KR20150026690A - 부유 저장식 가스 발전플랜트 및 그 가스 발전플랜트의 계류방법 - Google Patents

부유 저장식 가스 발전플랜트 및 그 가스 발전플랜트의 계류방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부유 저장식 가스 발전플랜트에 관한 것이다.
본 발명의 부유 저장식 가스 발전플랜트는 액화천연가스를 부유 구조물 안에 저장하고, 액화천연가스를 로딩 및 오프 로딩하는 카고 시스템; 상기 카고 시스템의 액화천연가스를 연료가스로 기화시켜 공급하기 위하여 상기 부유 구조물에 설치되는 연료가스 공급시스템; 및 상기 연료가스 공급시스템에서 공급하는 연료가스로 작동하는 가스 동력발생 유닛과, 상기 가스 동력발생 유닛에 의해서 전력을 생산하는 제1 발전기를 구비하는 가스 터빈/엔진 발전 시스템;을 포함하되, 상기 부유 구조물은 안벽에 설치된 계선 주에 의해 계류된다.

Description

부유 저장식 가스 발전플랜트 및 그 가스 발전플랜트의 계류방법{Floating and Storage Gas Power Plant and Mooring Method}
본 발명은 부유 저장식 가스 발전플랜트 및 그 가스 발전플랜트의 계류방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 해상의 부유 구조물의 카고에 액화천연가스를 저장하고 그 액화천연가스를 이용하여 전력(電力)을 생산할 수 있으며, 계선 주(bit)를 이용하여 가스 발전플랜트를 효과적으로 계류할 수 있는 부유 저장식 가스 발전플랜트 및 그 가스 발전플랜트의 계류방법에 관한 것이다.
최근에는 친환경적인 발전에 대한 요구로 천연가스를 이용한 발전(發電)에 대한 관심이 증가하고 있다.
전력공급이 원활하지 않은 신흥개발국 등에서 가스 발전에 대한 관심이 높아지고 있는데, 가스 발전은 그 특성상 육지에 가스 저장소 등과 같은 가스 인프라가 갖추어져야만 발전(發電)이 가능하기 때문에 개발에 제한이 많다.
육상의 화력발전 플랜트는 용적이 너무 커서 설비 초기 설치비용이 상승하는 문제점이 있고, 설비 및 시스템이 별도의 건물에 독립적으로 위치함에 따라서 건물 및 배관, 자재의 소모량이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 종래 육상의 화력발전 플랜트에서는 설비 설치 및 탱크 배치, 그리고 테스트가 현장(site)에서 수행됨에 따라 리스크(risk)가 항상 존재하며, 오랜 공사기간이 필요한 문제점이 있다.
특히, 여러 개의 섬들로 이루어진 동남아시아 국가의 경우에는 대용량의 가스 발전을 하는 데 어려움이 많았다.
즉, 육상의 화력발전소 건설에 따른 장소 확보와 건설비 소요를 가져오는 단점이 있으며, 육상의 화력발전소 건설에 많은 시간이 소요되므로 전력 공급을 단시간 내에 수행하는 것이 어렵다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, FSRU(Floating Storage Re-gasfication Unit)라는 부유식 해상 가스저장 재 기화설비 선이 등장하게 되었으며, 이러한 해상 가스저장 재 기화설비 선을 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 단점이 있다.
따라서 전술한 방법 이외에 해상에서 액화천연가스를 저장하면서 그 액화천연가스 및 가스 터빈/엔진의 폐열을 이용하여 전력을 생산할 수 있는 새롭고 진보된 타입의 부유 저장식 가스 발전플랜트(Floating and Storage Gas Power Plant, FSPP)의 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 해상의 부유 구조물에 액화천연가스를 저장하고, 그 액화천연가스를 이용하여 전력(電力)을 생산할 수 있으며, 계선 주(bit)를 이용하여 가스 발전플랜트를 효과적으로 계류할 수 있는 저장식 가스 발전플랜트 및 그 가스 발전플랜트의 계류방법을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 부유 저장식 가스 발전플랜트는 액화천연가스를 부유 구조물 안에 저장하고, 액화천연가스를 로딩 및 오프 로딩하는 카고 시스템; 상기 카고 시스템의 액화천연가스를 연료가스로 기화시켜 공급하기 위하여 상기 부유 구조물에 설치되는 연료가스 공급시스템; 상기 연료가스 공급시스템에서 공급하는 연료가스로 작동하는 가스 동력발생 유닛과, 상기 가스 동력발생 유닛에 의해서 전력을 생산하는 제1 발전기를 구비하는 가스 터빈/엔진 발전 시스템; 상기 가스 동력발생 유닛으로부터 발생하는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 생성하는 폐열회수 스팀발생기; 및 상기 폐열회수 스팀발생기에서 공급하는 스팀으로 작동하는 스팀 터빈과, 상기 스팀 터빈에 의해서 전력을 생산하는 제2 발전기를 구비하는 스팀 터빈 발전 시스템;을 포함하되, 상기 부유 구조물은 안벽에 설치된 계선 주(bit)에 의해 계류된다.
한편, 본 발명의 부유 저장식 가스 발전플랜트의 계류방법은 부유 구조물의 카고에 액화천연가스(LNG)를 저장하고 그 액화천연가스를 이용하여 전력(電力)을 생산할 수 있는 부유 저장식 가스 발전플랜트의 계류방법에 있어서, 안벽에 계선 주(bit)를 설치하고, 상기 계선 주에 로프를 이용하여 상기 부유 구조물을 계류한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 해상의 부유 구조물에 액화천연가스 카고를 구비하면서 액화천연가스를 이용하여 전력을 생산할 수 있으며, 계선 주(bit)를 이용하여 가스 발전플랜트를 효과적으로 계류할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부유 저장식 가스 발전플랜트의 전체 구성을 보인 개념도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부유 저장식 가스 발전플랜트를 보인 사시도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부유 저장식 가스 발전플랜트를 보인 배면도
도 4는 본 발명의 부유 저장식 가스 발전플랜트의 계류를 설명하기 위한 도면
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부유 저장식 가스 발전플랜트 및 그 가스 발전플랜트의 계류방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부유 저장식 가스 발전플랜트의 전체 구성을 보인 개념도, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부유 저장식 가스 발전플랜트를 보인 사시도, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부유 저장식 가스 발전플랜트를 보인 배면도 그리고, 도 4는 부유 저장식 가스 플랜트의 계류를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부유 저장식 가스 발전플랜트는 부유 구조물(10)의 카고(1100,1200)에 액화천연가스(LNG)를 저장하고, 그 액화천연가스를 이용하여 전력(電力)을 생산할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부유 저장식 가스 발전플랜트는 액화천연가스(LNG)를 부유 구조물(10) 안에 저장하고, 액화천연가스를 로딩 및 오프 로딩하는 카고 시스템(1000); 상기 카고 시스템(1000)의 액화천연가스를 연료가스로 기화시켜 공급하기 위하여 상기 부유 구조물(10)에 설치되는 연료가스 공급시스템(Fuel Gas Supply)(2000); 상기 연료가스 공급시스템(2000)에서 공급하는 연료가스로 작동하는 가스 동력발생 유닛(3100)과, 상기 가스 동력발생 유닛(3100)에 의해서 전력을 생산하는 제1 발전기(3200)를 구비하는 가스 터빈/엔진 발전 시스템(3000); 상기 가스 동력발생 유닛(3100)으로부터 발생하는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 생성하는 폐열회수 스팀발생기(4000); 및 상기 폐열회수 스팀발생기(4000)에서 공급하는 스팀으로 작동하는 스팀 터빈(steam turbine)(5100)과, 상기 스팀 터빈(5100)에 의해서 전력을 생산하는 제2 발전기(5200)를 구비하는 스팀 터빈 발전 시스템(5000);을 포함한다.
여기서, 설명의 편의상 가스 터빈/엔진 발전 시스템(3000), 폐열회수 스팀발생기(4000), 스팀 터빈 발전 시스템(5000)을 모두 포함하여 발전유닛이라 정의한다. 여기서, 가스 동력발생 유닛은 가스 터빈/엔진을 포함하며, 가스 터빈과 가스 엔진을 포함하는 개념으로 정의한다.
상기 발전유닛은 폐열회수 스팀발생기(4000)에서 공급하는 스팀을 스팀 터빈(5100)에서 물로 냉각하여 응축하기 위한 응축기(C)를 더 포함한다.
또한, 가스 터빈/엔진 발전 시스템(3000)은 가스 터빈과 가스 엔진을 포함하는 개념으로 정의한다.
상기 응축기(C)에는 후술하는 해수 공급 시스템(6100)이 연결되어 있다. 해수 공급 시스템(6100)은 해수를 이용하여 상기 응축기(C)를 냉각시키는 역할을 한다.
또한, 상기 부유 구조물(10)은 해상에 부유하는 구조물뿐만 아니라 고정수단에 의해서 해저 면에 고정되는 구조물을 모두 포함하는 개념으로 정의한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부유 저장식 가스 발전플랜트는 생산한 전기를 해상 수요처(20) 및/혹은 육상의 수요처(30)에 공급할 수 있고, 잉여의 전기를 부유 저장식 가스 발전플랜트 자체의 필요한 곳에 공급할 수 있다.
상기 연료가스 공급시스템(2000)은 상기 가스 터빈/엔진 발전 시스템(3000)과 상기 부유 구조물(10)의 외부 중에서 적어도 어느 한 곳에 연료가스를 공급하도록 구성되는데, 상기 부유 구조물(10)의 외부로 연료가스를 공급하는 연료가스 공급라인(L)을 포함한다.
상기 카고 시스템(1000)은 액화천연가스의 저장을 위해서 상기 부유 구조물(10)의 내부에 설치되는 복수 개의 카고(1100,1200); 및 상기 카고(1100,1200)의 로딩 및 오프 로딩을 제어하기 위한 카고 핸들링 시스템(1300);을 포함한다. 여기서, 카고는 2 개 이상으로 구성될 수 있지만, 설명의 편의상 제1 카고(1100)와 제2 카고(1200)로 한정하여 설명하기로 한다.
상기 부유 구조물(10)의 우현 측에 설치되는 로딩 아암(1000a)을 포함하며, 상기 로딩 아암(1000a)은 부유 구조물(10)의 중간 부분(middle)에 설치되는 것이 바람직하며, 액화천연가스의 로딩시 LNGC(LNG 캐리어)의 매니폴드와 결합하도록 구성된다.
상기 카고 시스템(1000)은 BOG의 폐가스를 태워 없애기 위한 플레어 유닛(flare unit)(1400)을 더 포함한다. BOG의 폐가스는 대기중에 배출될 수도 있지만, 환경보호 측면을 고려하여 해상 법규에 따라 플레어 유닛(1400)을 통해서 소각한다.
상기 카고 핸들링 시스템(1300)은 상기 복수 개의 카고(1100,1200) 안에 액화천연가스를 선택적으로 저장하기 위한 액화천연가스 로딩 라인(1310); 상기 복수 개의 카고(1100,1200) 중에서 로딩하지 않는 다른 카고로부터 액화천연가스를 상기 연료가스 공급시스템(2000)으로 보내기 위한 메인 라인(1320); BOG를 재 액화하기 위하여 상기 연료가스 공급시스템(2000)에 연결되는 BOG 오프 로딩 라인(1330); 및 상기 BOG 오프 로딩 라인(1330)의 BOG를 압축하여 연료가스 공급시스템(2000)의 재응축장치(2100)로 보내기 위한 BOG 컴프레서(1350);를 포함한다.
상기 가스 동력발생 유닛(3100)은 연료 가스를 이용하여 구동함으로써 제1 발전기(3200)로부터 전기를 생산한다.
상기 가스 동력발생 유닛(3100)의 배기가스의 폐열은 폐열회수 스팀발생기(4000)로 공급되며, 폐열회수 스팀발생기(4000)는 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키고, 그 스팀을 스팀 터빈(5100)에 공급한다.
상기 스팀 터빈(5100)은 스팀을 이용하여 구동함으로써 제2 발전기(5200)로부터 전기를 생산한다.
상기 스팀 터빈(5100)에서 발생하는 스팀은 응축기(C)에 의해서 응축되는 데, 상기 해수 공급 시스템(6100)은 상기 폐열회수 스팀발생기(4000) 운전시 발생하는 고온의 스팀을 냉각하기 위하여 해수를 끌어들여 냉각한다.
이러한 냉각 과정에 의해서 상기 스팀 터빈(5100)에서 발생하는 스팀은 물로 변환된 후에 상기 폐열회수 스팀발생기(4000)로 회수된다.
로딩시 발생하는 BOG는 BOG 컴프레서(1350)에 의해 압축된 후, BOG 오프 로딩 라인(1330)을 따라 연료가스 공급시스템(2000)으로 오프 로딩된다.
상기 폐열회수 스팀발생기(4000)에서 손실되는 스팀을 보충하기 위하여 워터 공급 시스템(6300)은 로 워터 탱크(보충수 탱크)(12) 및 데미 워터 탱크(13)로부터 청수를 상기 폐열회수 스팀발생기(4000)에 공급한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 가스 발전플랜트가 장착된 부유 구조물(10)은 안벽(1)에 설치된 계선 주(2)에 의해 계류될 수 있다.
이와 같이 부유 구조물(10)의 카고에 액화천연가스(LNG)를 저장하고, 그 액화천연가스를 이용하여 전력(電力)을 생산할 수 있는 부유 저장식 가스 발전플랜트의 계류 방법은 안벽(1)에 계선 주(bit)(2)를 설치하고, 상기 계선 주(2)에 로프(3)를 이용하여 부유 구조물(10)을 견고하게 계류할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 해상의 부유 구조물에 액화천연가스 카고를 구비하면서 액화천연가스를 이용하여 전력을 생산할 수 있으며, 계선 주(bit)를 이용하여 가스 발전플랜트를 효과적으로 계류할 수 있다.
그리고, 본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
1: 안벽
2: 계선 주
3: 로프
10: 부유 구조물
1000: 카고 시스템
1100: 제1 카고
1200: 제2 카고
1300: 카고 핸들링 시스템
1310: 액화천연가스 로딩 라인
2000: 연료가스 공급시스템(Fuel Gas Supply)
2000a: 연료가스 공급라인
3000: 가스 터빈/엔진 발전 시스템
3100: 가스 동력발생 유닛
3200: 제1 발전기
4000: 폐열회수 스팀발생기
5000: 스팀 터빈 발전 시스템
5100: 스팀 터빈(Steam Turbine)
5200: 제2 발전기
6000: 유틸러티 시스템

Claims (2)

  1. 액화천연가스를 부유 구조물 안에 저장하고, 액화천연가스를 로딩 및 오프로딩하는 카고 시스템;
    상기 카고 시스템의 액화천연가스를 연료가스로 기화시켜 공급하기 위하여 상기 부유 구조물에 설치되는 연료가스 공급시스템;
    상기 연료가스 공급시스템에서 공급하는 연료가스로 작동하는 가스 동력발생 유닛과, 상기 가스 동력발생 유닛에 의해서 전력을 생산하는 제1 발전기를 구비하는 가스 터빈/엔진 발전 시스템;
    상기 가스 동력발생 유닛으로부터 발생하는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 생성하는 폐열회수 스팀발생기; 및
    상기 폐열회수 스팀발생기에서 공급하는 스팀으로 작동하는 스팀 터빈과, 상기 스팀 터빈에 의해서 전력을 생산하는 제2 발전기를 구비하는 스팀 터빈 발전 시스템;을 포함하되,
    상기 부유 구조물은 안벽에 설치된 계선 주(bit)에 의해 계류되는 것을 특징으로 하는 부유 저장식 가스 발전플랜트.
  2. 부유 구조물의 카고에 액화천연가스(LNG)를 저장하고, 그 액화천연가스를 이용하여 전력(電力)을 생산할 수 있는 부유 저장식 가스 발전플랜트의 계류방법에 있어서,
    안벽에 계선 주를 설치하고, 상기 계선 주에 로프를 이용하여 상기 부유 구조물을 계류하는 것을 특징으로 하는 부유 저장식 가스 발전플랜트의 계류방법.
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