WO2017030221A1 - 열전발전모듈, 이를 포함하는 열전발전장치와 결빙방지 기화장치 및 기화연료가스 액화공정 장치 - Google Patents

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thermoelectric
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김재관
이동길
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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/72—Processing device is used off-shore, e.g. on a platform or floating on a ship or barge
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device

Definitions

  • the present invention relates to a thermoelectric generator module, a thermoelectric generator including the same, an anti-freezing vaporization device, and a vaporized fuel gas liquefaction process device.
  • Natural gas widely used and regarded as an important resource among fuel gases, is composed of methane as a main component, and the natural gas is usually cooled to about -162 degrees Celsius for easy storage and transportation. It is managed and operated by phase change into liquefied natural gas, a colorless transparent cryogenic liquid reduced to / 600.
  • the liquefied natural gas may be accommodated in a storage tank which is insulated and installed in the hull and transported to a demand destination of the liquefied natural gas, or may be accommodated in a fuel tank and supplied as fuel gas to a ship's engine.
  • liquefied fuel gas such as liquefied natural gas
  • a process of vaporizing and supplying liquefied fuel gas is required.
  • liquefied fuel gas is utilized by using a temperature difference between low temperature liquefied fuel gas and seawater.
  • the vaporizer which vaporizes is used.
  • the vaporizer may move the liquefied fuel gas through the moving tube inside the carburetor and simultaneously supply the seawater to the outside of the moving tube to heat the liquefied fuel gas through heat exchange between the liquefied fuel gas and the seawater to phase change into a vaporized fuel gas.
  • the present invention produces power by using a temperature difference between the cryogenic fluid and its surroundings, and through this, a thermoelectric power module capable of efficiently using energy, a thermoelectric power generation device including the same, an anti-ice vaporization device, and a vaporized fuel gas liquefaction An apparatus is provided.
  • the present invention is a thermoelectric power module that can reduce the power required for the process of pressurizing and transporting the liquefied fuel gas and the power required for the process of compressing the evaporated gas or vaporized fuel gas, the thermoelectric generator comprising the same and the anti-freeze vaporization
  • An apparatus and a vaporized fuel gas liquefaction process apparatus are provided.
  • thermoelectric power module including a pipe through which a fluid flows and the pipe, and a thermoelectric generator configured to generate electric power by a temperature difference between the fluid and the outside air may be provided.
  • thermoelectric generator includes a first shell in contact with an outer circumferential surface of the pipe, a second shell spaced apart from the first shell at a predetermined interval, and a plurality of thermoelectric elements provided between the first shell and the second shell. Modules may be provided.
  • thermoelectric power module including an inert gas may be provided between the first shell and the second shell.
  • the pressure between the first shell and the second shell may be provided with a thermoelectric power module equal to the internal pressure of the pipe.
  • a compressor for compressing the evaporated gas of the liquefied fuel gas stored in the storage tank, a thermoelectric power generation unit for generating power through the temperature difference between the fluid passing through the compressor and the liquefied fuel gas supplied from the storage tank and the fluid passed through the thermoelectric power generation unit And a vaporizer for vaporizing the liquefied fuel gas and supplying the liquefied fuel gas to the engine.
  • thermoelectric generator further comprising a pipe.
  • thermoelectric generator may further include a converter configured to convert electricity generated by the thermoelectric generator to supply the compressor, the first pump, and the second pump.
  • One of the first pipe and the second pipe may be provided with a thermoelectric generator that surrounds at least a portion of the other.
  • thermoelectric generator may be provided with a thermoelectric generator which is used as a partition between the first pipe and the liquefied fuel gas so that the first pipe and the liquefied fuel gas do not contact.
  • the carburetor may include a moving tube connecting the inlet portion into which the fluid and the liquefied fuel gas are introduced and the outlet portion from which the vaporized fuel is drawn out, and a thermoelectric generator may be provided to provide a space through which the seawater exchanges with the moving tube. .
  • a vaporizer including a moving tube connecting the inlet portion into which the liquefied fuel gas is drawn in and the outlet portion from which the vaporized fuel gas is drawn out, and providing a space through which seawater heat exchanges with the moving tube to vaporize the liquefied fuel gas into the vaporized fuel gas, the moving tube
  • a thermoelectric generator capable of generating power by a temperature difference between the fluid containing at least one of the liquefied fuel gas and the vaporized fuel gas and the seawater moving through the surface is disposed on a surface of the inlet and the inlet and is generated by the thermoelectric generator.
  • An anti-ice vaporization device may be provided that includes a heat generation unit that prevents the moving tube region adjacent to the inlet from being frozen by using electric power.
  • the vaporizer may be provided with an anti-freeze vaporization device including a seawater inlet portion into which the seawater is introduced and a seawater outlet portion from which the seawater is discharged.
  • thermoelectric generator may be provided with an anti-icing evaporator disposed closer to the inlet than the outlet.
  • thermoelectric generator may surround each of the moving tubes, and an antifreeze vaporization device may be provided in which one side of the thermoelectric generator is in contact with the moving tube and the other side of the thermoelectric generator is in contact with the seawater.
  • the heat generating part may be provided with an anti-freezing vaporization device for heating the inlet surface so that the inlet surface is maintained above a predetermined first temperature.
  • a control unit for outputting a switch control signal for inputting or cutting off power generated in the thermoelectric generator to the heating unit so that the temperature of the inlet part surface is maintained between the first temperature and the second temperature higher than the first temperature;
  • An anti-ice vaporization device may further be provided.
  • Compressor for compressing vaporized fuel gas to form a fluid containing liquefied fuel gas, a drive motor for providing a driving force to the compressor, a cooling unit for lowering the temperature of the fluid raised by the compressor through a cooling medium, temperature rise
  • a vaporized fuel gas liquefaction process apparatus may include a thermoelectric generator that generates power by a temperature difference between the fluid and the cooling medium, and a converter that converts power supplied from the thermoelectric generator and supplies the power to the driving motor.
  • the vaporized fuel gas liquefaction process apparatus includes a liquefaction process unit including the compressor, the drive motor, the cooling unit and the thermoelectric generator, wherein the fluid flowing out of the cooling unit of one of the plurality of liquefaction process unit
  • the vaporized fuel gas liquefaction process apparatus flowing into the other of the compressor may be provided.
  • the thermoelectric generator may include a vaporized fuel gas liquefaction processing apparatus positioned between the first pipe through which the fluid flows and the second pipe through which the cooling medium flows.
  • a compressor for compressing the vaporized fuel gas to form a fluid containing liquefied fuel gas, a drive motor for providing a driving force to the compressor, a first thermoelectric generator for lowering the temperature of the fluid raised by the compressor through a cooling medium And converting the power supplied from the second thermoelectric generator and the at least one of the first thermoelectric generator and the second thermoelectric generator capable of generating power due to a temperature difference between the fluid and the cooling medium having a temperature rise.
  • a vaporized fuel gas liquefaction process apparatus including a conversion unit for supplying to a gas may be provided.
  • thermoelectric power generation module including the same, the anti-freezing vaporization device and the vaporization fuel gas liquefaction process apparatus to generate power by the temperature difference between the cryogenic fluid and air flowing through the pipe to reduce power consumption. It has the effect of saving.
  • thermoelectric power generation module according to an embodiment of the present invention, a thermoelectric power generation apparatus including the same, and an anti-freezing vaporization device and a vaporization fuel gas liquefaction process apparatus is the compression and reliquefaction of the evaporated gas or vaporized fuel gas, the liquefied fuel gas Since it is used to prevent sea ice freezing of pressurization and carburetor, it has the effect of efficient facility operation.
  • thermoelectric generator, the anti-ice vaporization device, and the vaporized fuel gas liquefaction process device have an effect of protecting the pipe double and delaying the outflow of fluid in the pipe even when the pipe is broken.
  • thermoelectric power module 1 is a perspective view showing a thermoelectric power module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a pipe circumference of the thermoelectric power module of FIG. 1.
  • thermoelectric power module of FIG. 2 is a cross-sectional view of the pipe of the thermoelectric power module of FIG. 2 cut in the longitudinal direction.
  • thermoelectric power module 4 is a perspective view showing a thermoelectric power module according to another embodiment of the present invention.
  • thermoelectric generator 5 is a conceptual diagram illustrating a thermoelectric generator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a vaporizer.
  • thermoelectric device 7 is a perspective view illustrating an example of a thermoelectric device.
  • thermoelectric generator 8 to 10 are views showing various modifications of the thermoelectric generator of the thermoelectric generator according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a freezing prevention vaporization device according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric semiconductor 12 is a perspective view illustrating an example of a thermoelectric semiconductor.
  • FIG. 13 is a perspective view illustrating an arrangement of a thermoelectric generator of an anti-ice vaporization device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 and 15 are cross-sectional views showing an ice freeze vaporization device according to another embodiment of the present invention.
  • 16 is a conceptual diagram illustrating a gasification fuel gas liquefaction process apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric generator of the vaporized fuel gas liquefaction process apparatus are views showing various modifications of the thermoelectric generator of the vaporized fuel gas liquefaction process apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a conceptual diagram illustrating a gasification fuel gas liquefaction process apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • thermoelectric power module 1 is a perspective view showing a thermoelectric power module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing a pipe circumference of the thermoelectric power module of Figure 1
  • Figure 3 is a longitudinal direction of the pipe of the thermoelectric power module of Figure 2 It is a cut section.
  • thermoelectric generator module 100 may include a pipe 110 and a thermoelectric generator 120.
  • Fluid may flow through the pipe 110.
  • the fluid may be a liquefied fuel gas such as liquefied natural gas (LNG) or liquefied petroleum gas (LPG).
  • the fluid may be a cryogenic fluid lower than room temperature, such as liquefied carbon dioxide.
  • the pipe 110 may be formed of a single pipe.
  • the pipe 110 is not limited to a single pipe, but may be formed of a multi pipe such as a double pipe or a triple pipe.
  • the pipe 110 may be made of a material capable of withstanding the cryogenic fluid.
  • the material of the pipe 110 may be stainless steel or aluminum (Al).
  • the thermoelectric generator 120 surrounds the pipe and may generate electric power by a temperature difference between the fluid and the outside air. For example, when the fluid is a natural gas of about -163 degrees Celsius and the outside air is about 0 to 30 degrees Celsius, the temperature difference between the fluid and the air can be converted into electric power.
  • the thermoelectric generator 120 may include a first shell 121, a second shell 122, and a plurality of thermoelectric element units 123.
  • the first shell 121 may be in contact with the outer circumferential surface of the pipe 110.
  • the first shell 121 may be formed in a form that completely wraps the outside of the pipe 110.
  • the first shell 121 may be formed in a cylindrical shape so as to correspond to the outside of the pipe 110.
  • the material of the first shell 121 may be a metal for transferring heat.
  • the first shell 121 may be made of a material that can withstand cryogenic fluids, similar to the pipe.
  • the material of the first shell 121 may be stainless steel or aluminum (Al).
  • the material of the first shell 121 may be a metal that can withstand the internal pressure of the pipe (121).
  • the second shell 122 may be spaced apart from the first shell 121 at regular intervals.
  • the second shell 122 may have a cylindrical shape having an outer diameter larger than that of the first shell 121.
  • the material of the second shell 121 may be a metal for transferring heat.
  • the thickness of the second shell 122 may be thicker than the thickness of the first shell 121 to protect the outside of the first shell 121.
  • the plurality of thermoelectric element parts 123 may be provided between the first shell 121 and the second shell 122.
  • the thermoelectric element 123 may include a low temperature part in contact with the first shell 121 and a high temperature part in contact with the second shell 122.
  • thermoelectric element is a structure in which an N, P type thermoelectric semiconductor is electrically connected in series and thermally connected in parallel.
  • the thermoelectric element uses power by thermal energy by a Seebeck effect. To produce. More specifically, in the case of using an N-type thermoelectric semiconductor in the thermoelectric element part, the high temperature part is polarized, and the low temperature part is polarized to generate a potential difference between the high temperature part and the low temperature part.
  • thermoelectric power module According to an embodiment of the present invention.
  • the temperature of the first shell 121 in contact with the pipe 110 may be equal to the temperature of the fluid stored in the pipe 110.
  • the temperature of the low temperature portion of the thermoelectric element 123 in contact with the first shell 121 may be the same as the temperature of the first shell 121.
  • the temperature of the fluid in the pipe 110 and the temperature of the low temperature portion of the thermoelectric element part 9230 may be equal.
  • the temperature of the second shell 122 may be the same as the temperature of the air outside the second shell 122.
  • the temperature of the high temperature part of the thermoelectric element 230 in contact with the second shell 122 may be the same as the second shell 122.
  • thermoelectric element 123 generates power by the temperature difference between the high temperature portion and the low temperature portion.
  • the plurality of thermoelectric element parts 123 may be spaced apart from each other. Accordingly, a space 124 may be formed between the first shell 121 and the second shell 122.
  • an inert gas may be included in the space 124 formed between the first shell 121 and the second shell 122.
  • the inert gas may be a gas having relatively low reactivity such as nitrogen, helium, neon, and the like.
  • the inert gas may serve to block heat transfer between the first shell 121 and the second shell 122.
  • the inert gas may delay the outflow of the fluid in the interior 114 of the pipe 110 when the pipe 110 is damaged.
  • the pressure between the first shell 121 and the second shell 122 may be equal to the internal pressure of the pipe 110. Accordingly, even when the pipe 110 is damaged, it is possible to delay the outflow of the fluid in the interior 114 of the pipe to the outside.
  • thermoelectric power module 100 may generate power by using a temperature difference between the fluid and the outside air.
  • thermoelectric power module 100 when the thermoelectric power module 100 is installed in the offshore structure, it is possible to improve the energy efficiency of the offshore structure. In addition, it is possible to prevent environmental pollution by producing electricity without using fossil energy.
  • thermoelectric power generation unit 120 surrounds the pipe 110 so that the pipe 100 may be damaged.
  • the fluid inside the pipe 110 may be prevented from leaking out.
  • thermoelectric power module 400 is a perspective view showing a thermoelectric power module according to another embodiment of the present invention.
  • Components not additionally described in the thermoelectric power module according to another embodiment of the present invention described below are similar to the components of the above-described thermoelectric power module 100, and thus detailed description thereof will be omitted.
  • thermoelectric generator 130 may be formed in plural numbers. That is, the thermoelectric generator 130 may cover a portion of the outer circumferential surface of the pipe 110.
  • the thermoelectric generator 130 may include a first shell 131, a second shell 132, and a plurality of thermoelectric element units 133.
  • the plurality of thermoelectric generators 130 may completely cover the outside of the pipe 110.
  • thermoelectric generator 130 As such, as the thermoelectric generator 130 is applied to the thermoelectric generator module 101 according to another embodiment of the present invention, the thermoelectric generator 130 is installed in the pipe 110. It may be easy. That is, unlike the above-described embodiment, the thermoelectric generator module 101 according to another embodiment of the present invention may additionally install the thermoelectric generator 130 for pipes in the existing pipes without replacing the existing pipes. .
  • thermoelectric generator 101 may install the thermoelectric generator 130 only in a part of the pipe that is easy to install when the pipe is installed in a narrow place.
  • thermoelectric generator according to an embodiment of the present invention will be described.
  • thermoelectric generator according to an embodiment of the present invention includes a compressor 210, a thermoelectric generator 230, and a vaporizer 240.
  • the compressor 210 may compress the boil-off gas of the liquefied fuel gas stored in the storage tank 200 and supply the compressed boil-off gas formed by the compression.
  • the evaporated gas stored in the storage tank 200 has a very low temperature and may flow out of the storage tank 200 to move to the compressor 210.
  • the heating unit 285 may be disposed between the storage tank 200 and the compressor 210 to heat the boil-off gas.
  • a heater or a hardwire may be included, and the heat generating unit 285 is not limited thereto.
  • thermoelectric generator may further include a cooler 220, the cooler 220 may be connected to the compressor 210 to lower the temperature of the compressed boil-off gas.
  • the boil-off gas may be introduced into the vaporizer 240 through the plurality of compressors 210 and the plurality of coolers 220.
  • the compression ratio of the compressor 210 is increased and the compression efficiency is low since the temperature after compression is high.
  • the temperature of the compressed boil-off gas due to compression may be excessively increased, resulting in overheating of the compressor 210, thereby increasing power consumed by the compressor 210.
  • the compression efficiency may be increased by using the plurality of compressors 210, and the power used by the compressor 210 may be reduced by lowering the temperature of the compressed boil-off gas by using the plurality of coolers 220.
  • the temperature of the compressed boil-off gas passing through the plurality of coolers 220 may be higher than the temperature of the liquefied fuel gas.
  • the compressed boil-off gas may be moved through a first pipe 281 connecting the cooler 220 and the vaporizer 240, and the liquefied fuel gas may be a second pipe connecting the storage tank 200 and the vaporizer 240. 282 may be moved through.
  • the first pipe 281 may provide a passage through which the compressed boil-off gas moves to the vaporizer 240, and may be in contact with one surface of the thermoelectric generator 230.
  • the second pipe 282 may provide a passage through which the liquefied fuel gas moves to the vaporizer 240, and may contact the other surface of the thermoelectric generator 230.
  • thermoelectric generator 230 may generate power through a temperature difference between the compressed boil-off gas passed through the compressor 210 and the liquefied fuel gas supplied from the storage tank 200. That is, since the temperature of the boiled gas compressed by the compression is higher than the liquefied fuel gas, the thermoelectric generator 230 may generate power through the temperature difference between the compressed boiled gas and the liquefied fuel gas.
  • the liquefied fuel gas passes through the first pump 250 and the second pump 260 in the process of moving from the storage tank 200 to the vaporizer 240.
  • the first pump 250 may be installed in the second pipe 282 to boost and transport the liquefied fuel gas
  • the second pump 260 may be installed between the first pump 250 and the vaporizer 240.
  • the liquefied fuel gas flowing out from one pump 250 can be boosted.
  • the liquefied fuel gas flows out of the storage tank 200 by the first pump 250 to flow through the second pipe 282, and is boosted by the second pump 260 to flow into the vaporizer 240. .
  • the first pump 250 may be a booster pump
  • the second pump 260 may be a high pressure pump
  • the pressure of the liquefied fuel gas stored in the storage tank 200 is boosted to the inlet pressure of the second pump 260 through the first pump 250, and the liquefied fuel gas whose pressure is increased is the second pump ( 260 may be boosted to a pressure required for supply of the ME-GI engine.
  • first pump 250 and the second pump 260 are not limited to one example, and various pumps may be used according to the engine.
  • the compressed boil-off gas and liquefied fuel gas may be combined after passing through the thermoelectric generator 230.
  • the first pipe 281 and the second pipe 282 may be connected to combine the compressed boil-off gas and the liquefied fuel gas passed through the thermoelectric generator 230.
  • the vaporization efficiency of the vaporizer 240 may be increased as compared with vaporizing the low-temperature liquefied fuel gas.
  • the vaporizer 240 may vaporize the compressed boil-off gas and the liquefied fuel gas that have passed through the thermoelectric generator 230 and supply it to the engine.
  • thermoelectric generator may further include a converter 270.
  • the converter 270 may convert electricity generated by the thermoelectric generator 230 to supply the compressor 210, the first pump 250, and the second pump 260.
  • the voltage of the electricity generated by the thermoelectric generator 230 may include a transformer for matching the rated voltage of the compressor 210, the first pump 250 and the second pump 260, or the compressor
  • the frequency of electricity supplied to the 210, the first pump 250, and the second pump 260 may be converted.
  • Such conversion of electricity is not limited thereto, and there may be various conversion methods.
  • thermoelectric generator may evaporate the boil-off gas and use it as a fuel of the engine, and thus the structure may be simple because no process for re-liquefying the boil-off gas is necessary.
  • thermoelectric generator 230 may be supplied to the compressor 210, the first pump 250, and the second pump 260 to reduce power.
  • the vaporizer 240 includes a moving tube 245 connecting the inlet 241 through which the compressed boil-off and liquefied fuel gas is introduced, and the outlet 242 through which the vaporized fuel is drawn out.
  • the moving pipe 245 may provide a space in which the seawater flowing in heat exchange.
  • the temperature of the liquefied fuel gas is increased by the temperature of the compressed boil-off gas.
  • the compressed boil-off gas and liquefied fuel gas may be heated by seawater flowing inside the vaporizer 240 in the course of passing through the moving tube 245 to be converted into vaporized fuel.
  • the vaporization efficiency of the vaporizer 240 may increase.
  • thermoelectric element 231 is a semiconductor consisting of an N-type element and a P-type element, and heat of the first medium and the second medium having a temperature difference contacts one surface and the other surface of the thermoelectric element 231.
  • the thermoelectric element 231 may be developed through the Seebeck effect.
  • the Seebeck effect is a thermoelectric phenomenon in which a current flows in a closed circuit connecting two metals or semiconductors when a temperature difference occurs between the two metals or semiconductors.
  • thermoelectric generator 230 is composed of thermoelectric elements 231 connected in series or in parallel, and may generate power through a temperature difference between one surface and the other surface of the thermoelectric generator 230. That is, as shown in Figure 5, it can generate power through the temperature difference between the compressed boil-off gas and liquefied fuel gas.
  • thermoelectric generator 8 to 10 illustrate a thermoelectric generator of a thermoelectric generator according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric generator 230 may be disposed between the first pipe 281 through which the compressed boil-off gas flows and the second pipe 282 through which the liquefied fuel gas flows.
  • thermoelectric generator 230 is compressed evaporation It can be generated through the temperature difference between gas and liquefied fuel gas.
  • thermoelectric generator 230 is located between the first pipe 281 and the second pipe 282, one of the first pipe 281 and the second pipe 282 is Surround at least a portion of the other.
  • thermoelectric generator 230 when one surface of the thermoelectric generator 230 contacts the second pipe 282, the other surface of the thermoelectric generator 230 may contact the first pipe 281 through which the compressed boil-off gas flows. Alternatively, when one surface of the thermoelectric generator 230 contacts the first pipe 281, the other surface of the thermoelectric generator 230 may contact the second pipe 281 through which liquefied fuel gas flows.
  • thermoelectric generator 230 may be used as a partition wall between the first pipe 281 and the liquefied fuel gas so that the first pipe 281 and the liquefied fuel gas do not contact each other.
  • thermoelectric generator 230 surrounds the first pipe 281, the first pipe 281 and the liquefied fuel gas may not directly contact each other.
  • the first pipe 281 and the liquefied fuel gas when the first pipe 281 and the liquefied fuel gas is in direct contact with each other, heat exchange is performed between the first pipe 281 and the liquefied fuel gas, and the compressed boil-off gas and the liquefied fuel gas flowing through the first pipe 281 are made.
  • the temperature difference can be small.
  • thermoelectric generator 230 since the amount of electricity generated in the thermoelectric generator 230 may decrease, the first pipe 281 and the liquefied fuel gas should be separated.
  • thermoelectric generator 230 illustrated in FIGS. 8 to 10 may be converted through the converter 270 described above with reference to FIG. 5.
  • the electricity converted by the converter 270 is supplied to the compressor 210, the first pump 250, and the second pump 260 so that the compressor 210, the first pump 250, and the second pump 260 The power consumption can be reduced.
  • thermoelectric generator the evaporation gas generated in the liquefied fuel storage tank 200 is compressed and cooled, and then introduced into the vaporizer 240 to be used as the engine fuel.
  • the structure can be simple because the process of converting to.
  • power is generated by generating electricity through a temperature difference between the compressed boil-off gas and the liquefied fuel gas, and supplying the generated electricity to the compressor 210, the first pump 250, and the second pump 260 to reduce power.
  • the general vaporizer 240 converts the liquefied fuel gas introduced into the inlet 241 into a gaseous vaporized gas after heat exchange with seawater, which is a heat exchange medium, and the vaporized gaseous fuel gas in the gaseous state 240. ) May be discharged from the withdrawal unit 242.
  • freezing may occur in the region of the moving tube 245 adjacent to the inlet 241 by the liquefied fuel gas and sea water.
  • the performance of the vaporizer 240 may be degraded because heat exchange between the liquefied fuel gas passing through the moving tube 245 and seawater is not performed smoothly. .
  • the frost preventing vaporization apparatus includes a vaporizer 300, a thermoelectric generator 310, and a heat generator 320.
  • the vaporizer 300 is a device for vaporizing liquefied fuel gas into a vaporized fuel gas, and includes a moving tube 303 connecting the inlet 301 into which the liquefied fuel gas is introduced and the outlet 302 from which the vaporized fuel gas is drawn out. In addition, it is possible to provide a space in which the seawater that exchanges heat with the moving tube 303 flows.
  • the thermoelectric generator 310 may generate power by a temperature difference between the fluid and the seawater including at least one of the liquefied fuel gas and the vaporized fuel gas moving through the moving tube 303.
  • the liquefied fuel gas may be changed from a liquid state to a gaseous fuel gas. Accordingly, the closer to the inlet 301, the more liquid liquefied fuel gas in the fluid than the gaseous vaporized fuel gas, and the closer to the outlet 302, the more vaporized fuel gas in the fluid than the liquefied fuel gas.
  • the heating unit 320 may be disposed on the surface of the inlet unit 301 to prevent the region of the moving tube 303 adjacent to the inlet unit 301 from freezing using the power generated by the thermoelectric generator 310.
  • the heat generating unit 320 may include a heater or hardwire, but the heat generating unit 320 is not limited thereto.
  • the vaporizer 300 of the anti-freeze vaporization apparatus may include a seawater inlet 305 through which seawater, which is a heat exchange medium, and a seawater extractor 304 through which seawater is discharged.
  • the seawater movement line 306 may include a pump 307 for moving the seawater and a valve 308 for adjusting the flow rate of the seawater.
  • thermoelectric generator 310 surrounds the moving tube 303, one side of the thermoelectric generator 310 contacts the moving tube 303, and the other side of the thermoelectric generator 310 is connected to seawater. Can be contacted.
  • thermoelectric generator 310 may be disposed closer to the lead portion 301 than the lead portion 302. This is because the fluid temperature of the fluid passing through the moving tube 303 increases in the direction from the inlet 301 to the outlet 302 during heat exchange with seawater.
  • thermoelectric generator 310 may decrease since the temperature difference between the moving tube 303 and the sea water decreases toward the lead portion 302, the power generated by the thermoelectric generator 310 may decrease.
  • thermoelectric generator 310 when the thermoelectric generator 310 is disposed closer to the lead portion 301 than the lead portion 302, a relatively large amount of power may be produced.
  • the heat generator 320 may heat the surface of the lead portion 301 such that the surface of the lead portion 301 is maintained at a predetermined first temperature or more by the power input from the thermoelectric generator 310. As such, when the surface of the inlet 301 is heated, heat is transferred to the area of the moving tube 303 adjacent to the inlet 301, thereby preventing freezing of the area of the moving tube 303 adjacent to the inlet 301.
  • the heat exchange between the fluid and the seawater is smoothly performed, and thus the performance of the vaporizer 300 may be improved.
  • the anti-ice vaporization device may further include a control unit 340.
  • the controller 340 inputs or blocks the power generated by the thermoelectric generator 310 to the heat generator 320 such that the temperature of the surface of the inlet 301 is maintained between the first temperature and the second temperature higher than the first temperature.
  • a switch control signal may be output to the switch 330.
  • the temperature sensor 350 may be installed on the surface of the inlet 301.
  • the temperature sensor signal indicating the temperature of the surface of the inlet part 301 measured by the temperature sensor 350 may be input to the controller 340.
  • the controller 340 may include a thermoelectric generator in the switch 330 such that power generated by the thermoelectric generator 310 may be input to the heat generator 320.
  • a switch control signal for electrically connecting the 310 and the heating unit 320 may be output.
  • the controller 340 may include a thermoelectric generator (not shown) in the switch 330 such that electric power generated by the thermoelectric generator 310 is not input to the heat generator 320.
  • a switch control signal may be output to electrically disconnect the 310 and the heat generating unit 320.
  • the heat generating part 320 may be damaged.
  • the controller 340 may maintain the temperature of the surface of the inlet 301 between the first temperature and the second temperature, thereby preventing the area of the moving tube 303 adjacent to the inlet 301 from freezing.
  • the heating unit 320 may be prevented from being damaged due to overheating.
  • thermoelectric semiconductor 311 shows an example of a thermoelectric semiconductor. As shown in FIG. 12, when the heat of the first medium and the second medium having the temperature difference move through one side and the other side of the thermoelectric semiconductor 311, the thermoelectric semiconductor 311 receives power through the Seebeck effect. Can produce.
  • thermoelectric generator 311 is a perspective view of a thermoelectric generator of the anti-ice vaporization device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 13, the thermoelectric semiconductors 311 may be connected in series or in parallel to configure the thermoelectric generator 310.
  • thermoelectric generator 310 surrounds the moving tube 303. At this time, one side of the thermoelectric generator 310 may contact the moving tube 303, and the other side of the thermoelectric generator 310 may contact the seawater.
  • FIGS. 14 and 15 are diagrams illustrating an anti-ice vaporization apparatus according to another embodiment of the present invention, and show various modified embodiments of the arrangement between the switch 330, the thermoelectric generator 310, and the converter 360. . As illustrated in FIGS. 14 and 15, the converter 360 may be used when the power produced by the thermoelectric generator 310 is not suitable for use of the heat generator 320.
  • the converter 360 may convert the power produced by the thermoelectric generator 310 into power suitable for supplying the heat generator 320. Such a conversion unit 360 may be changed in various ways depending on the installation environment of the anti-ice vaporization device according to an embodiment of the present invention.
  • the converter 360 converts the voltage of the thermoelectric generator 310 into the heat generator 320. It may include a transformer or the like to match the rated voltage.
  • the switch 330 may be disposed between the thermoelectric generator 310 and the converter 360 or may be disposed between the converter 360 and the heat generator 320.
  • the power generated by the thermoelectric generator 310 may be input or cut off to the heat generator 360 by the switch control signal output from 340.
  • the anti-ice vaporization apparatus prevents the freezing portion 301 and the moving tube 303 region adjacent to the inlet 301 of the vaporizer 300 from freezing, and improves the performance of the vaporizer 300. Can be improved.
  • the anti-freezing vaporization device of the present invention can prevent the freezing without the power consumption, and prevent the freezing without the use of sea water by preventing the freezing by the power produced through the temperature difference between sea water and liquefied fuel gas Corrosion problem of the vaporizer 300 can be solved.
  • the vaporized fuel gas liquefaction processing apparatus includes a compressor 400, a driving motor 410, a cooling unit 420, a thermoelectric generator 430, and a converter 440. Include.
  • the compressor 400 may compress the vaporized fuel gas to form a fluid including the liquefied fuel gas. Compression can increase the pressure and temperature of the fluid compared to the vaporized fuel gas.
  • the cooling unit 420 may lower the temperature of the fluid raised by the compressor 400 through the cooling medium.
  • the fluid may drop in temperature and eventually turn into liquefied fuel gas.
  • the thermoelectric generator 430 may generate power due to a temperature difference between the fluid at which the temperature is raised and the cooling medium. That is, the thermoelectric generator 430 may generate power by using the temperature difference between the fluid and the cooling medium used in the vaporization fuel gas liquefaction process.
  • the cooling medium may be separately supplied to the cooling unit 420 and the thermoelectric generator 430.
  • the converter 440 may convert the power supplied from the thermoelectric generator 430 to supply the driving motor 410.
  • Such a conversion unit 440 may be variously changed according to the installation environment of the vaporized fuel gas liquefaction process apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the converter 440 may convert the voltage of the thermoelectric generator 430 into the driving motor 410. It may include a transformer or the like to match the rated voltage.
  • the drive motor 410 may provide a driving force to the compressor 400. Since the driving motor 410 may use the power generated by the thermoelectric generator 430 in addition to the supply power of the liquefaction process apparatus, the total power of the vaporized fuel gas liquefaction process apparatus may be reduced.
  • Gasification fuel gas liquefaction process apparatus includes a liquefaction process unit 450 including a compressor 400, a drive motor 410, a cooling unit 420 and a thermoelectric generator 430, The fluid flowing out of one cooling unit 420 of the plurality of liquefaction process unit 450 may be introduced into the other compressor 400.
  • the power required for compressing the gaseous fuel gas is reduced, the compression efficiency can be increased, and the cooling efficiency can be increased than when using one liquefaction process unit 450.
  • thermoelectric generator 430 included in the plurality of liquefaction process unit 450 generates power and supplies the driving motor 410 to reduce power consumed by the plurality of liquefaction unit 450.
  • thermoelectric generator of the vaporized fuel gas liquefaction process apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric generator 430 may be located between the first pipe 460 through which the fluid flows and the second pipe 465 through which the cooling medium flows.
  • One of the first pipe 460 and the second pipe 465 may surround at least a portion of the other.
  • thermoelectric generator 430 contacts with the fluid, and the other side of the thermoelectric generator 430. It may be in contact with the second pipe 465.
  • thermoelectric generator 430 contacts the cooling medium, and the other side of the thermoelectric generator 430 is closed. It may be in contact with the first pipe 460.
  • thermoelectric generator 19 illustrates a thermoelectric generator different from those of FIGS. 17 and 18. As shown in FIG. 19, one side of the thermoelectric generator 430 contacts the fluid passing through the compressor 400, and the other side of the thermoelectric generator 430 contacts the medium pipe 470 through which the cooling medium flows. Can be.
  • the thermoelectric generator 430 may be used as a partition between the medium pipe 470 and the fluid so that the medium pipe 470 does not come into contact with the fluid. Alternatively, when the medium pipe 470 is in contact with the fluid, the amount of power generated may be reduced or no power may be generated. Therefore, the medium pipe 470 and the fluid should be separated. In the embodiment of the present invention, since the thermoelectric generator 430 serves as a partition, the medium pipe 470 and the fluid can be separated without a separate configuration.
  • the media pipe 470 may be installed to cross the direction in which the fluid flows.
  • thermoelectric generator 430 may generate power using a temperature difference between one side of the thermoelectric generator 430 and the other side of the thermoelectric generator 430.
  • thermoelectric generator 430 may be supplied to the driving motor 410 to drive the compressor 400, thereby reducing the power of the vaporized fuel gas liquefaction process apparatus.
  • the vaporized fuel gas liquefaction processing apparatus includes a compressor 400, a driving motor 410, a first thermoelectric generator 500, and a second thermoelectric generator 510. ) And a conversion unit 440.
  • the compressor 400 may compress the vaporized fuel gas to form a fluid including liquefied natural gas, and the driving motor 410 may provide a driving force to the compressor 400.
  • the first thermoelectric generator 500 may drop the temperature of the fluid raised by the compressor 400 through the cooling medium, and the second thermoelectric generator 510 may adjust the temperature between the fluid and the cooling medium. Can develop by difference.
  • the first thermoelectric generator 500 and the second thermoelectric generator 510 may include a plurality of thermoelectric elements. Since the thermoelectric element generates power through heat exchange according to the temperature difference between one side and the other side, the heat of the fluid is transferred to the cooling medium, so that the fluid may be cooled.
  • the first thermoelectric generator 500 drops the temperature of the fluid raised by the compressor 400 through the cooling medium, such as the cooling unit 420 included in the vaporization fuel gas liquefaction process apparatus according to the embodiment of the present invention. You can.
  • Both the first thermoelectric generator 500 and the second thermoelectric generator 510 can generate power by using a temperature difference between the fluid and the cooling medium, but the first thermoelectric generator 500 according to the temperature difference between the fluid and the cooling medium. ) And the power produced by the second thermoelectric generator 510 may be the same or different.
  • the converter 440 may convert power supplied from at least one of the first thermoelectric generator 500 and the second thermoelectric generator 510 and supply the converted power to the driving motor 410.
  • Such a conversion unit 440 may be variously changed according to the installation environment of the vaporized fuel gas liquefaction process apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the converter 440 is the first thermoelectric generator. It may include a transformer for matching the voltage of the unit 500 and the second thermoelectric generator 510 to the rated voltage of the driving motor 410.
  • Gasification fuel gas liquefaction process apparatus by supplying the electric power produced in the first thermoelectric generator 500 and the second thermoelectric generator 510 to the drive motor 410, liquefied gaseous fuel gas Power savings in process equipment can be achieved.
  • Gasification fuel gas liquefaction process apparatus is a liquefaction process unit including a compressor 400, a drive motor 410, the first thermoelectric generator 500 and the second thermoelectric generator 510 ( 450, and the fluid flowing out of the first thermoelectric generator 500 of the plurality of liquefaction process unit 450 may be introduced into the other compressor 400.
  • At least one of the first thermoelectric generator 500 and the second thermoelectric generator 510 may include a first pipe 460 through which a fluid flows and a second pipe through which a cooling medium flows. 465).
  • One of the first pipe 460 and the second pipe 465 may surround at least a portion of the other.
  • thermoelectric generator 500 and the second thermoelectric generator 510 when the first pipe 460 surrounds the second pipe 465, at least one side of at least one of the first thermoelectric generator 500 and the second thermoelectric generator 510. In contact with the fluid, at least one other side of the first thermoelectric generator 500 and the second thermoelectric generator 510 may contact the second pipe 465.
  • thermoelectric generator 500 and the second thermoelectric generator 510 may be formed. In contact with the cooling medium, at least one other side of the first thermoelectric generator 500 and the second thermoelectric generator 510 may contact the first pipe 460.
  • thermoelectric generator 500 and the second thermoelectric generator 510 are in contact with the fluid, and the first thermoelectric generator 500 and the second thermoelectric generator are in contact with each other. At least one other side of the portion 510 may contact the medium pipe 470 through which the cooling medium flows.
  • At least one of the first thermoelectric generator 500 and the second thermoelectric generator 510 may be used as a partition wall between the media pipe 470 and the fluid so that the fluid does not come into contact with the media pipe 470.
  • the function of the partition wall has been described above through the embodiment of the present invention, so a description thereof will be omitted.
  • the vaporized fuel gas liquefaction process apparatus is connected to the compressor 400 and the cooler 420 in multiple stages to compress and vaporize the vaporized fuel gas step by step to liquefied fuel gas. Can change.
  • the vaporized fuel gas liquefaction process apparatus of the present invention by supplying the power produced through the temperature difference between the fluid and the cooling medium to the drive motor 410 of the vaporized fuel gas compressor 400 to reduce the power used in the liquefaction process. You can.

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Abstract

열전발전모듈, 이를 포함하는 열전발전장치와 결빙방지 기화장치 및 기화연료가스 액화공정 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 의한 열전발전모듈은 유체가 흐르는 배관 및 배관을 감싸며, 유체와 외측의 공기의 온도 차에 의해 전력을 생산하는 열전발전부를 포함하여 제공될 수 있다.

Description

열전발전모듈, 이를 포함하는 열전발전장치와 결빙방지 기화장치 및 기화연료가스 액화공정 장치
본 발명은 열전발전모듈, 이를 포함하는 열전발전장치와 결빙방지 기화장치 및 기화연료가스 액화공정 장치에 관한 것이다.
온실가스 및 각종 대기오염 물질의 배출에 대한 국제해사기구(IMO)의 규제가 강화됨에 따라 조선 및 해운업계에서는 기존 연료인 중유, 디젤유의 이용을 대신하여, 청정 에너지원인 천연가스를 선박의 연료가스로 이용하는 경우가 많아지고 있다.
연료가스 중에서 널리 이용되고 중요한 자원으로 여겨지는 천연가스(Natural Gas)는 메탄(methane)을 주성분으로 하며, 통상적으로 저장 및 수송의 용이성을 위해 천연가스를 약 섭씨 -162도로 냉각해 그 부피를 1/600로 줄인 무색 투명한 극저온 액체인 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)로 상변화하여 관리 및 운용을 수행하고 있다.
액화천연가스는 선체에 단열 처리되어 설치되는 저장탱크에 수용되어 액화천연가스의 수요처로 수송되거나, 연료탱크에 수용되어 선박의 엔진에 연료가스로서 공급될 수 있다.
액화천연가스 등의 액화연료가스를 선박의 엔진 등에 연료가스로서 이용하기 위해서는 액화연료가스를 기화시켜 공급하는 공정이 요구되는데, 오늘날에는 저온의 액화연료가스와 해수의 온도 차를 이용하여 액화연료가스를 기화시키는 기화기가 이용되고 있다. 이러한 기화기는 기화기 내부의 이동관을 통해 액화연료가스를 이동시킴과 동시에 이동관의 외부로 해수를 공급함으로써 액화연료가스와 해수의 열교환을 통해 액화연료가스를 가열하여 기화연료가스로 상 변화시킬 수 있다.
그러나 액화연료가스와 해수의 온도 차에 의해 기화기의 인입부와 인접한 액화연료가스 이동관 표면에 결빙이 발생되고, 결빙으로 인해 이동관과 해수의 열교환이 원활하게 이루어지지 않아 기화기의 성능이 저하되는 문제점이 존재한다.
또한 액화연료가스를 저장탱크에 수용 시 외부의 열이 저장탱크의 내부로 지속적으로 전달되어 액화연료가스가 기화하여 발생되는 증발가스가 저장탱크의 내부에 축적되게 된다. 이러한 증발가스는 저장탱크의 내부압력을 상승시켜 저장탱크의 변형 및 훼손을 유발할 수 있으며, 액화연료가스를 수송하는 과정에서 선박의 진동에 의해 저장탱크 및 선박의 구조적인 문제를 야기하는 문제점이 존재한다.
이에 증발가스 또는 기화연료가스 중 선박의 엔진 등에 공급되지 않은 여분의 기화연료가스 등을 효과적으로 처리 및 이용하는 방안이 요구된다. 또한, 액화연료가스, 증발가스 또는 기화연료가스 등을 운용하는 과정에서 극저온의 액화연료가스와 그 주변과의 온도 차에 의해 발생되는 에너지를 활용하기 위한 방안이 요구된다.
본 발명은 극저온의 유체와 그 주변과의 온도 차를 이용하여 전력을 생산하고, 이를 통해 에너지를 효율적으로 이용할 수 있는 열전발전모듈, 이를 포함하는 열전발전장치와 결빙방지 기화장치 및 기화연료가스 액화공정 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 증발가스 또는 기화연료가스를 압축하는 과정에 요구되는 전력 및 액화연료가스를 가압하여 이송하는 과정에 요구되는 전력을 절감할 수 있는 열전발전모듈, 이를 포함하는 열전발전장치와 결빙방지 기화장치 및 기화연료가스 액화공정 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 유체가 흐르는 배관 및 상기 배관을 감싸며, 상기 유체와 외측의 공기의 온도 차에 의해 전력을 생산하는 열전발전부를 포함하는 열전발전모듈이 제공될 수 있다.
상기 열전발전부는 상기 배관의 외주면과 접하는 제1 쉘, 상기 제1 쉘과 일정 간격으로 이격되는 제2 쉘 및 상기 제1 쉘과 상기 제2 쉘 사이에 구비되는 복수 개의 열전소자부를 포함하는 열전발전모듈이 제공될 수 있다.
상기 제1 쉘과 상기 제2 쉘 사이에 불활성가스가 포함되는 열전발전모듈이 제공될 수 있다.
상기 제1 쉘과 상기 제2 쉘 사이의 압력은 상기 배관의 내부 압력과 동일한 열전발전모듈이 제공될 수 있다.
저장탱크에 저장된 액화연료가스의 증발가스를 압축하는 압축기, 상기 압축기를 지난 유체와 상기 저장탱크로부터 공급된 액화연료가스 사이의 온도 차를 통하여 발전하는 열전발전부 및 상기 열전발전부를 통과한 상기 유체 및 상기 액화연료가스를 기화시켜 엔진에 공급하는 기화기를 포함하는 열전발전장치가 제공될 수 있다.
상기 유체가 상기 기화기로 이동하는 통로를 제공하고, 상기 열전발전부의 일면과 접촉하는 제1배관 및 상기 액화연료가스가 상기 기화기로 이동하는 통로를 제공하고, 상기 열전발전부의 타면과 접촉하는 제2배관을 더 포함하는 열전발전장치가 제공될 수 있다.
상기 제2배관에 설치되어 상기 액화연료가스를 승압시켜 이송하는 제1펌프, 상기 제1펌프와 상기 기화기 사이에 설치되어 상기 제1펌프로부터 유출된 상기 액화연료가스를 승압시키는 제2펌프 및 상기 열전발전부가 생성한 전기를 변환시켜 상기 압축기, 상기 제1펌프 및 상기 제2펌프에 공급하는 변환부를 더 포함하는 열전발전장치가 제공될 수 있다.
상기 제1배관 및 상기 제2배관 중 하나는 다른 하나의 적어도 일부를 둘러싸는 열전발전장치가 제공될 수 있다.
상기 열전발전부는 상기 제1배관과 상기 액화연료가스가 접촉하지 않도록 상기 제1배관 및 상기 액화연료가스 사이에 격벽으로 사용되는 열전발전장치가 제공될 수 있다.
상기 기화기는 상기 유체 및 상기 액화연료가스가 유입되는 인입부와 기화연료가 인출되는 인출부를 연결시키는 이동관을 포함하고, 상기 이동관과 열교환하는 해수가 흐르는 공간을 제공하는 열전발전장치가 제공될 수 있다.
액화연료가스가 인입되는 인입부와 기화연료가스가 인출되는 인출부를 연결시키는 이동관을 포함하고, 상기 이동관과 열교환하는 해수가 흐르는 공간을 제공하여 액화연료가스를 기화연료가스로 기화시키는 기화기, 상기 이동관을 통해 이동하는 상기 액화연료가스 및 상기 기화연료가스 중 적어도 하나를 포함하는 유체와 상기 해수 사이의 온도 차이에 의해 발전 가능한 열전발전부 및 상기 인입부 표면에 배치되어 상기 열전발전부에 의하여 생성된 전력을 이용하여 상기 인입부와 인접한 상기 이동관 영역이 결빙되는 것을 방지하는 발열부를 포함하는 결빙방지 기화장치가 제공될 수 있다.
상기 기화기는, 상기 해수가 유입되는 해수인입부와 상기 해수가 배출되는 해수인출부를 포함하는 결빙방지 기화장치가 제공될 수 있다.
상기 열전발전부는, 상기 인출부에 비하여 상기 인입부에 가깝도록 배치되는 결빙방지 기화장치가 제공될 수 있다.
상기 열전발전부는 상기 이동관을 각각 둘러싸고, 상기 열전발전부의 일측이 상기 이동관과 접촉하고 상기 열전발전부의 타측이 상기 해수와 접촉하는 결빙방지 기화장치가 제공될 수 있다.
상기 발열부는, 상기 인입부 표면이 미리 설정된 제1 온도 이상 유지되도록 상기 인입부 표면을 가열시키는 결빙방지 기화장치가 제공될 수 있다.
상기 인입부 표면의 온도가 상기 제1 온도와 상기 제1온도 보다 높은 제2 온도 사이에서 유지되도록 상기 열전발전부에서 생산된 전력을 상기 발열부로 입력 또는 차단하는 스위치제어신호를 스위치에 출력하는 제어부를 더 포함하는 결빙방지 기화장치가 제공될 수 있다.
기화연료가스를 압축하여 액화연료가스를 포함하는 유체를 형성하는 압축기, 상기 압축기에 구동력을 제공하는 구동모터, 상기 압축기에 의하여 상승된 상기 유체의 온도를 냉각 매체를 통하여 강하시키는 냉각부, 온도 상승된 상기 유체와 상기 냉각 매체 사이의 온도 차이에 의하여 발전하는 열전발전부 및 상기 열전발전부에서 공급되는 전력을 변환하여 상기 구동모터에 공급하는 변환부를 포함하는 기화연료가스 액화공정 장치가 제공될 수 있다.
상기 기화연료가스 액화공정 장치는, 상기 압축기, 상기 구동모터, 상기 냉각부 및 상기 열전발전부를 포함하는 액화공정부를 포함하며, 복수의 상기 액화공정부 중 하나의 상기 냉각부로부터 유출된 상기 유체는 다른 하나의 상기 압축기로 유입되는 기화연료가스 액화공정 장치가 제공될 수 있다.
상기 열전발전부는, 상기 유체가 흐르는 제1 파이프와 상기 냉각 매체가 흐르는 제2 파이프 사이에 위치하는 기화연료가스 액화공정 장치가 제공될 수 있다.
기화연료가스를 압축하여 액화연료가스를 포함하는 유체를 형성하는 압축기, 상기 압축기에 구동력을 제공하는 구동모터, 상기 압축기에 의하여 상승된 상기 유체의 온도를 냉각 매체를 통하여 강하시키는 제1 열전발전부, 온도 상승된 상기 유체와 상기 냉각 매체 사이의 온도 차이에 의하여 발전가능한 제2 열전발전부 및 상기 제1 열전발전부 및 상기 제2 열전발전부 중 적어도 하나에서 공급되는 전력을 변환하여 상기 구동모터에 공급하는 변환부를 포함하는 기화연료가스 액화공정 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 열전발전모듈, 이를 포함하는 열전발전장치와 결빙방지 기화장치 및 기화연료가스 액화공정 장치는 배관을 흐르는 극저온의 유체와 공기의 온도 차에 의해 전력을 생산하여 전력 소모를 절감하는 효과를 가진다.
본 발명의 실시 예에 의한 열전발전모듈, 이를 포함하는 열전발전장치와 결빙방지 기화장치 및 기화연료가스 액화공정 장치는 생산된 전력을 증발가스 또는 기화연료가스의 압축 및 재액화, 액화연료가스의 가압, 기화기의 해수 결빙 방지 등 에 이용하므로 효율적인 설비 운용이 가능해지는 효과를 가진다.
본 발명의 실시 예에 의한 열전발전장치, 결빙방지 기화장치 및 기화연료가스 액화공정 장치는 배관을 이중으로 보호하고, 배관의 파손 시에도 배관 내의 유체가 외부로 유출되는 것을 지연시키는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 열전발전모듈을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 열전발전모듈의 배관 둘레를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2의 열전발전모듈의 배관을 길이방향으로 절단한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 열전발전모듈을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 의한 열전발전장치를 나타내는 개념도이다.
도 6은 기화기의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 7은 열전소자의 일 예를 나타내는 사시도이다.
도 8 내지 도 10은 발명의 실시 예에 의한 열전발전장치의 열전발전부의 다양한 변형 예를 나타내는 도면이다.
도 11는 본 발명의 실시 예에 의한 결빙방지 기화장치를 나타내는 단면도이다.
도 12은 열전반도체의 일 예를 나타내는 사시도이다.
도 13는 본 발명의 실시 예에 의한 결빙방지 기화장치의 열전발전부의 배치를 나타내는 사시도이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 결빙방지 기화장치를 나타내는 단면도이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 의한 기화연료가스 액화공정 장치를 나타내는 개념도이다.
도 17 내지 도 19는 본 발명의 실시 예에 의한 기화연료가스 액화공정 장치의 열전발전부의 다양한 변형 예를 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 기화연료가스 액화공정 장치를 나타내는 개념도이다.
이하 본 발명의 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 열전발전모듈을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 열전발전모듈의 배관 둘레를 나타내는 단면도이며, 도 3은 도 2의 열전발전모듈의 배관을 길이방향으로 절단한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 열전발전모듈(100)는 배관(110) 및 열전발전부(120)를 포함할 수 있다.
배관(110)에는 유체가 흐를 수 있다. 여기서, 상기 유체는 액화천연가스(LNG) 또는 액화석유가스(LPG) 등의 액화연료가스일 수 있다. 또한, 상기 유체는 액화이산화탄소 등 상온보다 낮은 극저온의 유체일 수 있다.
상기 배관(110)은 단일관으로 이루어질 수 있다. 다만, 상기 배관(110)은 단일관에 한정되지 않고, 이중관 또는 삼중관 등 다중관으로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 배관(110)은 극저온의 유체를 견딜 수 있는 재질로 이루어질수 있다. 상기 배관(110)의 재질은 스테인레스강(Stainless Steel) 또는 알루미늄(Al)일 수 있다.
열전발전부(120)는 상기 배관을 감싸며, 상기 유체와 외측의 공기의 온도 차에 의해 전력을 생산할 수 있다. 예를 들어, 상기 유체가 섭씨 약 -163도의 액화천연가스이고 상기 외측의 공기가 섭씨 약 0 내지 30도인 경우, 상기 유체와 상기 공기의 온도 차를 전력으로 변환할 수 있다. 열전발전부(120)는 제1 쉘(121), 제2 쉘(122) 및 복수 개의 열전소자부(123)를 포함할 수 있다.
상기 제1 쉘(121)은 상기 배관(110)의 외주면과 접할 수 있다. 또한, 상기 제1 쉘(121)은 상기 배관(110)의 외측을 전부 감싸는 형태로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 제1 쉘(121)은 상기 배관(110)의 외측과 대응되도록 원통 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 제1 쉘(121)의 재질은 열을 전달하는 금속일 수 있다. 그리고, 상기 제1 쉘(121)은 상기 배관과 마찬가지로, 극저온의 유체를 견딜 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. 상기 제1 쉘(121)의 재질은 스테인레스강(Stainless Steel) 또는 알루미늄(Al)일 수 있다. 또한, 상기 제1 쉘(121)의 재질은 상기 배관(121)의 내부 압력을 견딜 수 있는 금속일 수 있다.
상기 제2 쉘(122)은 상기 제1 쉘(121)과 일정 간격으로 이격될 수 있다. 또한, 상기 제1 쉘(121)이 원통 형상으로 이루어진 경우, 상기 제2 쉘(122)은 상기 제1 쉘(121)보다 외경이 큰 원통 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 제2 쉘(121)의 재질은 상기 제1 쉘(122)과 마찬가지로, 열을 전달하는 금속일 수 있다. 또한, 상기 제2 쉘(122)의 두께는 상기 제1 쉘(121)의 외부를 보호하도록 상기 제1 쉘(121)의 두께보다 두꺼울 수 있다.
상기 복수 개의 열전소자부(123)는 상기 제1 쉘(121)과 상기 제2 쉘(122) 사이에 구비될 수 있다. 상기 열전소자부(123)는 상기 제1 쉘(121)과 접하는 저온부와 상기 제2 쉘(122)과 접하는 고온부를 포함할 수 있다.
일반적으로, 열전소자부(Thermoelectric Element)는 엔, 피 타입 열전반도체(Thermoelectric Semiconductor)를 전기적으로 직렬연결하고, 열적으로 병렬연결하는 구조로써, 제베크 효과(Seebeck Effect)에 의해 열에너지를 이용하여 전력을 생산한다. 보다 구체적으로 열전소자부에서 엔타입(N-type) 열전반도체를 사용하는 경우 고온부가 양극화되고, 저온부가 음극화가 되어 고온부와 저온부 사이에 전위차가 발생하게 된다.
본 발명의 실시 예에 의한 열전발전모듈이 작동되는 원리를 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 배관(110)에 접하는 제1 쉘(121)의 온도는 상기 배관(110)에 저장된 유체와 온도에 동일할 수 있다. 그리고, 상기 제1 쉘(121)에 접하는 열전소자부(123)의 저온부의 온도는 상기 제1 쉘(121)의 온도와 동일해질 수 있다. 결과적으로, 상기 배관(110) 내의 유체의 온도와 상기 열전소자부9230)의 저온부의 온도가 동일해질 수 있다.
한편, 상기 제2 쉘(122)의 온도는 상기 제2 쉘(122)의 외측의 공기의 온도와 동일해질 수 있다. 그리고, 상기 제2 쉘(122)에 접하는 열전소자부(230)의 고온부의 온도는 상기 제2 쉘(122)과 동일해질 수 있다.
이에 따라, 상기 열전소자부(123)는 상기 고온부과 상기 저온부의 온도 차에 의해 전력을 생산하게 된다.
한편, 상기 복수 개의 열전소자부(123)는 서로 이격되어 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 쉘(121)과 상기 제2 쉘(122) 사이에 공간(124)을 형성할 수 있다.
그리고, 상기 제1 쉘(121)과 상기 제2 쉘(122) 사이에 형성된 공간(124)에 불활성가스가 포함할 수 있다. 상기 불활성가스는 질소, 헬륨, 네온 등 상 대적으로 반응성이 낮은 가스일 수 있다. 상기 불활성가스는 상기 제1 쉘(121)과 상기 제2 쉘(122) 사이의 열전달을 차단하는 역할을 수행할 수 있다.
또한, 상기 불활성가스는 상기 배관(110)이 파손되는 경우, 상기 배관(110)의 내부(114)의 유체가 외부로 유출되는 것을 지연시킬 수 있다.
한편, 상기 제1 쉘(121)과 상기 제2 쉘(122) 사이의 압력은 상기 배관(110)의 내부 압력과 동일할 수 있다. 이에 따라, 상기 배관(110)이 파손되는 경우에도 상기 배관의 내부(114)의 유체가 외부로 유출되는 것을 지연시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 의한 열전발전모듈(100)은 상기 유체와 상기 외부의 공기와의 온도 차를 이용하여 전력을 생산할 수 있다. 또한, 상기 열전발전모듈(100)이 해상구조물에 설치되는 경우, 해상구조물의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. 그리고, 화석에너지를 사용하지 않고 전력을 생산하게 됨에 따라 환경오염을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 의한 열전발전모듈(100)은 상기 배관(110)이 단일관일 경우, 상기 열전발전부(120)가 상기 배관(110)을 감싸게 되어 상기 배관(100) 파손되더라도 상기 배관(110) 내부의 유체가 유출되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 열전발전모듈을 나타내는 사시도이다. 이하에서 설명하는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 열전발전모듈에서 추가적으로 설명하지 않는 구성요소는 전술한 열전발전모듈(100)가 구성요소가 유사하므로, 자세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 의한 열전발전부(130)는 전술한 실시 예와 달리, 복수개로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 열전발전부(130)는 상기 배관(110)의 외주면의 일부를 감쌀 수 있다. 열전발전부(130)는 제1 쉘(131), 제2 쉘(132) 및 복수 개의 열전소자부(133)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 복수 개의 상기 열전발전부(130) 각각이 상기 배관(110)의 외측에 설치되면, 상기 복수 개의 열전발전부(130)는 상기 배관(110)의 외측을 전부 감싸게 될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 의한 열전발전모듈(101)에 적용되는 열전발전부(130)는 복수 개로 이루어지게 됨에 따라, 상기 배관(110)에 상기 열전발전부(130)를 설치하기 용이할 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시 예에 의한 열전발전모듈(101)은 전술한 실시 예와 달리, 기존에 설치된 배관을 교체하지 않고 기존에 설치된 배관에 추가적으로 배관용 열전발전부(130)를 설치할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 의한 열전발전장치(101)은 배관이 설치된 장소가 협소한 경우, 설치가 용이한 배관의 일부만 열전발전부(130)를 설치할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 의한 열전발전장치에 대해 설명한다.
도 5은 본 발명의 실시 예에 의한 열전발전장치를 나타내는 개념도이다. 도 5을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 열전발전장치는 압축기(210), 열전발전부(230) 및 기화기(240)를 포함한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 압축기(210)는 저장탱크(200)에 저장된 액화연료가스의 증발가스를 압축하고, 압축에 의하여 형성된 압축된 증발가스를 공급할 수 있다.
저장탱크(200)에 저장된 증발가스는 온도가 매우 낮아 저장탱크(200)로부터 유출되어 압축기(210)로 이동하는 속도가 느릴 수 있다.
따라서, 저장탱크(200)와 압축기(210) 사이에 발열부(285)를 배치하여 증발가스를 가열시킬 수 있다. 예를 들어, 히터 또는 하드와이어(hardwire)를 포함할 수 있으며, 이와 같은 발열부(285)는 일례일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 실시 예에 의한 열전발전장치는 냉각기(220)를 더 포함할 수 있으며, 냉각기(220)는 압축기(210)와 연결되어 압축된 증발가스의 온도를 낮출 수 있다.
증발가스는 복수의 압축기(210) 및 복수의 냉각기(220)를 통과하여 기화기(240)로 유입될 수 있다.
복수의 압축기(210)를 사용하는 것에 비하여, 단일 압축기(210)를 사용하면 압축기(210)의 압축비가 커지고, 압축 후 온도가 높아지므로 압축효율이 낮을 수 있다. 또한 압축에 따른 압축된 증발가스의 온도가 과도하게 증가하여 압축기(210)가 과열될 수 있으며 이로 인해 압축기(210)에서 소모하는 전력이 증가할 수 있다.
따라서, 복수의 압축기(210)를 사용하여 압축효율을 증가시키고, 또한 복수의 냉각기(220)를 사용하여 압축된 증발가스의 온도를 낮추어 압축기(210)에서 사용하는 전력을 감소시킬 수 있다.
이 때, 복수의 냉각기(220)를 통과한 압축된 증발가스의 온도는 액화연료가스의 온도보다 높을 수 있다.
압축된 증발가스는 냉각기(220)와 기화기(240)를 연결시키는 제1배관(281)을 통하여 이동될 수 있고, 액화연료가스는 저장탱크(200)와 기화기(240)를 연결시키는 제2배관(282)을 통하여 이동될 수 있다.
즉, 제1배관(281)은 압축된 증발가스가 기화기(240)로 이동하는 통로를 제공하고, 열전발전부(230)의 일면과 접촉할 수 있다. 그리고, 제2배관(282)은 액화연료가스가 기화기(240)로 이동하는 통로를 제공하고, 열전발전부(230)의 타면과 접촉할 수 있다.
따라서, 열전발전부(230)는 압축기(210)를 지난 압축된 증발가스와 저장탱크(200)로부터 공급된 액화연료가스 사이의 온도 차를 통하여 발전할 수 있다. 즉, 압축에 의하여 압축된 증발가스의 온도는 액화연료가스보다 높아지므로 열전발전부(230)는 압축된 증발가스와 액화연로가스의 온도 차를 통하여 발전할 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 액화연료가스가 저장탱크(200)로부터 기화기(240)로 이동하는 과정에 제1펌프(250) 및 제2펌프(260)를 통과하게 된다.
제1펌프(250)는 제2배관(282)에 설치되어 액화연료가스를 승압시켜 이송할 수 있고, 제2펌프(260)는 제1펌프(250)와 기화기(240) 사이에 설치되어 제1펌프(250)로부터 유출된 액화연료가스를 승압시킬 수 있다.
즉, 액화연료가스는 제1펌프(250)에 의하여 저장탱크(200)로부터 유출되어 제2배관(282)을 흐르게 되고, 제2펌프(260)에서 승압되어 기화기(240)로 유입될 수 있다.
선박의 ME-GI 엔진의 경우 150에서 400 bar(절대압력) 정도의 고압의 가스 공급이 요구된다.
따라서, 액화연료가스가 ME-GI 엔진에 공급될 경우, 예를 들어, 제1펌프(250)는 부스터펌프일 수 있고, 제2펌프(260)는 고압펌프 일 수 있다.
즉, 제1펌프(250)를 통하여 저장탱크(200)에 저장된 액화연료가스의 압력이 제2펌프(260)의 유입압력으로 승압되어 이송되고, 압력이 상승된 액화연료가스는 제2펌프(260)를 통하여 ME-GI 엔진의 공급에 요구되는 압력으로 승압될 수 있다.
이와 같은, 제1펌프(250) 및 제2펌프(260)는 일례일 뿐 이에 한정되지 않으며 엔진에 따라 다양한 펌프가 사용될 수 있다.
한편, 압축된 증발가스와 액화연료가스는 열전발전부(230)를 통과한 후 합쳐질 수 있다. 열전발전부(230)를 통과한 압축된 증발가스 및 액화연료가스가 합쳐지도록 제1배관(281) 및 제2배관(282)이 연결될 수 있다.
따라서, 압축된 증발가스의 온도에 의해 액화연료가스의 온도가 올라갈 수 있으므로 저온의 액화연료가스를 기화시키는 것에 비하여 기화기(240)의 기화 효율이 상승될 수 있다.
기화기(240)는 열전발전부(230)를 통과한 압축된 증발가스 및 액화연료가스를 기화시켜 엔진에 공급할 수 있다.
이와 같은 기화기(240)는 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시 예에 의한 열전발전장치는 변환부(270)를 더 포함할 수 있다.
변환부(270)는 열전발전부(230)가 생성한 전기를 변환시켜 압축기(210), 제1펌프(250) 및 제2펌프(260)에 공급할 수 있다.
예를 들어, 열전발전부(230)에서 생성된 전기의 전압이 압축기(210), 제1펌프(250) 및 제2펌프(260)의 정격 전압에 맞추기 위한 변압기 등을 포함할 수 있거나, 압축기(210), 제1펌프(250) 및 제2펌프(260)에 공급되는 전기의 주파수를 변환시킬 수 있다. 이와 같은 전기의 변환은 이에 한정되지 않으며 다양한 변환 방법이 있을 수 있다.
따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 의한 열전발전장치는 증발가스를 기화시켜 엔진의 연료로 사용하므로 증발가스를 재액화시키는 과정이 필요하지 않아 구조가 간단할 수 있다.
또한, 열전발전부(230)에서 생성된 전기를 압축기(210), 제1펌프(250) 및 제2펌프(260)에 공급하여 전력을 절감할 수 있다.
도 6는 본 발명의 실시 예에 의한 열전발전장치의 기화기를 나타낸다. 도 6에 도시된 바와 같이, 기화기(240)는 압축된 증발가스 및 액화연료가스가 유입되는 인입부(241)와 기화연료가 인출되는 인출부(242)를 연결시키는 이동관(245)을 포함하고, 이동관(245)과 열교환하는 해수가 흐르는 공간을 제공할 수 있다.
도 5에 설명한 바와 같이, 압축된 증발가스와 액화연료가스가 합쳐지면, 압축된 증발가스의 온도에 의해 액화연료가스의 온도가 상승하게 된다.
압축된 증발가스 및 액화연료가스는 이동관(245)을 통과하는 과정에 기화기(240) 내부에 흐르는 해수에 의해 가열되어 기화연료로 변할 수 있다.
도 5을 참조하여 전술한 바와 같이, 액화연료가스의 온도가 상승되므로, 기화기(240)의 기화효율이 상승할 수 있다.
도 7은 열전소자의 일 예를 나타낸다. 도 7에 도시된 바와 같이, 열전소자(231)는 N형 소자와 P형 소자로 이루어진 반도체로서, 온도 차가 있는 제1 매체와 제2 매체의 열이 열전소자(231)의 일면 및 타면과 접촉할 때 열전소자(231)는 제백효과(Seebeck effect)를 통하여 발전할 수 있다.
제백효과는 두 금속 또는 반도체 사이에 온도 차가 발생하면 두 금속 또는 반도체를 연결하는 폐회로에 전류가 흐르게 되는 열전현상이다.
따라서, 열전발전부(230)는 직렬 연결되거나 병렬 연결된 열전소자(231)들로 이루어지고, 열전발전부(230)의 일면과 타면의 온도 차를 통하여 발전할 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 압축된 증발가스와 액화연료가스 사이의 온도 차를 통하여 발전할 수 있다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 의한 열전발전장치의 열전발전부를 나타낸다.
도 8에 도시된 바와 같이, 열전발전부(230)는 압축된 증발가스가 흐르는 제1배관(281) 및 액화연료가스가 흐르는 제2배관(282) 사이에 배치될 수 있다.
이때, 열전발전부(230)의 일면은 제1배관(281)과 접촉하고, 열전발전부(230)의 타면은 제2배관(282)과 접촉하며, 열전발전부(230)는 압축된 증발가스와 액화연료가스 사이의 온도 차를 통하여 발전할 수 있다.
또는, 도 9에 도시된 바와 같이, 열전발전부(230)는 제1배관(281) 및 제2배관(282) 사이에 위치하고, 제1배관(281) 및 제2배관(282) 중 하나는 다른 하나의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다.
예를 들어, 열전발전부(230)의 일면이 제2배관(282)과 접촉하면, 열전발전부(230)의 타면은 압축된 증발가스가 흐르는 제1배관(281)과 접촉할 수 있다. 또는 이와 반대로, 열전발전부(230)의 일면이 제1배관(281)과 접촉하면, 열전발전부(230)의 타면은 액화연료가스가 흐르는 제2배관(281)과 접촉할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 열전발전부(230)는 제1배관(281)과 액화연료가스가 접촉하지 않도록 제1배관(281) 및 액화연료가스 사이에 격벽으로 사용될 수도 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 열전발전부(230)가 제1배관(281)을 둘러싸므로 제1배관(281)과 액화연료가스가 직접 접촉할 수 없다.
이와 다르게, 제1배관(281)과 액화연료가스가 직접 접촉하게 되면, 제1배관(281)과 액화연료가스 사이 열교환이 이루어져 제1배관(281)을 흐르는 압축된 증발가스와 액화연료가스 사이의 온도 차가 작아 질 수 있다.
따라서, 열전발전부(230)에서 생성되는 전기량이 감소할 수 있으므로 제1배관(281)과 액화연료가스는 분리되어야 한다.
도 8 내지 도 10에 도시된 열전발전부(230)에서 생성된 전기는 앞서 도 5에 설명한 변환부(270)를 통하여 변환될 수 있다.
변환부(270)에서 변환시킨 전기는 압축기(210), 제1펌프(250) 및 제2펌프(260)에 공급되어 압축기(210), 제1펌프(250) 및 제2펌프(260)에서 소모하는 전력을 절감할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 열전발전장치는 액화연로 저장탱크(200)에서 발생하는 증발가스를 압축 및 냉각 시킨 후 기화기(240)로 유입시켜 엔진의 연료로 사용할 수 있어, 증발가스를 액화연료가스로 변환시키는 과정이 생략되므로 구조가 간단할 수 있다.
또한, 압축된 증발가스와 액화연료가스의 온도 차를 통하여 전기를 생성하고, 생성된 전기를 압축기(210), 제1펌프(250) 및 제2펌프(260)에 공급함으로써 전력을 절감할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 의한 결빙방지 기화장치에 대해 설명한다.
도 6을 참조하면, 일반적인 기화기(240)는 인입부(241)로 인입된 액화연료가스는 열교환 매체인 해수와 열교환 후 기체상태의 기화연료가스로 변하고, 기체상태의 기화연료가스는 기화기(240)의 인출부(242)로부터 배출될 수 있다.
액화연료가스가 기화기(240)를 통해 기화되는 과정에서, 인입부(241)와 인접한 이동관(245) 영역이 액화연료가스와 해수에 의해 결빙이 발생할 수 있다. 인입부(241)와 인접한 이동관(245) 영역에 결빙이 발생하면 이동관(245)을 통과하는 액화연료가스와 해수 사이의 열교환이 원활하게 이루어지지 않기 때문에 기화기(240)의 성능이 저하될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 의한 결빙방지 기화장치를 나타낸다. 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 의한 결빙방지 기화장치는 기화기(300), 열전발전부(310) 및 발열부(320)를 포함한다.
기화기(300)는 액화연료가스를 기화연료가스로 기화시키는 기기로서, 액화연료가스가 인입되는 인입부(301)와 기화연료가스가 인출되는 인출부(302)를 연결시키는 이동관(303)을 포함하고, 이동관(303)과 열교환하는 해수가 흐르는 공간을 제공할 수 있다.
열전발전부(310)는 이동관(303)을 통해 이동하는 액화연료가스 및 기화연료가스 중 적어도 하나를 포함하는 유체와 해수 사이의 온도 차에 의해 발전이 가능하다.
이동관(303)을 통과하는 과정에 액화연료가스는 액체상태로부터 기체상태인 기화연료가스로 변할 수 있다. 이에 따라 인입부(301)와 가까울수록 유체 중에 액상인 액화연료가스가 기상인 기화연료가스에 비하여 많고, 인출부(302)와 가까울수록 유체 중에 기화연료가스가 액화연료가스에 비하여 많을 수 있다.
발열부(320)는 인입부(301) 표면에 배치되어 열전발전부(310)에 의하여 생성된 전력을 이용하여 인입부(301)와 인접한 이동관(303) 영역이 결빙되는 것을 방지할 수 있다.
발열부(320)는 히터 또는 하드와이어(hardwire)를 포함할 수 있으나, 이와 같은 발열부(320)는 일례일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시 예에 의한 결빙방지 기화장치의 기화기(300)는 열교환 매체인 해수가 유입되는 해수인입부(305)와 해수가 배출되는 해수인출부(304)를 포함할 수 있다.
해수는 기화기(300) 내부에서 이동관(303)과 열교환 후 배출되므로 해수이동라인(306)은 해수의 이동을 위한 펌프(307)와 해수의 유량을 조절하는 밸브(308)가 포함될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 열전발전부(310)는 이동관(303)을 둘러싸고, 열전발전부(310)의 일측은 이동관(303)과 접촉하고, 열전발전부(310)의 타측은 해수와 접촉할 수 있다.
열전발전부(310)는 인출부(302)에 비하여 인입부(301)에 가깝도록 배치될 수 있다. 이는 이동관(303)을 통과하는 유체가 해수와 열교환하는 과정에서 인입부(301)로부터 인출부(302) 방향으로 갈수록 유체의 온도가 높아지기 때문이다.
즉 인출부(302) 방향으로 갈수록 이동관(303)과 해수의 온도 차가 작아지기 때문에 열전발전부(310)에서 생산되는 전력이 작아질 수 있다.
이에 비하여, 열전발전부(310)가 인출부(302)에 비해 인입부(301)에 가깝도록 배치되면 상대적으로 많은 전력이 생산될 수 있다.
발열부(320)는 열전발전부(310)로부터 입력받은 전력에 의해 인입부(301) 표면이 미리 설정된 제1 온도 이상 유지되도록 인입부(301) 표면을 가열시킬 수 있다. 이와 같이, 인입부(301) 표면이 가열되면 열이 인입부(301)와 인접한 이동관(303) 영역에 전달됨으로써 인입부(301)와 인접한 이동관(303) 영역이 결빙되는 것이 방지될 수 있다.
즉, 이동관(303)을 흐르는 유체와 해수 사이의 열교환을 저해하는 결빙이 방지됨으로써, 유체와 해수의 열교환이 원활하게 이루어져 기화기(300)의 성능이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 결빙방지 기화장치는 제어부(340)를 더 포함할 수 있다.
제어부(340)는 인입부(301) 표면의 온도가 제1 온도와 제1 온도보다 높은 제2 온도 사이에서 유지되도록 열전발전부(310)에서 생산된 전력을 발열부(320)로 입력 또는 차단하는 스위치제어신호를 스위치(330)에 출력할 수 있다.
한편, 인입부(301) 표면에 온도센서(350)를 설치할 수 있다. 온도센서(350)에 의해 측정된 인입부(301) 표면의 온도를 나타내는 온도센서신호는 제어부(340)에 입력될 수 있다.
제어부(340)는 인입부(301) 표면이 미리 설정된 제1 온도보다 낮을 때, 열전발전부(310)에서 생산된 전력이 발열부(320)로 입력될 수 있도록 스위치(330)에 열전발전부(310)와 발열부(320)를 전기적으로 연결시키는 스위치제어신호를 출력할 수 있다.
또한, 제어부(340)는 인입부(301) 표면이 제2 온도보다 높을 때, 열전발전부(310)에서 생산된 전력이 발열부(320)에 입력되지 않도록 스위치(330)에 열전발전부(310)와 발열부(320)를 전기적으로 차단시키는 스위치제어신호를 출력할 수 있다.
인입부(301) 표면의 온도가 제2 온도보다 높다는 것은 발열부(320)에 입력되는 전력이 과다함을 나타내고, 이로 인해 발열부(320)가 파손될 가능성이 있다.
즉, 제어부(340)는 인입부(301) 표면의 온도가 제1 온도와 제2 온도 사이에서 유지되도록 하여, 인입부(301)와 인접한 이동관(303) 영역이 결빙되는 것을 방지할 수 있고, 또한 발열부(320)가 과열로 인해 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도 12은 열전반도체의 일 예를 나타낸다. 도 12에 도시된 바와 같이, 온도 차가 있는 제1 매체와 제2 매체의 열이 열전반도체(311)의 일측 및 타측을 통하여 이동할 때 열전반도체(311)는 제백효과(Seebeck effect)를 통하여 전력을 생산할 수 있다.
도 13는 본 발명의 실시 예에 의한 결빙방지 기화장치의 열전발전부 사시도를 나타낸다. 도 13에 도시된 바와 같이, 열전반도체(311)들이 직렬 또는 병렬로 연결되어 열전발전부(310)가 구성될 수 있다.
열전발전부(310)는 이동관(303)을 둘러싸고 있는데, 이 때 열전발전부(310)의 일측은 이동관(303)과 접촉하고, 열전발전부(310)의 타측은 해수와 접촉할 수 있다.
도 14 및 도 15은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 결빙방지 기화장치를 나타내는 도면으로서, 스위치(330), 열전발전부(310) 및 변환부(360) 사이의 배치의 다양한 변형 실시 예를 나타낸다. 도 14와 도 15에 도시된 바와 같이, 열전발전부(310)에서 생산된 전력이 발열부(320)의 사용에 적합하지 않을 때 변환부(360)를 사용할 수 있다.
변환부(360)는 열전발전부(310)에서 생산된 전력을 발열부(320)에 공급하기 적합한 전력으로 변환시킬 수 있다. 이와 같은 변환부(360)는 본 발명의 실시 예에 의한 결빙방지 기화장치의 설치 환경에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
예를 들어, 열전발전부(310)가 생성한 전기의 전압이 발열부(320)의 정격전압에 맞지 않을 경우 변환부(360)는 열전발전부(310)의 전압을 발열부(320)의 정격 전압에 맞추기 위한 변압기 등을 포함할 수 있다.
도 14 및 도 15과 같이, 스위치(330)는 열전발전부(310)와 변환부(360) 사이에 배치되거나 변환부(360)와 발열부(320) 사이에 배치될 수 있고, 또한, 제어부(340)에서 출력하는 스위치제어신호에 의해 열전발전부(310)에서 생산한 전력을 발열부(360)로 입력 또는 차단시킬 수 있다.
이상에서 참조된 도면들에서 본 발명의 실시 예에 의한 결빙방지 기화장치는 기화기(300)의 인입부(301)와 인접한 이동관(303) 영역이 결빙되는 것을 방지하고, 기화기(300)의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 결빙방지 기화장치는 해수와 액화연료가스의 온도 차를 통하여 생산된 전력으로 결빙을 방지함으로써 별도의 전력 소모 없이 결빙을 방지할 수 있고, 해수의 사용 없이 결빙을 방지할 수 있어 기화기(300)의 부식 문제를 해결할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 의한 기화연료가스 액화공정 장치에 대해 설명한다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 의한 기화연료가스 액화공정 장치를 나타내는 도면이다. 도 16을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 기화연료가스 액화공정 장치는 압축기(400), 구동모터(410), 냉각부(420), 열전발전부(430) 및 변환부(440)를 포함한다.
압축기(400)는 기화연료가스를 압축하여 액화연료가스를 포함하는 유체를 형성할 수 있다. 압축에 따라 유체는 기화연료가스에 비해 압력과 온도가 모두 상승될 수 있다.
냉각부(420)는 냉각매체를 통하여 압축기(400)에 의하여 상승된 유체의 온도를 강하시킬 수 있다. 유체는 온도가 강하되어 최종적으로 액화연료가스로 변할 수 있다.
열전발전부(430)는 온도가 상승된 유체와 냉각 매체 사이의 온도 차이에 의하여 발전할 수 있다. 즉, 열전발전부(430)는 유체와 기화연료가스 액화공정에서 사용되는 냉각 매체의 온도 차이를 이용하여 발전할 수 있다. 냉각 매체는 냉각부(420)와 열전발전부(430)에 별도로 공급될 수 있다.
변환부(440)는 열전발전부(430)에서 공급되는 전력을 변환하여 구동모터(410)에 공급할 수 있다. 이와 같은 변환부(440)는 본 발명의 실시 예에 의한 기화연료가스 액화공정 장치의 설치 환경에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
예를 들어, 열전발전부(430)에서 생산된 전기의 전압이 구동모터(410)의 정격 전압에 맞지 않을 경우 변환부(440)는 열전발전부(430)의 전압을 구동모터(410)의 정격 전압에 맞추기 위한 변압기 등을 포함할 수 있다.
구동모터(410)는 압축기(400)에 구동력을 제공할 수 있다. 구동모터(410)는 액화공정 장치의 공급전력 외에 열전발전부(430)에서 생산된 전력을 사용할 수 있기에 기화연료가스 액화공정 장치의 전체 전력이 절감될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 기화연료가스 액화공정 장치는 압축기(400), 구동모터(410), 냉각부(420) 및 열전발전부(430)를 포함하는 액화공정부(450)를 포함하며, 복수의 액화공정부(450) 중 하나의 냉각부(420)로부터 유출된 유체는 다른 하나의 압축기(400)로 유입될 수 있다.
복수의 액화공정부(450)를 사용하면 하나의 액화공정부(450)를 사용할 때보다, 기화연료가스를 압축시키는데 소요되는 동력이 줄어들고, 압축효율도 높일 수 있으며, 냉각 효율도 증가할 수 있다.
또한, 복수의 액화공정부(450)에 포함되는 열전발전부(430)가 전력을 생산하여 구동모터(410)에 공급함으로써 복수의 액화공정부(450)에서 소모되는 전력을 절감시킬 수 있다.
도 17 내지 도 19는 본 발명의 실시 예에 의한 기화연료가스 액화공정 장치의 열전발전부의 다양한 변형 예를 나타내는 사시도 및 단면도이다.
도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 열전발전부(430)는 유체가 흐르는 제1 파이프(460)와 냉각 매체가 흐르는 제2 파이프(465) 사이에 위치할 수 있다. 제1 파이프(460) 및 제2 파이프(465) 중 하나는 다른 하나의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다.
예를 들어, 도 17에 도시된 바와 같이, 제1 파이프(460)가 제2 파이프(465)를 둘러싸면 열전발전부(430)의 일측이 유체와 접촉하고, 열전발전부(430)의 타측이 제2 파이프(465)와 접촉할 수 있다.
이에 비하여, 도 18에 도시된 바와 같이, 제2 파이프(465)가 제1 파이프(460)를 둘러싸면 열전발전부(430)의 일측이 냉각 매체와 접촉하고 열전발전부(430)의 타측이 제1 파이프(460)와 접촉할 수 있다.
도 19는 도 17 및 도 18와 다른 열전발전부를 나타낸다. 도 19에 도시된 바와 같이, 열전발전부(430)의 일측은 압축기(400)를 통과한 유체와 접촉하고, 열전발전부(430)의 타측은 냉각 매체가 흐르는 매체 파이프(470)와 접촉할 수 있다.
열전발전부(430)는 매체 파이프(470)와 유체가 접촉하지 않도록 매체 파이프(470)와 유체 사이에 격벽으로 사용될 수 있다. 이와 다르게, 매체 파이 프(470)가 유체와 접촉할 경우 발전량이 감소하거나 발전이 이루어지지 않을 수 있다. 따라서 매체 파이프(470)와 유체는 분리되어야 하는데 본 발명의 실시 예의 경우 열전발전부(430)가 격벽의 역할을 하므로 별도의 구성없이 매체 파이프(470)와 유체를 분리할 수 있다.
매체 파이프(470)는 유체가 흐르는 방향과 교차되게 설치될 수 있다.
도 17 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 열전발전부(430)는 열전발전부(430)의 일측과 열전발전부(430)의 타측 사이의 온도 차이를 이용하여 발전할 수 있다.
열전발전부(430)에서 생산된 전력은 구동모터(410)에 공급되어 압축기(400)를 구동할 수 있어, 기화연료가스 액화공정 장치의 전력이 절감 될 수 있다.
도 20은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 기화연료가스 액화공정 장치를 나타낸다. 도 20에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 의한 기화연료가스 액화공정 장치는 압축기(400), 구동모터(410), 제1 열전발전부(500), 제2 열전발전부(510) 및 변환부(440)를 포함한다.
압축기(400)는 기화연료가스를 압축하여 액화천연가스를 포함하는 유체를 형성할 수 있고, 구동모터(410)는 압축기(400)에 구동력을 제공할 수 있다.
제1 열전발전부(500)는 압축기(400)에 의하여 상승된 유체의 온도를 냉각 매체를 통하여 강하시킬 수 있고, 제2 열전발전부(510)는 온도가 상승된 유체와 냉각 매체 사이의 온도 차이에 의하여 발전할 수 있다.
제1 열전발전부(500) 및 제2 열전발전부(510)는 복수의 열전소자를 포함할 수 있다. 열전소자는 일측면과 타측면의 온도차에 따른 열교환를 통하여 전력을 생산하므로 유체의 열이 냉각 매체로 전달되므로 유체가 냉각될 수 있다.
따라서 제1 열전발전부(500)는 본 발명의 실시 예에 의한 기화연료가스 액화공정 장치에 포함되는 냉각부(420)와 같이 압축기(400)에 의하여 상승된 유체의 온도를 냉각 매체를 통하여 강하시킬 수 있다.
제1 열전발전부(500)와 제2 열전발전부(510)는 모두 유체와 냉각 매체 사이의 온도 차이를 이용하여 발전 가능하지만 유체와 냉각 매체 사이의 온도 차에 따라 제1 열전발전부(500)와 제2 열전발전부(510)에서 생산되는 전력이 같거나 다를 수 있다.
변환부(440)는 제1 열전발전부(500) 및 제2 열전발전부(510) 중 적어도 하나에서 공급되는 전력을 변환하여 구동모터(410)에 공급할 수 있다. 이와 같은 변환부(440)는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 기화연료가스 액화공정 장치의 설치 환경에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
예를 들어, 제1 열전발전부(500) 및 제2 열전발전부(510)에서 생산된 전기의 전압이 구동모터(410)의 정격 전압에 맞지 않을 경우 변환부(440)는 제1 열전발전부(500) 및 제2 열전발전부(510)의 전압을 구동모터(410)의 정격 전압에 맞추기 위한 변압기 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 의한 기화연료가스 액화공정 장치는 제1 열전발전부(500) 및 제2 열전발전부(510)에서 생산된 전력을 구동모터(410)에 공급하여, 기화연료가스 액화공정 장치의 전력을 절감시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 의한 기화연료가스 액화공정 장치는 압축기(400), 구동모터(410), 제1 열전발전부(500) 및 제2 열전발전부(510)를 포함하는 액화공정부(450)을 포함하며, 복수의 액화공정부(450) 중 하나의 제1 열전발전부(500)로부터 유출된 유체는 다른 하나의 압축기(400)로 유입될 수 있다.
복수의 액화공정부(450)를 사용하는 것에 대해서는 앞서 본 발명의 실시 예를 통하여 설명되었으므로 이에 대한 설명은 생략된다.
도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 제1 열전발전부(500) 및 제2 열전발전부(510) 중 적어도 하나는 유체가 흐르는 제1 파이프(460)와 냉각 매체가 흐르는 제2 파이프(465) 사이에 위치할 수 있다.
제1 파이프(460) 및 제2 파이프(465) 중 하나는 다른 하나의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다.
예를 들어, 도 17에 도시된 바와 같이, 제1 파이프(460)가 제2 파이프(465)를 둘러싸면 제1 열전발전부(500) 및 제2 열전발전부(510) 중 적어도 하나의 일측이 유체와 접촉하고, 제1 열전발전부(500) 및 제2 열전발전부(510) 중 적어도 하나의 타측이 제2 파이프(465)와 접촉할 수 있다.
이에 비하여, 도 18에 도시된 바와 같이, 제2 파이프(465)가 제1 파이프(460)를 둘러싸면 제1 열전발전부(500) 및 제2 열전발전부(510) 중 적어도 하나의 일측이 냉각 매체와 접촉하고 제1 열전발전부(500) 및 제2 열전발전부(510) 중 적어도 하나의 타측이 제1 파이프(460)와 접촉할 수 있다.
도 19에 도시된 바와 같이, 상기 제1 열전발전부(500) 및 제2 열전발전부(510) 중 적어도 하나의 일측은 유체와 접촉하고, 제1 열전발전부(500) 및 제2 열전발전부(510) 중 적어도 하나의 타측은 냉각 매체가 흐르는 매체 파이프(470)와 접촉할 수 있다.
제1 열전발전부(500) 및 상기 제2 열전발전부(510) 중 적어도 하나는 매체 파이프(470)와 유체가 접촉하지 않도록 매체 파이프(470)와 유체 사이에 격벽으로 사용될 수 있다. 격벽의 기능에 대해서는 앞서 본 발명의 실시 예를 통하여 설명되었으므로 이에 대한 설명은 생략된다.
이상에서 참조된 도면들에서 본 발명의 실시 예에 의한 기화연료가스 액화공정 장치는, 압축기(400)와 냉각기(420)를 다단으로 연결하여 기화연료가스를 단계별로 압축하고 냉각시켜 액화연료가스로 변화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 기화연료가스 액화공정 장치는, 유체와 냉각 매체 사이의 온도차를 통하여 생산된 전력을 기화연료가스 압축기(400)의 구동모터(410)에 공급함으로써 액화공정에 사용되는 전력을 절감시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의한 실시 예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시 예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시 예는 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.

Claims (20)

  1. 유체가 흐르는 배관; 및
    상기 배관을 감싸며, 상기 유체와 외측의 공기의 온도 차에 의해 전력을 생산하는 열전발전부를 포함하는 열전발전모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열전발전부는
    상기 배관의 외주면과 접하는 제1 쉘;
    상기 제1 쉘과 일정 간격으로 이격되는 제2 쉘; 및
    상기 제1 쉘과 상기 제2 쉘 사이에 구비되는 복수 개의 열전소자부를 포함하는 열전발전모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 쉘과 상기 제2 쉘 사이에 불활성가스가 포함되는 열전발전모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 쉘과 상기 제2 쉘 사이의 압력은 상기 배관의 내부 압력과 동일한 열전발전모듈.
  5. 저장탱크에 저장된 액화연료가스의 증발가스를 압축하는 압축기;
    상기 압축기를 지난 유체와 상기 저장탱크로부터 공급된 액화연료가스 사이의 온도 차를 통하여 발전하는 열전발전부; 및
    상기 열전발전부를 통과한 상기 유체 및 상기 액화연료가스를 기화시켜 엔진에 공급하는 기화기;를 포함하는 열전발전장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유체가 상기 기화기로 이동하는 통로를 제공하고, 상기 열전발전부의 일면과 접촉하는 제1배관; 및
    상기 액화연료가스가 상기 기화기로 이동하는 통로를 제공하고, 상기 열전발전부의 타면과 접촉하는 제2배관;을 더 포함하는 열전발전장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2배관에 설치되어 상기 액화연료가스를 승압시켜 이송하는 제1펌프;
    상기 제1펌프와 상기 기화기 사이에 설치되어 상기 제1펌프로부터 유출된 상기 액화연료가스를 승압시키는 제2펌프; 및
    상기 열전발전부가 생성한 전기를 변환시켜 상기 압축기, 상기 제1펌프 및 상기 제2펌프에 공급하는 변환부;를 더 포함하는 열전발전장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1배관 및 상기 제2배관 중 하나는 다른 하나의 적어도 일부를 둘러싸는 열전발전장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 열전발전부는 상기 제1배관과 상기 액화연료가스가 접촉하지 않도록 상기 제1배관 및 상기 액화연료가스 사이에 격벽으로 사용되는 열전발전장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 기화기는 상기 유체 및 상기 액화연료가스가 유입되는 인입부와 기화연료가 인출되는 인출부를 연결시키는 이동관을 포함하고, 상기 이동관과 열교환하는 해수가 흐르는 공간을 제공하는 열전발전장치.
  11. 액화연료가스가 인입되는 인입부와 기화연료가스가 인출되는 인출부를 연결시키는 이동관을 포함하고, 상기 이동관과 열교환하는 해수가 흐르는 공간을 제공하여 액화연료가스를 기화연료가스로 기화시키는 기화기;
    상기 이동관을 통해 이동하는 상기 액화연료가스 및 상기 기화연료가스 중 적어도 하나를 포함하는 유체와 상기 해수 사이의 온도 차이에 의해 발전 가능한 열전발전부; 및
    상기 인입부 표면에 배치되어 상기 열전발전부에 의하여 생성된 전력을 이용하여 상기 인입부와 인접한 상기 이동관 영역이 결빙되는 것을 방지하는 발열부;를 포함하는 결빙방지 기화장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기화기는, 상기 해수가 유입되는 해수인입부와 상기 해수가 배출되는 해수인출부를 포함하는 결빙방지 기화장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 열전발전부는, 상기 인출부에 비하여 상기 인입부에 가깝도록 배치되는 결빙방지 기화장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 열전발전부는 상기 이동관을 각각 둘러싸고, 상기 열전발전부의 일측이 상기 이동관과 접촉하고 상기 열전발전부의 타측이 상기 해수와 접촉하는 결빙방지 기화장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 발열부는, 상기 인입부 표면이 미리 설정된 제1 온도 이상 유지되도록 상기 인입부 표면을 가열시키는 결빙방지 기화장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 인입부 표면의 온도가 상기 제1 온도와 상기 제1온도 보다 높은 제2 온도 사이에서 유지되도록 상기 열전발전부에서 생산된 전력을 상기 발열부로 입력 또는 차단하는 스위치제어신호를 스위치에 출력하는 제어부를 더 포함하는 결빙방지 기화장치.
  17. 기화연료가스를 압축하여 액화연료가스를 포함하는 유체를 형성하는 압축기;
    상기 압축기에 구동력을 제공하는 구동모터;
    상기 압축기에 의하여 상승된 상기 유체의 온도를 냉각 매체를 통하여 강하시키는 냉각부;
    온도 상승된 상기 유체와 상기 냉각 매체 사이의 온도 차이에 의하여 발전하는 열전발전부; 및
    상기 열전발전부에서 공급되는 전력을 변환하여 상기 구동모터에 공급하는 변환부;를 포함하는 기화연료가스 액화공정 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 기화연료가스 액화공정 장치는, 상기 압축기, 상기 구동모터, 상기 냉각부 및 상기 열전발전부를 포함하는 액화공정부를 포함하며,
    복수의 상기 액화공정부 중 하나의 상기 냉각부로부터 유출된 상기 유체는 다른 하나의 상기 압축기로 유입되는 기화연료가스 액화공정 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 열전발전부는, 상기 유체가 흐르는 제1 파이프와 상기 냉각 매체가 흐르는 제2 파이프 사이에 위치하는 기화연료가스 액화공정 장치.
  20. 기화연료가스를 압축하여 액화연료가스를 포함하는 유체를 형성하는 압축기;
    상기 압축기에 구동력을 제공하는 구동모터;
    상기 압축기에 의하여 상승된 상기 유체의 온도를 냉각 매체를 통하여 강하시키는 제1 열전발전부;
    온도 상승된 상기 유체와 상기 냉각 매체 사이의 온도 차이에 의하여 발전가능한 제2 열전발전부; 및
    상기 제1 열전발전부 및 상기 제2 열전발전부 중 적어도 하나에서 공급되는 전력을 변환하여 상기 구동모터에 공급하는 변환부;를 포함하는 기화연료가스 액화공정 장치.
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