KR20130108224A - 해상 ｌｎｇ 저장 및 복합화력발전 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해상 LNG 저장 및 복합화력발전 유닛에 관한 것으로서, 해상에 위치하는 유닛에 있어서, 선체에 마련되며, LNG가 저장되는 저장탱크와, 저장탱크로부터 공급되는 LNG를 기화시키는 기화부와, 기화부에 의해 기화되는 천연가스를 연료로 사용하여 동작하는 가스터빈와, 가스터빈으로부터 발생하는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키는 폐열회수보일러와, 폐열회수보일러에 의해 발생되는 스팀에 의해 동작하는 스팀터빈과, 가스터빈 및 스팀터빈의 동력을 얻어 발전하는 발전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 LNG 저장 및 복합화력발전 유닛이 제공된다.
본 발명에 따르면, 가스 인프라가 없는 지역의 가스 발전소 건설시 필요한 가스저장소와 가스발전설비를 하나의 설비로 공급할 수 있고, 해상의 가스저장소에 미리 확보된 상단 또는 내부에 가스발전설비를 배치함으로써 가스 발전소의 건설에 필요한 구성요소를 획기적으로 축소하여 건설 공기와 원가를 절감할 수 있으며, 사이트(Site) 공사를 최소화함과 아울러 선박형태로 조선소에서 건조되도록 하여 건설에 소요되는 기간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있고, 사이트의 환경 영향을 최소화할 수 있으며, 가스 인프라가 없는 지역에 가스 발전 인프라를 단시간에 공급할 수 있다.

Description

해상 ＬＮＧ 저장 및 복합화력발전 유닛{Marine LNG storage and combined cycle power generating unit}
본 발명은 해상 LNG 저장 및 복합화력발전 유닛에 관한 것으로서, 해상가스저장설비와 가스복합발전소를 하나로 통합하여 선박형태로 건조되도록 함으로써 건설 공기 및 원가를 획기적으로 감축하도록 구성된 해상 LNG 저장 및 복합화력발전 유닛에 관한 것이다.
최근에는 친환경적인 발전에 대한 요구로 천연가스를 이용한 발전에 대한 관심이 증가되고 있다. 특히 폐열을 회수하여 스팀터빈을 구동하는 복합화력발전 기술이 등장함에 따라 가스 발전의 효율 증대와 가스 가격의 하락 안정에 따른 가스 발전 수요가 점점 증대되고 있는 실정이다.
한편, 전력공급이 원할하지 않은 신흥개발국 등에서 가스 발전에 대한 관심이 높아지고 있는데, 가스 발전은 그 특성상 육지에 가스 저장소 등과 같은 가스 인프라가 갖추어야만 발전이 가능하기 때문에 개발에 제한이 많았다. 더욱이, 여러 개의 섬들로 이루어진 동남아시아 국가의 경우에는 대용량의 가스 발전을 하는 데 어려움이 많았다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, FSRU(Floating Storage Re-gasfication Unit)라는 해상 가스저장소가 등장하게 되었으며, 이러한 해상 가스저장소를 이용하여 육지의 발전소에 가스를 공급하게 되었다.
그러나, 이와 같은 FSRU를 이용한 육지에서의 발전은 해상에서의 FSRU 설치와 육지에 발전소를 건설해야 하는 이중적인 부담을 초래한다. 즉, FSRU 뿐만 아니라, 육상 발전소 건설에 따른 장소 확보와 건설비 소요를 가져오는 문제점을 가지고 있었다. 특히, 육상 발전소 건설에는 많은 시간이 소요됨으로써 전력 공급을 단시간내에 수행하는 것이 어렵다는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 가스 인프라가 없는 국가에 가스 발전 설비를 건설할 때, 해상가스저장설비와 가스복합발전소를 별도로 건설한 것을 하나의 설비로 통합하고, 이를 선박 형태로 조선소에서 건조되도록 함으로써 건설 공기 및 원가를 획기적으로 감축하도록 하고, 설비에 필요한 사이트(Site)의 공사를 최소화하도록 하며, 가스 인프라가 없는 지역에 가스 발전 인프라를 단시간에 공급할 수 있도록 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 해상에 위치하는 유닛에 있어서, 선체에 마련되며, LNG가 저장되는 저장탱크;상기 저장탱크로부터 공급되는 LNG를 기화시키는 기화부;상기 기화부에 의해 기화되는 천연가스를 연료로 사용하여 동작하는 가스터빈;상기 가스터빈으로부터 발생하는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키는 폐열회수보일러;상기 폐열회수보일러에 의해 발생되는 스팀에 의해 동작하는 스팀터빈; 및 상기 가스터빈 및 상기 스팀터빈의 동력을 얻어 발전하는 발전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 LNG 저장 및 복합화력발전 유닛을 제공한다.
상기 선체는 상기 가스터빈, 상기 폐열회수보일러, 상기 스팀터빈 및 상기 발전기가 데크의 상부에 설치되거나, 내부에 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 선체는 상기 가스터빈, 상기 폐열회수보일러, 상기 스팀터빈 및 상기 발전기가 데크의 상부 및 내부에 걸쳐 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 선체에 발전으로 발생되는 폐수를 처리함과 아울러 발전관련 설비들의 냉각을 위하여 냉각수를 제공하는 수처리/쿨링유닛이 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 해상에 부유하는 유닛에 있어서, 선체의 저장탱크로부터 공급되는 LNG를 기화시켜 연료로 사용하여 동작하는 가스터빈과 상기 가스터빈으로부터 발생하는 배기가스의 폐열을 이용하여 발생된 스팀에 의해 동작하는 스팀터빈의 동력으로 발전기를 동작시켜서 전력을 얻는 것을 특징으로 하는 해상 LNG 저장 및 복합화력발전 유닛을 제공한다.
본 발명에 따르면, 가스 인프라가 없는 지역의 가스 발전소 건설시 필요한 가스저장소와 가스발전설비를 하나의 설비로 공급할 수 있고, 해상의 가스저장소에 미리 확보된 상단 또는 내부에 가스발전설비를 배치함으로써 가스 발전소의 건설에 필요한 구성요소를 획기적으로 축소하여 건설 공기와 원가를 절감할 수 있으며, 사이트(Site) 공사를 최소화함과 아울러 선박형태로 조선소에서 건조되도록 하여 건설에 소요되는 기간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있고, 사이트의 환경 영향을 최소화할 수 있으며, 가스 인프라가 없는 지역에 가스 발전 인프라를 단시간에 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 해상 LNG 저장 및 복합화력발전 유닛을 도시한 구성도, 그리고,
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 해상 LNG 저장 및 복합화력발전 유닛을 도시한 구성도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 해상 LNG 저장 및 복합화력발전 유닛을 도시한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 해상 LNG 저장 및 복합화력발전 유닛(100)은 해상에 위치하여 LNG를 저장함과 아울러 발전을 수행하는 유닛으로서, 선체(110)의 저장탱크(120)에 저장된 LNG를 기화시키는 기화부(130)와, 기화부(130)에 의해 기화되는 천연가스를 연료로 사용하여 동작하는 가스터빈(140)과, 가스터빈(140)로부터 발생하는 배기가스의 폐열을 이용하여 발생된 스팀에 의해 동작하는 스팀터빈(160)을 포함하고, 가스터빈(140) 및 스팀터빈(160)의 동력으로 발전기(170)를 동작시켜서 전력을 얻는다.
선체(110)는 해상에 부유하기 위한 다양한 구조를 가질 수 있는데, 본 실시예에서는 발전설비(190), 예컨대, 가스터빈(140), 폐열회수보일러(150), 스팀터빈(160) 및 발전기(170)가 데크(111)의 상부에 설치된다.
저장탱크(120)는 선체(110)의 내부에 마련되고, LNG 운반선(1)으로부터 LNG를 공급받아 극저온 상태를 유지하도록 저장하게 되며, 이를 위해 극저온에 견디기 위한 재질과 구조를 가진다.
기화부(130)는 해수, 스팀 등의 열매를 이용하여 저장탱크(120)로부터 공급되는 LNG를 기화시켜서 천연가스화하여 가스터빈(140)에 공급되도록 하며, 일례로 선체(110)의 데크(111) 상에 설치될 수 있다. 따라서, 기화부(130)는 LNG의 공급경로에 열매를 공급하여 LNG가 열매와의 열교환에 의해 기화되도록 열매발생부와 열매공급부를 포함할 수 있다.
가스터빈(140)은 기화부(130)에 의해 기화된 천연가스를 연료로 사용하여 동작하는데, 일례로 공기를 고압으로 압축시킨 상태에서 연료를 분사 및 연소시켜서 동력을 얻어서 발전기(170)를 동작시키도록 한다. 한편, 가스터빈(140)으로부터 배출되는 고온의 배기가스를 대기로 방출시키지 않고 폐열회수보일러(150)를 통해서 고온의 배기가스로부터 폐열을 회수하도록 한다.
폐열회수보일러(150)는 가스터빈(140)으로부터 발생하는 배기가스의 열을 이용하여 고온 및 고압의 스팀을 발생시켜서 스팀터빈(160)으로 공급되도록 한다.
스팀터빈(160)은 폐열회수보일러(150)에서 발생되는 스팀에 의해 동작하여 발전기(170)를 동작시키도록 한다.
발전기(170)는 가스터빈(140) 및 스팀터빈(160)의 동력을 얻어 발전하게 되는데, 단일로 이루어지거나, 가스터빈(140) 및 스팀터빈(160) 각각으로부터 동력을 얻도록 다수로 이루어질 수 있다. 발전기(170)에서 생산된 전력은 육지의 전력 소요처(2)로 전력케이블을 통해 공급된다.
선체(110)에는 발전으로 발생되는 폐수를 물리적 또는 화학적으로 처리함으로써 정화시킴과 아울러 발전관련 설비들의 냉각을 위한 냉각수를 제공하는 수처리/쿨링유닛(180)이 설치될 수 있는데, 본 실시예에서처럼 선체(110) 내부에 설치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 해상 LNG 저장 및 복합화력발전 유닛을 도시한 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 해상 LNG 저장 및 복합화력발전 유닛(200)은 제 1 실시예에 따른 해상 LNG 저장 및 복합화력발전 유닛(100)과 동일한 구성을 가지나, 발전설비(290), 예컨대 가스터빈, 폐열회수보일러, 스팀터빈, 및 발전기가 선체(210)의 내부 또는 내부 및 데크(211)의 상부에 걸쳐 설치될 수 있다. 따라서, 발전설비(290)는 선체(210)의 내부 중에서 저장탱크(220)가 차지하고 남는 공간에 설치될 수 있다. 이때, 기화부(230)와 수처리/쿨링유닛(280)은 선체(210)의 데크(211) 상에 설치될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 해상 LNG 저장 및 복합화력발전 유닛의 작용을 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 해상 LNG 저장 및 복합화력발전 유닛(100,200)에 의하면, 해상의 가스저장설비에 가스발전소의 발전설비가 마련됨으로써 해상에서 가스저장 및 발전까지 수행하는 FSRPGU (Floating Strorage Re-gasfication Power Generating Unit) 개념을 제안할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 해상 LNG 저장 및 복합화력발전 유닛(100,200)에서의 발전설비는 육상 발전소의 다른 형태에 기인한 발전설비에 비하여 설비 규모가 콤팩트하고, 이로 인해 선체(110,210)에서 저장탱크(120,220)의 상부 또는 측면에 공간이 많이 남게 되며, 이러한 이유로 인해 가스복합 발전설비를 선체(110,210)의 상단 또는 내부에 쉽게 설치할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 해상 LNG 저장 및 복합화력발전 유닛(100,200)에 의하면, 가스 인프라가 없는 국가에 가스 발전 설비를 건설할 때, 해상가스저장설비와 가스복합발전소를 별도로 건설한 것을 하나의 설비로 통합하도록 하고, 이를 선박 형태로 조선소에서 건조되도록 함으로써 건설 공기 및 원가를 획기적으로 감축할 수 있다. 그리고, 설비에 필요한 사이트(Site)의 공사를 최소화하도록 하며, 가스 인프라가 없는 지역에 가스 발전 인프라를 단시간에 공급할 수 있도록 한다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
1 : LNG 운반선 2 : 전력 소요처
110,210 : 선체 111,211 : 데크
120,220 : 저장탱크 130,230 : 기화부
140 : 가스터빈 150 ; 폐열회수보일러
160 : 스팀터빈 170 : 발전기
180,280 : 수처리/쿨링유닛 190, 290 : 발전설비

Claims (2)

  1. 해상에 부유하며 LNG를 저장하고 재기화하는 유닛에 있어서,
    상기 유닛의 선체에 마련되며 LNG가 저장되는 저장탱크;
    상기 저장탱크로부터 공급되는 LNG를 기화시키는 기화부; 및
    상기 기화부에서 기화되는 천연가스를 연료로 구동되는 가스터빈과, 상기 가스터빈에서 발생하는 배기가스 배열로 발생시킨 스팀으로 구동되는 스팀터빈의 동력을 얻어 발전하는 발전기를 포함하여,
    재기화된 천연가스를 육지에 공급하고, 상기 발전기에서 생산된 전력을 육지의 전력 소요처로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 해상 LNG 저장 및 복합화력발전 유닛.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 선체에 마련되며 발전으로 발생되는 폐수를 처리하고 발전관련 설비들의 냉각을 위한 냉각수를 제공하는 수처리/쿨링유닛을 더 포함하는 해상 LNG 저장 및 복합화력발전 유닛.

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