KR20180083556A - 부유식 발전 시스템 - Google Patents

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evaporation
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송용석
정승재
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 해상 등 수상에 부유되는 부유체에 설치되고, 액화 가스를 이용하여 전기를 생산하는 부유식 발전 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 부유식 발전 시스템은, 액화 가스를 저장하는 저장 탱크와; 액화 가스를 이용하여 전기를 발생시키는 가스 터빈이 제공된 가스 발전 모듈과; 상기 저장 탱크에 저장된 액화 가스를 상기 가스 터빈으로 공급하는 가스 공급 모듈과; 액화 가스 운반선으로부터 상기 저장 탱크로 액화 가스를 이송하는 선적 유닛과; 상기 저장 탱크 내에서 액화 가스의 증발량을 감소시키는 증발 감량 모듈을 포함하되, 상기 증발 감량 모듈은 상기 저장 탱크를 냉각시키는 냉각 유닛을 포함한다.

Description

부유식 발전 시스템{FLOATING GENERATING SYSTEM}
본 발명은 수상에 부유된 상태에서 전기를 생산하는 부유식 발전 시스템에 관한 것이다.
액화 천연 가스(LNG) 등의 액화 가스를 연료로 사용하는 발전 설비는 주로 육상에 설치되는데, 이를 위해서는 부지를 매입해야 하고, 송전선 등을 설치해야 하므로 과도한 설치 비용이 발생하였다.
이에 따라, 최근에는 원료 수급이 용이하고 용지확보 비용이 저렴한 해안가에 부유식 발전 시스템을 설치하는 사례가 늘어나고 있다.
일반적으로 부유식 발전 시스템은 액화 가스가 저장되는 저장 탱크로부터 액화 가스가 기화되어 발생되는 증발 가스를 발전 시스템의 전기를 생산하는 가스 터빈 등의 연료로 사용하기 위해 재응축시키는 재응축기를 포함한다. 그러나, 액화 가스를 이송하는 액화가스 운반선으로부터 저장 탱크로 액화 가스를 선적하는 등의 경우, 이송되는 도중에 받는 열 등에 의해 일반적인 상태에 비해 많은 양의 증발 가스가 발생된다.
이와 같이, 일반적인 상태에 비해 많은 양의 증발 가스가 발생되는 경우, 증발 가스의 발생량이 일반적인 재응축기의 용량을 초과하는 문제가 발생될 수 있다.
본 발명은 증발 가스의 발생량을 줄일 수 있는 부유식 발전 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 다량의 증발 가스를 활용할 수 있는 부유식 발전 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 해상 등 수상에 부유되는 부유체에 설치되고, 액화 가스를 이용하여 전기를 생산하는 부유식 발전 시스템을 제공한다. 일 실시 예에 따르면, 부유식 발전 시스템은, 액화 가스를 저장하는 저장 탱크와; 액화 가스를 이용하여 전기를 발생시키는 가스 터빈이 제공된 가스 발전 모듈과; 상기 저장 탱크에 저장된 액화 가스를 상기 가스 터빈으로 공급하는 가스 공급 모듈과; 액화 가스 운반선으로부터 상기 저장 탱크로 액화 가스를 이송하는 선적 유닛과; 상기 저장 탱크 내에서 액화 가스의 증발량을 감소시키는 증발 감량 모듈을 포함하되, 상기 증발 감량 모듈은 상기 저장 탱크를 냉각시키는 냉각 유닛을 포함한다.
상기 증발 감량 모듈은 상기 선적 유닛이 액화 가스를 이송하기 전에 상기 저장 탱크를 냉각시키도록 상기 냉각 유닛을 제어하는 제어기를 더 포함할 수 있다.
상기 제어기는 상기 선적 유닛이 액화 가스를 이송하는 동안 상기 저장 탱크를 냉각시키도록 상기 냉각 유닛을 제어한다.
상기 냉각 유닛은, 상기 저장 탱크의 내부에 저장된 액화 가스를 상기 저장 탱크의 내부에 분사하는 분사 부재와; 상기 저장 탱크의 내부에 저장된 액화 가스를 상기 분사 부재로 공급하는 분사 펌프와; 상기 분사 부재 및 상기 분사 펌프를 연결하는 분사 라인을 포함할 수 있다.
상기 증발 감량 모듈은 상기 저장 탱크 내의 압력을 조절하는 압력 조절 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 제어기는, 상기 선적 유닛이 액화 가스 이송을 시작하기 전 또는 후 제 1 시간 동안 상기 저장 탱크 내부를 가압하고, 상기 제 1 시간 후 제 2 시간 동안 상기 저장 탱크 내부의 압력을 유지하도록 상기 압력 조절 유닛을 제어할 수 있다.
상기 제어기는 상기 제 2 시간 후 제 3 시간 동안 저장 탱크 내부를 감압하도록 상기 압력 조절 유닛을 제어할 수 있다.
상기 가스 공급 모듈은, 상기 저장 탱크 내의 액화 가스로부터 발생된 증발 가스를 응축시키는 재응축기와; 상기 저장 탱크로부터 상기 재응축기로 증발 가스가 이송되는 증발 가스관을 더 포함하되, 상기 압력 조절 유닛은 상기 증발 가스관의 개방율을 조절하는 압력 조절 밸브를 포함할 수 있다.
상기 저장 탱크에서 발생된 증발 가스 중 일부를 상기 액화 가스 운반선으로 반송하는 증발 가스 반송 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 증발 가스 반송 유닛은, 상기 저장 탱크에서 발생된 증발 가스의 일부가 상기 액화 가스 운반선으로 반송되도록 제공된 반송 라인과; 상기 반송 라인 내의 증발 가스를 상기 액화 가스 운반선 방향으로 가압하는 반송 가스 가압기를 포함할 수 있다.
상기 증발 가스 반송 유닛은 증발 가스가 상기 저장 탱크로부터 상기 반송 가스 가압기를 우회하여 상기 액화 가스 운반선으로 이송되도록 제공된 우회 라인을 더 포함할 수 있다.
상기 증발 가스 반송 유닛은 상기 액화 가스 운반선의 액화 가스가 저장된 운반선 탱크의 압력을 조절하는 압력 조절 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 가스 공급 모듈은 상기 증발 가스관 내의 증발 가스 중 일부를 압축하여 상기 가스 터빈으로 공급하는 초과 가스 공급 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 본 발명의 부유식 발전 시스템은 증발 가스의 발생량을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 본 발명의 부유식 발전 시스템은 다량의 증발 가스를 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 부유식 발전 시스템을 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 부유식 발전 시스템을 나타낸 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 부유식 발전 시스템을 나타낸 블록 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 부유식 발전 시스템(10)을 나타낸 블록 구성도이다. 도 1을 참조하면, 부유식 발전 시스템(10)은 부유체에 설치되어 액화 가스를 이용하여 전기를 생산한다. 부유체는 해상 또는 강물 등의 수상에 부유되고, 부유식 발전 시스템(10)이 설치되는 선박 또는 해양 구조물로 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 부유식 발전 시스템(10)은 저장 탱크(1000), 가스 발전 모듈(2000), 가스 공급 모듈(3000), 선적 유닛(4000), 증발 감량 모듈(5000) 및 증발 가스 반송 유닛(6000)을 포함한다. 설명의 편의를 위해 도면 및 명세서에는 기재되지 않았으나, 부유식 발전 시스템(10)은 부유식 발전 시스템(10)의 운용에 당연히 요구되는 펌프, 압축기 및 밸브 등의 필수 구성을 포함하는 것으로 가정한다.
저장 탱크(1000)에는 액화 가스가 저장된다. 액화 가스는 상온에서는 기체 상태인 가스가 액체 상태로 응축된 가연성 물질이다. 예를 들면, 액화 가스는 액화천연가스(LNG)로 제공된다.
가스 발전 모듈(2000)은 저장 탱크(1000)로부터 공급된 액화 가스를 이용하여 전기를 생산한다. 일 실시 예에 따르면, 가스 발전 모듈(2000)은 가스 터빈(2100)을 가진다.
가스 터빈(2100)은 저장 탱크(1000)로부터 기체 상태로 공급된 액화 가스를 연소하여 터빈(Turbine)을 회전시킴으로써 전기를 생산한다. 가스 터빈(2100)이 액화 가스를 이용하여 동작하기 위해서는 일반적으로 일정 알피엠(rpm) 이상의 터빈의 회전이 요구된다. 따라서, 일반적으로, 가스 발전 모듈(2000)에는 가스 터빈(2100)이 액화 가스를 연소하여 자체적으로 동작되기 전에 가스 터빈(2100)의 터빈을 상기 일정 알피엠 이상으로 회전시키는 스타터(미도시)가 제공된다. 이와 달리, 가스 발전 모듈(2000)은 가스 터빈(2100)을 대신하여, 엔진(Engine)을 포함할 수 있다. 엔진은 가스 터빈(2100)과 동일하게 기화된 액화 가스를 연료로 사용하여 전기를 발생시키나 작동 조건에 있어서 가스 터빈(2100)과 상이하다. 가스 터빈(2100) 대신 엔진이 제공되는 경우, 가스 공급 모듈(3000)은 저장 탱크(1000)에 저장된 액화 가스를 엔진으로 공급한다.
가스 발전 모듈(2000)은 공기 냉각기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 공기 냉각기는 가스 터빈(2100)에 액화 가스의 연소를 위해 유입되는 외부 공기를 냉각한다. 가스 터빈(2100)에 유입되는 공기의 온도를 낮출수록 가스 터빈에 동일 시간 동안 공급되는 공기의 질량이 증가하여 가스 터빈의 출력을 높일 수 있다. 가스 터빈(2100)이 공급되는 외부 공기의 온도에 민감하지 않은 기종으로 제공되는 경우, 공기 냉각기는 선택적으로 제공되지 않을 수 있다.
가스 공급 모듈(3000)은 저장 탱크(1000)에 저장된 액화 가스를 가스 터빈(2100)으로 공급한다. 일 실시 예에 따르면, 가스 공급 모듈(3000)은 재응축기(3100), 연료 공급관(3200), 액화 가스 기화기(3300), 공급 펌프(3400), 액화 가스 공급관(3500) 및 증발 가스관(3600)을 포함한다.
재응축기(3100)는 저장 탱크(1000) 내의 액화 가스로부터 발생된 증발 가스를 재응축시킨다. 재응축기(3100)의 내부에는 상부로부터 저장 탱크(1000)에서 액화 가스가 증발된 증발 가스가 공급되고, 액체 상태의 액화 가스가 저장 탱크(1000)로부터 공급된다. 재응축기(3100)로 공급된 증발 가스는 고압 상태에서 액체 상태의 액화 가스와의 열교환을 통해 냉각되어 액체 상태로 응축된다. 일 실시 예에 따르면, 재응축기(3100) 내로 공급되는 액체 상태의 액화 가스 중 일부는 재응축기(3100) 내에서 스프레이 방식으로 분사되어 공급된다. 따라서, 증발 가스와의 접촉 면적이 증가되어 액체 상태의 액화 가스와 증발 가스 간에 열교환이 보다 용이해진다.
연료 공급관(3200)은 재응축기(3100)와 가스 터빈(2100)을 연결한다. 따라서, 재응축기(3100)에서 응축된 액화 가스는 연료 공급관(3200)을 통해 액화 가스 기화기(3300)에서 기화된 후 가스 터빈(2100)으로 공급된다. 연료 공급관(3200)에는 이송 펌프(3210)가 설치될 수 있다. 이송 펌프(3210)는 재응축기(3100) 내의 액화 가스가 가스 터빈(2100)으로 이송되도록 액화 가스에 압력을 인가한다.
액화 가스 기화기(3300)는 가스 터빈(2100)에서 연료로 사용될 수 있도록, 가스 터빈(2100)으로 공급되기 전에 액화 가스를 기화시킨다. 액화 가스 기화기(3300)는 연료 공급관(3200)에 설치된다.
공급 펌프(3400)는 저장 탱크(1000) 내의 액화 가스를 재응축기(3100)로 이송시킨다. 즉, 공급 펌프(3400)는 저장 탱크(1000) 내의 액체 상태의 액화 가스가 액화 가스 공급관(3500)을 따라 재응축기(3100)로 이동되도록 액화 가스에 압력을 인가한다.
액화 가스 공급관(3500)은 공급 펌프(3400)와 재응축기(3100)를 연결한다. 따라서, 공급 펌프(3400)에 의해 압력이 가해진 액화 가스는 액화 가스 공급관(3500)을 따라 재응축기(3100)로 이송된다.
증발 가스관(3600)은 저장 탱크(1000) 및 재응축기(3100)를 연결한다. 저장 탱크(1000)에서 발생된 증발 가스는 저장 탱크(1000) 내의 압력에 의해 증발 가스관(3600)을 따라 재응축기(3100)로 이송된다. 증발 가스관(3600)에는 증발 가스 압축기(3700)가 제공될 수 있다. 증발 가스 압축기(3700)는 저장 탱크(1000)에서 발생된 증발 가스가 재응축기(3100)로 공급되기 전에 저장 탱크(1000)로부터 재응축기(3100)로 이송되는 증발 가스를 압축한다. 증발 가스가 증발 가스 압축기(3700)에서 압축됨으로써, 재응축기(3100) 내에서 증발 가스가 보다 용이하게 응축될 수 있고, 재응축기(3100) 내부의 압력을 유지하기에 용이하다.
가스 공급 모듈(3000)은 가스 온도 조절기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 가스 온도 조절기는 가스 터빈(2100)의 효율을 높이기 위해, 액화 가스 기화기(3300)에서 기화된 액화 가스를 가스 터빈(2100)의 효율이 최적화되는 온도로 가열하여 가스 터빈(2100)으로 공급한다.
선적 유닛(4000)은 액화 가스 운반선(40)으로부터 저장 탱크(1000)로 액화 가스를 이송한다. 액화 가스 운반선(40)은 부유식 발전 시스템(10)으로 액화 가스를 운반하는 선박이다. 선적 유닛(4000)은 액화 가스 운반선(40)으로부터 저장 탱크(1000)로 액화 가스가 이송되는 이송 라인을 포함한다. 선적 유닛(4000)은 이송 라인을 개폐하는 밸브(미도시)와, 선적 중인지 여부의 신호를 제어기(5300)로 전달하는 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다.
증발 감량 모듈(5000)은 저장 탱크(1000) 내에서 액화 가스의 증발량을 감소시킨다. 예를 들면, 증발 감량 모듈(5000)은 저장 탱크(1000)를 냉각 시키고, 저장 탱크(1000)의 내부 압력을 가압시킴으로써, 저장 탱크(1000) 내에서의 액화 가스의 증발량을 감소시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 증발 감량 모듈(5000)은 냉각 유닛(5100), 압력 조절 유닛(5200) 및 제어기(5300)를 포함한다.
냉각 유닛(5100)은 저장 탱크(1000)를 냉각시킨다. 일반적으로, 공급 펌프(3400)로 이송하기 위해서는 최소한의 액화 가스량이 요구되므로, 저장 탱크(1000)에는 공급 펌프(3400)로 이송이 가능한 최소량보다 많은 양의 액화 가스가 잔류할 수 있다. 냉각 유닛(5100)은 저장 탱크(1000) 내에 저장된 액체 상태의 액화 가스를 저장 탱크(1000)의 내부에 분사하여 저장 탱크(1000)를 냉각시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 냉각 유닛(5100)은 분사 부재(5110), 분사 펌프(5120), 분사 라인(5130) 및 온도 측정기(5140)를 포함한다.
분사 부재(5110)는 저장 탱크(1000)에 저장된 액체 상태의 액화 가스를 저장 탱크(1000)의 내부에 분사한다.
분사 펌프(5120)는 저장 탱크(1000)의 내부에 저장된 액화 가스가 분사 부재(5110)로 공급되도록 저장 탱크(1000) 내부의 액화 가스에 압력을 가한다.
분사 라인(5130)은 분사 부재(5110) 및 분사 펌프(5120)를 연결한다. 따라서, 분사 펌프(5120)에 의해 가압된 액화 가스는 분사 라인(5130)을 통해 분사 부재(5110)로 이송된다.
온도 측정기(5140)는 저장 탱크(1000) 내부의 온도를 측정한다. 온도 측정기(5140)는 저장 탱크(1000)의 온도를 측정한 측정 값을 실시간으로 제어기(5300)로 전달한다.
압력 조절 유닛(5200)은 저장 탱크(1000) 내의 압력을 조절한다. 압력 조절 유닛(5200)은 저장 탱크(1000)로부터 재응축기(3100)로 이송되는 증발 가스의 유량을 조절함으로써 저장 탱크(1000) 내의 압력을 조절할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 압력 조절 유닛(5200)은 압력 조절 밸브(5210) 및 압력 측정기(5220)를 포함한다.
압력 조절 밸브(5210)는 증발 가스관(3600)의 개방율을 조절한다. 예를 들면, 압력 조절 밸브(5210)의 개방율을 낮추는 경우, 발생되는 증발 가스가 저장 탱크(1000) 외부로 배출되는 양이 감소하므로 저장 탱크(1000)의 내부 압력이 상승할 수 있다. 또한, 압력 조절 밸브(5210)의 개방율을 높이는 경우, 발생되는 증발 가스가 저장 탱크(1000) 외부로 배출되는 양이 증가하므로 저장 탱크(1000)의 내부 압력이 감소할 수 있다.
압력 측정기(5220)는 저장 탱크(1000) 내부의 압력을 측정한다. 압력 측정기(5220)는 저장 탱크(1000)의 압력을 측정한 측정 값을 실시간으로 제어기(5300)로 전달한다.
제어기(5300)는 냉각 유닛(5100) 및 압력 조절 유닛(5200)을 제어한다.
제어기(5300)는 저장 탱크(1000)의 내부를 냉각시키도록 냉각 유닛(5100)을 제어한다. 제어기(5300)는 선적 유닛(4000)이 액화 가스를 액화 가스 운반선(40)으로부터 저장 탱크(1000)로 이송을 시작하기 전에 저장 탱크(1000)를 냉각시키도록 냉각 유닛(5100)을 제어한다. 일 실시 예에 따르면, 제어기(5300)는 저장 탱크(1000) 내에서 분사 부재(5110)를 통해 액화 가스를 분사하도록 분사 펌프(5120)를 작동시키고 분사 라인(5130)을 개방한다. 제어기(5300)는 저장 탱크(1000)의 온도가 미리 설정된 온도까지 냉각되도록 충분한 시간 동안 액화 가스를 분사하도록 냉각 유닛(5100)을 제어한다. 예를 들면, 액화 가스가 액화 천연 가스(LNG)로 제공되는 경우, 제어기는 저장 탱크(1000)가 -160℃까지 냉각될 때까지 액화 가스를 분사하도록 냉각 유닛(5100)을 제어한다. 또한, 제어기(5300)는 선적 유닛(4000)이 액화 가스를 액화 가스 운반선(40)으로부터 저장 탱크(1000)로 이송하는 동안, 저장 탱크(1000)를 냉각시키도록 냉각 유닛(5100)을 제어할 수 있다. 선적 유닛(4000)이 저장 탱크(1000)로 이송을 시작하기 전 뿐만 아니라 이송하는 동안에도 저장 탱크를 지속적으로 냉각시킴으로써, 선적 유닛(4000)이 액화 가스를 이송하는 동안 저장 탱크(1000)의 액화 가스와 접촉되지 않는 영역의 온도가 상승하는 것을 방지한다. 저장 탱크(1000)로 액화 가스를 이송하는 동안, 저장 탱크(1000)를 냉각 시 제어기(5300)가 냉각 유닛(5100)을 제어하는 구체적인 예는 액화 가스의 이송을 시작하기 전에 저장 탱크(1000)를 냉각시키는 경우와 같다.
제어기(5300)는 저장 탱크(1000) 내의 압력을 조절하도록 압력 조절 유닛(5200)을 제어한다. 예를 들면, 제어기는 선적 유닛(4000)이 액화 가스 이송을 시작하기 전 또는 후 제 1 시간 동안 저장 탱크(1000) 내부를 가압하고, 상기 제 1 시간 후 제 2 시간 동안 저장 탱크(1000)의 내부의 압력을 유지하도록 압력 조절 유닛(5200)을 제어한다. 또한, 제어기(5300)는 제 2 시간 후 제 3 시간 동안 저장 탱크 내부를 감압하도록 압력 조절 유닛(5200)을 제어할 수 있다. 제 1 시간은 선적 유닛(4000)이 액화 가스 이송을 시작하기 전 또는 후, 저장 탱크(1000)의 압력이 설정된 압력에 도달하기까지의 시간일 수 있다. 예를 들면, 설정된 압력은 15kPaG 이상의 값일 수 있다. 제 2 시간은 제 1 시간 후 선적 유닛(4000)이 액화 가스 이송을 종료한 시점까지의 시간일 수 있다. 제어기(5300)는 제 3 시간 동안 저장 탱크(1000) 내의 압력을 재응축기(3100) 및 가스 터빈(2100) 등 발전에 요구되는 구성으로 액화 가스를 공급하여 발전하는데 적절한 압력으로 감압하도록 압력 조절 유닛(5200)을 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제어기(5300)는 압력 조절 밸브(5210)의 개방율을 제어하여, 저장 탱크(1000) 내에서 발생되는 증발 가스가 증발 가스관(3600)을 통해 재응축기(3100)로 이송되는 양을 조절함으로써, 저장 탱크(1000) 내의 압력을 조절한다. 예를 들면, 제어기(5300)가 압력 조절 밸브(5210)의 개방율을 낮추는 경우 저장 탱크(1000) 내의 증발 가스가 재응축기(3100)로 이송되는 양이 줄어듦으로써 저장 탱크(1000)의 압력은 높아질 수 있다. 이와 달리, 제어기(5300)가 압력 조절 밸브(5210)의 개방율을 높이는 경우 저장 탱크(1000) 내의 증발 가스가 재응축기(3100)로 이송되는 양이 증가함으로써 저장 탱크(1000)의 압력은 낮아질 수 있다.
상술한 바와 같이, 증발 감량 모듈(5000)에 의해 저장 탱크(1000)가 냉각되고, 가압됨으로써, 저장 탱크(1000) 내에서의 증발 가스의 발생량을 줄일 수 있다.
증발 가스 반송 유닛(6000)은 저장 탱크(1000)에서 발생된 증발 가스 중 일부를 액화 가스 운반선(40)으로 반송한다. 증발 가스 반송 유닛(6000)에 의해 저장 탱크(1000)에서 발생된 증발 가스의 일부가 액화 가스 운반선(40)으로 반송됨으로써, 부유식 발전 시스템(10)에서 처리해야 하는 증발 가스의 양을 줄일 수 있다. 또한, 액화 가스를 저장 탱크(1000)로 선적시킴에 의해 낮아질 수 있는 액화 가스 운반선(40)의 액화 가스 저장 탱크의 압력을 유지시킬 수 있다. 선택적으로, 증발 가스 반송 유닛(6000)은 제공되지 않을 수 있다.
증발 가스 반송 유닛(6000)은 반송 라인(6100)을 포함한다. 반송 라인(6100)은 저장 탱크(1000)에서 발생된 증발 가스의 일부가 액화 가스 운반선(40)으로 반송되도록 제공된다. 예를 들면, 반송 라인(6100)은 증발 가스관(3600)의 압력 조절 밸브(5210) 및 증발 가스 압축기(3700)의 사이 영역과, 액화 가스 운반선(40)을 연결하도록 제공될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 부유식 발전 시스템(20)을 나타낸 블록 구성도이다. 도 2를 참조하면, 도 1의 경우와 달리, 증발 가스 반송 유닛(6000)은 반송 가스 가압기(6200), 우회 라인(6300) 및 압력 조절 부재(6400)를 더 포함할 수 있다.
반송 가스 가압기(6200)는 반송 라인(6100) 내의 증발 가스를 액화 가스 운반선(40) 방향으로 가압한다. 저장 탱크(1000) 내의 압력이 반송 라인(6100)을 통해 액화 가스 운반선(40)으로 증발 가스를 용이하게 이송하기에 충분하지 않은 경우, 반송 가스 가압기(6200)에 의해 증발 가스에 압력을 인가함으로써, 반송 라인(6100)을 통해 증발 가스가 액화 가스 운반선으로 보다 용이하게 반송될 수 있다.
우회 라인(6300)은 증발 가스가 저장 탱크(1000)로부터 반송 가스 가압기(6200)를 우회하여 액화 가스 운반선(40)으로 이송되도록 제공된다. 예를 들면, 우회 라인(6300)은 양 끝단이 반송 라인(6100)의 증발 가스관(3600)으로부터 분지된 지점 및 반송 가스 가압기(6200)의 사이 영역과 반송 라인(6100)의 반송 가스 가압기(6200) 및 액화 가스 운반선(40)의 사이 영역에 연결된다. 저장 탱크(1000) 내의 압력이 반송 라인(6100)을 통해 액화 가스 운반선(40)으로 증발 가스를 용이하게 이송하기에 충분한 경우, 반송 라인(6100)을 지나는 증발 가스는 우회 라인(6300)을 통해 액화 가스 운반선(40)으로 반송되고, 반송 가스 가압기(6200)가 불필요하게 작동되는 것을 방지함으로써, 불필요한 에너지 소비를 줄일 수 있다.
압력 조절 부재(6400)는 액화 가스 운반선(40)의 액화 가스 저장 탱크의 압력을 조절한다. 일 실시 예에 따르면, 압력 조절 부재(6400)는, 반송 가스 가압기(6200)에 의해 가압된 증발 가스 중 일부가 증발 가스관(3600)을 통해 재응축기(3100)로 이송되도록, 양 끝단이 증발 가스관(3600) 및 반송 라인(6100)에 연결된 가스 라인의 개방율을 조절하는 밸브(6400)로 제공될 수 있다. 증발 가스 반송 유닛(6000)은 액화 가스 운반선의 운반선 탱크의 압력을 측정하는 압력 측정기(6500)를 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제어기(5300)는 압력 측정기(6500)에 의해 측정된 운반선 탱크의 압력에 따라 밸브(6400)를 제어함으로써, 운반선 탱크의 압력을 조절 할 수 있다. 밸브(6400)에 의해 압력이 조절됨으로써, 운반선 탱크 내부의 압력이 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있다.
부유식 발전 시스템(20)의 그 외 구성, 구조 및 기능 등은 도 1의 부유식 발전 시스템(10)과 유사하다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 부유식 발전 시스템(30)을 나타낸 블록 구성도이다. 도 3을 참조하면, 가스 공급 모듈(3000a)은 초과 가스 공급 유닛(3800)을 더 포함할 수 있다. 초과 가스 공급 유닛(3800)은 증발 가스관(3600) 내의 증발 가스 중 일부를 압축하여 가스 터빈(2100)으로 공급한다. 일 실시 예에 따르면, 초과 가스 공급 유닛(3800)은 초과 가스 공급관(3810) 및 초과 가스 압축기(3820)를 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 초과 가스 공급관(3810)은 양끝단이 증발 가스관(3600)과, 연료 공급관(3200)의 가스 터빈(2100) 및 액화 가스 기화기(3300)의 사이 영역에 연결될 수 있다. 증발 가스 압축기(3700)가 제공되는 경우, 초과 가스 공급관(3810)의 증발 가스관(3600)에 연결되는 일단은 증발 가스관(3600)의 증발 가스 압축기(3700) 및 압력 조절 밸브(5210)의 사이 영역에 연결된다.
초과 가스 압축기(3820)는 증발 가스관(3600) 내의 증발 가스 중 일부를 가스 터빈(2100)에 사용될 수 있는 압력으로 압축시킨다. 초과 가스 압축기(3820)는 초과 가스 공급관(3810)에 설치된다. 일 실시 예에 따르면, 제어기(5300)는 저장 탱크(1000)에서 발생되는 증발 가스의 양이 재응축기(3100)에서 응축할 수 있는 양을 초과하는 경우, 증발 가스관(3600) 내의 상기 초과되는 양의 증발 가스를 압축시켜 액화 가스 기화기(3300)에서 기화된 액화 가스와 혼합되어 가스 터빈(2100)으로 공급되도록 초과 가스 공급관(3810)을 개방하고, 초과 가스 압축기(3820)가 작동되도록 제어한다. 따라서, 초과 가스 공급관(5100) 및 초과 가스 압축기(5200)가 제공됨으로써, 재응축기(3100)에서 응축할 수 있는 양을 초과하는 증발 가스가 발생되는 경우에도, 증발 가스를 가스 터빈(2100)의 연료로 사용함으로써 처리할 수 있다.
부유식 발전 시스템(30)의 그 외 구성, 구조 및 기능 등은 도 1의 부유식 발전 시스템(10)과 유사하다. 또한, 부유식 발전 시스템(30)의 증발 가스 반송 유닛(6000)은 도 2의 부유식 발전 시스템(20)과 같이 반송 가스 가압기(6200), 우회 라인(6300), 압력 조절 부재(6400) 및 압력 측정기(5220)를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 부유식 발전 시스템은 저장 탱크를 냉각시키고, 가압시킴으로써 증발 가스의 발생량을 줄일 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 부유식 발전 시스템은 증발 가스의 일부를 액화 가스 운반선으로 반송하거나, 압축하여 가스 터빈으로 직접 공급함으로써, 다량의 증발 가스를 활용할 수 있다.
10, 20, 30: 부유식 발전 시스템 1000: 저장 탱크
2000: 가스 발전 모듈 2100: 가스 터빈
3000, 3000a: 가스 공급 모듈 3100: 재응축기
3300: 액화 가스 기화기 3400: 공급 펌프
3500: 액화 가스 공급관 3600: 증발 가스관
3700: 증발 가스 압축기 3800: 초과 가스 공급 유닛
4000: 선적 유닛 5000: 증발 감량 모듈
5100: 냉각 유닛 5110: 분사 부재
5120: 분사 펌프 5130: 분사 라인
5140: 온도 측정기 5200: 압력 조절 유닛
5210: 압력 조절 밸브 5220: 압력 측정기
5300: 제어기 6000, 6000a: 증발 가스 반송 유닛
6100: 반송 라인 6200: 반송 가스 가압기
6300: 우회 라인 6400: 압력 조절 부재
6500: 압력 측정기

Claims (13)

  1. 부유체에 설치되어 액화 가스를 이용하여 전기를 생산하는 부유식 발전 시스템에 있어서,
    액화 가스를 저장하는 저장 탱크와;
    액화 가스를 이용하여 전기를 발생시키는 가스 터빈이 제공된 가스 발전 모듈과;
    상기 저장 탱크에 저장된 액화 가스를 상기 가스 터빈으로 공급하는 가스 공급 모듈과;
    액화 가스 운반선으로부터 상기 저장 탱크로 액화 가스를 이송하는 선적 유닛과;
    상기 저장 탱크 내에서 액화 가스의 증발량을 감소시키는 증발 감량 모듈을 포함하되,
    상기 증발 감량 모듈은 상기 저장 탱크를 냉각시키는 냉각 유닛을 포함하는 부유식 발전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 증발 감량 모듈은 상기 선적 유닛이 액화 가스를 이송하기 전에 상기 저장 탱크를 냉각시키도록 상기 냉각 유닛을 제어하는 제어기를 더 포함하는 부유식 발전 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 선적 유닛이 액화 가스를 이송하는 동안 상기 저장 탱크를 냉각시키도록 상기 냉각 유닛을 제어하는 부유식 발전 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 냉각 유닛은,
    상기 저장 탱크의 내부에 저장된 액화 가스를 상기 저장 탱크의 내부에 분사하는 분사 부재와;
    상기 저장 탱크의 내부에 저장된 액화 가스를 상기 분사 부재로 공급하는 분사 펌프와;
    상기 분사 부재 및 상기 분사 펌프를 연결하는 분사 라인을 포함하는 부유식 발전 시스템.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 증발 감량 모듈은 상기 저장 탱크 내의 압력을 조절하는 압력 조절 유닛을 더 포함하는 부유식 발전 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 선적 유닛이 액화 가스 이송을 시작하기 전 또는 후 제 1 시간 동안 상기 저장 탱크 내부를 가압하고, 상기 제 1 시간 후 제 2 시간 동안 상기 저장 탱크 내부의 압력을 유지하도록 상기 압력 조절 유닛을 제어하는 부유식 발전 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제 2 시간 후 제 3 시간 동안 저장 탱크 내부를 감압하도록 상기 압력 조절 유닛을 제어하는 부유식 발전 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 가스 공급 모듈은,
    상기 저장 탱크 내의 액화 가스로부터 발생된 증발 가스를 재응축하는 재응축기와;
    상기 저장 탱크로부터 상기 재응축기로 증발 가스가 이송되는 증발 가스관을 더 포함하되,
    상기 압력 조절 유닛은 상기 증발 가스관의 개방율을 조절하는 압력 조절 밸브를 포함하는 부유식 발전 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장 탱크에서 발생된 증발 가스 중 일부를 상기 액화 가스 운반선으로 반송하는 증발 가스 반송 유닛을 더 포함하는 부유식 발전 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 증발 가스 반송 유닛은,
    상기 저장 탱크에서 발생된 증발 가스의 일부가 상기 액화 가스 운반선으로 반송되도록 제공된 반송 라인과;
    상기 반송 라인 내의 증발 가스를 상기 액화 가스 운반선 방향으로 가압하는 반송 가스 가압기를 포함하는 부유식 발전 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 증발 가스 반송 유닛은 증발 가스가 상기 저장 탱크로부터 상기 반송 가스 가압기를 우회하여 상기 액화 가스 운반선으로 이송되도록 제공된 우회 라인을 더 포함하는 부유식 발전 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 증발 가스 반송 유닛은 상기 액화 가스 운반선의 액화 가스가 저장된 액화 가스 저장 탱크의 압력을 조절하는 압력 조절 부재를 더 포함하는 부유식 발전 시스템.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 가스 공급 모듈은 상기 증발 가스관 내의 증발 가스 중 일부를 압축하여 상기 가스 터빈으로 공급하는 초과 가스 공급 유닛을 더 포함하는 부유식 발전 시스템.
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