing problems. When switching operation modes between diesel combustion and gas co-firing of a co-fired power generation system, the nitrogen generator installed for purging the system is used to purge the generated nitrogen into a double pipe. The aim is to provide a natural gas co-fired power generation system and control method that can effectively manage gas safety, such as preventing gas explosion by injecting it into the space between the inner and outer pipes and allowing it to flow.

또, 본 발명의 다른 목적은 내측 및 외측 배관 사이 공간에 응축수, 윤활유, 먼지 등 각종 이물질의 유입을 막아 배관 관리를 효율적으로 할 수 있고, 인화점이 낮은 등유가 공기와 함께 들어가 폭발하는 문제를 미연에 방지할 수 있는 천연가스 혼소발전 시스템 및 제어방법을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to efficiently manage pipes by preventing the inflow of various foreign substances such as condensate, lubricant, and dust into the space between the inner and outer pipes, and to prevent the problem of kerosene with a low flash point entering with air and exploding. The purpose is to provide a natural gas co-fired power generation system and control method that can prevent.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 질소 발생기에서 분리되어 외부로 버려지는 산소 농도가 높은 공기를 별도의 탱크에 저장하여, 엔진 기동, 저부하 운전시 높은 산소농도를 활용하여 점화 및 운전을 원활하게 할 수 있고, 디젤운전에서 혼소운전으로 전환시 흡입공기에 투입하여 불완전연소 발생을 줄일 수 있는 천연가스 혼소발전 시스템 및 제어방법을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to store air with a high oxygen concentration that is separated from the nitrogen generator and discarded to the outside in a separate tank to utilize the high oxygen concentration during engine start and low load operation to facilitate ignition and operation. The aim is to provide a natural gas co-firing power generation system and control method that can reduce the occurrence of incomplete combustion by introducing it into the intake air when switching from diesel operation to co-firing operation.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 천연가스 혼소발전 시스템은, 천연가스가 공급되는 내측배관과 질소가 공급되는 외측배관으로 이루어져 혼소엔진과 LNG 기지의 사이에 설치되는 이중관; 상기 이중관의 일측에 설치되는 GVU(Gas Valve Unit); 상기 내측배관의 일측에 설치되어 상기 혼소엔진으로 공급되는 천연가스 압력을 측정하는 천연가스 압력센서; 상기 이중관의 일측에 설치되어 내측배관과 외측배관 사이로 흐르는 질소의 압력을 측정하는 질소가스 압력센서; 상기 내측배관의 일측에 설치되어 천연가스 온도를 측정하는 천연가스 온도센서; 상기 이중관의 일측에 설치되어 내측배관과 외측배관 사이 공간에 질소를 공급하는 질소발생기; 상기 이중관과 상기 질소발생기의 사이에 설치되는 질소탱크; 상기 질소발생기와 상기 혼소엔진의 사이에 설치되는 산소탱크; 상기 산소탱크와 상기 혼소엔진의 사이에 설치되는 산소공급 밸브; 상기 GVU를 매개로 상기 이중관의 일측과 연결되어 질소 내 천연가스 성분을 감지하는 가스누출 감지센서; 상기 혼소엔진, GVU, 질소가스 압력센서, 질소발생기, 질소탱크, 산소탱크, 가스누출 감지센서와 연결되어 혼소발전 시스템을 제어하는 통합제어기; 상기 외측배관과 상기 질소탱크의 사이에 설치되어 내측배관과 외측배관 사이 공간에 질소를 공급하는 질소공급 밸브; 상기 혼소엔진과 이중관의 사이에 설치되어 상기 혼소엔진에 천연가스를 분사를 조절하는 가스분사 밸브; 상기 통합제어기에 연결되어 혼소발전 시스템의 운전을 감시하는 가스운전 감시장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The natural gas co-firing power generation system according to an embodiment of the present invention to solve the above technical problem includes a double pipe installed between the co-firing engine and the LNG base, which consists of an inner pipe supplied with natural gas and an outer pipe supplied with nitrogen; GVU (Gas Valve Unit) installed on one side of the double pipe; A natural gas pressure sensor installed on one side of the inner pipe to measure the pressure of natural gas supplied to the co-fired engine; A nitrogen gas pressure sensor installed on one side of the double pipe to measure the pressure of nitrogen flowing between the inner pipe and the outer pipe; A natural gas temperature sensor installed on one side of the inner pipe to measure natural gas temperature; A nitrogen generator installed on one side of the double pipe to supply nitrogen to the space between the inner pipe and the outer pipe; A nitrogen tank installed between the double pipe and the nitrogen generator; An oxygen tank installed between the nitrogen generator and the co-firing engine; An oxygen supply valve installed between the oxygen tank and the co-firing engine; A gas leak detection sensor connected to one side of the double pipe via the GVU to detect natural gas components in nitrogen; An integrated controller connected to the co-firing engine, GVU, nitrogen gas pressure sensor, nitrogen generator, nitrogen tank, oxygen tank, and gas leak detection sensor to control the co-firing power generation system; a nitrogen supply valve installed between the outer pipe and the nitrogen tank to supply nitrogen to the space between the inner pipe and the outer pipe; a gas injection valve installed between the co-firing engine and the double pipe to control injection of natural gas into the co-firing engine; and a gas operation monitoring device that is connected to the integrated controller and monitors the operation of the co-fired power generation system.

다른 실시예로서, 본 발명의 GVU는 상기 통합제어기의 신호를 받아 상기 혼소엔진으로 가스를 공급하고, 비상 시 가스공급을 차단하도록 상기 LNG 기지와 상기 이중관의 사이에 설치되는 가스공급 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.In another embodiment, the GVU of the present invention receives a signal from the integrated controller, supplies gas to the co-fired engine, and includes a gas supply valve installed between the LNG base and the double pipe to block the gas supply in an emergency. It is characterized by

다른 실시예로서, 본 발명의 GVU는 상기 통합제어기의 신호를 받아 가스공급 또는 혼소 운전 시 닫혀있고, 가스누출 시 열려 외부로 천연가스를 배출하도록 상기 내측배관의 일측에 설치되는 가스퍼징 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the GVU of the present invention includes a gas purging valve installed on one side of the inner pipe to receive a signal from the integrated controller and close during gas supply or co-firing operation, and open when gas leaks to discharge natural gas to the outside. It is characterized by:

다른 실시예로서, 본 발명의 GVU는 상기 통합제어기의 신호를 받아 가스공급 및 혼소 운전 시 닫혀있고, 가스누출 시 열려 퍼징용 질소가 공급되도록 상기 외측배관의 일측에 설치되는 비상용 질소공급 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the GVU of the present invention includes an emergency nitrogen supply valve installed on one side of the outer piping to receive a signal from the integrated controller and close during gas supply and co-firing operation, and open when gas leaks to supply nitrogen for purging. It is characterized by:

다른 실시예로서, 본 발명의 GVU는 상기 통합제어기의 신호를 받아 상기 내측배관과 상기 외측배관 사이로 흐르는 질소를 상기 혼소엔진 룸 외부로 배출하도록 상기 외측배관의 일측에 설치되는 질소퍼징 밸브를 포함하는 특징으로 한다.As another embodiment, the GVU of the present invention includes a nitrogen purging valve installed on one side of the outer pipe to receive a signal from the integrated controller and discharge nitrogen flowing between the inner pipe and the outer pipe to the outside of the co-firing engine room. It is characterized by

다른 실시예로서, 본 발명의 질소발생기는 상기 내측배관과 외측배관 사이 공간 및 퍼징용으로 질소를 공급 또는 상기 혼소엔진 흡기계통으로 질소를 공급하는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the nitrogen generator of the present invention is characterized by supplying nitrogen to the space between the inner pipe and the outer pipe and for purging, or to the intake system of the mixed combustion engine.

다른 실시예로서, 본 발명의 질소발생기와 상기 산소탱크의 사이에는 상기 통합제어기로부터 신호를 받아 작동하는 산소압축기가 설치된 것을 특징으로 한다.In another embodiment, an oxygen compressor that operates by receiving a signal from the integrated controller is installed between the nitrogen generator of the present invention and the oxygen tank.

다른 실시예로서, 본 발명의 산소공급 밸브는 상기 질소발생기에서 생성 및 저장된 산소를 상기 통합제어기로부터 신호를 받아 상기 산소탱크내 산소가 혼소엔진에 투입되는 것을 조절하는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the oxygen supply valve of the present invention is characterized by receiving a signal from the integrated controller for oxygen generated and stored in the nitrogen generator and controlling the input of oxygen in the oxygen tank into the co-fired engine.

다른 실시예로서, 본 발명의 질소공급 밸브는 상기 질소발생기에서 생성 및 저장된 질소를 상기 통합제어기로부터 신호를 받아 상기 내측배관과 외측배관 사이에 공급 또는 가스누출시 퍼징용 질소를 공급하는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the nitrogen supply valve of the present invention receives a signal from the integrated controller to supply nitrogen generated and stored in the nitrogen generator between the inner pipe and the outer pipe, or supplies nitrogen for purging in the event of a gas leak. do.

다른 실시예로서, 본 발명의 가스운전 감시장치는 상기 질소가스 압력센서, 가스누출 감지센서, 통합제어기로부터 신호를 받아 가스공급이 정상적으로 일어나는지와 가스가 누출됐을 때 알람 발생 등 혼소발전 시스템에서 가스공급 및 누출 상태를 실시간으로 확인하면서 디젤운전에서 혼소운전으로 전환하는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the gas operation monitoring device of the present invention receives signals from the nitrogen gas pressure sensor, gas leak detection sensor, and integrated controller to check whether gas supply occurs normally and to generate an alarm when gas leaks, thereby supplying gas in a co-fired power generation system. It is characterized by switching from diesel operation to mixed combustion operation while checking the leak status in real time.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 천연가스 혼소발전 시스템 제어방법은, 혼소발전 시스템 각 설비로부터 받은 신호가 정상일 때 통합제어기를 통해 혼소엔진에 기동 신호를 주는 엔진기동 단계; 상기 혼소엔진 기동 전 상기 통합제어기의 제어에 따라 혼소엔진 또는 혼소엔진과 LNG 기지의 사이를 연결하는 이중관의 내측배관에 남아 있는 천연가스를 퍼징하는 시스템 퍼징 단계; 상기 시스템 퍼징 단계 완료 후 상기 혼소엔진이 디젤운전으로 진행하는 디젤운전 단계; 상기 디젤운전 단계로 기동과 동시에 산소를 공급하는 산소공급 단계; 상기 디젤운전 단계에서 상기 혼소엔진을 운전모드 전환 가능한 부하까지 상승시키고 혼소발전 시스템의 각 기기들로부터 받은 신호가 정상일 경우, 운전자의 선택에 의해 수동으로 운전모드를 전환되어 혼소운전으로 진행되는 혼소운전 단계; 상기 혼소운전 단계의 진행과 동시에 상기 통합제어기의 제어에 따라 상기 이중관의 내측배관을 통해 상기 혼소엔진으로 천연가스를 공급할 때 질소발생기로부터 상기 이중관의 내측배관과 외측배관 사이로 질소를 공급하는 질소공급 단계; 상기 혼소운전 단계를 진행한 후, 상기 통합제어기의 제어에 따라 가스누출을 감지하는 가스누출 감지 단계; 상기 질소공급 단계 진행 중, 질소탱크 내 질소량이 일정수준 이하로 내려가게 되면 상기 통합제어기의 제어에 따라 상기 질소발생기의 작동을 중단하는 질소발생기 작동 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the natural gas co-firing power generation system control method according to an embodiment of the present invention includes an engine starting step of providing a start signal to the co-firing engine through an integrated controller when the signal received from each facility of the co-firing power generation system is normal; A system purging step of purging the natural gas remaining in the co-firing engine or the inner pipe of the double pipe connecting the co-firing engine and the LNG base under the control of the integrated controller before starting the co-firing engine; A diesel operation step in which the co-fired engine proceeds to diesel operation after completing the system purging step; An oxygen supply step of supplying oxygen simultaneously with starting the diesel operation step; In the diesel operation stage, the co-firing engine is raised to a load that can be switched to an operation mode, and when the signals received from each device of the co-firing power generation system are normal, the operation mode is manually switched by the driver's selection and the co-firing operation proceeds to co-firing operation. step; A nitrogen supply step of supplying nitrogen from a nitrogen generator between the inner piping and the outer piping of the double pipe when natural gas is supplied to the co-firing engine through the inner piping of the double pipe under the control of the integrated controller as the co-firing operation step progresses. ; A gas leak detection step of detecting a gas leak under the control of the integrated controller after performing the co-firing operation step; The nitrogen supply step During the process, if the amount of nitrogen in the nitrogen tank falls below a certain level, a nitrogen generator operation step of stopping operation of the nitrogen generator under the control of the integrated controller.

다른 실시예로서, 본 발명의 디젤운전 단계는 가스운전 감시장치를 통해 혼소운전으로 전환하기 전까지 운전되는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the diesel operation stage of the present invention is characterized in that it is operated until switching to co-fueling operation through a gas operation monitoring device.

다른 실시예로서, 본 발명의 산소공급 단계의 산소 공급은 상기 혼소엔진 기동 후부터 운전모드 전환이 가능한 부하까지 공급하는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the oxygen supply in the oxygen supply step of the present invention is characterized by supplying the load up to a load that can switch the operation mode after starting the co-fired engine.

다른 실시예로서, 본 발명의 가스누출 감지 단계는 상기 이중관의 내측배관과 외측배관 사이로 흐르는 질소가 상기 외측배관의 출구를 통해 외부로 배출될 때 가스누출 감지센서에 의해 가스 누출을 감지하는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the gas leak detection step of the present invention is characterized in that gas leak is detected by a gas leak detection sensor when nitrogen flowing between the inner pipe and the outer pipe of the double pipe is discharged to the outside through the outlet of the outer pipe. Do it as

다른 실시예로서, 본 발명의 가스누출 감지 단계는 상기 이중관에 설치된 GVU의 질소가스 압력센서에 의해 상기 이중관의 내측배관(31)과 외측배관 사이로 흐르는 질소의 압력을 측정하여 천연가스 누출에 따른 압력변동을 감지 또는 가스 누출을 감지하는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the gas leak detection step of the present invention measures the pressure of nitrogen flowing between the inner pipe 31 and the outer pipe of the double pipe by the nitrogen gas pressure sensor of the GVU installed in the double pipe to determine the pressure due to natural gas leak. It is characterized by detecting fluctuations or detecting gas leaks.

본 발명은 폭발성이 있는 연료인 천연가스를 사용하는 천연가스 혼소발전 시스템에, 질소발생기를 이용하여, 이중관의 내측배관과 외측배관 사이 공간에 질소를 주입하여 흐르게 함으로써 가스를 안전하게 관리할 수 있는 장점이 있다. The present invention has the advantage of safely managing gas by using a nitrogen generator to inject nitrogen into the space between the inner and outer pipes of the double pipe in a natural gas co-fired power generation system using natural gas, an explosive fuel. There is.

또, 불활성가스인 질소를 사용함에 따라 가스가 누출되더라도 배관 내 발화 및 폭발이 발생하지 않아 안전하게 혼소발전 시스템을 관리할 수 있는 장점이 있다. In addition, the use of nitrogen, an inert gas, has the advantage of safely managing the co-fired power generation system because ignition or explosion does not occur in the pipes even if gas leaks.

또, 이중관의 내측배관과 외측배관 사이 공간에 응축수, 윤활유, 먼지 등 각종 이물질의 유입을 막아 배관 관리를 문제를 줄이고 효율적으로 배관 관리를 할 수 있는 장점이 있다. In addition, it has the advantage of reducing pipe management problems and enabling efficient pipe management by preventing the inflow of various foreign substances such as condensate, lubricant, and dust into the space between the inner and outer pipes of the double pipe.

또, 가스안전 및 배관 관리뿐 아니라, 질소발생기에서 분리된 높은 산소 농도를 가진 공기를 이용하여, 엔진 기동, 저부하 운전시 점화 및 운전을 원활하게 할 수 있고, 혼소운전으로 운전모드 전환시 흡입공기에 투입하여 불완전연소 발생을 줄이는 장점이 있다.In addition, in addition to gas safety and piping management, by using air with a high oxygen concentration separated from the nitrogen generator, ignition and operation can be smoothed during engine start and low load operation, and suction can be used when switching to operation mode for mixed combustion operation. It has the advantage of reducing the occurrence of incomplete combustion by injecting it into the air.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 천연가스 혼소발전 시스템 구성도,
도 2 및 도 3은 도 1에 적용되는 이중관의 정면과 측면의 단면도,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 천연가스 혼소발전 시스템 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 천연가스 혼소발전 시스템의 제어 흐름도,
1 is a block diagram of a natural gas co-fired power generation system according to a first embodiment of the present invention;
Figures 2 and 3 are cross-sectional views of the front and side of the double pipe applied to Figure 1,
Figure 4 is a configuration diagram of a natural gas co-fired power generation system according to a second embodiment of the present invention;
Figure 5 is a control flow chart of the natural gas co-fired power generation system according to the present invention;

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings FIGS. 1 to 5. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. Therefore, the shapes of elements in the drawings may be exaggerated to emphasize a clearer description. It should be noted that the same configuration may be indicated by the same reference numeral in each drawing. Detailed descriptions of well-known functions and configurations that are judged to unnecessarily obscure the gist of the present invention are omitted.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 제1 실시예에 따른 천연가스 혼소발전 시스템은, 도 1과 같이, 천연가스가 공급되는 내측배관(31)과 질소가 공급되는 외측배관(32)으로 이루어져 혼소엔진(1)과 LNG 기지(2)의 사이에 설치되는 이중관(3); 상기 이중관(3)의 일측에 설치되어 상기 혼소엔진(1)으로 천연가스 공급을 조절하고 누출시 가스공급 차단 및 외부로 가스를 배출 제어하는 GVU(Gas Valve Unit)(4); 상기 내측배관(31)의 일측에 설치되어 상기 혼소엔진(1)으로 공급되는 천연가스 압력을 측정하는 천연가스 압력센서(5); 상기 이중관(3)의 일측에 설치되어 내측배관(31)과 외측배관(32) 사이로 흐르는 질소의 압력을 측정하는 질소가스 압력센서(51); 상기 내측배관(31)의 일측에 설치되어 천연가스 온도를 측정하는 천연가스 온도센서(6); 상기 이중관(3)의 일측에 설치되어 내측배관(31)과 외측배관(32) 사이 공간에 질소를 공급하는 질소발생기(7); 상기 이중관(3)과 상기 질소발생기(7)의 사이에 설치되는 질소탱크(70); 상기 질소발생기(7)와 상기 혼소엔진(1)의 사이에 설치되는 산소탱크(71); 상기 산소탱크(71)와 상기 혼소엔진(1)의 사이에 설치되는 산소공급 밸브(72); 상기 GVU(4)를 매개로 상기 이중관(3)의 일측과 연결되어 질소 내 천연가스 성분을 감지하는 가스누출 감지센서(8); 상기 혼소엔진(1), GVU(4), 질소가스 압력센서(51), 질소발생기(7), 질소탱크(70), 산소탱크(71), 가스누출 감지센서(8)와 연결되어 혼소발전 시스템을 제어하는 통합제어기(9); 상기 외측배관(32)과 상기 질소탱크(70)의 사이에 설치되어 내측배관(31)과 외측배관(32) 사이 공간에 질소를 공급하는 질소공급 밸브(10); 상기 혼소엔진(1)과 이중관(3)의 사이에 설치되어 상기 혼소엔진(1)에 천연가스를 분사를 조절하는 가스분사 밸브(100); 상기 통합제어기(9)에 연결되어 혼소발전 시스템의 운전을 감시하는 가스운전 감시장치(11);를 포함하여 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, the natural gas co-firing power generation system according to the first embodiment of the present invention consists of an inner pipe 31 to which natural gas is supplied and an outer pipe 32 to which nitrogen is supplied, and is used to power the co-firing engine 1 and LNG. A double pipe (3) installed between the bases (2); A GVU (Gas Valve Unit) (4) installed on one side of the double pipe (3) to control the supply of natural gas to the co-fired engine (1), block the gas supply in case of leakage, and control gas discharge to the outside; A natural gas pressure sensor (5) installed on one side of the inner pipe (31) to measure the pressure of natural gas supplied to the co-fired engine (1); A nitrogen gas pressure sensor (51) installed on one side of the double pipe (3) to measure the pressure of nitrogen flowing between the inner pipe (31) and the outer pipe (32); A natural gas temperature sensor (6) installed on one side of the inner pipe (31) to measure the natural gas temperature; A nitrogen generator (7) installed on one side of the double pipe (3) to supply nitrogen to the space between the inner pipe (31) and the outer pipe (32); A nitrogen tank (70) installed between the double pipe (3) and the nitrogen generator (7); An oxygen tank (71) installed between the nitrogen generator (7) and the co-firing engine (1); An oxygen supply valve (72) installed between the oxygen tank (71) and the co-firing engine (1); A gas leak detection sensor (8) connected to one side of the double pipe (3) via the GVU (4) to detect natural gas components in nitrogen; It is connected to the co-firing engine (1), GVU (4), nitrogen gas pressure sensor (51), nitrogen generator (7), nitrogen tank (70), oxygen tank (71), and gas leak detection sensor (8) to generate co-firing power. Integrated controller (9) that controls the system; A nitrogen supply valve (10) installed between the outer pipe (32) and the nitrogen tank (70) to supply nitrogen to the space between the inner pipe (31) and the outer pipe (32); A gas injection valve (100) installed between the co-firing engine (1) and the double pipe (3) to control injection of natural gas into the co-firing engine (1); It is configured to include a gas operation monitoring device (11) that is connected to the integrated controller (9) and monitors the operation of the co-fired power generation system.

이때, 상기 혼소엔진(1)은 액체연료(디젤 등)와 천연가스를 연료로 발전하는 역할을 한다. At this time, the co-firing engine 1 serves to generate power using liquid fuel (diesel, etc.) and natural gas as fuel.

상기 LNG 기지(2)는 발전 연료인 천연가스를 공급하는 역할을 한다. The LNG base 2 serves to supply natural gas, which is a fuel for power generation.

상기 이중관(3)은 도 2 및 도 3과 같이, 직경이 다른 내측배관(31)과 외측배관(32)이 동심원 구조를 이루도록 구성된 것으로서, 천연가스가 공급되는 상기 내측배관(31)에서 가스가 누출되더라도 질소가 공급되는 외측배관(32)에 의해 천연가스가 외부로 누출되는 것을 방지하는 역할을 한다. The double pipe 3 is configured so that the inner pipe 31 and the outer pipe 32 of different diameters form a concentric structure, as shown in Figures 2 and 3, and gas flows from the inner pipe 31 to which natural gas is supplied. Even if it leaks, it serves to prevent natural gas from leaking to the outside through the outer pipe 32 through which nitrogen is supplied.

상기 GVU(4)는 상기 통합제어기(9)의 신호를 받아 제어되는 것으로서, 상기 LNG 기지(2)와 이중관(3)의 사이에 설치되어 상기 혼소엔진(1)으로 가스를 공급하고 비상시 가스공급을 차단하는 가스공급 밸브(41); 상기 내측배관(31)의 일측에 설치되어 가스공급 및 혼소 운전시에는 닫혀있고 가스누출시에는 열려 외부로 천연가스를 배출하는 가스퍼징 밸브(42); 상기 외측배관(32)의 일측에 설치되어 가스공급 및 혼소 운전시에는 닫혀있고 가스누출시에는 열려 퍼징용 질소가 공급되는 비상용 질소공급 밸브(43); 상기 외측배관(32)의 일측에 설치되어 내측배관(31)과 외측배관(32) 사이로 흐르는 질소를 상기 혼소엔진(1) 룸 외부로 배출하는 질소퍼징 밸브(44);를 포함하여 구성되어 있다. The GVU (4) is controlled by receiving a signal from the integrated controller (9), and is installed between the LNG base (2) and the double pipe (3) to supply gas to the co-firing engine (1) and to supply gas in an emergency. A gas supply valve (41) that blocks; A gas purging valve (42) installed on one side of the inner pipe (31), which is closed during gas supply and co-firing operation and opens when gas is leaked to discharge natural gas to the outside; An emergency nitrogen supply valve (43) installed on one side of the outer pipe (32), which is closed during gas supply and co-firing operation and opens when gas leaks to supply nitrogen for purging; It is configured to include a nitrogen purging valve (44) installed on one side of the outer pipe (32) to discharge nitrogen flowing between the inner pipe (31) and the outer pipe (32) to the outside of the room of the co-fired engine (1). .

상기 질소가스 압력센서(51)는 상기 이중관(3)의 내측배관(31)과 외측배관(32) 사이로 흐르는 질소의 압력을 측정하여 천연가스 누출에 따른 압력변동을 감지 및 가스누출을 판별하는 역할을 한다. The nitrogen gas pressure sensor 51 measures the pressure of nitrogen flowing between the inner pipe 31 and the outer pipe 32 of the double pipe 3, detects pressure fluctuations due to natural gas leakage, and determines gas leakage. Do it.

상기 천연가스 온도센서(6)는 상기 이중관(3)의 내측배관(31)을 통해 상기 혼소엔진(1)으로 공급되는 천연가스 온도를 측정하는 역할을 한다. The natural gas temperature sensor 6 serves to measure the temperature of natural gas supplied to the co-fired engine 1 through the inner pipe 31 of the double pipe 3.

상기 질소발생기(7)는 상기 이중관(3)의 내측배관(31)과 외측배관(32) 사이 공간 및 퍼징용으로 질소를 공급하거나 최적연소를 위해 상기 혼소엔진(1) 흡기계통으로 질소를 공급하는 것으로서, 외부공기를 흡입 및 압축하여 압력변동흡착(PSA; Pressure Swing Absorption)의 방식으로 질소와 산소를 분리하는 역할을 한다. The nitrogen generator (7) supplies nitrogen to the space between the inner pipe (31) and the outer pipe (32) of the double pipe (3) and for purging, or supplies nitrogen to the intake system of the co-fired engine (1) for optimal combustion. It serves to separate nitrogen and oxygen through pressure swing absorption (PSA) by sucking and compressing external air.

상기 질소탱크(70)는 상기 질소발생기(7)에서 분리된 질소를 저장하는 역할을 한다. The nitrogen tank 70 serves to store nitrogen separated from the nitrogen generator 7.

상기 산소탱크(71)는 질소발생기(7)에서 질소를 분리하고 남은 산소 농도가 높은 공기를 저장하는 역할을 한다.The oxygen tank 71 serves to separate nitrogen from the nitrogen generator 7 and store air with a high oxygen concentration remaining.

상기 산소공급 밸브(72)는 상기 질소발생기(7)에서 생성 및 저장된 산소를 상기 통합제어기(9)로부터 신호를 받아 상기 혼소엔진(1)의 최적화된 연소를 위해 상기 산소탱크(71)내 산소가 혼소엔진(1)에 투입되는 것을 조절하는 역할을 한다. The oxygen supply valve 72 receives the oxygen generated and stored in the nitrogen generator 7 from the integrated controller 9 and supplies oxygen in the oxygen tank 71 for optimized combustion of the co-fired engine 1. It plays a role in controlling what is input into the co-firing engine (1).

상기 가스누출 감지센서(8)는 상기 혼소엔진(1) 룸 내 가스누출을 감지하거나 상기 이중관(3) 끝단에 설치되어 외부 배출되는 질소 내 천연가스 성분을 감지하여 상기 통합제어기(9)와 가스운전 감시장치(11)로 가스누출 신호를 보내는 역할을 한다. The gas leak detection sensor (8) detects a gas leak in the room of the co-fired engine (1) or is installed at the end of the double pipe (3) to detect natural gas components in nitrogen discharged to the outside and detects the gas leak between the integrated controller (9) and the gas. It serves to send a gas leak signal to the operation monitoring device (11).

상기 통합제어기(9)는 상기 혼소엔진(1), 질소발생기(7), 천연가스 압력센서(5), 천연가스 온도센서(6), 가스누출 감지센서(8) 등 혼소발전 시스템의 각 부분들로부터 신호를 받아 상기 GVU(4)를 제어하여 가스공급, 차단, 외부배출하고, 상기 질소발생기(7)를 제어하여 질소 공급 및 산소 공급과 질소탱크(70) 및 산소탱크(71)내 질소, 산소 부족시 상기 질소발생기(7)를 가동시켜 상기 혼소엔진(1)의 불완전연소를 줄이고 최적화된 연소가 이루어지도록 제어하는 역할을 한다. The integrated controller (9) controls each part of the co-firing power generation system, such as the co-firing engine (1), nitrogen generator (7), natural gas pressure sensor (5), natural gas temperature sensor (6), and gas leak detection sensor (8). Receive signals from the GVU (4) to control gas supply, blocking, and external discharge, and control the nitrogen generator (7) to supply nitrogen and oxygen and to supply nitrogen in the nitrogen tank (70) and oxygen tank (71). When there is a lack of oxygen, the nitrogen generator (7) is operated to reduce incomplete combustion of the co-fired engine (1) and control it to achieve optimized combustion.

상기 질소공급 밸브(10)는 상기 질소발생기(7)에서 생성 및 저장된 질소를 상기 통합제어기(9)로부터 신호를 받아 상기 이중관(3)의 내측배관(31)과 외측배관(32) 사이에 공급 및 가스누출시 퍼징용 질소를 공급하는 역할을 한다. The nitrogen supply valve 10 receives a signal from the integrated controller 9 to supply nitrogen generated and stored in the nitrogen generator 7 between the inner pipe 31 and the outer pipe 32 of the double pipe 3. And it serves to supply nitrogen for purging in case of gas leak.

상기 가스분사 밸브(100)는 혼소운전시 상기 통합제어기(9)로부터 신호를 받아 부하에 따라 상기 혼소엔진(1)에 천연가스의 분사를 조절하는 역할을 한다. The gas injection valve 100 receives a signal from the integrated controller 9 during co-firing operation and serves to control the injection of natural gas into the co-firing engine 1 according to the load.

상기 가스운전 감시장치(11)는 상기 질소가스 압력센서(51), 가스누출 감지센서(8), 통합제어기(9)로부터 신호를 받아 가스공급이 정상적으로 일어나는지와 가스가 누출됐을 때 알람 발생 등 혼소발전 시스템에서 가스공급 및 누출 상태를 실시간으로 확인하면서 디젤운전에서 혼소운전으로 전환하는 역할을 한다. The gas operation monitoring device 11 receives signals from the nitrogen gas pressure sensor 51, the gas leak detection sensor 8, and the integrated controller 9 to determine whether gas supply is normal and to generate an alarm when gas leaks. It plays a role in switching from diesel operation to co-fired operation by checking the gas supply and leakage status in the power generation system in real time.

가스공급의 정상여부, 가스 누출시 알람 발생 등 상기 가스누출 감지센서(8)와 통합제어기(9)로부터 신호를 받아 천연가스 혼소발전 시스템에서 가스공급 및 누출과 관련된 상태를 실시간으로 확인할 수 있고 디젤운전에서 혼소운전으로 운전모드를 전환할 수 있는 역할을 한다. By receiving signals from the gas leak detection sensor (8) and the integrated controller (9), such as whether the gas supply is normal and an alarm occurring in the event of a gas leak, the status related to gas supply and leakage in the natural gas co-fired power generation system can be checked in real time. It plays a role in switching the driving mode from driving to mixed driving.

한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 천연가스 혼소발전 시스템은, 도 4와 같이, 상기 질소발생기(7)와 상기 산소탱크(71)의 사이에 산소압축기(73)가 설치된 것으로서, 상기 산소압축기(73)는 상기 질소발생기(7)를 통해 분리된 산소 농도가 높은 공기를 상기 산소탱크(71)에 저장하기 전, 고압을 필요로 하는 상기 혼소엔진(1) 시동공기용으로도 산소를 사용할 수 있는 역할을 한다. Meanwhile, in the natural gas co-fired power generation system according to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4, an oxygen compressor 73 is installed between the nitrogen generator 7 and the oxygen tank 71, and the oxygen Before storing the air with a high oxygen concentration separated through the nitrogen generator 7 in the oxygen tank 71, the compressor 73 also produces oxygen for starting air of the co-fired engine 1, which requires high pressure. It has a usable role.

이때, 상기 산소압축기(73)는 상기 통합제어기(9)로부터 신호를 받아 작동하고, 상기 산소탱크(71)와 상기 혼소엔진(1) 사이에 설치된 산소공급 밸브(72)는 산소공급뿐 아니라 압력조절 역할 또한 수행가능한 레귤레이터로 구성되어 상기 혼소엔진(1)의 시동공기 및 연소 최적화를 위해 사용된다.At this time, the oxygen compressor 73 operates by receiving a signal from the integrated controller 9, and the oxygen supply valve 72 installed between the oxygen tank 71 and the co-firing engine 1 provides not only oxygen supply but also pressure. It consists of a regulator that can also perform a regulating role and is used to optimize starting air and combustion of the co-fired engine (1).

이에 따라 높은 산소 농도를 가진 공기를 시동공기로도 사용함으로써 점화를 더 효율적으로 원활히 할 수 있고 설비 활용성을 높일 수 있다. Accordingly, by using air with a high oxygen concentration as starting air, ignition can be performed more efficiently and facility utilization can be improved.

다음은, 이와 같이 구성된 본 발명의 천연가스 혼소발전 시스템의 제어방법은, 엔진기동 단계(S100); 시스템 퍼징 단계(S200); 디젤운전 단계(S300); 산소공급 단계(S400); 혼소운전 단계(S500); 질소공급 단계(S600); 가스누출 감지 단계(S700); 질소발생기 작동 단계(S800);를 포함하여 이루어져 있다.Next, the control method of the natural gas co-fired power generation system of the present invention configured as described above includes an engine starting step (S100); System purging step (S200); Diesel operation stage (S300); Oxygen supply step (S400); Co-firing operation stage (S500); Nitrogen supply step (S600); Gas leak detection step (S700); It consists of a nitrogen generator operation step (S800).

즉, 상기 엔진기동 단계(S100)는 혼소발전 시스템 각 설비로부터 받은 신호가 정상일 때 상기 통합제어기(9)를 통해 혼소엔진(1)에 기동 신호를 주면 진행된다. That is, the engine start-up step (S100) is performed by giving a start signal to the co-fired engine (1) through the integrated controller (9) when the signal received from each facility of the co-fired power generation system is normal.

상기 시스템 퍼징단계(S200)는 상기 혼소엔진(1) 기동 전 상기 통합제어기(9)의 제어에 따라 혼소엔진(1) 또는 혼소엔진(1)과 LNG 기지(2)의 사이를 연결하는 이중관(3)의 내측배관(31)에 남아 있는 천연가스를 퍼징하도록 진행한다. The system purging step (S200) is a double pipe connecting the co-firing engine (1) or the co-firing engine (1) and the LNG base (2) under the control of the integrated controller (9) before starting the co-firing engine (1). Proceed to purge the natural gas remaining in the inner pipe (31) of 3).

그리고, 상기 질소공급 밸브(10) 및 상기 비상용 질소공급 밸브(43)를 통해 질소를 공급함과 동시에 상기 가스퍼징 밸브(42)를 열어 가스를 발전소 외부로 배출한다. Then, nitrogen is supplied through the nitrogen supply valve 10 and the emergency nitrogen supply valve 43, and at the same time, the gas purging valve 42 is opened to discharge the gas to the outside of the power plant.

이러한 작동은 상기 혼소엔진(1)의 정상적인 정지 및 비상정지시에도 동일하게 작동하여, 가스 안전을 관리한다.This operation operates equally during normal and emergency stops of the co-fired engine 1, thereby managing gas safety.

상기 디젤운전 단계(S300)는 상기 시스템 퍼징 단계(S200) 완료 후 상기 혼소엔진(1)이 디젤운전으로 진행하되, 상기 가스운전 감시장치(11)를 통해 혼소운전으로 전환하기 전까지 운전된다.In the diesel operation step (S300), the co-firing engine 1 proceeds to diesel operation after completing the system purging step (S200), but is operated before switching to co-firing operation through the gas operation monitoring device 11.

상기 산소공급 단계(S400)는 상기 디젤운전 단계(S300)로 기동 후 저부하에서 나타나는 상기 혼소엔진(1)의 불완전연소를 개선하기 위해 산소를 공급한다.The oxygen supply step (S400) supplies oxygen to improve incomplete combustion of the co-fired engine (1) that appears at low load after starting in the diesel operation step (S300).

상기 산소공급단계(S400)는, 상기 통합제어기(9)에서 산소공급 밸브(72)를 제어하여 상기 산소탱크(71)내 산소를 상기 혼소엔진(1) 흡기 계통에 공급하는데, 이때 산소 공급은 상기 혼소엔진(1) 기동 후부터 운전모드 전환이 가능한 부하까지 공급되며, 통상적으로 10~30% 부하에서 운전모드 전환이 가능하고, 상기 혼소엔진(1)의 용량, 모델에 따라 다르게 설정된다. In the oxygen supply step (S400), the integrated controller 9 controls the oxygen supply valve 72 to supply oxygen in the oxygen tank 71 to the intake system of the co-fired engine (1). At this time, oxygen supply is After starting the co-firing engine (1), the operating mode is supplied to a load capable of being switched. Typically, the operating mode can be switched at a load of 10 to 30%, and is set differently depending on the capacity and model of the co-firing engine (1).

또한, 산소는 사전 시운전을 통해 설정한 최적 공연비에 도달하거나, 상기 산소탱크(71)내 산소가 일정량 이하가 되면 공급이 중단되고, 상기 질소발생기 작동단계(S800) 진행을 통해 산소를 충전한다. In addition, oxygen supply is stopped when the optimal air-fuel ratio set through pre-testing is reached or the oxygen in the oxygen tank 71 falls below a certain amount, and oxygen is charged through the nitrogen generator operation step (S800).

상기 디젤운전 단계(S300)에서 상기 혼소엔진(1)을 운전모드 전환 가능한 부하까지 상승시키고 혼소발전 시스템의 각 기기들로부터 받은 신호가 정상인 경우, 상기 가스운전 감시장치(11)에 상기 혼소엔진(1) 운전모드 전환 가능여부가 표시되는데, 이때 운전모드 전환은 운전자의 선택에 의해 수동으로 전환되고, 상기 가스운전 감시장치(11)를 통해 운전모드 전환시 상기 혼소운전 단계(S500)가 진행된다. In the diesel operation step (S300), the co-firing engine (1) is raised to a load that can be switched to an operation mode, and when the signals received from each device of the co-firing power generation system are normal, the gas operation monitoring device (11) displays the co-firing engine ( 1) Whether the driving mode can be switched is displayed. At this time, the driving mode is switched manually by the driver's selection, and when the driving mode is switched through the gas operation monitoring device 11, the mixed combustion operation step (S500) is performed. .

그리고, 상기 통합제어기(9)가 상기 가스공급 밸브(41)와 상기 가스분사 밸브(100)를 제어하여 상기 이중관(3)의 내측배관(31)을 통해 상기 혼소엔진(1)으로 천연가스를 공급하는데, 이때 공급되는 천연가스 압력 및 온도는 상기 혼소엔진(1)의 종류, 용량 및 엔진 부하에 따라 다르다.And, the integrated controller 9 controls the gas supply valve 41 and the gas injection valve 100 to supply natural gas to the co-fired engine 1 through the inner pipe 31 of the double pipe 3. The pressure and temperature of the natural gas supplied at this time vary depending on the type, capacity, and engine load of the co-firing engine (1).

또한, 엔진으로 가스가 공급되는 동시에 상기 질소공급 단계(S600)가 진행되고, 상기 통합제어기(9)는 상기 질소공급 밸브(10) 및 상기 질소퍼징 밸브(44)를 제어하여 상기 질소탱크(70) 내 저장된 질소를 이중관(3)의 내측배관(31)과 외측배관(32) 사이로 지속 공급하여 혼소엔진(1) 룸 외부로 배출함으로써 가스누출에 따른 화재 폭발을 방지한다. In addition, at the same time as gas is supplied to the engine, The nitrogen supply step (S600) proceeds, and the integrated controller (9) controls the nitrogen supply valve (10) and the nitrogen purging valve (44) to transfer the nitrogen stored in the nitrogen tank (70) into the double pipe (3). It is continuously supplied between the inner pipe (31) and the outer pipe (32) and discharged outside the co-fired engine (1) room to prevent fire and explosion due to gas leakage.

이때, 공급되는 질소 유량은 이중관(3)의 길이, 내외측 사이 공간의 크기, 질소공급압력 등에 따라 다르며, 상기 질소공급 밸브(10)의 작동에 의해 제어된다. At this time, the supplied nitrogen flow rate varies depending on the length of the double pipe (3), the size of the space between the inner and outer sides, the nitrogen supply pressure, etc., and is controlled by the operation of the nitrogen supply valve (10).

또한, 상기 질소발생기(7)에서 생성되고 질소탱크(70) 내 저장되는 질소압력은 상기 이중관(3)의 내측배관(31)에 흐르는 천연가스 압력보다 낮고 대기압보다는 높다. In addition, the nitrogen pressure generated by the nitrogen generator (7) and stored in the nitrogen tank (70) is lower than the pressure of the natural gas flowing in the inner pipe (31) of the double pipe (3) and higher than atmospheric pressure.

이에 따라, 상기 이중관(3)의 내측배관(31)에서 가스가 누출되더라도 이중관(3)의 내측배관(31)과 외측배관(32) 사이에 질소가 흘러 화재 폭발이 발생하지 않고 혼소엔진(1) 룸 외부로 배출하게 된다. Accordingly, even if gas leaks from the inner pipe 31 of the double pipe 3, nitrogen flows between the inner pipe 31 and the outer pipe 32 of the double pipe 3, preventing fire and explosion from occurring and the co-fired engine (1). ) is discharged outside the room.

그리고 상기 질소공급 단계(S600) 진행 중, 질소탱크(70) 내 질소량이 일정수준 이하로 내려가게 되면, 상기 통합제어기(9)는 상기 질소발생기 작동 단계(S800)가 진행되어 공기내 질소 분리 및 질소탱크(70)에 저장하여 질소탱크(70) 내 질소량을 유지하고, 상기 질소탱크(70) 용량은 상기 혼소엔진(1)의 종류, 용량, 제어특성에 따라 다르고 혼소엔진(1) 기동 전후로 혼소엔진(1) 및 가스배관을 한번에 퍼징할 수 있는 용량보다는 크게 산정된다.And the nitrogen supply step (S600) During the process, when the amount of nitrogen in the nitrogen tank 70 falls below a certain level, the integrated controller 9 proceeds with the nitrogen generator operation step (S800) to separate nitrogen in the air and store it in the nitrogen tank 70. The amount of nitrogen in the nitrogen tank (70) is maintained, and the capacity of the nitrogen tank (70) varies depending on the type, capacity, and control characteristics of the co-firing engine (1), and the co-firing engine (1) and gas piping before and after starting the co-firing engine (1). It is calculated to be larger than the capacity that can be purged at once.

또한, 운전모드 전환시 상기 통합제어기(9)는 질소공급 단계(S600) 뿐 아니라 산소공급 단계(S400)를 제어한다. Additionally, when switching operation modes, the integrated controller 9 controls not only the nitrogen supply step (S600) but also the oxygen supply step (S400).

이때, 디젤모드에서 혼소모드로 운전이 전환될 때 혼소운전의 특성상 흡기계통에 천연가스 연료를 분사하기 때문에 연소에 필요한 공기는 줄어들게 되고 상기 혼소엔진(1)의 연소는 불완전연소가 일어나게 된다. 이를 개선하기 위해 상기 통합제어기(9)는 산소공급 밸브(72)를 제어하여 산소탱크(71) 내 산소를 혼소엔진(1)으로 공급하여, 운전전환에 따른 일시적인 불완전 연소 및 공연비 변화를 보완함으로써 연소효율을 높이고 배출가스 내 대기오염물질을 줄일 수 있다. At this time, when the operation is switched from the diesel mode to the co-firing mode, due to the nature of the co-firing operation, natural gas fuel is injected into the intake system, so the air required for combustion is reduced, and combustion of the co-firing engine 1 occurs incompletely. In order to improve this, the integrated controller 9 controls the oxygen supply valve 72 to supply oxygen in the oxygen tank 71 to the co-fired engine 1, thereby compensating for temporary incomplete combustion and changes in air-fuel ratio due to operation change. It can increase combustion efficiency and reduce air pollutants in exhaust gases.

이때, 공급되는 산소는 운전모드 전환이 완료된 후 사전 시운전을 통해 설정한 최적 공연비에 도달하는 시점까지 공급된다. At this time, the supplied oxygen is supplied until the optimal air-fuel ratio set through pre-testing is reached after the operation mode conversion is completed.

또한, 상기 산소탱크(71) 내 산소가 일정량 이하가 되거나 혼소엔진(1) 노킹 발생하면 공급이 중단되고, 상기 질소발생기 작동 단계(S800)의 진행을 통해 산소를 충전한다. In addition, when the oxygen in the oxygen tank 71 falls below a certain amount or when knocking occurs in the co-fired engine 1, supply is stopped, and oxygen is charged through the nitrogen generator operation step (S800).

그리고 산소탱크(71)의 용량은 혼소엔진(1)의 종류, 용량, 제어특성에 따라 다르고 기동 및 저부하시 공급되는 양이 운전모드 전환시 공급되는 양보다 크므로 기동 및 저부하에서 공급되는 양을 기준으로 산소탱크(71)의 용량을 산정한다. In addition, the capacity of the oxygen tank 71 varies depending on the type, capacity, and control characteristics of the co-firing engine 1, and the amount supplied during start-up and low load is larger than the amount supplied when switching operation modes. The capacity of the oxygen tank 71 is calculated based on the amount.

또한, 상기 혼소운전 단계(S500)를 진행한 후, 혼소발전 시스템의 가스안전을 관리 및 제어하기 위해 가스누출 감지 단계(S700)가 진행되는데, 이때 가스누출은 두가지 방법으로 감지한다.In addition, after the co-firing operation step (S500) is performed, a gas leak detection step (S700) is performed to manage and control the gas safety of the co-firing power generation system. At this time, gas leaks are detected in two ways.

첫 번째는 상기 이중관(3)의 내측배관(31)과 외측배관(32) 사이로 흐르는 질소 출구에 설치된 가스누출 감지센서(8)를 통해서 누출을 감지하고, 상기 내측배관(31)의 가스압력이 내측배관(31)과 외측배관(32) 사이로 흐르는 질소 압력보다 높기 때문에 가스가 누출되더라도 질소와 함께 외부로 배출된다. First, leakage is detected through a gas leak detection sensor (8) installed at the nitrogen outlet flowing between the inner pipe (31) and the outer pipe (32) of the double pipe (3), and the gas pressure of the inner pipe (31) is Since the pressure of nitrogen flowing between the inner pipe 31 and the outer pipe 32 is higher than that, even if gas leaks, it is discharged to the outside along with nitrogen.

이때, 상기 이중관(3)의 내측배관(31)과 외측배관(32) 사이에는 불활성가스인 질소로 채워져있기 때문에 가스가 누출되더라도 이중관(3) 내 발화되거나 폭발하지 않는다. At this time, since the space between the inner pipe 31 and the outer pipe 32 of the double pipe 3 is filled with nitrogen, an inert gas, it does not ignite or explode in the double pipe 3 even if the gas leaks.

특히, 질소 출구 주위에는 방풍막과 같은 구조물을 설치하여 외부 환경의 영향을 막아 주고, 가스 누출을 감지할 때까지 해당 구조물 내에 잔존하게 하여 가스누출 감지 효율성을 높이며, 해당 구조물은 방풍막, 지붕 등으로 구성되며 현장 조건에 따라 모양이 다르다.In particular, a structure such as a windbreak is installed around the nitrogen outlet to prevent the influence of the external environment, and the gas leak detection efficiency is increased by allowing the gas to remain within the structure until it is detected. The structure includes a windbreak, roof, etc. It is composed of and has different shapes depending on site conditions.

두 번째는 상기 GVU(4)와 혼소엔진(1) 사이 이중관(3)에 설치된 천연가스 압력센서(5)와 질소가스 압력센서(51)를 이용하여 압력의 변화를 통해 가스누출을 감지한다. Second, gas leakage is detected through changes in pressure using the natural gas pressure sensor (5) and the nitrogen gas pressure sensor (51) installed in the double pipe (3) between the GVU (4) and the co-firing engine (1).

이때, 상기 이중관(3)의 내측배관(31)에서 가스가 누출될 때 GVU(4)에서 측정된 천연가스 압력보다 혼소엔진(1)에 공급되는 가스압력이 작아지게 되고, 내측배관(31)과 외측배관(32) 사이 질소의 압력은 증가하는 현상을 이용한 것이다. At this time, when gas leaks from the inner pipe 31 of the double pipe 3, the gas pressure supplied to the co-fired engine 1 becomes smaller than the natural gas pressure measured in the GVU 4, and the inner pipe 31 The nitrogen pressure between the and the outer pipe 32 increases by taking advantage of the phenomenon.

그리고 가스 누출이라고 볼 수 있는 압력 변화는 이중관(3)의 직경, 길이, 가스공급 압력 등에 따라 다르다. And the pressure change that can be considered a gas leak varies depending on the diameter and length of the double pipe (3), gas supply pressure, etc.

만약에, 상기 내측배관(31) 뿐 아니라 외측배관(32)에도 문제가 발생하여 가스가 누출된다면, 상기 혼소엔진(1) 룸에 설치된 감지센서를 통해 누출을 감지하고, 이 해당 감지센서는 가스누출 가능성이 큰 GVU(4), 혼소엔진(1) 상부 등에 설치하는데, 이때 가스누출 감지기(8)의 설치 위치 및 설치 개수는 현장 조건에 따라 달라질 수 있다.If a problem occurs not only in the inner pipe 31 but also in the outer pipe 32 and gas leaks, the leak is detected through a sensor installed in the room of the co-fired engine (1), and this sensor detects the gas. It is installed on the GVU (4), the top of the co-fired engine (1), etc., where there is a high possibility of leakage. In this case, the installation location and number of gas leak detectors (8) may vary depending on site conditions.

이와 같이 두 가지 방법으로 가스누출을 감지할 수 있고, 가스누출이 감지되었을 때 가스운전 감시장치(11)에도 관련 경보 및 알람이 발생하여 운전자가 관련 상황을 즉시 인지할 수 있다.In this way, gas leaks can be detected in two ways, and when a gas leak is detected, related warnings and alarms are also generated in the gas operation monitoring device 11, so that the driver can immediately recognize the related situation.

상기 원리로 가스누출을 감지하게 될 때, 상기 통합제어기(9)는 다음의 순서대로 혼소발전 시스템을 제어하여 안전을 관리한다. When a gas leak is detected using the above principle, the integrated controller 9 manages safety by controlling the co-fired power generation system in the following order.

먼저, 가스누출이 감지되면, 가스분사 밸브(100) 및 GVU(4) 내 가스공급 밸브(41)가 닫혀 가스공급을 중단하고, 가스퍼징 밸브(42)가 열려 가스 배관내 남아 있는 가스를 발전소 외부로 배출한다. First, when a gas leak is detected, the gas injection valve 100 and the gas supply valve 41 in the GVU 4 are closed to stop the gas supply, and the gas purging valve 42 is opened to release the remaining gas in the gas pipe to the power plant. Discharge to the outside.

또한, 상기 GVU(4) 내 비상용 질소공급 밸브(43)가 열려 질소발생기(7)를 통해 생성 및 질소탱크(70) 내 저장된 질소가 이중관(3)에 공급되어 혹시라도 잔류해 있을 수 있는 가스를 퍼징하여 외부로 배출하고, 이와 동시에 통합제어기(9)가 혼소 운전모드에서 디젤 운전모드로 자동으로 즉시 전환시켜 전력공급에 이상이 없게 한다.In addition, the emergency nitrogen supply valve 43 in the GVU (4) is opened, and the nitrogen generated through the nitrogen generator (7) and stored in the nitrogen tank (70) is supplied to the double pipe (3), thereby eliminating gas that may remain. is purged and discharged to the outside, and at the same time, the integrated controller (9) automatically and immediately switches from the co-fired operation mode to the diesel operation mode to ensure that there is no problem in power supply.

또한, 운전원의 판단에 따라 가스운전 감시장치(11)를 통해 혼소운전에서 디젤모드로 운전모드를 전환할 수 있고, 비상운전모드 전환 버튼을 눌러 운전모드를 전환할 수 있다.In addition, the operation mode can be switched from co-fuel operation to diesel mode through the gas operation monitoring device 11 according to the operator's judgment, and the operation mode can be switched by pressing the emergency operation mode switch button.

이 처럼, 본 발명은 폭발성이 있는 연료인 천연가스를 사용하는 천연가스 혼소발전 시스템에, 질소발생기(7)를 이용하여, 이중관(3)의 내측배관(31)과 외측배관(32) 사이 공간에 질소를 주입하여 흐르게 함으로써 가스를 안전하게 관리할 수 있는 장점이 있다. As such, the present invention uses a nitrogen generator (7) in a natural gas co-fired power generation system using natural gas, an explosive fuel, to create a space between the inner pipe (31) and the outer pipe (32) of the double pipe (3). There is an advantage in that the gas can be managed safely by injecting nitrogen into it and allowing it to flow.

또, 본 발명은 불활성가스인 질소를 사용함에 따라 가스가 누출되더라도 배관 내 발화 및 폭발이 발생하지 않아 안전하게 혼소발전 시스템을 관리할 수 있는 장점이 있다. In addition, the present invention has the advantage of safely managing the co-fired power generation system because, by using nitrogen, an inert gas, ignition or explosion does not occur in the pipe even if the gas leaks.

또, 본 발명은 이중관(3)의 내측배관(31)과 외측배관(32) 사이 공간에 응축수, 윤활유, 먼지 등 각종 이물질의 유입을 막아 배관 관리를 문제를 줄이고 효율적으로 배관 관리를 할 수 있는 장점이 있다. In addition, the present invention prevents the inflow of various foreign substances such as condensate, lubricant, and dust into the space between the inner pipe 31 and the outer pipe 32 of the double pipe (3), thereby reducing pipe management problems and enabling efficient pipe management. There is an advantage.

또, 본 발명은 가스안전 및 배관 관리뿐 아니라, 질소발생기(7)에서 분리된 높은 산소 농도를 가진 공기를 이용하여, 엔진 기동, 저부하 운전시 점화 및 운전을 원활하게 할 수 있고, 혼소운전으로 운전모드 전환시 흡입공기에 투입하여 불완전연소 발생을 줄이는 장점이 있다.In addition, the present invention not only provides gas safety and piping management, but also uses air with a high oxygen concentration separated from the nitrogen generator (7) to facilitate ignition and operation during engine start and low load operation, and co-fueling operation. It has the advantage of reducing the occurrence of incomplete combustion by adding it to the intake air when changing the operation mode.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.Meanwhile, the present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be implemented with modifications and modifications without departing from the gist of the present invention, and the technical idea to which such modifications and modifications are applied also falls within the scope of the following patent claims. Must see.

1: 혼소엔진 2: LNG 기지
3: 이중관 31: 내측배관
32: 외측배관 4: GVU
41: 가스공급 밸브 42: 가스퍼징 밸브
43: 비상용 질소공급 밸브 44: 질소퍼징 밸브
5: 천연가스 압력센서 51: 질소가스 압력센서
6: 천연가스 온도센서 7: 질소발생기
70: 질소탱크 71: 산소탱크
72: 산소공급 밸브 73: 산소압축기
8: 가스누출 감지센서 9: 통합제어기
10: 질소공급 밸브 11: 가스운전 감시장치
100: 가스분사 밸브
1: Co-firing engine 2: LNG base
3: double pipe 31: inner pipe
32: External piping 4: GVU
41: gas supply valve 42: gas purging valve
43: Emergency nitrogen supply valve 44: Nitrogen purging valve
5: Natural gas pressure sensor 51: Nitrogen gas pressure sensor
6: Natural gas temperature sensor 7: Nitrogen generator
70: nitrogen tank 71: oxygen tank
72: Oxygen supply valve 73: Oxygen compressor
8: Gas leak detection sensor 9: Integrated controller
10: Nitrogen supply valve 11: Gas operation monitoring device
100: Gas injection valve

Claims (15)

천연가스가 공급되는 내측배관(31)과 질소가 공급되는 외측배관(32)으로 이루어져 혼소엔진(1)과 LNG 기지(2)의 사이에 설치되는 이중관(3); 상기 이중관(3)의 일측에 설치되는 GVU(Gas Valve Unit)(4); 상기 내측배관(31)의 일측에 설치되어 상기 혼소엔진(1)으로 공급되는 천연가스 압력을 측정하는 천연가스 압력센서(5); 상기 이중관(3)의 일측에 설치되어 내측배관(31)과 외측배관(32) 사이로 흐르는 질소의 압력을 측정하는 질소가스 압력센서(51); 상기 내측배관(31)의 일측에 설치되어 천연가스 온도를 측정하는 천연가스 온도센서(6); 상기 이중관(3)의 일측에 설치되어 내측배관(31)과 외측배관(32) 사이 공간에 질소를 공급하는 질소발생기(7); 상기 이중관(3)과 상기 질소발생기(7)의 사이에 설치되는 질소탱크(70); 상기 질소발생기(7)와 상기 혼소엔진(1)의 사이에 설치되는 산소탱크(71); 상기 산소탱크(71)와 상기 혼소엔진(1)의 사이에 설치되는 산소공급 밸브(72); 상기 GVU(4)를 매개로 상기 이중관(3)의 일측과 연결되어 질소 내 천연가스 성분을 감지하는 가스누출 감지센서(8); 상기 혼소엔진(1), GVU(4), 질소가스 압력센서(51), 질소발생기(7), 질소탱크(70), 산소탱크(71), 가스누출 감지센서(8)와 연결되어 혼소발전 시스템을 제어하는 통합제어기(9); 상기 외측배관(32)과 상기 질소탱크(70)의 사이에 설치되어 내측배관(31)과 외측배관(32) 사이 공간에 질소를 공급하는 질소공급 밸브(10); 상기 혼소엔진(1)과 이중관(3)의 사이에 설치되어 상기 혼소엔진(1)에 천연가스를 분사를 조절하는 가스분사 밸브(100); 상기 통합제어기(9)에 연결되어 혼소발전 시스템의 운전을 감시하는 가스운전 감시장치(11);를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 혼소발전 시스템.A double pipe (3) installed between the co-fired engine (1) and the LNG base (2), consisting of an inner pipe (31) to which natural gas is supplied and an outer pipe (32) to which nitrogen is supplied; GVU (Gas Valve Unit) (4) installed on one side of the double pipe (3); A natural gas pressure sensor (5) installed on one side of the inner pipe (31) to measure the pressure of natural gas supplied to the co-fired engine (1); A nitrogen gas pressure sensor (51) installed on one side of the double pipe (3) to measure the pressure of nitrogen flowing between the inner pipe (31) and the outer pipe (32); A natural gas temperature sensor (6) installed on one side of the inner pipe (31) to measure the natural gas temperature; A nitrogen generator (7) installed on one side of the double pipe (3) to supply nitrogen to the space between the inner pipe (31) and the outer pipe (32); A nitrogen tank (70) installed between the double pipe (3) and the nitrogen generator (7); An oxygen tank (71) installed between the nitrogen generator (7) and the co-firing engine (1); An oxygen supply valve (72) installed between the oxygen tank (71) and the co-firing engine (1); A gas leak detection sensor (8) connected to one side of the double pipe (3) via the GVU (4) to detect natural gas components in nitrogen; It is connected to the co-firing engine (1), GVU (4), nitrogen gas pressure sensor (51), nitrogen generator (7), nitrogen tank (70), oxygen tank (71), and gas leak detection sensor (8) to generate co-firing power. Integrated controller (9) that controls the system; A nitrogen supply valve (10) installed between the outer pipe (32) and the nitrogen tank (70) to supply nitrogen to the space between the inner pipe (31) and the outer pipe (32); A gas injection valve (100) installed between the co-firing engine (1) and the double pipe (3) to control injection of natural gas into the co-firing engine (1); A natural gas co-fired power generation system comprising a gas operation monitoring device (11) connected to the integrated controller (9) to monitor the operation of the co-fired power generation system. 청구항 1에 있어서,
상기 GVU(4)는 상기 통합제어기(9)의 신호를 받아 상기 혼소엔진(1)으로 가스를 공급하고, 비상 시 가스공급을 차단하도록 상기 LNG 기지(2)와 상기 이중관(3)의 사이에 설치되는 가스공급 밸브(41)를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 혼소발전 시스템.
In claim 1,
The GVU (4) receives a signal from the integrated controller (9) to supply gas to the co-fired engine (1), and is located between the LNG base (2) and the double pipe (3) to block the gas supply in an emergency. A natural gas co-fired power generation system comprising an installed gas supply valve (41).
청구항 1에 있어서,
상기 GVU(4)는 상기 통합제어기(9)의 신호를 받아 가스공급 또는 혼소 운전 시 닫혀있고, 가스누출 시 열려 외부로 천연가스를 배출하도록 상기 내측배관(31)의 일측에 설치되는 가스퍼징 밸브(42)를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 혼소발전 시스템.
In claim 1,
The GVU (4) receives a signal from the integrated controller (9) and closes during gas supply or co-firing operation, and opens when gas leaks, and is installed on one side of the inner pipe (31) to discharge natural gas to the outside. (42) A natural gas co-fired power generation system comprising:
청구항 1에 있어서,
상기 GVU(4)는 상기 통합제어기(9)의 신호를 받아 가스공급 및 혼소 운전 시 닫혀있고, 가스누출 시 열려 퍼징용 질소가 공급되도록 상기 외측배관(32)의 일측에 설치되는 비상용 질소공급 밸브(43)를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 혼소발전 시스템.
In claim 1,
The GVU (4) receives a signal from the integrated controller (9) and closes during gas supply and co-firing operation, and opens when gas leaks, an emergency nitrogen supply valve installed on one side of the outer pipe (32) to supply nitrogen for purging. (43) A natural gas co-fired power generation system comprising:
청구항 1에 있어서,
상기 GVU(4)는 상기 통합제어기(9)의 신호를 받아 상기 내측배관(31)과 상기 외측배관(32) 사이로 흐르는 질소를 상기 혼소엔진(1) 룸 외부로 배출하도록 상기 외측배관(32)의 일측에 설치되는 질소퍼징 밸브(44)를 포함하는 특징으로 하는 천연가스 혼소발전 시스템.
In claim 1,
The GVU (4) receives a signal from the integrated controller (9) and operates the outer pipe (32) to discharge nitrogen flowing between the inner pipe (31) and the outer pipe (32) to the outside of the room of the co-fired engine (1). A natural gas co-fired power generation system characterized by including a nitrogen purging valve (44) installed on one side of the.
청구항 1에 있어서,
상기 질소발생기(7)는 상기 내측배관(31)과 외측배관(32) 사이 공간 및 퍼징용으로 질소를 공급 또는 상기 혼소엔진(1) 흡기계통으로 질소를 공급하는 것을 특징으로 하는 천연가스 혼소발전 시스템.
In claim 1,
The nitrogen generator (7) supplies nitrogen to the space between the inner pipe (31) and the outer pipe (32) and for purging, or supplies nitrogen to the intake system of the co-fired engine (1). system.
청구항 1에 있어서,
상기 질소발생기(7)와 상기 산소탱크(71)의 사이에는 상기 통합제어기(9)로부터 신호를 받아 작동하는 산소압축기(73)가 설치된 것을 특징으로 하는 천연가스 혼소발전 시스템.
In claim 1,
A natural gas co-fired power generation system, characterized in that an oxygen compressor (73) that operates by receiving a signal from the integrated controller (9) is installed between the nitrogen generator (7) and the oxygen tank (71).
청구항 1에 있어서,
상기 산소공급 밸브(72)는 상기 질소발생기(7)에서 생성 및 저장된 산소를 상기 통합제어기(9)로부터 신호를 받아 상기 산소탱크(71)내 산소가 혼소엔진(1)에 투입되는 것을 조절하는 것을 특징으로 하는 천연가스 혼소발전 시스템.
In claim 1,
The oxygen supply valve 72 receives a signal from the integrated controller 9 for oxygen generated and stored in the nitrogen generator 7 and controls the input of oxygen in the oxygen tank 71 into the co-fired engine 1. A natural gas co-fired power generation system characterized by
청구항 1에 있어서,
상기 질소공급 밸브(10)는 상기 질소발생기(7)에서 생성 및 저장된 질소를 상기 통합제어기(9)로부터 신호를 받아 상기 내측배관(31)과 외측배관(32) 사이에 공급 또는 가스누출시 퍼징용 질소를 공급하는 것을 특징으로 하는 천연가스 혼소발전 시스템.
In claim 1,
The nitrogen supply valve (10) receives a signal from the integrated controller (9) to supply nitrogen generated and stored in the nitrogen generator (7) between the inner pipe (31) and the outer pipe (32) or purges the nitrogen generated and stored in the nitrogen generator (7) between the inner pipe (31) and the outer pipe (32). A natural gas co-fired power generation system characterized by supplying conscripted nitrogen.
청구항 1에 있어서,
상기 가스운전 감시장치(11)는 상기 질소가스 압력센서(51), 가스누출 감지센서(8), 통합제어기(9)로부터 신호를 받아 가스공급이 정상적으로 일어나는지와 가스가 누출됐을 때 알람 발생 등 혼소발전 시스템에서 가스공급 및 누출 상태를 실시간으로 확인하면서 디젤운전에서 혼소운전으로 전환하는 것을 특징으로 하는 천연가스 혼소발전 시스템.
In claim 1,
The gas operation monitoring device 11 receives signals from the nitrogen gas pressure sensor 51, the gas leak detection sensor 8, and the integrated controller 9 to determine whether gas supply is normal and to generate an alarm when gas leaks. A natural gas co-firing power generation system characterized by switching from diesel operation to co-firing operation while checking the gas supply and leakage status in the power generation system in real time.
혼소발전 시스템 각 설비로부터 받은 신호가 정상일 때 통합제어기(9)를 통해 혼소엔진(1)에 기동 신호를 주는 엔진기동 단계(S100); 상기 혼소엔진(1) 기동 전 상기 통합제어기(9)의 제어에 따라 혼소엔진(1) 또는 혼소엔진(1)과 LNG 기지(2)의 사이를 연결하는 이중관(3)의 내측배관(31)에 남아 있는 천연가스를 퍼징하는 시스템 퍼징 단계(S200); 상기 시스템 퍼징 단계(S200) 완료 후 상기 혼소엔진(1)이 디젤운전으로 진행하는 디젤운전 단계(S300); 상기 디젤운전 단계(S300)로 기동과 동시에 산소를 공급하는 산소공급 단계(S400); 상기 디젤운전 단계(S300)에서 상기 혼소엔진(1)을 운전모드 전환 가능한 부하까지 상승시키고 혼소발전 시스템의 각 기기들로부터 받은 신호가 정상일 경우, 운전자의 선택에 의해 수동으로 운전모드를 전환되어 혼소운전으로 진행되는 혼소운전 단계(S500); 상기 혼소운전 단계(S500)의 진행과 동시에 상기 통합제어기(9)의 제어에 따라 상기 이중관(3)의 내측배관(31)을 통해 상기 혼소엔진(1)으로 천연가스를 공급할 때 질소발생기(7)로부터 상기 이중관(3)의 내측배관(31)과 외측배관(32) 사이로 질소를 공급하는 질소공급 단계(S600); 상기 혼소운전 단계(S500)를 진행한 후, 상기 통합제어기(9)의 제어에 따라 가스누출을 감지하는 가스누출 감지 단계(S700); 상기 질소공급 단계(S600) 진행 중, 질소탱크(70) 내 질소량이 일정수준 이하로 내려가게 되면 상기 통합제어기(9)의 제어에 따라 상기 질소발생기(7)의 작동을 중단하는 질소발생기 작동 단계(S800);를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 혼소발전 시스템 제어방법.An engine starting step (S100) of providing a start signal to the co-firing engine (1) through the integrated controller (9) when the signal received from each facility of the co-firing power generation system is normal; The inner pipe (31) of the double pipe (3) connecting between the co-firing engine (1) or the co-firing engine (1) and the LNG base (2) under the control of the integrated controller (9) before starting the co-firing engine (1). A system purging step (S200) of purging the remaining natural gas; A diesel operation step (S300) in which the co-fired engine (1) proceeds to diesel operation after completing the system purging step (S200); An oxygen supply step (S400) in which oxygen is supplied simultaneously with startup in the diesel operation step (S300); In the diesel operation step (S300), the co-firing engine 1 is raised to a load capable of switching the operation mode, and when the signals received from each device of the co-firing power generation system are normal, the operation mode is manually switched by the driver's selection to enable co-firing. A mixed-fired operation stage (S500) that proceeds with driving; Simultaneously with the progress of the co-firing operation step (S500), when natural gas is supplied to the co-firing engine (1) through the inner pipe (31) of the double pipe (3) under the control of the integrated controller (9), the nitrogen generator (7) ) a nitrogen supply step (S600) of supplying nitrogen between the inner pipe 31 and the outer pipe 32 of the double pipe (3); After performing the co-firing operation step (S500), a gas leak detection step (S700) of detecting a gas leak under the control of the integrated controller (9); The nitrogen supply step (S600) During the process, if the amount of nitrogen in the nitrogen tank 70 falls below a certain level, a nitrogen generator operation step (S800) of stopping the operation of the nitrogen generator 7 under the control of the integrated controller 9; A natural gas co-fired power generation system control method, characterized in that. 청구항 11에 있어서,
상기 디젤운전 단계(S300)는 가스운전 감시장치(11)를 통해 혼소운전으로 전환하기 전까지 운전되는 것을 특징으로 하는 천연가스 혼소발전 시스템 제어방법.
In claim 11,
A natural gas co-firing power generation system control method, characterized in that the diesel operation step (S300) is operated until switching to co-firing operation through the gas operation monitoring device (11).
청구항 11에 있어서,
상기 산소공급 단계(S400)의 산소 공급은 상기 혼소엔진(1) 기동 후부터 운전모드 전환이 가능한 부하까지 공급하는 것을 특징으로 하는 천연가스 혼소발전 시스템 제어방법.
In claim 11,
A method of controlling a natural gas co-firing power generation system, characterized in that the oxygen supply in the oxygen supply step (S400) is supplied up to a load capable of switching the operation mode after starting the co-firing engine (1).
청구항 11에 있어서,
상기 가스누출 감지 단계(S700)는 상기 이중관(3)의 내측배관(31)과 외측배관(32) 사이로 흐르는 질소가 상기 외측배관(32)의 출구를 통해 외부로 배출될 때 가스누출 감지센서(8)에 의해 가스 누출을 감지하는 것을 특징으로 하는 천연가스 혼소발전 시스템 제어방법.
In claim 11,
The gas leak detection step (S700) is performed when nitrogen flowing between the inner pipe 31 and the outer pipe 32 of the double pipe 3 is discharged to the outside through the outlet of the outer pipe 32. A gas leak detection sensor ( 8) A natural gas co-fired power generation system control method characterized by detecting gas leaks.
청구항 11에 있어서,
상기 가스누출 감지 단계(S700)는 상기 이중관(3)에 설치된 GVU(4)의 질소가스 압력센서(51)에 의해 상기 이중관(3)의 내측배관(31)과 외측배관(32) 사이로 흐르는 질소의 압력을 측정하여 천연가스 누출에 따른 압력변동을 감지 또는 가스 누출을 감지하는 것을 특징으로 하는 천연가스 혼소발전 시스템 제어방법.
In claim 11,
The gas leak detection step (S700) is performed by detecting nitrogen flowing between the inner pipe 31 and the outer pipe 32 of the double pipe 3 by the nitrogen gas pressure sensor 51 of the GVU 4 installed in the double pipe 3. A natural gas co-fired power generation system control method characterized by detecting pressure fluctuations due to natural gas leakage or detecting gas leakage by measuring the pressure.
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