KR20150061186A - 선박 또는 해양 구조물의 발전 시스템 및 발전 방법 - Google Patents

선박 또는 해양 구조물의 발전 시스템 및 발전 방법 Download PDF

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Abstract

선박 또는 해양 구조물의 발전 시스템 및 발전 방법이 개시된다. 본 발명의 선박 또는 해양 구조물의 발전 시스템은, 선박 또는 해양 구조물의 발전 시스템에 있어서, 선박 또는 해양 구조물에 마련되는 LNG 저장탱크; 선박 또는 해양 구조물에 마련되며 선박에 필요한 전력을 공급하는 발전부; 및 선박 또는 해양 구조물에 마련되며 해저 유정에서 시추된 원유로부터 천연가스를 분리하는 분리부를 포함하되, 발전부는 상기 LNG 저장탱크로부터의 LNG 및 분리부에서 분리된 천연가스 중 적어도 하나를 공급받아 발전하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박 또는 해양 구조물의 발전 시스템 및 발전 방법{Power Generating System And Method For Ship Or Offshore Platform}
본 발명은 선박 또는 해양 구조물의 발전 시스템 및 발전 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해저 유정으로부터 시추된 원유에 포함되는 천연가스를 분리하여, 분리된 천연가스를 발전 연료로 이용하여 시추용 선박 또는 해양 구조물에 전력을 공급할 수 있도록 하는 발전 시스템 및 발전 방법에 관한 것이다.
천연가스(natural gas)는 메탄(methane)을 주성분으로 하고, 소량의 에탄(ethane), 프로판(propane) 등을 포함하는 화석연료로서, 최근 다양한 기술 분야에서 저공해 에너지원으로서 각광받고 있다.
천연가스는, 가스 상태로 운반되기도 하고, 액화된 액화천연가스(LNG)의 상태로 LNG 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반되기도 한다. 액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략 -163℃이하)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
최근에는 육지에 매립된 에너지의 고갈에 따라, 다양한 해양 자원 개발이 활발해지고 있는데, 해상에서 원유나 천연가스를 채굴하기 위한 유정 및 가스정 확보 및 개발도 각국에서 앞다퉈 이루어지고 있다.
그에 따라 해상에서 원유나 LNG를 생산하기 위한 설비로써 Oil-FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FPSO나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 부유식 해상 구조물도 많이 개발되어 있다.
해상에 마련되는 해양 시추 플랜트에는 각종 장치들의 구동 등을 위해 전력이 필요하다. 따라서 전력 공급을 위한 발전 시스템이 구비될 필요가 있다.
한편, 해저 유정에서 채굴된 원유에는 천연가스 혼합물을 포함한 여러 가지 물질들이 혼합되어 있을 수 있는데, 원유 생산을 위해서는 원유만을 분리해내고, 천연가스나 다른 가스 성분들은 공기 중에 방출시키거나 소각하여 처리하게 된다.
본 발명은 채굴된 원유로부터 분리된 천연가스를 시추 플랜트의 전력 공급에 이용할 수 있도록 함으로써, 자원의 낭비를 막고 시추 플랜트에 필요한 전력을 효과적으로 공급할 수 있는 발전 시스템을 제안하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박 또는 해양 구조물의 발전 시스템에 있어서,
상기 선박 또는 해양 구조물에 마련되는 LNG 저장탱크;
상기 선박 또는 해양 구조물에 마련되며 상기 선박에 필요한 전력을 공급하는 발전부; 및
상기 선박 또는 해양 구조물에 마련되며 해저 유정에서 시추된 원유로부터 천연가스를 분리하는 분리부를 포함하되,
상기 발전부는 상기 LNG 저장탱크로부터의 LNG 및 상기 분리부에서 분리된 천연가스 중 적어도 하나를 공급받아 발전하는 것을 특징으로 선박 또는 해양 구조물의 발전 시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 LNG 저장탱크로부터 상기 발전부로 공급되는 LNG를 기화시키는 기화기와, 상기 기화기에서 기화된 LNG를 상기 발전부에 필요한 공급 압력으로 압축하는 제1 압축기를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 분리부에서 천연가스가 분리된 원유가 저장되는 원유 저장탱크와, 상기 분리부로부터 분리된 상기 천연가스를 공급받아 상기 발전부의 연료로 공급하기 위한 전처리 공정이 이루어지는 가스 처리 유닛과, 상기 가스 처리 유닛에서 전처리된 상기 천연가스를 공급받아 상기 발전부에 필요한 공급 압력으로 압축하는 제2 압축기를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 기화기 및 제1 압축기가 마련되어 상기 LNG를 상기 발전부로 공급하는 LNG 공급 라인과, 상기 LNG 공급 라인을 개폐하는 제1 밸브와, 상기 가스 처리 유닛 및 제2 압축기가 마련되어 상기 천연가스를 상기 발전부로 공급하는 가스 공급 라인과, 상기 가스 공급 라인을 개폐하는 제2 밸브를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 가스 공급 라인으로부터 분기되어 상기 발전부로 공급되고 남은 천연가스를 외부로 배출하는 벤트 라인과, 상기 벤트 라인을 개폐하는 제3 밸브를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 발전부는, 상기 LNG 및 천연가스 중 적어도 하나를 연료로 공급받아 구동되는 엔진과, 상기 엔진의 회전력을 전기에너지로 전환하는 제너레이터를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 선박 또는 해양 구조물은 원유 시추 및 생산 플랜트를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박 또는 해양 구조물에 천연가스 또는 액화천연가스를 연료로 발전하는 발전부를 마련하여 상기 선박 또는 해양 구조물에 필요한 전력을 공급하되,
상기 선박 또는 해양 구조물에서는 해저 유정으로부터 원유를 시추하고, 상기 원유로부터 천연가스를 분리하여, 분리된 상기 천연가스를 상기 발전부에 연료로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박 또는 해양 구조물의 발전 방법이 제공된다.
본 발명의 발전 시스템에서는 해저 유정으로부터 시추된 원유에 포함되는 천연가스를 분리하여, 분리된 천연가스를 발전 연료로 이용하여 시추용 선박 또는 해양 구조물에 전력을 공급한다. 이와 같이 천연가스 또는 액화천연가스를 공급받아 발전할 수 있는 발전부를 원유 시추용 선박 또는 해양 구조물에 마련함으로써, 원유에서 분리된 천연가스가 연료로 이용되지 못하고 소각 등으로 낭비되는 문제를 해결할 수 있고, 원유 시추용 해양 플랜트에 필요한 전력을 효과적으로 공급할 수 있다.
또한 선박 또는 해양 구조물 자체에서 천연가스를 공급할 수 있으므로, 발전부의 연료 공급을 위해 시추용 해양 플랜트에 구비되는 LNG 저장탱크의 용적을 줄일 수 있어 공간을 확보할 수 있고, 해양 플랜트에 발전 연료를 별도로 공급하기 위한 연료 수송 비용을 절감할 수 있다.
친환경 연료인 천연가스 또는 액화천연가스를 발전 연료로 함으로써 환경오염도 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 또는 해양 구조물의 발전 시스템의 개념을 개략적으로 도시한다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 또는 해양 구조물(S)의 발전 시스템의 개념을 개략적으로 도시하였다.
바람직하게는 본 실시예의 선박 또는 해양 구조물(S)은 해양의 해저 유정(W)으로부터 원유를 시추하여 생산하는 해양 플랜트이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예의 발전 시스템은, 이러한 시추용 선박 또는 해양 구조물(S)에 전력을 공급할 수 있도록 천연가스 또는 액화천연가스를 연료로 발전하는 발전부(200)를 마련하면서, 발전부(200)에 연료를 공급하기 위하여 선박 또는 해양 구조물(S)에 LNG 저장탱크(110)를 구비한다.
본 실시예는 LNG 저장탱크(110)로부터 LNG를 기화시켜 공급받을 수 있는 LNG 공급부(100)와, 선박 또는 해양 구조물(S)에서 시추된 원유에서 분리된 천연가스를 공급받을 수 있는 천연가스 공급부(300)를 구성하여, 발전부(200)의 연료 공급을 이원화한다.
이를 통해 발전부(200)는 LNG 공급부(100)로부터 LNG를 기화시켜 발전 연료로 공급받을 수도 있고, 시추된 원유에 천연가스가 많이 포함되어 있는 경우에는 이를 원유로부터 분리하여 천연가스 공급부(300)를 통해 발전 연료로 공급받을 수도 있다.
우선 LNG 공급부(100)는 LNG를 저장하는 LNG 저장탱크(110)와, 발전부(200)로 공급되는 LNG를 기화시키는 기화기(120)와, 기화기(120)에서 기화된 LNG를 발전부(200)에 필요한 공급 압력으로 압축하는 제1 압축기(130)를 포함하며, 기화기(120) 및 제1 압축기(130) 등이 마련된 LNG 공급 라인(LL)을 통해 LNG가 발전부(200)로 공급된다.
천연가스 공급부(300)는 해저 유정(W)에서 시추된 원유로부터 천연가스를 분리하는 분리부(310)와, 분리부(310)에서 천연가스가 분리된 원유가 저장되는 원유 저장탱크(320)와, 분리부(310)로부터 분리된 천연가스를 공급받아 발전부(200)의 연료로 공급하기 위하여 탈황, 탈질 또는 메탄가 조절 등의 전처리 공정이 이루어지는 가스 처리 유닛(330)과, 가스 처리 유닛(330)에서 전처리된 천연가스를 공급받아 발전부(200)에 필요한 공급 압력으로 압축하는 제2 압축기(340)를 포함하며, 가스 처리 유닛(330) 및 제2 압축기(340) 등이 마련된 가스 공급 라인(GL)을 통해 시추된 원유로부터 분리된 천연가스가 발전부(200)로 공급된다.
발전부(200)는 이와 같이 LNG 저장탱크(110)로부터의 LNG 및 분리부(310)에서 분리된 천연가스 중 적어도 하나를 공급받아 발전하게 된다.
발전부(200)로 LNG 또는 천연가스가 공급되는 것을 제어할 수 있도록, LNG 공급 라인(LL)에는 제1 밸브(140)가 마련되고, 가스 공급 라인(GL)에는 제2 밸브(350)가 마련되어 각각의 공급 라인들을 개폐하게 된다.
한편, 가스 공급 라인(GL)에서는 벤트 라인(VL)이 분기되어 발전부(200)로 공급되고 남은 천연가스를 외부로 배출한다. 벤트 라인(VL)에는 벤트 라인(VL)을 개폐할 수 있도록 제3 밸브(360)가 마련된다.
발전부(200)는 LNG 및 천연가스 중 적어도 하나를 연료로 공급받아 구동되는 엔진(210)과, 엔진(210)의 회전축(미도시)에 연결되어 전자기 유도를 이용해 전류를 발생시켜 엔진의 회전력을 전기에너지로 전환하는 제너레이터(generator, 220)를 포함한다.
본 실시예의 엔진(210)은 2-행정 또는 4-행정 엔진, 예를 들어 ME-GI 엔진이나 DF(Dual Fuel) 엔진일 수 있다. 그 중 디젤과 천연가스를 연료로 공급받을 수 있는 이중연료의 고압 가스 분사 엔진인 ME-GI 엔진은, 선박에 사용될 수 있는 엔진으로서, 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx) 배출량을 저감하기 위하여 개발된 고압 천연가스 분사 엔진이다. ME-GI 엔진은 선박 또는 해양 구조물(S)에 추진 또는 발전용으로 설치될 수 있고, 천연가스를 연료로 사용한다. ME-GI 엔진은 부하에 따라 대략 150 - 400 bara(절대압력) 정도의 고압의 가스 공급 압력이 요구되는데, 동급출력의 디젤엔진에 비해 오염물질 배출량을 이산화탄소는 23%, 질소화합물은 80%, 황화합물은 95%이상 줄일 수 있는 차세대 친환경적인 엔진이다.
제1 및 제2 압축기(340)에서는 이러한 엔진(210)의 종류에 따라 필요한 압력으로 천연가스를 압축하여 공급하게 된다.
이상의 실시예에서 살펴본 바와 같이 본 발명에서는, 원유 시추용 선박 또는 해양 구조물(S)에 천연가스 또는 액화천연가스를 연료로 발전하는 발전부(200)를 마련하여 선박 또는 해양 구조물(S)에 필요한 전력을 공급하되, 해저 유정(W)으로부터 시추된 원유로부터 천연가스를 분리하여, 분리된 천연가스를 발전부(200)에 연료로 공급할 수 있도록 한다.
이와 같은 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
S: 선박 또는 해양 구조물
W: 해저 유정
100: LNG 공급부
110: LNG 저장탱크
120: 기화기
130: 제1 압축기
140: 제1 밸브
200: 발전부
210: 엔진
220: 제너레이터
300: 천연가스 공급부
310: 분리부
320: 원유 저장탱크
330: 가스 처리 유닛
340: 제2 압축기
350: 제2 밸브
360: 제3 밸브
LL: LNG 공급 라인
GL: 가스 공급 라인
VL: 벤트 라인

Claims (8)

  1. 선박 또는 해양 구조물의 발전 시스템에 있어서,
    상기 선박 또는 해양 구조물에 마련되는 LNG 저장탱크;
    상기 선박 또는 해양 구조물에 마련되며 상기 선박에 필요한 전력을 공급하는 발전부; 및
    상기 선박 또는 해양 구조물에 마련되며 해저 유정에서 시추된 원유로부터 천연가스를 분리하는 분리부를 포함하되,
    상기 발전부는 상기 LNG 저장탱크로부터의 LNG 및 상기 분리부에서 분리된 천연가스 중 적어도 하나를 공급받아 발전하는 것을 특징으로 선박 또는 해양 구조물의 발전 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 LNG 저장탱크로부터 상기 발전부로 공급되는 LNG를 기화시키는 기화기; 및
    상기 기화기에서 기화된 LNG를 상기 발전부에 필요한 공급 압력으로 압축하는 제1 압축기를 더 포함하는 선박 또는 해양 구조물의 발전 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 분리부에서 천연가스가 분리된 원유가 저장되는 원유 저장탱크;
    상기 분리부로부터 분리된 상기 천연가스를 공급받아 상기 발전부의 연료로 공급하기 위한 전처리 공정이 이루어지는 가스 처리 유닛; 및
    상기 가스 처리 유닛에서 전처리된 상기 천연가스를 공급받아 상기 발전부에 필요한 공급 압력으로 압축하는 제2 압축기를 더 포함하는 선박 또는 해양 구조물의 발전 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 기화기 및 제1 압축기가 마련되어 상기 LNG를 상기 발전부로 공급하는 LNG 공급 라인;
    상기 LNG 공급 라인을 개폐하는 제1 밸브;
    상기 가스 처리 유닛 및 제2 압축기가 마련되어 상기 천연가스를 상기 발전부로 공급하는 가스 공급 라인; 및
    상기 가스 공급 라인을 개폐하는 제2 밸브를 더 포함하는 선박 또는 해양 구조물의 발전 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 가스 공급 라인으로부터 분기되어 상기 발전부로 공급되고 남은 천연가스를 외부로 배출하는 벤트 라인; 및
    상기 벤트 라인을 개폐하는 제3 밸브를 더 포함하는 선박 또는 해양 구조물의 발전 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 발전부는
    상기 LNG 및 천연가스 중 적어도 하나를 연료로 공급받아 구동되는 엔진; 및
    상기 엔진의 회전력을 전기에너지로 전환하는 제너레이터를 포함하는 선박 또는 해양 구조물의 발전 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 선박 또는 해양 구조물은 원유 시추 및 생산 플랜트를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 또는 해양 구조물의 발전 시스템.
  8. 선박 또는 해양 구조물에 천연가스 또는 액화천연가스를 연료로 발전하는 발전부를 마련하여 상기 선박 또는 해양 구조물에 필요한 전력을 공급하되,
    상기 선박 또는 해양 구조물에서는 해저 유정으로부터 원유를 시추하고, 상기 원유로부터 천연가스를 분리하여, 분리된 상기 천연가스를 상기 발전부에 연료로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박 또는 해양 구조물의 발전 방법.

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