KR20230042071A - 동력 회수 시스템 및 수상 부유 구조체 - Google Patents

동력 회수 시스템 및 수상 부유 구조체 Download PDF

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KR20230042071A
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료 다카타
에이지 사이토
나오키 니시오
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미쓰비시주코마린마시나리 가부시키가이샤
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Abstract

액화 가스를 저류하는 액화 가스 저류 장치로부터 공급되는 액화 가스로부터 동력을 회수하는 동력 회수 시스템으로서, 상기 액화 가스 저류 장치로부터 공급되는 상기 액화 가스를 기화시킨 가스에 의해 구동되는 제 1 터빈과, 상기 제 1 터빈의 축봉 시일부로부터 누설된 상기 가스를 유도하기 위한 제 1 누설 가스 도입관과, 상기 제 1 누설 가스 도입관에 의해 유도된 상기 가스를 연소시키기 위한 가스 연소 장치를 구비한다.

Description

동력 회수 시스템 및 수상 부유 구조체
본 개시는, 액화 가스로부터 동력을 회수하는 동력 회수 시스템 및 그 동력 회수 시스템을 구비하는 수상 부유 구조체에 관한 것이다.
본원은, 2020년 8월 28일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허출원 2020-144589호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
액화 가스 (예를 들어, 액화 천연 가스) 는, 수송이나 저장을 목적으로 하여 액화되고, 도시 가스나 화력 발전소 등의 공급처에 공급될 때에, 해수 등의 열매체로 승온시켜 기화시키는 것이 실시된다. 액화 가스를 기화시킬 때에, 액화 가스용의 펌프나 해수용의 펌프 등을 구동시키기 위해서 전력을 소비하기 때문에, 액화 가스의 냉열 에너지를 해수에 버리는 것이 아니라 회수하는 것이 실시되는 경우가 있다 (예를 들어, 특허문헌 1).
특허문헌 1 에서는, 액화 천연 가스 (LNG) 의 냉열 에너지를 전력으로서 회수하는 냉열 발전 사이클과, 액화 천연 가스를 펌프로 승압 후에 가열하여 얻어지는 천연 가스에 의해 구동되는 LNG 터빈이 개시되어 있다. 상기 냉열 발전 사이클은, 클로즈드 루프 내를 순환하는 이차 매체를, 증발기에서 해수를 열원으로 하여 가열하여 증발시키고, 이 증기를 냉열 발전용의 터빈에 도입하여 동력을 얻은 후에, 액화 천연 가스로 냉각, 응축시키도록 되어 있다.
일본 공개특허공보 2016-8042호
특허문헌 1 에 개시된 LNG 터빈은, 액화 천연 가스를 펌프로 승압 후에 가열하여 얻어지는 천연 가스를 작동 유체로 하기 때문에, 고압 저온의 천연 가스의 LNG 터빈의 외부로의 누설을 억제할 필요가 있다. LNG 터빈의 축봉 시일부에 고가의 메커니컬 시일이나 복잡한 구성의 시일 등의 고성능 시일을 사용함으로써, 축봉 시일부의 시일성을 확보할 수 있다. 그러나, 축봉 시일부에 고성능 시일을 사용하면, LNG 터빈의 구조의 복잡화나 고액화를 초래할 우려가 있다. LNG 터빈의 구조의 복잡화는, LNG 터빈의 신뢰성의 저하나 메인터넌스 비용의 증대화를 초래할 우려가 있다. 이 때문에, LNG 터빈의 구조의 복잡화나 고액화를 억제하는 것이 LNG 터빈을 실현하는 데에 있어서의 과제가 되고 있다.
상기 서술한 사정을 감안하여, 본 개시의 적어도 일 실시형태의 목적은, 액화 가스를 기화시킨 가스에 의해 구동되는 터빈의 가스 누출을 억제하면서, 그 터빈의 구조의 복잡화나 고액화를 억제할 수 있는 동력 회수 시스템, 및 그 동력 회수 시스템을 구비하는 수상 부유 구조체를 제공하는 것에 있다.
본 개시의 일 실시형태에 관련된 동력 회수 시스템은,
액화 가스를 저류하는 액화 가스 저류 장치로부터 공급되는 액화 가스로부터 동력을 회수하는 동력 회수 시스템으로서,
상기 액화 가스 저류 장치로부터 공급되는 상기 액화 가스를 기화시킨 가스에 의해 구동되는 제 1 터빈과,
상기 제 1 터빈의 축봉 시일부로부터 누설된 상기 가스를 유도하기 위한 제 1 누설 가스 도입관과,
상기 제 1 누설 가스 도입관에 의해 유도된 상기 가스를 연소시키기 위한 가스 연소 장치를 구비한다.
본 개시의 일 실시형태에 관련된 수상 부유 구조체는, 상기 동력 회수 시스템이 탑재되었다.
본 개시의 적어도 일 실시형태에 의하면, 액화 가스를 기화시킨 가스에 의해 구동되는 터빈의 가스 누출을 억제하면서, 그 터빈의 구조의 복잡화나 고액화를 억제할 수 있는 동력 회수 시스템, 및 그 동력 회수 시스템을 구비하는 수상 부유 구조체가 제공된다.
도 1 은, 본 개시의 일 실시형태에 관련된 동력 회수 시스템을 탑재한 수상 부유 구조체의 구성을 개략적으로 나타내는 개략 구성도이다.
도 2 는, 본 개시의 일 실시형태에 관련된 동력 회수 시스템을 탑재한 수상 부유 구조체의 구성을 개략적으로 나타내는 개략 구성도이다.
도 3 은, 본 개시의 일 실시형태에 관련된 동력 회수 시스템을 탑재한 수상 부유 구조체의 구성을 개략적으로 나타내는 개략 구성도이다.
도 4 는, 본 개시의 일 실시형태에 있어서의 제 1 터빈의 회전 샤프트의 축선을 따른 단면을 개략적으로 나타내는 개략 단면도이다.
도 5 는, 본 개시의 일 실시형태에 있어서의 재열기를 설명하기 위한 설명도이다.
도 6 은, 제 2 열매체 순환 사이클을 설명하기 위한 설명도이다.
도 7 은, 본 개시의 일 실시형태에 관련된 동력 회수 시스템을 탑재한 수상 부유 구조체의 구성의 일부를 개략적으로 나타내는 개략 구성도이다.
도 8 은, 본 개시의 일 실시형태에 관련된 동력 회수 시스템을 탑재한 수상 부유 구조체의 구성의 일부를 개략적으로 나타내는 개략 구성도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 개시의 몇 가지 실시형태에 대해 설명한다. 단, 실시형태로서 기재되어 있거나 또는 도면에 도시되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은, 본 개시의 범위를 이것에 한정하는 취지는 아니고, 단순한 설명예에 지나지 않는다.
예를 들어, 「어느 방향으로」, 「어느 방향을 따라」, 「평행」, 「직교」, 「중심」, 「동심」 혹은 「동축」 등의 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은, 엄밀하게 그러한 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 동일한 기능이 얻어지는 정도의 각도나 거리로 상대적으로 변위되어 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.
예를 들어, 「동일」, 「동등한」 및 「균질」 등의 사물이 동등한 상태인 것을 나타내는 표현은, 엄밀하게 동등한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 동일한 기능이 얻어지는 정도의 차가 존재하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.
예를 들어, 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타내는 표현은, 기하학 적으로 엄밀한 의미에서의 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 동일한 효과가 얻어지는 범위에서, 요철부나 모따기부 등을 포함하는 형상도 나타내는 것으로 한다.
한편, 하나의 구성 요소를 「구비한다」, 「포함한다」, 또는, 「갖는다」라는 표현은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현은 아니다.
또한, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략하는 경우가 있다.
도 1 은, 본 개시의 일 실시형태에 관련된 동력 회수 시스템을 탑재한 수상 부유 구조체의 구성을 개략적으로 나타내는 개략 구성도이다.
몇 가지 실시형태에 관련된 동력 회수 시스템 (1) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 액화 가스를 저류하는 액화 가스 저류 장치 (도시예에서는 액화 가스 탱크) (31) 로부터 공급되는 액화 가스로부터 동력을 회수하는 것이다. 또한, 동력 회수 시스템 (1) 은, 액화 가스를 기화시킨 가스로부터 동력을 회수해도 된다. 동력 회수 시스템 (1) 은, 액화 가스 저류 장치 (31) 로부터 공급되는 액화 가스를 기화시킨 가스에 의해 구동되는 제 1 터빈 (2) 을 적어도 구비한다.
(동력 플랜트)
동력 회수 시스템 (1) 은, 동력 플랜트 (10) 에 포함된다. 동력 플랜트 (10) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 액화 가스 공급 시스템 (3) 과, 열매체 순환 사이클 (4) 과, 가스 연소 시스템 (5) 을 구비한다. 도시되는 실시형태에서는, 동력 회수 시스템 (1) 을 포함하는 동력 플랜트 (10) 는, 수상 부유 구조체 (100) 에 탑재되어 있다. 수상 부유 구조체 (100) 는, 수상에 부유 가능한 구조체이다. 수상 부유 구조체 (100) 에는, 프로펠러 등의 추진기를 구동시키도록 구성된 추진 장치를 갖고, 추진 장치를 구동시킴으로써 자주 (自走) 가능한 선박 (100A) 이나, 추진 장치를 갖지 않는 부체 (100B) 를 포함하는 것이다. 또한, 다른 몇 가지 실시형태에서는, 동력 회수 시스템 (1) 을 포함하는 동력 플랜트 (10) 는, 적어도 일부가 육상에 설치되어 있어도 된다.
(액화 가스 공급 시스템)
액화 가스 공급 시스템 (3) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 액화 가스 저류 장치 (31) 와, 액화 가스 저류 장치 (31) 로부터 공급되는 액화 가스나 액화 가스를 기화시킨 가스를 유도하기 위한 액화 가스 공급 라인 (32) 과, 액화 가스 공급 라인 (32) 에 형성된 액화 가스용 펌프 (33) 와, 액화 가스 공급 라인 (32) 에 형성된 상기 서술한 제 1 터빈 (2) 을 포함한다.
액화 가스 공급 라인 (32) 은, 유체 (액화 가스나 액화 가스를 기화시킨 가스) 가 유통 가능한 유로를 갖는다. 액화 가스 공급 라인 (32) 은, 그 일방측 (321) 이 액화 가스 저류 장치 (31) 에 접속되고, 그 타방측 (322) 이 액화 가스를 기화시킨 가스의 공급처 (34) 에 접속된다. 가스의 공급처 (34) 는, 동력 플랜트 (10) (수상 부유 구조체 (100)) 의 내부 또는 외부 중 어느 쪽에 형성되어 있어도 된다. 액화 가스용 펌프 (33) 를 구동시킴으로써, 액화 가스 저류 장치 (31) 에 저류되는 액화 가스가 액화 가스 공급 라인 (32) 으로 보내지고, 액화 가스 공급 라인 (32) 을 상류측 (일방측 (321)) 으로부터 하류측 (타방측 (322)) 을 향하여 흐른다.
도시되는 실시형태에서는, 액화 가스 공급 시스템 (3) 은, 액화 가스 공급 라인 (32) 의 제 1 터빈 (2) 보다 상류측에 형성된 제 1 열교환기 (11) 와, 액화 가스 공급 라인 (32) 의 제 1 터빈 (2) 보다 하류측에 형성된 제 2 열교환기 (12) 를 추가로 포함한다. 도시되는 실시형태에서는, 액화 가스용 펌프 (33) 는, 액화 가스 공급 라인 (32) 의 제 1 열교환기 (11) 보다 상류측에 형성되어 있다.
열매체 순환 사이클 (4) 은, 액화 가스 저류 장치 (31) 로부터 공급되는 액화 가스와 열교환되는 제 1 열매체가 순환하도록 구성된 제 1 열매체 순환 사이클 (4A) 을 포함한다. 제 1 열매체 순환 사이클 (4A) 은, 제 1 열매체를 순환시키기 위한 제 1 열매체 순환 라인 (41) 을 적어도 포함한다. 제 1 열매체 순환 라인 (41) 은, 유체 (제 1 열매체) 가 유통 가능한 유로를 갖는다.
이하, 액화 가스 저류 장치 (31) 에 저류되는 액화 가스의 구체예로서 액화 천연 가스 (LNG) 를, 열매체 순환 사이클 (4) 을 흐르는 열매체의 구체예로서 프로판을 예로 들어 설명하지만, 본 개시는, 액화 천연 가스 이외의 액화 가스 (액화 석유 가스, 액체 수소 등) 를, 액화 가스 저류 장치 (31) 에 저류되는 액화 가스로 한 경우에도 적용 가능하고, 또, 프로판 이외의 열매체를, 열매체 순환 사이클 (4) 을 흐르는 열매체로 한 경우에도 적용 가능하다.
제 1 열교환기 (11) 는, 액화 가스 공급 라인 (32) 을 흐르는 액화 가스와, 제 1 열매체 순환 라인 (41) 을 흐르는 제 1 열매체 사이에서 열교환을 실시하도록 구성되어 있다. 도 1 에 나타내는 실시형태에서는, 제 1 열교환기 (11) 는, 액화 가스 공급 라인 (32) 에 형성된 액화 가스가 흐르는 제 1 열교환부 (111) 와, 제 1 열매체 순환 라인 (41) 에 형성된 제 1 열매체가 흐르는 제 2 열교환부 (112) 를 포함한다. 제 2 열교환부 (112) 를 흐르는 제 1 열매체는, 제 1 열교환부 (111) 를 흐르는 액화 가스보다 고온으로 되어 있다. 제 1 열교환부 (111) 와 제 2 열교환부 (112) 사이에서 열교환이 실시되어, 제 1 열교환부 (111) 를 흐르는 액화 가스가 가열되고, 제 2 열교환부 (112) 를 흐르는 제 1 열매체가 냉각된다. 액화 가스 공급 라인 (32) 을 흐르는 액화 가스는, 제 1 열교환기 (11) 의 제 1 열교환부 (111) 에 있어서 가열됨으로써, 기화된다.
도시되는 실시형태에서는, 제 1 열매체 순환 사이클 (4A) 은, 제 1 열매체를 오가닉 랭킨 사이클하에서 순환시키도록 구성되어 있다. 제 1 열매체 순환 사이클 (4A) 은, 액화 가스 공급 시스템 (3) 과 제 1 열교환기 (11) 를 공유하고 있다. 제 1 열매체 순환 사이클 (4A) 은, 상기 서술한 제 1 열매체 순환 라인 (41) 과, 상기 서술한 제 1 열교환기 (11) 와, 제 1 열매체 순환 라인 (41) 의 제 2 열교환부 (112) (제 1 열교환기 (11)) 보다 하류측에 형성된 제 1 열매체용의 순환 펌프 (42) 와, 제 1 열매체 순환 라인 (41) 의 순환 펌프 (42) 보다 하류측에 형성된 제 3 열교환기 (43) 와, 제 1 열매체 순환 라인 (41) 의 제 3 열교환기 (43) 보다 하류측에 형성된 제 1 열매체용의 터빈 (7A) 을 구비한다.
순환 펌프 (42) 를 구동시킴으로써, 제 1 열매체 순환 라인 (41) 을 제 1 열매체가 순환한다. 제 3 열교환기 (43) 는, 제 1 열매체 순환 라인 (41) 을 흐르는 제 1 열매체와 해수 사이에서 열교환을 실시하도록 구성되어 있다. 또한, 제 3 열교환기 (43) 는, 제 1 열매체와 해수 사이에 중간 열매체를 개재하여 간접적으로 열교환을 실시하도록 구성되어 있어도 된다. 도 1 에 나타내는 실시형태에서는, 제 3 열교환기 (43) 는, 제 1 열매체 순환 라인 (41) 에 형성된 제 1 열매체가 흐르는 제 1 열매체측 열교환부 (431) 와, 동력 플랜트 (10) 의 외부에서 취득된 해수가 흐르는 해수측 열교환부 (432) 를 포함한다. 제 1 열매체측 열교환부 (431) 를 흐르는 제 1 열매체는, 해수측 열교환부 (432) 를 흐르는 해수보다 저온으로 되어 있다. 제 1 열매체측 열교환부 (431) 와 해수측 열교환부 (432) 사이에서 열교환이 실시되어, 제 1 열매체측 열교환부 (431) 를 흐르는 제 1 열매체가 가열된다.
(제 1 열매체용의 터빈)
제 1 열매체용의 터빈 (7A) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 회전 샤프트 (71A) 와, 회전 샤프트 (71A) 에 장착된 터빈 날개 (72A) 와, 회전 샤프트 (71A) 및 터빈 날개 (72A) 를 회전 가능하게 수용하는 케이싱 (73A) 과, 회전 샤프트 (71A) 와 케이싱 (73A) 사이의 시일하는 축봉 시일부 (74A) 를 포함한다. 회전 샤프트 (71A) 는, 그 축선 방향의 적어도 일방측이 케이싱 (73A) 의 외부로 돌출되어 있다. 케이싱 (73A) 에는, 제 1 열매체를 케이싱 (73A) 의 내부에 도입하기 위한 제 1 열매체 도입구 (75A) 와, 터빈 날개 (72A) 를 통과한 제 1 열매체를 케이싱 (73A) 의 외부로 배출하기 위한 제 1 열매체 배출구 (76A) 가 형성되어 있다.
제 1 열매체용의 터빈 (7A) 은, 제 1 열매체를 작업 유체로 하고, 그 작동 유체에 의해 구동하도록 구성되어 있다. 제 1 열매체용의 터빈 (7A) 에는, 순환 펌프 (42) 에 의해 승압되어, 제 3 열교환기 (43) (제 1 열매체측 열교환부 (431)) 에서 가열된 제 1 열매체가 보내진다. 제 1 열매체 도입구 (75A) 를 통하여 케이싱 (73A) 의 내부에 도입된 제 1 열매체의 에너지에 의해 터빈 날개 (72A) 를 회전시킨다. 터빈 날개 (72A) 를 통과한 제 1 열매체는, 제 1 열매체 배출구 (76A) 를 통하여 케이싱 (73A) 의 외부로 배출된다.
동력 회수 시스템 (1) 은, 터빈 날개 (72A) 의 회전력을 동력으로서 회수하도록 구성되어 있다. 도시되는 실시형태에서는, 동력 회수 시스템 (1) 은, 터빈 (7A) 의 구동에 의해 발전을 실시하도록 구성된 제 1 열매체용의 발전기 (44) 를 추가로 구비한다. 발전기 (44) 는, 회전 샤프트 (71A) 에 기계적으로 접속되어 있고, 터빈 날개 (72A) 의 회전력을 전력으로 변환하도록 구성되어 있다. 또한, 다른 몇 가지 실시형태에서는, 동력 회수 시스템 (1) 은, 터빈 날개 (72A) 의 회전력을 전력으로 변환하는 것이 아니라, 동력 전달 장치 (예를 들어, 커플링이나 벨트, 풀리 등) 에 의해 그대로 동력으로서 회수해도 된다.
(제 1 터빈)
제 1 터빈 (2) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 회전 샤프트 (21) 와, 회전 샤프트 (21) 에 장착된 터빈 날개 (22) 와, 회전 샤프트 (21) 및 터빈 날개 (22) 를 회전 가능하게 수용하는 케이싱 (23) 과, 회전 샤프트 (21) 와 케이싱 (23) 사이의 시일하는 축봉 시일부 (24) 를 포함한다. 회전 샤프트 (21) 는, 그 축선 방향의 적어도 일방측이 케이싱 (23) 의 외부로 돌출되어 있다. 케이싱 (23) 에는, 액화 가스 저류 장치 (31) 로부터 공급되는 액화 가스를 기화시킨 가스를 케이싱 (23) 의 내부에 도입하기 위한 가스 도입구 (25) 와, 터빈 날개 (22) 를 통과한 가스를 케이싱 (23) 의 외부로 배출하기 위한 가스 배출구 (26) 가 형성되어 있다.
제 1 터빈 (2) 은, 액화 가스를 기화시킨 가스를 작업 유체로 하고, 그 작동 유체에 의해 구동하도록 구성되어 있다. 제 1 터빈 (2) 에는, 액화 가스용 펌프 (33) 에 의해 승압되어, 제 1 열교환기 (11) 에서 기화된 가스가 보내진다. 가스 도입구 (25) 를 통하여 케이싱 (23) 의 내부에 도입된 가스의 에너지에 의해 터빈 날개 (22) 를 회전시킨다. 터빈 날개 (22) 를 통과한 가스는, 가스 배출구 (26) 를 통하여 케이싱 (23) 의 외부로 배출된다.
동력 회수 시스템 (1) 은, 터빈 날개 (22) 의 회전력을 동력으로서 회수하도록 구성되어 있다. 도시되는 실시형태에서는, 동력 회수 시스템 (1) 은, 제 1 터빈 (2) 의 구동에 의해 발전을 실시하도록 구성된 발전기 (13) 를 추가로 구비한다. 발전기 (13) 는, 회전 샤프트 (21) 에 기계적으로 접속되어 있고, 터빈 날개 (22) 의 회전력을 전력으로 변환하도록 구성되어 있다. 또한, 다른 몇 가지 실시형태에서는, 동력 회수 시스템 (1) 은, 터빈 날개 (22) 의 회전력을 전력으로 변환하는 것이 아니라, 동력 전달 장치 (예를 들어, 커플링이나 벨트, 풀리 등) 에 의해 그대로 동력으로서 회수해도 된다.
제 1 터빈 (2) 으로부터 배출된 가스는, 제 1 터빈 (2) 을 통과함으로써, 그 온도가 저하되어 있다. 제 2 열교환기 (12) 는, 제 1 터빈 (2) 으로부터 배출된 가스와, 그 가스보다 고온의 열매체 사이에서 열교환을 실시하도록 구성되어 있다. 도 1 에 나타내는 실시형태에서는, 액화 가스 공급 라인 (32) 상의 제 1 터빈 (2) 보다 하류측에 형성된 액화 가스를 기화시킨 가스가 흐르는 제 3 열교환부 (121) 와, 제 3 열교환부 (121) 를 흐르는 가스보다 고온의 열매체가 흐르는 제 4 열교환부 (122) 를 포함한다. 도 1 에 나타내는 실시형태에서는, 제 2 열교환기 (12) (제 4 열교환부 (122)) 에서 열교환되는 열매체는, 해수로 이루어진다. 제 3 열교환부 (121) 와 제 4 열교환부 (122) 사이에서 열교환이 실시되어, 제 3 열교환부 (121) 를 흐르는 가스가 가열된다. 가스의 공급처 (34) 에는, 제 2 열교환기 (12) 에 있어서 가열된 승온된 가스가 보내진다.
(동력 회수 시스템)
몇 가지 실시형태에 관련된 동력 회수 시스템 (1) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 액화 가스 저류 장치 (31) 로부터 공급되는 액화 가스를 기화시킨 가스에 의해 구동되는 상기 서술한 제 1 터빈 (2) 과, 제 1 터빈 (2) 의 축봉 시일부 (24) 로부터 누설된 가스 (제 1 누설 가스) 를 유도하기 위한 제 1 누설 가스 도입관 (14) 과, 제 1 누설 가스 도입관 (14) 에 의해 유도된 가스를 연소시키기 위한 가스 연소 장치 (51) 를 구비한다.
가스 연소 장치 (51) 는, 가스 연료를 도입하기 위한 가스 도입구 (52) 와, 공기를 도입하기 위한 공기 도입구 (53) 와, 가스 도입구 (52) 로부터 도입된 가스 연료 및 공기 도입구 (53) 로부터 도입된 공기를 연소시키도록 구성된 연소부 (54) 와, 연소부 (54) 에 있어서의 연소에 의해 발생한 배기 가스를 가스 연소 장치 (51) 의 외부로 배출하기 위한 배기 가스 배출구 (55) 를 갖는다.
도시되는 실시형태에서는, 제 1 누설 가스 도입관 (14) 의 일방측 (141) 은, 제 1 터빈 (2) 의 축봉 시일부 (24) 의 외측, 또한 축봉 시일부 (24) 에 인접한 위치에 배치되고, 제 1 누설 가스 도입관 (14) 의 타방측 (142) 은, 가스 연소 장치 (51) 의 가스 연료를 도입하기 위한 가스 도입구 (52) 에 접속되어 있다. 이 경우에는, 제 1 누설 가스는, 제 1 누설 가스 도입관 (14) 의 일방측 (141) 으로부터 제 1 누설 가스 도입관 (14) 의 내부로 유도되고, 제 1 누설 가스 도입관 (14) 을 일방측 (141) 으로부터 타방측 (142) 을 향하여 흐른 후에, 가스 도입구 (52) 를 통하여 가스 연소 장치 (51) 의 연소부 (54) 로 유도된다. 연소부 (54) 로 유도된 제 1 누설 가스는, 연소부 (54) 에서 연소 처리된다. 도 1 에 나타내는 실시형태에서는, 동력 회수 시스템 (1) 은, 제 1 누설 가스 도입관 (14) 의 도중에 장착된 송풍기 (15) 를 추가로 구비한다. 송풍기 (15) 는, 도시가 생략된 날개차를 갖고, 그 날개차의 회전 운동에 의해 제 1 누설 가스를 제 1 누설 가스 도입관 (14) 의 일방측 (141) 으로부터 타방측 (142) 으로 보내도록 구성되어 있다. 또한, 동력 회수 시스템 (1) 은, 송풍기 (15) 가 발생시키는 흡인력에 의해 제 1 누설 가스를 제 1 누설 가스 도입관 (14) 의 내부에 흡인해도 된다. 이 경우에는, 상기 서술한 「축봉 시일부 (24) 에 인접한 위치」에는, 송풍기 (15) 가 발생시키는 흡인력에 의해 제 1 누설 가스를 제 1 누설 가스 도입관 (14) 의 내부에 흡인 가능한 위치가 포함된다.
상기의 구성에 의하면, 동력 회수 시스템 (1) 은, 제 1 터빈 (2) 의 축봉 시일부 (24) 로부터 누설된 가스 (제 1 누설 가스) 를, 제 1 누설 가스 도입관 (14) 을 통하여 가스 연소 장치 (51) 로 유도하여, 그 가스 연소 장치 (51) 에서 연소 처리할 수 있다. 동력 회수 시스템 (1) 은, 제 1 누설 가스를 가스 연소 장치 (51) 에서 연소 처리함으로써, 제 1 누설 가스의 대기 중으로의 유출을 억제할 수 있다. 이 때문에, 동력 회수 시스템 (1) 은, 종래와 같이 제 1 터빈 (2) 의 축봉 시일부 (24) 의 시일성을 고성능으로 하지 않아도, 제 1 터빈 (2) 으로부터 대기 중으로의 가스의 누설을 억제할 수 있다. 또, 동력 회수 시스템 (1) 은, 제 1 누설 가스를 가스 연소 장치 (51) 에서 연소 처리함으로써, 제 1 누설 가스를 가스 연소 장치 (51) 의 연료로서 이용할 수 있다.
또, 상기의 구성에 의하면, 동력 회수 시스템 (1) 은, 종래와 같이 제 1 터빈 (2) 의 축봉 시일부 (24) 의 시일성을 고성능으로 하지 않아도 되기 때문에, 제 1 터빈 (2) 의 축봉 시일부 (24) 를 종래보다 구조가 간단한 것으로 할 수 있다. 이로써, 제 1 터빈 (2) 의 구조의 복잡화나 고액화를 억제할 수 있고, 나아가서는 동력 회수 시스템 (1) 의 고액화를 억제할 수 있다.
(보일 오프 가스 도입관)
도 2 는, 본 개시의 일 실시형태에 관련된 동력 회수 시스템을 탑재한 수상 부유 구조체의 구성을 개략적으로 나타내는 개략 구성도이다.
몇 가지 실시형태에서는, 상기 서술한 동력 회수 시스템 (1) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 액화 가스 저류 장치 (31) 에서 기화된 보일 오프 가스를 가스 연소 장치 (51) 로 유도하기 위한 보일 오프 가스 도입관 (16) 을 추가로 구비한다.
도시되는 실시형태에서는, 보일 오프 가스 도입관 (16) 의 일방측 (161) 은, 액화 가스 저류 장치 (31) 에 접속되고, 보일 오프 가스 도입관 (16) 의 타방측 (162) 은, 제 1 누설 가스 도입관 (14) 에 합류하고 있다. 액화 가스 저류 장치 (31) 에서 기화된 보일 오프 가스는, 액화 가스 저류 장치 (31) 에서 가압된 상태가 되기 때문에, 그 자압에 의해 하류측 (가스 연소 장치 (51) 측) 으로 흐르게 되어 있다. 보일 오프 가스는, 보일 오프 가스 도입관 (16) 의 일방측 (161) 으로부터 보일 오프 가스 도입관 (16) 의 내부로 유도되어, 보일 오프 가스 도입관 (16) 의 일방측 (161) 으로부터 타방측 (162) 을 향하여 흐른 후에, 가스 도입구 (52) 를 통하여 가스 연소 장치 (51) 의 연소부 (54) 로 유도된다. 연소부 (54) 로 유도된 보일 오프 가스는, 연소부 (54) 에서 연소 처리된다.
상기의 구성에 의하면, 동력 회수 시스템 (1) 은, 액화 가스 저류 장치 (31) 에서 기화된 보일 오프 가스를, 보일 오프 가스 도입관 (16) 을 통하여 가스 연소 장치 (51) 로 유도하여, 그 가스 연소 장치 (51) 에서 연소 처리할 수 있다. 이 때문에, 동력 회수 시스템 (1) 은, 보일 오프 가스를 가스 연소 장치 (51) 에서 연소 처리함으로써, 보일 오프 가스를 가스 연소 장치 (51) 의 연료로서 이용할 수 있다.
또, 상기의 구성에 의하면, 동력 회수 시스템 (1) 은, 공유화된 가스 연소 장치 (51) 에 의해, 제 1 누설 가스 및 보일 오프 가스를 연소 처리할 수 있다. 동력 회수 시스템 (1) 은, 가스 연소 장치 (51) 를 공유화함으로써, 동력 회수 시스템 (1) 의 대형화나 고액화를 억제할 수 있다.
몇 가지 실시형태에서는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 보일 오프 가스 도입관 (16) 은, 일방측 (161) 이 액화 가스 저류 장치 (31) 에 접속되고, 타방측 (162) 이 제 1 누설 가스 도입관 (14) 에 합류하고 있다.
상기의 구성에 의하면, 동력 회수 시스템 (1) 은, 제 1 누설 가스 도입관 (14) 의 보일 오프 가스 도입관 (16) 과의 합류부 (143) 보다 하류측을 공유부 (144) 로 하고 있고, 그 공유부 (144) 를 통하여 제 1 누설 가스나 보일 오프 가스를 가스 연소 장치 (51) 로 유도할 수 있다. 이 경우에는, 가스 연소 장치 (51) 는, 가스를 도입하기 위한 가스 도입구 (52) 를, 제 1 누설 가스나 보일 오프 가스의 각각에 대해 개별적으로 형성하지 않아도 되기 때문에, 가스 연소 장치 (51) 의 구조의 복잡화나 고액화를 억제할 수 있다.
또한, 다른 몇 가지 실시형태에서는, 보일 오프 가스 도입관 (16) 은, 그 타방측 (162) 이, 가스 연소 장치 (51) 에 형성된 보일 오프 가스용의 가스 도입구에 접속되어도 된다.
(제 1 터빈의 공기 시일)
도 3 은, 본 개시의 일 실시형태에 관련된 동력 회수 시스템을 탑재한 수상 부유 구조체의 구성을 개략적으로 나타내는 개략 구성도이다.
몇 가지 실시형태에서는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 동력 회수 시스템 (1) 은, 공기를 압축하도록 구성된 제 1 압축기 (56) 와, 제 1 압축기 (56) 에서 압축된 압축 공기를 가스 연소 장치 (51) 에 도입하기 위한 제 1 압축 공기 도입관 (57) 과, 제 1 압축 공기 도입관 (57) 으로부터 분기하여 압축 공기의 일부를 제 1 터빈 (2) 의 축봉 시일부 (24) 로 유도하기 위한 제 1 압축 공기 공급관 (17) 을 추가로 구비한다.
제 1 압축 공기 도입관 (57) 은, 일방측 (572) 이 제 1 압축기 (56) 에 접속되고, 타방측 (571) 이 가스 연소 장치 (51) 의 공기 도입구 (53) 에 접속되어 있다. 제 1 압축 공기 공급관 (17) 의 일방측 (171) 은, 제 1 압축 공기 도입관 (57) 에 있어서의 제 1 압축기 (56) 보다 하류측 (가스 도입구 (52) 측) 에 형성된 분기부 (573) 에서 제 1 압축 공기 도입관 (57) 에 접속되어 있다.
도시되는 실시형태에서는, 가스 연소 시스템 (5) 은, 상기 서술한 가스 연소 장치 (51) 와, 상기 서술한 제 1 압축기 (56) 와, 상기 서술한 제 1 압축 공기 도입관 (57) 과, 가스 연소 장치 (51) 로부터 배출된 배기 가스를 배기 가스 터빈 (58) 에 도입하기 위한 배기 가스 도입관 (59) 과, 배기 가스 도입관 (59) 에 의해 도입된 배기 가스에 의해 구동하도록 구성된 상기 배기 가스 터빈 (58) 을 포함한다. 제 1 압축기 (56) 는, 배기 가스 터빈 (58) 의 구동축에 기계적으로 연결된 로터를 갖는 컴프레서 (터보차저의 컴프레서) (56A) 와, 전동 컴프레서 (56B) 를 포함한다. 또한, 다른 몇 가지 실시형태에서는, 제 1 압축기 (56) 는, 컴프레서 (56A) 또는 전동 컴프레서 (56B) 중 어느 일방만을 포함하고 있어도 된다.
상기의 구성에 의하면, 동력 회수 시스템 (1) 은, 제 1 압축기 (56) 에서 압축된 압축 공기의 일부를, 제 1 압축 공기 공급관 (17) 을 통하여 제 1 터빈 (2) 의 축봉 시일부 (24) 로 유도하여 공기 시일로서 사용함으로써, 제 1 터빈 (2) 의 축봉 시일부 (24) 로부터의 가스 (제 1 누설 가스) 의 누설을 억제할 수 있다. 또, 동력 회수 시스템 (1) 은, 제 1 압축기 (56) 에서 압축된 압축 공기를 공기 시일로서 사용함으로써, 제 1 누설 가스를 압축 공기가 예혼합된 상태에서, 가스 연소 장치 (51) 로 유도할 수 있기 때문에, 가스 연소 장치 (51) 에 있어서의 연소 효율을 향상시킬 수 있다.
도 4 는, 본 개시의 일 실시형태에 있어서의 제 1 터빈의 회전 샤프트의 축선을 따른 단면을 개략적으로 나타내는 개략 단면도이다.
몇 가지 실시형태에서는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 제 1 터빈 (2) 의 축봉 시일부 (24) 는, 제 1 터빈 (2) 의 회전 샤프트 (21) 와, 제 1 터빈 (2) 의 케이싱 (23) 사이를 시일하는 하류측 시일부 (24B) 와, 하류측 시일부 (24B) 보다 상류측에 있어서 회전 샤프트 (21) 와 케이싱 (23) 사이를 시일하는 상류측 시일부 (24A) 를 포함한다. 제 1 압축 공기 공급관 (17) 은, 하류측 시일부 (24B) 와 상류측 시일부 (24A) 사이에 형성된 공간 (231) 에 연통되어 있다. 여기서, 「상류측」은, 제 1 누설 가스가 새는 방향을 기준으로 하고 있다. 도 4 에서는, 제 1 누설 가스는, 회전 샤프트 (21) 의 축선 방향에 있어서의 일방측 (도면 중 좌측) 으로부터 타방측 (도면 중 우측) 으로 새기 때문에, 상기 일방측이 상류측이 되고, 상기 타방측이 하류측이 된다.
도시되는 실시형태에서는, 케이싱 (23) 은, 상류측 시일부 (24A) 에 의해 내주측이 시일되는 상류측 제 1 환상부 (232) 와, 하류측 시일부 (24B) 에 의해 내주측이 시일되는 하류측 제 2 환상부 (233) 와, 제 1 환상부 (232) 로부터 회전 샤프트 (21) 의 축선 방향에 있어서의 상기 타방측 (하류측) 으로 연장되어 제 2 환상부 (233) 에 접속되는 환상의 축선 방향 연장부 (234) 를 포함한다. 상기 서술한 공간 (231) 은, 축선 방향 연장부 (234) 의 내주측에 형성되어 있다.
도시되는 실시형태에서는, 케이싱 (23) 은, 축선 방향 연장부 (234) 에 내외를 연통시키도록 관통하는 관통공 (235) 이 형성되고, 이 관통공 (235) 에 외주측으로부터 상기 서술한 제 1 압축 공기 공급관 (17) 의 타방측 (172) 이 접속되어 있다. 제 1 압축 공기 도입관 (57) 을 흐르는 압축 공기는, 제 1 압축기 (56) 에서 가압된 상태가 되기 때문에, 그 자압에 의해 일부가 하류측 (공간 (231) 측) 으로 흐르도록 되어 있다. 제 1 압축 공기 도입관 (57) 을 흐르는 압축 공기의 일부는, 제 1 압축 공기 공급관 (17) 의 일방측 (171) 으로부터 제 1 압축 공기 공급관 (17) 의 내부로 유도되고, 제 1 압축 공기 공급관 (17) 의 일방측 (171) 으로부터 타방측 (172) 을 향하여 흐른 후에, 공간 (231) 으로 유도된다. 공간 (231) 에 압축 공기가 도입됨으로써, 공간 (231) 의 내부의 유체 (제 1 누설 가스 및 압축 공기를 포함한다) 가 승압된다.
상기의 구성에 의하면, 동력 회수 시스템 (1) 은, 제 1 압축기 (56) 에서 압축된 압축 공기의 일부를, 제 1 압축 공기 공급관 (17) 을 통하여 제 1 터빈 (2) 의 하류측 시일부 (24B) 와 상류측 시일부 (24A) 사이에 형성된 공간 (231) 으로 유도할 수 있다. 이로써, 상기 공간 (231) 에 압축 공기를 도입하지 않는 경우에 비하여, 상류측 시일부 (24A) 보다 상류측과, 상류측 시일부 (24A) 보다 하류측 (공간 (231)) 사이의 압력차를 작게 할 수 있기 때문에, 상류측 시일부 (24A) 보다 하류측으로의 가스의 누설을 억제할 수 있다. 이로써, 제 1 터빈 (2) 의 축봉 시일부 (24) 로부터의 가스 (제 1 누설 가스) 의 누설을 억제할 수 있다.
몇 가지 실시형태에서는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 상류측 시일부 (24A) 및 상기 서술한 하류측 시일부 (24B) 는, 래비린드 시일 (24C) 로 이루어진다. 상기 서술한 바와 같이, 동력 회수 시스템 (1) 은, 제 1 누설 가스를 가스 연소 장치 (51) 에서 연소 처리함으로써, 종래와 같이 제 1 터빈 (2) 의 축봉 시일부 (24) 의 시일성을 고성능으로 하지 않아도, 제 1 터빈 (2) 으로부터 대기 중으로의 가스의 누설을 억제할 수 있다. 상기의 구성에 의하면, 제 1 터빈 (2) 의 축봉 시일부 (24) (상류측 시일부 (24A) 및 하류측 시일부 (24B)) 에 있어서의 시일에 래비린드 시일 (24C) 을 사용함으로써, 제 1 터빈 (2) 으로부터 대기 중으로의 가스의 누설을 충분히 억제할 수 있다. 또, 제 1 터빈 (2) 의 축봉 시일부 (24) 에 있어서의 시일에 구조가 간단한 래비린드 시일 (24C) 을 사용함으로써, 제 1 터빈 (2) 의 구조의 복잡화나 고액화를 억제할 수 있고, 나아가서는 동력 회수 시스템 (1) 의 고액화를 억제할 수 있다.
도 5 는, 본 개시의 일 실시형태에 있어서의 재열기를 설명하기 위한 설명도이다.
몇 가지 실시형태에서는, 상기 서술한 동력 회수 시스템 (1) 은, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 제 1 터빈 (2) 으로부터 가스를 추기하여 제 1 터빈 (2) 에 있어서의 가스의 추기 위치 (P1) 보다 하류측으로 되돌리는 추기관 (61) 과, 추기관 (61) 을 흐르는 가스를 가열하도록 구성된 재열기 (62) 를 추가로 구비한다. 도시되는 실시형태에서는, 추기관 (61) 에 의해 추기된 가스는, 추기 위치 (P1) 보다 하류측의 터빈 날개 (22) 로 보내진다.
상기의 구성에 의하면, 제 1 터빈 (2) 에서 팽창된 가스의 일부는, 추기관 (61) 에 의해 추기되고 재열기 (62) 에 의해 가열된 후에, 추기관 (61) 을 통하여 제 1 터빈 (2) 에 있어서의 추기 위치 (P1) 보다 하류측으로 되돌려진다. 요컨대, 상기 서술한 동력 회수 시스템 (1) 은, 재열 사이클을 채용하고 있다. 이 경우에는, 동력 회수 시스템 (1) 은, 재열기 (62) 에 의해 가스를 가열함으로써, 제 1 터빈 (2) 에 있어서의 팽창 끝 (최종단 부근) 의 증기 습도의 증대를 억제할 수 있기 때문에, 최종단 부근의 터빈 날개 (22) 의 부식을 억제할 수 있고, 또한 제 1 터빈 (2) 의 열효율의 향상을 도모할 수 있다.
몇 가지 실시형태에서는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 재열기 (62) 는, 추기관 (61) 을 흐르는 가스와, 액화 가스 저류 장치 (31) 로부터 공급되는 액화 가스와 열교환되는 열매체 (제 1 열매체) 사이의 열교환을 실시하도록 구성된 열교환기 (62A) 를 포함한다.
도시되는 실시형태에서는, 열교환기 (62A) 는, 제 1 열매체 순환 라인 (41) 에 형성된 제 1 열매체가 흐르는 제 5 열교환부 (621) 와, 추기관 (61) 에 형성된 제 6 열교환부 (622) 를 포함한다. 제 5 열교환부 (621) 를 흐르는 제 1 열매체는, 제 6 열교환부 (622) 를 흐르는 액화 가스를 기화시킨 가스보다 고온으로 되어 있다. 제 5 열교환부 (621) 와 제 6 열교환부 (622) 사이에서 열교환이 실시되어, 제 6 열교환부 (622) 를 흐르는 가스가 가열된다. 도 5 에 나타내는 실시형태에서는, 열교환기 (62A) 는, 제 1 열교환기 (11) 와 동일한 케이싱에 수용되어 있다.
상기의 구성에 의하면, 열교환기 (62A) 에 의해, 제 1 터빈 (2) 으로부터 추기되어 추기관 (61) 을 흐르는 가스 (추기 가스) 와, 제 1 열매체 사이의 열교환이 실시되어, 추기 가스가 가열된다. 이 경우에는, 열교환기 (62A) (재열기 (62)) 의 구조를 간단한 것으로 할 수 있음과 함께, 열교환기 (62A) 에 있어서의 추기 가스의 열원으로서 제 1 열매체를 이용할 수 있다. 열교환기 (62A) 에 있어서의 추기 가스의 열원으로서 제 1 열매체를 이용함으로써, 제 1 열매체의 응축 공정에 있어서의 응축이 촉진되기 때문에, 제 2 터빈 (7) (터빈 (7A)) 의 열효율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 다른 몇 가지 실시형태에서는, 재열기 (62) 는, 추기관 (61) 을 흐르는 가스를 가열하는 히터여도 된다. 또, 재열기 (62) 는, 추기관 (61) 을 흐르는 가스와 해수 사이의 열교환을 실시하도록 구성된 열교환기나, 추기관 (61) 을 흐르는 가스와 후술하는 제 2 열매체 사이의 열교환을 실시하도록 구성된 열교환기여도 된다.
도 6 은, 제 2 열매체 순환 사이클을 설명하기 위한 설명도이다.
열매체 순환 사이클 (4) 은, 상기 서술한 제 1 열매체 순환 사이클 (4A) 과, 제 1 터빈 (2) 으로부터 배출된 가스와 열교환되는 열매체 (제 2 열매체) 가 순환하도록 구성된 제 2 열매체 순환 사이클 (4B) 중 적어도 어느 일방을 포함한다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 제 2 열매체 순환 사이클 (4B) 은, 제 2 열매체를 오가닉 랭킨 사이클하에서 순환시키도록 구성되어 있다. 제 2 열매체 순환 사이클 (4B) 은, 액화 가스 공급 시스템 (3) 과 제 2 열교환기 (12) 를 공유하고 있다. 제 2 열매체 순환 사이클 (4B) 은, 제 2 열매체를 순환시키기 위한 제 2 열매체 순환 라인 (45) 과, 상기 서술한 제 2 열교환기 (12) 와, 제 2 열매체 순환 라인 (45) 의 제 4 열교환부 (122) (제 2 열교환기 (12)) 보다 하류측에 형성된 제 2 열매체용의 순환 펌프 (46) 와, 제 2 열매체 순환 라인 (45) 의 순환 펌프 (46) 보다 하류측에 형성된 제 4 열교환기 (47) 와, 제 2 열매체 순환 라인 (45) 의 제 4 열교환기 (47) 보다 하류측에 형성된 제 2 열매체용의 터빈 (7B) 을 구비한다. 제 2 열매체 순환 라인 (45) 은, 유체 (제 2 열매체) 가 유통 가능한 유로를 갖는다.
순환 펌프 (46) 를 구동시킴으로써, 제 2 열매체 순환 라인 (45) 을 제 2 열매체가 순환한다. 제 4 열교환기 (47) 는, 제 2 열매체 순환 라인 (45) 을 흐르는 제 2 열매체와 해수 사이에서 열교환을 실시하도록 구성되어 있다. 또한, 제 4 열교환기 (47) 는, 제 2 열매체와 해수 사이에 중간 열매체를 개재하여 간접적으로 열교환을 실시하도록 구성되어 있어도 된다. 도 6 에 나타내는 실시형태에서는, 제 4 열교환기 (47) 는, 제 2 열매체 순환 라인 (45) 에 형성된 제 2 열매체가 흐르는 제 2 열매체측 열교환부 (471) 와, 동력 플랜트 (10) 의 외부에서 취득된 해수가 흐르는 해수측 열교환부 (472) 를 포함한다. 제 2 열매체측 열교환부 (471) 를 흐르는 제 2 열매체는, 해수측 열교환부 (472) 를 흐르는 해수보다 저온으로 되어 있다. 제 2 열매체측 열교환부 (471) 와 해수측 열교환부 (472) 사이에서 열교환이 실시되어, 제 2 열매체측 열교환부 (471) 를 흐르는 제 2 열매체가 가열된다.
(제 2 열매체용의 터빈)
제 2 터빈 (7) 은, 상기 서술한 제 1 열매체용의 터빈 (7A) 과, 제 2 열매체용의 터빈 (7B) 중 적어도 어느 일방을 포함한다. 터빈 (7B) 은, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 회전 샤프트 (71B) 와, 회전 샤프트 (71B) 에 장착된 터빈 날개 (72B) 와, 회전 샤프트 (71B) 및 터빈 날개 (72B) 를 회전 가능하게 수용하는 케이싱 (73B) 과, 회전 샤프트 (71B) 와 케이싱 (73B) 사이의 시일하는 축봉 시일부 (74B) 를 포함한다. 회전 샤프트 (71B) 는, 그 축선 방향의 적어도 일방측이 케이싱 (73B) 의 외부로 돌출되어 있다. 케이싱 (73B) 에는, 제 2 열매체를 케이싱 (73B) 의 내부에 도입하기 위한 제 2 열매체 도입구 (75B) 와, 터빈 날개 (72B) 를 통과한 제 2 열매체를 케이싱 (73B) 의 외부로 배출하기 위한 제 2 열매체 배출구 (76B) 가 형성되어 있다.
제 2 열매체용의 터빈 (7B) 은, 제 2 열매체를 작업 유체로 하고, 그 작동 유체에 의해 구동하도록 구성되어 있다. 제 2 열매체용의 터빈 (7B) 에는, 순환 펌프 (46) 에 의해 승압되어, 제 4 열교환기 (47) (제 2 열매체측 열교환부 (471)) 에서 가열된 제 2 열매체가 보내진다. 제 2 열매체 도입구 (75B) 를 통하여 케이싱 (73B) 의 내부에 도입된 제 2 열매체의 에너지에 의해 터빈 날개 (72B) 를 회전시킨다. 터빈 날개 (72B) 를 통과한 제 2 열매체는, 제 2 열매체 배출구 (76B) 를 통하여 케이싱 (73B) 의 외부로 배출된다.
동력 회수 시스템 (1) 은, 터빈 날개 (72B) 의 회전력을 동력으로서 회수하도록 구성되어 있다. 도시되는 실시형태에서는, 동력 회수 시스템 (1) 은, 터빈 (7B) 의 구동에 의해 발전을 실시하도록 구성된 제 2 열매체용의 발전기 (48) 를 추가로 구비한다. 발전기 (48) 는, 회전 샤프트 (71B) 에 기계적으로 접속되어 있고, 터빈 날개 (72B) 의 회전력을 전력으로 변환하도록 구성되어 있다. 또한, 다른 몇 가지 실시형태에서는, 동력 회수 시스템 (1) 은, 터빈 날개 (72B) 의 회전력을 전력으로 변환하는 것이 아니라, 동력 전달 장치 (예를 들어, 커플링이나 벨트, 풀리 등) 에 의해 그대로 동력으로서 회수해도 된다.
도 7 및 도 8 의 각각은, 본 개시의 일 실시형태에 관련된 동력 회수 시스템을 탑재한 수상 부유 구조체의 구성의 일부를 개략적으로 나타내는 개략 구성도이다.
몇 가지 실시형태에서는, 상기 서술한 동력 회수 시스템 (1) 은, 도 7 및 도 8 에 나타내는 바와 같이, 액화 가스 저류 장치 (31) 로부터 공급되는 액화 가스, 또는 제 1 터빈 (2) 으로부터 배출된 가스와 열교환되는 열매체가 순환하도록 구성된 열매체 순환 사이클 (4) 로서, 상기 열매체를 작동 유체로 하는 제 2 터빈 (7) 을 포함하는 열매체 순환 사이클 (4) 과, 제 2 터빈 (7) 의 축봉 시일부 (74 (74A, 74B)) 로부터 누설된 작동 유체를 가스 연소 장치 (51) 로 유도하기 위한 제 2 누설 가스 도입관 (18) 을 추가로 구비한다.
도 7 에 나타내는 실시형태에서는, 열매체 순환 사이클 (4) 은, 상기 서술한 터빈 (7A) 을 포함하는 제 1 열매체 순환 사이클 (4A) 을 포함한다. 본 실시형태에서는, 제 1 열매체는, 가연성을 갖는다. 제 2 누설 가스 도입관 (18) 은, 상기 서술한 제 1 열매체용의 터빈 (7A) 의 축봉 시일부 (74A) 로부터 누설된 작동 유체 (제 1 열매체) 를 가스 연소 장치 (51) 로 유도하기 위한 제 1 열매체용의 누설 가스 도입관 (18A) 을 포함한다.
도 7 에 나타내는 실시형태에서는, 누설 가스 도입관 (18A) 의 일방측 (181) 은, 축봉 시일부 (74A) 의 외측, 또한 축봉 시일부 (74A (74)) 에 인접한 위치에 배치되고, 누설 가스 도입관 (18A) 의 타방측 (182) 은, 제 1 누설 가스 도입관 (14) 의 송풍기 (15) 보다 상류측 (일방측 (141)) 에 접속되어 있다. 축봉 시일부 (74A) 로부터 누설된 작동 유체 (제 1 열매체) 는, 누설 가스 도입관 (18A), 제 1 누설 가스 도입관 (14) 및 가스 도입구 (52) 를 통하여 연소부 (54) 로 유도된다. 연소부 (54) 로 유도된 가연성을 갖는 제 1 열매체는, 연소부 (54) 에서 연소 처리된다. 또한, 동력 회수 시스템 (1) 은, 송풍기 (15) 가 발생시키는 흡인력에 의해 축봉 시일부 (74A) 로부터 누설된 제 1 열매체를 누설 가스 도입관 (18A) 의 내부에 흡인해도 된다.
도 8 에 나타내는 실시형태에서는, 열매체 순환 사이클 (4) 은, 상기 서술한 터빈 (7B) 을 포함하는 제 2 열매체 순환 사이클 (4B) 을 포함한다. 본 실시형태에서는, 제 2 열매체는, 가연성을 갖는다. 도 8 에 나타내는 실시형태에서는, 상기 서술한 제 2 열교환기 (12) (제 4 열교환부 (122)) 에서 열교환되는 열매체는, 프로판으로 이루어진다. 제 2 누설 가스 도입관 (18) 은, 상기 서술한 제 2 열매체용의 터빈 (7B) 의 축봉 시일부 (74B) 로부터 누설된 작동 유체 (제 2 열매체) 를 가스 연소 장치 (51) 로 유도하기 위한 제 2 열매체용의 누설 가스 도입관 (18B) 을 포함한다.
도 8 에 나타내는 실시형태에서는, 누설 가스 도입관 (18B) 의 일방측 (183) 은, 축봉 시일부 (74B) 의 외측, 또한 축봉 시일부 (74B (74)) 에 인접한 위치에 배치되고, 누설 가스 도입관 (18B) 의 타방측 (184) 은, 제 1 누설 가스 도입관 (14) 의 송풍기 (15) 보다 상류측 (일방측 (141)) 에 접속되어 있다. 축봉 시일부 (74B) 로부터 누설된 작동 유체 (제 2 열매체) 는, 누설 가스 도입관 (18B), 제 1 누설 가스 도입관 (14) 및 가스 도입구 (52) 를 통하여 연소부 (54) 로 유도된다. 연소부 (54) 로 유도된 가연성을 갖는 제 2 열매체는, 연소부 (54) 에서 연소 처리된다. 또한, 동력 회수 시스템 (1) 은, 송풍기 (15) 가 발생시키는 흡인력에 의해 축봉 시일부 (74B) 로부터 누설된 제 2 열매체를 누설 가스 도입관 (18B) 의 내부에 흡인해도 된다. 이 경우에는, 상기 서술한 「축봉 시일부 (74 (74A, 74B)) 에 인접한 위치」에는, 송풍기 (15) 가 발생시키는 흡인력에 의해 제 2 터빈 (7) 의 축봉 시일부 (74) 로부터 누설된 가스 (제 2 누설 가스) 를, 제 2 누설 가스 도입관 (18 (18A, 18B)) 의 내부에 흡인 가능한 위치가 포함된다. 또, 동력 회수 시스템 (1) 은, 누설 가스 도입관 (18A) 및 누설 가스 도입관 (18B) 의 양방을 구비해도 된다.
상기의 구성에 의하면, 동력 회수 시스템 (1) 은, 열매체 순환 사이클 (4) 의 제 2 터빈 (7) 의 축봉 시일부 (74) 로부터 누설된 가스 (제 2 누설 가스) 를, 제 2 누설 가스 도입관 (18) 을 통하여 가스 연소 장치 (51) 로 유도하여, 그 가스 연소 장치 (51) 에서 연소 처리할 수 있다. 동력 회수 시스템 (1) 은, 제 2 누설 가스를 가스 연소 장치 (51) 에서 연소 처리함으로써, 제 2 누설 가스의 대기 중으로의 유출을 억제할 수 있다. 이 때문에, 동력 회수 시스템 (1) 은, 종래와 같이 제 2 터빈 (7) 의 축봉 시일부 (74) 의 시일성을 고성능으로 하지 않아도, 제 2 터빈 (7) 으로부터 대기 중으로의 가스의 누설을 억제할 수 있다. 또, 동력 회수 시스템 (1) 은, 제 2 누설 가스를 가스 연소 장치 (51) 에서 연소 처리함으로써, 제 2 누설 가스를 가스 연소 장치 (51) 의 연료로서 이용할 수 있다.
또, 상기의 구성에 의하면, 동력 회수 시스템 (1) 은, 종래와 같이 제 2 터빈 (7) 의 축봉 시일부 (74) 의 시일성을 고성능으로 하지 않아도 되기 때문에, 제 2 터빈 (7) 의 축봉 시일부 (74) 를 종래보다 구조가 간단한 것으로 할 수 있다. 이로써, 제 2 터빈 (7) 의 구조의 복잡화나 고액화를 억제할 수 있고, 나아가서는 동력 회수 시스템 (1) 의 고액화를 억제할 수 있다.
몇 가지 실시형태에서는, 상기 서술한 동력 회수 시스템 (1) 은, 도 7 및 도 8 에 나타내는 바와 같이, 공기를 압축하도록 구성된 제 2 압축기 (81) 와, 제 2 압축기 (81) 에서 압축된 압축 공기를 가스 연소 장치 (51) 에 도입하기 위한 제 2 압축 공기 도입관 (82) 과, 제 2 압축 공기 도입관 (82) 으로부터 분기하여 제 2 압축기 (81) 에서 압축된 압축 공기의 일부를 제 2 터빈 (7) 의 축봉 시일부 (74 (74A, 74B)) 로 유도하기 위한 제 2 압축 공기 공급관 (83) 을 구비한다.
도 7 및 도 8 에 나타내는 실시형태에서는, 제 2 압축기 (81) 는, 제 1 압축기 (56) 에 공유화되고, 제 2 압축 공기 도입관 (82) 은, 제 1 압축 공기 도입관 (57) 에 공유화되어 있다. 이 경우에는, 압축기나 압축 공기 도입관의 수를 삭감할 수 있기 때문에, 동력 회수 시스템 (1) 의 대형화를 억제할 수 있다. 또한, 다른 실시형태에서는, 제 2 압축기 (81) 나 제 2 압축 공기 도입관 (82) 을, 제 1 압축기 (56) 나 제 1 압축 공기 도입관 (57) 과는 별체로 해도 된다.
도시되는 실시형태에서는, 제 2 압축 공기 공급관 (83) 은, 제 2 압축 공기 도입관 (82) 에 있어서의 제 2 압축기 (81) 보다 하류측 (가스 도입구 (52) 측) 에 형성된 분기부 (821) 에서 제 2 압축 공기 도입관 (82) 에 접속되어 있다. 제 2 압축 공기 공급관 (83) 은, 제 1 압축 공기 공급관 (17) 과의 합류부 (831) 보다 상류측을 제 1 압축 공기 공급관 (17) 과 공유하고 있다.
도 7 에 나타내는 실시형태에서는, 제 2 압축 공기 공급관 (83) 은, 제 1 열매체용의 터빈 (7A) 의 축봉 시일부 (74A) 에 압축 공기를 유도하도록 구성된 제 1 열매체용의 압축 공기 공급관 (83A) 을 포함한다. 이 경우에는, 압축 공기 공급관 (83A) (제 2 압축 공기 공급관 (83)) 을 통하여 축봉 시일부 (74A) 로 유도된 압축 공기를 공기 시일로서 사용함으로써, 축봉 시일부 (74A) 로부터의 제 1 열매체의 누설을 억제할 수 있다.
도 8 에 나타내는 실시형태에서는, 제 2 압축 공기 공급관 (83) 은, 제 2 열매체용의 터빈 (7B) 의 축봉 시일부 (74B) 에 압축 공기를 유도하도록 구성된 제 2 열매체용의 압축 공기 공급관 (83B) 을 포함한다. 이 경우에는, 압축 공기 공급관 (83B) (제 2 압축 공기 공급관 (83)) 을 통하여 축봉 시일부 (74B) 로 유도된 압축 공기를 공기 시일로서 사용함으로써, 축봉 시일부 (74B) 로부터의 제 2 열매체의 누설을 억제할 수 있다. 또한, 동력 회수 시스템 (1) 은, 압축 공기 공급관 (83A) 및 압축 공기 공급관 (83B) 의 양방을 구비해도 된다.
상기의 구성에 의하면, 동력 회수 시스템 (1) 은, 제 2 압축기 (81) 에서 압축된 압축 공기의 일부를, 제 2 압축 공기 공급관 (83) 을 통하여 제 2 터빈 (7) 의 축봉 시일부 (74) 로 유도하여 공기 시일로서 사용함으로써, 제 2 터빈 (7) 의 축봉 시일부 (74) 로부터의 가스 (제 2 누설 가스) 의 누설을 억제할 수 있다. 또, 동력 회수 시스템 (1) 은, 제 2 압축기 (81) 에서 압축된 압축 공기를 공기 시일로서 사용함으로써, 제 2 누설 가스를 압축 공기가 예혼합된 상태에서, 가스 연소 장치 (51) 로 유도할 수 있기 때문에, 가스 연소 장치 (51) 에 있어서의 연소 효율을 향상시킬 수 있다.
몇 가지 실시형태에 관련된 수상 부유 구조체 (100) 는, 도 1 ∼ 도 3, 도 5 ∼ 도 8 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 동력 회수 시스템 (1) 이 탑재되었다. 이 경우에는, 동력 회수 시스템 (1) 은, 액화 가스를 기화시킨 가스에 의해 구동되는 제 1 터빈 (2) 의 가스 누출을 억제하면서, 그 터빈 제 1 터빈 (2) 의 구조의 복잡화나 고액화를 억제할 수 있다. 이로써, 동력 회수 시스템 (1) 의 고액화를 억제할 수 있고, 나아가서는 동력 회수 시스템 (1) 을 탑재한 수상 부유 구조체 (100) 의 고액화를 억제할 수 있다.
또한, 상기 서술한 몇 가지 실시형태와 같이, 동력 회수 시스템 (1) 의 대형화를 억제함으로써, 수상 부유 구조체 (100) 에 있어서의 동력 회수 시스템 (1) 의 점유 스페이스를 작은 것으로 할 수 있기 때문에, 수상 부유 구조체 (100) 의 빈 공간의 유효 활용을 도모할 수 있다.
본 개시는 상기 서술한 실시형태에 한정되지는 않고, 상기 서술한 실시형태에 변형을 가한 형태나, 이들 형태를 적절히 조합한 형태도 포함한다.
상기 서술한 몇 가지 실시형태에 기재된 내용은, 예를 들어 이하와 같이 파악되는 것이다.
1) 본 개시의 적어도 일 실시형태에 관련된 동력 회수 시스템 (1) 은,
액화 가스를 저류하는 액화 가스 저류 장치 (31) 로부터 공급되는 액화 가스로부터 동력을 회수하는 동력 회수 시스템 (1) 으로서,
상기 액화 가스 저류 장치 (31) 로부터 공급되는 상기 액화 가스를 기화시킨 가스에 의해 구동되는 제 1 터빈 (2) 과,
상기 제 1 터빈 (2) 의 축봉 시일부 (24) 로부터 누설된 상기 가스를 유도하기 위한 제 1 누설 가스 도입관 (14) 과,
상기 제 1 누설 가스 도입관 (14) 에 의해 유도된 상기 가스를 연소시키기 위한 가스 연소 장치 (51) 를 구비한다.
상기 1) 의 구성에 의하면, 동력 회수 시스템은, 제 1 터빈의 축봉 시일부로부터 누설된 가스 (제 1 누설 가스) 를, 제 1 누설 가스 도입관을 통하여 가스 연소 장치로 유도하여, 그 가스 연소 장치에서 연소 처리할 수 있다. 동력 회수 시스템은, 제 1 누설 가스를 가스 연소 장치에서 연소 처리함으로써, 제 1 누설 가스의 대기 중으로의 유출을 억제할 수 있다. 이 때문에, 동력 회수 시스템은, 종래와 같이 제 1 터빈의 축봉 시일부의 시일성을 고성능으로 하지 않아도, 제 1 터빈으로부터 대기 중으로의 가스의 누설을 억제할 수 있다. 또, 동력 회수 시스템은, 제 1 누설 가스를 가스 연소 장치에서 연소 처리함으로써, 제 1 누설 가스를 가스 연소 장치의 연료로서 이용할 수 있다.
또, 상기 1) 의 구성에 의하면, 동력 회수 시스템은, 종래와 같이 제 1 터빈의 축봉 시일부의 시일성을 고성능으로 하지 않아도 되기 때문에, 제 1 터빈의 축봉 시일부를 종래보다 구조가 간단한 것으로 할 수 있다. 이로써, 제 1 터빈의 구조의 복잡화나 고액화를 억제할 수 있고, 나아가서는 동력 회수 시스템의 고액화를 억제할 수 있다.
2) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 1) 에 기재된 동력 회수 시스템 (1) 으로서,
상기 액화 가스 저류 장치 (31) 에서 기화된 보일 오프 가스를 상기 가스 연소 장치 (51) 로 유도하기 위한 보일 오프 가스 도입관 (16) 을 추가로 구비한다.
상기 2) 의 구성에 의하면, 동력 회수 시스템은, 액화 가스 저류 장치에서 기화된 보일 오프 가스를, 보일 오프 가스 도입관을 통하여 가스 연소 장치로 유도하여, 그 가스 연소 장치에서 연소 처리할 수 있다. 이 때문에, 동력 회수 시스템은, 보일 오프 가스를 가스 연소 장치에서 연소 처리함으로써, 보일 오프 가스를 가스 연소 장치의 연료로서 이용할 수 있다.
또, 상기 2) 의 구성에 의하면, 동력 회수 시스템은, 공유화된 가스 연소 장치에 의해, 제 1 누설 가스 및 보일 오프 가스를 연소 처리할 수 있다. 동력 회수 시스템은, 가스 연소 장치를 공유화함으로써, 동력 회수 시스템의 대형화나 고액화를 억제할 수 있다.
3) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 2) 에 기재된 동력 회수 시스템 (1) 으로서,
상기 보일 오프 가스 도입관 (16) 은, 일방측 (161) 이 상기 액화 가스 저류 장치 (31) 에 접속되고, 타방측 (162) 이 상기 제 1 누설 가스 도입관 (14) 에 합류하고 있다.
상기 3) 의 구성에 의하면, 동력 회수 시스템은, 제 1 누설 가스 도입관의 보일 오프 가스 도입관과의 합류부보다 하류측을 공유부로 하고 있고, 그 공유부를 통하여 제 1 누설 가스나 보일 오프 가스를 가스 연소 장치로 유도할 수 있다. 이 경우에는, 가스 연소 장치는, 가스를 도입하기 위한 가스 도입구를, 제 1 누설 가스나 보일 오프 가스의 각각에 대해 개별적으로 형성하지 않아도 되기 때문에, 가스 연소 장치의 구조의 복잡화나 고액화를 억제할 수 있다.
4) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 1) ∼ 3) 중 어느 하나에 기재된 동력 회수 시스템 (1) 으로서,
공기를 압축하도록 구성된 제 1 압축기 (56) 와,
상기 제 1 압축기 (56) 에서 압축된 압축 공기를 상기 가스 연소 장치 (51) 에 도입하기 위한 제 1 압축 공기 도입관 (57) 과,
상기 제 1 압축 공기 도입관 (57) 으로부터 분기하여 상기 압축 공기의 일부를 상기 제 1 터빈 (2) 의 상기 축봉 시일부 (24) 로 유도하기 위한 제 1 압축 공기 공급관 (17) 을 추가로 구비한다.
상기 4) 의 구성에 의하면, 동력 회수 시스템은, 제 1 압축기에서 압축된 압축 공기의 일부를, 제 1 압축 공기 공급관을 통하여 제 1 터빈의 축봉 시일부로 유도하여 공기 시일로서 사용함으로써, 제 1 터빈의 축봉 시일부로부터의 가스 (제 1 누설 가스) 의 누설을 억제할 수 있다. 또, 동력 회수 시스템은, 제 1 압축기에서 압축된 압축 공기를 공기 시일로서 사용함으로써, 제 1 누설 가스를 압축 공기가 예혼합된 상태에서, 가스 연소 장치로 유도할 수 있기 때문에, 가스 연소 장치에 있어서의 연소 효율을 향상시킬 수 있다.
5) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 4) 에 기재된 동력 회수 시스템 (1) 으로서,
상기 제 1 터빈 (2) 의 상기 축봉 시일부 (24) 는,
상기 제 1 터빈 (2) 의 회전 샤프트 (21) 와, 상기 제 1 터빈 (2) 의 케이싱 (23) 사이를 시일하는 하류측 시일부 (24B) 와,
상기 하류측 시일부 (24B) 보다 상류측에 있어서 상기 회전 샤프트 (21) 와 상기 케이싱 (23) 사이를 시일하는 상류측 시일부 (24A) 를 포함하고,
상기 제 1 압축 공기 공급관은, 상기 하류측 시일부 (24B) 와 상기 상류측 시일부 (24A) 사이에 형성된 공간 (231) 에 연통되어 있다.
상기 5) 의 구성에 의하면, 동력 회수 시스템은, 제 1 압축기에서 압축된 압축 공기의 일부를, 제 1 압축 공기 공급관을 통하여 제 1 터빈의 하류측 시일부와 상류측 시일부 사이에 형성된 공간으로 유도할 수 있다. 이로써, 상기 공간에 압축 공기를 도입하지 않는 경우에 비하여, 상류측 시일부보다 상류측과, 상류측 시일부보다 하류측 사이의 압력차를 작게 할 수 있기 때문에, 상류측 시일부보다 하류측으로의 가스의 누설을 억제할 수 있다. 이로써, 제 1 터빈의 축봉 시일부로부터의 가스 (제 1 누설 가스) 의 누설을 억제할 수 있다.
6) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 5) 에 기재된 동력 회수 시스템 (1) 으로서,
상기 상류측 시일부 (24A) 및 상기 하류측 시일부 (24B) 는, 래비린드 시일 (24C) 로 이루어진다.
상기 서술한 바와 같이, 동력 회수 시스템은, 제 1 누설 가스를 가스 연소 장치에서 연소 처리함으로써, 종래와 같이 제 1 터빈의 축봉 시일부의 시일성을 고성능으로 하지 않아도, 제 1 터빈으로부터 대기 중으로의 가스의 누설을 억제할 수 있다. 상기 6) 의 구성에 의하면, 제 1 터빈의 축봉 시일부 (상류측 시일부 및 하류측 시일부) 에 있어서의 시일에 래비린드 시일을 사용함으로써, 제 1 터빈으로부터 대기 중으로의 가스의 누설을 충분히 억제할 수 있다. 또, 제 1 터빈의 축봉 시일부에 있어서의 시일에 구조가 간단한 래비린드 시일을 사용함으로써, 제 1 터빈의 구조의 복잡화나 고액화를 억제할 수 있고, 나아가서는 동력 회수 시스템의 고액화를 억제할 수 있다.
7) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 1) ∼ 6) 중 어느 하나에 기재된 동력 회수 시스템 (1) 으로서,
상기 제 1 터빈 (2) 으로부터 상기 가스를 추기하여 상기 제 1 터빈 (2) 에 있어서의 상기 가스의 추기 위치 (P1) 보다 하류측으로 되돌리는 추기관 (61) 과,
상기 추기관 (61) 을 흐르는 상기 가스를 가열하도록 구성된 재열기 (62) 를 추가로 구비한다.
상기 7) 의 구성에 의하면, 제 1 터빈에서 팽창된 가스의 일부는, 추기관에 의해 추기되고 재열기에 의해 가열된 후에, 추기관을 통하여 제 1 터빈에 있어서의 추기 위치보다 하류측으로 되돌려진다. 요컨대, 상기 서술한 동력 회수 시스템은, 재열 사이클을 채용하고 있다. 이 경우에는, 동력 회수 시스템은, 재열기에 의해 가스를 가열함으로써, 제 1 터빈에 있어서의 팽창 끝 (최종단 부근) 의 증기 습도의 증대를 억제할 수 있기 때문에, 최종단 부근의 터빈 날개의 부식을 억제할 수 있고, 또한 제 1 터빈의 열효율의 향상을 도모할 수 있다.
8) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 7) 에 기재된 동력 회수 시스템 (1) 으로서,
상기 재열기 (62) 는, 상기 추기관 (61) 을 흐르는 상기 가스와, 상기 액화 가스 저류 장치 (31) 로부터 공급되는 상기 액화 가스와 열교환되는 열매체 (제 1 열매체) 사이의 열교환을 실시하도록 구성된 열교환기 (62A) 를 포함한다.
상기 8) 의 구성에 의하면, 상기 열교환기에 의해, 제 1 터빈으로부터 추기되어 추기관을 흐르는 가스 (추기 가스) 와, 제 1 열매체 사이의 열교환이 실시되어, 추기 가스가 가열된다. 이 경우에는, 상기 열교환기 (재열기) 의 구조를 간단한 것으로 할 수 있음과 함께, 열교환기에 있어서의 추기 가스의 열원으로서 제 1 열매체를 이용할 수 있다. 상기 열교환기에 있어서의 추기 가스의 열원으로서 제 1 열매체를 이용함으로써, 제 1 열매체의 응축 공정에 있어서의 응축이 촉진되기 때문에, 제 2 터빈 (제 1 열매체용의 터빈) 의 열효율의 향상을 도모할 수 있다.
9) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 1) ∼ 8) 중 어느 하나에 기재된 동력 회수 시스템 (1) 으로서,
상기 액화 가스 저류 장치 (31) 로부터 공급되는 상기 액화 가스, 또는 상기 제 1 터빈 (2) 으로부터 배출된 상기 가스와 열교환되는 열매체가 순환하도록 구성된 열매체 순환 사이클 (4) 로서, 상기 열매체를 작동 유체로 하는 제 2 터빈 (7) 을 포함하는 열매체 순환 사이클 (4) 과,
상기 제 2 터빈 (7) 의 축봉 시일부 (74) 로부터 누설된 상기 작동 유체를 상기 가스 연소 장치 (51) 로 유도하기 위한 제 2 누설 가스 도입관 (18) 을 추가로 구비한다.
상기 9) 의 구성에 의하면, 동력 회수 시스템은, 열매체 순환 사이클의 제 2 터빈의 축봉 시일부로부터 누설된 가스 (제 2 누설 가스) 를, 제 2 누설 가스 도입관을 통하여 가스 연소 장치로 유도하여, 그 가스 연소 장치에서 연소 처리할 수 있다. 동력 회수 시스템은, 제 2 누설 가스를 가스 연소 장치에서 연소 처리함으로써, 제 2 누설 가스의 대기 중으로의 유출을 억제할 수 있다. 이 때문에, 동력 회수 시스템은, 종래와 같이 제 2 터빈의 축봉 시일부의 시일성을 고성능으로 하지 않아도, 제 2 터빈으로부터 대기 중으로의 가스의 누설을 억제할 수 있다. 또, 동력 회수 시스템은, 제 2 누설 가스를 가스 연소 장치에서 연소 처리함으로써, 제 2 누설 가스를 가스 연소 장치의 연료로서 이용할 수 있다.
또, 상기 9) 의 구성에 의하면, 동력 회수 시스템은, 종래와 같이 제 2 터빈의 축봉 시일부의 시일성을 고성능으로 하지 않아도 되기 때문에, 제 2 터빈의 축봉 시일부를 종래보다 구조가 간단한 것으로 할 수 있다. 이로써, 제 2 터빈의 구조의 복잡화나 고액화를 억제할 수 있고, 나아가서는 동력 회수 시스템의 고액화를 억제할 수 있다.
10) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 9) 에 기재된 동력 회수 시스템 (1) 으로서,
상기 동력 회수 시스템 (1) 은,
공기를 압축하도록 구성된 제 2 압축기 (81) 와,
상기 제 2 압축기 (81) 에서 압축된 압축 공기를 상기 가스 연소 장치 (51) 에 도입하기 위한 제 2 압축 공기 도입관 (82) 과,
상기 제 2 압축 공기 도입관 (82) 으로부터 분기하여 상기 제 2 압축기 (81) 에서 압축된 상기 압축 공기의 일부를 상기 제 2 터빈 (7) 의 상기 축봉 시일부 (74) 로 유도하기 위한 제 2 압축 공기 공급관 (83) 을 구비한다.
상기 10) 의 구성에 의하면, 동력 회수 시스템은, 제 2 압축기에서 압축된 압축 공기의 일부를, 제 2 압축 공기 공급관을 통하여 제 2 터빈의 축봉 시일부로 유도하여 공기 시일로서 사용함으로써, 제 2 터빈의 축봉 시일부로부터의 가스 (제 2 누설 가스) 의 누설을 억제할 수 있다. 또, 동력 회수 시스템은, 제 2 압축기에서 압축된 압축 공기를 공기 시일로서 사용함으로써, 제 2 누설 가스를 압축 공기가 예혼합된 상태에서, 가스 연소 장치로 유도할 수 있기 때문에, 가스 연소 장치에 있어서의 연소 효율을 향상시킬 수 있다.
11) 본 개시의 적어도 일 실시형태에 관련된 수상 부유 구조체 (100) 는,
상기 1) ∼ 10) 중 어느 하나에 기재된 동력 회수 시스템 (1) 이 탑재되었다.
상기 11) 의 구성에 의하면, 상기 동력 회수 시스템은, 액화 가스를 기화시킨 가스에 의해 구동되는 터빈의 가스 누출을 억제하면서, 그 터빈의 구조의 복잡화나 고액화를 억제할 수 있다. 이로써, 동력 회수 시스템의 고액화를 억제할 수 있고, 나아가서는 동력 회수 시스템을 탑재한 수상 부유 구조체의 고액화를 억제할 수 있다.
1 : 동력 회수 시스템
2 : 제 1 터빈
3 : 액화 가스 공급 시스템
4 : 열매체 순환 사이클
4A : 제 1 열매체 순환 사이클
4B : 제 2 열매체 순환 사이클
5 : 가스 연소 시스템
7 : 제 2 터빈
7A : (제 1 열매체용의) 터빈
7B : (제 2 열매체용의) 터빈
10 : 동력 플랜트
11 : 제 1 열교환기
12 : 제 2 열교환기
13, 44, 48 : 발전기
14 : 제 1 누설 가스 도입관
15 : 송풍기
16 : 보일 오프 가스 도입관
17 : 제 1 압축 공기 공급관
18 : 제 2 누설 가스 도입관
18A, 18B : 누설 가스 도입관
21, 71A, 71B : 회전 샤프트
22, 72A, 72B : 터빈 날개
23, 73A, 73B : 케이싱
24, 74, 74A, 74B : 축봉 시일부
24A : 상류측 시일부
24B : 하류측 시일부
24C : 래비린드 시일
25, 52 : 가스 도입구
26 : 가스 배출구
31 : 액화 가스 저류 장치
32 : 액화 가스 공급 라인
33 : 액화 가스용 펌프
34 : 공급처
41 : 제 1 열매체 순환 라인
42, 46 : 순환 펌프
43 : 제 3 열교환기
45 : 제 2 열매체 순환 라인
47 : 제 4 열교환기
51 : 가스 연소 장치
53 : 공기 도입구
54 : 연소부
55 : 배기 가스 배출구
56 : 제 1 압축기
56A : 컴프레서
56B : 전동 컴프레서
57 : 제 1 압축 공기 도입관
58 : 배기 가스 터빈
59 : 배기 가스 도입관
61 : 추기관
62 : 재열기
62A : 열교환기
75A : 제 1 열매체 도입구
75B : 제 2 열매체 도입구
76A : 제 1 열매체 배출구
76B : 제 2 열매체 배출구
81 : 제 2 압축기
82 : 제 2 압축 공기 도입관
83 : 제 2 압축 공기 공급관
83A, 83B : 압축 공기 공급관
100 : 수상 부유 구조체
100A : 선박
100B : 부체
231 : 공간
232 : 제 1 환상부
233 : 제 2 환상부
234 : 축선 방향 연장부
235 : 관통공
P1 : 추기 위치

Claims (11)

  1. 액화 가스를 저류하는 액화 가스 저류 장치로부터 공급되는 액화 가스로부터 동력을 회수하는 동력 회수 시스템으로서,
    상기 액화 가스 저류 장치로부터 공급되는 상기 액화 가스를 기화시킨 가스에 의해 구동되는 제 1 터빈과,
    상기 제 1 터빈의 축봉 시일부로부터 누설된 상기 가스를 유도하기 위한 제 1 누설 가스 도입관과,
    상기 제 1 누설 가스 도입관에 의해 유도된 상기 가스를 연소시키기 위한 가스 연소 장치를 구비하는, 동력 회수 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액화 가스 저류 장치에서 기화된 보일 오프 가스를 상기 가스 연소 장치로 유도하기 위한 보일 오프 가스 도입관을 추가로 구비하는, 동력 회수 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 보일 오프 가스 도입관은, 일방측이 상기 액화 가스 저류 장치에 접속되고, 타방측이 상기 제 1 누설 가스 도입관에 합류하고 있는, 동력 회수 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    공기를 압축하도록 구성된 제 1 압축기와,
    상기 제 1 압축기에서 압축된 압축 공기를 상기 가스 연소 장치에 도입하기 위한 제 1 압축 공기 도입관과,
    상기 제 1 압축 공기 도입관으로부터 분기하여 상기 압축 공기의 일부를 상기 제 1 터빈의 상기 축봉 시일부로 유도하기 위한 제 1 압축 공기 공급관을 추가로 구비하는, 동력 회수 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 터빈의 상기 축봉 시일부는,
    상기 제 1 터빈의 회전 샤프트와, 상기 제 1 터빈의 케이싱 사이를 시일하는 하류측 시일부와,
    상기 하류측 시일부보다 상류측에 있어서 상기 회전 샤프트와 상기 케이싱 사이를 시일하는 상류측 시일부를 포함하고,
    상기 제 1 압축 공기 공급관은, 상기 하류측 시일부와 상기 상류측 시일부 사이에 형성된 공간에 연통되어 있는, 동력 회수 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 상류측 시일부 및 상기 하류측 시일부는, 래비린드 시일로 이루어지는, 동력 회수 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 터빈으로부터 상기 가스를 추기하여 상기 제 1 터빈에 있어서의 상기 가스의 추기 위치보다 하류측으로 되돌리는 추기관과,
    상기 추기관을 흐르는 상기 가스를 가열하도록 구성된 재열기를 추가로 구비하는, 동력 회수 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 재열기는, 상기 추기관을 흐르는 상기 가스와, 상기 액화 가스 저류 장치로부터 공급되는 상기 액화 가스와 열교환되는 열매체 사이의 열교환을 실시하도록 구성된 열교환기를 포함하는, 동력 회수 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액화 가스 저류 장치로부터 공급되는 상기 액화 가스, 또는 상기 제 1 터빈으로부터 배출된 상기 가스와 열교환되는 열매체가 순환하도록 구성된 열매체 순환 사이클로서, 상기 열매체를 작동 유체로 하는 제 2 터빈을 포함하는 열매체 순환 사이클과,
    상기 제 2 터빈의 축봉 시일부로부터 누설된 상기 작동 유체를 상기 가스 연소 장치로 유도하기 위한 제 2 누설 가스 도입관을 추가로 구비하는, 동력 회수 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 동력 회수 시스템은,
    공기를 압축하도록 구성된 제 2 압축기와,
    상기 제 2 압축기에서 압축된 압축 공기를 상기 가스 연소 장치에 도입하기 위한 제 2 압축 공기 도입관과,
    상기 제 2 압축 공기 도입관으로부터 분기하여 상기 제 2 압축기에서 압축된 상기 압축 공기의 일부를 상기 제 2 터빈의 상기 축봉 시일부로 유도하기 위한 제 2 압축 공기 공급관을 구비하는, 동력 회수 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 동력 회수 시스템이 탑재된 수상 부유 구조체.
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