KR20190131232A - Combined Cycle Generation System using NGH - Google Patents

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KR20190131232A
KR20190131232A KR1020180055849A KR20180055849A KR20190131232A KR 20190131232 A KR20190131232 A KR 20190131232A KR 1020180055849 A KR1020180055849 A KR 1020180055849A KR 20180055849 A KR20180055849 A KR 20180055849A KR 20190131232 A KR20190131232 A KR 20190131232A
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서성수
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현대중공업 주식회사
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Abstract

The present invention provides a combined cycle power generation system using an NGH gas, which includes a combined power generation portion supplied with the NGH gas supplied from an NGH gas treatment unit and cooling water collected from an NGH moisture treatment unit. The combined power generation portion includes: a third compressor compressing air; a gas turbine disposed on one side of the third compressor; a first generator interlocked with the gas turbine; a connection line connecting the third compressor and the gas turbine, and allowing the NGH gas to flow from the NGH gas treatment unit; an exhaust heat recovery boiler connected to an exhaust line of the gas turbine; a first line connected to a condenser in a form of passing through the exhaust heat recovery boiler; a steam turbine connected to the first line passing through the exhaust heat recovery boiler; a second line connecting the first line of the condenser and the steam turbine; a second generator interlocked with the steam turbine; a cooling water storage tank storing the cooling water supplied from the NGH moisture treatment unit; a cooling unit to which the cooling water of the cooling water storage tank is supplied; and a cooling water heat exchange line for heat exchange with steam of the second line while circulating the cooling unit and the condenser.

Description

천연가스 하이드레이트를 이용한 복합사이클발전시스템{Combined Cycle Generation System using NGH}Combined Cycle Generation System using Natural Gas Hydrate

본 발명은 천연가스 하이드레이트를 이용한 복합사이클발전시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 결정 형태의 천연 가스하이드레이트(Natural Gas Hydrate, 이하 NGH로 칭함)를 처리하여 얻어지는 NG 가스를 이용한 가스터빈의 발전과 배열회수보일러와 연계하는 스팀터빈 발전을 통해 전력을 각각 생산하고, 아울러 NGH 처리 과정에서 발생하는 물을 냉각수로 사용할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a combined cycle power generation system using a natural gas hydrate, and more particularly, the generation and arrangement of gas turbines using NG gas obtained by treating a natural gas hydride (hereinafter referred to as NGH) in the form of crystals. Through the steam turbine power generation in conjunction with the recovery boiler, each electric power is produced, and the water generated during the NGH treatment can be used as cooling water.

일반적으로 복합사이클발전은 보일러 및 스팀터빈을 이용한 발전과, 가스터빈을 이용한 발전을 서로 연계 조합한 것을 복합사이클발전이라 한다.In general, combined cycle power generation is a combination cycle combination of power generation using a boiler and a steam turbine and power generation using a gas turbine.

일반적으로 상기 보일러 및 스팀터빈을 이용하는 발전 방법은, 통상 중유, 원유, 또는 석탄을 연료로 사용하고, 보일러에서 발생한 고온, 고압의 스팀을 이용하여 스팀터빈을 구동시켜서 발전하는 방법이다.In general, a power generation method using the boiler and the steam turbine is a method of generating power by driving a steam turbine by using heavy oil, crude oil, or coal as fuel, and using high temperature and high pressure steam generated in the boiler.

상기 가스터빈은 통상적으로 압축공기에 천연가스(NG)를 연소시키고 그로 인해 발생한 고온 고압의 가스를 이용하여 가스터빈을 구동시켜서 발전하는 방법이다.The gas turbine is a method of generating electricity by burning natural gas (NG) in compressed air and driving the gas turbine using a gas of high temperature and high pressure generated thereby.

일반적인 복합사이클발전에서는 대부분 유해물질이 적고 공해방지를 위하여 액화천연가스를 연료로 사용하고 있으며 압축공기로 연소시킨 후, 그 고온 고압가스로 가스터빈을 구동시켜 발전하면서, 그와 더불어 배기가스를 배열회수보일러에 공급하여 스팀을 발생시키고 발생 된 스팀으로 스팀터빈을 구동시켜 발전하는 방법이 주로 실시되고 있다.In general combined cycle power generation, most of the toxic substances are small, and liquefied natural gas is used as fuel to prevent pollution, and after combustion by compressed air, the gas turbine is driven by the high temperature and high pressure gas to generate power, and exhaust gas is arranged along with it. A method of generating steam by supplying the recovery boiler and driving the steam turbine with the generated steam is mainly carried out.

그러나, 일반적으로 실시하고 있는 복합사이클발전에서 가스터빈의 연료로 사용되고 있는 액화천연가스가 취급이 매우 용이하지 못하고 액상 저장을 위해 섭씨 -163도 유지가 요구되어야 함으로써, 저장설비, 재기화설비, 배관 설비에 대하여 견고성 및 안전성과 단열성이 모두 보장되어야 하므로 막대한 설비비용과 함께 유지 보수에 대한 관리비도 많이 소요되어 경제적으로는 매우 불리한 문제가 있었다.However, liquefied natural gas, which is used as fuel for gas turbines in general combined cycle power generation, is not easy to handle and needs to be maintained at -163 degrees Celsius for liquid storage. Since the robustness, safety, and heat insulation of the equipment must be ensured, there is a huge disadvantage in terms of cost and maintenance costs for the maintenance.

또한, 극저온의 액화천연가스로 인하여 자칫 설비요소에 대한 결빙이나 누출될 경우 매우 위험함을 초래할 수 있고, 특히 액화천연가스로부터 기화된 가스는 공기와 산소와 혼합될 경우 폭발성과 인화성이 매우 높은 문제도 있다.In addition, the cryogenic liquid liquefied natural gas may cause a very dangerous in case of freezing or leakage of the equipment element, especially the gas vaporized from the liquefied natural gas is very explosive and flammable when mixed with air and oxygen There is also.

대한민국공개특허공보 공개번호 10-2014-0014047호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2014-0014047

본 발명은 위와 같은 문제를 해소할 수 있도록 한 것으로 결정 형태의 천연 가스하이드레이트(Natural Gas Hydrate, 이하 NGH로 칭함)를 처리하여 얻어지는 NG 가스를 이용한 가스터빈의 발전과 배열회수보일러와 연계하는 스팀터빈 발전을 통해 전력을 각각 생산하고, 아울러 NGH 처리 과정에서 발생하는 물을 냉각수로 사용할 수 있도록 함으로써, 액화천연가스에 비해 취급과 저장 및 처리가 용이하고 설비 비용과 유지 보수 및 관리비용을 최소화가 가능하여 경제성을 높일 수 있으며, 아울러 결빙이나 누출에 의한 위험성을 줄이면서 설비요소에 대한 손상과 고장을 방지할 수 있도록 한 천연가스 하이드레이트를 이용한 복합사이클발전시스템을 제공하는데 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above problems, the generation of gas turbines using NG gas obtained by treating a natural gas hydride (NGH) of the crystal form (hereinafter referred to as NGH) and the steam turbine in conjunction with the heat recovery boiler By generating electricity and generating electricity separately, the water generated in the NGH process can be used as cooling water, making it easier to handle, store, and handle than LNG, and minimize the cost of equipment, maintenance, and management. The purpose of the present invention is to provide a combined cycle power generation system using natural gas hydrate, which can increase the economic efficiency and prevent damage and failure of equipment elements while reducing the risk of freezing or leakage.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 NGH를 가스와 수분으로 분리하여 NG 가스를 공급하는 NGH 가스 처리부와, 상기 NGH 가스 처리부로부터 분리된 수분을 집수하는 NGH 수분 처리부와, 상기 NGH 가스 처리부로부터 공급되는 NG 가스와 NGH 수분 처리부로부터 집수된 냉각수가 공급되는 복합 발전부를 포함하는 천연가스 하이드레이트를 이용한 복합사이클발전시스템으로서, 상기 복합 발전부는 외기를 공급받아 압축하는 제3압축기와, 상기 제3압축기의 일 측에 배치되는 가스터빈과, 상기 가스터빈과 연동하는 제1발전기와, 상기 제3압축기와 가스터빈을 연결하고 NGH 가스 처리부로부터 공급되는 NG가 유입되는 연소실과, 상기 가스터빈과 배기라인을 통해 연결되는 배열회수보일러와, 상기 배열회수보일러를 통과하는 형태로 응축기와 연결되는 제1라인과, 상기 배열회수보일러를 통과하는 제1라인과 연결되는 스팀터빈과, 상기 스팀터빈과 응축기의 제1라인을 연결하는 제2라인과, 상기 스팀터빈과 연동하는 제2발전기와, 상기 NGH 수분 처리부로부터 냉각수를 공급받는 쿨링부와, 상기 쿨링부와 응축기를 순환하면서 응축기로 유입되는 제2라인의 스팀과 열교환 하는 냉각수 열교환라인을 포함하여 구성되는 천연가스 하이드레이트를 이용한 복합사이클발전시스템을 통해 목적을 달성할 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides an NGH gas processing unit for supplying NG gas by separating NGH into gas and water, an NGH water processing unit for collecting water separated from the NGH gas processing unit, and the NGH gas processing unit from A combined cycle power generation system using a natural gas hydrate including a combined power generation unit supplied with NG gas supplied from the NGH water treatment unit and cooling water collected from the NGH water treatment unit, wherein the combined power generation unit includes a third compressor for compressing external air and the third compressor; A gas turbine disposed at one side of the combustion chamber, a first generator interworking with the gas turbine, a combustion chamber connecting the third compressor and the gas turbine, and supplied with NG supplied from an NGH gas treatment unit, the gas turbine and an exhaust line Array recovery boiler connected through the first, and the first connected to the condenser in the form passing through the array recovery boiler A line, a steam turbine connected to a first line passing through the heat recovery boiler, a second line connecting the first line of the steam turbine and the condenser, a second generator interlocking with the steam turbine, and the NGH Through a combined cycle power generation system using a natural gas hydrate comprising a cooling unit receiving a cooling water from a water treatment unit, and a cooling water heat exchange line for heat exchange with the steam of the second line flowing into the condenser while circulating the cooling unit and the condenser. The purpose can be achieved.

또한, 본 발명에서 NGH의 가스 처리부는 제1~3처리부를 포함하고, 상기 제1처리부는 녹은 상태의 NGH(N1)을 공급받는 제1분리기와, 제1분리기로부터 처리된 NGH(N2)를 공급받는 제1압축기와, 제1압축기로부터 처리된 NGH(N3)를 공급받는 제1열교환기로 이루어지고, 상기 제2처리부는 제1열교환기로부터 처리된 NGH(N4)를 공급받는 제2분리기와, 제2분리기로부터 처리된 NGH(N5)를 공급받는 제2압축기와, 제2압축기로부터 처리된 NGH(N6)를 공급받는 제2열교환기로 이루어지고, 상기 제3처리부는 제2열교환기로부터 처리된 NGH(N7)를 공급받는 제3분리기와, 제3분리기로부터 처리된 NG(N8)을 공급받도록 복합발전부의 연소실과 연결되는 NG공급라인을 포함하여 구성되는 천연가스 하이드레이트를 이용한 복합사이클발전시스템을 통해 목적을 달성할 수 있다.In addition, in the present invention, the gas treatment unit of the NGH includes first to third processing units, and the first processing unit includes a first separator supplied with NGH (N1) in a molten state, and a NGH (N2) treated from the first separator. A first heat exchanger provided with a first heat exchanger supplied with NGH (N3) processed from the first compressor, and the second processing unit provided with a second separator supplied with NGH (N4) treated from the first heat exchanger; And a second compressor receiving NGH (N5) processed from the second separator and a second heat exchanger receiving NGH (N6) processed from the second compressor, wherein the third processing unit is processed from the second heat exchanger. Combined cycle power generation system using a natural gas hydrate comprising a third separator that receives the supplied NGH (N7), and the NG supply line connected to the combustion chamber of the combined power unit to receive the NG (N8) treated from the third separator Through this purpose can be achieved.

또한, 본 발명에서 NGH 수분 처리부는 제1, 2, 3분리기와 개별적으로 연결되는 제1, 2, 3배수라인과; 상기 제1, 2, 3배수라인과 연결되는 냉각수 저장조와; 상기 냉각수 저장조로 모인 냉각수를 복합발전부의 쿨링부로 공급하는 냉각수 공급라인;을 포함하여 구성되는 천연가스 하이드레이트를 이용한 복합사이클발전시스템을 통해 목적을 달성할 수 있다. In addition, the NGH water treatment unit in the present invention, the first, second and third drainage lines are individually connected to the first, second and third separators; A cooling water storage tank connected to the first, second and third drainage lines; Through the combined cycle power generation system using a natural gas hydrate configured to include; the cooling water supply line for supplying the cooling water collected in the cooling water storage tank to the cooling unit of the combined power generation unit can achieve the purpose.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 천연가스 하이드레이트를 이용한 복합사이클발전시스템을 사용하게 되면, 액화천연가스에 비해 취급 및 처리가 용이하고, 설비요소에 대한 결빙이나 누출에 의한 위험성을 줄일 수 있으며, 그와 더불어 설비요소에 대한 손상과 고장을 방지할 수 있어 경제성을 높일 수 있는 효과를 기대할 수 있다.As described above, when the combined cycle power generation system using the natural gas hydrate according to the present invention is used, it is easier to handle and process than the liquefied natural gas, and the risk of freezing or leaking to the plant elements can be reduced. At the same time, it is possible to prevent damages and failures of equipment elements and to increase the economic efficiency.

또한, 본 발명에 따른 천연가스 하이드레이트를 이용한 복합사이클발전시스템을 사용하게 되면, NGH 처리 과정에서 발생하는 물을 냉각수로 사용할 수 있어, 냉각설비에 대한 간소화가 가능하고, 특히 별도의 냉각수 사용이나 냉각수를 끌어다 씀으로 발생하는 냉각수 설비 비용 및 처리 비용 등을 줄일 수 있는 효과를 기대할 수 있다.In addition, when using the combined cycle power generation system using natural gas hydrate according to the present invention, the water generated in the NGH treatment process can be used as the cooling water, it is possible to simplify the cooling equipment, in particular using a separate cooling water or cooling water It can be expected to reduce the cost and treatment cost of the cooling water generated by the use of.

도 1은 본 발명에 따른 천연가스 하이드레이트를 이용한 복합사이클발전시스템을 보여주는 도면이다.1 is a view showing a combined cycle power generation system using a natural gas hydrate according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 천연가스 하이드레이트를 이용한 복합사이클발전시스템에 대한 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of a combined cycle power generation system using natural gas hydrate according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에서 보듯이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 천연가스 하이드레이트를 이용한 복합사이클발전시스템(10 이하, NGH 복합발전시스템으로 칭함)은 크게 NGH 가스 처리부(12), NGH 수분 처리부(14), 복합 발전부(16)로 크게 나뉜다.As shown in FIG. 1, a combined cycle power generation system (hereinafter, referred to as an NGH combined power generation system) using natural gas hydrates according to an embodiment of the present invention is largely an NGH gas treatment unit 12, an NGH water treatment unit 14, It is largely divided into the composite power generation unit (16).

먼저, 상기 NGH 가스 처리부(12)는 제1~3처리부(18, 20, 22)로 더 세분화되는데, 우선 제1처리부(18)는 녹은 상태의 NGH(N1)을 공급받는 제1분리기(24)와, 제1분리기(24)로부터 처리된 NGH(N2)를 공급받는 제1압축기(26)와, 제1압축기(26)로부터 처리된 NGH(N3)를 공급받는 제1열교환기(28)로 이루어진다.First, the NGH gas processing unit 12 is further subdivided into first to third processing units 18, 20, and 22. First, the first processing unit 18 receives a first separator 24 supplied with NGH in a molten state. ), A first compressor (26) receiving NGH (N2) processed from the first separator (24), and a first heat exchanger (28) receiving NGH (N3) processed from the first compressor (26). Is done.

상기 제2처리부(20)는 제1열교환기(28)로부터 처리된 NGH(N4)를 공급받는 제2분리기(30)와, 제2분리기(30)로부터 처리된 NGH(N5)를 공급받는 제2압축기(32)와, 제2압축기(32)로부터 처리된 NGH(N6)를 공급받는 제2열교환기(34)로 이루어진다.The second processing unit 20 is a second separator 30 to receive the NGH (N4) treated from the first heat exchanger 28, and the second NGH (N5) to receive the processed from the second separator (30) It consists of a 2nd compressor 32 and the 2nd heat exchanger 34 which receives NGH (N6) processed from the 2nd compressor 32. As shown in FIG.

상기 제3처리부(22)는 제2열교환기(34)로부터 처리된 NGH(N7)를 공급받는 제3분리기(36)와, 제3분리기(36)로부터 처리된 NG(N8)을 복합 발전부(16)로 공급하는 NG 공급라인(38)을 포함하여 구성된다.The third processor 22 is a combined power generation unit comprising a third separator 36 that receives NGH (N7) processed from the second heat exchanger 34 and NG (N8) processed from the third separator 36. It comprises a NG supply line 38 for supplying to (16).

상기 NGH 수분 처리부(14)는 제1, 2, 3분리기(24, 30, 36)와 각각 연결되는 제1, 2, 3배수라인(40, 42, 44)과, 상기 제1, 2, 3배수라인(40, 42, 44)과 연결되는 냉각수 저장조(50) 및 상기 냉각수 저장조(50)와 복합 발전부(16)를 연결하는 냉각수 공급라인(78)으로 이루어진다.The NGH water treatment unit 14 includes first, second and third drainage lines 40, 42 and 44 connected to the first, second and third separators 24, 30 and 36, respectively, and the first, second and third. The cooling water reservoir 50 is connected to the drainage lines 40, 42, and 44, and the cooling water supply line 78 is connected to the cooling water reservoir 50 and the complex power generation unit 16.

먼저, 상기 NGH 가스 처리부(12)를 설명하면, 저온 고압 상태에서 가스와 물이 결합해 만들어진 고체 상태의 NGH를 녹인 NGH(N1)는 제1분리기(24)를 통과하면서 1차 수분을 분리하게 된다. First, the NGH gas processing unit 12, the NGH (N1) dissolved in the solid state NGH made by combining the gas and water in a low temperature and high pressure state to separate the primary water while passing through the first separator (24). do.

그리고, 상기 제1분리기(24)를 통과한 NGH(N2)는 제1압축기(26)를 통과하면서 압축되어 압력과 온도가 상승하게 되고, 아울러 압력의 증가로 이슬점이 올라가게 된다. In addition, the NGH (N2) passing through the first separator 24 is compressed while passing through the first compressor 26 to increase the pressure and temperature, and the dew point increases as the pressure increases.

또한, 상기 제1압축기(26)를 통과한 NGH(N3)는 후속 공정에 배치된 제1열교환기(28)를 통과하면서 압축에 의해 상승된 온도를 낮춰줌으로써 NGH(N3)에 포함된 수분이 응결되는데, 이때 수분이 얼지 않도록 유지한다. In addition, the NGH (N3) passing through the first compressor 26 passes the first heat exchanger 28 disposed in a subsequent process to lower the elevated temperature by compression, thereby reducing the moisture contained in the NGH (N3). Condense, keeping moisture from freezing.

상기 제2처리부(20)는 상기 제1열교환기(28)를 통과한 NGH(N4)가 제2분리기(30)를 통과하면서 2차 수분을 분리하게 된다. 그리고, 상기 제2분리기(30)를 통과한 NGH(N5)는 제2압축기(32)를 통과하면서 압축되어 압력과 온도가 상승하게 되고, 아울러 이슬점을 올리게 된다.The second processing unit 20 separates the secondary moisture while the NGH (N4) passing through the first heat exchanger 28 passes through the second separator 30. Then, the NGH (N5) passing through the second separator 30 is compressed while passing through the second compressor 32 to increase the pressure and temperature, and also increase the dew point.

또한, 상기 제2압축기(32)를 통과한 NGH(N6)는 후속 공정에 배치된 제2열교환기(34)를 통과하면서 압축에 의해 상승된 온도를 낮춰줌으로써 NGH(N6)에 포함된 수분이 응결되는데, 이때 수분이 얼지 않도록 유지한다.  In addition, the NGH (N6) having passed through the second compressor 32 passes the second heat exchanger 34 disposed in a subsequent process, thereby lowering the elevated temperature by compression, thereby reducing the moisture contained in the NGH (N6). Condense, keeping moisture from freezing.

또한, 상기 제3처리부(22)는 상기 제2열교환기(34)를 통과한 NGH(N7)는 제3분리기(36)를 통과하면서 3차 수분을 분리하고 상기 제3분리기(36)를 통과한 NG(N8)는 NG 공급라인(38)을 통해 복합발전부(16)로 공급하게 된다.In addition, the third processing unit 22 passes through the second heat exchanger 34, the NGH N7 passes through the third separator 36, separates tertiary moisture, and passes through the third separator 36. One NG (N8) is supplied to the combined cycle unit 16 through the NG supply line 38.

한편, 상기 NGH 수분 처리부(14)에서 제1, 2, 3분리기(24, 30, 36)로부터 분리되는 수분은 제1, 2, 3분리기(24, 30, 36)와 개별적으로 연결된 제1, 2, 3배수라인(40, 42, 44)을 따라 배수되어 하나로 통합된 냉각수 저장조(50)로 모여지게 된다. 상기 냉각수 저장조(50)로 모인 물은 냉각수 공급라인(78)을 통해 복합 발전부(16)의 쿨링부(80)로 공급된다. 이러한 쿨링부(80)에는 냉각수의 드레인을 위해서 냉각수 배출라인(79)이 연결되어 있다. Meanwhile, the water separated from the first, second and third separators 24, 30 and 36 in the NGH water treatment unit 14 may be divided into first, second and third separators 24, 30 and 36. Drained along the 2, 3 drainage lines (40, 42, 44) is collected in a coolant reservoir 50 integrated into one. The water collected in the cooling water storage tank 50 is supplied to the cooling unit 80 of the combined power generation unit 16 through the cooling water supply line 78. The cooling water discharge line 79 is connected to the cooling unit 80 to drain the cooling water.

하기의 표는 앞서 설명된 NGH 가스 처리부(12)의 NGH(N1) ~ NG(N8)의 처리 상태를 보여주는 참고표이다.The following table is a reference table showing the processing state of the NGH (N1) to NG (N8) of the NGH gas processing unit 12 described above.

NGH(N1)NGH (N1) NGH(N2)NGH (N2) NGH(N3)NGH (N3) NGH(N4)NGH (N4) NGH(N5)NGH (N5) NGH(N6)NGH (N6) NGH(N7)NGH (N7) NG(N8)NG (N8) 온도(temp)℃Temp (℃) 33 33 110110 1111 1111 118118 2020 2020 압력(bar)Pressure (bar) 88 88 2424 2424 2424 7070 7070 7070 물 함유(ppm)Water content (ppm) 857,000857,000 955955 955955 955955 595595 595595 595595 444444

한편, 상기 복합 발전부(16)는 공기공급라인(52)으로부터 외기를 공급받는 제3압축기(54)와, 상기 제3압축기(54)의 일측에 배치되는 가스터빈(56)과, 상기 가스터빈(56)의 구동축(57)과 연동하도록 설치되는 제1발전기(58)와, 상기 제3압축기(54)와 가스터빈(56)은 연소실(60)을 통해 연결되며 NG 공급라인(38)과도 분기 형태로 연결된다. On the other hand, the composite power generation unit 16 is a third compressor (54) receiving the outside air from the air supply line 52, a gas turbine (56) disposed on one side of the third compressor (54), the gas The first generator 58 installed to interlock with the drive shaft 57 of the turbine 56, the third compressor 54 and the gas turbine 56 are connected through the combustion chamber 60, and the NG supply line 38. It is connected in the form of transient branching.

또한, 상기 가스터빈(56)은 배기라인(62)을 통해 배열회수보일러(64)와 연결된다. 상기 배열회수보일러(64)는 응축기(66)와 연결된 제1라인(68)이 상기 배열회수보일러(64)를 통과하는 형태로 스팀터빈(70)과 연결된다. In addition, the gas turbine 56 is connected to the heat recovery boiler 64 through an exhaust line 62. The heat recovery boiler 64 is connected to the steam turbine 70 in such a manner that the first line 68 connected to the condenser 66 passes through the heat recovery boiler 64.

상기 스팀터빈(70)은 제2라인(72)과 연결되며, 아울러 응축기(66)의 제1라인(68)과 연결되며, 아울러 상기 스팀터빈(70)의 구동축(74)은 제2발전기(76)와 연동하도록 설치된다.The steam turbine 70 is connected to the second line 72, and also connected to the first line 68 of the condenser 66, the drive shaft 74 of the steam turbine 70 is a second generator ( 76) is installed to work with.

상기 냉각수 저장조(50)는 냉각수 공급라인(78)을 통해 쿨링 타워인 쿨링부(80)와 연결되고, 상기 쿨링부(80)는 응축기(66)와 쿨링부(80)를 순환하면서 응축기(66) 내의 제2라인(72)으로 흐르는 스팀과 열교환 하게 되는 냉각수 열교환라인(82)을 구비하고 있다.The coolant reservoir 50 is connected to a cooling unit 80 that is a cooling tower through a cooling water supply line 78, and the cooling unit 80 circulates the condenser 66 and the cooling unit 80 while condenser 66. And a cooling water heat exchange line 82 for exchanging heat with the steam flowing in the second line 72.

하기에서는 복합 발전부(16)를 이용한 터빈의 구동과 전력 생산에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the driving and power generation of the turbine using the composite power generation unit 16 will be described in detail.

먼저, 공기공급라인(52)을 통하여 공급되는 공기는 제3압축기(54)를 통과하면서 고온 고압의 압축공기로 형성되고, 이와 같이 제3압축기(54)를 통과한 고온 고압의 압축공기와 NG 공급라인(38)을 통해 연소실(60)로 공급되는 NG(N8)가 만나면서 연소 되게 된다. First, the air supplied through the air supply line 52 is formed into compressed air of high temperature and high pressure while passing through the third compressor 54, and thus, the compressed air and NG of high temperature and high pressure passed through the third compressor 54 are thus obtained. The NG (N8) supplied to the combustion chamber 60 through the supply line 38 meets and is combusted.

이와 같이 연소된 고온의 연소가스는 가스터빈(56)으로 공급되어 가스터빈(56)을 구동시키게 되고, 상기 가스터빈(56)의 구동축(57)과 연동하는 제1발전기(58)가 함께 구동하게 되면서 1차 전력을 생산하게 된다. The high-temperature combustion gas burned as described above is supplied to the gas turbine 56 to drive the gas turbine 56, and the first generator 58 interlocked with the drive shaft 57 of the gas turbine 56 is driven together. This will produce primary power.

상기 가스터빈(56)을 통과한 연소가스는 배열회수보일러(64)를 통과 후 배기 된다. 아울러, 상기 가스터빈(56)을 통과하는 고온의 연소가스가 배열회수보일러(64)를 지나가는 동안 응축기(66)로부터 배열회수보일러(64)를 지나가는 제1라인(68)의 물을 스팀으로 상 변화시키고 이 스팀은 스팀터빈(70)으로 공급된다.The combustion gas passing through the gas turbine 56 is exhausted after passing through the heat recovery boiler 64. In addition, while the hot combustion gas passing through the gas turbine 56 passes through the heat recovery boiler 64, the water of the first line 68 passing through the heat recovery boiler 64 from the condenser 66 is steamed. This steam is supplied to the steam turbine (70).

상기 스팀이 스팀터빈(70)으로 공급되면 스팀터빈(70)이 구동을 하게 되는데 이때, 상기 스팀터빈(70)의 구동축(74)과 연동하는 제2발전기(76)가 함께 구동하게 되면서 2차 전력을 생산하게 된다. 이와 같이 상기 생산된 1차 및 2차 전력은 전력 공급처 또는 전력 저장처 등과 같은 전력처리부(84)로 공급된다. When the steam is supplied to the steam turbine 70, the steam turbine 70 is driven. At this time, the second generator 76, which is interlocked with the drive shaft 74 of the steam turbine 70, is driven together with the secondary. Will produce power. As such, the produced primary and secondary power is supplied to a power processor 84 such as a power supply destination or a power storage destination.

아울러, 상기 스팀터빈(70)을 통과한 스팀은 제2라인(72)을 통해 응축기(66)를 통과하여 제1라인(68)으로 흐르게 되는데, 이때 상기 응축기(66)에서는 NGH 수분 처리부(14)로부터 공급되는 냉각수가 쿨링부(80)와 응축기(66)를 순환하면서 응축기(66)를 통과하는 스팀을 냉각시켜 냉수로 변화시킨다. In addition, the steam passing through the steam turbine 70 passes through the condenser 66 through the second line 72 and flows to the first line 68, wherein the condenser 66 is the NGH water treatment unit 14. Cooling water supplied from) is circulated through the cooling unit 80 and the condenser 66 to cool the steam passing through the condenser 66 is changed to cold water.

이와 같이 상태 변화된 냉수는 앞서 설명된 제1라인(68)을 따라 배열회수보일러(64)로 공급되어 스팀을 변화되는 일련의 순환 과정을 거치게 된다.The cold water changed in this state is supplied to the heat recovery boiler 64 along the first line 68 described above, and undergoes a series of circulation processes in which steam is changed.

따라서, 본 발명에 따른 천연가스 하이드레이트를 이용한 복합사이클발전시스템(10)을 사용하게 되면, 액화천연가스에 비해 취급 및 처리가 용이하고, 설비요소에 대한 결빙이나 누출에 의한 위험성을 줄일 수 있다. 그와 더불어 설비요소에 대한 손상과 고장을 방지할 수 있어 경제성을 높일 수 있다.Therefore, when using the combined cycle power generation system 10 using the natural gas hydrate according to the present invention, the handling and treatment is easier than the liquefied natural gas, it is possible to reduce the risk of freezing or leakage of the equipment elements. At the same time, it is possible to prevent damage and failure of equipment elements, thereby increasing economic efficiency.

또한, NGH 처리 과정에서 발생하는 물을 냉각수로 사용할 수 있어, 냉각설비에 대한 간소화가 가능하고, 별도의 냉각수 사용이나 냉각수를 끌어다 씀으로 발생하는 냉각수 설비 비용 및 처리 비용 등을 줄일 수 있다.In addition, since the water generated in the NGH treatment process can be used as the cooling water, it is possible to simplify the cooling equipment, and to reduce the cost and treatment cost of the cooling water equipment generated by using separate cooling water or by drawing in the cooling water.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical spirit of the present invention and the following will be understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims described in the appended claims.

10 : NGH 복합발전시스템
12 : NGH 가스 처리부
14 : NGH 수분 처리부
16 : 복합발전부
18 : 제1처리부
20 : 제2처리부
22 : 제3처리부
24 : 제1분리기
26 : 제1압축기
28 : 제1열교환기
30 : 제2분리기
32 : 제2압축기
34 : 제2열교환기
36 : 제3분리기
38 : NG 공급라인
40 : 제1배수라인
42 : 제2배수라인
44 : 제3배수라인
50 : 냉각수 저장조
52 : 공기공급라인
54 : 제3압축기
56 : 가스터빈
57, 74 : 구동축
58 : 제1발전기
60 : 연소실
62 : 배기라인
64 : 배열회수보일러
66 : 응축기
68 : 제1라인
70 : 스팀라인
72 : 제2라인
76 : 제2발전기
78 : 냉각수 공급라인
79 : 냉각수 배출라인
80 : 쿨링부
82 : 냉각수 열교환라인
84 : 전력처리부10: NGH Combined Cycle Power System
12: NGH gas processing unit
14: NGH moisture treatment unit
16: combined cycle
18: first processing unit
20: second processing unit
22: third processing unit
24: first separator
26: first compressor
28: first heat exchanger
30: second separator
32: second compressor
34: second heat exchanger
36: third separator
38: NG supply line
40: first drain line
42: second drain line
44: third drainage line
50: coolant reservoir
52: air supply line
54: third compressor
56 gas turbine
57, 74: drive shaft
58: first generator
60: combustion chamber
62: exhaust line
64: array recovery boiler
66: condenser
68: first line
70 steam line
72: second line
76: second generator
78: cooling water supply line
79: cooling water discharge line
80: cooling part
82: cooling water heat exchange line
84: power processing unit

Claims (3)

NGH를 가스와 수분으로 분리하여 NG 가스를 공급하는 NGH 가스 처리부(12)와, 상기 NGH 가스 처리부(12)로부터 분리된 수분을 집수하는 NGH 수분 처리부(14)와, 상기 NGH 가스 처리부(12)로부터 공급되는 NG 가스와 NGH 수분 처리부(14)로부터 집수된 냉각수가 공급되는 복합 발전부(16)를 포함하는 천연가스 하이드레이트를 이용한 복합사이클발전시스템으로서,
상기 복합 발전부(16)는 외기를 공급받아 압축하는 제3압축기(54)와, 상기 제3압축기(54)의 일 측에 배치되는 가스터빈(56)과, 상기 가스터빈(56)과 연동하는 제1발전기(58)와, 상기 제3압축기(54)와 가스터빈(56)을 연결하고 NGH 가스 처리부(12)로부터 공급되는 NG가 유입되는 연소실(60)과, 상기 가스터빈(56)과 배기라인(62)을 통해 연결되는 배열회수보일러(64)와, 상기 배열회수보일러(64)를 통과하는 형태로 응축기(66)와 연결되는 제1라인(68)과, 상기 배열회수보일러(64)를 통과하는 제1라인(68)과 연결되는 스팀터빈(70)과, 상기 스팀터빈(70)과 응축기(66)의 제1라인(68)을 연결하는 제2라인(72)과, 상기 스팀터빈(70)과 연동하는 제2발전기(76)와, 상기 NGH 수분 처리부(14)로부터 냉각수를 공급받는 쿨링부(80)와, 상기 쿨링부(80)와 응축기(66)를 순환하면서 응축기(66)로 유입되는 제2라인(72)의 스팀과 열교환 하는 냉각수 열교환라인(82)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 천연가스 하이드레이트를 이용한 복합사이클발전시스템.
NGH gas processing unit 12 for supplying NG gas by separating NGH into gas and water, NGH water processing unit 14 for collecting water separated from the NGH gas processing unit 12, and NGH gas processing unit 12 A combined cycle power generation system using a natural gas hydrate comprising a composite power generation unit 16 supplied with NG gas supplied from the cooling water and the cooling water collected from the NGH water treatment unit 14,
The composite power generation unit 16 is interlocked with the third compressor (54) for receiving and compressing outside air, a gas turbine (56) disposed on one side of the third compressor (54), and the gas turbine (56). The first generator 58, the third compressor 54, and the gas turbine 56, a combustion chamber 60 into which NG supplied from the NGH gas processing unit 12 flows, and the gas turbine 56. And an array recovery boiler 64 connected through the exhaust line 62, a first line 68 connected to the condenser 66 in a form passing through the array recovery boiler 64, and the array recovery boiler ( A steam turbine 70 connected to the first line 68 passing through 64, a second line 72 connecting the steam turbine 70 to the first line 68 of the condenser 66, While circulating the second generator (76) interlocked with the steam turbine (70), the cooling unit (80) supplied with cooling water from the NGH water treatment unit (14), and the cooling unit (80) and the condenser (66). Flow into the condenser (66) The second line 72, the combined cycle power generation system using a natural gas hydrate characterized in that comprising: a cooling water heat exchanger and steam line 82 to the.
청구항 1에 있어서,
NGH의 가스 처리부(12)는 제1~3처리부(18, 20,22)를 포함하고,
상기 제1처리부(18)는 녹은 상태의 NGH(N1)을 공급받는 제1분리기(24)와, 제1분리기(24)로부터 처리된 NGH(N2)를 공급받는 제1압축기(26)와, 제1압축기(26)로부터 처리된 NGH(N3)를 공급받는 제1열교환기(28)로 이루어지고,
상기 제2처리부(20)는 제1열교환기(28)로부터 처리된 NGH(N4)를 공급받는 제2분리기(30)와, 제2분리기(30)로부터 처리된 NGH(N5)를 공급받는 제2압축기(32)와, 제2압축기(32)로부터 처리된 NGH(N6)를 공급받는 제2열교환기(34)로 이루어지고,
상기 제3처리부(22)는 제2열교환기(34)로부터 처리된 NGH(N7)를 공급받는 제3분리기(36)와, 제3분리기(36)로부터 처리된 NG(N8)을 공급받도록 복합발전부(16)의 연소실(60)과 연결되는 NG공급라인(38)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 천연가스 하이드레이트를 이용한 복합사이클발전시스템.
The method according to claim 1,
The gas processing unit 12 of the NGH includes first to third processing units 18, 20, and 22,
The first processing unit 18 includes a first separator 24 receiving NGH (N1) in a molten state, a first compressor 26 receiving NGH (N2) processed from the first separator 24, The first heat exchanger 28 is supplied with the NGH (N3) treated from the first compressor 26,
The second processing unit 20 is a second separator 30 to receive the NGH (N4) treated from the first heat exchanger 28, and the second NGH (N5) to receive the processed from the second separator (30) A second compressor 32 and a second heat exchanger 34 supplied with NGH (N6) processed from the second compressor 32,
The third processing unit 22 is a composite to receive the third separator 36 to receive the NGH (N7) treated from the second heat exchanger 34 and the NG (N8) treated from the third separator 36. Complex cycle power generation system using a natural gas hydrate, characterized in that it comprises a NG supply line (38) connected to the combustion chamber 60 of the power generation unit (16).
청구항 2에 있어서,
NGH 수분 처리부(14)는 제1, 2, 3분리기(24, 30, 36)와 개별적으로 연결되는 제1, 2, 3배수라인(40, 42, 44)과;
상기 제1, 2, 3배수라인(40, 42, 44)과 연결되는 냉각수 저장조(50)와;
상기 냉각수 저장조(50)로 모인 냉각수를 복합발전부(16)의 쿨링부(80)로 공급하는 냉각수 공급라인(78);
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 천연가스 하이드레이트를 이용한 복합사이클발전시스템. The method according to claim 2,
The NGH water treatment unit 14 includes first, second and third drainage lines 40, 42 and 44 connected to the first, second and third separators 24, 30 and 36 separately;
A cooling water storage tank 50 connected to the first, second, and third drainage lines 40, 42, and 44;
A cooling water supply line 78 for supplying the cooling water collected in the cooling water storage tank 50 to the cooling unit 80 of the combined power generation unit 16;
Complex cycle power generation system using a natural gas hydrate, characterized in that comprising a.
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