KR20110047905A - 연료전지―터보팽창기 통합에너지 회수시스템을 통한 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치 및 에너지 회수 방법 - Google Patents

연료전지―터보팽창기 통합에너지 회수시스템을 통한 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치 및 에너지 회수 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110047905A
KR20110047905A KR1020090104708A KR20090104708A KR20110047905A KR 20110047905 A KR20110047905 A KR 20110047905A KR 1020090104708 A KR1020090104708 A KR 1020090104708A KR 20090104708 A KR20090104708 A KR 20090104708A KR 20110047905 A KR20110047905 A KR 20110047905A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
pressure
fuel cell
heat exchanger
conduit
Prior art date
Application number
KR1020090104708A
Other languages
English (en)
Inventor
전용준
마수만
Original Assignee
유한회사 이지엠에너지홀딩스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 유한회사 이지엠에너지홀딩스 filed Critical 유한회사 이지엠에너지홀딩스
Priority to KR1020090104708A priority Critical patent/KR20110047905A/ko
Publication of KR20110047905A publication Critical patent/KR20110047905A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Abstract

본 발명은 천연가스를 비롯한 고압 및 중고압 가스의 정압시설 내에서 가스의 감압 시 발생하는 폐압 및 가스의 감압 시 가스의 팽창에 수반되는 온도손실을 보전하기 위한 열원으로서 연료전지의 운전 동안에 발생하는 회수열을 이용하고, 또한 정압 동안의 폐열을 전기에너지의 형태로 회수할 수 있도록 구성되는 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치 및 에너지 회수 방법에 관한 것으로서, 고압의 천연가스의 정압 동안의 결빙의 방지를 위한 가스의 승온, 특히 터보발전기를 통한 발전 시의 온도손실을 더 보충하기 위한 가스의 승온을 위하여 종래의 보일러 같은 단순한 가열기 대신 높은 효율로 전기에너지를 생산할 수 있는 연료전지의 운전 동안에 발생하는 열을 열원으로 사용할 수 있도록 연료전지를 포함하는 연료전지열교환기를 사용하여 폐압의 전기에너지로의 회수에 더해 폐열의 전기에너지로의 회수를 가능하게 하도록 구성함에 특징이 있는 것이다.
천연가스, 고압 가스, 감압, 팽창, 폐압, 보일러, 연료전지, 전기에너지, 터보발전기

Description

연료전지―터보팽창기 통합에너지 회수시스템을 통한 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치 및 에너지 회수 방법 {Energy recovery apparatus of natural gas governing equipment and energy recovery method : Fuel Cell―Turboexpander integrated energy recovery system}
본 발명은 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치 및 에너지 회수 방법에 관한 것으로 특히, 천연가스를 비롯한 고압 및 중고압 가스의 정압시설 내에서 가스의 감압 시 발생하는 폐압(이하 ‘폐압’이라 한다) 및 가스의 감압 시 가스의 팽창에 수반되는 온도손실을 보전하기 위한 열원으로서 연료전지의 운전 동안에 발생하는 회수열을 이용하도록 구성되는 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치 및 에너지 회수 방법에 관한 것이다.
현재 우리나라에서 사용되고 있는 천연가스는 해외로부터 수입될 때 고압의 액체상태(LNG)로 수입되어, 하역설비, 저장탱크, 압축기, 기화기 등의 설비를 거친 후, 공급관리소로부터 각 수용처에 적합한 압력인 8.5 내지 70㎏/㎠으로 1차 감압되어 공급되고 있다. 좀 더 구체적으로 설명을 하면, 국내에 인수 및 공급설비를 보유하고 해외로부터 액화천연가스(LNG)를 수입하는 1차공급자의 인수기지에서 1차 감압된 천연가스는 전국에 산재되어 있는 1차공급자의 공급관리소와 1차공급자로부터 공급받은 천연가스를 국내에 유통하는 도시가스사를 포함한 2차공급자의 정압시설을 통하여 발전소, 산업체 및 2차공급자의 소규모 정압시설 등으로 공급되는데, 이 때 감압밸브를 사용하여 압력을 낮춤으로써 해당 수용처 사용에 적합한 중저압의 천연가스 및 도시가스를 공급하게 된다.
1차공급자 공급관리소의 정압시설 및 2차공급자 정압시설의 정압기를 통과하는 과정을 거치면서 천연가스의 부피는 팽창하고, 압력이 낮아지게 되며, 온도의 손실이 발생되어 입출구 및 외부조건에 따라서는 가스 및 그 배관이 결빙될 수도 있다. 이렇게 부피가 팽창하면서 손실되는 천연가스의 온도를 보전하기 위해서는 열원 및 열교환기 등을 사용하여 천연가스의 온도를 사전에 높여주어야 한다. 우리나라의 경우, 특히 1차공급자 공급관리소에서는 상기한 온도의 손실 정도가 커서, 도 1에 도시한 바와 같이, 온도손실의 보전 및 결빙의 방지를 위하여 제1가열기(열원)로서 가스보일러 등을 가동하고 있으며, 2차공급자의 정압시설에서는 온도손실의 정도가 크지 않아 일반적으로 온도보전을 실시하지 않고 있다.
그러나 도 1과 같은 시설에서 시설을 운전하는 경우, 감압하는 과정에서 폐압도 그대로 손실되고, 온도보전을 위한 제1가열기의 열도 결국 결빙방지라는 효과 이외에 에너지의 효율의 측면에서는 열이 에너지로 활용되지 못하고 낭비되고 마는 결과를 가져오며, 이는 설령 제1가열기의 열효율이 85%와 같이 높다고 하여도 마찬가지이다. 즉, 상기 제1가열기에 의하여 발생하는 열은 배관 등의 결빙방지라는 목적만을 달성한 채 그대로 대기 중으로 소산되어 낭비될 뿐 에너지의 재생산 등 효율적인 면에서는 단순한 낭비에 불과할 뿐이라는 단점이 있다.
이렇게 각 정압시설에서 기존의 방식처럼 단순히 정압기를 사용함으로써 활용되지 못하고 버려지는 압력(폐압)은 열역학적으로 중요한 에너지원으로 재생될 수 있으며, 터보팽창기-발전기를 이용할 경우, 상기 폐압 회수를 통하여 잉여의 청정 전력을 생산해 낼 수 있다. 한편, 이러한 미활용 압력에너지원을 기존 정압기가 아닌 터보팽창기-발전기를 통한 팽창에 의해 전기에너지로 변환하여 회수하는 에너지시스템을 도 2a 및 도 2b와 같이 구성할 수 있다. 즉, 도 2a 및 도 2b에 나타낸 구체예의 경우, 정압밸브와 병렬로 터보발전기를 설치하는 것으로 구성된다. 이때, 상기 터보발전기는 가스의 압력을 기계적인 회전운동으로 변환시키는 터보팽창기와 상기 터보팽창기의 기계적인 회전력을 전기에너지로 변환시키는 발전기를 포함하여 이루어지며, 이들 터보팽창기와 발전기들은 모두 당업자에게는 공지된 것으로 이해될 수 있는 것이다. 예를 들어, 발전기는 다양한 출력의 직류발전기와 교류발전기들 즉, 전기에너지를 생산할 수 있는 것들이 공지되어 있음은 물론 상용적으로 이를 구입하여 사용할 수 있는 것이다. 또한, 터보팽창기 역시 상용적으로 이를 구입하여 사용할 수 있는 것임은 물론 예를 들어 대한민국 공개특허공보 공개번호 제2009-57012호에 기술된 바와 같은 천연가스의 유동으로부터 동력을 회수하기에 특히 적합하게 설계된 터보팽창기와 동일 또는 유사한 것이 될 수도 있다. 상기 도 2a 및 도 2b들은 도 1의 기존의 천연가스 공급배관을 변경하여 고압의 천연가스 압력에너지를 이용하여 전기에너지를 생산할 수 있는 터보발전기를 기존의 감압밸브와 병렬로 설치하여 구성되는 것을 나타내고 있다. 또한, 천연가스가 감 압될 때 손실되는 온도를 보전하기 위하여 열교환기를 터보팽창기-발전기의 전방부에 구성함으로써 수용처로 공급되는 천연가스의 물리적, 화학적 조건에 부합하는 것이 가능하다. 따라서 운전 시, 기본적으로 그리고 주도적으로는 “터보발전기 + 정압기”의 동시운전이 가능하며, 달리, 도 2a 또는 도 2b들 중의 어느 하나의 가스의 흐름이 이루어지도록 선택하여 운전할 수도 있으며, 도 2a는 폐압을 활용하여 전기에너지를 생산할 수 있도록 상기 터보발전기로 감압되어야 할 고압의 가스를 통과시키도록 3-웨이밸브(TV)를 수용처의 가스소요량에 따라 실시간으로 밸브를 제어하여 터보발전기나 정압기로 향하도록 하여 정압되는 가스의 양을 조절할 수 있으며, 이때, 정압기로 향하는 가스는 도2에서 제1열교환기만 통과할 수 있고, 터보발전기로 향하는 가스는 제1열교환기와 제2열교환기를 모두 통과하도록 조정될 수도 있다. 따라서 도 2a의 제1가열기를 포함하는 제1열교환기를 통하여 승온된 고압가스를 상기 터보발전기의 터보팽창기에로 공급하여 터보팽창기를 통과하면서 고압의 천연가스가 중저압으로 감압되도록 하면서 동시에 터보팽창기의 기계적인 회전력을 발전기의 구동에 의한 전기에너지로 변환할 수 있으며, 결과적으로 고압의 천연가스의 감압 동안의 폐압을 전기에너지로 회수할 수 있게 된다. 물론, 도 2b에 나타낸 바와 같이 3-웨이밸브(TV)를 조정하여, 단순히 제1열교환기를 통과하도록 한 후, 가열된 가스가 정압밸브를 통하여 가스의 정압이 달성되도록 운전될 수도 있다. 이러한 상태는 도 1에 나타낸 바와 같은 폐압을 이용한 전기에너지의 생산과정이 없는 종래의 단순한 가열에 의한 결빙의 문제를 방지하는 정압을 달성할 수 있도록 하며, 이는 비상 시 또는 법규 등의 문제로 인하여 종래의 방식에 따 른 정압이 요구되는 경우에 시행될 수 있다.
그러나 도 2a에 나타낸 구성의 시스템은 터보발전기, 특히 터보팽창기에서의 결빙의 문제가 발생할 수 있다는 단점이 있으며, 이를 해결하기 위해서는 도 2a에 도시한 바와 같이 상기 제1가열기를 포함하는 제1열교환기에 더해 제2가열기를 포함하는 제2열교환기를 추가하여 부족한 열의 보충이 수반되도록 한다. 그럼에도 불구하고, 여전히 상기 제1가열기 및/또는 제2가열기가 화석연료 등의 연소에 의해 발생하는 열을 이용하여 단순히 결빙의 문제를 해결하는 데 그치고 있으며, 결과적으로 폐압을 전기에너지로 회수할 수는 있으나, 제1가열기 및/또는 제2가열기의 열효율이 각각 85%와 같이 높다고 하여도 마찬가지이다. 즉, 상기 제1가열기 및/또는 제2가열기에 의하여 발생하는 열은 배관 및/또는 터보팽창기 등의 결빙방지라는 목적만을 달성한 채 그대로 대기 중으로 소산되어 낭비될 뿐 에너지의 재생산 등 효율적인 면에서는 단순한 낭비에 불과할 뿐이라는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 기존의 천연가스 정압시설에서 감압과정에서 손실되는 폐압을 이용하여 전기에너지의 형태로 회수할 수 있는 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치 및 에너지 회수 방법에 있어서 온도손실을 보충함에 있어 보다 효율적이고 환경친화적인 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치는, 고압의 가스를 포 함하는 가스공급원에 연결되어 고압의 가스를 받아들이는 가스인입구와; 감압된 가스를 인출하는 가스인출구와; 상기 가스인입구와 상기 가스인출구 사이를 유체적으로 연결하는 도관과; 상기 가스인입구와 상기 가스인출구 사이에서 상기 도관에 연결되어 상기 도관 내를 흐르는 가스의 압력을 전기에너지로 전환시키기 위한 터보발전기와; 상기 가스인입구와 상기 터보발전기 사이에서 상기 도관 내를 흐르는 가스의 온도를 상승시켜 상기 가스의 팽창에 의한 결빙을 방지하기 위한 열원으로서 연료전지의 발전 동안에 상기 연료전지로부터 발생하는 열을 회수하기 위한 연료전지열교환기;를 포함하여 이루어지며, 여기에서 상기 터보발전기는 가스의 압력을 기계적인 회전운동으로 변환시키는 터보팽창기와 상기 터보팽창기의 기계적인 회전력을 전기에너지로 변환시키는 발전기를 포함하여 이루어진다.
상기 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치에는 보조가열기로부터 발생하는 열을 상기 도관에 공급하기 위한 보조가열기를 포함하는 보조열교환기가 더 포함될 수 있으며, 여기에서 상기 보조열교환기와 상기 가스인출구 사이를 연결하는 도관에는 상기 터보발전기와 병렬연결되도록 하여 정압밸브가 더 포함될 수 있다.
상기 보조열교환기의 상기 보조가열기는 화석연료를 연소시켜 열을 발생시키는 보일러가 될 수 있다.
본 발명에 따른 천연가스 정압시설의 에너지 회수 방법은, 고압의 가스를 포함하는 가스공급원에 연결되어 고압의 가스를 받아들이는 가스인입구와 감압된 가스를 인출하는 가스인출구 및 상기 가스인입구와 상기 가스인출구 사이를 유체적으로 연결하는 도관과, 연료전지를 포함하는 연료전지열교환기 및 상기 가스인입구와 상기 가스인출구 사이에서 상기 도관에 연결되어 상기 도관 내를 흐르는 가스의 압력을 전기에너지로 전환시키기 위한 터보발전기를 포함하여 이루어지며, 상기 터보발전기가 가스의 압력을 기계적인 회전운동으로 변환시키는 터보팽창기와 상기 터보팽창기의 기계적인 회전력을 전기에너지로 변환시키는 발전기를 포함하여 이루어지는 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치를 사용하여 천연가스 정압시설의 에너지를 회수하는 방법에 있어서, (1) 연료전지열교환기의 연료전지에 연료와 산화제를 공급하여 연료전지를 가동시켜 전기에너지를 생산하는 발전과 동시에 발전 동안에 생성되는 열을 상기 연료전지열교환기에로 공급하는 연료전지 가동단계; (2) 상기 연료전지열교환기를 통하는 도관 내로 정압하고자 하는 고압의 가스를 통과시켜 고압의 가스를 승온시키는 승온단계; 및 (3) 승온된 고압의 가스를 터보발전기에 공급하여 승온된 고압의 가스가 중압 또는 저압으로 감압되는 동안에 상기 터보발전기를 가동시켜 전기에너지로 변환시키는 터보발전단계;를 포함하여 이루어진다.
상기 (2)의 승온단계에서 상기 도관을 보조가열기를 포함하는 보조열교환기에 통과시켜 상기 도관 내를 흐르는 가스를 더 가열하는 보조가열단계;를 더 포함할 수 있다.
따라서 본 발명에 의하면 천연가스를 비롯한 고압 및 중고압 가스의 정압시설 내에서 가스의 감압 시 발생하는 폐압 및 가스의 감압 시 가스의 팽창에 수반되는 온도손실을 보전하기 위한 열원으로서 연료전지의 운전 동안에 발생하는 회수열을 이용하고, 또한 정압 동안의 폐압을 전기에너지의 형태로 회수할 수 있도록 구 성되는 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치 및 에너지 회수 방법을 제공하며, 그에 의하여 정압동안의 회수되지 못하고 버려지는 에너지의 손실을 감소시켜 에너지 절약 및 환경보호를 동시에 만족하도록 하는 효과가 있다. 즉, 본 발명에서는 미활용 에너지인 천연가스 정압시설의 폐압을 활용하여 잉여의 전기를 생산함으로써 기존 화석연료발전 및 태양광 등 여타 발전방식에 비해 저비용으로 발전할 수 있으며, 화석연료를 이용한 발전에 비해, 이산화탄소 배출저감의 효과가 크고, 에너지의 효율적 사용 및 신재생에너지 확충을 위한 정부 계획에 부합하는 발전방식이라 할 수 있다. 또한 이와 같이 터보팽창기발전시스템을 통해 미활용 천연가스 압력에너지를 회수하여 발전함에 있어 온도손실 사전보전을 위해 요구되는 예열원으로 청정 신재생에너지이면서 시스템의 안정성 및 성능이 검증된 연료전지의 운전과정에서 발생하는 열을 열원으로 활용함으로써, 연료전지 생산증기에너지의 효과적 회수뿐만 아니라, 연료전지 총 발전효율을 기존의 45 내지 50%에서 65 내지 70% 이상으로 끌어올리는 획기적인 발전효율 향상이 가능하다는 효과를 제공한다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3a 내지 도 3c에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치는, 고압의 가스를 포함하는 가스공급원에 연결되어 고압의 가스를 받아들이는 가스인입구와; 감압된 가스를 인출하는 가스인출구와; 상기 가스인입구와 상기 가스인출구 사이를 유체적으로 연결하는 도관과; 상기 가스인입구와 상기 가스인출구 사이에서 상기 도관에 연결되어 상기 도관 내를 흐르는 가스의 압력을 전기에너지로 전환시키기 위한 터보발전기와; 상기 가스인입구와 상기 터보발전기 사이에서 상기 도관 내를 흐르는 가스의 온도를 상승시켜 상기 가스의 팽창에 의한 결빙을 방지하기 위한 열원으로서 연료전지의 발전 동안에 상기 연료전지로부터 발생하는 열을 공급하기 위한 연료전지열교환기;를 포함하여 이루어지며, 여기에서 상기 터보발전기는 가스의 압력을 기계적인 회전운동으로 변환시키는 터보팽창기와 상기 터보팽창기의 기계적인 회전력을 전기에너지로 변환시키는 발전기를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다. 상기한 바와 같은 구성의 본 발명에 따른 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치는 기존의 천연가스 정압시설에 용이하게 적용될 수 있는 구성을 갖는다. 즉, 기존의 천연가스 정압시설의 정압밸브에 병렬로 연결되도록 하여 터보발전기를 설치하고, 또한 상기 터보발전기에 직렬로 연결되도록 하여 열교환기들을 설치할 수 있다. 상기 열교환기는 연료전지열교환기를 필수적으로 포함하며, 보조열교환기를 더 포함하거나 또는 포함하지 않을 수 있다. 상기 구성에 있어서, 고압의 가스를 포함하는 가스공급원에 연결되어 고압의 가스를 받아들이는 가스인입구와, 감압된 가스를 인출하는 가스인출구와, 상기 가스인입구와 상기 가스인출구 사이를 유체적으로 연결하는 도관들 및 상기 가스인입구와 상기 가스인출구 사이에서 상기 도관에 연결되어 상기 도관 내를 흐르는 가스의 압력을 전기에너지로 전환시키기 위한 터보발전기는 앞서의 배경기술에서의 도 2에 관한 설명에서 언급한 것과 동일 또는 유사한 것이 될 수 있다. 즉, 본 발명에서는 고압의 천연가스의 정압 동안의 결빙의 방지를 위한 가스의 승온, 특히 터보발전기 를 통한 발전 시의 온도손실을 더 보충하기 위한 가스의 승온을 위하여 종래의 보일러 같은 단순한 가열기 대신 높은 효율로 전기에너지를 생산할 수 있는 연료전지의 운전 동안에 발생하는 열을 열원으로 사용할 수 있도록 연료전지를 포함하는 연료전지열교환기를 사용하여 효율적인 회수가 가능하게 하도록 구성함에 특징이 있는 것이다.
상기 연료전지열교환기는 상기 가스인입구와 상기 터보발전기 사이에서 상기 도관 내를 흐르는 가스의 온도를 상승시켜 상기 가스의 팽창에 의한 결빙을 방지하기 위한 열원으로서 연료전지의 발전 동안에 상기 연료전지로부터 발생하는 열을 공급할 수 있도록 설치된다.
상기 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치에는 보조가열기로부터 발생하는 열을 상기 도관에 공급하기 위한 보조가열기를 포함하는 보조열교환기가 더 포함될 수 있으며, 여기에서 상기 보조열교환기와 상기 가스인출구 사이를 연결하는 도관에는 상기 터보발전기와 병렬연결되도록 하여 정압밸브가 더 포함될 수 있다. 상기 보조열교환기는 상기 연료전지열교환기의 미작동 시, 또는 상기 연료전지열교환기에서 승온되는 고압의 가스의 그 이상의 승온이 요구되는 경우에 보충적으로 작동될 수 있으며, 또는 상기 연료전지의 미작동과 상기 터보발전기의 미작동 시 즉, 종래의 천연가스 정압시설에서 상기 도 1과 같은 단순 정압 작업의 수행이 불가피하게 요구되는 경우에 작동될 수 있다. 상기 보조열교환기의 상기 보조가열기는 화석연료를 연소시켜 열을 발생시키는 보일러가 될 수 있다. 상기 보조가열기는 앞서의 배경기술에서 설명한 바와 같은 도 2에서의 제1가열기와 동일 또는 유사한 것이 될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 천연가스 정압시설의 에너지 회수 방법은, 고압의 가스를 포함하는 가스공급원에 연결되어 고압의 가스를 받아들이는 가스인입구와 감압된 가스를 인출하는 가스인출구 및 상기 가스인입구와 상기 가스인출구 사이를 유체적으로 연결하는 도관과, 연료전지를 포함하는 연료전지열교환기 및 상기 가스인입구와 상기 가스인출구 사이에서 상기 도관에 연결되어 상기 도관 내를 흐르는 가스의 압력을 전기에너지로 전환시키기 위한 터보발전기를 포함하여 이루어지며, 상기 터보발전기가 가스의 압력을 기계적인 회전운동으로 변환시키는 터보팽창기와 상기 터보팽창기의 기계적인 회전력을 전기에너지로 변환시키는 발전기를 포함하여 이루어지는 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치를 사용하여 천연가스 정압시설의 에너지를 회수하는 방법에 있어서, (1) 연료전지열교환기의 연료전지에 연료와 산화제를 공급하여 연료전지를 가동시켜 전기에너지를 생산하는 발전과 동시에 발전 동안에 생성되는 열을 상기 연료전지열교환기에로 공급하는 연료전지 가동단계; (2) 상기 연료전지열교환기를 통하는 도관 내로 정압하고자 하는 고압의 가스를 통과시켜 고압의 가스를 승온시키는 승온단계; 및 (3) 승온된 고압의 가스를 터보발전기에 공급하여 승온된 고압의 가스가 중압 또는 저압으로 감압되는 동안에 상기 터보발전기를 가동시켜 전기에너지로 변환시키는 터보발전단계;를 포함하여 이루어진다.
상기에서 고압의 가스를 포함하는 가스공급원에 연결되어 고압의 가스를 받아들이는 가스인입구와 감압된 가스를 인출하는 가스인출구 및 상기 가스인입구와 상기 가스인출구 사이를 유체적으로 연결하는 도관과, 연료전지를 포함하는 연료전지열교환기 및 상기 가스인입구와 상기 가스인출구 사이에서 상기 도관에 연결되어 상기 도관 내를 흐르는 가스의 압력을 전기에너지로 전환시키기 위한 터보발전기를 포함하여 이루어지며, 상기 터보발전기가 가스의 압력을 기계적인 회전운동으로 변환시키는 터보팽창기와 상기 터보팽창기의 기계적인 회전력을 전기에너지로 변환시키는 발전기를 포함하여 이루어지는 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치의 구성은 앞서 설명한 바와 동일 또는 유사한 것으로서 설명의 반복을 피하기 위하여 더 이상 설명하지 않는다.
본 발명에 따른 본 발명에 따른 천연가스 정압시설의 에너지 회수 방법은 상기한 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치의 구성을 이용하되, 상기 정압시설의 운전 중 발생되는 폐압을 회수하여 전기에너지를 생산하면서도 본래의 목적인 고압의 천연가스의 정압 즉, 감압을 효과적으로 달성할 수 있도록 한 점에 특징이 있는 것이다.
상기 (1)의 연료전지 가동단계는 연료전지열교환기의 연료전지에 연료와 산화제를 공급하여 연료전지를 가동시켜 전기에너지를 생산하는 발전과 동시에 발전 동안에 생성되는 열을 상기 연료전지열교환기에로 공급하도록 이루어지며, 이때 발생되는 열은 후속하는 상기 (2)의 승온단계에서 상기 연료전지열교환기를 통하는 도관 내로 정압하고자 하는 고압의 가스를 통과시켜 고압의 가스를 승온시키도록 이루어진다. 이때의 연료전지는 도 1에 나타낸 바와 같은 종래의 단순한 가열기에 의한 가스의 승온 및 그에 따른 열손실과는 달리 연료의 연료전지 내에서의 산화반 응 동안에 전기에너지를 생산(이론적인 열효율 약 45%)하면서 동시에 상기 연료전지의 작동 동안에 발생하는 열을 상기 연료전지를 포함하는 연료전지열교환기를 통하여 상기 고압의 가스를 승온시켜 상기 고압의 가스의 정압 즉 감압 동안의 빙결의 문제를 해결할 수 있도록 한다.
계속해서 상기 (3)의 터보발전단계는 상기 도 2에 대하여 설명된 바와 동일 또는 유사하게 승온된 고압의 가스를 터보발전기에 공급하여 승온된 고압의 가스가 중압 또는 저압으로 감압되는 동안에 상기 터보발전기를 가동시켜 전기에너지로 변환시키는 것으로 이루어진다.
이를 도 3a를 기준으로 설명하면 다음과 같다. 도 3a는 본 발명에 따른 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치 및 에너지 회수 방법을 구현하기 위한 적절한 구성을 갖는 것으로서, 도 3a에서는 빙결방지를 위한 열원으로서 연료전지열교환기 만을 사용하는 경우를 나타내고 있다. 즉, 제1TV(제1의 3-웨이밸브)가 상기 가스인입구와 연료전지열교환기를 유체적으로 연결하도록 조정되고, 제2TV(제2의 3-웨이밸브) 및 제3TV(제3의 3-웨이밸브)들이 상기 연료전지열교환기와 상기 터보발전기를 유체적으로 연결하도록 조정되며, 그에 의하여 고압의 가스는 상기 가스인입구, 제1TV, 연료전지열교환기, 제2TV, 제3TV, 터보발전기를 순차적으로 통과하면서 정압되면서 그 동안에 폐압을 이용하는 터보발전기에 의한 전기에너지의 생산과 함께 상기 연료전지열교환기에 포함되는 연료전지에 의한 전기에너지의 생산을 동시에 달성할 수 있게 된다. 이후, 정압된 가스는 가스인출구를 통하여 방출되며, 상기 가스인출구에 연결되는 가스저장실에 저장될 수 있다. 이때, 상기 보조가열기 를 포함하는 상기 보조열교환기 쪽으로는 가스가 공급되지 않게 되며, 따라서 제4TV(제4의 3-웨이밸브) 쪽으로는 유체적인 연결이 이루어지지 않게 되며, 또한 정압밸브 쪽으로도 유체적인 연결이 이루어지지 않게 된다. 이러한 구성에 의하여 오로지 연료전지에서 발생하는 열만을 이용하여 연료전지에 의한 전기에너지의 생산과 터보발전기에 의한 전기에너지의 생산이 가능하게 된다. 또한, 상기 터보발전기에는 상기 가스인입구가 위치하는 쪽으로 향하여 상기 터보발전기의 직전에서 안전밸브가 더 설치될 수 있다. 이는 터보발전기의 고장 등의 경우에서 신속한 가스의 차단을 가능하게 하는 등의 안전조치를 취하는 수단으로 기능할 수 있다. 실제 기준유량의 100%를 초과하는 유량, 즉 터보팽창기를 충분히 가동하고, 나머지는 기존의 정압밸브를 통과하도록 하는 것, 다시 말해, 터보팽창기와 정압밸브를 동시에 운전하는 것 또한 본 발명에 따라 운전이 가능하며, 이러한 경우, 연료전지 역시 충분히 가동하여 최대의 전기에너지의 생산 및 그에 따른 최대한 발생되는 열에너지를 상기 연료전지열교환기를 이용하여 고압의 가스의 가열에 사용하도록 하고, 거기에 더해 보조가열기를 포함하는 보조열교환기를 함께 운전하여 정압밸브로 향하는 가스를 가열토록 하는 것 또한 가능하다.
한편, 도 3b 역시 본 발명에 따른 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치 및 에너지 회수 방법을 구현하기 위한 적절한 구성을 갖는 것으로서, 도 3b에서는 빙결방지를 위한 열원으로서 연료전지열교환기에 더해 보조가열기를 포함하는 보조열교환기를 함께 사용하는 경우를 나타내고 있다. 즉, 제1TV가 상기 가스인입구와 연료전지열교환기를 유체적으로 연결하도록 조정되고, 제2TV 및 제3TV들이 상기 연 료전지열교환기와 상기 보조열교환기를 유체적으로 연결하도록 조정되며, 그에 의하여 고압의 가스는 상기 가스인입구, 제1TV, 연료전지열교환기, 제2TV, 제3TV, 보조열교환기, 터보발전기를 순차적으로 통과하면서 정압되면서 그 동안에 폐압을 이용하는 터보발전기에 의한 전기에너지의 생산과 함께 상기 연료전지열교환기에 포함되는 연료전지에 의한 전기에너지의 생산을 동시에 달성할 수 있게 된다. 이때, 상기 정압밸브 쪽으로는 유체적인 연결이 이루어지지 않게 된다. 이러한 구성에 의하여 연료전지와 함께 보조가열기에서 발생하는 열들을 이용하여 연료전지에 의한 전기에너지의 생산과 터보발전기에 의한 전기에너지의 생산이 가능하게 된다. 이는 설계 기준유량의 25 내지 100% 사이의 유량의 정압이 요구되는 경우와 같이 터보팽창기의 단독 운전 시, 연료전지의 가동 중 발생하는 열을 이용하는 연료전지열교환기를 통한 가스의 가열(예열)을 선행하도록 하여 운전되도록 할 수 있도록 하는 점에 특징이 있는 것이다. 물론, 본 발명에 따른 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치의 경우, 도 3c에 나타낸 바와 같이 운전되어 상기 도 1에서 나타낸 바와 같은 종래의 운전방식에 의한 정압 즉, 전기에너지의 생산 없이 단순히 열만을 공급하여 결빙의 문제를 해결하면서 정압밸브에 의한 정압, 즉 감압을 수행하도록 할 수 있다. 이 경우, 상기 제1TV는 상기 가스인입구와 상기 보조열교환기를 유체적으로 연결하도록 조정되고, 상기 제4TV 및 제2TV들은 상기 보조열교환기와 상기 정압밸브를 유체적으로 연결하도록 조정된다. 따라서 가스는 상기 연료전지열교환기, 상기 제3TV 및 상기 터보발전기 쪽으로는 흐를 수 없게 되며, 고압의 가스는 가스인입구, 제1TV, 보조열교환기, 제4TV, 제2TV, 정압밸브를 순차적으로 통 과하면서 정압되고 그리고 가스인출구를 통하여 방출되게 된다. 도 3c에 나타낸 바와 같은 운전의 경우, 도 3c에 나타낸 바와 같이, 상기 보조열교환기와 상기 제1TV 사이를 연결하는 도관과 상기 제2TV와 연료전지열교환기 사이를 연결하는 도관들에 각각 역지밸브(‘체크밸브’라고도 함)가 설치되어 상기 보조열교환기를 통하여 흐르는 가스가 상기 연료전지열교환기 쪽으로 그리고 상기 가스인입구 쪽으로 흐르는 것을 방지하도록 할 수 있다. 즉, 정압기 단독 운전 시, 다시 말해, 가스유량이 적어 터보팽창기 운전범위에 들지 않는 경우에 상기 보조열교환기만을 가동하여 이를 통하여 고압의 가스를 가열하고, 가열된 가스를 상기 정압밸브를 통하여 통과시켜 정압이 수행되도록 할 수 있다.
결과적으로 본 발명의 방법에 따르면 가스의 감압 동안의 빙결의 문제를 해결하기 위한 수단으로서 종래 단순히 열만 발생시키는 보일러 대신 전기에너지를 높은 효율로 생산할 수 있는 연료전지에서 발생하는 열을 활용하여 결빙을 방지하면서 동시에 전기에너지를 생산할 수 있기 때문에 정압동안의 버려지는 미활용에너지를 적절히 회수함으로써 에너지 절약 및 환경보호를 동시에 만족하도록 하는 효과가 있다. 즉, 본 발명에서는 미활용 에너지인 천연가스 정압시설의 폐압을 활용하여 잉여의 전기를 생산함으로써 기존 화석연료발전 및 태양광 등 여타 발전방식에 비해 저비용으로 발전할 수 있으며, 화석연료를 이용한 발전에 비해, 이산화탄소 배출저감의 효과가 크고, 에너지의 효율적 사용 및 신재생에너지 확충을 위한 정부 계획에 부합하는 발전방식이라 할 수 있다. 또한 이와 같이 터보팽창기발전시스템을 통해 미활용 천연가스 압력에너지를 회수하여 발전함에 있어 온도손실 사 전보전을 위해 요구되는 예열원으로 청정 신재생에너지이면서 시스템의 안정성 및 성능이 검증된 연료전지의 운전과정에서 발생하는 열을 열원으로 활용함으로써, 연료전지 생산증기 열에너지의 효과적 회수뿐만 아니라, 연료전지 총 발전효율을 기존의 45 내지 50%에서 결과적으로 65 내지 70% 이상으로 끌어올리는 획기적인 발전효율 향상이 가능하다는 효과를 제공할 수 있다.
상기 (2)의 승온단계에서 상기 도관을 보조가열기를 포함하는 보조열교환기에 통과시켜 상기 도관 내를 흐르는 가스를 더 가열하는 보조가열단계;를 더 포함할 수 있다. 상기 보조가열단계는 정압하고자 하는 가스의 승온이 더 요구되는 경우에 보조적으로 수행될 수 있으며, 또한 달리 상기 연료전지의 미작동과 상기 터보발전기의 미작동 시 즉, 종래의 천연가스 정압시설에서 상기 도 1과 같은 단순 정압 작업의 수행이 불가피하게 요구되는 경우에 수행될 수 있다.
아울러 병렬로 연결된 터보발전기와 기존 감압밸브는 시간대별로 달라지는 천연가스의 유량에 따라 상호보완적이고 유기적인 운전방식을 채택하도록 할 수도 있다.
본 발명은 액화천연가스(LNG : Liquefied natural gas) 도입사업을 관장하는 1차공급자의 인수기지로부터 전국의 각 수용처에 천연가스가 공급되기 위하여 각 단계의 정압시설 내 정압기에 의해 적정 압력으로 감압될 때 발생하는 미활용 압력(폐압)을 회수하여 터보팽창기를 구동하고, 이 터보팽창기의 운동에너지를 전기에너지로 변환시켜 전기를 생산하는 것과 이러한 폐압회수발전에 있어서 필수적인 예열을 위한 열원으로 연료전지로부터 생산된 고온의 증기를 활용함으로써 각각의 시스템의 효율향상 및 통합에너지회수시스템의 효율향상을 이루어 내고 환경친화적인 전기에너지를 생산코자 하는 데 이용될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 가스제어밸브를 더 포함할 수 있으며, 이러한 가스제어밸브는 터보팽창기 유입 가스압과 유출 가스압 차이에 의해 결정되는 터보팽창기 수용가능유량을 기준으로 실제 유량에 따라 열리거나 잠기도록 하며, 동시에 터보팽창기 입구 노즐을 개폐를 제어할 수 있는 제어시스템을 구성하도록 할 수 있다. 이때 터보팽창기가 작동되는 가스의 유량은 압차에 의해 결정된 수용가능유량의 25% 이상인 경우로 하고, 수용가능유량의 100% 초과의 경우에는 터보팽창기의 정상작동과 함께 기존 감압밸브를 통한 감압을 동시에 하도록 한다. 상기 발전기로부터 생산된 전기는 변압기를 거쳐 전력사업자의 주전력망에 연결되도록 구성한다. 상기한 구성 및 상기 가스제어밸브의 설치 및 운전을 위한 제어시스템 등은 기존의 정압시설에서의 그것들과 동일 또는 유사한 것으로서 당업자에게는 용이하게 이해될 수 있는 것이다.
따라서 본 발명에 따른 천연가스 정압시설의 폐압을 이용한 새로운 발전방식은 전체 생산되는 에너지 총량을 기준으로 볼 때, 종래의 화석연료를 이용한 발전에 비해 이산화탄소 발생을 획기적으로 줄일 수 있어, 최근 대두되고 있는 지구 온난화 문제에 적극 대응할 수 있는 청정에너지로 자리매김할 수 있을 것이며, 필요한 예열원도 청정 신재생에너지의 대표적인 시스템으로 주목받고 있는 연료전지의 생산증기를 활용함으로써 명실상부한 고효율 청정 통합 에너지회수시스템 실현이 가능하다. 아울러 천연가스 정압시설의 폐압을 이용한 발전 기술 노하우 및 연료 전지로부터 생산되는 양질의 고온 증기를 효과적이고 효율적으로 활용하는 ‘연료전지-터보팽창기 통합에너지회수시스템’을 제시함으로써 향후 새로운 청정에너지사업 영역 개발이 가능하게 된다.
상기한 바와 같은 구성의 본 발명과 종래의 정압기를 이용한 방법의 효율을 비교해보면 다음과 같다.
먼저, 도 1에 나타낸 바와 같은 구성의 설비를 운영하는 경우에서의 각 단계에서의 변수들을 하기 표 1에 나타내었다.
조건 A B C D E
압력(bar A) 61 38.5
온도(℃) 10 30 18.7
유량(N㎥/h) 60000
열량(㎾th) 711
생산전력(㎾el)
다음으로, 도 2a에 나타낸 바와 같은 구성의 설비를 운영하는 경우에서의 각 단계에서의 변수들을 하기 표 2에 나타내었다.
조건 A B C D E
압력(bar A) 61 38.5
온도(℃) 10 30 49 18.7
유량(N㎥/h) 60000
열량(㎾th)
(제1열교환기)		 711
열량(㎾th)
(제2열교환기)		 659
생산전력(㎾el)
(터보발전기)		 595
마지막으로, 도 3a에 나타낸 바와 같은 구성의 설비를 운영하는 경우에서의 각 단계에서의 변수들을 하기 표 3에 나타내었다.
조건 A B C D E
압력(bar A) 61 38.5
온도(℃) 10 49 18.7
유량(N㎥/h) 60000
생산전력(㎾el)
(연료전지)		 1370
열량(㎾th)
(보조열교환기)		 1370
생산전력(㎾el)
(터보발전기)		 595
따라서 상기 표 1 내지 표 3들을 비교하면 본 발명에 따른 경우, 가스 및 배관의 빙결의 방지를 위한 가스의 승온 시 단순한 보일러를 사용하는 경우(도 1)나 또는 보일러를 사용하여 승온하면서 터보발전기 만으로 전기에너지를 생산하는 경우(도 2a)들에 비하여 미활용 압력에너지를 이용하여 터보발전기에 의한 전기에너지의 생산에 더해 연료전지에 의한 전기에너지의 생산이라는 부수적인 효과를 얻어 총 에너지의 면에서 훨씬 생산적이고, 그에 따라 기존 화석연료발전 및 태양광 등 여타 발전방식에 비해 저비용으로 발전할 수 있으며, 화석연료를 이용한 발전에 비해, 이산화탄소 배출저감의 효과가 크고, 에너지의 효율적 사용 및 신재생에너지 확충을 위한 정부 계획에 부합하는 발전방식이라 할 수 있다. 또한 이와 같이 터보팽창기발전시스템을 통해 미활용 천연가스 압력에너지를 회수하여 발전함에 있어 온도손실 사전보전을 위해 요구되는 예열원으로 청정 신재생에너지이면서 시스템의 안정성 및 성능이 검증된 연료전지의 운전과정에서 발생하는 열을 열원으로 활용함으로써, 연료전지 생산증기에너지의 효과적 회수뿐만 아니라, 연료전지 총 발전효율을 기존의 45 내지 50%에서 65 내지 70% 이상으로 끌어올리는 획기적인 발전효율 향상이 가능하다는 효과를 제공할 수 있다.
본 발명은 천연가스를 비롯한 고압 및 중고압 가스의 정압시설에서 가스를 정압하는 산업에서 이용될 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 기존 정압시설의 천연가스 감압 원리의 하나의 구체예를 모식적으로 도시한 구성도이다.
도 2a 및 도 2b들은 터보발전기를 포함하여 폐압을 활용하여 전기에너지를 생산할 수 있도록 구성되는 기존 정압시설의 천연가스 감압 원리의 다른 하나의 구체예를 모식적으로 도시한 구성도들이다.
도 3a 내지 도 3c들은 본 발명에 따라 연료전지를 포함하는 연료전지열교환기와 터보발전기를 포함하여 폐압과 폐열을 활용하여 전기에너지를 생산할 수 있도록 구성되는 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치의 구체예를 모식적으로 도시한 구성도들이다.

Claims (4)

  1. 고압의 가스를 포함하는 가스공급원에 연결되어 고압의 가스를 받아들이는 가스인입구와; 감압된 가스를 인출하는 가스인출구와; 상기 가스인입구와 상기 가스인출구 사이를 유체적으로 연결하는 도관과; 상기 가스인입구와 상기 가스인출구 사이에서 상기 도관에 연결되어 상기 도관 내를 흐르는 가스의 압력을 전기에너지로 전환시키기 위한 터보발전기와; 상기 가스인입구와 상기 터보발전기 사이에서 상기 도관 내를 흐르는 가스의 온도를 상승시켜 상기 가스의 팽창에 의한 결빙을 방지하기 위한 열원으로서 연료전지의 발전 동안에 상기 연료전지로부터 발생하는 열을 공급하기 위한 연료전지열교환기;를 포함하여 이루어지며,
    여기에서 상기 터보발전기는 가스의 압력을 기계적인 회전운동으로 변환시키는 터보팽창기와 상기 터보팽창기의 기계적인 회전력을 전기에너지로 변환시키는 발전기를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치에는 보조가열기로부터 발생하는 열을 상기 도관에 공급하기 위한 보조가열기를 포함하는 보조열교환기가 더 포함될 수 있으며, 여기에서 상기 보조열교환기와 상기 가스인출구 사이를 연결하는 도관에는 상기 터보발전기와 병렬연결되도록 하여 정압밸브가 더 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치.
  3. 고압의 가스를 포함하는 가스공급원에 연결되어 고압의 가스를 받아들이는 가스인입구와 감압된 가스를 인출하는 가스인출구 및 상기 가스인입구와 상기 가스인출구 사이를 유체적으로 연결하는 도관과, 연료전지를 포함하는 연료전지열교환기 및 상기 가스인입구와 상기 가스인출구 사이에서 상기 도관에 연결되어 상기 도관 내를 흐르는 가스의 압력을 전기에너지로 전환시키기 위한 터보발전기를 포함하여 이루어지며, 상기 터보발전기가 가스의 압력을 기계적인 회전운동으로 변환시키는 터보팽창기와 상기 터보팽창기의 기계적인 회전력을 전기에너지로 변환시키는 발전기를 포함하여 이루어지는 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치를 사용하여 천연가스 정압시설의 에너지를 회수하는 방법에 있어서,
    (1) 연료전지열교환기의 연료전지에 연료와 산화제를 공급하여 연료전지를 가동시켜 전기에너지를 생산하는 발전과 동시에 발전 동안에 생성되는 열을 상기 연료전지열교환기에로 공급하는 연료전지 가동단계;
    (2) 상기 연료전지열교환기를 통하는 도관 내로 정압하고자 하는 고압의 가스를 통과시켜 고압의 가스를 승온시키는 승온단계; 및
    (3) 승온된 고압의 가스를 터보발전기에 공급하여 승온된 고압의 가스가 중압 또는 저압으로 감압되는 동안에 상기 터보발전기를 가동시켜 전기에너지로 변환시키는 터보발전단계;
    를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 천연가스 정압시설의 에너지 회수 방 법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 (2)의 승온단계에서 상기 도관을 보조가열기를 포함하는 보조열교환기에 통과시켜 상기 도관 내를 흐르는 가스를 더 가열하는 보조가열단계;
    를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 천연가스 정압시설의 에너지 회수 방법.
KR1020090104708A 2009-10-31 2009-10-31 연료전지―터보팽창기 통합에너지 회수시스템을 통한 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치 및 에너지 회수 방법 KR20110047905A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090104708A KR20110047905A (ko) 2009-10-31 2009-10-31 연료전지―터보팽창기 통합에너지 회수시스템을 통한 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치 및 에너지 회수 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090104708A KR20110047905A (ko) 2009-10-31 2009-10-31 연료전지―터보팽창기 통합에너지 회수시스템을 통한 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치 및 에너지 회수 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110047905A true KR20110047905A (ko) 2011-05-09

Family

ID=44239119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090104708A KR20110047905A (ko) 2009-10-31 2009-10-31 연료전지―터보팽창기 통합에너지 회수시스템을 통한 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치 및 에너지 회수 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110047905A (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITVI20110132A1 (it) * 2011-05-23 2012-11-24 Francesco Jamoletti Sistema di riscaldamento di un gas in sistemi di riduzione della pressione del gas e metodo atto a realizzare tale riscaldamento.
CN105465604A (zh) * 2016-01-04 2016-04-06 陕西铭泽燃气工程有限公司 一种压缩天然气释放装置及利用压力势能发电的方法
KR101654093B1 (ko) 2015-11-03 2016-09-09 (주)동양환경 천연가스 폐압 발전의 냉열을 이용한 이산화탄소 액화 시스템을 포함하는 천연가스 정압 시설
WO2020204292A1 (ko) * 2019-04-04 2020-10-08 한화파워시스템 주식회사 가스 팽창 발전 시스템
US10968826B2 (en) 2017-10-16 2021-04-06 DOOSAN Heavy Industries Construction Co., LTD Combined power generation system using pressure difference
US11261783B2 (en) 2017-10-30 2022-03-01 Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. Combined power generation system employing pressure difference power generation

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITVI20110132A1 (it) * 2011-05-23 2012-11-24 Francesco Jamoletti Sistema di riscaldamento di un gas in sistemi di riduzione della pressione del gas e metodo atto a realizzare tale riscaldamento.
WO2012160433A1 (en) * 2011-05-23 2012-11-29 Angelo Mapelli Gas heating system for gas pressure reducing systems and method for obtaining said heating effect
KR101654093B1 (ko) 2015-11-03 2016-09-09 (주)동양환경 천연가스 폐압 발전의 냉열을 이용한 이산화탄소 액화 시스템을 포함하는 천연가스 정압 시설
CN105465604A (zh) * 2016-01-04 2016-04-06 陕西铭泽燃气工程有限公司 一种压缩天然气释放装置及利用压力势能发电的方法
US10968826B2 (en) 2017-10-16 2021-04-06 DOOSAN Heavy Industries Construction Co., LTD Combined power generation system using pressure difference
US11261783B2 (en) 2017-10-30 2022-03-01 Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. Combined power generation system employing pressure difference power generation
WO2020204292A1 (ko) * 2019-04-04 2020-10-08 한화파워시스템 주식회사 가스 팽창 발전 시스템
EP3951141A4 (en) * 2019-04-04 2023-01-11 Hanwha Power Systems Co., Ltd. GAS EXPANSION POWER GENERATION SYSTEM

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2651586C (en) Fuel cell hybrid power generation system and method for gas distribution systems
RU2537118C2 (ru) Система для эффективного снижения давления текучей среды
US10018114B2 (en) Pressure reduction system
US7757503B2 (en) Gas pressure reducer, and an energy generation and management system including a gas pressure reducer
KR20110047905A (ko) 연료전지―터보팽창기 통합에너지 회수시스템을 통한 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치 및 에너지 회수 방법
JP6587460B2 (ja) 水素製造設備及び水素製造方法
CN104929776A (zh) 一种利用燃气和天然气管网压力能的联合循环发电系统
CA2653430C (en) Electricity generation system based on nitrogen
CN110953571A (zh) 一种应用于燃煤供热机组的供热蒸汽余压梯级利用系统
US20070177969A1 (en) Method of power generation from pressure control stations of a natural gas distribution system
CN101741098A (zh) 背压式汽轮发电机组接入厂用电系统
CN214741487U (zh) 天然气涡轮减压发电系统
JP2009097389A (ja) エネルギー回収機能を備えた減圧設備
CA3180540A1 (en) System having a liquid air energy storage and power plant apparatus
CN204827670U (zh) 一种利用燃气和天然气管网压力能的联合循环发电系统
CN201570871U (zh) 背压式汽轮发电机组接入厂用电系统
CN219492354U (zh) 一种耦合工业抽汽提高压缩空气储能电站效率的系统
KR20100110945A (ko) 도시가스 정압기지 폐압을 활용한 터보팽창기 발전과 생산된 전기를 이용한 전기자동차 및 플러그인 하이브리드 자동차 충전시스템
EP4206360A1 (en) System for managing hydrogen production and storage
US20130008173A1 (en) Power generation assembly and method
CN114659023A (zh) 一种液化气体储能系统
CN206175095U (zh) 一种自发电的一体式充电系统

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application