KR20100099132A

KR20100099132A - Ｌｎｇ 용 발전 및 재기화 장치

Info

Publication number: KR20100099132A
Application number: KR1020107011143A
Authority: KR
Inventors: 나다브 아미르; 루클렌 와이. 브로니키; 메이르 리갈
Original assignee: 오매트 테크놀로지스 인코포레이티드
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2008-10-12
Publication date: 2010-09-10
Also published as: IL205179A0; KR101577956B1; EP2217847A2; US20090100845A1; IL205179A; US7900451B2; WO2009053800A2; WO2009053800A4; EP2217847B1; WO2009053800A3; EP2217847A4

Abstract

본 발명은 LNG에 의해 액화된 작동유체인 액체 작동유체가 증발되는 증발기; 증발된 작동유체를 팽창시키기 위한 터빈; 팽창된 작동유체 증기가 공급되는 동시에, 상기 팽창돈 작동유체 증기로부터의 열을 수용하기 위한 LNG가 공급되며, 상기 LNG가 터빈에서 배출된 팽창된 작동유체를 응축시킴으로써 LNG가 유동하는 동안 LNG의 온도를 상승시키는 응축기; 상기 터빈의 중간 단계 추출된 증기를 응축시키고, 상기 응축기에서 공급된 작동유체 응축물을 가열하는 응축기/가열기; 상기 응축기의 배출구에서 기화기의 유입구로 작동유체를 공급하는 도관; 및 재기화된 LNG를 전송하기 위한 라인을 포함하는 액화 천연 가스용 밀폐형 유기 랭킨 사이클 발전 및 재기화 장치를 제공한다.

Description

ＬＮＧ 용 발전 및 재기화 장치{A power and regasification system for LNG}

본 발명은 발전 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 발전에 액화천연가스(liquefied natural gas, LNG)를 이용하고 액화천연가스를 재기화시키는 시스템에 관한 것이다.

세계 일부 지역에서는, 파이프라인을 통한 천연가스의 운송이 비경제적이다. 따라서, 천연가스는 액체로 될 때까지 비등점, 예를 들어, -160℃ 이하의 온도까지 냉각되고, 이어 액화된 천연가스(LNG)는 탱크에 저장된다. 천연가스의 부피는 기상에서보다 액상에서 현저하게 작기 때문에, LNG는 선박을 통해 목적하는 항구까지 편리하고 경제적으로 운송될 수 있다.

LNG는 목적 항구 근처에서 재기화 터미널로 운송되고, 그곳에서 해수 또는 가스 터빈의 배기가스와의 열 교환에 의해 재가열되고, 가스로 전환된다. 각각의 재기화 터미널은 통상적으로 분배용 파이프라인 네트워크에 연결되어 재기화된 가스를 최종 이용자들에게 운송할 수 있게 된다. 재기화 터미널이 LNG를 기화시켜 최종 이용자들에게 운송할 수 있는 능력면에서는 효과적일지라도, 전력을 생산하기 위하여 응축기용 냉각 싱크로서 LNG의 냉각 포텐셜을 동력화하기 위한 효율적인 방법이 요구되고 있다.

기화시킨 LNG로부터 전력을 생산하기 위한 랭킹 사이클의 이용에는 “기화시킨 LNG로부터 전력을 생산하기 위한 랭킹 사이클의 설계”("Design of Rankine Cycles for power generation from evaporating LNG", Maertens, J., International Journal of Refrigeration, 1986, Vol. 9, May.)가 고려된다. 또한, LNG/LPG(액화 석유 가스)를 이용한 다른 전력 사이클이 미국 특허 제6,367,258호에서 고려되었다. LNG를 이용한 또다른 전력 사이클이 미국 특허 제6,336,316호에서 고려되었다. 보다 많은 LNG를 이용한 전력 사이클이 문헌("Energy recovery on LNG import terminals ERoS RT project" by Snecma Motetirs, made available at the Gastech 2005, The 21^th International Conference & Exhibition for the LNG, LPG and Natural Gas Industries, - 14/17 March, 2005 Bilbao, Spain.)에 기재되었다.

다른 한편으로는, 결합형 사이클 발전소를 포함한 전력 사이클 및 열 공급원으로서 증기 터빈의 콘덴서를 이용한 유기 랭킹 사이클이 미국 특허 제5,687,570호에 개시되어 있고, 이는 본 명세서에 참고문헌으로 포함되어 있다.

본 발명의 목적은 전기를 생산하거나 직접 이용을 위한 전력을 생성시키기 위해 발전 장치의 콘덴서용 냉각 싱크로서 저온 LNG를 이용하는 LNG-기재 발전 및 재기화 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 기재로부터 명확해 질 것이다.

발명의 요약

본 발명은 LNG 이거나, LNG에 의해 액화된 작동 유체인 액체 작동 유체를 기화시키는 기화기; 상기에서 기화된 작동유체를 팽창시켜 전력을 생산하는 터빈; 상기에서 팽창된 작동유체 증기가 공급되고, 이 팽창된 증기로부터 열을 회수하기 위한 LNG가 공급되어 LNG가 유동함에 따라 LNG의 온도를 증가시키는 열 교환 수단; 상기 작동유체가 기화기의 하나 이상의 유입구로부터 열 교환 수단의 배출구까지 순환하도록 된 도관; 및 재기화된 LNG 이송용 라인을 포함하는 액화 천연 가스를 기재로 한 발전 및 재기화 장치를 제공한다.

대략 -160℃의 냉각 LNG와 기화기의 열 공급원 사이의 커다란 온도차이에 기인하여 전력이 생산된다. 기화기의 열 공급원은 대략 5℃ 내지 20℃의 온도 범위를 갖는 해수거나, 가스터빈으로부터 배출된 폐열 또는 응축 스팀 터빈에서 배출되는 저압 스팀과 같은 열일 수 있다.

본 발명의 장치는 액체 작동 유체를 기화기까지 운반하기 위한 펌프를 추가로 포함한다.

본 발명의 장치는 재기화된 LNG를 압축하여 압축된 재기화 LNG를 파이프라인을 통해 최종 이용자들에게 운송하기 위한 압축기를 추가로 포함할 수 있다. 재기화 LNG는 또한 파이프 라인을 통해 저장소로 운송될 수도 있다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 발전 장치는 폐쇄형 랭킹 사이클 발전 장치이어서 도관이 열 교환 수단의 배출구로부터 기화기의 유입구까지 추가로 연장되어 있고, 열 교환 수단이 응축기로서 LNG가 터빈으로부터 배출된 작동 유체를 대략 -90℃ 내지 -120℃ 범위의 온도까지 응축시킨다. 작동 유체는 바람직하게는 에탄, 에텐 또는 메탄 또는 이들의 등가물, 또는 프로판 및 에탄 또는 이들 등가물의 혼합물과 같은 유기 유체이다. 터빈 배기가스에 의해 가열된 LNG의 온도는 바람직하게는 가열기에 의해 추가로 상승될 수 있다. 상기와 같은 실시형태의 예로써, 본 발명에서는

a) LNG에 의해 액화된 작동유체인 액체 작동유체가 증발되는 증발기;

b) 증발된 작동유체를 팽창시키기 위한 터빈;

c) 팽창된 작동유체 증기가 공급되는 동시에, 상기 팽창돈 작동유체 증기로부터의 열을 수용하기 위한 LNG가 공급되며, 상기 LNG가 터빈에서 배출된 팽창된 작동유체를 응축시킴으로써 LNG가 유동하는 동안 LNG의 온도를 상승시키는 응축기;

d) 상기 터빈의 중간 단계 추출된 증기를 응축시키고, 상기 응축기에서 공급된 작동유체 응축물을 가열하는 응축기/가열기;

e) 상기 응축기의 배출구에서 기화기의 유입구로 작동유체를 공급하는 도관; 및

f) 재기화된 LNG를 전송하기 위한 라인

을 포함하는 액화 천연 가스용 밀폐 유기 랭킨 사이클 발전 및 재기화 장치를 제공한다.

본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 발전 장치는 개방형 사이클 발전 장치로서, 작동유체는 LNG이고 열 교환 수단은 터빈으로부터 배출된 LNG를 재기화시키기 위한 가열기이다.

가열기의 열 공급원은 대략 5 내지 20℃ 범위 온도의 해수 또는 가스터빈에서 배출되는 배기 가스와 같은 폐열일 수 있다.

본 발명의 실시형태를 첨부된 도면과 관련한 예를 통해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 폐쇄형 사이클 발전 장치의 개략적인 배열을 나타낸 도이다.
도 2는 도 1의 폐쇄형 사이클 발전 장치의 온도-엔트로피 다이아그램이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 개방형 사이클 발전 장치의 개략적인 배열을 나타낸 도이다.
도 4는 도 3의 개방형 사이클 발전 장치의 온도-엔트로피 다이아그램이다.
도 5는 본 발명의 추가의 실시형태에 따른 폐쇄형 사이클 발전 장치의 개략적인 배열을 나타낸 도이다.
도 6은 도 5의 폐쇄형 사이클 발전 장치의 온도-엔트로피 다이아그램이다.
도 7은 본 발명의 추가의 실시형태에 따른 두 가지 압력 단계 폐쇄형 사이클 발전 장치의 개략적인 배열을 나타낸 도이다.
도 7a는 도 7에 도시한 본 발명의 실시형태에 따른 다른 유형의 두 가지 압력 단계 폐쇄형 사이클 발전 장치의 개략적인 배열을 나타낸 도이다.
도 7b는 도 7에 도시한 본 발명의 실시형태에 따른 추가의 다른 유형의 두 가지 압력 단계 폐쇄형 사이클 발전 장치의 개략적인 배열을 나타낸 도이다.
도 7b1는 도 7에 도시한 본 발명의 실시형태에 따른 추가의 다른 유형의 두 가지 압력 단계 밀폐형 사이클 발전 장치의 개략적인 배열을 나타낸 도이다.
도 7b2는 도 7에 도시한 본 발명의 실시형태에 따른 추가의 다른 유형의 두 가지 압력 단계 밀폐형 사이클 발전 장치의 개략적인 배열을 나타낸 도이다.
도 7b3는 도 7에 도시한 본 발명의 실시형태에 따른 추가의 다른 유형의 두 가지 압력 단계 밀폐형 사이클 발전 장치의 개략적인 배열을 나타낸 도이다.
도 7b4는 도 7에 도시한 본 발명의 실시형태에 따른 추가의 다른 유형의 두 가지 압력 단계 밀폐형 사이클 발전 장치의 개략적인 배열을 나타낸 도이다.
도 7c는 도 7에 도시한 본 발명의 실시형태에 따른 추가의 다른 유형의 두 가지 압력 단계 폐쇄형 사이클 발전 장치의 개략적인 배열을 나타낸 도이다.
도 7d는 도 7에 도시한 본 발명의 실시형태에 따른 추가의 다른 유형의 두 가지 압력 단계 폐쇄형 사이클 발전 장치의 개략적인 배열을 나타낸 도이다.
도 7e는 도 7에 도시한 본 발명의 실시형태에 따른 추가의 다른 유형의 두 가지 압력 단계 폐쇄형 사이클 발전 장치의 개략적인 배열을 나타낸 도이다.
도 7f는 본 발명에 따른 두 가지 압력 단계 개방형 사이클 발전 장치의 추가적 실시형태의 개략적인 배열을 나타낸 도이다.
도 7g는 도 7f에 도시한 본 발명의 실시형태에 따른 두 가지 압력 단계 개방형 사이클 발전 장치의 추가의 다른 변형의 개략적인 배열을 나타낸 도이다.
도 7h는 도 7f에 도시한 본 발명의 실시형태에 따른 두 가지 압력 단계 개방형 사이클 발전 장치의 추가의 다른 변형의 개략적인 배열을 나타낸 도이다.
도 7i는 도 7f에 도시한 본 발명의 실시형태에 따른 두 가지 압력 단계 개방형 사이클 발전 장치의 추가의 다른 변형의 개략적인 배열을 나타낸 도이다.
도 7j는 도 7f에 도시한 본 발명의 실시형태에 따른 두 가지 압력 단계 개방형 사이클 발전 장치의 추가의 다른 변형의 개략적인 배열을 나타낸 도이다.
도 7k는 도 7f에 도시한 본 발명의 실시형태에 따른 두 가지 압력 단계 개방형 사이클 발전 장치의 추가의 다른 변형의 개략적인 배열을 나타낸 도이다.
도 7l은 본 발명에 따른 개방형 사이클 발전 장치의 추가의 실시형태의 개략적인 배열을 나타낸 도이다.
도 7m은 폐쇄형 사이클 발전소 및 개방형 사이클 발전소를 포함하는 본 발명에 따른 추가의 실시형태의 개략적인 배열을 나타낸 도이다.
도 8은 본 발명의 추가의 실시형태에 따른 폐쇄형 발전 장치의 개략적인 배열을 나타낸 도이다.
도 9는 본 발명의 추가의 실시형태에 따른 폐쇄형 발전 장치의 개략적인 배열을 나타낸 도이다.
유사한 참조 번호 및 기호는 유사한 구성요소를 의미한다.

바람직한 실시형태의 상세한 설명

본 발명은 액화 천연 가스(LNG)를 기재로 한 발전 및 재기화 장치에 관한 것이다. 종래 기술에서는, 운송된 LNG, 예를 들어 주로 메탄은 재기화 터미널에서 해수 또는 다른 열 공급원, 예를 들어 가스터빈의 배기가스가 LNG를 그의 비등점이상으로 가열시키는 열 교환기를 통과함으로써 기화되는데 반해, 전력 생산을 위해 냉 LNG를 효율적으로 이용하는 방법이 필요하게 된다. 본 발명의 발전 장치를 사용함으로써, LNG의 냉온 포텐셜이 전력 사이클의 냉각 싱크로서 역할을 한다. 냉 LNG와 열 공급원, 예를 들어 해수 사이의 큰 온도 차이로 인하여 전기 또는 전력이 생산된다.

도 1 및 2에는 냉 LNG가 폐쇄형 랭킹 사이클 발전소의 냉각기에서 냉각 싱크 매질로서 역할을 하는 본 발명의 일 실시형태가 예시되어 있다. 도 1은 발전 장치의 개략적인 배열이고, 도 2는 폐쇄형 사이클의 온도-엔트로피 다이아그램이다.

폐쇄형 랭킹 사이클의 발전 장치는 전반에 걸쳐 (10)으로 나타내었다. 에탄, 에텐 또는 이들의 등가물과 같은 유기 유체가 발전 장치 (10)용 작동유체로서 바람직하고, 이들은 도관 (8)을 통해 순환하게 된다. 펌프 (15)는 -80℃ 내지 -120℃ 온도 범위의 단계 A에서 액상 유기 유체를 단계 B의 기화기 (20)으로 운반한다. 라인 (18)의 해수는 대략 5 내지 20℃의 평균 온도에서 기화기 (20)으로 도입되어 그곳을 (즉, 단계 B로부터 단계 C로)통과하는 작동유체로 열을 전달한다. 결과적으로, 작동유체의 온도는 그의 비등점 이상으로 대략 -10 내지 0℃까지 상승하고, 도입된 기화된 작동유체는 터빈 (25)로 공급된다. 라인 (19)를 통해 기화기 (20)으로부터 충전된 해수는 대양으로 되돌려 보내진다. 기화된 작동유체가 터빈 (25)에서 팽창됨에 따라(즉, 단계 C로부터 단계 D로), 터빈 (25)에 의해 작동되는 발전기에 의해 전력 또는 바람직하게는 전기가 생산된다. 바람직하게는, 터빈 (25)는 약 1500 rpm 또는 1800 rpm으로 회전된다. 라인 (32)에 있는 LNG는 대략 -160℃의 온도에서 응축기 (30)으로 도입되어(즉, 단계 E에서), 액상에 상응하는 터빈 (25)에서 배출된 작동유체를 응축시키는 역할을 하여(즉, 단계 D에서 단계 A로), 펌프 (15)가 액상 작동유체를 기화기 (20)으로 운반한다. LNG가 작동유체의 온도를 약 -80℃ 내지 -120℃의 현저하게 낮은 온도로 강하시키기 때문에, 터빈 (25)에서 기화된 작동유체가 팽창함으로써 이용가능하게 된 회수가능 에너지가 비교적 크게 된다.

라인 (32) 내의 LNG 온도는, 팽창된 작동유체가 터빈 (25)으로부터 배출됨에 의해 응축기 (30) 내에서 그곳으로 열이 이송된 후, 해수에 의해 추가로 상승하고, 이는 라인 (37)을 통해 가열기 (36)를 통과하게 된다. 가열기 (36)로부터 배출된 해수는 대양으로 되돌려 보내진다. 가열기 (36)으로 도입된 해수의 온도는 통상 LNG를 재기화시키는데 충분하고, 이는 저장 용기 (42)에 저장되거나, 다른 방법으로는 응축기 (45)에 의해 압축되어 최종 이용자들에게 기화된 LNG를 공급하기 위해 라인 (43)을 통해 파이프라인으로 운송될 수 있다. 천연 가스를 이송하기 전에 재기화하기 위한 응축기 (40)은 터빈 (25)에 의해 생산된 전력에 의해 구동될 수 있고, 바람직하게는 발전기 (25)에 의해 생산된 전기에 의해 구동될 수 있다.

해수가 이용가능하지 않거나, 이용할 수 없거나, 또는 이용하는데 적절하지 않은 경우, 가스 터빈의 배기 가스에 포함되어 있는 것과 같은 열은 기화기 (20) 내의 작동유체로 또는 천연가스로 직접적으로 또는 [가열기 (36)내의] 제2 열 전달유체를 통해 열을 전달하는데 이용될 수 있다.

도 3 및 4는 본 발명의 다른 실시형태를 예시한 것으로서, 여기서 LNG가 개방형 사이클 전력 플랜트의 작동유체이다. 도 3은 발전 장치의 개략적인 배열이고, 도 4는 개방형 사이클의 온도-엔트로피 다이아그램이다.

개방형 터빈-기재 사이클의 발전 장치는 전반에 걸쳐 (50)으로 표시된다. 예를 들어 선박에 의해 선택된 목적지로 운송된 LNG (72)가 발전 장치 (50)을 위한 작동유체이고, 도관 (48)을 통해 순환된다. 펌프 (55)는 대략 -160℃ 온도의 단계 G에서 냉 LNG를 단계 H의 기화기 (60)으로 이송한다. 라인 (18)을 통해 도입된 평균 온도 대략 5 내지 20℃의 해수는 단계 H로부터 단계 I로 이동하는 LNG에 열을 전달하는 역할을 한다. 결과적으로 LNG의 온도는 그의 비등점 이상으로 대략 -10 내지 0℃의 온도로 상승하고, 생성된 기화 LNG는 터빈 (65)로 공급된다. 해수는 라인 (19)를 통해 기화기 (60)으로부터 배출되어 대양으로 되돌려 보내진다. 기화된 LNG가 터빈 (65) 내에서 단계 I로부터 단계 J로 팽창됨에 따라, 터빈 (65)에 결합된 발전기 (65)에 의해 전력, 바람직하게는 전기가 생산된다. 단계 G의 LNG가 -160℃의 현저하게 낮은 온도를 갖고, 이어서 펌프 (55)에 의해 단계 G로부터 단계 H로 가압되기 때문에, 고압 증기가 기화기 (60)으로부터 생산되고, 기화된 LNG 내의 에너지는 비교적 크게 되어 터빈 (65) 내에서 팽창을 통해 이용된다.

터빈 (6%) 내에서 팽창된 후 단계 J의 LNG 증기의 온도는 라인 (76)을 통해 공급되어 가열기 (75)를 통과하는 해수로부터 전달된 열에 의해 상승된다. 가열기 (75)로부터 라인 (76)을 통해 배출된 해수는 대양으로 되돌려 보내진다. 가열기 (75)로 도입된 해수의 온도는 LNG 증기를 가열하는데 충분하고, 이는 저장 용기 (82)에 저장되거나, 다른 방법으로는 응축기 (85)에 의해 압축되어 최종 이용자들에게 기화된 LNG를 공급하기 위해 라인 (83)을 통해 파이프라인으로 운송될 수 있다. 천연 가스를 이송하기 전에 응축시키는 응축기 (80)은 터빈 (65)에 의해 생산된 전력에 의해 구동될 수 있고, 바람직하게는 발전기 (68)에 의해 생산된 전기에 의해 구동될 수 있다.

다른 방법으로는, 터빈 (65)로부터 배출된 기화 천연 가스의 압력은 충분히 높아서 가열기 (75)에서 가열된 천연 가스를 응축기의 도움 없이도 파이프라인을 통해 이송할 수 있다. 해수가 이용가능하지 않거나, 이용할 수 없는 경우, 가스 터빈의 배기 가스에 포함되어 있는 것과 같은 열은 기화기 (60) 또는 가열기 (75) 내의 천연가스로 또는 제2 열 전달 유체를 통해 열을 전달하는데 이용될 수 있다.

도 5에는 추가의 실시형태로서 (10A)로 나타낸 밀폐형 사이클 발전 장치( 도 1을 참조로 하여 기술된 실시형태와 유사함)이 예시되어 있고, 여기서, 라인 (43)을 통해 기화된 LNG를 최종 이용자들에게 공급하기 위한 파이프라인으로 공급하는데 적당한 재기화 LNG의 압력을 생성시키기 위해 LNG 펌프 (40A)가 LNG를 응축기 (30A)로 공급하기 전에 예를 들어 약 80 bar의 압력까지 LNG를 가압하는데 이용된다. 펌프 (40B)는 도 1에 도시된 실시형태의 압축기에서와 같이 이용된다. 기본적으로, 본 실시형태의 작동은 도 1 및 2를 참조로하여 기술된 본 발명의 실시형태의 작동과 유사하다. 결과적으로, 본 실시형태가 보다 효율적이다. 바람직하게는, 본 실시형태에 포함된 터빈 (25B)는 1500 rpm 또는 1800 rpm으로 회전한다. 더욱이, 프로판과 에탄 또는 그의 등가물의 혼합물이 본 실시형태에서의 밀폐형 유기 랭킹 발전 장치를 위한 바람직한 작동유체이다. 그러나 에탄, 에텐 또는 다른 적절한 유기 작동 유체를 본 실시형에서 사용할 수도 있다. 이는 응축기 (30A) 내의 프로판/에탄 혼합물 작동유체의 냉각 곡선이 상기와 같은 높은 압력에서 LNG의 가열 곡선에 보다 더 적합하여 LNG 냉각용 공급원을 보다 효과적으로 이용가능하게 하기 때문이다(도 6 참조). 그러나 바람직하게는 단일 유기 작동유체, 바람직하게는 에탄, 에텐 또는 이들의 등가물을 이용하는 이중 압력 유기 랭킹 사이클을 본 실시형태에서 사용할 수 있고, 여기서 두 개의 상이한 팽창 수준 및 두 개의 응축기를 사용할 수 있다(도 7 참조). 도시된 바와 같이, 중간 단계에서 팽창된 유기 증기는 라인 (26B)를 통해 터빈 (25B)으로부터 배출되어 응축기 (31B)로 공급되고, 여기서 유기 작동유체 응축물이 생성된다. 또한, 추가의 팽창된 유기 증기가 라이 (27B)를 통해 터빈 (25B)으로부터 배출되고, 추가의 응축기 (30B)로 공급되어, 여기서 추가의 유기 작동유체 응축물이 생성된다. 바람직하게는, 터빈 (25B)은 1500 rpm 또는 1800 rpm으로 회전한다. 응축기 (30B) 및 (31B)에서 생성된 응축물은 각각 사이클 펌프 (I, 16B) 및 사이클 펌프 (II, 15B)가 이용되어 응축기 (20B)로 공급되고, 여기에 해수(또는 다른 등가 가열매체)가 라인 (18B)를 통해 공급되어 응축기 (20B)에 존재하는 액상 작동유체에 열을 제공하고 기화된 작동유체를 생성시킨다. 또한, 응축기 (30B) 및 (31B)에는 펌프 (40B)가 이용되어 LNG가 공급됨으로써 이 LNG가 비교적 높은 압력, 예를 들어 약 80 bar까지 가압된다. 도 7에 도시한 바와 같이, LNG는 우선 터빈 (25B)로부터 배출된 비교적 낮은 압력의 작동유체를 응축시키기 위하여 응축기 (30B)로 공급된 후, 응축기 (30B)에서 배출된 가열된 LNG가 터빈 (25B)로부터 배출된 비교적 높은 압력의 유기 작동 유체 증기를 응축시키기 위해 응축기 (31B)로 공급된다. 따라서, 본 발명의 이러한 실시형태에 있어서, 공급 사이클, 예를 들어 라인 (26), 응축기 (31B) 및 사이클 펌프 I (15B) 중의 작동유체의 공급 속도 또는 질량 유량이 증가하여 추가의 전력을 생산할 수 있다. 이어서, 응축기 (31B)에서 배출된 추가의 가열된 LNG는 바람직하게는 가열기 (36B)로 공급하여 LNG 증기를 생성시키고, 이는 저장소 (42B)에 유지시키거나, 다른 방법으로는, 라인 (43B)를 통해 기화된 LNG를 최종 이용자들에게 공급하기 위한 파이프라인으로 운송될 수 있다. 도 7에는 단지 하나의 터빈만을 도시하였지만, 바람직한 경우, 두 개의 개별적인 터빈 모듈, 예를 들어, 고압 터빈 모듈과 저압 터빈 모듈을 사용할 수 있다.

상기에서 마지막으로 언급한 실시형태의 다른 변형(도 7a 참조)에 있어서, 직접 접촉 응축기/가열기 (32B')를 응축기 (30B') 및 (31B')와 함께 사용할 수 있다. 직접 접촉 응축기/가열기 (32B')를 사용함으로써, 기화기 (20B')로 공급되는 작동유체가 냉각되지 않도록 하고, 그에 따라 기화기 내에서 해수 또는 가열 매질의 냉각 위험이 감소될 것이다. 또한, 전력 사이클 중 작동유체의 질량 유량이 추가로 증가함으로써 전력 생산을 증가시킬 것이다. 따라서, 터빈의 제1 단계에서의 칫수(dimension)를 개선시켜 보다 큰 크기의 블레이드를 사용할 수 있게 한다. 결과적으로, 터빈 효율이 증가된다. 상기 추가의 유형에 있어서, 작동유체, 예를 들어 에탄, 에탄-프로판 혼합물의 생산은, 예를 들어 증류 컬럼(46B')를 이용하여 LNG를 그의 다양한 성분 또는 분획으로 증류시킴으로써 편리하게 수행할 수 있다. 상기와 같은 방식으로 생산된 상기 분획을 포함한 에탄은 라인(47B')을 통해 증발기(20B')로 공급되어 유기 터빈(25B')의 발전 사이클을 작동시키기 위한 작동유체를 제공할 수 있다. 또한, 생산된 에탄은 발전 장치에서 작동유체의 손실을 보상하기 위한 보조 유체로서 사용될 수 있다. 따라서 밀폐형 사이클 유기 랭킨 사이클 발전 플랜트를 위해 통합된 작동유체 공급이 제공된다.

도 7을 참조로 하여 기술된 실시형태의 추가의 다른 변형에 있어서(도 7b 참조), 재가열기 (22B")가 포함되고, 직접 접촉 응축기/가열기 (32B") 및 응축기 (30B") 및 (31B")와 함께 이용된다. 재가열기를 포함시킴으로써, 고압 터빈 모듈 (24B")에서 배출된 증기의 습윤도는 실질적으로 감소되거나, 제거되어 저압 터빈 모듈 (25B)에 공급되는 증기가 실질적으로 건조하도록 보장함으로써 효율적인 팽창 및 전력 생산을 달성할 수 있다. 바람직한 경우, 하나의 열 공급원을 사용하여 기화기에 열을 공급하는 동시에, 다른 열 공급원을 제공하여 재가열기에 열을 공급할 수 있다.

도 7을 참조로 하여 기술된 실시형태의 추가의 다른 변형에 있어서(도 7b1 참조), 이는 도 7b를 참조로 하여 기술된 유형과 유사하며, 단지 전기 발전기에 연결되어 전력을 생산하는 고압 터빈 모듈(24B")와 저압 터빈 모듈(25B")을 구비하며, 고압 터빈 모듈(24B")은 전기 발전기에 연결되어 있고, 저압 터빈 모듈(25B")은 LNG를 공급원으로부터 저압 응축기(30B"), 중간 압력 응축기(31B") 및 가열기(36B")와 라인(43B")으로 펌핑하기 위한 펌프(40'B")에 연결되어 있다. 작동 개시를 위해, 프라임 무버(prime mover), 예를 들어, 디젤 엔진 또는 소형 가스 터빈을, 예를 들어 LNG 펌프(40'B") 상에 제공할 수 있다. LNG 펌프(40'B")를 구동시키기 위해 저압 터빈 모듈(25B")을 사용함으로써, 펌프의 작동에 외부 전력원이 필요없게 되고, 이를 통해 보다 효율적인 장치가 제공된다. 또한 바람직한 경우, 예를 들어 다양한 LNG 공급 속도가 요구되는 경우, 저압 터빈 모듈 제어기를 이용함으로써 LNG 펌프(40'B")가 가변 속도 펌프가 되게 할 수 있다. 더욱이, 바람직한 경우, 발전기(28'B")에 의해 생산된 전기를 사용하여 다른 보조장치를 구동시킴으로써 LNG 펌프(40'B")를 구동시키는데 이용되는 기계적 에너지와 함께 재기화 장치(10'B")가 실질적으로 회전 전기 공급원으로부터 독립적이게 할 수 있다.

도 7a 및 7B를 참조로 하여 기술된 각각의 실시형태에 있어서, 직접 접촉 응축기/가열기 (32B') 및 (32B")의 위치를 바꿈으로써 직접 접촉 응축기/가열기 (32B')의 유입구가 중간 압력 응축기 (31B')에서 배출된 작동유체를 수용할 수 있도록 하는 동시에(도 7a 참조), 직접 접촉 응축기/가열기 (32B")는 사이클 펌프 (16B")에서 배출된 가압된 작동유체 응축을 수용하도록 할 수 있다(도 7b 참조).

도 7을 참조로 하여 기술된 실시형태의 추가의 다른 변형에 있어서(도 7b2 및 7B3 참조), 이는 각각 도 7b 및 7B'를 참조로 하여 기술된 유형과 유사하며, 바람직한 경우, 중간 압력 응축기(31B")의 출력을 펌프(15B")의 유입구에 공급할 수 있다. 또한 여기서, 바람직한 경우, 응축기/가열기(32B")의 출력을 펌프(15B")를 사용하지 않고도 증발기(20B")에 공급함으로써, 중간 압력 응축기(31B")의 출력만을 펌프(15B")의 유입구에 공급할 수 있게 된다. 간접 응축기/가열기(32")를 사용하는 것이 바람직하다면(도 7b3 참조), 바람직한 작동유체 유동은 도 7b4에 도시된 바와 같다.

도 7을 참조로 하여 기술된 실시형태의 추가의 다른 변형에 있어서(도 7c 참조), 저압 응축기 (30B"')[또는 저압 응축기 (30B"")]에서 생성된 응축물을 중간 압력 응축기 (31B'")[중간 압력 응축기 (31B"")]에 공급하여 각각 간접 또는 직접 접촉에 의하여 터빈의 중간 단계에서 배출된 중간 압력 증기로부터 응축물을 생성시킬 수 있다.

도 7d는 도 7을 참조로 하여 기술된 실시형태의 추가의 다른 변형을 나타낸 것으로, 여기서는 직접 접촉 응축기/가열기를 사용하기 보다는, 간접 응축기/가열기를 사용하였다. 이 실시형태에 있어서, 단지 하나의 사이클 펌프만을 사용할 수 있고, 여기서 적절한 밸브를 중간 압력 응축물 라인에 이용할 수 있다.

도 7e에 도시한 바와 같은 다른 실시형태에 있어서, LNG를 이용하는 단지 하나의 간접 응축기를 사용하는 동시에 직접 접촉 응축기/가열기 또한 사용하였다.

본 발명의 추가의 실시형태에 있어서(도 7f 참조), (50B)는 개방형 사이클 발전 장치를 나타내고, 여기서 LNG의 부분은 LNG의 주 라인을 빼고 전력 생산용 터빈을 통해 순환된다. 이 실시형태에 있어서, 두 개의 직접 접촉 응축기/가열기를 이용하여 각각 직접 접촉 응축기/가열기로 공급하기 전에 펌프 (55A)의해 가압된 LNG를 이용하여 터빈으로부터 배출된 증기를 응축시키는데 이용한다.

개방형 사이클 발전소를 이용하는 도 7f를 참조로 하여 기술한 실시형태의 도 7g에서 (50B)로 나타낸 대안적 변형에 있어서, 재가열기 (72B)가 포함되어 직접 접촉 응축기/가열기 (31B) 및 (33B)와 함께 이용된다. 재가열기를 포함시킴으로써, 고압 터빈 모듈 (64B)에서 배출되는 증기의 습윤도는 실질적으로 감소하거나 제거되어, 저압 터빈 모듈 (65B)로 공급되는 증기가 실질적으로 건조하게 함으로써 효율적인 팽창 및 전력 생산을 이루도록 할 수 있다. 바람직한 경우, 하나의 열 공급원을 사용하여 기화기에 열을 공급할 수 있는 동시에, 다른 열 공급원이 재가열기에 열을 공급할 수 있다. 도 7f를 참조로 하여 기술된 실시형태의 추가의 대안적 선택사항에 있어서, 개방형 사이클 발전소를 사용하는 경우, 도 7f를 참조로 하여 기술된 실시형태에서 사용된 직접 접촉 응축기를 사용하기 보다 두 개의 간접 접촉 응축기를 사용할 수 있다. 두 개의 간접 접촉 응축기에 대한 두 개의 상이한 구성을 사용할 수 있다(도 7h 및 7I 참조).

도 7f를 참조로 하여 기술된 실시형태의 추가의 대안적 선택사항에 있어서, 개방형 사이클 발전소가 이용되는 경우, 추가의 직접 접촉 응축기/가열기가 두 개의 간접 접촉 응축기에 추가하여 사용될 수 있다(도 7j 참조).

더욱이, 바람직한 경우, 도 7f를 참조로 하여 기술된 실시형태의 추가의 대안(도 7k 참조)에 있어서, 개방형 사이클 발전소가 사용되는 경우, 하나의 직접 접촉 응축기 및 하나의 간접 접촉 응축기를 사용할 수 있다.

더욱이, 추가의 실시형태에 있어서, 바람직한 경우, 개방형 사이클 발전소에서는 하나의 직접 접촉 응축기 또는 하나의 간접 접촉 응축기를 사용할 수 있다(도 7i 참조).

또한, 추가의 실시형태에 있어서, 바람직한 경우, 개방형 사이클 발전소 및 밀폐형 사이클 발전소를 결합시킬 수도 있다(도 7m 참조). 이 실시형태에 있어서, 임의의 기재된 대안을 개방형 사이클 발전소 일부분 및(또는) 폐쇄형 사이클 발전소 일부분으로서 이용할 수 있다. 더욱이, 바람직한 경우, 다양한 대안들의 구성요소들을 결합할 수 있음이 지적되어야 한다. 더욱이, 바람직한 경우, 특정의 구성요소들을 대안들로부터 생략할 수도 있다. 부가적으로, 폐쇄형 사이클 발전소에서 사용된 대안을 개방형 사이클 발전소에서 사용할 수도 있다. 예를 들어 도 7c(폐쇄형 사이클 발전소)를 참조로 하여 기재된 대안을 개방형 사이클 발전소에서 사용할 수 있다[예를 들어, 응축기 (30B) 및 (31B)를 도 7h에 예시되어 있는 응축기 (33B) 및 (34B) 대신 사용할 수 있고, 응축기 (30B) al (31B)를 도 7h에 예시되어 있는 응축기 (33B) 및 (34B) 대신 사용할 수 있다].

또한, 본 명세서에서 두개의 압력 수준을 기술하였지만, 바람직한 경우 몇 개 또는 다수의 압력 수준을 사용할 수 있고, 바람직한 경우, 동등한 수의 응축기를 사용하여 전력 사이클을 위한 냉각 싱크 또는 공급원으로서 가압된 LNG를 보다 효율적으로 이용하도록 할 수 있다.

도 8에 본 발명의 추가의 실시형태가 예시되어 있고, 여기서 밀폐형 유기 랭킹 사이클 발전 장치가 사용된다. (10C)는 잘 밀폐된 증기 터빈 장치 (100) 뿐만 아니라 유기 랭킹 사이클 발전 장치 (35C)를 포함하는 발전소 장치를 나타낸다. 또한, 여기서, LNG 펌프 (40C)는 바람직하게는 LNG를 응축기 (30C)에 공급하기 전에 약 80 bar의 압력까지 가압하고, 재기화된 LNG를 라인 (43C)를 통해 기화된 LNG를 최종 이용자들에게 운송하기 위한 파이프라인으로 공급는데 적절한 압력을 생성시키기 위해 사용된다. 이 실시형태에 있어서, 바람직한 유기 작동유체는 에탄 또는 그의 등가물이다. 바람직하게는, 이 실시형태에 있어서, 발전소 장치 (10C)는 가스 터빈 유니트 (125)를 추가로 포함하여, 그의 배기 가스가 증기 터빈 장치 (100)을 위한 열 공급원을 제공한다. 이 경우, 도 8에 도시한 바와 같이, 가스 터빈 (124)의 배기 가스는 기화기 (120)에 공급되어 그 내에 함유된 물로부터 증기를 생성시킨다. 생성된 증기는 증기 터빈 (105)으로 공급되어, 여기서 팽창되고 전력을 생산시키고, 바람직하게는 전기를 생산하는 발전기 (110)을 작동시킨다. 팽창된 증기는 증기 응축기/기화기 (120C)로 공급되어, 여기서 증기 응축물이 생성되고, 사이클 펌프 (115)가 증기 응축물을 기화기 (120)에 공급함으로써 증기 터빈 사이클을 완성시킨다. 응축기/기화기 (120C)는 또한 기화기로서 작용하여, 그 내에 존재하는 액상 유기 작동유체를 기화시킨다. 생성된 유기 작동유체 증기는 유기 증기 터빈 (25C)로 공급되어, 그 내에서 팽창되고, 전력을 생산시키며, 바람직하게는 전기를 생산하는 발전기 (28C)를 작동시킨다. 바람직하게는, 터빈 (25C)는 1500 rpm 또는 1800 rpm으로 회전한다. 유기 증기 터빈으로부터 배출된 팽창된 유기 작동유체 증기는 응축기 (30C)로 공급되어, 여기서 LNG 펌프 (40C)에 의해 공급된 가압된 LNG에 의해 유기 작동유체 응축물이 생성된다. 사이클 펌프 (15C)는 유기 작동유체 응축물을 응축기 (30C)로부터 응축기/기화기 (120C)로 공급한다. 가압되 LNG는 응축기 (30C)에서 가열되고, 바람직하게는 가열기 (36C)가 가압된 LNG를 추가로 가열함으로써 재기화된 LNG가 생성되어 저장되거나 또는 기화된 LNG를 최종 이용자들에게 운송하기 위한 파이프라인으로 공급된다. LNG를 응축기로 공급하기 전에 가압하기 때문에, 유기 랭킹 사이클 발전 장치의 유기 작동유체로서 상기에서 언급한 에탄 보다 프로판/에탄 혼합물을 사용하는 것이 유익할 수 있다. 반면에, 바람직한 경우, 유기 랭킹 사이클 발전 장치에 두개의 응축기 또는 상기에서 언급한 다른 구성을 사용하면 에탄, 에텐 또는 그들의 등가물을 유기 작동유체로서 사용할 수 있다.

도 9에는 본 발명의 추가의 실시형태가 예시되어 있고, 여기에는 밀폐형 유기 랭킹 사이클 발전 장치가 이용된다.

(10D)는 중간 전력 사이클 장치 (100D) 뿐만 아니라 폐쇄형 유기 랭킹 사이클 장치 (35D)를 포함하는 발전소를 나타낸다. 또한 여기서 LNG 펌프 (40D)가 바람직하게는 LNG를 응축기 (30D)에 공급하기 전에 약 80 bar의 압력까지 가압하는데 이용되어 재기화된 LNG를 라인 (43D)를 통해 기화된 LNG를 최종 이용자들에게 운반하기 위한 파이프라인에 공급하는데 적당한 압력을 생성시킨다. 이 실시형태에 있어서, 바람직하 유기 작동유체는 에탄, 에텐 또는 그의 등가물이다. 바람직하게는, 이 실시형태에 있어서, 발전소 장치 (10D)는 가스 터빈 유니트 (125D)를 포함하고, 이는 중간 열 전달 사이클 장치 (100D)을 위한 열 공급원을 제공하는 배기 가스를 방출한다. 이 경우, 도 9에 도시한 바와 같이, 가스 터빈 (124D)의 배기 가스는 중간 사이클 (100D)로 공급되어 기화기 (120D)의 배기 가스로부터의 열을 전달함으로써 그 내에 함유된 중간 유체 액체로부터 중간 유체 증가를 생성킨다. 생성된 증기는 중간 증기 터빈 (105D)로 공급되어, 여기서 팽창되어 전력을 생산하고, 바람직하게는 발전기 (110D)를 작동시켜 전기를 생산한다. 바람직하게는, 터비 (25D)는 1500 rpm 또는 1800 rpm으로 회전한다. 팽창된 증기는 증기 응축기/기화기 (120D)로 공급되고, 여기서 중간 유체 응축물이 생성되고, 사이클 펌프 (115D)가 중간 유체 응축물을 기화기 (120)로 공급함으로써 중간 유체 터빈 사이클을 완성한다. 몇몇 작동 유체가 이 중간 사이클에 사용하는데 적절하다. 이러한 작동유체의 예로는 펜탄, 즉 n-펜탄 또는 이소-펜탄이 있다. 응축기/기화기 (120D)는 또한 기화기로서 작용하여 그 내에 존재하는 액상 유기 작동유체를 기화시킨다. 생성된 유기 작동 유체 증기는 유기 증기 터빈 (25D)로 공급되어 그 내에서 팽창하고 전력을 생산시키고, 바람직하게는 전기를 생산화는 발전기 (28D) 작동시킨다. 유기 증기 터빈에서 배출되는 팽창된 유기 작동 유체 증기는 응축기 (30D)로 공급되어, 여기서 LNG 펌프 (40D)에 의해 그 내에 공급된 가압된 LNG에 의해 유기 작동유체 응축물이 생성된다. 사이클 펌프 (15D)는 유기 작동 유체 응축물을 응축기 (30D)로부터 응축기/기화기 (120D)로 공급한다. 가압된 LNG는 응축기 (30D), 바람직하게는 가열기 (36D)에서 가열되어, 저장 또는 기화된 LNG를 운반하기 위한 파이프라인을 통해 최종 이용자에게 공급하기 위한 재기화된 LNG 생산된다. LNG를 응축기에 공급하기 전에 가압하기 때문에, 상기에서 언급한 에탄 보다는 프로판/에탄 혼합물을 유기 랭킹 사이클 발전 장치의 유기 작동유체로서 이용하는 것이 유익할 수 있다. 반면에, 바람직한 경우, 유기 랭킹 사이클 발전 장치에 두 개의 응축기 또는 상기에서 언급한 것과 다른 구성을 사용할 수 있다면 에탄, 에텐 또는 그의 등가물을 유기 작동유체로서 사용할 수 있다. 더욱이, 열성 오일 또는 다른 적절한 열 전달 유체와 같은 열 전달 유체를 고온 가슬로부터 중간 유체로 열을 전달하는데 이용할 수 있고, 바람직한 경우, 유기 알킬화된 열 전달 유체와 같은 열 전달 유체, 예를 들어 합성 알킬화 방향족 열 전달 유체를 사용할 수 있다. 벨기에에 본사를 둔 솔루시아 컴퍼니의 알킬 치환 방향족 유체 터미놀 LT(Therminol LT) 또는 다우 케미칼 컴퍼니의 알킬화 방향족 유체의 이성질체 혼합물인 다우텀 J(Dowterm J)를 예로 들 수 있다. 또한, 화학식 CnI[Iota]2n+2(여기서, n은 8 내지 10임)를 갖는 방향족 탄화수소를 이러한 목적에 이용할 수도 있다. 따라서, 미국 특허출원 제11/067,710호에 따르면 이소-도데칸 또는 2,2,4,6,6-펜타메틸헵탄, 이소-에이코산 또는 2,2,4, 4,6,6,8,10,10-노나메틸운데칸, 이소-헥사데칸 또는 2,2,4,4,6,8,8-헵타메틸노난, 이소-옥탄또는 2,2,4-트리메틸펜탄, 이소-노난 또는 2,2,4,4-테트라메틸펜탄 및 상기 화합물 중 2종 이상의 혼합물을 상기와 같은 목적에 사용할 수 있고, 상기 특허는 본 명세서에 참고문헌으로 포함된다. 유기 알킬화 열 전달 유체 또는 화학식 C_nH_2n+2(여기서 n은 8 내지 20의 정수임)의 다른 탄화수소를 열 전달 유체로서 사용하는 경우, 이는 터빈에서 배출된 팽창된 증기 중간 유체에 의해 냉각되는 응축기 내에서 응축시킴으로써 중간 유체 증기를 생성시키고, 이를 중간 증기 터빈으로 공급함으로써, 이를 터빈에서 팽창되는 고온가스 중의 열에 의해 생산된 증기를 갖게 함으로써 전력 또는 전력을 생산하는 데 이용할 수 있다. 또한, 바람직한 경우, 적절한 열 전달 유체, 예를 들어, 열 오일 또는 염수 또는 다른 적절한 열 전달 유체를 사용하여 열을 고온 기체로부터 작동유체, 예를 들어, 프로판/에탄 혼합물, 에탄, 에탄 또는 하부 유기 유체 사이클 35D에 사용된 등가물로 전달할 수 있다.

또한, 본 명세서에서 기재한 임의의 다른 변형을 도 8 또는 도 9를 참조로 하여 기술된 실시형태에 이용할 수도 있다.

상기에서 기술한 실시형태 및 대안에 있어 바람직한 터빈의 회전 속도가 1500 또는 1800 rpm이라고 언급하였지만, 바람직하게는 본 발명에 따르면 다른 속도, 예를 들어 3000 또는 3600 rpm의 속도를 이용할 수도 있다.

상기 몇가지 실시형태에서, 예를 들어, 도 7a(구성요소 32B), 7B(구성요소 32B"), 7B'(구성요소 32B"), 7D 및 7E(구성요소 32B"""), 7F(구성요소 33A 및 34A), 7G(구성요소 33B 및 34B), 7J 및 7K(구성요소 33B"" 및 34B"") 및 7M에서 직접 응축기/가열기로 응축기/가열기에 대해 기술하고 도시하였지만, 상기 실시형태에서 간접 응축기/가열기를 사용할 수 있음에 주목하여야 한다.

또한, 바람직한 경우, 다양한 실시형태에서 작동유체를 증발기로 도입시키기 전에 예열하기 위하여 증발기에 공급된 작동유체는 증발기에서 공급된 작동유체 증기에 의해 추가로 가열될 수 있다.

또한, 바람직한 경우, 도 7b와 7B"를 참조로 하여 도시하고 기술한 재가열기(22B") 및 도 7g를 참조로 하여 도시하고 기술한 재가열기(72)는 포함시키지 않을 수도 있다.

더욱이, 도 7a를 참조로 하여 기술한 실시형태에서 통합된 작동유체 공급에 대하여 기술하였지만, 이러한 통합된 작동유체 공급은 밀폐형 사이클 유기 랭킨 사이클 발전 플랜트가 포함된 모든 실시형태에서 사용할 수도 있다. 바람직한 경우, LNG의 일 분획인 프로판을 통합된 작용유체 공급에서 증류해내어, 마찬가지로 증류를 통해 생산된 에탄과 함께 사용하여 밀폐형 사이클 유기 랭킨 사이클 발전 플랜트에서의 작동유체로서 에탄-프로판 혼합물을 제조할 수도 있다.

더욱이, 바람직한 겨우, 다양한 실시형태에서 전기 발전기를 사용하기 보다는 터빈 또는 터빈들을 사용하여 LNG 및(또는) 천연 가스의 응축기 또는 펌프를 구동시킬 수도 있다.

바람직한 경우, 본 발명의 방법은 가스 터빈의 유입구 공기를 냉각시키고(시키거나) 가스 터빈 응축기의 중간 단계 또는 단계들에서 중간냉각을 수행하는데 이용될 수도 있다. 또한, 바람직하게는, 본 발명의 방법은 작동유체를 냉각 및 응축한 후 LNG를 가스 터빈의 유입 공기를 냉각시키고(시키거나) 가스 터빈 응축기의 중간 단계 또는 단계들에서 중간냉각을 수행하는데 이용될 수도 있다.

바람직한 경우, 도면을 참조로 기술한 스팀 터빈 장치(100)은 응축 스팀 터빈 장치일 수 있음에 주목할 필요가 있다.

또한, 증발기용 열 공급원은 대략 5 내지 20℃ 온도 범위의 해수 또는 가스 터빈에서 배출된 배기 가스와 같은 열 또는 응축 스팀 터빈에서 배출된 저압 스팀을 사용할 수 있다고 언급하였지만, 다른 열 공급원을 사용할 수도 있다. 이러한 열 공급원의 예로는 제한이 없으며 공정, 주위 공기, 결합된 사이클 스팀 터빈의 배출수, 열수 히터의 열수 등을 포함한다.

상기에서 메탄, 에탄, 에텐 또는 이들의 등가물을 유기 랭킹 전력 플랜트에서 바람직한 작동유체로서 언급하였으나, 이들은 바람직한 작동 유체의 비제한적이 예로서 고려되어야 한다. 따라서, 다른 포화 또는 불포화 지방족 탄화수소 또한 유기 랭킹 사이클 전력 플랜트에서 작동유체로서 사용될 수 있다. 또한, 치환된 포화 또는 불포화 탄화수소도 유기 랭킹 사이클 전력 플랜트에서 작동유체로서 사용될 수 있다. 트리플루오로메탄(CHF3), 플루오로메탄(CH3F), 테트라플루오로에탄(C2F4) 및 헥사플루오로에탄(C3F6) 또한 본 명세서에 기재한 유기 랭킹 사이클 전력 플랜트용 작동유체로서 사용된다. 또한, 염소(Cl) 치환 포화 또는 불포화 탄화수소를 유기 랭킹 사이클 전력 플랜트용 작동유체로서 사용할 수 있으나, 이들의 부정적인 환경적 영향으로 인하여 사용하지 못할 수도 있다.

부가 장비(예를 들어, 벨브, 조절기 등)은 간략화를 위하여 도면에 도시하지 않았다.

본 발명의 몇 가지 실시형태를 예시로서 기술하였지만, 본 발명의 정신으로부터 벗어나거나 청구항의 범위를 초과하지 않고 당업계의 숙련자들의 범위 내에 있는 다양한 개량, 변형 및 적용 및 다양한 등가 또는 대안적인 해법을 이용함으로써 본 발명을 실시할 수 있음이 자명할 것이다.

Claims

a) LNG에 의해 액화된 작동유체인 액체 작동유체가 증발되는 증발기;
b) 증발된 작동유체를 팽창시키기 위한 터빈;
c) 팽창된 작동유체 증기가 공급되는 동시에, 상기 팽창돈 작동유체 증기로부터의 열을 수용하기 위한 LNG가 공급되며, 상기 LNG가 터빈에서 배출된 팽창된 작동유체를 응축시킴으로써 LNG가 유동하는 동안 LNG의 온도를 상승시키는 응축기;
d) 상기 터빈의 중간 단계 추출된 증기를 응축시키고, 상기 응축기에서 공급된 작동유체 응축물을 가열하는 응축기/가열기;
e) 상기 응축기의 배출구에서 기화기의 유입구로 작동유체를 공급하는 도관; 및
f) 재기화된 LNG를 전송하기 위한 라인
을 포함하는 액화 천연 가스용 밀폐형 유기 랭킨 사이클 발전 및 재기화 장치.
제1항에 있어서, 상기 작동유체가 에탄 및 메탄으로 구성된 군으로부터 선택된 작동유체를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 작동유체가 프로판과 에탄의 혼합물인 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 발전 장치가 내부 작동유체가 LNG이고, 개방형 사이클 발전 장치의 터빈에서 배출되는 LNG를 응축시키고 장치로 공급된 LNG를 가열하는 열 교환 수단을 갖는 개방형 사이클 발전 장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 기화기의 열 공급원이 해수인 것을 특징으로 하는 장치.
제2항에 있어서, 상기 기화기의 열 공급원이 증기 터빈에서 배출된 증기를 포함하고, 여기서 상기 증기 터빈은 가스 터빈 발전 장치를 갖는 결합형 사이클 발전소의 일부분인 것을 특징으로 하는 장치.
제2항에 있어서, 열을 열 공급원으로부터 상기 작동유체로 전달하기 위한 중간 유체 장치를 추가로 포함하고, 여기서 상기 중간 유체 장치는 작동유체를 기화시키기 위해 열을 중간 유체로부터 작동유체로 전달하는 응축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 액체 작동유체를 가압하고, 응축기에서 기화기로 운반하기 위한 펌프를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 LNG를 응축기로 공급하기 전에, 재기화된 LNG를 파이프라인을 따라 최종 이용자들에게 공급하기에 적당한 압력까지 LNG의 압력을 상승시키기 위한 펌프를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제3항에 있어서, 상기 LNG를 열 교환 수단으로 공급하기 전에, 재기화된 LNG를 파이프라인을 따라 최종 이용자들에게 공급하기에 적당한 압력까지 LNG의 압력을 상승시키기 위한 펌프를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제6항에 있어서, 상기 LNG를 열 교환 수단으로 공급하기 전에, 재기화된 LNG를 파이프라인을 따라 최종 이용자들에게 공급하기에 적당한 압력까지 LNG의 압력을 상승시키기 위한 펌프를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제10항에 있어서, 상기 펌프가 터빈에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 LNG가 증류되고 에탄을 포함하는 그의 분획으로 분획화되며, 상기 에탄이 밀폐형 유기 랭킨 사이클 발전 장치의 작동유체를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제9항에 있어서, 상기 터빈에서 배출된 팽창된 증기를 응축시키기 위한 응축기를 추가로 포함하며, 상기 추가의 응축기가 응축기에서 배출된 LNG에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 터빈의 중간 단계에서 추출된 증기를 응축시키고 상기 응축기/가열기로 공급된 작동유체 응축물을 가열시키기 위한 응축기/가열기가 간접 접촉 응축기/가열기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 터빈의 중간 단계에서 추출된 증기를 응축시키고 상기 응축기/가열기로 공급된 작동유체 응축물을 가열시키기 위한 응축기/가열기가 직접 접촉 응축기/가열기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제4항에 있어서, 상기 개방형 사이클 발전 장치의 터빈에서 배출된 LNG를 응축시키기 위한 상기 열교환 수단이 가압된 LNG에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는 장치.
제15항에 있어서, 가압된 LNG를 이용하여 개방형 사이클 발전 장치의 터빈에서 배출된 LNG를 응축시키기 위한 열 교환 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제4항에 있어서, 상기 개방형 사이클 발전 장치가 개방형 사이클 발전 장치의 터빈의 중간 단계에서 추출된 증기를 응축시키고 개방형 사이클 발전 장치의 열교환 수단으로부터 응축기/가열기로 공급된 LNG를 가열하기 위한 응축기/가열기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
a) LNG에 의해 액화된 작동유체인 액체 작동유체가 증발되는 증발기;
b) 증발된 작동유체를 팽창시키기 위한 터빈;
c) 상기 고압 유기 터빈에 의해 작동되는 전력을 생산하기 위한 전기 발전기;
d) 팽창된 작동유체 증기가 고압 터빈으로부터 공급되고, 응축기에 팽창된 유체 증기로부터 열을 수용하기 위한 LNG가 공급되며, LNG가 터빈에서 배출되는 팽창된 작동유체를 응축시킴으로써 LNG의 온도가 응축기를 통해 유동함에 따라 상승되는 중간 압력 응축기;
e) 고압 터빈에서 배출되는 팽창된 증기를 추가로 팽창시키기 위한 저압 유기 터빈;
f) 저압 유기 터빈에서 배출되는 팽창된 작동유체 증기를 응축시키기 위한 저압 응축기;
g) LNG를 저압 응축기와 중간 압력 응축기에 공급하기 전에 저압 응축기에 공급되는 LNG의 압력을 재기화된 LNG를 파이프라인을 따라 최종 소비자에게 공급하는데 적당한 압력까지 증가시키기 위한 저압 유기 터빈에 의해 작동되는 LNG 펌프;
h) 상기 고압 터빈에서 배출된 증기를 응축시키고, 저압 응축기에서 응축기/가열기에 공급된 작동유체 응축물을 가열하는 응축기/가열기;
i) 상기 응축기/가열기의 배출되는 가열된 응축물을 기화기로 공급하는 도관; 및
j) 재기화된 LNG를 전송하기 위한 라인
을 포함하는 액화 천연 가스용 밀폐형 유기 랭킨 사이클 발전 및 재기화 장치.