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KR102023003B1 - 압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템 - Google Patents

압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템 Download PDF

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KR102023003B1
KR102023003B1 KR1020170133954A KR20170133954A KR102023003B1 KR 102023003 B1 KR102023003 B1 KR 102023003B1 KR 1020170133954 A KR1020170133954 A KR 1020170133954A KR 20170133954 A KR20170133954 A KR 20170133954A KR 102023003 B1 KR102023003 B1 KR 102023003B1
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natural gas
air
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성화창
차송훈
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두산중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 복합 발전 시스템은 압력차 발전 설비를 통과한 천연 가스를 가열하여 가스 터빈 발전 설비로 유입시킨다. 천연 가스의 가열은 해수 열교환기 또는 공기 히터와 같은 가열부를 이용할 수 있다. 본 발명에 따르면 가스 터빈 발전 설비의 효율을 높일 수 있다.

Description

압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템 {Combined power generation system using pressure difference power generation}
본 발명은 가스 터빈 발전 설비에 유입되는 천연 가스를 이용해서 압력차 발전을 하며, 압력차 발전 설비를 통과한 천연 가스를 가열하여 가스 터빈 발전 설비로 유입시킴으로써 발전 효율을 높이는 복합 발전 시스템에 관한 것이다.
천연가스(Natural Gas, NG)란 지하에서 천연적으로 산출되어 지표 조건에서 기체상을 이루는 탄화수소물 및 비탄화수소 물질을 모두 일컫는다. 천연가스는 산지에 따라 약간씩 차이가 있으나 메탄(CH4)이 80~90%를 차지하고 있으며 나머지는 에탄(C2H6), 프로판(C3H8)등의 가연성 기체를 포함하고 있다. 액화 천연 가스(Liquefied Natural Gas, LNG)는 천연가스를 저온(약 -160도)에서 인공으로 액화한 것을 말한다.
천연 가스나 원유는 유전에서 채굴되는데, 원활한 채굴을 위해 유전에 증기, 지하수, 해수, 이산화탄소 등과 같은 충진제를 주입한다. 채굴된 천연 가스는 액화 천연 가스와 같은 액화 상태로 소비지로 운송된다. 소비지로 운송된 액화 천연 가스는 사용 또는 분배를 위해서 재기화(regasification)될 필요가 있다.
액화 천연 가스의 재기화를 위해서 해수를 사용할 수 있다. 그러나 이러한 해수의 사용은 해양 생태계에 예상하지 못한 영향을 미칠 수 있다. 다른 시스템에서는 천연 가스를 연소시켜 열을 발생시켜 액화 천연 가스를 재기화할 수도 있다. 그러나 이러한 재기화 방식은 에너지의 낭비를 초래하게 된다.
또한 발전 설비는 일반적으로 천연 가스(NG)를 연료로 사용하는데, 발전 설비로 유입되는 천연 가스는 적정 온도 및 압력이 요구된다. 이를 위해 기존에는 감압 밸브 등을 이용해서 발전 설비로 유입되는 천연 가스의 압력을 조절했다. 이런 천연 가스의 감압 과정에서 에너지의 손실이 발생되는 문제가 있다.
대한민국 공개특허 제10-2017-0034719호 (명칭: 초임계 이산화탄소 발전과 연료전지가 결합된 복합발전 시스템)
본 발명의 목적은 압력차 발전 설비를 통과하여 가스 터빈 발전 설비로 유입되는 천연 가스를 가열하여 가스 터빈 발전 설비의 효율을 높이며, 액화 천연 가스의 냉열을 이용하여 초임계 유체 발전 설비의 효율을 증가시키는 복합 발전 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 시스템은 압력차 발전 설비, 가스 터빈 발전 설비, 가열부를 포함한다. 압력차 발전 설비는 천연 가스의 압력 변화를 이용해서 발전을 한다. 가스 터빈 발전 설비는 외부 공기를 흡입하여 압축하는 압축기와, 압축기에서 압축된 공기와 압력차 발전 설비를 통과한 천연 가스를 혼합하여 연소시키는 연소기와, 연소기의 연소로 인해 발생되는 플루 가스에 의해 터빈 블레이드가 회전하는 터빈과, 터빈에 연결되어 회전에 의해 발전을 하는 발전기를 구비한다. 가열부는 압력차 발전 설비를 통과한 천연 가스를 가열한다. 가열부를 통과한 천연 가스는 온도가 상승하여 가스 터빈 발전 설비의 연소기로 유입된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 시스템에는 천연 가스가 압력차 발전 설비를 통과하지 않고 지나가도록 하는 제1 바이패스 유로가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 시스템의 가열부에는 천연 가스가 가열부를 통과하지 않고 지나가도록 하는 제2 바이패스 유로가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 시스템에서 가열부는 해수를 이용해서 천연 가스를 가열할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 시스템에서 가열부는 공기 히터를 이용해서 천연 가스를 가열할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 시스템은 압력차 발전 설비, 가열부, 가스 터빈 발전 설비, 초임계 유체 발전 설비, 폐열 회수 열교환 설비, LNG 열교환 설비를 포함한다. 압력차 발전 설비는 천연 가스의 압력 변화를 이용해서 발전을 한다. 가열부는 압력차 발전 설비를 통과한 천연 가스를 가열한다. 가스 터빈 발전 설비는 외부 공기를 흡입하여 압축하는 압축기와, 압축기에서 압축된 공기와 가열부를 통과한 천연 가스를 혼합하여 연소시키는 연소기와, 연소기의 연소로 인해 발생되는 플루 가스에 의해 터빈 블레이드가 회전하는 터빈과, 터빈에 연결되어 회전에 의해 발전을 하는 발전기를 구비한다. 초임계 유체 발전 설비는 가스 터빈 발전 설비의 플루 가스로 가열된 초임계 작동 유체를 이용하여 발전한다. 폐열 회수 열교환 설비에서는 가스 터빈 발전 설비의 플루 가스와 초임계 유체 발전 설비의 작동 유체가 열교환한다. LNG 열교환 설비에서는 초임계 유체 발전 설비에서 배출되는 작동 유체와 액화 천연 가스의 열교환을 통해, 액화 천연 가스의 온도가 상승하여 천연 가스로 재기화되며 작동 유체는 냉각된다. LNG 열교환 설비에서 냉각된 작동 유체는 폐열 회수 열교환 설비로 유입되어 온도가 상승된 후 초임계 유체 발전 설비로 유입된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 시스템은 압력차 발전 설비, 가열부, 가스 터빈 발전 설비, 초임계 유체 발전 설비, LNG 열교환 설비, 제1 폐열 회수 열교환 설비, 제2 폐열 회수 열교환 설비를 포함한다. 압력차 발전 설비는 천연 가스의 압력 변화를 이용해서 발전을 한다. 가열부는 압력차 발전 설비를 통과한 천연 가스를 가열한다. 가스 터빈 발전 설비는 외부 공기를 흡입하여 압축하는 압축기와, 압축기에서 압축된 공기와 가열부를 통과한 천연 가스를 혼합하여 연소시키는 연소기와, 연소기의 연소로 인해 발생되는 플루 가스에 의해 터빈 블레이드가 회전하는 터빈과, 터빈에 연결되어 회전에 의해 발전을 하는 발전기를 구비한다. 초임계 유체 발전 설비는 가스 터빈 발전 설비의 플루 가스로 가열된 초임계 작동 유체를 이용하여 발전한다. LNG 열교환 설비에서는 초임계 유체 발전 설비를 통과한 작동 유체와 액화 천연 가스의 열교환을 통해, 액화 천연 가스의 온도가 상승하여 천연 가스로 재기화되며 작동 유체는 냉각된다. 제1 폐열 회수 열교환 설비에서는 LNG 열교환 설비를 통과하여 제1 유로로 이동한 작동 유체와 가스 터빈 발전 설비의 플루 가스가 열교환한다. 제2 폐열 회수 열교환 설비에서는 LNG 열교환 설비를 통과하여 제2 유로로 이동한 작동 유체와 제1 폐열 회수 열교환 설비를 통과한 작동 유체가 합쳐져 가스 터빈 발전 설비의 플루 가스와 열교환한다. 제2 폐열 회수 열교환 설비를 통과한 작동 유체는 초임계 유체 발전 설비로 유입된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 시스템은 LNG 열교환 설비를 통과한 작동 유체와 초임계 유체 발전 설비에서 배출되는 작동 유체가 열교환하는 작동 유체 열교환기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 시스템은 제2 유로로 이동하는 작동 유체와 초임계 유체 발전 설비에서 배출되는 작동 유체의 일부가 열교환하는 작동 유체 열교환기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 시스템은 제1 폐열 회수 열교환 설비를 통과한 플루 가스 온도를 특정하는 플루 가스 온도 측정부를 더 포함할 수 있다. 플루 가스 온도 측정부의 온도에 따라 제1 유로로 유입되는 작동 유체의 유량을 조절한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 시스템은 제1 온도 측정부와 제2 온도 측정부를 더 포함할 수 있다. 제1 온도 측정부는 제1 폐열 회수 열교환 설비를 통과한 작동 유체의 온도를 측정한다. 제2 온도 측정부는 작동 유체 열교환기를 통과한 작동 유체의 온도를 측정한다. 제1 온도 측정부와 제2 온도 측정부의 온도 차이에 따라 제2 유로로 유입되는 작동 유체의 유량을 조절한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 시스템에서 LNG 열교환 설비는 액화 천연 가스와 작동 유체의 열교환을 수행하는 매개 유체가 순환하는 매개 유체 순환부를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 시스템에서 LNG 열교환 설비는 매개 유체로 인한 폭발을 방지하는 완충부를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 시스템은 LNG 열교환 설비로 유입되는 액화 천연 가스를 저장하는 LNG 저장 설비를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 시스템의 LNG 저장 설비는 저장된 액화 천연 가스를 가열하여 재기화하기 위한 LNG 가열 설비를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 시스템은 공기 유동로와 연료 가스 히터를 더 포함할 수 있다. 공기 유동로는 가스 터빈 발전 설비의 압축기에서 압축된 공기를 일부 유출시켜 터빈으로 유입시킨다. 연료 가스 히터는 공기 유동로를 따라 이동하는 공기가 유입되어 압력차 발전 설비로 유입되는 천연 가스와 열교환하여, 천연 가스를 가열한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 시스템의 공기 유동로에는 유동하는 공기가 연료 가스 히터를 통과하지 않도록 하는 분기로가 형성될 수 있으며, 연료 가스 히터로 유입되는 공기의 유량을 조절하는 공기 유량 조절 밸브가 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 시스템의 공기 유동로에는 연료 가스 히터를 통과한 공기를 냉각시키는 냉각팬이 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 시스템은 LNG 열교환 설비를 통과한 작동 유체와 공기 유동로에서 연료 가스 히터를 통과한 공기가 열교환하는 공기 열교환기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 압력차 발전 설비를 통과하여 가스 터빈 발전 설비로 유입되는 천연 가스를 가열하여 가스 터빈 발전 설비의 효율을 높인다. 또한 본 발명은 액화 천연 가스의 냉열을 이용하여 초임계 유체 발전 설비의 효율을 증가시키며, 액화 천연 가스를 재기화시키기 위한 별도의 에너지를 필요로 하지 않는다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력차 발전 설비를 통과한 천연 가스를 가열하는 압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력차 발전 설비를 통과하지 않도록 하는 제1 바이패스 유로가 형성된 압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 초임계 유체 발전 설비를 포함하는 압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 2b는 작동 유체 열교환기를 포함하는 압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 2c는 매개 유체 순환부를 구비하는 LNG 열교환 설비를 포함하는 압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 두개의 폐열 회수 열교환 설비를 포함하는 압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 가열 설비를 구비하며, NG 바이패스 유로가 형성된 압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 발전 설비의 냉각 공기를 이용하여 천연 가스를 가열하는 압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템을 개념적으로 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력차 발전 설비를 통과한 천연 가스를 가열하는 압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템을 개념적으로 나타내는 도면이고, 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력차 발전 설비를 통과하지 않도록 하는 제1 바이패스 유로가 형성된 압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템(1000)은 압력차 발전 설비(1100), 가스 터빈 발전 설비(1200), 가열부(1300)를 포함한다.
압력차 발전 설비(1100)는 천연 가스 압력 변화를 이용해서 발전한다. 압력차 발전 설비(1100)는 천연 가스의 압력 감소에 따라 회전하는 터빈과, 터빈에 연결되어 터빈의 회전에 따라 발전을 하는 발전기를 구비할 수 있다.
가스 터빈 발전 설비(1200)는 연료를 연소시켜 발전한다. 가스 터빈 발전 설비(1200)는 압축기(1210), 연소기(1220), 터빈(1230) 및 발전기(1240)를 포함한다. 압축기(1210)는 외부 공기를 흡입하여 압축한 후 연소기(1220)로 전달한다. 압축기(1210)에서 압축된 공기는 고압 및 고온의 상태가 된다. 연소기(1220)는 압축기(1210)로부터 유입된 압축 공기와 연료를 혼합해서 연소시킨다. 연료는 압력차 발전 설비(1100)를 통과한 천연 가스가 될 수 있다. 연소로 인해 발생된 플루 가스는 터빈(1230)으로 배출된다. 연소 가스에 의해 터빈(1230) 내부의 터빈 블레이드가 회전하게 되며, 이를 통해 발전기(1240)를 회전시켜 발전을 한다.
가열부(1300)는 압력차 발전 설비(1100)를 통과한 천연 가스를 가열한다. 압력차 발전 설비(1100)를 통과하면서 천연 가스는 온도가 낮아진다. 일 실시예에서 압력차 발전 설비(1100)를 통과한 천연 가스의 온도는 약 -30 ~ -70도일 수 있다. 가열부(1300)를 통과하면서 천연 가스는 온도가 올라가고, 따라서 가스 터빈 발전 설비(1200)의 연소기(1220)에는 상대적으로 높은 온도의 천연 가스가 연료로 공급된다. 이를 통해 가스 터빈 발전 설비(1200)의 효율이 개선된다.
가열부(1300)는 다양한 형태가 될 수 있다. 일 실시예에서는 가열부(1300)가 해수를 이용해서 천연 가스를 가열할 수 있다. 이를 위해 가열부(1300)는 해수와 천연 가스가 열교환하는 설비를 구비할 수 있다. 이 경우 가열을 위한 별도의 에너지원이 필요하지 않다.
다른 실시예에서는 가열부(1300)가 공기 히터를 이용해서 천연 가스를 가열할 수 있다. 공기 히터를 사용하는 경우 천연 가스 가열 온도를 쉽게 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 도 1b에 도시된 바와 같이, 천연 가스가 압력차 발전 설비(1100)를 통과하지 않고 지나가도록 하는 제1 바이패스 유로(Pb1)가 형성될 수 있다. 제1 바이패스 유로(Pb1)에는 유입되는 천연 가스의 유량을 조절할 수 있는 제1 조절 밸브(V1)가 설치될 수 있다.
압력차 발전 설비(1100)로 천연 가스를 유입시키지 않고자 하는 경우에는, 제1 조절 밸브(V1)를 조절하여, 천연 가스가 제1 바이패스 유로(Pb1)로 흘러가도록 한다. 가스 터빈 발전 설비(1200)의 효율을 높이고자 하는 경우에는 천연 가스가 압력차 발전 설비(1100)를 통과하지 않고, 바로 가스 터빈 발전 설비(1200)로 유입될 필요가 있다.
또한 본 실시예에서는 천연 가스가 가열부(1300)를 통과하지 않고 지나가도록 하는 제2 바이패스 유로(Pb2)가 형성될 수 있다. 제2 바이패스 유로(Pb2)에는 유입되는 천연 가스의 유량을 조절할 수 있는 제2 조절 밸브(V2)가 설치될 수 있다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 초임계 유체 발전 설비를 포함하는 압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템을 개념적으로 나타내는 도면이고, 도 2b는 작동 유체 열교환기를 포함하는 압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템을 개념적으로 나타내는 도면이고, 도 2c는 매개 유체 순환부를 구비하는 LNG 열교환 설비를 포함하는 압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템(2000)은 압력차 발전 설비(2100), 가스 터빈 발전 설비(2200), 가열부(2300), 초임계 유체 발전 설비(2400), 폐열 회수 열교환 설비(2500), LNG 열교환 설비(2600)를 포함한다. 도 1a 및 도 1b에서 설명한 것과 동일한 구성은 자세한 설명을 생략한다.
초임계 유체 발전 설비(2400)는 가스 터빈 발전 설비(2200)의 플루 가스로 가열된 초임계 작동 유체를 이용하여 발전한다. 초임계 유체 발전 설비(2400)는 발전에 사용된 작동 유체를 외부로 배출하지 않는 폐사이클(close cycle)을 이룬다. 작동 유체로는 초임계 상태의 이산화탄소, 초임계 상태의 질소, 초임계 상태의 아르곤, 초임계 상태의 헬륨 등이 사용된다. 작동 유체는 폐열 회수 열교환 설비(2500)를 통과하면서 가열되어 고온고압의 초임계 상태가 되며, 초임계 작동 유체가 터빈을 구동시킨다. 터빈에는 발전기가 연결되며, 터빈에 의해 구동되어 발전을 한다.
폐열 회수 열교환 설비(2500)에는 가스 터빈 발전 설비(2200)에서 배출되는 플루 가스가 통과한다. 플루 가스는 초임계 유체 발전 설비(2400)의 작동 유체와 열교환하며, 이에 따라 초임계 유체 발전 설비(2400)의 작동 유체는 고온으로 가열된다.
LNG 열교환 설비(2600)에서는 초임계 유체 발전 설비(2400)에서 배출된 작동 유체와 액화 천연 가스가 열교환한다. 천연 가스는 유전에서 채굴되어, 이송을 위해 액화 천연 가스로 액화시킨다. 액화 천연 가스는 LNG 선박과 같은 운송 수단에 의해 운송되어 LNG 저장 설비(2600-1)에 저장된다. LNG 저장 설비(2600-1)에 저장된 액화 천연 가스는 LNG 열교환 설비(2600)로 유입되어, 작동 유체와 열교환을 통해 천연 가스로 재기화(regasification)된다. 재기화는 액화 천연 가스가 기체 상태로 되는 것을 의미하지만, 본 명세서에 재기화는 액화 천연 가스의 온도가 상승하는 것도 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 이와 같이 액화 천연 가스를 천연 가스로 재기화하면, 재기화를 위한 별도의 에너지 공급이 필요 없다.
LNG 저장 설비(2600-1)는 액화 천연 가스를 저장한다. LNG 저장 설비(2600-1)는 육상에 설치되는 저장 탱크 또는 해상에 설치되는 부유식 저장 설비일 수 있다. 일 실시예에서 LNG 저장 설비(2600-1)는 LNG 선박이 될 수도 있다. 다른 실시예에서 LNG 저장 설비(2600-1)는 FSRU(Floating, Storage, Re-gasification Unit)일 수 있다.
재기화된 천연 가스는 소비자에게 공급되어 다양한 장치의 연료로 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 재기화된 천연 가스의 일부가 압력차 발전 설비(2100)로 유입된다.
압력차 발전 설비(2100)는 천연 가스의 압력과 온도를 하강시키면서 발전을 한다. 압력차 발전 설비(2100)를 통과한 천연 가스는 가열부(2300)를 통과하면서 가열된다.
가열된 천연 가스는 가스 터빈 발전 설비(2200)의 연소기에 연료로 공급된다. 천연 가스를 연소시켜 발전한 가스 터빈 발전 설비(2200)는 플루 가스를 배출한다. 배출된 플루 가스는 폐열 회수 열교환 설비(2500)를 통과하면서 초임계 유체 발전 설비(2400)의 작동 유체와 열교환을 한다.
폐열 회수 열교환 설비(2500)에서 가열된 작동 유체는 초임계 유체 발전 설비(2400)로 유입되며, 이를 이용해서 초임계 유체 발전 설비(2400)는 발전을 한다. 초임계 유체 발전 설비(2400)는 작동 유체를 LNG 열교환 설비(2600)로 배출한다.
LNG 열교환 설비(2600)에서 작동 유체는 액화 천연 가스와 열교환하여, 액화 천연 가스는 온도가 올라가고 작동 유체는 온도가 내려간다. 따라서 액화 천연 가스는 천연 가스로 재기화되며 작동 유체는 냉각된다. 냉각된 작동 유체는 펌프(P)를 통해 폐열 회수 열교환 설비(2500)로 보내진다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 복합 발전 시스템(2000)이 작동 유체 열교환기(2700)를 더 포함할 수 있다.
작동 유체 열교환기(2700)에서는 초임계 유체 발전 설비(2400)에서 배출되는 작동 유체와 LNG 열교환 설비(2600)를 통과한 작동 유체가 열교환을 한다. 이러한 열교환을 통해 LNG 열교환 설비(2600)를 통과한 작동 유체가 가열된다. 가열된 작동 유체는 폐열 회수 열교환 설비(2500)로 유입된다. 일 실시예에서 작동 유체 열교환기(2700)는 복열기(recuperator)일 수 있다.
작동 유체 열교환기(2700)에서 폐열 회수 열교환 설비(2500)로 유입되는 작동 유체가 가열되므로, 폐열 회수 열교환 설비(2500)에서 열교환 효율이 개선된다. 따라서 가스 터빈 발전 설비(2200)의 폐열의 활용 효율이 개선되며, 초임계 유체 발전 설비(2400)의 효율이 좋아지는 등 전체적인 발전 효율이 좋아진다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 도 2c에 도시된 바와 같이, 복합 발전 시스템(2000)의 LNG 열교환 설비(2600)가 매개 유체 순환부(2610)를 구비할 수 있다.
매개 유체 순환부(2610)는 액화 천연 가스와 작동 유체의 열교환을 수행한다. 이를 위해 매개 유체 순환부(2610)에는 매개 유체가 순환하며, 두개의 열교환기(2600a, 2600b)가 설치된다. 매개 유체는 질소, 아르곤 등과 같이 안정성 높은 유체가 될 수 있다.
제1 열교환기(2600a)에서는 작동 유체와 매개 유체가 열교환을 하며, 제2 열교환기(2600b)에서는 작동 유체와 액화 천연 가스가 열교환을 한다. 매개 유체는 작동 유체로부터 고온의 열을 전달받아 액화 천연 가스로 전달한다. 이를 통해 액화 천연 가스는 천연 가스로 재기화된다.
다른 실시예에서 LNG 열교환 설비(2600)는 완충부(2620)를 구비할 수 있다. 완충부(2620)는 매개 유체의 팽창으로 인해 폭발하는 것을 방지한다. 완충부(2620)는 밸브를 구비해서 매개 유체 순환부(2610)로부터 완충부(2620)로 유입되는 매개 유체의 유입량을 조절할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 두개의 폐열 회수 열교환 설비를 포함하는 압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템을 개념적으로 나타내는 도면이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 가열 설비를 구비하며, NG 바이패스 유로가 형성된 압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템(3000)은 압력차 발전 설비(3100), 가스 터빈 발전 설비(3200), 가열부(3300), 초임계 유체 발전 설비(3400), 제1 폐열 회수 열교환 설비(3500-1), 제2 폐열 회수 열교환 설비(3500-2), LNG 열교환 설비(3600), 작동 유체 열교환기(3700)를 포함한다. 도 2a 내지 도 2c에서 설명한 것과 동일한 구성은 자세한 설명을 생략한다.
제1 폐열 회수 열교환 설비(3500-1)와 제2 폐열 회수 열교환 설비(3500-2)는 가스 터빈 발전 설비(3200)의 플루 가스가 배출되는 유로에 위치한다. 가스 터빈 발전 설비(3200)의 플루 가스는 제2 폐열 회수 열교환 설비(3500-2)를 통과한 후 제1 폐열 회수 열교환 설비(3500-1)를 통과하여 스택으로 배출된다.
LNG 열교환 설비(3600)에서 열교환된 작동 유체의 일부는 제1 유로(P1)를 따라 제1 폐열 회수 열교환 설비(3500-1)로 유입되어, 가스 터빈 발전 설비(3200)의 플루 가스와 열교환을 한다. LNG 열교환 설비(3600)에서 열교환된 작동 유체의 다른 일부는 제2 유로(P2)를 따라 이동한다. 제1 폐열 회수 열교환 설비(3500-1)를 통과한 작동 유체는 제2 유로(P2)를 따라 이동한 작동 유체와 서로 혼합되어 제2 폐열 회수 열교환 설비(3500-2)로 유입된다.
이와 같이, LNG 열교환 설비(3600)에서 열교환된 작동 유체가 제1 유로(P1)와 제2 유로(P2)로 나누어져 제1 폐열 회수 열교환 설비(3500-1)와 제2 폐열 회수 열교환 설비(3500-2)에서 플루 가스와 열교환하면, 열교환 효율이 개선된다.
또한 본 실시예에 따른 따른 압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템(3000)은 플루 가스 온도 측정부(Tf), 제1 온도 측정부(T1), 제2 온도 측정부(T2), 작동 유체 조절 밸브(Vw)를 포함한다.
플루 가스 온도 측정부(Tf)는 제1 폐열 회수 열교환 설비(3500-1)를 통과한 플루 가스의 온도를 측정한다. 제1 온도 측정부(T1)는 제1 폐열 회수 열교환 설비(3500-1)를 통과한 작동 유체의 온도를 측정한다. 제2 온도 측정부(T2)는 작동 유체 열교환기(3700)를 통과한 작동 유체의 온도를 측정한다.
작동 유체 조절 밸브(Vw)는 제1 유로(P1) 및 제2 유로(P2)로 유입되는 작동 유체의 유량을 조절할 수 있다. 본 실시예에서 제1 밸브(Vw)는 제1 유로(P1)와 제2 유로(P2)의 분기점에 하나로 설치되지만, 다른 실시예에서 작동 유체 조절 밸브(Vw)는 제1 유로(P1) 및 제2 유로(P2)에 각각 별개로 설치될 수도 있다.
작동 유체 조절 밸브(Vw)는 플루 가스 온도 측정부(Tf)의 온도에 따라 제1 유로(P1)로 유입되는 작동 유체의 유량을 조절한다. 일 실시예에서 작동 유체 조절 밸브(Vw)는 플루 가스 온도 측정부(Tf)의 온도가 높아지면 제1 유로(P1)로 유입되는 작동 유체의 유량을 증가시킨다. 따라서 제1 폐열 회수 열교환 설비(3500-1)로 유입되는 작동 유체의 유량이 증가하고, 플루 가스의 열이 작동 유체로 더 많이 전달된다. 이러한 열교환이 이루어지면 플루 가스 온도 측정부(Tf)의 온도는 내려가게 된다.
작동 유체 조절 밸브(Vw)는 제1 온도 측정부(T1)와 제2 온도 측정부(T2)의 온도 차이에 따라 제2 유로(P2)로 유입되는 작동 유체의 유량을 조절한다. 일 실시예에서 작동 유체 조절 밸브(Vw)는 제1 온도 측정부(T1)와 제2 온도 측정부(T2)의 온도 차이가 커지면, 제2 유로(P2)로 유입되는 작동 유체의 유량을 감소시킨다. 이에 따라 작동 유체 열교환기(3700)로 유입되는 LNG 열교환 설비(3600)에서 열교환된 작동 유체의 유량은 감소하고, 초임계 유체 발전 설비(3400)에서 배출되는 작동 유체의 유량은 동일하다. 따라서 작동 유체 열교환기(3700)에서 열교환 효율이 좋아지며, 제2 유로(P2)로 유동하는 작동 유체가 더 많은 열을 전달받은 상태로 제2 폐열 회수 열교환 설비(3500-2)로 유입될 수 있다.
다른 실시예에서는 작동 유체 조절 밸브(Vw)가 제1 온도 측정부(T1)와 제2 온도 측정부(T2)의 온도 차이가 미리 정해진 온도 이하가 되도록 제2 유로(P2)로 유입되는 작동 유체 유량을 조절할 수 있다. 작동 유체 조절 밸브(Vw)는 제1 온도 측정부(T1)와 제2 온도 측정부(T2)의 온도 차이가 미리 정해진 온도보다 커지면, 제2 유로(P2)로 유입되는 작동 유체의 유량을 감소시킨다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 도 3b에 도시된 바와 같이, 복합 발전 시스템(3000)의 LNG 저장 설비(3600-1)는 LNG 가열 설비(3600-2)를 구비할 수 있다.
LNG 가열 설비(3600-2)는 LNG 저장 설비(3600-1)에 저장된 액화 천연 가스를 가열하여 재기화한다. 이를 위해 LNG 가열 설비(3600-2)는 내부로 액화 천연 가스보다 고온의 유체를 유입시키고, 이 유체가 액화 천연 가스와 열교환하도록 한다. 일 실시예에서 고온의 유체는 해수가 될 수 있다.
가스 터빈 발전 설비(3200)가 동작하지 않는 경우, 초임계 유체 발전 설비(3400)의 작동 유체는 가열되지 않는다. 따라서 LNG 열교환 설비(3600)에는 액화 천연 가스를 재기화할 열원이 공급되지 않는다. 그러나 가스 터빈 발전 설비(3200)가 동작하지 않는 경우에도 소비자들이 천연 가스를 사용하기 위해서는 액화 천연 가스를 재기화할 수 있는 별도의 설비가 필요하다. LNG 가열 설비(3700-2)는 이러한 경우에 활용이 가능하다. 또는 천연 가스의 사용량이 늘어 많은 양의 천연 가스를 공급해야 하는 경우에도 LNG 가열 설비(3600-2)를 활용할 수 있다.
또한 본 실시예에서는 제2 유로(P2)에 LNG 열교환 설비(3600)에서 열교환된 작동 유체가 작동 유체 열교환기(3700)를 통과하지 않도록 하는 제3 바이패스 유로(Pb3)가 형성된다. LNG 열교환 설비(3600)에서 열교환된 작동 유체가 제3 바이패스 유로(Pb3)로 이동하면 초임계 발전 설비(3400)에서 배출되는 작동 유체와 열교환을 하지 않는다. 따라서 LNG 열교환 설비(3500)로 유입되는 작동 유체는 고온을 유지하게 된다.
재기화할 액화 천연 가스의 양이 많은 경우 초임계 유체 발전 설비(3400)의 발전 효율이 다소 저하되더라도, LNG 열교환 설비(3600)로 유입되는 작동 유체는 고온일 필요가 있다. 이러한 경우 작동 유체 열교환기(3700) 대신 제3 바이패스 유로(Pb3)로 작동 유체가 이동하도록 할 필요가 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 발전 설비의 냉각 공기를 이용하여 천연 가스를 가열하는 압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 압력차 발전을 이용한 복합 발전 시스템(4000)은 압력차 발전 설비(4100), 가스 터빈 발전 설비(4200), 가열부(4300), 초임계 유체 발전 설비(4400), 제1 폐열 회수 열교환 설비(4500-1), 제2 폐열 회수 열교환 설비(4500-2), LNG 열교환 설비(4600), 작동 유체 열교환기(4700), 공기 유동로(4800), 연료 가스 히터(4900)를 포함한다. 도 3a 및 도 3b에서 설명한 것과 동일한 구성은 자세한 설명을 생략한다.
공기 유동로(4800)를 따라서 가스 터빈 발전 설비(4200)의 압축기(4210)에서 압축된 공기의 일부가 유출되어 가스 터빈 발전 설비(4200)의 터빈(4230)으로 유입된다. 압축기(4210)에서 압축된 공기는 압축 과정에서 온도가 상승된다.
연료 가스 히터(4900)에서는 공기 유동로(4800)를 따라 이동한 공기와 압력차 발전 설비(4100)로 유입되는 천연 가스가 열교환을 한다. 이에 따라 연료 가스 히터(4900)를 통과하는 천연 가스가 고온으로 가열되어 압력차 발전 설비(4100)로 유입된다. 열교환한 공기는 온도가 낮아진다. 연료 가스 히터(4900)를 통과하면서 천연 가스의 온도가 상승되므로 압력차 발전 설비(4100)의 출력이 증가하게 된다.
연료 가스 히터(4900)를 통과한 공기는 가스 터빈 발전 설비(4200)의 터빈(4230)으로 이동한다. 연료 가스 히터(4900)를 통과하면서 온도가 낮아진 공기는 가스 터빈 발전 설비(4200)의 터빈(4230)으로 유입되어 터빈(4230)의 냉각 공기로 사용된다. 가스 터빈 발전 설비(4200)의 압축기(4210)에서 유출된 공기가 바로 터빈(4230)으로 유입되는 경우보다, 본 실시예에서와 같이, 연료 가스 히터(4900)를 통과하면서 천연 가스와 열교환을 통해 온도가 낮아진 상태로 터빈(4230)에 유입되면 터빈(4230)의 냉각 효과가 더욱 커진다.
본 실시예에서, 공기 유동로(4800)에는 분기로(4800-1)가 형성될 수 있다. 가스 터빈 발전 설비(4200)의 압축기(4210)에서 유출된 공기가 분기로(4800-1)를 따라 이동하는 경우 연료 가스 히터(4900)를 통과하지 않고 가스 터빈 발전 설비(4200)의 터빈(4230)으로 유입될 수 있다.
공기 유동로(4800)에는 연료 가스 히터(4900)로 유입되는 공기의 유량을 조절하는 공기 유량 조절 밸브(V3)가 설치될 수 있다. 보다 공기 유량 조절 밸브(V3)는 분기로(4800-1)가 형성되는 위치에 설치될 수도 있다.
공기 유량 조절 밸브(V3)를 조정하여 연료 가스 히터(4900)로 유입되는 공기의 유량을 적게 하면, 분기로(4800-1)를 통해 이동하는 공기의 유량이 증가한다. 일 실시예에서는 공기 유량 조절 밸브(V3)를 조정하여 연료 가스 히터(4900)로 유입되는 공기가 전혀 없도록 할 수도 있다.
또한 본 실시예에서는 공기 유동로(4800)에는 냉각팬(4810)이 설치될 수 있다. 냉각팬(4810)의 위치는 연료 가스 히터(4900)를 통과한 공기가 분기로(4800-1)와 만나는 지점보다 가스 터빈 발전 설비(4200)의 터빈(4230)에 가까운 곳이다. 압축기(4210)에서 압축된 공기의 온도가 높아 연료 가스 히터(4900)에서 충분히 냉각되지 못할 수 있으므로, 냉각팬(4810)을 통해 가스 터빈 발전 설비(4200)의 터빈(4230)으로 유입되는 공기의 온도를 더 낮춰주면, 터빈(4230)의 냉각 효과가 더욱 커진다.
본 실시예에서 복합 발전 시스템(4000)은 NG 온도 측정부(Tn)를 더 포함할 수 있다. NG 온도 측정부(Tn)는 연료 가스 히터(4900)를 통과하여 압력차 발전 설비(4100)로 유입되는 천연 가스의 온도를 측정한다. 공기 유량 조절 밸브(V3)는 NG 온도 측정부(Tn)에서 측정한 천연 가스의 온도에 따라 연료 가스 히터(4900)로 유입되는 공기의 유량을 조절한다. 예를 들어, NG 온도 측정부(Tn)의 온도가 낮으면 공기 유량 조절 밸브(V3)는 연료 가스 히터(4900)로 유입되는 공기의 유량을 늘린다. 따라서 압력차 발전 설비(4100)로 유입되는 천연 가스의 온도를 높일 수 있다.
본 실시예에서 복합 발전 시스템(4000)은 공기 열교환기(4820)를 더 포함할 수 있다.
공기 열교환기(4820)에서는 LNG 열교환 설비(4600)를 통과한 작동 유체와 공기 유동로(4800)를 따라 이동하는 공기가 열교환한다. 이를 위해 공기 열교환기(4820)는 공기 유동로(4800)에 설치될 수 있다. 본 실시예에서는 공기 열교환기(4820)가 냉각팬(4810)보다 가스 터빈 발전 설비(4200)의 터빈(4230)에 가까운 곳에 위치한다.
본 실시예에서는 LNG 열교환 설비(4600)를 통과한 작동 유체가 제1 유로(P1), 제2 유로(P2), 제3 유로(P3)로 나누어져서 이동한다. 제1 유로(P1)로 이동하는 작동 유체는 제1 폐열 회수 열교환 설비(4500-1)로 유입된다. 제2 유로(P2)로 이동하는 작동 유체는 작동 유체 열교환기(4700)에서 초임계 유체 발전 설비(4400)에서 배출되는 작동 유체와 열교환을 하여 가열된 후에, 제2 폐열 회수 열교환 설비(4500-2)로 유입된다. 제3 유로(P3)로 이동하는 작동 유체는 공기 열교환기(4820)를 통과하여 가열 된 후에, 제2 유로(P2)로 유입된다. 다른 실시예에서는 제3 유로(P3)로 이동하는 작동 유체가 공기 열교환기(4820)를 통과한 후에 제1 유로(P1)로 유입될 수 있다.
이와 같이 공기 열교환기(4820)에서 공기와 작동 유체가 열교환을 함으로써, 공기에 남아 있는 열량을 초임계 유체 발전 설비(4400)로 가져올 수 있다. 따라서 초임계 유체 발전 설비(4400)의 발전 효율이 좋아진다. 또한 가스 터빈 발전 설비(4200)의 터빈으로 유입되는 공기의 온도가 낮아져 터빈의 냉각 효과가 개선된다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
1000, 2000, 3000, 4000 : 복합 발전 시스템
1100, 2100, 3100, 4100 : 압력차 발전 설비
1200, 2200, 3200, 4200 : 가스 터빈 발전 설비
1300, 2300, 3300. 4300 : 가열부
2400, 3400, 4400 : 초임계 유체 발전 설비
2500 : 폐열 회수 열교환 설비
2600, 3600, 4600 : LNG 열교환 설비
2700, 3700, 4700 : 작동 유체 열교환기
3500-1, 4500-1 : 제1 폐열 회수 열교환 설비
3500-2, 4500-2 : 제2 폐열 회수 열교환 설비
4800 : 공기 유동로
4900 : 연료 가스 히터

Claims (19)

  1. 천연 가스의 압력 변화를 이용해서 발전을 하는 압력차 발전 설비;
    상기 압력차 발전 설비를 통과한 천연 가스를 가열하기 위한 가열부;
    외부 공기를 흡입하여 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 공기와 상기 가열부를 통과한 천연 가스를 혼합하여 연소시키는 연소기와, 상기 연소기의 연소로 인해 발생되는 플루 가스에 의해 터빈 블레이드가 회전하는 터빈과, 상기 터빈에 연결되어 회전에 의해 발전을 하는 발전기를 구비하는 가스 터빈 발전 설비;
    상기 가스 터빈 발전 설비의 플루 가스로 가열된 초임계 작동 유체를 이용하여 발전하는 초임계 유체 발전 설비;
    상기 가스 터빈 발전 설비의 플루 가스와 상기 초임계 유체 발전 설비의 작동 유체가 열교환하는 폐열 회수 열교환 설비;
    상기 초임계 유체 발전 설비에서 배출되는 작동 유체와 액화 천연 가스의 열교환을 통해, 액화 천연 가스의 온도가 상승하여 천연 가스로 재기화되며 상기 작동 유체는 냉각되는 LNG 열교환 설비;
    상기 가스 터빈 발전 설비의 상기 압축기에서 압축된 공기를 일부 유출시켜 상기 터빈으로 유입시키는 공기 유동로; 및
    상기 공기 유동로를 따라 이동하는 공기가 유입되어 상기 압력차 발전 설비로 유입되는 상기 천연 가스와 열교환하여, 상기 천연 가스를 가열하는 연료 가스 히터;를 포함하며,
    상기 LNG 열교환 설비에서 냉각된 작동 유체는 상기 폐열 회수 열교환 설비로 유입되어 온도가 상승된 후 상기 초임계 유체 발전 설비로 유입되고,
    상기 공기 유동로에는 유동하는 공기가 상기 연료 가스 히터를 통과하지 않도록 하는 분기로가 형성되며,
    상기 연료 가스 히터로 유입되는 공기의 유량을 조절하는 공기 유량 조절 밸브가 설치되고,
    상기 LNG 열교환 설비를 통과한 작동 유체와, 상기 공기 유동로에서 상기 연료 가스 히터를 통과하거나 상기 분기로를 통과한 공기가 열교환하는 공기 열교환기를 더 포함하며,
    상기 분기로는 상기 압축기에서 상기 가열부로 연결되는 상기 공기 유동로의 일부와, 상기 가열부에서 상기 공기 열교환기를 거쳐 상기 터빈으로 연결되는 상기 공기 유동로의 나머지 일부를 연결하며,
    상기 공기 유량 조절 밸브는, 상기 압축기에서 상기 가열부로 연결되는 상기 공기 유동로에서, 상기 가열부에서 상기 공기 열교환기를 거쳐 상기 터빈으로 연결되는 공기 유동로로 통과하는 공기의 유량을 조절가능하도록 이루어지는 복합 발전 시스템.
  2. 천연 가스의 압력 변화를 이용해서 발전을 하는 압력차 발전 설비;
    상기 압력차 발전 설비를 통과한 천연 가스를 가열하기 위한 가열부;
    외부 공기를 흡입하여 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 공기와 상기 가열부를 통과한 천연 가스를 혼합하여 연소시키는 연소기와, 상기 연소기의 연소로 인해 발생되는 플루 가스에 의해 터빈 블레이드가 회전하는 터빈과, 상기 터빈에 연결되어 회전에 의해 발전을 하는 발전기를 구비하는 가스 터빈 발전 설비;
    상기 가스 터빈 발전 설비의 플루 가스로 가열된 초임계 작동 유체를 이용하여 발전하는 초임계 유체 발전 설비;
    상기 초임계 유체 발전 설비를 통과한 작동 유체와 액화 천연 가스의 열교환을 통해, 액화 천연 가스의 온도가 상승하여 천연 가스로 재기화되며 상기 작동 유체는 냉각되는 LNG 열교환 설비;
    상기 LNG 열교환 설비를 통과하여 제1 유로로 이동한 작동 유체와 상기 가스 터빈 발전 설비의 플루 가스가 열교환하는 제1 폐열 회수 열교환 설비;
    상기 LNG 열교환 설비를 통과하여 제2 유로로 이동한 작동 유체와 상기 제1 폐열 회수 열교환 설비를 통과한 작동 유체가 합쳐져 상기 가스 터빈 발전 설비의 플루 가스와 열교환하는 제2 폐열 회수 열교환 설비;
    상기 가스 터빈 발전 설비의 상기 압축기에서 압축된 공기를 일부 유출시켜 상기 터빈으로 유입시키는 공기 유동로; 및
    상기 공기 유동로를 따라 이동하는 공기가 유입되어 상기 압력차 발전 설비로 유입되는 상기 천연 가스와 열교환하여, 상기 천연 가스를 가열하는 연료 가스 히터;를 포함하며,
    상기 제2 폐열 회수 열교환 설비를 통과한 작동 유체는 상기 초임계 유체 발전 설비로 유입되고,
    상기 공기 유동로에는 유동하는 공기가 상기 연료 가스 히터를 통과하지 않도록 하는 분기로가 형성되며,
    상기 연료 가스 히터로 유입되는 공기의 유량을 조절하는 공기 유량 조절 밸브가 설치되고,
    상기 LNG 열교환 설비를 통과한 작동 유체와, 상기 공기 유동로에서 상기 연료 가스 히터를 통과하거나 상기 분기로를 통과한 공기가 열교환하는 공기 열교환기를 더 포함하며,
    상기 분기로는 상기 압축기에서 상기 가열부로 연결되는 상기 공기 유동로의 일부와, 상기 가열부에서 상기 공기 열교환기를 거쳐 상기 터빈으로 연결되는 상기 공기 유동로의 나머지 일부를 연결하며,
    상기 공기 유량 조절 밸브는, 상기 압축기에서 상기 가열부로 연결되는 상기 공기 유동로에서, 상기 가열부에서 상기 공기 열교환기를 거쳐 상기 터빈으로 연결되는 공기 유동로로 통과하는 공기의 유량을 조절가능하도록 이루어지는 복합 발전 시스템..
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 천연 가스가 상기 압력차 발전 설비를 통과하지 않고 지나가도록 하는 제1 바이패스 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 복합 발전 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가열부에는 상기 천연 가스가 상기 가열부를 통과하지 않고 지나가도록 하는 제2 바이패스 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 복합 발전 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가열부는 해수를 이용해서 상기 천연 가스를 가열하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 시스템.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가열부는 공기 히터를 이용해서 상기 천연 가스를 가열하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 시스템.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 LNG 열교환 설비를 통과한 작동 유체와 상기 초임계 유체 발전 설비에서 배출되는 작동 유체가 열교환하는 작동 유체 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 시스템.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제2 유로로 이동하는 작동 유체와 상기 초임계 유체 발전 설비에서 배출되는 작동 유체의 일부가 열교환하는 작동 유체 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 시스템.
  10. 제2항 또는 제9항에 있어서
    상기 제1 폐열 회수 열교환 설비를 통과한 플루 가스 온도를 특정하는 플루 가스 온도 측정부를 더 포함하며,
    상기 플루 가스 온도 측정부의 온도에 따라 상기 제1 유로로 유입되는 작동 유체의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 폐열 회수 열교환 설비를 통과한 작동 유체의 온도를 측정하는 제1 온도 측정부; 및
    상기 작동 유체 열교환기를 통과한 작동 유체의 온도를 측정하는 제2 온도 측정부;를 더 포함하며,
    상기 제1 온도 측정부와 상기 제2 온도 측정부의 온도 차이에 따라 상기 제2 유로로 유입되는 작동 유체의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 시스템.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 LNG 열교환 설비는 상기 액화 천연 가스와 상기 작동 유체의 열교환을 수행하는 매개 유체가 순환하는 매개 유체 순환부를 구비하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 LNG 열교환 설비는 상기 매개 유체로 인한 폭발을 방지하는 완충부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 시스템.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 LNG 열교환 설비로 유입되는 액화 천연 가스를 저장하는 LNG 저장 설비를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 LNG 저장 설비는 저장된 액화 천연 가스를 가열하여 재기화하기 위한 LNG 가열 설비를 구비하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 시스템.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 공기 유동로에는 상기 연료 가스 히터를 통과한 공기를 냉각시키는 냉각팬이 설치되는 것을 특징으로 하는 복합 발전 시스템.
  19. 삭제
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