KR20160031662A

KR20160031662A - Ｂｏｇ를 연료로 사용하는 부유식 발전선

Info

Publication number: KR20160031662A
Application number: KR1020140121326A
Authority: KR
Inventors: 이동진
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2016-03-23

Abstract

본 발명은 선체에 설치되어 액화천연가스를 저장하는 LNG 저장탱크; 상기 천연가스를 연료로 사용하여 동작하는 가스터빈; 상기 가스터빈으로부터 발생하는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키는 폐열회수 보일러; 상기 폐열회수보일러에 의해 발생되는 스팀에 의해 동작하는 스팀터빈; 상기 가스터빈 및 상기 스팀터빈의 동력을 얻어 발전하는 발전기; 및 상기 LNG 저장탱크에서 발생하는 보일 오프 가스를 압축하여 상기 가스터빈으로 공급하는 압축기;를 포함하는 부유식 발전선을 제공한다.

Description

ＢＯＧ를 연료로 사용하는 부유식 발전선{FLOATING LNG RE-GASIFICATION POWER PLANT USING BOIL OFF GAS AS FUEL}

본 발명은 부유식 발전선에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LNG 저장탱크에서 발생하는 보일 오프 가스(Boil-Off Gas, BOG)를 연료로 사용하는 부유식 발전선에 관한 것이다.

액화천연가스(LNG)를 연료로 사용하는 발전 설비는 주로 육상에 설치되는데, 이를 위해선 부지를 매입해야 하고, 송전선 등을 설치해야 하므로 과도한 설치비용이 발생하였다.

이에 따라, 최근에는 원료 수급이 용이하고 용지확보 비용이 저렴한 해안가에 발전 설비를 설치하는 사례가 늘어나고 있다.

하지만, 해안가에 설치되는 발전 설비의 경우, 화재의 원인이 되는 누전, 합선 등을 야기하여 안정상의 문제가 발생할 수 있었다. 특히, 파력(wave)에 의한 유동과 진동에 의해 2차적인 피해가 발생할 우려도 있었다.

본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제10-1279646호(2013.06.26. 공고)가 있으며, 상기 선행문헌에는 부유식 해상발전 장치에 관한 기술이 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 육상 발전 설비 건설을 대체할 수 있는 부유식 발전선을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 부유식 발전선의 연료 공급 계통을 개선하여 설비를 간소화하고 발전 효율을 향상시킨 부유식 발전선을 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 선체에 설치되어 액화천연가스를 저장하는 LNG 저장탱크; 상기 천연가스를 연료로 사용하여 동작하는 가스터빈; 상기 가스터빈으로부터 발생하는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키는 폐열회수 보일러; 상기 폐열회수보일러에 의해 발생되는 스팀에 의해 동작하는 스팀터빈; 상기 가스터빈 및 상기 스팀터빈의 동력을 얻어 발전하는 발전기; 및 상기 LNG 저장탱크에서 발생하는 보일 오프 가스를 압축하여 상기 가스터빈으로 공급하는 압축기;를 포함하는 부유식 발전선을 제공한다.

상기 LNG 저장탱크에 저장된 LNG를 상기 압축기로 이송하기 위한 펌프와, 상기 펌프로 이송되는 LNG를 강제기화하기 위한 가열기를 더 포함할 수 있다.

상기 부유식 발전선은 선박의 추진을 위한 엔진을 구비하며, 상기 엔진은 LNG를 연료로 사용할 수 있으며, 상기 엔진은 상기 압축기로부터 연료를 공급받으면 더욱 바람직하다.

그리고 본 발명은 선체에 설치되어 액화천연가스를 저장하는 LNG 저장탱크; 상기 천연가스를 연료로 사용하여 동작하는 가스터빈; 상기 가스터빈으로부터 발생하는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키는 폐열회수 보일러; 상기 폐열회수보일러에 의해 발생되는 스팀에 의해 동작하는 스팀터빈; 상기 가스터빈 및 상기 스팀터빈의 동력을 얻어 발전하는 발전기; 상기 LNG 저장탱크로부터 공급되는 LNG를 기화시켜 상기 가스터빈으로 공급하는 재기화부; 및 상기 LNG 저장탱크에서 발생하는 보일 오프 가스를 압축하여 상기 가스터빈으로 공급하는 압축기;를 포함하는 부유식 발전선을 제공한다.

상기 부유식 발전선은 선박의 추진을 위한 엔진을 구비하며, 상기 엔진은 LNG를 연료로 사용하되, 상기 엔진은 상기 재기화부로부터 연료를 공급받는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 부유식 발전선은 부지 매입, 송전선 건설 등의 과도한 비용 발생이 없어 육상 발전 설비 건설보다 저렴한 비용으로 전력을 공급할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 부유식 발전선은 보일 오프 가스를 가스 터빈의 연료로 사용하도록 함으로써 LNG 손실을 감소시키는 효과를 가져온다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 발전선은 자체 추진을 위한 엔진의 연료로 천연가스를 사용하되, 스팀터빈에 공급하는 연료계통과 공용화 함으로써 설비 비용을 절감하는 효과를 가져온다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 부유식 발전선을 나타낸 블럭 구성도,
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 부유식 발전선을 나타낸 블럭 구성도,
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 부유식 발전선을 나타낸 블럭 구성도,
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 부유식 발전선을 나타낸 블럭 구성도,
도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 부유식 발전선을 나타낸 블럭 구성도임.

본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 부유식 발전선을 나타낸 블럭 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 부유식 발전선은 해상에 위치하여 발전을 수행하며 육상으로 전력을 공급하기 위한 발전선박으로서, 선체에 설치되어 액화천연가스를 저장하는 LNG 저장탱크(110)와, 상기 천연가스를 연료로 사용하여 동작하는 가스터빈(120)과, 상기 가스터빈(120)으로부터 발생하는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키는 폐열회수 보일러(130)과, 상기 폐열회수보일러(130)에 의해 발생되는 스팀에 의해 동작하는 스팀터빈(140)과, 상기 가스터빈(120) 및 상기 스팀터빈(140)의 동력을 얻어 발전하는 발전기(150)와, 상기 LNG 저장탱크에서 발생하는 보일 오프 가스(Boil Off Gass)를 압축하여 상기 가스터빈(120)으로 공급하는 압축기(160)를 포함한다.

선체는 해상에 부유하기 위한 다양한 구조를 가질 수 있으며, 자체 추진장치를 구비하여 자력으로 운항이 가능한 형태일 수도 있고, 바지선과 같은 형태로 다른 선박에 의하여 예인되는 형태일 수도 있다.

LNG 저장탱크는 선체에 구비되는 것으로 LNG를 공급받아 극저온 상태를 유지하도록 저장한다. LNG의 공급은 LNG 선박을 통해서 이루어지거나 육상에 연결된 LNG 공급 배관에 의하여 이루어질 수 있다.

가스터빈(120)은 기화된 천연가스를 연료로 사용하여 동작하는데, 예를 들면 공기를 고압으로 압축시킨 상태에서 연료를 분사 및 연소시켜서 동력을 얻어서 발전기(150)를 동작한다. 상기 가스터빈(120)으로부터 배출되는 고온의 배기가스를 대기로 방출시키지 않고 폐열회수보일러(130)를 통해서 고온의 배기가스로부터 폐열을 회수하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 폐열회수보일러(130)는 가스터빈(120)으로부터 발생하는 배기가스의 열을 이용하여 고온 및 고압의 스팀을 발생시켜서 스팀터빈(140)으로 공급되도록 한다.

스팀터빈(140)은 폐열회수보일러(130)에서 발생되는 스팀에 의해 동작하여 발전기(150)를 동작시킨다.

본 발명에 따른 부유식 발전선은 LNG 저장탱크(110)에서 발생하는 보일 오프 가스를 압축하여 가스터빈의 연료로 공급하는 것을 특징으로 한다. LNG 저장탱크에서 발생하는 보일 오프 가스를 가스터빈(120)에 사용되기에 적절한 압력이 되도록 압축기(160)를 통해 압축하여 공급하는 것을 특징으로 한다.

LNG 저장탱크(110)에서는 자연적으로 보일 오프 가스가 발생하게 되므로, 이를 압축하여 가스터빈(120)의 연료로 공급하는 구성을 취하게 되면, 연료공급 설비를 간소화할 수 있고, 또한 보일 오프 가스를 버리지 않고 가스터빈의 연료로 사용함으로써 에너지효율을 향상시킬 수 있다.

압축기를 이용하여 보일 오프 가스를 연료로 공급하는 이러한 구조는 특히 부유식 발전선이 소형일 경우 매우 유용할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 부유식 발전선을 나타낸 블럭 구성도이다.

제2실시예는 보일 오프 가스만으로 가스터빈(120)의 연료 공급이 충분하지 않을 경우에 강제기화를 통하여 가스터빈(120)에 연료를 공급할 수 있도록 하는 것이다.

도시된 바와 같이, 제2실시예에 따른 부유식 발전선은 LNG 저장탱크(110)에 저장된 LNG를 상기 압축기(160)로 이송하기 위한 펌프(170)와, 상기 펌프(170)로 이송되는 LNG를 강제기화하기 위한 가열기(172)를 포함한다.

LNG 저장탱크(110)에서 발생하는 보일 오프 가스와, 강제 기화된 천연가스를 압축기(160)에서 압축하여 가스터빈(120)으로 공급되도록 하는 것이다.

도시된 도면의 경우 하나의 LNG 저장탱크(110)에서만 펌프(170)와 가열기(172)가 압축기(160)로 연결된 형태로 도시하였으나, 각각의 LNG 저장탱크(110)에 펌프(170)와 가열기(172)가 연결될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 부유식 발전선을 나타낸 블럭 구성도이다.

제3실시예에 따른 부유식 발전선은 선박의 추진을 위한 엔진(190)을 구비하며, 상기 엔진(190)은 LNG를 연료로 사용하는 것을 특징으로 한다. 상기 엔진(190)은 LNG만을 연료로 사용하는 것일 수 있고, 경유와 LNG를 함께 연료로 사용하는 것일 수도 있다.

이 때, 상기 엔진으로 공급되는 천연가스는 별도의 연료공급계통을 가지는 것이 아니라, 가스터빈(120)으로 연료를 공급하는 압축기(160)를 이용하는 것을 특징으로 한다. 다시말해, 상기 엔진(190)은 상기 압축기(160)로부터 연료를 공급받는 것이다. 부유식 발전선이 운항할 때에는 지상으로 송전할 수 없으므로 가스터빈(120)을 작동할 필요가 없다. 따라서, 압축기(160)를 이용하여 엔진(190)에 연료를 공급하더라도 전체 설비에 부하가 증가하지는 않게 된다.

도 4은 본 발명의 제4실시예에 따른 부유식 발전선을 나타낸 블럭 구성도이다.

제4실시예는 LNG 저장탱크(110)로부터 공급되는 LNG를 기화시켜 상기 가스터빈으로 공급하는 재기화부(180)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것으로, 대형 부유식 발전선에 적합한 구조이다. LNG 저장탱크에서 발생하는 보일 오프 가스만으로 가스터빈(120)에 연료공급이 충분하지 않을 경우 재기화부(180)를 구비하여 안정적으로 가스터빈(120)에 연료를 공급하도록 하는 것이다.

재기화부(180)는 LNG의 공급경로에 열교환매체를 공급하여 LNG가 열교환매체와 열교환에 의해 기화되도록 하는 구조를 가진다. 이러한 재기화부는 열교환매체공급부와 열교환부를 포함할 수 있다.

제4실시예는 압축기(160)를 이용한 연료공급계통과 재기화부(180)를 이용한 연료공급계통의 2가지 연료공급계통을 가지게 되어, 하나의 연료공급계통이 고장이나 수리시에도 가스터빈(120)에 안정적으로 연료를 공급할 수 있는 효과를 가져온다.

도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 부유식 발전선을 나타낸 블럭 구성도이다.

제5실시예는 재기화부(180)를 구비하는 부유식 발전선이 선박의 추진을 위한 엔진(190)을 구비하며, 상기 엔진(190)은 LNG를 연료로 사용하되, 상기 엔진(190)으로 공급되는 천연가스는 별도의 연료공급계통을 가지는 것이 아니라, 가스터빈(120)으로 연료를 공급하는 재기화부(180)를 이용하는 것을 특징으로 한다.

전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110 : LNG 저장탱크
120 : 가스터빈
130 : 폐열회수보일러
140 : 스팀터빈
150 : 발전기
160 : 압축기
170 : 펌프
172 : 가열기
180 : 재기화기
190 : 엔진

Claims

선체에 설치되어 액화천연가스를 저장하는 LNG 저장탱크;
상기 천연가스를 연료로 사용하여 동작하는 가스터빈;
상기 가스터빈으로부터 발생하는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키는 폐열회수 보일러;
상기 폐열회수보일러에 의해 발생되는 스팀에 의해 동작하는 스팀터빈;
상기 가스터빈 및 상기 스팀터빈의 동력을 얻어 발전하는 발전기; 및
상기 LNG 저장탱크에서 발생하는 보일 오프 가스를 압축하여 상기 가스터빈으로 공급하는 압축기;를 포함하는 부유식 발전선.
제 1 항에 있어서,
상기 LNG 저장탱크에 저장된 LNG를 상기 압축기로 이송하기 위한 펌프와,
상기 펌프로 이송되는 LNG를 강제기화하기 위한 가열기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 발전선.
제 1 항에 있어서,
상기 부유식 발전선은
선박의 추진을 위한 엔진을 구비하며,
상기 엔진은 LNG를 연료로 사용하는 것을 특징으로 하는 부유식 발전선.
제 3 항에 있어서,
상기 엔진은 상기 압축기로부터 연료를 공급받는 것을 특징으로 하는 부유식 발전선.
선체에 설치되어 액화천연가스를 저장하는 LNG 저장탱크;
상기 천연가스를 연료로 사용하여 동작하는 가스터빈;
상기 가스터빈으로부터 발생하는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키는 폐열회수 보일러;
상기 폐열회수보일러에 의해 발생되는 스팀에 의해 동작하는 스팀터빈;
상기 가스터빈 및 상기 스팀터빈의 동력을 얻어 발전하는 발전기;
상기 LNG 저장탱크로부터 공급되는 LNG를 기화시켜 상기 가스터빈으로 공급하는 재기화부; 및
상기 LNG 저장탱크에서 발생하는 보일 오프 가스를 압축하여 상기 가스터빈으로 공급하는 압축기;를 포함하는 부유식 발전선.
제 5 항에 있어서,
상기 부유식 발전선은
선박의 추진을 위한 엔진을 구비하며,
상기 엔진은 LNG를 연료로 사용하는 것을 특징으로 하는 부유식 발전선.
제 6 항에 있어서,
상기 엔진은 상기 재기화부로부터 연료를 공급받는 것을 특징으로 하는 부유식 발전선.