KR20200088645A - System for Liquid Air Energy Storage using Liquefied Gas Fuel - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a system for storing liquid air using cold energy of liquefied gas fuel, which stores liquid air therein by using cold energy of liquefied gas supplied to an engine that uses liquefied gas as fuel to improve the overall system efficiency including the fuel supply, power generation, and re-gasification of liquid air. According to the present invention, the system for storing liquid air using cold energy of liquefied gas fuel comprises: a fuel supply unit which supplies liquefied gas fuel to an engine using liquefied gas as fuel; an air liquefying unit which liquefies the air; and a re-gasifying unit which re-gasifies the liquefied liquid air and produces power. The air liquefying unit includes a first heat exchanger which makes the liquefied gas exchange heat with the air to be liquefied, gasifies the liquefied gas to be supplied to the engine, and liquefies the air.

Description

액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템 {System for Liquid Air Energy Storage using Liquefied Gas Fuel}System for Liquid Air Energy Storage using Liquefied Gas Fuel}

본 발명은 액화가스를 연료로 사용하는 엔진으로 공급하는 액화가스의 냉열을 이용하여 액체공기를 저장함으로써, 연료 공급, 전력 생산 및 액체공기 재기화 공정 등 전체적인 시스템 효율을 향상시킬 수 있는, 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템에 관한 것이다.In the present invention, by storing the liquid air by using the cold heat of the liquefied gas supplied to the engine using the liquefied gas as fuel, it is possible to improve the overall system efficiency, such as fuel supply, power production and liquid air regasification process, liquefied gas It relates to a liquid air storage system using the cold heat of the fuel.

세계적으로 화석연료를 이용한 전기생산량은 전체 전기생산량의 약 70%를 차지하는데 비해, 신재생에너지를 이용한 전기생산량은 전체 전기생산량의 약 6%에 불과하다. 최근 기후변화 연구에 따르면, 지구의 기온 상승을 2℃ 미만으로 유지하기 위해서는 2050년까지 이산화탄소(CO2) 배출량을 현재의 90% 이하로 감축시켜야 하며, 이를 위해서는 기존의 화석연료 사용을 반드시 저감시켜야 한다.Globally, electricity production using fossil fuels accounts for about 70% of total electricity production, whereas electricity production using renewable energy is only about 6% of total electricity production. According to a recent climate change study, carbon dioxide (CO 2 ) emissions must be reduced to below 90% by 2050 in order to keep the temperature of the earth below 2℃, and the existing fossil fuel use must be reduced. .

따라서, 화석연료의 대체에너지로서 신재생에너지를 이용한 전기생산량을 현저하게 증가시켜야 할 필요가 있다. 그러나 아직 대부분의 신재생에너지는 생산량의 변동이 크기 때문에 전력수요와 공급의 균형을 맞추는데 어려움이 있다. Therefore, there is a need to significantly increase the amount of electricity produced using renewable energy as an alternative energy for fossil fuels. However, most of the new and renewable energy has difficulty in balancing power demand and supply because of large fluctuations in production.

이를 보완하기 위해서는, 에너지를 저장하는 에너지 저장 시스템(ESS; Energy Storage System)의 적용을 고려해볼 수 있다. 에너지 저장 시스템을 적용함으로써 안정적인 전기 공급과 유연성을 제공할 수 있다. To compensate for this, an application of an energy storage system (ESS) that stores energy may be considered. By applying an energy storage system, it is possible to provide stable electricity supply and flexibility.

신재생에너지 저장 시스템으로는, 리튬이온전지(Li-ion battery), 나트륨-황전지(NaS battery), 레독스 흐름 전지(Redox flow battery), 수퍼 캐퍼시터(super capacitor), 플라이 휠(flywheel), 압축공기 저장(CAES; Compressed Air Energy Storage) 시스템, 양정 수력 저장(PHS; Pumped Hydro Storage) 시스템, 액체공기 저장(LAES; Liquid Air Energy Storage) 시스템 등이 대두되고 있다. Renewable energy storage systems include lithium-ion batteries, sodium-sulfur batteries, redox flow batteries, super capacitors, and flywheels. Compressed air energy storage (CAES) systems, pumped hydro storage (PHS) systems, and liquid air energy storage (LAES) systems are emerging.

에너지 저장 시스템은, 지리적 특성이나 에너지 밀도, 수명, 설치 및 운영 비용, 안정성 등을 기준으로 평가되고 적용된다. 각 에너지 저장 시스템별로 장단점이 있으나 그 중 양정 수력 저장 방법이 가장 대표적인 에너지 저장방법이다. 또한, 액체공기 저장 장치는 지리적 제약이 적고, 수명이 길며, 운영 비용이 적고, 공기를 이용한 안전한 저장 방식을 이용한다는 점에서 상용화 가능성이 높다.Energy storage systems are evaluated and applied based on geographic characteristics or energy density, lifetime, installation and operating costs, and stability. Each energy storage system has advantages and disadvantages, but among them, the hydraulic power storage method is the most representative energy storage method. In addition, the liquid air storage device is highly commercialized in that it has little geographic constraints, has a long service life, has a low operating cost, and uses a safe storage method using air.

한편, 천연가스는, 화학적 특성으로 인해 연소 시 석유 제품에 비해 이산화탄소(CO2), 질소산화물(NOx), 미세먼지(PM; Particulate Matter) 등의 배출이 적어 화석 연료로서 유용하게 사용되고 있다. 그뿐 아니라, 황 함량이 적어 황산화물(SOx)의 배출도 거의 없다. 이와 같이, 천연가스는 연소 시 연소가스에 포함된 오염물질의 양이 적은 청정연료로서 엔진용 연료로 사용되고 있다.On the other hand, natural gas is used as a fossil fuel because it has less emissions of carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen oxides (NO x ), and particulate matter (PM) than petroleum products due to its chemical properties. In addition, there is little sulfur oxide (SO x ) emission due to low sulfur content. As described above, natural gas is used as an engine fuel as a clean fuel having a small amount of pollutants contained in the combustion gas during combustion.

일반적으로 천연가스는, 극저온으로 액화시킨 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)의 상태로 목적지까지 운반된다. LNG는 천연가스를 상압에서 약 -163℃의 극저온으로 냉각하여 얻어지는 것으로, 가스 상태일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 감소하므로 액체 상태의 LNG가 저장 및 운반에 유리하다. Generally, natural gas is transported to a destination in the state of liquefied natural gas (LNG) liquefied at cryogenic temperature. LNG is obtained by cooling natural gas to a cryogenic temperature of about -163°C at normal pressure, and its volume is reduced to approximately 1/600 than when it is in a gaseous state, so liquid LNG is advantageous for storage and transportation.

액체공기 저장(LAES) 시스템의 기본 원리는 다음과 같다. 외부로부터 유입되는 기체 상태의 공기를 압축시키고, 압축공기를 주열교환기를 통한 액화공정을 거쳐 약 -196℃ 이하로 냉각시켜, 에너지 밀도가 높은 액체 상태로 저장한다. 또한, 액체 상태로 저장되어 있는 액체공기를 가열하여 고압의 기체 상태로 만들고, 이 고압의 공기로 터빈을 구동시켜 전력을 생산한다.The basic principle of a liquid air storage (LAES) system is as follows. The gaseous air introduced from the outside is compressed, and compressed air is liquefied through a main heat exchanger to cool to about -196°C or less, and stored in a liquid state with high energy density. In addition, the liquid air stored in the liquid state is heated to form a high-pressure gas state, and the turbine is driven with the high-pressure air to generate electric power.

액체공기 저장 시스템은, 외부의 별도 열원 없이 공기만으로 액체공기 저장 시스템의 에너지 사이클을 구성하게 되면, 액화 및 재기화 공정에 많은 냉열이 필요하다. 또한, 공기의 팽창열 및 압축열만을 이용하여 공기를 액화 및 기화시키므로, 사이클 내 온도 구배가 크지 않고, 온도와 압력 변화에 다른 열용량의 현격한 차이에 의해 에너지 손실이 많아 액화 에너지를 그대로 기화 공정에 이용하지 못하는 등 사이클 효율이 낮다는 문제점이 있다. 실증 플랜트의 공정 효율은 약 8% 내외인 것으로 알려져있다.If the liquid air storage system constitutes an energy cycle of the liquid air storage system using only air without an external heat source, a lot of cold heat is required for the liquefaction and regasification processes. In addition, since the air is liquefied and vaporized using only the heat of expansion and compression of the air, the temperature gradient in the cycle is not large, and the energy loss is large due to a significant difference in heat capacity due to temperature and pressure changes, so that the liquefied energy is directly vaporized. There is a problem that the cycle efficiency is low, such as not being used for. The process efficiency of the demonstration plant is known to be around 8%.

따라서, 본 발명은, 액체공기 저장 시스템에 있어서, 액화가스 연료의 냉열을 이용함으로써, 액체공기의 생산성을 향상시키는 동시에, 연료 공급 효율을 향상시키고, 엔진의 배기가스를 회수하여 액체공기 발전 공정에 활용하여 전력 생산의 효율도 향상시킬 수 있는, 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention, in the liquid air storage system, by using the cold heat of the liquefied gas fuel, while improving the productivity of the liquid air, while improving the fuel supply efficiency, recovering the exhaust gas of the engine to the liquid air power generation process It is an object of the present invention to provide a liquid air storage system using cold heat of liquefied gas fuel, which can also improve the efficiency of power generation.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 액화가스를 연료로 사용하는 엔진으로 액화가스 연료를 공급하는 연료 공급부; 공기를 액화시키는 공기 액화부; 및 상기 액화된 액체공기를 재기화시켜 전력을 생산하는 재기화부;를 포함하고, 상기 공기 액화부는, 상기 액화가스와 액화시킬 공기를 열교환시켜 상기 엔진으로 공급할 액화가스는 기화시키고 상기 공기는 액화시키는 제1 열교환기;를 포함하는, 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템이 제공된다. According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a fuel supply for supplying liquefied gas fuel to an engine using liquefied gas as fuel; An air liquefaction unit for liquefying air; And a regasification unit for re-vaporizing the liquefied liquid air to produce electric power, wherein the air liquefaction unit exchanges the liquefied gas with air to be liquefied to liquefy the liquefied gas to be supplied to the engine and liquefy the air. A first heat exchanger is provided. A liquid air storage system using cold heat of liquefied gas fuel is provided.

바람직하게는, 상기 재기화부는, 상기 액체공기를 기화시키는 재기화기; 및 상기 재기화기에서 기화된 재기화 공기를 작동유체로 하여 전력을 생산하는 터빈-발전기;를 포함할 수 있다.Preferably, the regasification unit, a regasifier for vaporizing the liquid air; And a turbine-generator for generating electric power using the regasification air vaporized in the regasifier as a working fluid.

바람직하게는, 상기 재기화 공기를 터빈-발전기로 공급하기 전에, 상기 엔진의 폐열을 회수하여 상기 재기화 공기를 더 가열하여 상기 터빈-발전기의 온도 구배를 높이는 제2 가열기;를 포함할 수 있다.Preferably, before supplying the regasification air to the turbine-generator, a second heater to recover the waste heat of the engine and further heat the regasification air to increase the temperature gradient of the turbine-generator. .

바람직하게는, 상기 공기 액화부와 재기화부를 연결하며 제1 열전달 매체가 순환하면서 상기 재기화부에서 상기 액체공기로부터 냉열을 회수하여 상기 공기 액화부에서 공기를 액화시키기 위한 냉열로 제공하는 제1 냉매 사이클;을 더 포함할 수 있다.Preferably, the first refrigerant connecting the air liquefaction unit and the regasification unit and providing cold heat for liquefying air in the air liquefaction unit by recovering cold heat from the liquid air in the regasification unit while the first heat transfer medium circulates Cycle; may further include.

바람직하게는, 상기 공기 액화부는, 액화시킬 공기를 압축시키는 공기 압축기; 및 상기 압축에 의해 온도가 높아진 압축공기를 냉각시키는 중간 냉각기;를 포함하고, 상기 중간 냉각기에서는, 상기 제1 냉매 사이클을 순환하는 제1 열전달 매체가 회수한 액체공기의 냉열로 상기 압축공기가 냉각될 수 있다.Preferably, the air liquefaction unit, an air compressor for compressing the air to be liquefied; And an intermediate cooler for cooling compressed air whose temperature has been increased by the compression. In the intermediate cooler, the compressed air is cooled by cooling heat of the liquid air recovered by the first heat transfer medium circulating through the first refrigerant cycle. Can be.

바람직하게는, 상기 재기화부는, 상기 재기화 공기를 터빈-발전기로 공급하기 전에, 상기 중간 냉각기에서 압축공기를 냉각시키면서 압축열을 회수하여 온도가 상승한 제1 열전달 매체와 재기화 공기를 열교환시켜, 상기 재기화 공기를 더 가열하여 상기 터빈-발전기의 온도 구배를 높이는 제1 가열기;를 포함할 수 있다.Preferably, before the regasification unit supplies the regasification air to the turbine-generator, the compressed heat is recovered while cooling the compressed air in the intermediate cooler to heat the reheated air with the first heat transfer medium whose temperature has increased. , A first heater to further increase the temperature gradient of the turbine-generator by further heating the regasification air.

바람직하게는, 상기 공기 액화부와 재기화부를 연결하며 제2 열전달 매체가 순환하면서 상기 재기화부에서 상기 액체공기로부터 냉열을 회수하여 상기 공기 액화부에서 공기를 액화시키기 위한 냉열로 제공하는 제2 냉매 사이클;을 더 포함할 수 있다.Preferably, the second refrigerant connecting the air liquefaction unit and the regasification unit and providing cold heat for liquefying air in the air liquefaction unit by recovering cold heat from the liquid air in the regasification unit while a second heat transfer medium circulates Cycle; may further include.

바람직하게는, 상기 공기 액화부는, 상기 제2 냉매 사이클을 순환하는 제2 열전달 매체가 회수한 액체공기의 냉열로 상기 압축공기를 액화시키는 제2 열교환기;를 포함하고, 상기 제2 열전달 매체는, 상기 재기화기에서 상기 액체공기의 냉열을 회수하여 상기 제2 열교환기로 공급할 수 있다.Preferably, the air liquefaction unit includes a second heat exchanger for liquefying the compressed air by cooling heat of the liquid air recovered by the second heat transfer medium circulating through the second refrigerant cycle, wherein the second heat transfer medium is , It is possible to recover the cold heat of the liquid air from the regasifier and supply it to the second heat exchanger.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 액화가스를 기화시켜 연료로 사용하는 가스엔진; 압축공기와 상기 가스엔진으로 공급할 액화가스를 열교환시켜 상기 액화가스는 기화시키고 상기 압축공기는 액화시키는 열교환기; 상기 액화된 공기를 상기 압축공기의 온열을 이용하여 기화시키는 재기화기; 및 상기 가스엔진으로부터 상기 압축공기에 의해 기화된 액화가스의 연소에 의해 배출되는 폐열을 회수하여 상기 재기화기에서 기화된 재기화 공기를 가열하는 제2 가열기; 및 상기 제2 가열기에 의해 가열된 재기화 공기를 작동유체로 하여 전력을 생산하는 터빈-발전기;를 포함하여, 상기 가스엔진의 폐열로 상기 터빈-발전기의 도입온도를 높이는, 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템이 제공된다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, a gas engine for vaporizing liquefied gas and using it as fuel; A heat exchanger for exchanging compressed air and liquefied gas to be supplied to the gas engine to liquefy the liquefied gas and liquefy the compressed air; A regasifier that vaporizes the liquefied air using the heat of the compressed air; And a second heater for recovering waste heat discharged by combustion of liquefied gas vaporized by the compressed air from the gas engine and heating the vaporized air in the regasifier. And a turbine-generator for generating electric power using the regasification air heated by the second heater as a working fluid; including, cooling heat of liquefied gas fuel to increase the introduction temperature of the turbine-generator with waste heat of the gas engine Liquid air storage system using the is provided.

바람직하게는, 상기 공기를 압축하여 압축공기를 생산하는 공기 압축기;를 더 포함하고, 상기 터빈-발전기에서 생산된 전력은, 공기 압축기를 구동시키는 동력으로 사용할 수 있다.Preferably, it further comprises an air compressor that compresses the air to produce compressed air, and the electric power produced by the turbine-generator can be used as power to drive the air compressor.

본 발명의 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템은, 액화가스 연료를 기화시키면서 버려지는 냉열을 회수하여, 공기를 액화시키기 위한 냉매로 사용함으로써, 냉열 손실을 줄이고, 공기 액화 효율 및 액화가스 연료 공급 효율을 향상시킬 수 있다. The liquid air storage system using the cold heat of the liquefied gas fuel of the present invention recovers the cold heat that is discarded while vaporizing the liquefied gas fuel and uses it as a refrigerant for liquefying the air, thereby reducing cold heat loss, air liquefaction efficiency, and liquefied gas. Fuel supply efficiency can be improved.

또한, 액화가스를 기화시키기 위해 해수가 아닌 공기를 사용하므로, 액화가스의 냉열을 해상으로 버리지 않아도 되며, 따라서 환경오염의 우려가 없고, 버려지는 냉열을 회수하여 활용하므로, 공기 액화에 필요한 에너지 및 액화가스 연료를 기화시키는데 필요한 에너지를 절감할 수 있다. In addition, since air, not sea water, is used to vaporize the liquefied gas, there is no need to discard the cold heat of the liquefied gas to the sea, and thus there is no fear of environmental pollution. The energy required to vaporize liquefied gas fuel can be reduced.

또한, 잉여의 전력을 액체공기 형태로 저장하여, 필요 시 액체공기를 이용하여 전력을 생산할 수 있고, 따라서, 전력 수급의 불균형을 해소할 수 있다.In addition, by storing excess power in the form of liquid air, electric power can be produced using liquid air if necessary, and thus, an imbalance in power supply and demand can be eliminated.

또한, 액체공기를 이용하여 생산된 전력은 액화가스를 기화시키기 위해 필요한 전력이나 공기를 액화시키기 위해 필요한 전력으로 사용할 수 있고, 전력 생산 용량이 큰 경우에는 국가 전력 공급망(grid)으로도 활용할 수도 있으며, 전력 공급에 있어 친환경적이고 효율적으로 전력을 생산할 수 있다.In addition, the electric power produced by using liquid air can be used as electric power required to liquefy liquefied gas or liquefied air, or can be used as a national power grid when the power generation capacity is large. , It is possible to produce electricity in an eco-friendly and efficient manner in power supply.

특히, 계통 전력망과 연계하여, 전력 수요가 적은 시간대에는 잉여전력을 활용하여 공기를 액화시키는 방식으로 에너지를 저장하고, 전력 수요 피크 시간대에는 액화 공기를 재기화시켜 추가 전력을 생산함으로써, 잉여전력 활용 효율을 개선할 수 있다. In particular, in connection with the grid power grid, energy is stored in a manner that liquefies air by utilizing surplus power in times of low power demand, and by regasifying liquefied air in times of peak power demand, additional power is produced. Efficiency can be improved.

또한, 냉매 사이클을 순환하는 열전달 매체를 이용하여 공기 액화 공정에서 회수한 온열을 재기화 공정에 활용하고, 재기화 공정에서 회수한 냉열은 공기 액화 공정에서 활용할 수 있다.In addition, the heat transferred from the air liquefaction process may be utilized in the regasification process using the heat transfer medium circulating through the refrigerant cycle, and the cold heat recovered in the regasification process may be utilized in the air liquefaction process.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템의 공정 압축공기을 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다. 1 is a flowchart illustrating process compressed air in a liquid air storage system using cold heat of liquefied gas fuel according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing a liquid air storage system using cold heat of liquefied gas fuel according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, which illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, when adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are denoted by the same reference numerals as much as possible even though they are displayed on different drawings. In addition, the following examples may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템의 공정 압축공기을 도시한 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다. 이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템 및 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 방법을 설명하기로 한다. 1 is a flow chart showing process compressed air of a liquid air storage system using cold heat of liquefied gas fuel according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is liquid using cold heat of liquefied gas fuel according to an embodiment of the present invention. It is a schematic diagram of an air storage system. Hereinafter, a liquid air storage system using cold heat of liquefied gas fuel and a method of storing liquid air using cold heat of liquefied gas fuel will be described with reference to FIGS. 1 to 2.

후술하는 본 발명의 일 실시예에 있어서 액화가스는, 가스를 저온으로 액화시켜 수송할 수 있는 액화가스일 수 있으며, 예를 들어, LNG(Liquefied Natural Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같은 액화 석유화학 가스일 수 있다. 또는, 액화 이산화탄소, 액화 수소, 액화 암모니아 등의 액체 가스일 수도 있다. 다만, 후술하는 실시예에서는 대표적인 액화가스인 LNG 또는 LPG가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.In one embodiment of the present invention to be described later, the liquefied gas may be a liquefied gas that can be transported by liquefying the gas at a low temperature, for example, LNG (Liquefied Natural Gas), LEG (Liquefied Ethane Gas), LPG ( Liquefied Petroleum Gas, Liquefied Ethylene Gas, Liquefied Propylene Gas, and the like. Alternatively, it may be a liquid gas such as liquefied carbon dioxide, liquefied hydrogen, liquefied ammonia. However, in the embodiments described later, it will be described as an example that the typical liquefied gas, LNG or LPG is applied.

LNG는 메탄을 주성분으로 하며, 에탄, 프로판, 부탄 등을 포함할 수 있는데, 그 조성은 생산지에 따라 달라질 수 있다. LNG의 액화 온도는 상압에서 약 -161℃이며, 액화 시 가스 상태(즉, 천연가스)일 때보다 부피가 약 1/600로 감소하고 비중도 낮아지므로 수송에 용이하여 주로 액체 상태(즉, LNG)로 저장 및 운반된다. 또한, 천연가스는 황과 수분이 적게 포함되어 있고, 열량이 높아 청정 에너지로 각광받고 있다. LNG has methane as its main component, and may include ethane, propane, butane, etc., and its composition may vary depending on the place of production. The liquefaction temperature of LNG is about -161°C at normal pressure, and the volume is reduced to about 1/600 and the specific gravity is lower than that in the gas state (ie, natural gas) during liquefaction. ). In addition, natural gas contains less sulfur and moisture, and it is attracting attention as a clean energy due to its high heat value.

LPG는 부탄 및 프로판을 주성분으로 하며, 석유 또는 유전가스에서 추출할 수 있는데, 생산지에 따라 조성이 달라질 수 있다. 예를 들어, 유전가스에서 추출된 LPG는 탄화수소 비율이 상대적으로 높다. LPG의 액화 온도는 상압에서 약 -47℃이다. LPG는 비중이 높고 폭발의 위험성이 있으나, 가벼운 압력 용기에도 저장할 수 있으므로 휴대가 간편하다는 장점이 있다. LPG is mainly composed of butane and propane, and can be extracted from petroleum or oilfield gas, but the composition may vary depending on the place of production. For example, LPG extracted from oilfield gas has a relatively high proportion of hydrocarbons. The liquefaction temperature of LPG is about -47°C at normal pressure. LPG has a high specific gravity and a risk of explosion, but it has the advantage of being easy to carry because it can be stored in a light pressure vessel.

또한, 후술하는 본 발명의 일 실시예에 있어서 엔진은, 액화가스를 연료로 사용할 수 있는 가스 엔진일 수 있으며, 연료의 연소에 의해 전력을 생산할 수 있는 발전기가 구비된 엔진 또는 발전용 엔진일 수 있다. In addition, in one embodiment of the present invention described later, the engine may be a gas engine that can use liquefied gas as fuel, and may be an engine or an engine for power generation with a generator capable of producing electric power by combustion of fuel. have.

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템은 도 1에 도시된 공정 압축공기을 따른다.A liquid air storage system using cold heat of liquefied gas fuel according to an embodiment of the present invention follows the process compressed air shown in FIG. 1.

본 실시예의 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 방법은, 기체 상태의 공기를 액화시키고, 액화된 액체공기를 저장하는 액화 및 저장 단계(S100);와 저장된 액체공기를 재기화시키고, 기체 상태의 재기화 공기를 이용하여 전력을 생산하는 재기화 및 발전 단계(S200);를 포함한다.The method for storing liquid air using cold heat of liquefied gas fuel of the present embodiment comprises: liquefying and storing liquefied air and liquefying and storing liquefied liquid air (S100); and revaporizing the stored liquid air, It includes; a regasification and power generation step (S200) for producing power using the regasification of the air.

본 실시예의 액화 및 저장 단계(S100)는, 외부로부터 기체 상태의 공기를 공급하고 압축하는 압축 단계; 압축공기를 냉각시키는 냉각 단계; 및 냉각된 압축공기를 감압시키는 감압 단계;와 압축, 냉각 및 감압 단계를 거치면서 액화된 공기를 액체 상태로 저장하는 저장 단계;를 포함한다. The liquefaction and storage step (S100) of the present embodiment includes a compression step of supplying and compressing gaseous air from the outside; A cooling step of cooling the compressed air; And a depressurization step of decompressing the cooled compressed air; and a storage step of storing the liquefied air in a liquid state during compression, cooling, and decompression steps.

압축 단계는, 공기를 다단 압축할 수 있고, 각 압축단의 후단에서는, 압축에 의해 온도가 상승한 공기를 냉각시키는 중간 냉각 단계가 후속될 수 있다. The compression step may compress the air in multiple stages, and in the rear stage of each compression stage, an intermediate cooling stage in which the air whose temperature has risen by compression is cooled.

예를 들어, 본 실시예의 압축 단계는, 공기를 2단 압축할 수 있다. 즉, 첫번째 단 압축기(제1 공기압축기)에서 압축된 제1압축공기는 두번째 단 압축기(제2 공기압축기)로 공급하기 전에 중간 냉각시킨 후 두번째 단 압축기로 공급하고, 두번째 단 압축기에서 압축된 제2 압축공기는 냉각 단계로 도입하기 전에 중간 냉각시킬 수 있다.For example, in the compression step of the present embodiment, air may be compressed in two stages. That is, the first compressed air compressed in the first stage compressor (the first air compressor) is intermediate cooled before being supplied to the second stage compressor (the second air compressor) and then supplied to the second stage compressor, and the first compressed air is compressed from the second stage compressor. 2 Compressed air can be intercooled prior to introduction into the cooling stage.

또한, 본 실시예의 재기화 및 발전 단계(S200)는, 저장된 액체공기를 가압하는 가압 단계; 가압된 액체공기를 재기화시키는 기화 단계; 및 기화된 기체 상태의 공기를 가열하는 가열 단계; 및 가열된 기체 상태의 재기화 공기를 팽창시키고 팽창일에 의해 전력을 생산하는 팽창 단계;를 포함한다.In addition, the regasification and power generation step (S200) of the present embodiment, a pressing step of pressurizing the stored liquid air; Vaporization step of re-vaporizing the pressurized liquid air; And a heating step of heating air in the vaporized gas state. And an expansion step of expanding the regasified air in the heated gas state and producing electric power by an expansion day.

상술한 바와 같이, 액화 및 저장 단계(S100)에서는 공기를 액화시키기 위하여 공기에 냉열을 제공하는 저온열원을 필요로 하고, 재기화 및 발전 단계(S200)에서는 액체공기를 재기화시키기 위하여 액체공기에 온열을 제공하는 고온열원을 필요로 한다.As described above, in the liquefaction and storage step (S100), a low temperature heat source that provides cold heat to the air is required to liquefy the air, and in the regasification and power generation step (S200), the liquid air is revaporized. There is a need for a high temperature heat source that provides warmth.

본 실시예에 따르면, 액화 및 저장 단계(S100)에서 필요로 하는 냉열과 재기화 및 발전 단계(S200)에서 필요로 하는 온열을, 냉매 사이클을 순환하는 열전달 매체를 이용하여 제공한다. According to this embodiment, cold heat required in the liquefaction and storage step (S100) and warm heat required in the regasification and power generation step (S200) are provided using a heat transfer medium circulating through the refrigerant cycle.

냉매 사이클을 순환하는 열전달 매체는, 재기화 및 발전 단계(S200)에서 액체공기를 기화시키면서 액체공기로부터 냉열을 얻고, 액체공기로부터 얻은 냉열을 액화 및 저장 단계(S100)에서 공기를 액화시키기 위한 냉열로 활용하며, 액화 및 저장 단계(S100)에서 공기를 액화시키면서 기체 공기로부터 온열을 얻고, 기체 공기로부터 얻은 온열을 다시 재기화 및 발전 단계(S200)에서 액체공기를 재기화시키기 위한 온열로 활용한다. The heat transfer medium that circulates through the refrigerant cycle obtains cold heat from the liquid air while vaporizing the liquid air in the regasification and power generation step (S200), and cold heat for liquefying the air from the liquid air and liquefying the air in the storage step (S100). It is utilized as, and while liquefying the air in the liquefaction and storage step (S100), it obtains warm heat from the gas air, and utilizes the heat obtained from the gas air as warm heat for regasifying the liquid air in the regasification and power generation step (S200). .

보다 구체적으로, 열전달 매체는, 냉각 단계에서 열교환에 의해 압축공기의 열을 빼앗아 압축공기를 액화시키면서 가열되고, 가열된 냉매는, 재기화시킬 액체공기와 열교환하면서 액체공기를 기화시킨다. More specifically, the heat transfer medium is heated while taking away the heat of the compressed air by heat exchange in the cooling step while liquefying the compressed air, and the heated refrigerant vaporizes the liquid air while exchanging heat with the liquid air to be regasified.

또한, 본 실시예에 따르면, 액화가스 연료를 공급하여 엔진을 구동시키는 연료 공급 단계(S400);를 더 포함한다. In addition, according to the present embodiment, the fuel supply step of driving the engine by supplying liquefied gas fuel (S400); further includes.

본 실시예에 따르면, 액화가스 연료를 엔진으로 공급함으로써 전력을 생산하고, 액화가스 연료의 냉열은 공기를 액화시키는데 활용하며, 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 폐열은 재기화 및 발전 단계(S200)에서 활용할 수 있다.According to the present embodiment, liquefied gas fuel is supplied to the engine to generate power, cold heat of the liquefied gas fuel is utilized to liquefy the air, and waste heat of exhaust gas discharged from the engine is regasified and generated in a step S200. Can be utilized.

본 실시예의 연료 공급 단계(S400)는, 액화가스를 기화시키는 기화 단계; 기화된 액화가스를 엔진의 연료로 공급하여 연소시키는 연소 단계; 및 연소에 의해 배출된 배기가스를 회수하는 배기 단계;를 포함할 수 있다.The fuel supply step (S400) of this embodiment includes a vaporization step of vaporizing the liquefied gas; A combustion step of supplying and vaporizing liquefied liquefied gas as fuel of the engine; And an exhaust step of recovering exhaust gas emitted by combustion.

기화 단계는, 기화시킬 액화가스의 일부 또는 전부를 액화 및 저장 단계(S100)에서 공기를 액화시키기 위한 냉열로 활용함으로써 예열시키는 예열 단계;를 포함할 수 있다. 공기를 액화시키기 위한 냉열로 활용하면서 온도가 높아진 액화가스를 기화시켜 엔진의 연료로 공급함으로써, 기화 에너지를 절감할 수 있다. The vaporization step may include a preheating step of preheating by utilizing a part or all of the liquefied gas to be vaporized as cold heat for liquefying air in the liquefaction and storage step (S100). It is possible to reduce the evaporation energy by vaporizing the liquefied gas having a high temperature while supplying it as fuel to the engine while utilizing it as cold heat for liquefying the air.

또한, 배기 단계는, 엔진으로부터 배출되는 배기가스 중 일부 또는 전부를 재기화 및 발전 단계(S200)에서 팽창시킬 재기화 공기를 가열시키는 열원으로 활용함으로써 가열시키는 재기화 공기 가열 단계;를 포함할 수 있다. In addition, the exhaust step may include a regasification air heating step of heating by utilizing some or all of the exhaust gas discharged from the engine as a heat source for heating the regasification air to be expanded in the regasification and power generation step (S200). have.

이와 같이 본 실시예에 따르면, 엔진의 연료로서 공급되는 과정에서 버려지는 액화가스의 냉열을 회수하여 액체공기를 생성하는 데 활용함으로써, 액체공기의 생성량을 늘리고, 액체공기를 생성하는데 필요한 에너지를 절감할 수 있다. Thus, according to the present embodiment, by recovering the cold heat of the liquefied gas wasted in the process of being supplied as the fuel of the engine and utilized to generate liquid air, increase the amount of liquid air generated, and reduce the energy required to generate liquid air can do.

또한, 액화가스를 연료로 사용하여 전력을 생산하고 엔진으로부터 버려지는 폐열을 회수하여 액체공기를 기화시키는 데 활용함으로써, 재기화 공기의 온도를 높이고, 전력 생산용 팽창 수단, 예를 들어 터빈-발전기의 입구 온도를 높여줌으로써, 온도 구배를 크게 하여, 재기화 및 발전 단계(S200)에서 전력 생산 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, by using liquefied gas as a fuel to produce power, and recovering waste heat from the engine and using it to vaporize liquid air, the temperature of regasification air is increased, and an expansion means for power generation, for example, a turbine-generator By increasing the inlet temperature of the, it is possible to increase the temperature gradient, thereby improving the power production efficiency in the regasification and power generation step (S200).

상술한 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 방법의 압축공기은, 후술하는 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템을 이용하여 실시될 수 있다. 이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템을 설명하기로 한다. The compressed air of the above-described method for storing liquid air using cold heat of liquefied gas fuel may be implemented using a liquid air storage system using cold heat of liquefied gas fuel described later. Hereinafter, a liquid air storage system using cold heat of liquefied gas fuel according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2.

본 실시예에 따른 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템은, 공기를 액화시키고, 액체공기를 저장하는 공기 액화부(100); 액체공기를 재기화시키고, 기체 상태의 재기화 공기를 이용하여 전력을 생산하는 재기화부(300); 엔진(402)으로 액화가스 연료를 공급하여 전력을 생산하는 연료 공급부(400); 및 공기 액화부(100), 재기화부(300) 및 연료 공급부(400)로부터 냉열 및 온열을 회수하고, 공급하며, 필요에 따라서는 열에너지를 저장할 수도 있는 냉/온열 순환부(200a, 200b);를 포함한다. The liquid air storage system using cold heat of liquefied gas fuel according to the present embodiment includes: an air liquefaction unit 100 for liquefying air and storing liquid air; A regasification unit 300 for revaporizing liquid air and generating electric power using gaseous regasification air; A fuel supply unit 400 for supplying liquefied gas fuel to the engine 402 to produce electric power; And cold/hot heat circulation units 200a, 200b that recover and supply cold heat and hot heat from the air liquefaction unit 100, the regasification unit 300, and the fuel supply unit 400, and may store thermal energy as necessary. It includes.

냉/온열 순환부(200a, 200b)는 제1 열전달 매체가 순환하는 제1 냉매 사이클(200a); 및 제2 열전달 매체가 순환하는 제2 냉매 사이클(200b);을 포함한다. 제1 열전달 매체와 제2 열전달 매체는 서로 다른 유체이며, 각각 폐쇄 사이클인 제1 냉매 사이클(200a)과 제2 냉매 사이클(200b)을 순환할 수 있다. The cold/hot heat circulation units 200a and 200b include a first refrigerant cycle 200a through which the first heat transfer medium circulates; And a second refrigerant cycle 200b through which the second heat transfer medium circulates. The first heat transfer medium and the second heat transfer medium are different fluids, and may circulate the first refrigerant cycle 200a and the second refrigerant cycle 200b, respectively, which are closed cycles.

또한, 공기 액화부(100)와 재기화부(300)는 제1 냉매 사이클(200a), 제2 냉매 사이클(200b) 및 연료 공급부(400)를 공유한다. In addition, the air liquefaction unit 100 and the regasification unit 300 share the first refrigerant cycle 200a, the second refrigerant cycle 200b, and the fuel supply unit 400.

공기 액화부(100)는 제1 냉매 사이클(200a)을 순환하는 제1 열전달 매체와, 연료 공급부(400)를 통해 엔진(402)으로 공급되는 액화가스와, 제2 냉매 사이클(200b)을 순환하는 제2 열전달 매체로부터 공기를 액화시키기 위한 냉열을 얻는다. The air liquefaction unit 100 circulates a first heat transfer medium circulating the first refrigerant cycle 200a, a liquefied gas supplied to the engine 402 through the fuel supply unit 400, and a second refrigerant cycle 200b Cold heat for liquefying air is obtained from the second heat transfer medium.

또한, 재기화부(300)는 제1 냉매 사이클(200a)을 순환하는 제1 열전달 매체와, 제2 냉매 사이클(200b)을 순환하는 제2 열전달 매체와, 엔진(402)으로부터 배출되는 배기가스로부터 액체공기를 재기화 시키기 위한 온열을 얻는다. In addition, the regasification unit 300 includes a first heat transfer medium circulating through the first refrigerant cycle 200a, a second heat transfer medium circulating through the second refrigerant cycle 200b, and exhaust gas discharged from the engine 402. It gets warm to revaporize the liquid air.

제1 열전달 매체는, 제1 냉매 사이클(200a)을 순환하면서, 재기화 시스템(300)에서 액체공기를 기화시키면서 액체공기로부터 냉열을 회수하고, 회수한 냉열은 공기 액화부(100)에서 공기를 액화시키기 위한 냉열로 제공한다. 또한, 제1 열전달 매체는, 제1 냉매 사이클(200a)을 순환하면서, 공기 액화부(100)에서 공기를 액화시키기 위한 냉열을 제공하면서 온열을 회수하고, 회수한 온열은 다시 재기화부(300)에서 액체공기를 기화시키기 위한 온열로 공급한다. The first heat transfer medium, while circulating the first refrigerant cycle 200a, recovers cold heat from the liquid air while vaporizing the liquid air in the regasification system 300, and the recovered cold heat recovers air from the air liquefaction unit 100. Provided as cold heat for liquefaction. In addition, while the first heat transfer medium circulates through the first refrigerant cycle 200a, heat is recovered while providing cold heat for liquefying the air in the air liquefaction unit 100, and the recovered heat is again regasification unit 300 Is supplied with heat to vaporize the liquid air.

제2 열전달 매체는, 제2 냉매 사이클(200b)을 순환하면서, 재기화부(300)에서 액체공기를 기화시키면서 냉열을 회수하고, 회수한 냉열을 공기 액화부(100)에서 공기를 액화시키기 위한 냉열로 제공한다. 또한, 제2 열전달 매체는, 제2 냉매 사이클(200b)을 순환하면서, 공기 액화부(100)에서 공기를 액화시키기 위한 냉열을 제공하면서 온열을 회수하고, 회수한 온열은 다시 재기화부(300)에서 액체공기를 기화시키기 위한 온열로 공급한다.The second heat transfer medium, while circulating the second refrigerant cycle 200b, recovers cold heat while vaporizing liquid air in the regasification unit 300, and cold heat for liquefying the air in the air liquefaction unit 100 To provide. In addition, while the second heat transfer medium circulates through the second refrigerant cycle 200b, the air liquefaction unit 100 provides heat for liquefying the air while recovering the heat, and the recovered heat is again regasification unit 300 Is supplied with heat to vaporize the liquid air.

공기 액화부(100)로는, 제2 열전달 매체가 제1 열전달 매체보다 더 낮은 온도의 냉열을 제공할 수 있다. 따라서, 제1 열전달 매체가 제2 열전달 매체보다 전단에서 공기와 열교환하여, 냉열을 제공할 수 있다.As the air liquefaction unit 100, the second heat transfer medium may provide cold heat at a lower temperature than the first heat transfer medium. Therefore, the first heat transfer medium can exchange heat with air at the front end than the second heat transfer medium, thereby providing cold heat.

본 실시예의 공기 액화부(100)는, 공기 액화부(100)로 유입된 액화시킬 공기(air)를 압축시키는 공기 압축기(101, 103); 압축된 공기를 액화가스와의 열교환에 의해 냉각(액화)시키는 제1 열교환기(105); 제1 열교환기(105)에서 냉각된 공기를 액화가스 및/또는 제2 열전달 매체와의 열교환에 의해 냉각(액화)시키는 제2 열교환기(106); 제1 열교환기(105) 및 제2 열교환기(106)에 의해 냉각(액화)된 공기를 감압시키는 감압장치(107); 및 감압장치(107)에 의해 감압된 액체공기를 저장하는 액체공기 저장탱크(108);를 포함한다. The air liquefaction unit 100 of this embodiment includes: air compressors 101 and 103 for compressing air to be liquefied introduced into the air liquefaction unit 100; A first heat exchanger 105 that cools (liquefies) the compressed air by heat exchange with a liquefied gas; A second heat exchanger 106 that cools (liquefies) the air cooled in the first heat exchanger 105 by heat exchange with a liquefied gas and/or a second heat transfer medium; A decompression device 107 for depressurizing the air cooled (liquefied) by the first heat exchanger 105 and the second heat exchanger 106; And a liquid air storage tank 108 that stores the liquid air decompressed by the pressure reducing device 107.

도면에 도시되어 있지는 않지만, 공기로부터 산소와 나머지 성분들을 분리하여, 분리된 순산소를 공기 압축기(101, 103)로 공급하는 공기 분리기(미도시);를 더 포함할 수도 있다. 즉, 본 실시예에서 액화시킬 공기는, 공기 분리기에서 분리된 순산소일수 있다. 또한, 공기 분리기를 포함하는 경우, 공기 분리기에서 공기로부터 분리된 질소를 이용하여 터빈을 구동시킴으로써 전력을 생산하는 질소터빈(미도시);을 더 포함할 수도 있을 것이다. Although not shown in the figure, it may further include an air separator (not shown) that separates oxygen from the air and the rest of the components and supplies the separated pure oxygen to the air compressors 101 and 103. That is, in this embodiment, the air to be liquefied may be pure oxygen separated from the air separator. In addition, when the air separator is included, a nitrogen turbine (not shown) for generating power by driving the turbine using nitrogen separated from the air in the air separator may further include.

본 실시예의 공기 압축기(101, 103), 제1 열교환기(105), 제2 열교환기(106), 감압장치(107) 및 액체공기 저장탱크(108)는, 공기 액화라인(AL)에 의해 연결될 수 있으며, 공기 액화부(100)로 유입된 공기는, 공기 액화라인(AL)을 따라 유동하면서, 압축, 냉각 및 감압 공정을 거쳐 액화되고, 액체공기 저장탱크(108)에 저장된다.The air compressors 101 and 103 of the present embodiment, the first heat exchanger 105, the second heat exchanger 106, the pressure reducing device 107, and the liquid air storage tank 108, by the air liquefaction line (AL) Can be connected, the air flowing into the air liquefaction unit 100, while flowing along the air liquefaction line (AL), is liquefied through a compression, cooling and decompression process, is stored in the liquid air storage tank (108).

본 실시예의 공기 압축기(101, 103)는, 여러 단계에 걸쳐 공기를 압축시킬 수 있도록 다수개의 압축부를 포함하는 다단 압축기로 구성될 수 있다. The air compressors 101 and 103 of the present embodiment may be configured as a multi-stage compressor including a plurality of compression units to compress air over various stages.

공기는 고압으로 압축할수록 액체공기의 수율(유입된 기체 상태의 공기량 대비 생산되는 액체 상태의 공기량)이 높아지는 경향이 있으나, 고압으로 압축할수록 압축일이 커지므로 전체 에너지 효율은 감소하게 된다. 따라서, 고압의 압축을 통해 많은 양의 전기 에너지를 소모하기보다는, 압축 단계 및 각 단계에서의 압축비와 액체공기 생산량과의 상관관계를 분석하여 다단 압축 정도와 적정 압축비를 결정하여 사이클을 최적화하는 것이 바람직하다.The compressed air tends to have a higher yield of liquid air (compared to the amount of air in the gaseous state produced) than the compressed air, but the more compressed it is, the greater the compression day, so the overall energy efficiency decreases. Therefore, rather than consuming a large amount of electrical energy through high pressure compression, it is better to optimize the cycle by determining the multistage compression degree and the appropriate compression ratio by analyzing the compression stage and the correlation between the compression ratio and liquid air production in each stage. desirable.

본 실시예에서는, 공기 압축기가, 제1 공기압축기(101); 및 제2 공기압축기(103)를 포함하여, 2단계에 걸쳐 기체 상태의 공기를 압축시키는 2단 압축기(101, 103)인 것을 예로 들어 설명하기로 한다. In this embodiment, the air compressor includes: a first air compressor (101); And it will be described as an example that includes a second air compressor 103, two-stage compressors (101, 103) for compressing the gaseous air over two stages.

다단으로 구성되는 공기 압축기의 각 단의 후단에는, 압축 공정에 의해 온도가 상승한 압축공기를 냉각시키는 중간 냉각기(intercooler, 102, 104)가 설치될 수 있다.Intercoolers 102 and 104 may be installed at a rear end of each stage of the multi-stage air compressor to cool compressed air whose temperature has increased by a compression process.

즉, 본 실시예와 같이, 공기 압축기가 2단 압축기로 구성되는 경우, 제1 공기 압축기(101)의 후단에 구비되며, 제1 공기 압축기(101)에서 압축되면서 온도가 상승한 제1 압축공기를 냉각시키는 제1 중간 냉각기(102); 및 제2 공기 압축기(103)의 후단에 구비되며, 제2 공기 압축기(103)에서 압축되면서 온도가 상승한 제2 압축공기를 냉각시키는 제2 중간 냉각기(104);를 포함할 수 있다. 여기서, 제2 중간 냉각기(104)는 공기 압축기의 가장 후단에 설치되는 애프터쿨러(after cooler)일 수 있다. 이하, 본 명세서에서 '공기 압축기(101, 103)'라 함은, 각 압축부(101, 103)의 후단에 설치되는 중간 냉각기(102, 104)를 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.That is, as in the present embodiment, when the air compressor is composed of a two-stage compressor, the first compressed air is provided at the rear end of the first air compressor 101 and the temperature is increased while being compressed by the first air compressor 101. A first intermediate cooler 102 for cooling; And a second intermediate cooler 104 provided at a rear end of the second air compressor 103 and cooling the second compressed air whose temperature has increased while being compressed by the second air compressor 103. Here, the second intermediate cooler 104 may be an after cooler installed at the rear end of the air compressor. Hereinafter, in this specification, the term'air compressors 101 and 103' may be understood as a concept including intermediate coolers 102 and 104 installed at a rear end of each compression unit 101 and 103.

본 실시예의 중간 냉각기(102, 104)에서 압축공기를 냉각시키는 냉열원은, 제1 냉매 사이클(200a)을 순환하는 제1 열전달 매체일 수 있다. The cold heat source cooling the compressed air in the intermediate coolers 102 and 104 of the present embodiment may be a first heat transfer medium circulating through the first refrigerant cycle 200a.

즉, 제1 중간 냉각기(102)에서는, 제1 공기 압축기(101)에서 압축된 제1 압축공기와 제1 열전달 매체가 열교환하여, 제1 압축공기는 냉각된 후 제2 공기 압축기(103)로 유입되고, 제1 열전달 매체는 가열된 후 제1 냉매 사이클(200a)을 순환할 수 있다. That is, in the first intermediate cooler 102, the first compressed air compressed by the first air compressor 101 exchanges heat with the first heat transfer medium, and the first compressed air is cooled and then transferred to the second air compressor 103. Inflow, the first heat transfer medium may be heated to circulate the first refrigerant cycle 200a.

또한, 제2 중간 냉각기(104)에서는, 제2 공기 압축기(103)에서 압축된 제2 압축공기와 제1 열전달 매체가 열교환하여, 제2 압축공기는 냉각된 후 제1 열교환기(105)로 유입되고, 제1 열전달 매체는 가열된 후 제1 냉매 사이클(200a)을 순환할 수 있다. In addition, in the second intermediate cooler 104, the second compressed air compressed by the second air compressor 103 and the first heat transfer medium exchange heat, so that the second compressed air is cooled and then transferred to the first heat exchanger 105. Inflow, the first heat transfer medium may be heated to circulate the first refrigerant cycle 200a.

제1 냉매 사이클(200a)을 순환하는 제1 열전달 매체가 제1 중간 냉각기(102) 및 제2 중간 냉각기(104)에서 열교환에 의해 회수한 압축열은, 후술하는 제1 가열기(303)에서 재기화 공기와 제1 열전달 매체를 열교환시킴으로써, 터빈-발전기(305)로 공급되는 재기화 공기를 가열시키는데 활용할 수 있다. 제1 가열기(303)에서 재기화 공기를 가열시키면서 제1 열전달 매체는 재기화 공기의 냉열을 회수하여 냉각된다. The compressed heat recovered by heat exchange in the first intermediate cooler 102 and the second intermediate cooler 104 by the first heat transfer medium circulating in the first refrigerant cycle 200a is recovered by the first heater 303 described later. By exchanging the oxidized air and the first heat transfer medium, it can be utilized to heat the regasified air supplied to the turbine-generator 305. The first heat transfer medium is cooled by recovering cold heat of the regasification air while heating the regasification air in the first heater 303.

또한, 제1 가열기(303)에서 재기화 공기를 가열시키면서 제1 열전달 매체가 회수한 냉열은, 제1 중간 냉각기(102) 및 제2 중간 냉각기(104)에서 압축공기를 냉각시키는데 활용할 수 있다. In addition, the cold heat recovered by the first heat transfer medium while heating the regasification air in the first heater 303 can be utilized to cool the compressed air in the first intermediate cooler 102 and the second intermediate cooler 104.

따라서, 본 실시예에 따르면, 중간 냉각기에서 해수 등 외부 열원을 활용하여 압축공기를 중간 냉각시키는 기존의 방식과 비교하여, 외부로부터 공급되는 열원을 최소화하고, 공정 내 잉여열을 활용함으로써, 적용 가능성을 확대시키고, 에너지 비용을 감소시키고 공정 효율은 개선할 수 있다. Therefore, according to the present embodiment, compared to a conventional method of intermediate cooling of compressed air by utilizing an external heat source such as sea water in an intermediate cooler, by minimizing the heat source supplied from the outside and utilizing excess heat in the process, applicability Can increase energy efficiency, reduce energy costs and improve process efficiency.

공기 압축기(101, 103)에서 압축된 압축공기는, 제1 열교환기(105)로 유입되며, 제1 열교환기(105)에서 열교환에 의해 냉각(또는 적어도 일부가 액화)된다. The compressed air compressed by the air compressors 101 and 103 flows into the first heat exchanger 105 and is cooled (or at least partially liquefied) by heat exchange in the first heat exchanger 105.

본 실시예의 제1 열교환기(105)에서는, 공기 압축기(101, 103)에서 압축된 압축공기;와, 후술할 액화가스 저장탱크(401)로부터 엔진(402)으로 공급되는 액화가스;와, 액체공기 저장탱크(108)로부터 공기 압축기(101, 103)로 회수되는 기체 상태의 회수 공기;가 열교환하여, 압축공기는 냉각(액화)되고, 액화가스는 가열(기화)되며, 회수 공기는 가열된다. In the first heat exchanger 105 of the present embodiment, compressed air compressed by the air compressors 101 and 103; and liquefied gas supplied from the liquefied gas storage tank 401 to be described later to the engine 402; and liquid The recovered air in the gaseous state recovered from the air storage tank 108 to the air compressors 101 and 103; heat exchanges, the compressed air is cooled (liquefied), the liquefied gas is heated (vaporized), and the recovered air is heated. .

제1 열교환기(105)를 통과하면서 냉각 또는 액화된 공기는, 제2 열교환기(106)로 유입되며, 제2 열교환기(106)에서는 열교환에 의해 공기가 완전 액화 또는 과냉각될 수 있다. Air that is cooled or liquefied while passing through the first heat exchanger 105 flows into the second heat exchanger 106, and in the second heat exchanger 106, air may be completely liquefied or supercooled by heat exchange.

본 실시예의 제2 열교환기(106)에서는, 제1 열교환기(105)에서 냉각된 공기;와, 액화가스 저장탱크(401)로부터 엔진(402)으로 공급되는 액화가스;와, 제2 냉매 사이클(200b)을 순환하는 제2 열전달 매체;와, 액체공기 저장탱크(108)로부터 공기 압축기(101, 103)로 회수되는 기체 상태의 회수 공기;가 열교환하여, 제1 열교환기(105)에서 냉각된 공기는 냉각(액화)되고, 액화가스는 가열(기화)되고, 제2 열전달 매체는 가열되며, 회수 공기는 가열된다.In the second heat exchanger 106 of this embodiment, the air cooled in the first heat exchanger 105; and the liquefied gas supplied from the liquefied gas storage tank 401 to the engine 402; and the second refrigerant cycle A second heat transfer medium circulating (200b); and, the gaseous recovery air recovered from the liquid air storage tank 108 to the air compressors 101 and 103; heat exchanges to cool in the first heat exchanger 105 The cooled air is cooled (liquefied), the liquefied gas is heated (vaporized), the second heat transfer medium is heated, and the recovered air is heated.

제2 열교환기(106)로부터 배출되는 냉각된 공기는 감압장치(107)로 공급된다. 감압장치(107)는 공기를 액체공기 저장탱크(108)에서 요구하는 압력, 또는 상압 수준까지 감압시킬 수 있다. The cooled air discharged from the second heat exchanger 106 is supplied to the pressure reducing device 107. The decompression device 107 may decompress the air to a pressure required by the liquid air storage tank 108 or a normal pressure level.

본 실시예의 감압장치(107)는 공기를 단열팽창시킬 수 있고, 공기는 감압장치(107)를 통과하면서 단열팽창되어 압력 및 온도가 낮아질 수 있다.The pressure-reducing device 107 of this embodiment may adiabaticly expand air, and the air may adiabaticly expand while passing through the pressure-reducing device 107, thereby reducing pressure and temperature.

본 실시예의 감압장치(107)는 줄-톰슨 밸브(Joule-Thomson valve) 또는 팽창기일 수 있다. 감압장치(107)를 이용하여 공기 압축기(101. 103)에서 다단압축되고 제1 열교환기(105) 및 제2 열교환기(106)를 통과하면서 액화된 공기를 팽창시킴으로써, 줄-톰슨 효과에 의해 액화 공기의 온도는 더 낮아진다. 따라서, 공기 액화 수율을 높이고, 저장성을 높일 수 있다. The pressure reducing device 107 of this embodiment may be a Joule-Thomson valve or an expander. By the multistage compression in the air compressor 101.103 using the pressure reducing device 107 and expanding the liquefied air while passing through the first heat exchanger 105 and the second heat exchanger 106, by the Joule-Thomson effect The temperature of the liquefied air is lower. Therefore, it is possible to increase the air liquefaction yield and increase the storage properties.

감압장치(107)에 의해 감압된 액체공기는 액체공기 저장탱크(108)로 이송되며, 액체공기 저장탱크(108)에 액체 상태로 저장된다. The liquid air decompressed by the pressure reducing device 107 is transferred to the liquid air storage tank 108 and is stored in a liquid state in the liquid air storage tank 108.

본 실시예의 액체공기 저장탱크(108)는, 공기 액화부(100)를 통과하면서 액화된 액체공기를 저장하기 위한 것으로서, 액체공기가 극저온의 온도를 유지하며 액체 상태로 저장되어 있을 수 있도록 단열 처리될 수 있다.The liquid air storage tank 108 of the present embodiment is for storing liquefied liquid air while passing through the air liquefaction unit 100, and insulates the liquid air to be stored in a liquid state while maintaining a cryogenic temperature. Can be.

도 2에는 하나의 액체공기 저장탱크(108)만을 도시하였으나, 액체공기 저장탱크(108)는 다수개 설치될 수 있다. Although only one liquid air storage tank 108 is illustrated in FIG. 2, a plurality of liquid air storage tanks 108 may be installed.

또한, 액체공기 저장탱크(108)에는, 액체공기 저장탱크(108)에 저장된 액체 상태의 액체공기가 재기화부(300)로 이송되도록 연결되는 공기 기화라인(AL2); 및 액체공기 저장탱크(108)로부터 재액화되지 않은 기체 상태의 공기가 공기 압축기(101, 103) 전단의 공기 액화라인(AL)으로 합류되도록 연결되는 공기 회수라인(AL1);이 연결된다.In addition, the liquid air storage tank 108, the air vaporization line (AL2) is connected to be transported to the liquid air in the liquid state stored in the liquid air storage tank (108) to the regasification unit (300); And an air recovery line (AL1) connected so that the air in the gaseous state that is not re-liquefied from the liquid air storage tank (108) is joined to the air liquefaction line (AL) before the air compressors (101, 103).

공기 기화라인(AL2)은 후술하는 재기화부(300)와 연결될 수 있으며, 액체공기 저장탱크(108)로부터 배출된 액체공기는, 공기 기화라인(AL2)을 따라 유동하며 재기화부(300)로 유입된다. The air vaporization line AL2 may be connected to the regasification unit 300 described later, and the liquid air discharged from the liquid air storage tank 108 flows along the air vaporization line AL2 and flows into the regasification unit 300 do.

공기 회수라인(AL1)은 공기 압축기(101, 103) 전단의 공기 액화라인(AL)으로 합류될 수 있으며, 기체 공기는 액체공기 저장탱크(108)로부터 공기 회수라인(AL1)을 따라 유동하여 공기 압축기(101, 103)로 재공급될 수 있다. Air recovery line (AL1) may be joined to the air liquefaction line (AL) of the front of the air compressor (101, 103), gas air flows from the liquid air storage tank (108) along the air recovery line (AL1) air It can be fed back to the compressor (101, 103).

공기 회수라인(AL1)은 액체공기 저장탱크(108)로부터 배출된 기체 공기의 압력과 가장 유사한 압력의 도입 압력을 갖는 제1 공기 압축기(101)의 전단으로 연결되는 것이 바람직하다. The air recovery line AL1 is preferably connected to the front end of the first air compressor 101 having an introduction pressure of the pressure most similar to the pressure of gas air discharged from the liquid air storage tank 108.

따라서, 본 실시예의 제1 공기 압축기(101)로는, 공기 액화부(100)로 유입된 공기와 공기 회수라인(AL1)을 따라 재도입되는 기체 공기의 혼합공기가 유입될 수 있다. Accordingly, a mixed air of air introduced into the air liquefaction unit 100 and gas air being re-introduced along the air recovery line AL1 may be introduced into the first air compressor 101 of the present embodiment.

공기 회수라인(AL1)을 통해 회수되는 기체 공기가 없는 경우에는 공기 액화 부(100)로 유입되는 공기만이 제1 공기 압축기(101)로 도입될 수 있음은 물론이고, 공기 회수라인(AL1)을 통해 회수되는 기체 공기의 유량이 많은 경우에는, 공기 회수라인(AL1)을 통해 회수되는 기체 공기만이 제1 공기 압축기(101)로 도입될 수도 있을 것이다. When there is no gas air recovered through the air recovery line AL1, only the air flowing into the air liquefaction unit 100 can be introduced into the first air compressor 101, as well as the air recovery line AL1. When the flow rate of the gas air recovered through is large, only the gas air recovered through the air recovery line AL1 may be introduced into the first air compressor 101.

공기 회수라인(AL1)은 제1 열교환기(105) 및 제2 열교환기(106)와도 연결된다. 즉, 공기 회수라인(AL1)을 따라 공기 압축기(101, 103)로 재공급되는 기체 공기는, 공기 압축기(101, 103)로 재도입되기 전에, 제2 열교환기(106) 및 제1 열교환기(105)에서 열교환에 의해 온도가 상승한 후, 공기 압축기(101, 103)로 재도입될 수 있다. The air recovery line AL1 is also connected to the first heat exchanger 105 and the second heat exchanger 106. That is, the gas air supplied to the air compressors 101 and 103 along the air recovery line AL1 is re-introduced to the air compressors 101 and 103 before the second heat exchanger 106 and the first heat exchanger After the temperature rises by heat exchange at 105, it may be reintroduced into the air compressors 101 and 103.

공기 회수라인(AL1)을 통해 회수되는 기체 공기는, 액체공기 저장탱크(108) 내에서 저장된 액체공기가 자연기화하여 생성된 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)이거나, 제2 열교환기(106)로부터 감압장치(107)로 공급되는 액체공기가 감압장치(107)에 의해 감압되면서 생성된 플래시 가스(flash gas)이거나, 액화공정에서 액화되지 않은 미액화 공기 또는 이들의 혼합물일 수 있다.The gas air recovered through the air recovery line AL1 is boil-off gas (BOG) generated by natural vaporization of the liquid air stored in the liquid air storage tank 108, or the second heat exchanger 106 ), the liquid air supplied to the pressure reducing device 107 may be a flash gas generated while being depressurized by the pressure reducing device 107, or may be unliquefied air or a mixture thereof that is not liquefied in the liquefaction process.

본 실시예의 재기화부(300)는, 액체공기 저장탱크(108)로부터 공기 기화라인(AL2)으로 유입된 액체공기를 가압하여 재기화기(302)로 이송하는 액체공기 펌프(301); 이송받은 액체공기를 제2 열전달 매체와의 열교환에 의해 가열(기화)시키는 재기화기(302); 재기화기(302)에 의해 가열된 공기를 제1 열전달 매체와의 열교환에 의해 가열(기화)시키는 제1 가열기(303); 및 제1 가열기(303)에 의해 가열된 공기를 엔진(402)의 폐열을 회수하여 더 가열시키는 제2 가열기(304); 및 기화 및 가열된 공기를 이용하여 터빈을 구동시킴으로써 전력을 생산하는 터빈-발전기(305);를 포함한다. The regasification unit 300 of this embodiment includes: a liquid air pump 301 that pressurizes the liquid air flowing from the liquid air storage tank 108 into the air vaporization line AL2 and transfers it to the regasifier 302; A regasifier 302 that heats (vaporizes) the transferred liquid air by heat exchange with a second heat transfer medium; A first heater 303 that heats (vaporizes) the air heated by the regasifier 302 by heat exchange with a first heat transfer medium; And a second heater 304 that further heats the air heated by the first heater 303 by recovering the waste heat of the engine 402. And a turbine-generator 305 for generating electric power by driving the turbine using vaporized and heated air.

터빈-발전기(305)의 전력 생산 효율은, 터빈 입구 압력을 높여 터빈 출구 압력과의 차압을 최대화함으로써 향상될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면, 액체공기 펌프(301)는, 액체공기의 압력을 높여 터빈 입구 압력을 높임으로써, 터빈-발전기(305)의 입·출구 차압을 최대화시켜 전력 생산량을 증가시킬 수 있다. The power generation efficiency of the turbine-generator 305 can be improved by increasing the turbine inlet pressure to maximize the differential pressure with the turbine outlet pressure. That is, according to the present embodiment, the liquid air pump 301 increases the pressure of the liquid air to increase the turbine inlet pressure, thereby maximizing the differential pressure between the inlet and the outlet of the turbine-generator 305 to increase the power output. .

액체공기 펌프(301)에 의해 재기화시킬 액체공기를 가압함으로써, 터빈 입·출구 차압이 커지고 그에 따라 발전량은 증대되는 효과를 기대할 수 있다.By pressurizing the liquid air to be re-evaporated by the liquid air pump 301, it is possible to expect an effect that the turbine inlet/outlet differential pressure increases and the power generation amount increases accordingly.

재기화기(302)에서는, 제2 냉매 사이클(200b)을 순환하는 제2 열전달 매체와 액체공기 펌프(301)에 의해 가압된 액체공기를 열교환시킨다. 재기화기(302)에서의 열교환에 의해, 제2 열전달 매체는 가압된 액체공기로부터 냉열을 얻어 냉각되고, 가압된 액체공기는 냉열이 회수되어 가열된다. 이 과정에서 제2 열전달 매체가 회수한 액체공기의 냉열은 상술한 제2 열교환기(106)에서 공기를 액화시키는 냉열로 활용된다.In the regasifier 302, the second heat transfer medium circulating through the second refrigerant cycle 200b and the liquid air pressurized by the liquid air pump 301 exchange heat. By heat exchange in the regasifier 302, the second heat transfer medium is cooled by obtaining cold heat from the pressurized liquid air, and the pressurized liquid air is recovered and heated. In this process, the cold heat of the liquid air recovered by the second heat transfer medium is utilized as cold heat to liquefy air in the second heat exchanger 106 described above.

재기화기(302)에서 제2 열전달 매체와의 열교환에 의해 액체공기는 기화될 수 있다. The liquid air may be vaporized by heat exchange with the second heat transfer medium in the regasifier 302.

제1 가열기(303)에서는, 제2 냉매 사이클(200a)을 순환하는 제1 열전달 매체와 재기화기(302)에서 1차 가열된, 또는 적어도 일부가 기화된 공기(이하, '1차 가열공기'라 함.)를 열교환시킨다. 제1 가열기(303)에서의 열교환에 의해, 제1 열전달 매체는 1차 가열공기로부터 냉열을 얻어 냉각되고, 1차 가열공기는 냉열이 회수되어 더 가열된다. 이 과정에서 제1 열전달 매체가 회수한 1차 가열공기의 냉열은, 상술한 중간 냉각기(102, 104)에서 압축에 의해 온도가 상승한 공기를 냉각시키는 냉열로 활용된다. In the first heater 303, the first heat transfer medium circulating through the second refrigerant cycle 200a and the air first heated in the regasifier 302 or at least partially vaporized air (hereinafter, referred to as'primary heating air') Heat exchange). By the heat exchange in the first heater 303, the first heat transfer medium is cooled by obtaining cold heat from the primary heating air, and the primary heating air is further heated by recovering cold heat. In this process, the cold heat of the primary heating air recovered by the first heat transfer medium is utilized as cold heat for cooling the air whose temperature has been increased by compression in the above-described intermediate coolers 102 and 104.

재기화기(302)에서 가열(기화)된 1차 가열공기는 제1 가열기(303)에서 제1 열전달 매체와의 열교환에 의해 더 가열될 수 있으며, 재기화기(302)에서 기화되지 않은 액체 상태의 공기가 있다면 제1 가열기(303)에서 전량이 기체 상태로 기화될 수 있다.The primary heating air heated (vaporized) in the regasifier 302 may be further heated by heat exchange with the first heat transfer medium in the first heater 303, and in the liquid state that is not vaporized in the regasifier 302 If there is air, the entire amount of gas in the first heater 303 can be vaporized.

제1 가열기(303)에서 기체 공기는 약 300℃ 이상으로 가열될 수 있다. The gas air in the first heater 303 may be heated to about 300°C or higher.

재기화기(302) 및 1차 가열기(303)를 통과하면서 기화 및 가열된 기체 공기는, 공기 기화라인(AL2)을 따라 제2 가열기(304)로 공급된다. Gas air vaporized and heated while passing through the regasifier 302 and the primary heater 303 is supplied to the second heater 304 along the air vaporization line AL2.

제2 가열기(304)에서는, 엔진(402)으로부터 배출되는 폐열을 이용하여 제1 가열기(303)에서 가열된 2차 가열공기를 더 가열시킬 수 있다. In the second heater 304, secondary heat air heated in the first heater 303 may be further heated by using waste heat discharged from the engine 402.

제2 가열기(304)에서 2차 가열공기를 가열시키는 열원인 엔진(402)의 폐열은, 엔진(402)으로부터 배출되는 고온의 배기가스일 수 있고, 엔진(402)을 냉각시키면서 온도가 높아진 고온의 냉각수일 수도 있으며, 배기가스나 냉각수에 의해 가열된 별도의 열매체 또는 배기가스를 이용하여 생산된 스팀 등 일 수 있다. The waste heat of the engine 402, which is a heat source for heating the secondary heating air in the second heater 304, may be high-temperature exhaust gas discharged from the engine 402, and the temperature at which the temperature is increased while cooling the engine 402 It may be a cooling water of, may be a separate heat medium heated by the exhaust gas or cooling water or steam produced using the exhaust gas.

본 실시예에서는, 제2 가열기(304)에서 재기화 공기를 가열시키는 열원으로서, 엔진(402)으로부터 배출되는 약 450℃ 내지 500℃의 배기가스를 사용하는 것을 예로 들어 설명하기로 한다. In the present embodiment, as a heat source for heating the regasification air in the second heater 304, it will be described as an example using exhaust gas of about 450°C to 500°C discharged from the engine 402 as an example.

제2 가열기(304)에서 2차 가열공기는, 배기가스와의 열교환에 의해 약 400℃로 가열될 수 있다. Secondary heating air in the second heater 304 may be heated to about 400° C. by heat exchange with exhaust gas.

이는, 약 350℃ 내외의 압축열을 이용하는 기존의 공정에 비해, 열원 공급 온도를 상승시킬 수 있으므로, 전력 생산량을 극대화시킬 수 있다. This can increase the heat source supply temperature, as compared with the conventional process using compressed heat at about 350°C, thereby maximizing power production.

제2 가열기(304)에서 3차 가열된 3차 가열공기는, 공기 기화라인(AL2)을 따라 터빈-발전기(305)로 공급된다. 터빈-발전기(305)는, 가열된 기체공기를 작동유체로하여 터빈을 구동시키고, 터빈의 구동력은 발전기에 의해 전력으로 전환된다. 터빈을 구동시킨 공기는 대기 중으로 방출된다. 터빈을 구동시킨 후의 공기는 터빈을 구동시키면서 압력 및 온도가 낮아지며, 일부는 응축될 수도 있다.The tertiary heating air, which is thirdly heated in the second heater 304, is supplied to the turbine-generator 305 along the air vaporization line AL2. The turbine-generator 305 drives the turbine using heated gas air as a working fluid, and the driving force of the turbine is converted into electric power by the generator. The air that drives the turbine is released into the atmosphere. The air after driving the turbine lowers the pressure and temperature while driving the turbine, and some may condense.

본 실시예의 제1 가열기(303)에서는, 재기화 공기를 가열시키는 열원으로서, 앞서 설명한 공기 액화부(100)에서 회수한 공기의 압축열, 더 구체적으로는, 중간 냉각기(102, 104)에서 회수한 공기의 압축열을 활용할 수 있다. In the first heater 303 of this embodiment, as the heat source for heating the regasified air, the heat of compression of air recovered by the air liquefaction unit 100 described above, more specifically, recovered by the intermediate coolers 102 and 104 Compressed heat from one air can be utilized.

발전 터빈의 전력 생산 효율을 향상시키는 방법으로는, 상술한 바와 같이 터빈의 입구측 압력과 출구측 압력의 차압을 최대화하는 방법과 함께, 터빈으로 도입되는 유체의 온도를 높이는 방법도 고려할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 제1 가열기(303) 및 제2 가열기(304)를 이용하여 재기화된 기체공기를 더 가열시킴으로써, 터빈 입구 온도를 높여 터빈-발전기(305)의 발전 효율을 향상시킬 수 있다.As a method of improving the power generation efficiency of the power generation turbine, as described above, a method of maximizing the differential pressure between the inlet pressure and the outlet pressure of the turbine, as well as a method of increasing the temperature of the fluid introduced into the turbine, may be considered. According to the present embodiment, by further heating the regasified gas air using the first heater 303 and the second heater 304, it is possible to increase the turbine inlet temperature to improve the power generation efficiency of the turbine-generator 305. have.

본 실시예의 제1 냉매 사이클(200a)은, 작동 유체로서 제1 열전달 매체가 순환한다. 제1 냉매 사이클(200a)을 순환하는 제1 열전달 매체가 중간 냉각기(102, 104)에서 회수한 공기의 압축열을 이용하여, 터빈-발전기(305)로 도입되는 재기화 공기의 온도를 높일 수 있다. In the first refrigerant cycle 200a of this embodiment, the first heat transfer medium circulates as a working fluid. The temperature of the regasification air introduced into the turbine-generator 305 may be increased by using the compressed heat of air recovered from the intermediate coolers 102 and 104 in the first heat transfer medium circulating in the first refrigerant cycle 200a. have.

본 실시예의 제1 냉매 사이클(200a)은, 중간 냉각기(102, 104) 및 제1 가열기(303)를 연결하며, 제1 열전달 매체가 유동하는 오일 순환라인(OL, OL1, OL2);을 포함한다. The first refrigerant cycle (200a) of the present embodiment, the intermediate cooler (102, 104) and the first heater 303 to connect, the oil circulation line (OL, OL1, OL2) through which the first heat transfer medium flows; includes do.

본 실시예의 제1 열전달 매체는, 열매체유(thermal oil)일 수 있다. 열매체유는, 오일 순환라인(OL, OL1, OL2)을 따라 중간 냉각기(102, 104)와 제1 가열기(303)를 순환하면서 열교환하며, 중간 냉각기(102, 104)로부터 배출되어 제1 가열기(303)로 도입되는 열매체유는 고온이고, 제1 가열기(303)에서 배출되어 중간 냉각기(102, 104)로 도입되는 열매체유는 저온이다.The first heat transfer medium of the present embodiment may be thermal oil. The heat medium oil exchanges heat while circulating the intermediate coolers 102 and 104 and the first heater 303 along the oil circulation lines OL, OL1 and OL2, and is discharged from the intermediate coolers 102 and 104 to discharge the first heater ( The heating medium oil introduced into 303) is high temperature, and the heating medium oil discharged from the first heater 303 and introduced into the intermediate coolers 102 and 104 is low temperature.

오일 순환라인(OL, OL1, OL2)에는, 제1 가열기(303)로부터 배출되는 열매체유가 중간 냉각기(102, 104)의 열매체유 입구측으로 순환하도록 열매체유를 가압하는 제1 오일 순환펌프(202);가 구비될 수 있다.In the oil circulation lines OL, OL1, and OL2, a first oil circulation pump 202 that pressurizes the heat medium oil so that the heat medium oil discharged from the first heater 303 circulates to the heat medium oil inlet side of the intermediate coolers 102 and 104 ; May be provided.

본 실시예에 따르면, 공기 압축기(101, 103)는 제1 중간 냉각기(102) 및 제2 중간 냉각기(104)를 포함하여 2단으로 구성되므로, 오일 순환라인(OL)에는 제1 오일 순환펌프(202)에 의해 가압된 열매체유가 다수개의 중간 냉각기. 즉, 제1 중간 냉각기(102) 및 제2 중간 냉각기(104)로 각각 공급되도록, 개폐 제어에 의해 유로를 제어하는 오일 제어 밸브(도면부호 미부여);가 설치될 수 있다.According to this embodiment, since the air compressors 101 and 103 are composed of two stages, including the first intermediate cooler 102 and the second intermediate cooler 104, the first oil circulation pump is provided in the oil circulation line OL. The heat medium oil pressurized by 202 has a plurality of intermediate coolers. That is, to be supplied to the first intermediate cooler 102 and the second intermediate cooler 104 respectively, an oil control valve (not shown) for controlling the flow path by opening and closing control may be installed.

오일 순환라인(OL)은, 오일 제어 밸브를 기점으로, 제2 중간 냉각기(104)로 연결되는 제1 오일 순환라인(OL1);과 제1 중간 냉각기(102)로 연결되는 제2 오일 순환라인(OL2)으로 분기된다. The oil circulation line OL includes a first oil circulation line OL1 connected to the second intermediate cooler 104 and a second oil circulation line connected to the first intermediate cooler 102, starting from an oil control valve. (OL2).

제1 오일 순환펌프(202)에 의해 가압된 열매체유는, 오일 제어 밸브의 개폐 제어에 의해, 제1 오일 순환라인(OL1)을 따라 제2 중간 냉각기(104)로 유입되거나, 제2 오일 순환라인(OL2)을 따라 제1 중간 냉각기(102)로 유입될 수 있다. The heat medium oil pressurized by the first oil circulation pump 202 flows into the second intermediate cooler 104 along the first oil circulation line OL1 by the opening/closing control of the oil control valve, or the second oil circulation A first intermediate cooler 102 may be introduced along the line OL2.

제1 중간 냉각기(102) 및 제2 중간 냉각기(104)에서 열교환에 의해 온도가 상승하여 배출되는 열매체유는 오일 순환라인(OL)으로 합류된다. In the first intermediate cooler 102 and the second intermediate cooler 104, the heat medium oil discharged by increasing the temperature by heat exchange is joined to the oil circulation line OL.

또한, 제1 냉매 사이클(200a)은, 중간 냉각기(102, 104)로부터 온도가 상승한 열매체유를 제1 가열기(303)로 공급하는 제2 오일 순환펌프(204);를 더 포함할 수 있다. In addition, the first refrigerant cycle 200a may further include a second oil circulation pump 204 that supplies the heat medium oil whose temperature has risen from the intermediate coolers 102 and 104 to the first heater 303.

또한, 제1 냉매 사이클(200a)은, 오일 순환라인(OL, OL1, OL2)을 따라 유동하는 열매체유를 저장 또는 임시 저장하는 제1 오일 저장탱크(201); 및 제2 오일 저장탱크(203);를 더 포함할 수 있다.In addition, the first refrigerant cycle 200a includes: a first oil storage tank 201 for storing or temporarily storing heat medium oil flowing along the oil circulation lines OL, OL1, and OL2; And a second oil storage tank 203.

제1 오일 저장탱크(201) 및 제2 오일 저장탱크(203)는, 공기 액화부(100) 및 재기화부(300) 중 어느 하나의 공정만이 실시될 때 제1 열전달 매체의 열에너지를 저장하는 역할을 한다.The first oil storage tank 201 and the second oil storage tank 203 store thermal energy of the first heat transfer medium when only one of the air liquefaction unit 100 and the regasification unit 300 is performed. Plays a role.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 오일 저장탱크(201)는 제1 오일 순환펌프(202)의 전단에 설치되고, 제2 오일 저장탱크(203)는 제2 오일 순환 펌프(204)의 전단에 설치될 수 있다.2, the first oil storage tank 201 is installed at the front end of the first oil circulation pump 202, and the second oil storage tank 203 is front end of the second oil circulation pump 204. Can be installed on.

예를 들어, 공기 액화부(100)는 가동되지 않고, 재기화부(300)만이 가동될 경우, 제1 가열기(303)에서 제1 열전달 매체가 액체공기로부터 회수한 냉열을 중간 냉각기(102, 104)로 공급할 수 없기 때문에, 제1 가열기(303)에서 제1 열전달 매체가 회수한 냉열은 제1 오일 저장탱크(201) 및 제2 오일 저장탱크(203) 중 어느 하나 이상, 바람직하게는 제2 온열 저장탱크(203)에 저장할 수 있다. For example, when the air liquefaction unit 100 is not operated, and only the regasification unit 300 is operated, the first heat transfer medium recovers the cold heat recovered from the liquid air by the first heater 303, the intermediate coolers 102, 104 ), the cold heat recovered by the first heat transfer medium from the first heater 303 is at least one of the first oil storage tank 201 and the second oil storage tank 203, preferably the second. It can be stored in the thermal storage tank 203.

제1 오일 저장탱크(201) 및 제2 오일 저장탱크(203)에 저장된 냉열은, 재기화부(200)는 가동되지 않고 공기 액화부(100)만이 가동될 경우, 중간 냉각기(102, 104)로 공급하는 냉열로 활용된다. The cold heat stored in the first oil storage tank 201 and the second oil storage tank 203 is transferred to the intermediate coolers 102 and 104 when the regasification unit 200 is not operated and only the air liquefaction unit 100 is operated. It is used as cold heat to supply.

반대로, 공기 액화부(100)만 가동되고 재기화부(300)는 가동되지 않을 경우, 제1 오일 저장탱크(201) 및 제2 오일 저장탱크(203)는 제1 열전달 매체가 중간 냉각기(102, 104)에서 회수한 압축열을 저장하는 수단으로 활용되고, 제1 오일 저장탱크(201) 및 제2 오일 저장탱크(203)에 저장된 온열은, 공기 액화부(100)는 가동되지 않고 재기화부(300)만 가동될 경우 저장된 압축열은 제1 가열기(303)로 공급하는 온열로 활용될 수도 있을 것이다. Conversely, when only the air liquefaction unit 100 is operated and the regasification unit 300 is not operated, the first oil storage tank 201 and the second oil storage tank 203 have a first heat transfer medium, an intermediate cooler 102, 104) is used as a means for storing the compressed heat recovered, and the heat stored in the first oil storage tank 201 and the second oil storage tank 203, the air liquefaction unit 100 is not operated and regasification unit ( When only 300) is operated, the stored compressed heat may be utilized as warm heat supplied to the first heater 303.

중간 냉각기(102, 104)에서 압축공기를 냉각시킨 후 제1 오일 저장탱크(201)로 공급되는 제1 열전달 매체의 온도는 약 350℃ 내외일 수 있다. After cooling the compressed air in the intermediate coolers 102 and 104, the temperature of the first heat transfer medium supplied to the first oil storage tank 201 may be about 350°C.

본 실시예의 제2 냉매 사이클(200b)에서는 작동 유체로서 제2 열전달 매체가 순환한다. 제2 열전달 매체는 냉매 순환라인(CL)을 따라 제2 냉매 사이클(200b)을 순환하면서, 제2 열교환기(106) 및 재기화기(302)에서 공기와 열교환한다.In the second refrigerant cycle 200b of this embodiment, the second heat transfer medium circulates as a working fluid. The second heat transfer medium exchanges heat with air in the second heat exchanger 106 and the regasifier 302 while circulating the second refrigerant cycle 200b along the refrigerant circulation line CL.

본 실시예의 제2 냉매 사이클(200b)은, 재기화기(302)에서 액체공기와 열교환하면서 액체공기로부터 냉열을 회수한 제2 열전달 매체가 재기화기(302)로부터 제2 열교환기(106)로 유동하도록 제2 열전달 매체를 가압하는 제1 냉매 순환 펌프(206); 및 제2 열교환기(106)에서 공기에 냉열을 공급하면서 액화시킬 공기로부터 온열을 회수한 제2 열전달 매체가 제2 열교환기(106)로부터 재기화기(302)로 유동하도록 제2 열전달 매체를 가압하는 제2 냉매 순환 펌프(208);를 포함한다. In the second refrigerant cycle 200b of the present embodiment, the second heat transfer medium recovering cold heat from the liquid air while exchanging with the liquid air in the regasifier 302 flows from the regasifier 302 to the second heat exchanger 106. A first refrigerant circulation pump 206 that pressurizes the second heat transfer medium so as to; And pressurizing the second heat transfer medium such that the second heat transfer medium recovering warm heat from the air to be liquefied while supplying cold heat to the air in the second heat exchanger 106 flows from the second heat exchanger 106 to the regasifier 302. And a second refrigerant circulation pump 208.

본 실시예의 제2 열전달 매체는 프로판(propane)일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다. The second heat transfer medium of this embodiment may be propane. However, it is not limited thereto.

제2 냉매 사이클(200b)에서 재기화기(302)는, 기체 상태의 제2 열전달 매체를 응축시키는 응축기로서의 역할을 하고, 제2 열교환기(106)는, 액체 상태의 제2 열전달 매체를 기화시키는 기화기로서의 역할을 할 수 있다.In the second refrigerant cycle 200b, the regasifier 302 serves as a condenser condensing the gaseous second heat transfer medium, and the second heat exchanger 106 vaporizes the liquid second heat transfer medium. It can serve as a carburetor.

또한, 본 실시예의 제2 냉매 사이클(200b)은, 제2 냉매 사이클(200b)을 순환하는 제2 열전달 매체의 열에너지를 저장하는 제1 냉매 저장탱크(205); 및 제2 냉매 저장탱크(207);를 더 포함할 수 있다.In addition, the second refrigerant cycle 200b of the present embodiment includes: a first refrigerant storage tank 205 that stores thermal energy of a second heat transfer medium circulating through the second refrigerant cycle 200b; And a second refrigerant storage tank 207.

제1 냉매 사이클(200a)과 마찬가지로, 제1 냉매 저장탱크(205) 및 제2 냉매 저장탱크(207)는, 공기 액화부(100) 및 재기화부(300) 중 어느 하나의 공정만이 실시될 때 제1 열전달 매체의 열에너지를 저장하는 역할을 한다.Similar to the first refrigerant cycle 200a, only the first refrigerant storage tank 205 and the second refrigerant storage tank 207 are subjected to any one of the processes of the air liquefaction unit 100 and the regasification unit 300. When it serves to store the thermal energy of the first heat transfer medium.

냉열 또는 온열의 저장 원리는 상술한 제1 냉매 사이클(200a)의 제1 온열 저장탱크(201) 및 제2 온열 저장탱크(203)와 변경 가능한 범위 내에서 동일하게 적용되므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. The principle of storage of cold or warm heat is applied in the same way as the first warm storage tank 201 and second warm storage tank 203 of the first refrigerant cycle 200a described above, so that a detailed description will be omitted. do.

제2 열교환기(106)로 공급되는 제2 열전달 매체의 온도는 약 -180℃ 내지 -170℃일 수 있다. The temperature of the second heat transfer medium supplied to the second heat exchanger 106 may be about -180°C to -170°C.

본 실시예의 연료 공급부(400)는, 엔진(402)의 연료로 공급할 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크(401); 및 액화가스 저장탱크(401)로부터 액화가스가 제2 열교환기(106) 및 제1 열교환기(105)를 순차적으로 통과하면서 기화되고, 엔진(402)에서 요구하는 연료 온도까지 가열되도록 액화가스 저장탱크(401)와 제2 열교환기(106), 제1 열교환기(105) 및 엔진(402)을 연결하는 연료 공급라인(LL);을 포함한다. The fuel supply unit 400 of the present embodiment includes a liquefied gas storage tank 401 for storing liquefied gas to be supplied as fuel of the engine 402; And liquefied gas from the liquefied gas storage tank 401 while being sequentially vaporized while passing through the second heat exchanger 106 and the first heat exchanger 105, and storing the liquefied gas to be heated to a fuel temperature required by the engine 402. It includes; the tank 401 and the second heat exchanger 106, the first heat exchanger 105 and the fuel supply line LL connecting the engine 402; includes.

또한, 엔진(402)으로부터 배출되는 폐열, 예를 들어 배기가스나 냉각수 또는 배기가스나 냉각수에 의해 가열된 열매체가 제2 가열기(304)로 공급되도록 연결되는 배기가스 라인(EL);을 포함할 수 있다. In addition, the waste heat discharged from the engine 402, for example, exhaust gas or cooling water or an exhaust gas line EL connected to the heating medium heated by the exhaust gas or cooling water to be supplied to the second heater 304; includes Can.

도 2에는 액화가스 저장탱크(401)가 하나만 설치되는 것을 예로 들어 도시하였으나, 액화가스 저장탱크(401)는 하나 이상 설치될 수 있다. 또한, 액화가스 저장탱크(401)는, 액화가스, 예를 들어 LNG를 약 -163℃ 내외의 극저온으로 저장할 수 있도록 단열처리되어 있을 수 있다.Although FIG. 2 illustrates that only one liquefied gas storage tank 401 is installed, one or more liquefied gas storage tanks 401 may be installed. In addition, the liquefied gas storage tank 401 may be insulated to store liquefied gas, for example LNG, at an extremely low temperature of about -163°C.

또한, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 본 실시예의 연료 공급부(400)는, 재기화시킬 LNG를 가압하여 제2 열교환기(106)로 공급하는 LNG 펌프(미도시);를 더 포함할 수 있고, LNG 펌프는, 재기화시킬 LNG를 엔진(402)에서 요구하는 압력으로 압축시킬 수 있다. In addition, although not shown in the drawing, the fuel supply unit 400 of the present embodiment may further include an LNG pump (not shown) that pressurizes LNG to be regasified and supplies it to the second heat exchanger 106. The LNG pump can compress LNG to be regasified to a pressure required by the engine 402.

이와 같이, 공정 내에서 열이 가장 많이 발생하는 공기 압축기(101, 103)의 각 후단에서 회수한 압축열과 엔진(402)으로부터 배출되는 폐열을, 재기화 공정의 기화열, 보다 구체적으로, 터빈-발전기(305)의 도입 온도(TIT; Turbine Inlet Temperature)를 높이는 가열원으로 활용함으로써, 재기화 공기의 온도를 높여주어 공정의 온도 구배를 크게하고, 따라서 기존 단일공정 시스템 대비 효율을 향상시킬 수 있다. As described above, the compressed heat recovered at each rear end of the air compressors 101 and 103, which generate the most heat in the process, and the waste heat discharged from the engine 402, vaporization heat of the regasification process, more specifically, turbine-generator By utilizing the introduction temperature (TIT; Turbine Inlet Temperature) as a heating source, the temperature of the regasification air is increased to increase the temperature gradient of the process, thus improving efficiency compared to the existing single process system.

또한, 엔진(402)으로 공급할 액화가스를 기화시키고 가열시키는 열원으로서 압축공기를 활용하고, 또한 압축공기를 액화시키는 냉열원으로서 액화가스를 활용하므로, 액체공기의 생산효율을 좋게 하고, 엔진(402)으로의 연료 공급을 원활하게 할 수 있다. In addition, since compressed air is used as a heat source for vaporizing and heating liquefied gas to be supplied to the engine 402, and liquefied gas is used as a cold heat source for liquefying compressed air, the production efficiency of liquid air is improved, and the engine 402 ) To smoothly supply fuel.

본 발명에 따르면, 공기를 압축, 냉각시켜 에너지 밀도가 높은 액체 상태의 공기를 저장하고, 필요 시 저장된 액체공기를 재기화시켜 전력을 생산하는 액체공기를 이용한 에너지 저장 시스템과, 액체상태의 액화가스를 기화시켜 연료로 공급하는 가스엔진을 연계함으로써, 액체공기의 생산량 증가와 함께 생산된 액체공기의 재기화시 출력을 증가시킬 수 있다. According to the present invention, the energy storage system using liquid air that compresses and cools air to store liquid air having a high energy density and stores electricity by re-vaporizing the stored liquid air when necessary, and liquefied gas in a liquid state By linking the gas engine that vaporizes and supplies it as fuel, it is possible to increase the output when regasifying the produced liquid air together with increasing the production amount of the liquid air.

가스를 연료로 사용하는 엔진의 경우, 원활한 연료 공급을 위해 에너지 밀도가 높은 액체 상태로 연료를 저장하게 되는데, 연소를 위해서는 액체 연료를 기화시켜야 하고, 이 과정에서 냉열을 회수할 수 있는 수단이 필요하다. 본 발명에 따르면, 액화가스의 기화에 의해 버려지는 냉열을, 압축공기를 이용한 액체공기 저장 시스템과 연계하여, 냉열을 회수함으로서, 공기의 액화 생성율을 증가시킬 수 있다. In the case of an engine that uses gas as fuel, the fuel is stored in a liquid state having a high energy density for smooth fuel supply. In order to burn, the liquid fuel must be vaporized, and a means capable of recovering cold heat is needed in the process. Do. According to the present invention, it is possible to increase the liquefaction generation rate of air by recovering cold heat by combining cold heat, which is discarded by vaporization of liquefied gas, with a liquid air storage system using compressed air.

또한, 전력 생산을 위핸 액체공기의 재기화에 있어서는, 다단의 압축 공정 중 발생된 온열을 열매체유를 이용하여 회수하고, 가스를 연소한 엔진의 배기 열원을 추가로 연계하여, 생산 가능한 전력량을 증가시킬 수 잇다. In addition, in the regasification of liquid air for power generation, the heat generated during the multi-stage compression process is recovered using heat medium oil, and the exhaust heat source of the engine that burns gas is further linked to increase the amount of power that can be produced. I can do it.

따라서, 액체공기 저장 시스템과 액화가스 엔진으로의 연료 공급 시스템을 연계하여, 각 공정의 에너지 효율을 모두 증가시킬 수 있는 동시에, 동력 및 전력 생산이 가능하므로, 연계성을 극대화할 수 있다. Therefore, by linking the liquid air storage system and the fuel supply system to the liquefied gas engine, it is possible to increase both the energy efficiency of each process, and at the same time, it is possible to produce power and power, thereby maximizing the linkage.

또한, 공정의 연계를 통해, 액체공기의 생산량을 증대시키고 출력을 증가시킬 수 있으면서도 추가 이산화탄소 배출 혹은 대기오염 물질의 배출이 없으므로 환경적인 측면에서도 이점이 있다. In addition, through the linkage of the process, it is possible to increase the output of the liquid air and increase the output, but there is no additional carbon dioxide emission or emission of air pollutants, so it is also an environmental advantage.

이상과 같이 본 발명에 따른 실시 예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로 상술한 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고, 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, the embodiments according to the present invention have been described, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the embodiments described above are those with ordinary knowledge in the art. It is obvious. Therefore, the above-described embodiments are to be regarded as illustrative rather than restrictive, and accordingly, the present invention is not limited to the above description and may be changed within the scope of the appended claims and their equivalents.

100 : 공기 액화부 300 : 재기화부
101, 103 : 공기 압축기 301 : 액체공기 펌프
102, 104 : 중간 냉각기 302 : 재기화기
105 : 제1 열교환기 303 : 제1 가열기
106 : 제2 열교환기 304 : 제2 가열기
107 : 감압장치 305 : 터빈-발전기
108 : 액체공기 저장탱크
200a : 제1 냉매 사이클 200b : 제2 냉매 사이클
201 : 제1 오일 저장탱크 205 : 제1 냉매 저장탱크
202 : 제1 오일 순환펌프 206 : 제1 냉매 순환펌프
203 : 제2 오일 저장탱크 207 : 제2 냉매 저장탱크
204 : 제2 오일 순환펌프 208 : 제2 냉매 순환펌프
400 : 연료 공급부
401 : 액화가스 저장탱크
402 : 엔진
AL : 공기 액화라인
AL1 : 공기 회수라인
AL2 : 공기 기화라인
OL, OL1, OL2 : 오일 순환라인
CL : 냉매 순환라인
LL : 연료 공급라인
EL : 배기가스 라인100: air liquefaction section 300: regasification section
101, 103: air compressor 301: liquid air pump
102, 104: intermediate cooler 302: regasifier
105: first heat exchanger 303: first heater
106: second heat exchanger 304: second heater
107: pressure reducing device 305: turbine-generator
108: liquid air storage tank
200a: first refrigerant cycle 200b: second refrigerant cycle
201: first oil storage tank 205: first refrigerant storage tank
202: first oil circulation pump 206: first refrigerant circulation pump
203: second oil storage tank 207: second refrigerant storage tank
204: second oil circulation pump 208: second refrigerant circulation pump
400: fuel supply
401: Liquefied gas storage tank
402: engine
AL: Air liquefaction line
AL1: Air recovery line
AL2: Air vaporization line
OL, OL1, OL2: Oil circulation line
CL: refrigerant circulation line
LL: Fuel supply line
EL: Exhaust gas line

Claims (10)

액화가스를 연료로 사용하는 엔진으로 액화가스 연료를 공급하는 연료 공급부;
공기를 액화시키는 공기 액화부; 및
상기 액화된 액체공기를 재기화시켜 전력을 생산하는 재기화부;를 포함하고,
상기 공기 액화부는,
상기 액화가스와 액화시킬 공기를 열교환시켜 상기 엔진으로 공급할 액화가스는 기화시키고 상기 공기는 액화시키는 제1 열교환기;를 포함하는, 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템.A fuel supply unit supplying liquefied gas fuel to an engine using liquefied gas as fuel;
An air liquefaction unit for liquefying air; And
Includes a; regasification unit for re-vaporizing the liquefied liquid air to produce electric power;
The air liquefaction unit,
A first heat exchanger for heat-exchanging the liquefied gas and air to be liquefied to supply liquefied gas to be supplied to the engine and liquefying the air. 청구항 1에 있어서,
상기 재기화부는,
상기 액체공기를 기화시키는 재기화기; 및
상기 재기화기에서 기화된 재기화 공기를 작동유체로 하여 전력을 생산하는 터빈-발전기;를 포함하는, 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템.The method according to claim 1,
The regasification unit,
A regasifier for vaporizing the liquid air; And
A turbine-generator for generating electric power by using the regasification air vaporized in the regasifier as a working fluid. The liquid air storage system using cold heat of liquefied gas fuel. 청구항 2에 있어서,
상기 재기화 공기를 터빈-발전기로 공급하기 전에, 상기 엔진의 폐열을 회수하여 상기 재기화 공기를 더 가열하여 상기 터빈-발전기의 온도 구배를 높이는 제2 가열기;를 포함하는, 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템.The method according to claim 2,
Containing the regasification air before supplying it to the turbine-generator, a second heater that recovers the waste heat of the engine and further heats the regasification air to increase the temperature gradient of the turbine-generator. Liquid air storage system using. 청구항 2에 있어서,
상기 공기 액화부와 재기화부를 연결하며 제1 열전달 매체가 순환하면서 상기 재기화부에서 상기 액체공기로부터 냉열을 회수하여 상기 공기 액화부에서 공기를 액화시키기 위한 냉열로 제공하는 제1 냉매 사이클;을 더 포함하는, 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템.The method according to claim 2,
A first refrigerant cycle connecting the air liquefaction unit and the regasification unit and recovering cold heat from the liquid air in the regasification unit while circulating a first heat transfer medium and providing it as cold heat for liquefying air in the air liquefaction unit; Including, liquid air storage system using the cold heat of the liquefied gas fuel. 청구항 4에 있어서,
상기 공기 액화부는,
액화시킬 공기를 압축시키는 공기 압축기; 및
상기 압축에 의해 온도가 높아진 압축공기를 냉각시키는 중간 냉각기;를 포함하고,
상기 중간 냉각기에서는, 상기 제1 냉매 사이클을 순환하는 제1 열전달 매체가 회수한 액체공기의 냉열로 상기 압축공기가 냉각되는, 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템.The method according to claim 4,
The air liquefaction unit,
An air compressor that compresses air to be liquefied; And
Including; intermediate cooler for cooling the compressed air having a high temperature by the compression;
In the intermediate cooler, the compressed air is cooled by the cold heat of the liquid air recovered by the first heat transfer medium circulating in the first refrigerant cycle, and the liquid air storage system using cold heat of liquefied gas fuel. 청구항 5에 있어서,
상기 재기화부는,
상기 재기화 공기를 터빈-발전기로 공급하기 전에, 상기 중간 냉각기에서 압축공기를 냉각시키면서 압축열을 회수하여 온도가 상승한 제1 열전달 매체와 재기화 공기를 열교환시켜, 상기 재기화 공기를 더 가열하여 상기 터빈-발전기의 온도 구배를 높이는 제1 가열기;를 포함하는, 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템.The method according to claim 5,
The regasification unit,
Before supplying the regasification air to the turbine-generator, the compressed air is cooled in the intermediate cooler to recover compressed heat to exchange heat with the first heat transfer medium whose temperature has risen to heat the regasification air, thereby further heating the regasification air. The first heater to increase the temperature gradient of the turbine-generator; including, liquid air storage system using the cold heat of liquefied gas fuel. 청구항 2에 있어서,
상기 공기 액화부와 재기화부를 연결하며 제2 열전달 매체가 순환하면서 상기 재기화부에서 상기 액체공기로부터 냉열을 회수하여 상기 공기 액화부에서 공기를 액화시키기 위한 냉열로 제공하는 제2 냉매 사이클;을 더 포함하는, 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템.The method according to claim 2,
A second refrigerant cycle connecting the air liquefaction unit and the regasification unit and recovering cold heat from the liquid air in the regasification unit while circulating a second heat transfer medium, and providing cold heat for liquefying air in the air liquefaction unit; Including, liquid air storage system using the cold heat of the liquefied gas fuel. 청구항 7에 있어서,
상기 공기 액화부는,
상기 제2 냉매 사이클을 순환하는 제2 열전달 매체가 회수한 액체공기의 냉열로 상기 압축공기를 액화시키는 제2 열교환기;를 포함하고,
상기 제2 열전달 매체는, 상기 재기화기에서 상기 액체공기의 냉열을 회수하여 상기 제2 열교환기로 공급하는, 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템.The method according to claim 7,
The air liquefaction unit,
It includes; a second heat exchanger for liquefying the compressed air by cooling heat of the liquid air recovered by the second heat transfer medium circulating the second refrigerant cycle;
The second heat transfer medium, a liquid air storage system using the cold heat of the liquefied gas fuel to recover the cold heat of the liquid air from the regasifier and supply it to the second heat exchanger. 액화가스를 기화시켜 연료로 사용하는 가스엔진;
압축공기와 상기 가스엔진으로 공급할 액화가스를 열교환시켜 상기 액화가스는 기화시키고 상기 압축공기는 액화시키는 열교환기;
상기 액화된 공기를 상기 압축공기의 온열을 이용하여 기화시키는 재기화기; 및
상기 가스엔진으로부터 상기 압축공기에 의해 기화된 액화가스의 연소에 의해 배출되는 폐열을 회수하여 상기 재기화기에서 기화된 재기화 공기를 가열하는 제2 가열기; 및
상기 제2 가열기에 의해 가열된 재기화 공기를 작동유체로 하여 전력을 생산하는 터빈-발전기;를 포함하여,
상기 가스엔진의 폐열로 상기 터빈-발전기의 도입온도를 높이는, 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템.A gas engine that vaporizes liquefied gas and uses it as fuel;
A heat exchanger for exchanging compressed air and liquefied gas to be supplied to the gas engine to liquefy the liquefied gas and liquefy the compressed air;
A regasifier that vaporizes the liquefied air using the heat of the compressed air; And
A second heater for recovering waste heat discharged by combustion of liquefied gas vaporized by the compressed air from the gas engine and heating the vaporized air in the regasifier; And
Including a turbine-generator for generating electric power using the regasification air heated by the second heater as a working fluid.
A liquid air storage system using cold heat of liquefied gas fuel to increase the temperature of introduction of the turbine-generator through the waste heat of the gas engine. 청구항 9에 있어서,
상기 공기를 압축하여 압축공기를 생산하는 공기 압축기;를 더 포함하고,
상기 터빈-발전기에서 생산된 전력은, 공기 압축기를 구동시키는 동력으로 사용하는, 액화가스 연료의 냉열을 이용한 액체공기 저장 시스템.The method according to claim 9,
Further comprising; an air compressor for compressing the air to produce compressed air;
The electric power produced by the turbine-generator is used as power to drive an air compressor, and a liquid air storage system using cold heat of liquefied gas fuel.
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