KR20150090513A - 부유 저장식 발전플랜트 및 그 부유 저장식 발전플랜트의 배기가스 덕트 배치구조 - Google Patents

부유 저장식 발전플랜트 및 그 부유 저장식 발전플랜트의 배기가스 덕트 배치구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부유 저장식 가스 복합 발전플랜트 및 그 부유 저장식 가스 복합 발전플랜트의 배기가스 덕트 배치구조에 관한 것으로, 부유 저장식 가스 복합 발전시스템에서 화기가 될 수 있는 가스 발전장치를 부유 구조물의 데크(Deck) 하부에 격리시키고, 폐열회수장치, 스팀 터빈 발전장치, 전력 변환장치(Transformer)를 부유 구조물의 데크(Deck) 상부에 배치하되, 가스 발전장치와 폐열회수장치의 단거리 배치를 통해서, 배기가스 덕트에 의한 배기가스 열손실을 줄일 수 있으며, 가스 발전장치가 데크 하부의 선체(Hull)에 설치되어 별도의 가스 발전장치의 룸이 필요 없으며, 가스 발전장치와 전기장치인 전력 변환장치를 서로 분리시킴으로써, 전력 변환장치의 방폭 구조가 필요치 않으므로 장비 가격을 낮출 수 있다.

Description

부유 저장식 발전플랜트 및 그 부유 저장식 발전플랜트의 배기가스 덕트 배치구조{FLOATING AND STORAGE POWER PLANT, AND ARRANGEMENT STRUCTURE OF EXHAAUSTED GAS DUCT ITS}
본 발명은 부유 구조물의 연료탱크에 액화가스를 저장하고, 그 액화가스를 이용하여 전력(電力)을 생산할 수 있는 부유 저장식 발전플랜트에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 가스 발전장치와 폐열회수장치의 최적의 배치를 통해서 배기가스의 열손실을 줄일 수 있는 부유 저장식 발전플랜트 및 그 부유 저장식 발전플랜트의 배기가스 덕트 배치구조에 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 따라 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 복합 발전플랜트(Floating and Storage Gas Complex Power Plant, FSPP)의 개발이 절실히 요구되고 있다.
특허공개번호 제2013-0075261호
본 발명은 부유 저장식 가스 발전시스템에서 화기 장비인 가스 발전장치를 부유 구조물의 데크(Deck) 하부에 격리시키고, 폐열회수장치, 스팀 터빈 발전장치,전력 변환장치(Transformer)를 부유 구조물의 데크(Deck) 상부에 배치하되, 가스 발전장치 상부에 폐열회수장치를 단거리로 설치하여 배기가스 덕트를 최적으로 배치함으로써 가스 발전장치의 배기가스 열손실을 줄일 수 있는 부유 저장식 가스 복합 발전플랜트 및 그 부유 저장식 발전플랜트의 배기가스 덕트 배치구조를 제안하고자 한다.
또한, 본 발명은 가스 발전장치가 데크 하부의 선체(Hull) 안에 설치됨으로써, 별도의 가스 발전장치 룸의 설치가 필요 없으며, 가스 발전장치와 전기장치인 전력 변환장치를 서로 분리시켜서 전력 변환장치의 방폭 구조가 필요하지 않으므로 장비 가격을 낮출 수 있는 부유 저장식 가스 복합 발전플랜트 및 그 부유 저장식 발전플랜트의 배기가스 덕트 배치구조를 제안하고자 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내부에 연료탱크가 설치되는 부유 구조물; 상기 연료탱크의 연료가스를 이용하여 전기를 생산하도록 상기 부유 구조물의 데크 하부에 설치되는 가스 발전장치; 상기 가스 발전장치로부터 발생하는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 생성하도록 상기 데크 상부에 설치되고 상기 가스 발전장치의 상부에 배치되는 폐열회수장치; 및 상기 폐열회수장치에서 공급하는 스팀을 이용하여 전력을 생산하는 스팀 터빈 발전장치;를 포함하는 부유 저장식 발전플랜트가 제공된다.
상기 부유 구조물의 상기 데크 하부에는 상기 연료탱크와 상기 가스 발전장치가 격벽으로 구획된다.
상기 데크의 상부에는 상기 가스 발전장치의 직 상방으로 상기 폐열회수장치가 최단거리로 배치되어 상기 가스 발전장치의 배기가스 덕트에 대한 열손실을 방지한다.
상기 연료탱크의 상방으로 상기 스팀 터빈 발전장치가 배치된다.
상기 데크의 상부에는 상기 가스 발전장치와 분리하여 전력 변환장치(Transformer)가 배치된다.
한편, 본 발명은 부유 구조물에 저장된 연료가스를 이용하여 가스 발전장치가 전기를 생산하고, 상기 가스 발전장치로부터 발생하는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 생성하도록 상기 데크 상부에 폐열회수장치가 설치되며, 상기 폐열회수장치에서 공급하는 스팀으로 전력을 생산하도록 상기 데크 상부에 스팀 터빈 발전장치가 설치되는 부유 저장식 발전플랜트로서, 상기 가스 발전장치 상부에 폐열회수장치가 배치되어 배기가스 덕트를 최적 배치함으로써, 상기 가스 발전장치의 배기가스 덕트에 대한 열손실을 방지하는 부유 저장식 발전플랜트의 배기가스 덕트 배치구조가 제공된다.
상기 데크의 상부에는 상기 가스 발전장치와 분리하여 전력 변환장치가 배치된다.
상기 가스 발전장치와 상기 폐열회수장치는 인접하여 배치되며, 상기 가스 발전장치는 상기 부유 구조물의 선체(Hull) 안에 설치된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 부유 저장식 발전시스템에서 화기장비인 가스 발전장치를 부유 구조물의 데크(Deck) 하부에 격리시키고, 폐열회수장치, 스팀 터빈 발전장치, 전력 변환장치(Transformer)를 부유 구조물의 데크(Deck) 상부에 배치하되, 가스 발전장치 상부에 폐열회수장치를 배치하여, 가스 발전장치의 배기가스 덕트에 의한 배기가스 열손실을 효과적으로 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 가스 발전장치가 데크 하부의 선체(Hull)에 설치됨으로써, 별도의 가스 발전장치 룸의 설치가 필요 없으며, 가스 발전장치와 전기장치인 전력 변환장치를 서로 분리시킴으로써, 전력 변환장치의 방폭 구조가 필요치 않으므로 장비 가격을 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부유 저장식 발전플랜트를 보인 측면도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부유 저장식 발전플랜트를 보인 평면도
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부유 저장식 발전플랜트 및 그 부유 저장식 발전플랜트의 배기가스 덕트 배치구조에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부유 저장식 발전플랜트를 보인 측면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부유 저장식 발전플랜트를 보인 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부유 저장식 발전플랜트는 부유 구조물(10)의 연료탱크(110)에 액화가스(LNG)를 저장하고, 그 액화가스를 이용하여 전력(電力)을 생산할 수 있다.
상기 연료탱크(110)의 액화가스를 기화하고, 기화한 연료가스를 이용하여 전기를 생산하도록 상기 부유 구조물(10)의 데크(11) 하부에는 가스 발전장치(120)가 설치된다.
여기서, 가스 발전장치(120)는 가스 터빈과 엔진을 모두 포함하는 개념으로 정의한다. 가스 발전장치(120)는 가스 터빈과 엔진을 함께 사용할 수도 있고, 각각 가스 터빈과 엔진을 사용할 수도 있다. 엔진의 일 예로는, MDT의 2 Stroke 저속 고압가스분사 엔진(MEGI), 바칠라의 중속 4-stroke DFDE 엔진, 바칠라의 2 Stroke 저속 저압가스분사 엔진 등을 들 수 있다.
상기 가스 발전장치(120)로부터 발생하는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 생성하도록 상기 데크(11) 상부에는 폐열회수장치(130)가 배치되는데, 상기 폐열회수장치(130)는 상기 가스 발전장치(120)와 최단거리에 배치된다. 즉, 상기 가스 발전장치(120)의 상부, 좀더 바람직하게는 직 상방에 폐열회수장치(130)가 배치된다.
상기 연료탱크(110)의 직 상방으로는 상기 폐열회수장치(130)에서 공급하는 스팀을 이용하여 전기를 생산하는 상기 스팀 터빈 발전장치(140)가 배치된다.
상기 데크(11)의 상부에는 화기설비인 상기 가스 발전장치(120)와 분리하여 전력 변환장치(151,152)가 배치된다. 상기 전력 변환장치(151)는 가스 발전장치용이고 전력 변환장치(152)는 상기 스팀 터빈 발전장치용으로 사용된다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부유 저장식 발전플랜트의 배기가스 덕트 배치구조에서는 가스 발전장치(120)와 최단거리에 폐열회수장치(130)가 배치되어 상기 가스 발전장치(120)의 배기가스 덕트(121)에 대한 열손실을 방지한다.
상기 폐열회수장치(130)에서 공급하는 스팀을 이용하여 전력을 생산하는 스팀 터빈 발전장치(140)는 데크(11)의 상부에 설치된다. 상기 스팀 터빈 발전장치(140)와 상기 폐열회수장치(130)는 서로 인접하여 배치된다.
상기 부유 구조물(10)의 상기 데크(11) 하부에는 상기 연료탱크(110)와 상기 가스 발전장치(120)가 격벽(W)으로 구획되어 폭발위험을 방지하도록 한다.
상기 가스 발전장치(120)는 상기 부유 구조물(10)의 선체(Hull) 안에 설치됨으로써, 별도의 가스 발전장치 룸을 설치하지 않아도 된다. 여기서, 상기 가스 발전장치(120)는 가스 터빈 및 발전기를 포함하고, 스팀 터빈 발전장치는 스팀 터빈과 발전기를 포함하는 개념으로 정의한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부유 저장식 발전플랜트의 작용을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
가스 발전장치(120)는 연료가스를 이용하여 전기를 생산한다. 상기 가스 발전장치(120)의 배기가스는 배기가스 덕트(121)를 통해서 열손실 없이 폐열회수장치(130)로 공급되며, 상기 폐열회수장치(130)는 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키고, 그 스팀을 스팀 터빈 발전장치(140)에 공급한다.
상기 스팀 터빈 발전장치(140)는 스팀을 이용하여 전기를 생산한다. 상기 스팀 터빈 발전장치(140)에서 발생하는 스팀은 도시하지 않은 응축기에 의해서 물로 응축되고, 상기 스팀 터빈 발전장치(140)에서 응축된 물은 상기 폐열회수장치(130)로 회수된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 부유 저장식 발전시스템에서 화기장비인 가스 발전장치를 부유 구조물의 데크(Deck) 하부에 격리시키고, 폐열회수장치, 스팀 터빈 발전장치, 전력 변환장치(Transformer)를 부유 구조물의 데크(Deck) 상부에 배치하되, 가스 발전장치와 폐열회수장치의 단거리 배치를 통해서, 배기가스 덕트에 의한 배기가스 열손실을 효과적으로 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 가스 발전장치가 데크 하부의 선체(Hull)에 설치됨으로써, 별도의 가스 발전장치 룸의 설치가 필요 없으며, 가스 발전장치와 전기장치인 전력 변환장치를 서로 분리시킴으로써, 전력 변환장치의 방폭 구조가 필요치 않으므로 장비 가격을 낮출 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.
10: 부유 발전플랜트
11: 데크
110: 연료탱크
120: 가스 발전장치
121: 가스 발전장치의 배기가스 덕트
130: 폐열회수장치
140: 스팀 터빈 발전장치
151,152: 전력 변환장치
W: 격벽

Claims (13)

  1. 내부에 연료탱크가 설치되는 부유 구조물;
    상기 연료탱크의 연료가스를 이용하여 전기를 생산하도록 상기 부유 구조물의 데크 하부에 설치되는 가스 발전장치;
    상기 가스 발전장치로부터 발생하는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 생성하도록 상기 데크 상부에 설치되는 폐열회수장치; 및
    상기 폐열회수장치에서 공급하는 스팀을 이용하여 전력을 생산하는 스팀 터빈 발전장치;를 포함하는 부유 저장식 발전플랜트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 발전장치의 상부에 상기 폐열회수장치가 배치되는 것을 특징으로 하는 부유 저장식 발전플랜트.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 부유 구조물의 상기 데크 하부에는 상기 연료탱크와 상기 가스 발전장치가 격벽으로 구획되는 것을 특징으로 하는 부유 저장식 발전플랜트.
  4. 청구항 1 또는 3에 있어서,
    상기 데크의 상부에는 상기 가스 발전장치의 직 상방으로 상기 폐열회수장치가 최단거리로 배치되어 상기 가스 발전장치의 배기가스 덕트에 대한 열손실을 방지하는 것을 특징으로 하는 부유 저장식 발전플랜트.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료탱크의 직 상방으로 상기 스팀 터빈 발전장치가 배치되는 것을 특징으로 하는 부유 저장식 발전플랜트.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 데크의 상부에는 상기 가스 발전장치와 분리하여 전력 변환장치가 배치되는 것을 특징으로 하는 부유 저장식 발전플랜트.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 발전장치는 가스 터빈과 엔진을 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 부유 저장식 발전플랜트.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 가스 발전장치는 가스 터빈과 엔진을 함께 사용하는 구성이거나, 가스 터빈과 엔진을 각각 사용하는 구성중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 부유 저장식 발전플랜트.
  9. 청구항 7 또는 8에 있어서,
    상기 엔진은 MDT의 2 Stroke 저속 고압가스분사 엔진(MEGI), 바칠라의 중속 4-stroke DFDE 엔진, 바칠라의 2 Stroke 저속 저압가스분사 엔진 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 부유 저장식 발전플랜트.
  10. 부유 구조물에 저장된 연료가스를 이용하여 가스 발전장치가 전기를 생산하고, 상기 가스 발전장치로부터 발생하는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 생성하도록 상기 데크 상부에 폐열회수장치가 설치되며, 상기 폐열회수장치에서 공급하는 스팀으로 전력을 생산하도록 상기 데크 상부에 스팀 터빈 발전장치가 설치되는 부유 저장식 복합 발전플랜트로서, 상기 가스 발전장치 상부에 폐열회수장치가 배치되어 상기 가스 발전장치의 배기가스 덕트에 대한 열손실을 방지하는 것을 특징으로 하는 부유 저장식 발전플랜트의 배기가스 덕트 배치구조.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 데크의 상부에는 상기 가스 발전장치와 분리하여 전력 변환장치(Transformer)가 배치되는 것을 특징으로 하는 부유 저장식 발전플랜트의 배기가스 덕트 배치구조.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 가스 발전장치와 상기 폐열회수장치는 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 부유 저장식 발전플랜트의 배기가스 덕트 배치구조.
  13. 청구항 1 또는 10에 있어서,
    상기 가스 발전장치는 상기 부유 구조물의 선체(Hull) 안에 설치되는 것을 특징으로 하는 부유 저장식 가스 복합 발전플랜트의 배기가스 덕트 배치구조.
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