KR20150099931A - 연료유 공급 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

연료유 공급 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 연료유 공급 시스템은, 발전설비가 탑재된 선박 또는 부유식 구조물의 연료유 공급 시스템에 있어서, 상기 선박 또는 부유식 구조물의 선체 하부에 마련되는 연료유 저장 탱크; 및 상기 연료유 저장 탱크로부터 연료유를 펌핑하여 상기 발전설비로 공급하는 연료유 공급 펌프를 포함하되, 상기 연료유 공급 펌프는 상기 연료유 저장 탱크의 상부에 마련되는 기계실에 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

연료유 공급 시스템 및 방법{Fuel Oil Supplying System And Method}
본 발명은 연료유 공급 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발전설비가 탑재된 선박 또는 부유식 구조물에서, 선체 하부에 연료유 저장 탱크를 마련하고, 연료유 저장 탱크의 상부에 기계실을 마련하여, 발전설비로 연료유를 공급하기 위한 연료 공급 설비를 기계실에 설치하는 연료유 공급 시스템 및 방법에 관한 것이다.
연소에 의한 에너지를 터빈 등의 원동기(原動機, prime mover)를 통하여 전기에너지로 변환하는 방법에는, 보일러 및 스팀터빈에 의한 발전방법, 가스터빈에 의한 발전방법 및 이들을 조합한 복합 사이클 발전방법이 있다.
보일러 및 스팀 터빈에 의한 발전 방법은, 연료로 중유, 원유, 잔사유 또는 석탄을 사용하고, 보일러에서 발생한 고온, 고압의 스팀에 의하여 터빈을 구동하여 발전하지만, 열효율이 38 ~ 40 %/HHV기준(HHV: 고위발열량)으로 비교적 낮다.
또한 가스터빈은 연료로 액화천연가스, 등유, 경유 등을 사용하여, 연료를 압축공기로 또는 압축공기를 연소열로 가열하여 연소시켜, 발생한 고온, 고압의 가스에 의하여 터빈을 구동하여 발전한다. 발전효율은 20 ~ 35%이지만, 가스터빈의 배기가스는 450 ~ 700℃로 고온이므로 이러한 열을 이용할 수 있다.
공냉식 터빈 등에서는 온도를 1300 ~ 1500℃ 정도까지 높일 수 있으므로, 발전효율의 향상, 배기가스의 보다 유효한 이용이 가능하다.
이들을 조합한 복합 사이클 발전에서는 연료로 액화천연가스를 사용하고, 압축공기로 연료를 연소시켜, 그 고온고압가스로 가스터빈을 구동하여 발전하고, 또한 배기가스를 폐열회수 보일러에 공급하여 스팀을 발생시키고 스팀 터빈에 의해 발전하는 방법이 실시되어 있고, 열효율이 46 ~ 47%로 높은 것이 특징이다. 따라서 발전설비의 노화에 의하여 설비를 신설할 때나, 기존설비를 이용한 발전력을 증강할 때에는, 열효율이 높은 복합 사이클 발전으로의 전환이 진행되고 있다.
이러한 복합화력 발전 설비 또는 발전설비 등을 갖추어 전기를 생산하는 발전플랜트는 종래에 주로 육상, 특히 원료 수급이 용이하고 용지확보 비용이 저렴한 해안가에 설치되는 것이 일반적이었다.
최근에는 발전플랜트를 육상에 고정한 형태에서 벗어나, 플랜트 용지 구입비용과 기초 공사 비용을 절감하면서도, 원료 수급이 편리한 곳이나 전력공급이 필요한 곳에 시의적절하게 배치하여 발전할 수 있는 선박이나 해상 구조물에 발전플랜트를 탑재하는 기술들이 개발되고 있다.
예를 들어 바지선과 같은 부유식 구조물에 발전플랜트를 마련하여, 해상 구조물 자체에서 필요한 전기를 공급하거나 해상에서 많은 전기를 생산하여 육상으로 송전하는 기술이 개발되고 있다.
본 발명은 이와 같이 해상의 구조물에 마련되는 발전설비로 연료용 오일을 공급하면서, 한정된 해상 구조물의 공간 효율을 높이고 외부 위험으로부터의 안전성을 높일 수 있는 연료유 공급 시스템을 제안하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 발전설비가 탑재된 선박 또는 부유식 구조물의 연료유 공급 시스템에 있어서,
상기 선박 또는 부유식 구조물의 선체 하부에 마련되는 연료유 저장 탱크; 및
상기 연료유 저장 탱크로부터 연료유를 펌핑하여 상기 발전설비로 공급하는 연료유 공급 펌프를 포함하되,
상기 연료유 공급 펌프는 상기 연료유 저장 탱크의 상부에 마련되는 기계실에 배치되는 것을 특징으로 하는 연료유 공급 시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 기계실에 마련되며 상기 연료유 공급 펌프로부터 상기 연료유를 공급받아 불순물을 정제하는 정제기와, 상기 정제기에서 정제된 상기 연료유가 저장되는 연료유 서비스 탱크를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 연료유 서비스 탱크는 상기 연료유 저장 탱크보다 상부에 마련되어, 상기 연료유 서비스 탱크의 용량을 초과하여 공급되는 상기 연료유는 중력에 의해 상기 연료유 저장 탱크로 공급될 수 있다.
바람직하게는, 상기 연료유 서비스 탱크에 저장된 상기 연료유를 상기 발전설비로 공급하는 연료유 이송 펌프와, 상기 연료유 서비스 탱크와 상기 연료유 이송 펌프 사이에 마련되는 여과기(strainer)를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 선박 또는 부유식 구조물이 배치되는 연안 육상에 마련되는 연료유 선적용 펌프를 더 포함하여, 육상의 연료유 저장소에 저장된 상기 연료유를 상기 연료유 선적용 펌프로 펌핑하여 파이프라인을 통해 상기 선박 또는 부유식 구조물의 상기 연료유 저장 탱크로 연속적으로 공급할 수 있다.
바람직하게는, 상기 연료유 저장 탱크는 복수로 마련되며, 복수의 상기 연료유 저장 탱크 간에 저장된 상기 연료유를 상호 이송할 수 있는 연료유 이전 펌프를 더 포함하여, 하나의 연료유 저장 탱크의 유지 보수를 포함한 사용 불능 시 다른 연료유 저장 탱크로 상기 연료유를 이송할 수 있다.
바람직하게는, 상기 발전설비는 가스 터빈 및 보조 보일러를 포함하는 복합발전 설비일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 발전설비가 탑재된 선박 또는 부유식 구조물의 연료유 공급 방법에 있어서,
상기 선박 또는 부유식 구조물의 선체 하부에 연료유 저장 탱크를 마련하고, 상기 연료유 저장 탱크의 상부에 기계실을 마련하여,
상기 연료유 저장 탱크로부터 상기 발전설비로 연료유를 공급하기 위한 펌프 및 정제기를 포함하는 연료 공급 설비를 상기 기계실에 설치하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 연료유는 상기 연료 공급 설비 중 적어도 일부를 지나 연료 서비스 탱크에 저장된 후 상기 발전설비로 공급되며, 상기 연료 서비스 탱크의 용량을 초과하여 공급되는 상기 연료유는 중력에 의해 상기 연료유 저장 탱크로 공급될 수 있다.
본 발명의 연료유 공급 시스템은, 발전설비가 탑재된 선박 또는 부유식 구조물에서, 선체 하부에 연료유 저장 탱크를 마련하고, 연료유 저장 탱크의 상부에 기계실을 마련하여, 발전설비로 연료유를 공급하기 위한 연료 공급 설비를 기계실에 설치한 시스템이다.
이와 같은 구조의 시스템을 통해 연료유 저장 탱크를 외부 위험으로부터 보호하면서, 저장 탱크 상부에 접근하기 위한 별도의 장비 없이도 저장 탱크로의 접근이 용이하다. 또한 본 시스템은 저장 탱크 상부에 각종 연료 공급 설비가 설치되는 기계실을 마련함으로써 배관 길이를 단축하고 foot print를 줄일 수 있어, 한정된 선체 공간에 효과적으로 적용될 수 있다.
기계실에는 방재(fire fighting)설비가 마련되므로, 연료유 저장 탱크 상부에 기계실을 배치하면 저장 탱크를 위한 방재 설비를 별도로 마련할 필요가 없어지므로 공간활용 및 장치운용 면에서 효율적이다.
또한 본 발명을 통해 육상으로부터 발전에 필요한 연료유를 연속적으로 해상의 발전 설비로 공급할 수 있게 된다.
궁극적으로 발전설비로의 효율적인 연료유 공급 시스템을 마련한 선박 또는 부유식 구조물을 통해, 육상 발전 설비의 한계를 벗어나 건설 기간이 짧고 숙련된 인력을 활용한 해상 발전 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 연료유 공급 시스템이 적용될 수 있는 선박 또는 부유식 구조물의 개략적인 단면 모습을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템의 개략적인 흐름을 도시한다.
도 3은 선체 외부로부터 연료유를 공급받아 발전설비로 공급하게 되는 본 실시예 시스템의 개략적인 흐름을 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 연료유 공급 시스템이 적용될 수 있는 선박 또는 부유식 구조물(B)의 개략적인 단면 모습을 도시하였다. 도 1에 도시된 것과 같이, 본 실시예의 선박 또는 부유식 구조물(B)은, 선체 하부에 연료유 저장 탱크(100)를 마련하고, 그 상부에 기계실(machinery room or machinery space, MR)을 배치하는 구조이다.
이와 같은 본 실시예의 선박 또는 해양 구조물은 발전설비가 탑재된 것으로서, 예를 들어 연안에 부유하며 발전하여 육상으로 송전하는 BMPP(Barge Mounted Power Plant), FSPP(Floating Storage Power Plant) 또는 FTPP(Floating Type Power Plant)일 수 있다. BMPP는 해상에 부유할 수 있는 바지(barge) 등의 해양 플랫폼 몸체에 복합발전플랜트(Combined Cycle Power Generation Plant)가 탑재된 구조물이다. 다만 본 실시예의 선박 또는 부유식 구조물(B)은 BMPP 외에도 선내 또는 선외로의 전력 공급을 위한 발전 시스템이 마련되는 다른 선박 또는 해양 구조물에도 널리 적용될 수 있다.
도 2에는 본 실시예의 선박 또는 부유식 구조물(B)에서의 연료 공급 시스템의 개략적인 흐름을 도시하였다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 선박 또는 부유식 구조물(B)의 선체 하부에 마련되는 연료유 저장 탱크(100)로부터 연료유 공급 펌프(200)로 연료유(fuel oil)를 펌핑하여 발전설비로 공급하는데, 연료유 공급 펌프(200)는 연료유 저장 탱크(100)의 상부에 마련된 기계실(MR)에 배치된다.
연료유 저장 탱크(100)는 선체 하부, 바람직하게는 선체의 흘수선(吃水線)보다 낮은 위치에 배치하고, 연료유 저장 탱크(100)의 상부에 발전설비로 연료유를 공급하기 위한 설비들이 배치되는 기계실(MR)을 배치한다.
이와 같은 배치를 통해, 연료유 저장 탱크(100)가 흘수선 아래에 있고, 두꺼운 선체 내벽(hull)으로 둘러싸이게 되므로, 외부 위험이나 손상으로부터 안전할 수 있고, 연료유 저장 탱크(100)의 상부에 기계실을 배치함으로써, 배관 등의 길이를 단축할 수 있어 풋 프린트(foot print)를 줄이고 설치 비용을 절감할 수 있다. 또한 기계실에 방재설비(미도시)가 배치되면, 연료유 저장 탱크(100)를 위한 별도의 방재설비를 마련하지 않을 수 있다.
기계실에는 연료유 공급 펌프(200)로부터 상기 연료유를 공급받아 불순물을 정제하는 정제기(purifier, 300)와, 정제기(300)에서 정제된 연료유가 저장되는 연료유 서비스 탱크(400) 등이 추가로 마련된다. 정제기(300)에서 연료유로부터 분리된 불순물은 선내의 슬러지나 오수 저장용 탱크(WT) 등으로 공급하여 처리할 수 있고, 불순물이 정제된 연료유는 연료유 서비스 탱크(400)로 공급된다.
이때 연료유 서비스 탱크(400)는 연료유 저장 탱크(100)보다 상부에 배치되므로, 연료유 서비스 탱크(400)의 용량을 초과하여 연료유 서비스 탱크(400)로 공급된 연료유는, 펌프와 같은 별도의 장치 없이도 중력에 의해 연료유 저장 탱크(100)로 공급될 수 있다.
연료유 서비스 탱크(400)에 저장된 연료유는 여과기(500)(strainer)를 거쳐, 연료유 이송 펌프(600)에 의해 가스 터빈 및 보조 보일러를 포함한 복합발전설비(G1, G2), 바람직하게는 복합화력발전설비로 공급된다. 여과기(500)와 연료유 이송 펌프(600)도 기계실에 배치될 수 있다. 기계실에는 BOP 등의 설비도 배치될 수 있고, 가스 터빈, 보조 보일러, 스팀 터빈, HRSG과 같은 주요 설비들은 데크 상부에 배치할 수 있다.
한편, 선체 하부의 연료유 저장 탱크(100)는 복수로 마련되는데, 연료유 저장 탱크(100)의 유지 보수를 위해서는 작업에 앞서 탱크 내부의 연료유를 비워야 하므로, 연료유 저장 탱크(100)에 저장된 연료유를 다른 연료유 저장 탱크(100)로 상호 이송할 수 있도록 연료유 이전 펌프(700)를 마련한다. 이와 같이 연료유 이전 펌프(700)를 통해, 연료유 저장 탱크(100)의 유지 보수를 포함한 사용 불능 시 이전 라인(TL)을 따라 다른 연료유 저장 탱크(100)로 연료유를 이송하여 탱크를 비울 수 있다.
도 3에는 선박 또는 부유식 구조물(B)의 외부로부터 연료유를 공급받아 발전설비로 공급하게 되는 본 실시예 시스템의 개략적인 흐름을 도시하였다.
도 3에 도시된 바와 같이 우선, 선박 또는 부유식 구조물(B)이 배치되는 연안 육상에 연료유 선적용 펌프(800)를 마련하여, 육상(L)의 연료유 저장소(OS)에 저장된 연료유를 연료유 선적용 펌프(800)로 펌핑하여 파이프라인(PL)을 통해 선박 또는 부유식 구조물(B)의 선체 하부에 마련되는 연료유 저장 탱크(100)로 연속하여 공급한다.
육상(L)의 연료유 저장소(OS)는 예를 들어 탱크로리(tank lorry)일 수 있고, 탱크로리로부터 공급되는 연료유의 이물질 등을 일차로 제거할 수 있도록 연료유 선적용 펌프(800)의 상류에는 strainer와 같은 여과장치(810)가 마련될 수 있다. 연료유 선적용 펌프(800)에서 펌핑된 연료유는 유량계(flowmeter, 820)로 공급량을 계측하면서, 파이프라인(PL)을 통해 해상의 선박 또는 부유식 구조물(B)로 연속적으로 공급될 수 있다.
연료유 저장 탱크(100)로 공급된 연료유는 공급 라인(SL)을 따라 발전 설비(G1, G2)로 공급된다. 공급 라인(SL)을 따라, 발전 설비로 연료유를 공급하기 위한 각종 장치들이 마련되는데, 이들 장치는 연료유 저장 탱크(100) 상부에 마련되는 기계실에 배치된다.
연료유는 기계실에 배치된 정제기(purifier), 연료유 서비스 탱크(400), 여과기(500) 등을 거쳐 연료유 이송 펌프(600)에 의해 가스 터빈 등의 발전설비(G1, G2)의 구동을 위한 연료로 공급된다.
연료유 서비스 탱크(400)의 용량을 초과하여 공급된 연료유는 중력에 의해, 연료유 라인(OL)을 따라 선체 하부의 연료유 저장 탱크(100)로 공급될 수 있다.
한편 발전설비, 예를 들어 가스 터빈에 과급되어 남은 연료유는 복귀 라인(RL)을 따라 연료유 저장 탱크(100)로 재저장된다.
상술한 가스 터빈 등의 발전설비는 천연가스와 오일을 사용할 수 있는 Dual Fuel Type으로 마련되어, 사이트(Site)의 조건에 따라 적절한 연료를 선택하여 가동될 수 있다.
이와 같은 본 실시예의 연료유 공급 시스템은 foot print가 작아 선내 설치에 적합하고, 공간활용 및 장치운용 면에서 효율적이다.
따라서 이러한 시스템을 선박 또는 부유식 구조물(B)에 적용함으로써, 육상 플랜트의 한계를 벗어나, 숙련된 인력을 활용할 수 있고 발전 부지 문제를 해결하며, 야드에서 건조하여 공사 기간을 단축할 수 있는 해상 발전 플랜트를 제공할 수 있다.
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.
B: 선박 또는 부유식 구조물
100: 연료유 저장 탱크
200: 연료유 공급 펌프
300: 정제기
400: 연료유 서비스 탱크
500: 여과기
600: 연료유 이송 펌프
700: 연료유 이전 펌프
800: 연료유 선적용 펌프
PL: 파이프라인
SL: 공급라인
OL: 연료유 라인
RL: 복귀 라인
TL: 이전 라인

Claims (9)

  1. 발전설비가 탑재된 선박 또는 부유식 구조물의 연료유 공급 시스템에 있어서,
    상기 선박 또는 부유식 구조물의 선체 하부에 마련되는 연료유 저장 탱크; 및
    상기 연료유 저장 탱크로부터 연료유를 펌핑하여 상기 발전설비로 공급하는 연료유 공급 펌프를 포함하되,
    상기 연료유 공급 펌프는 상기 연료유 저장 탱크의 상부에 마련되는 기계실에 배치되는 것을 특징으로 하는 연료유 공급 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기계실에 마련되며 상기 연료유 공급 펌프로부터 상기 연료유를 공급받아 불순물을 정제하는 정제기; 및
    상기 정제기에서 정제된 상기 연료유가 저장되는 연료유 서비스 탱크를 더 포함하는 연료유 공급 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 연료유 서비스 탱크는 상기 연료유 저장 탱크보다 상부에 마련되어,
    상기 연료유 서비스 탱크의 용량을 초과하여 공급되는 상기 연료유는 중력에 의해 상기 연료유 저장 탱크로 공급되는 것을 특징으로 하는 연료유 공급 시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 연료유 서비스 탱크에 저장된 상기 연료유를 상기 발전설비로 공급하는 연료유 이송 펌프; 및
    상기 연료유 서비스 탱크와 상기 연료유 이송 펌프 사이에 마련되는 여과기(strainer)를 더 포함하는 연료유 공급 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 선박 또는 부유식 구조물이 배치되는 연안 육상에 마련되는 연료유 선적용 펌프를 더 포함하여,
    육상의 연료유 저장소에 저장된 상기 연료유를 상기 연료유 선적용 펌프로 펌핑하여 파이프라인을 통해 상기 선박 또는 부유식 구조물의 상기 연료유 저장 탱크로 연속적으로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 연료유 공급 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 연료유 저장 탱크는 복수로 마련되며,
    복수의 상기 연료유 저장 탱크 간에 저장된 상기 연료유를 상호 이송할 수 있는 연료유 이전 펌프를 더 포함하여,
    하나의 연료유 저장 탱크의 유지 보수를 포함한 사용 불능 시 다른 연료유 저장 탱크로 상기 연료유를 이송할 수 있는 것을 특징으로 하는 연료유 공급 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 발전설비는 가스 터빈 및 보조 보일러를 포함하는 복합발전(Combined Cycle Power Generation) 설비인 것을 특징으로 하는 연료유 공급 시스템.
  8. 발전설비가 탑재된 선박 또는 부유식 구조물의 연료유 공급 방법에 있어서,
    상기 선박 또는 부유식 구조물의 선체 하부에 연료유 저장 탱크를 마련하고, 상기 연료유 저장 탱크의 상부에 기계실을 마련하여,
    상기 연료유 저장 탱크로부터 상기 발전설비로 연료유를 공급하기 위한 펌프 및 정제기를 포함하는 연료 공급 설비를 상기 기계실에 설치하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 연료유는 상기 연료 공급 설비 중 적어도 일부를 지나 연료 서비스 탱크에 저장된 후 상기 발전설비로 공급되며,
    상기 연료 서비스 탱크의 용량을 초과하여 공급되는 상기 연료유는 중력에 의해 상기 연료유 저장 탱크로 공급되는 것을 특징으로 하는 연료유 공급 방법.
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CN112814815A (zh) * 2020-12-24 2021-05-18 襄阳航顺航空科技有限公司 一种自动供油的稳压装置

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