KR100504517B1 - 액화천연가스 운반선에서의 카고탱크의 압력제어장치 및 그 압력제어방법 - Google Patents

액화천연가스 운반선에서의 카고탱크의 압력제어장치 및 그 압력제어방법 Download PDF

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하따나까노리오
미하시다까시
도미나가에이지
오따께가즈히꼬
오까마사루
나까무라모리따까
오모리모또히로
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오사까 가스 가부시키가이샤
찌요다 가꼬우껜세쯔 가부시끼가이샤
미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 카고탱크 내에서 발생하는 저장중의 액화천연가스의 BOG 를 압축기를 거쳐 소각처리 시스템에 공급하고, 카고탱크의 압력을 제어하는 카고탱크의 압력제어장치에 있어서, 제 1 및 제 2 압축기의 하류측에서, 카고탱크의 상류측 위치에 재액화 장치를 배열설치하고, 제 2 압축기로부터 배출된 BOG 를 재액화 장치에 의해 액화하고, 다시 카고탱크로 되돌리도록 구성하고 있다.

Description

액화천연가스 운반선에서의 카고탱크의 압력제어장치 및 그 압력제어방법 {APPARATUS FOR CONTROLLING THE PRESSURE OF CARGO TANK IN THE LNG TRANSPORTATION SHIP AND METHOD FOR CONTROLLING THE PRESSURE THEREOF}
본 발명은 특히 재액화 장치를 탑재한 액화천연가스 (이하, LNG 라고 함) 운반선에서의 카고탱크 (cargo tank) 의 압력제어장치 및 그 압력제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, LNG 운반선에서는 도 4 에 나타낸 바와 같이, 카고탱크 (51) 가 통상 복수 기 (基) 가 설비되어 있다. 이 카고탱크 (51) 는 적지 (積地) 에서 적재된 저온 (약 -162 ℃) 의 LNG 를 대기압으로 저장하여 목적지의 하양지 (荷揚地) 까지 운반하는 것이며, 적재항해중에는 발생하는 저장중의 LNG 의 보일 오프 가스 (이하, BOG 라고 함) 에 의해 내부의 압력이 상승하게 된다.
그래서, 종래의 LNG 운반선에서는 카고탱크 (51) 내의 압력상승을 피해 규정범위내의 카고탱크압력으로 제어하기 위해, 카고탱크 (51) 가 소각처리 시스템 (보일러 연료로서 사용하는 시스템 일식) (52) 과 개폐밸브 (53) 및 압축기 (54) 등을 통해 접속되어 있으며, 동 카고탱크 (51) 로부터 증발하는 BOG 는 압축기 (54) 에 의해 압축된 후, 소각처리 시스템 (52) 에 공급되어 소각되도록 되어 있다. 그리고, LNG 운반선은 압축기 (54) 와 동일구조의 예비압축기 (55) 를 장비하고 있으며, 이 예비압축기 (55) 는 압축기 (54) 가 만일 고장난 경우에 대비하여 이것과 병렬적으로 배열설치되어 있다.
또, 상기 LNG 운반선은 하양지에서 LNG 를 내려 놓으면, 다시 적지를 향해 공하(空荷) (밸러스트) 로 항해하는데, 이 때, 카고탱크 (51) 내에는 만재(滿載)시의 약 2 % 양의 LNG 가 남아 있다. 이것은 완전한 공하의 상태에서 저온의 LNG 를 급하게 적재함으로써 발생하는 탱크의 손상을 방지하기 위해서이다.
이와 같은 공하항해중, 카고탱크 (51) 의 온도는 상승하므로, 남은 저온의 LNG 를 도시하지 않은 스프레이 펌프 (spray pump) 에 의해 개폐밸브 (53) 를 통해 분무하고, 탱크의 온도상황을 보면서 카고탱크 (51) 의 저부나 상부의 복수 개소를 냉각하도록 하고 있다.
그런데, 상기 카고탱크 (51) 내에서 발생하는 BOG 는 보일러 등의 보조연료로서 사용하는 것 보다도 카고탱크 (51) 내로 되돌려 회수하여 원래의 LNG 로서 이용하는 쪽이 비용적으로는 유리하다.
그러나, 상술한 종래의 카고탱크 (51) 의 압력제어방법에서는 동 카고탱크 (51) 내에서 발생하는 BOG 가 압축기 (54) (또는 예비압축기 (55)) 를 거쳐 소각처리 시스템 (52) 에 공급되어 소각처리하는 시스템으로 되어 있기 때문에, 당해 BOG 가 보일러 등의 보조연료로서만 사용되고 있는 것에 불과하며, 비용감소의 요구에 부응하는 것은 곤란하였다.
본 발명은 이와 같은 실상을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 설비비를 대폭적으로 증대시키지 않고, 발생한 BOG 를 안전하게 처리하며, 카고탱크압력을 규정범위내로 제어함과 동시에, 비용감소를 도모하는 것이 가능한 카고탱크의 압력제어장치 및 그 압력제어방법을 제공하는 것에 있다.
상기 종래기술이 갖는 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 카고탱크 내에서 발생하는 저장중의 액화천연가스의 BOG 를 압축기를 거쳐, 상기 카고탱크의 압력을 제어하는 카고탱크의 압력제어장치에 있어서, 상기 압축기의 하류측에서, 상기 카고탱크의 상류측 위치에 재액화 장치를 배열설치하고, 상기 압축기로부터 배출된 상기 BOG 를 상기 재액화 장치에 의해 액화하고, 다시 상기 카고탱크로 되돌리도록 구성하고 있다.
또, 본 발명에서는 상기 재액화 장치의 상류측에 직렬적으로 접속한 2 대의 압축기가 배열설치되어 있다.
그리고, 본 발명에서는 상기 카고탱크의 하류측 위치에, 상기 재액화 장치로의 BOG 의 공급온도를 일정하게 유지하는 미스트 세퍼레이터 (mist separator) 가 배열설치되어 있고, 이 미스트 세퍼레이터는 상기 압축기의 입구부 및 출구부의 각각에 접속되고, 또한 상기 재액화 장치의 출구부에 접속되어 있다.
또, 본 발명에서는 카고탱크 내에서 발생하는 저장중의 액화천연가스의 BOG 를 압축기를 거쳐 소각처리 시스템에 공급하고, 상기 카고탱크의 압력을 제어하는 카고탱크의 압력제어장치에 있어서, 상기 카고탱크의 하류측에 제 1 및 제 2 압축기를 병렬적으로 배열설치하고, 상기 제 1 압축기의 하류측에 상기 소각처리 시스템을 배열설치함과 동시에, 상기 제 2 압축기의 하류측에서, 상기 카고탱크의 상류측 위치에 재액화 장치를 배열설치하고, 상기 제 2 압축기로부터 배출된 상기 BOG 를 상기 재액화 장치에 의해 액화하고, 다시 상기 카고탱크로 되돌리도록 구성하고 있다.
그리고, 본 발명에서는 상기 카고탱크의 하류측 위치에, 상기 재액화 장치로의 BOG 의 공급온도를 일정하게 유지하는 미스트 세퍼레이터가 배열설치되어 있고, 이 미스트 세퍼레이터는 상기 제 1 및 제 2 압축기의 입구부에 접속되어 있음과 동시에, 상기 제 2 압축기의 출구부에 접속되고, 또한 상기 재액화 장치의 출구부에 접속되어 있는 한편, 상기 카고탱크의 입구부와 상기 미스트 세퍼레이터의 출구부 사이에는 리턴펌프가 설치되어 있다.
또한, 본 발명에서는 카고탱크 내에서 발생하는 저장중의 액화천연가스의 BOG 를 압축기를 거쳐, 상기 카고탱크의 압력을 제어하는 카고탱크의 압력제어방법에 있어서, 상기 압축기의 하류측에서, 상기 카고탱크의 상류측 위치에 배열설치한 재액화 장치와, 상기 카고탱크의 하류측 위치에 배열설치한 미스트 세퍼레이터를 사용하고, 이 미스트 세퍼레이터를 거쳐 상기 압축기로부터 배출된 상기 BOG 를 상기 재액화 장치에 의해 액화하고, 다시 상기 카고탱크로 되돌리는 한편, 상기 압축기로부터 배출된 상기 BOG 의 일부를 상기 카고탱크로부터 증발하는 상기 BOG 와 혼합하면서 상기 미스트 세퍼레이터에 공급함과 동시에, 상기 재액화 장치를 거친 재액화액의 일부를 상기 미스트 세퍼레이터내에 분무하고, 이 분무한 재액화액에 의해 상기 압축기 및 상기 카고탱크로부터 공급된 BOG 를 냉각하여 상기 재액화 장치로의 BOG 의 공급온도를 일정하게 유지하고 있다.
또, 본 발명에서는 카고탱크 내에서 발생하는 저장중의 액화천연가스의 BOG 를 압축기를 거쳐 소각처리 시스템에 공급하고, 상기 카고탱크의 압력을 제어하는 카고탱크의 압력제어방법에 있어서, 상기 카고탱크의 하류측에서 상기 소각처리 시스템이 접속되는 제 1 압축기에 대하여 병렬적으로 배열설치한 제 2 압축기와, 이 제 2 압축기의 하류측에서, 상기 카고탱크의 상류측 위치에 배열설치한 재액화 장치와, 상기 카고탱크의 하류측 위치에 배열설치한 미스트 세퍼레이터와, 상기 카고탱크의 입구부 및 상기 미스트 세퍼레이터의 출구부 사이에 설치한 리턴펌프를 사용하여, 상기 미스트 세퍼레이터를 거쳐 상기 제 2 압축기로부터 배출된 상기 BOG 를 상기 재액화 장치에 의해 액화하고, 상기 미스트 세퍼레이터 및 상기 리턴펌프를 거쳐 다시 상기 카고탱크로 되돌리는 한편, 상기 제 2 압축기로부터 배출된 상기 BOG 의 일부를 상기 카고탱크로부터 증발하는 상기 BOG 와 혼합하면서 상기 미스트 세퍼레이터에 공급함과 동시에, 상기 재액화 장치를 거친 재액화액의 일부를 상기 미스트 세퍼레이터내에 분무하고, 이 분무한 재액화액에 의해 상기 제 2 압축기 및 상기 카고탱크로부터 공급된 BOG 를 냉각하여 상기 재액화 장치로의 BOG 의 공급온도를 일정하게 유지하고 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 LNG 운반선에서의 카고탱크의 압력제어장치는, 카고탱크 내에서 발생하는 저장중의 액화천연가스의 BOG 를 압축기를 거쳐, 상기 카고탱크의 압력을 제어하는 것에 부가하거나 또는 교체하여, 상기 압축기의 하류측에서, 상기 카고탱크의 상류측 위치에 재액화 장치를 배열설치하고, 상기 압축기로부터 배출된 상기 BOG 를 상기 재액화 장치에 의해 액화하고, 다시 상기 카고탱크로 되돌리도록 구성하고 있기 때문에, 설비비를 대폭적으로 증대시키지 않고, 발생한 BOG 를 안전하게 처리하며, 카고탱크압력을 확실하게 규정범위내로 제어할 수 있음과 동시에, 통상 운전에서 BOG 를 연료로서 사용하여, 소각처리 시스템에서 소각하는 경우에 비교하여 비용감소를 도모할 수 있다.
또, 본 발명의 LNG 운반선에서의 카고탱크의 압력제어장치는, 카고탱크 내에서 발생하는 저장중의 액화천연가스의 BOG 를 압축기를 거쳐 소각처리 시스템에 공급하여 상기 카고탱크의 압력을 제어하는 것이고, 상기 카고탱크의 하류측에 제 1 및 제 2 압축기를 병렬적으로 배열설치하고, 상기 제 1 압축기의 하류측에 상기 소각처리 시스템을 설치함과 동시에, 상기 제 2 압축기의 하류측에서, 상기 카고탱크의 상류측 위치에 재액화 장치를 배열설치하고, 상기 제 2 압축기로부터 배출된 상기 BOG 를 상기 재액화 장치에 의해 액화하고, 다시 상기 카고탱크로 되돌리도록 구성하고 있기 때문에, 상기 발명과 동일한 효과가 얻어진다.
한편, 본 발명의 LNG 운반선에서의 카고탱크의 압력제어방법은, 카고탱크 내에서 발생하는 저장중의 액화천연가스의 BOG 를 압축기를 거쳐 상기 카고탱크의 압력을 제어하는 것이고, 상기 압축기의 하류측에서, 상기 카고탱크의 상류측 위치에 배열설치한 재액화 장치와, 상기 카고탱크의 하류측 위치에 배열설치한 미스트 세퍼레이터를 사용하고, 이 미스트 세퍼레이터를 거쳐 상기 압축기로부터 배출된 상기 BOG 를 상기 재액화 장치에 의해 액화하고, 다시 상기 카고탱크로 되돌리는 한편, 상기 압축기로부터 배출된 상기 BOG 의 일부를 상기 카고탱크로부터 증발하는 상기 BOG 와 혼합하면서 상기 미스트 세퍼레이터에 공급함과 동시에, 상기 재액화 장치를 거친 재액화액의 일부를 상기 미스트 세퍼레이터내에 분무하고, 이 분무한 재액화액에 의해 상기 압축기 및 상기 카고탱크로부터 공급된 BOG 를 냉각하여 상기 재액화 장치로의 BOG 의 공급온도를 일정하게 유지하고 있기 때문에, 상기 발명과 동일한 효과가 얻어지고, 또한 장치를 원활하게 운전할 수 있다.
또, 본 발명의 LNG 운반선에서의 카고탱크의 압력제어방법은, 카고탱크 내에서 발생하는 저장중의 액화천연가스의 BOG 를 압축기를 거쳐 소각처리 시스템에 공급하고, 상기 카고탱크의 압력을 제어하는 카고탱크의 압력제어방법에 있어서, 상기 카고탱크의 하류측에서 상기 소각처리 시스템이 접속되는 제 1 압축기에 대하여 병렬적으로 설치한 제 2 압축기와, 이 제 2 압축기의 하류측에서, 상기 카고탱크의 상류측 위치에 배열설치한 재액화 장치와, 상기 카고탱크의 하류측 위치에 배열설치한 미스트 세퍼레이터와, 상기 카고탱크의 입구부 및 상기 미스트 세퍼레이터의 출구부 사이에 설치한 리턴펌프를 사용하여, 상기 미스트 세퍼레이터를 거쳐 상기 제 2 압축기로부터 배출된 상기 BOG 를 상기 재액화 장치에 의해 액화하고, 상기 미스트 세퍼레이터 및 상기 리턴펌프를 거쳐 다시 상기 카고탱크로 되돌리는 한편, 상기 제 2 압축기로부터 배출된 상기 BOG 의 일부를 상기 카고탱크로부터 증발하는 상기 BOG 와 혼합하면서 상기 미스트 세퍼레이터에 공급함과 동시에, 상기 재액화 장치를 거친 재액화액의 일부를 상기 미스트 세퍼레이터내에 분무하고, 이 분무한 재액화액에 의해 상기 제 2 압축기 및 상기 카고탱크로부터 공급된 BOG 를 냉각하여 상기 재액화 장치로의 BOG 의 공급온도를 일정하게 유지하고 있기 때문에, 상기 발명과 동일한 효과가 얻어지고, 또한 장치를 원활하게 운전할 수 있다.
(발명의 실시 형태)
이하, 본 발명을 도시하는 실시 형태에 기초하여 상세하게 설명한다. 여기에서, 도 1 은 본 발명의 제 1 실시 형태에 관계되는 LNG 운반선에서의 카고탱크의 압력제어장치의 개념도를 나타내고 있다.
본 발명의 제 1 실시 형태에 관계되는 LNG 운반선의 카고탱크의 압력제어장치는 도 1 에 나타낸 바와 같이, 주로 LNG 를 저온 (약 -162 ℃) 으로, 또한 대기압으로 저장하는 복수 기의 카고탱크 (1) 와, 1 대의 미스트 세퍼레이터 (2) 와, 2 대의 BOG 압축기인 제 1 및 제 2 압축기 (3, 4) 와, 1 세트의 재액화 장치 (5) 와, 소각처리 시스템 (예컨대, 보일러 연료로서 사용하는 시스템 일식) (6) 을 각각 장비하고 있다. 더욱이, 이들 카고탱크 (1), 미스트 세퍼레이터 (2), 제 1 압축기 (3), 제 2 압축기 (4) 및 재액화 장치 (5) 는 동 카고탱크 (1) 내에서 발생한 저장중의 LNG 의 BOG (메탄가스 등을 포함하는 보일 오프 가스) 를 회수하기 위해, 가스 순환 메인라인 (main line) (7) 등에 의해 서로 접속되어 있고, 동 BOG 를 안전하게 처리하며, 카고탱크압력을 규정범위내로 제어하도록 구성되어 있다.
상기 제 1 및 제 2 압축기 (3, 4) 의 하류측에서, 카고탱크 (1) 의 상류측 위치에는 제 2 압축기 (4) 로부터 배출된 BOG 를 액화하는 재액화 장치 (5) 가 배열설치되어 있으며, 동 재액화 장치 (5) 에 의해 액화된 BOG 는 다시 카고탱크 (1) 로 되돌려져 회수저장되도록 되어 있다. 이들 제 1 및 제 2 압축기 (3, 4) 는 재액화 장치 (5) 의 상류측에 배열설치되고, BOG 를 2 단계에 걸쳐 압축하기 위해 직렬적으로 접속되어 있으며, 이 고압축화 작용으로 동 재액화 장치 (5) 에 의한 BOG 의 액화를 용이하게 행할 수 있도록 하고 있다. 그리고, 제 1 압축기 (3) 는 제 2 압축기 (4) 보다도 상류측에 설치되며, 가스 순환 메인라인 (7) 및 개폐밸브 (8) 를 통해 서로 접속되어 있다.
제 1 압축기 (3) 의 하류측에는 재액화 장치 (5) 에 문제점이 발생하여 운전이 속행 불가능하게 된 경우 등에 사용하는 소각처리 시스템 (6) 이 배열설치되어 있으며, 동 소각처리 시스템 (6) 은 개폐밸브 (8) 및 BOG 의 소각처리라인 (예컨대, 보일러 연소라인) (9) 을 통해 제 1 압축기 (3) 와 서로 접속되어 있다. 또, 제 1 압축기 (3) 에는 이것과 관련하여 운전이 불가능하게 되는 서징 방지용 제어밸브 (10) 가 배열설치되어 있고, 이 제어밸브 (10) 는 동 제 1 압축기 (3) 의 출구부 및 입구부와 결합하는 분기라인 (11) 의 도중에 설치되며, BOG 가 소정량 이상이 될 때까지 반복하여 압축할 수 있도록 구성되어 있다.
그리고, 제 2 압축기 (4) 의 하류측에서, 카고탱크 (1) 의 상류측 위치에는 이미 서술한 바와 같이, 가스 순환 메인라인 (7) 및 개폐밸브 (8) 를 통해 접속되는 재액화 장치 (5) 가 배열설치되며, 동 재액화 장치 (5) 는 가스 순환 메인라인 (7), 제어밸브 (10) 및 개폐밸브 (8) 를 통해 카고탱크 (1) 의 출구부에 접속되어 있다.
한편, 상기 카고탱크 (1) 의 하류측 위치에서 가스 순환 메인라인 (7) 의 도중에는 재액화 장치 (5) 로의 BOG 의 공급온도를 일정하게 유지하는 미스트 세퍼레이터 (2) 가 배열설치되어 있다. 이 미스트 세퍼레이터 (2) 의 상단 출구부는 개폐밸브 (8) 를 통해 제 1 압축기 (3) 의 입구부에 접속되어 있음과 동시에, 중간부가 제 1 서브라인 (sub line) (12) 및 제어밸브 (10) 를 통해 제 2 압축기 (4) 의 출구부에 접속되어 있으며, 동 제 1 서브라인 (12) 의 양단부는 미스트 세퍼레이터 (2) 의 중간부에 접속된 가스 순환 메인라인 (7) 에 연통하고 있다.
또, 미스트 세퍼레이터 (2) 의 상부는 제 2 서브라인 (13) 및 제어밸브 (10) 를 통해 재액화 장치 (5) 의 출구부에 접속되어 있으며, 동 제 2 서브라인 (13) 의 미스트 세퍼레이터측의 단부는 재액화액의 일부를 분무하는 스프레이 노즐 (14) 에 접속되어 있다. 그리고, 재액화 장치 (5) 로부터 배출된 재액화액의 대부분은 카고탱크 (1) 의 온도상황에 따라 복수개의 개폐밸브 (8) 를 통해 동 카고탱크 (1) 내의 저부나 상부의 복수개소로부터 분출되고 있으며, 이 재액화액에 의해 동 카고탱크 (1) 가 냉각되는 구성으로 되어 있다.
다음으로, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관계되는 압력제어장치를 사용하여 카고탱크 (1) 의 압력을 제어하는 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 재액화 장치 (5) 를 최대용량 근방에서 운전하는 경우, 카고탱크 (1) 로부터 증발하는 BOG 는 개폐밸브 (8), 가스 순환 메인라인 (7) 및 미스트 세퍼레이터 (2) 를 거쳐 2 대 직렬운전의 제 1 및 제 2 압축기 (3, 4) 에 의해 압축되면서 재액화 장치 (5) 에 보내져 재액화 장치 (5) 에 의해 액화된다. 그리고 나서, 이 액화액은 제어밸브 (10) 나 개폐밸브 (8) 를 거쳐 직접 카고탱크 (1) 로 되돌려져 회수된다. 그리고, BOG 의 처리량은 제 1 및 제 2 압축기 (3, 4) 를 용량제어함으로써 조정되고 있다.
또, 제 1 및 제 2 압축기 (3, 4) 가 저용량 운전이 되면, 서지영역에 가까워지게 된다.
그래서, 이것을 개선하기 위해, 제 1 서브라인 (12) 의 제어밸브 (10) 를 열어 제 2 압축기 (4) 의 출구부를 가스 순환 메인라인 (7) 과 연통시킴으로써 미스트 세퍼레이터 (2) 와 접속하고, 제 2 압축기 (4) 로부터 배출된 BOG 의 일부를 카고탱크 (1) 로부터 증발하는 BOG 와 혼합하면서 미스트 세퍼레이터 (2) 에 공급한다. 그와 함께, 제 2 서브라인 (13) 의 제어밸브 (10) 를 열어 재액화 장치 (5) 의 출구부를 스프레이 노즐 (14) 에 연통시키고, 동 스프레이 노즐 (14) 로 재액화 장치 (5) 를 거친 재액화액의 일부를 상측으로부터 미스트 세퍼레이터 (2) 내에 분무한다. 그러면, 제 2 압축기 (4) 로부터 배출된 BOG 의 일부는 카고탱크 (1) 로부터 증발하는 저온의 BOG 와 혼합되면서, 추가로 재액화 장치 (5) 의 재액화액에 의해 냉각되어 미스트 세퍼레이터 (2) 나 제 1 및 제 2 압축기 (3, 4) 를 거쳐 재액화 장치 (5) 로 보내지는 BOG 의 공급온도가 일정하게 유지된다.
그리고, 공하항해중의 LNG 운반선은 재액화 장치 (5) 로부터의 재액화액을 카고탱크 (1) 내로 스프레이함으로써 종래 실시되고 있는 스프레이 펌프 운전에 의한 카고탱크 (1) 의 냉각 스프레이 작업이 필요없게 된다.
한편, 재액화 장치 (5) 의 최소용량 이하의 BOG 처리가 요구된 경우, 재액화 장치 (5) 는 콜드 킵 (cold keep) 운전으로 하거나, 또는 정지한다. 또, 재액화 장치 (5) 에 문제점이 발생하여 운전이 속행 불가능하게 된 경우에는 BOG 를 소각처리하는 라인으로 빠르게 이행한다. 즉, 제 1 압축기 (3) 와 제 2 압축기 (4) 사이의 개폐밸브 (8) 를 닫고, BOG 압축기를 1 대로 운전하기 위해 소각처리라인 (9) 의 개폐밸브 (8) 를 열어 제 1 압축기 (3) 와 소각처리 시스템 (6) 을 접속한다. 이에 의해, 제 1 압축기 (3) 로부터 배출된 BOG 는 개폐밸브 (8) 및 소각처리라인 (9) 를 통과해 소각처리 시스템 (6) 에 공급되어 소각처리됨으로써 카고탱크 (1) 의 압력제어가 행해지게 된다.
본 발명의 제 1 실시 형태에 관계되는 카고탱크 (1) 의 압력제어장치 및 압력제어방법에서는, 카고탱크 (1) 내에서 발생한 BOG 를 처리하는 재액화 장치 (5) 가 설비되어 있고, 통상 운전시에 카고탱크 (1) 로부터 증발하는 BOG 가 직렬배치의 제 1 및 제 2 압축기 (3, 4) 를 거쳐 재액화 장치 (5) 에 공급되고, 동 재액화 장치 (5) 에 의해 액화되어 재액화액이 되고, 카고탱크 (1) 내로 되돌려지도록 되어 있기 때문에, 카고탱크 (1) 의 압력을 확실하게 규정범위내로 제어할 수 있고, 또한 통상 운전시에 있어서 BOG 를 소각처리 시스템 (6) 에서 소각하는 경우와 비교하여 경제적으로 유리하게 된다.
또, 본 실시 형태의 압력제어장치 및 압력제어방법에서는, 가스 순환 메인라인 (7) 등을 통해 제 1 압축기 (3) 의 입구부에 접속되어 있음과 동시에, 제 1 서브라인 (12) 등을 통해 제 2 압축기 (4) 의 출구부에 각각 접속되고, 또한 제 2 서브라인 (13) 등을 통해 재액화 장치 (5) 의 출구부에 접속되는 미스트 세퍼레이터 (2) 가 배열설치되어 있기 때문에, 직렬적으로 배치한 제 1 및 제 2 압축기 (3, 4) 의 출구온도의 상승이 있어도, 제 2 압축기 (4) 로부터 배출된 BOG 의 일부가 카고탱크 (1) 로부터 증발하는 BOG 와 혼합하면서 미스트 세퍼레이터 (2) 에 공급됨과 동시에, 재액화 장치 (5) 로부터 재액화액의 일부가 스프레이 노즐 (14) 에 공급되어 미스트 세퍼레이터 (2) 내에서 분무되므로, 제 2 압축기 (4) 로부터 배출된 BOG 의 일부 등이 저온의 재액화액에 의해 냉각되고, 그 결과, 재액화 장치 (5) 로 보내지는 BOG 의 공급온도가 일정하게 유지되고, 당해 카고탱크 (1) 의 압력제어장치를 원활하게 운전할 수 있다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시 형태에 관계되는 LNG 운반선에서의 카고탱크의 압력제어장치의 개념도를 나타내고 있다.
제 2 실시 형태에 관계되는 LNG 운반선의 카고탱크의 압력제어장치가 제 1 실시 형태의 압력제어장치와 상이한 점은 도 2 에 나타낸 바와 같이, 제 1 압축기 (3) 와 제 2 압축기 (4) 가 병렬적으로 배열설치되어 있는 것과, 카고탱크 (1) 의 입구부와 미스트 세퍼레이터 (2) 의 하단 출구부 사이에 리턴펌프 (15) (return pump) 가 설치되어 있는 것이다. 즉, 제 2 실시 형태의 압력제어장치에서는 재액화 장치 (5) 의 최대용량을 초과하는 BOG 를 처리하는 경우, 재액화 장치 (5) 와 소각처리 시스템 (6) 이 병렬운전 가능하게 구성되어 있다. 또, 리턴펌프 (15) 는 BOG 압축기의 제 1 및 제 2 압축기 (3,4) 가 병렬운전을 행하는 경우에 BOG 의 압력이 낮으므로, 이 BOG 를 압축함으로써 동 BOG 가 원활하게 카고탱크 (1) 로 되돌려질 수 있도록 하기 위해 설치된 것이다.
그리고, 제 1 압축기 (3) 의 하류측에는 소각처리 시스템 (6) 이 배열설치되며, 제 2 압축기 (4) 의 하류측에서, 카고탱크 (1) 의 상류측 위치에는 재액화 장치 (5) 가 배열설치되어 있다. 더욱이, 미스트 세퍼레이터 (2) 는 가스 순환 메인라인 (7) 등을 통해 제 1 및 제 2 압축기 (3, 4) 의 입구부에 접속되어 있음과 동시에, 제 1 서브라인 (12) 등을 통해 제 2 압축기 (4) 의 출구부에 접속되어 있다. 또, 재액화 장치 (5) 의 출구부와 미스트 세퍼레이터 (2) 의 하부 입구부는 가스 순환 메인라인 (7) 등을 통해 접속되며, 카고탱크 (1) 의 입구부와 미스트 세퍼레이터 (2) 의 하단 출구부는 가스 순환 메인라인 (7) 등을 통해 접속되어 있다.
다음으로, 본 발명의 제 2 실시 형태에 관계되는 압력제어장치를 사용하여 카고탱크 (1) 의 압력을 제어하는 방법에 대하여 설명한다.
재액화 장치 (5) 의 최대용량을 초과하여 운전하는 경우, 카고탱크 (1) 로부터 증발하는 BOG 는 개폐밸브 (8), 가스 순환 메인라인 (7) 및 미스트 세퍼레이터 (2) 를 거쳐 일측의 제 2 압축기 (4) 에 의해 압축되면서 재액화 장치 (5) 에 공급되고, 재액화 장치 (5) 에 의해 액화된다. 그리고 나서, 이 액화액은 가스 순환 메인라인 (7), 제어밸브 (10) 및 개폐밸브 (8) 를 거쳐 미스트 세퍼레이터 (2) 에 보내지고, 동 미스트 세퍼레이터 (2) 의 하단 출구부로부터 배출됨과 동시에, 리턴펌프 (15) 에 의해 압축되어 카고탱크 (1) 로 다시 되돌려져 회수된다.
또, 재액화 장치 (5) 에서 처리가 불가능한 잉여 BOG 는 타측의 제 1 압축기 (3) 에 의해 압축되면서 개폐밸브 (8) 및 소각처리라인 (9) 을 통해 소각처리 시스템 (6) 으로 공급되어 소각처리된다. 그 외의 압력제어방법은 상기 제 1 실시 형태와 동일하다.
본 발명의 제 2 실시 형태에 관계되는 카고탱크 (1) 의 압력제어장치 및 압력제어방법에서는, 재액화 장치 (5) 의 최대용량을 초과하여 BOG 를 처리하는 경우, 재액화 장치 (5) 와 소각처리 시스템 (6) 을 병렬운전할 수 있도록 되어 있기 때문에, 상기 제 1 실시 형태와 동일한 효과가 얻어지고, 카고탱크 (1) 내에서 발생한 BOG 를 안전하게 처리하며, 카고탱크압력을 확실하게 규정범위내로 제어할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 서술했지만, 본 발명은 이미 서술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위내에서 각종 변형 및 변경을 가할 수 있는 것이다.
예컨대, 본 실시 형태에 관계되는 카고탱크 (1) 의 압력제어장치는, 도 1 및 도 2 에 나타낸 구성에 의해 재액화 장치 (5) 의 기동시나 콜드 킵 운전시 또는 고장시에 있어서, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 소각처리 시스템 (6) 의 단독운전을 행하여 BOG 를 처리하는 것도 가능하다. 또, BOG 는 재액화 장치 (5) 로의 공급압력이 높은 쪽이 액화하기 쉬우므로, 제 1 및 제 2 압축기 (3, 4) 는 재액화 장치 (5) 의 최대능력으로 사용할 때 탠덤운전으로 하고, 고압을 필요로 하지 않는 소각처리 시스템 (6) 을 사용할 때 싱글운전으로 처리하는 등, 선택적으로 사용하도록 해도 된다.
본 발명에 따른 카고탱크의 압력제어장치 및 그 압력제어방법에 의하면, 설비비를 대폭적으로 증대시키지 않고, 발생한 BOG 를 안전하게 처리하며, 카고탱크압력을 규정범위내로 제어함과 동시에, 비용감소를 도모할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시 형태에 관계되는 LNG 운반선에서의 카고탱크의 압력제어장치를 나타내는 개념도이다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시 형태에 관계되는 LNG 운반선에서의 카고탱크의 압력제어장치를 나타내는 개념도이다.
도 3 은 본 발명의 실시 형태에 관계되는 LNG 운반선에서의 카고탱크의 압력제어장치를 나타내는 것으로, BOG 소각처리 시스템의 단독운전상태를 설명하는 개념도이다.
도 4 는 종래의 LNG 운반선에서의 카고탱크의 압력제어장치를 나타내는 개념도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 카고탱크 2 : 미스트 세퍼레이터
3 : 제 1 압축기 4 : 제 2 압축기
5 : 재액화 장치 6 : 소각처리 시스템
7 : 가스 순환 메인라인 8 : 개폐밸브
10 : 제어밸브 11 : 분기라인
12 : 제 1 서브라인 13 : 제 2 서브라인
53 : 개폐밸브 54 : 압축기
55 : 예비 압축기

Claims (7)

  1. 카고탱크 내에서 발생하는 저장중의 액화천연가스의 보일 오프 가스를 압축기를 거쳐, 상기 카고탱크의 압력을 제어하는 카고탱크의 압력제어장치에 있어서,
    상기 압축기는 직렬로 접속된 2 대의 압축기로 이루어지며, 상기 압축기의 하류측에서, 상기 카고탱크의 상류측 위치에 재액화 장치를 배열설치하고, 상기 압축기로부터 배출된 상기 보일 오프 가스를 상기 재액화 장치에 의해 완전히 액화하여, 기액 분리하지 않고 바로 상기 카고탱크로 되돌리도록 구성한 것을 특징으로 하는 액화천연가스 운반선에서의 카고탱크의 압력제어장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 카고탱크의 하류측 위치에는, 상기 재액화 장치로의 보일 오프 가스의 공급온도를 일정하게 유지하는 미스트 세퍼레이터가 배열설치되어 있고, 이 미스트 세퍼레이터는 상기 압축기의 입구부 및 출구부의 각각에 접속되고, 또한 상기 재액화 장치의 출구부에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 운반선에서의 카고탱크의 압력제어장치.
  4. 카고탱크 내에서 발생하는 저장중의 액화천연가스의 보일 오프 가스를 압축기를 거쳐 소각처리 시스템에 공급하고, 상기 카고탱크의 압력을 제어하는 카고탱크의 압력제어장치에 있어서,
    상기 카고탱크의 하류측에 제 1 및 제 2 압축기를 병렬적으로 배열설치하고, 상기 제 1 압축기의 하류측에 상기 소각처리 시스템을 배열설치함과 동시에, 상기 제 2 압축기의 하류측에서, 상기 카고탱크의 상류측 위치에 재액화 장치를 배열설치하고, 상기 제 2 압축기로부터 배출된 상기 보일 오프 가스를 상기 재액화 장치에 의해 액화하고, 다시 상기 카고탱크로 되돌리도록 구성하고, 상기 카고탱크의 하류측 위치에는 상기 재액화 장치로의 보일 오프 가스의 공급온도를 일정하게 유지하는 미스트 세퍼레이터가 배열설치되어 있고, 이 미스트 세퍼레이터는 상기 제 1 및 제 2 압축기의 입구부에 접속되어 있음과 동시에, 상기 제 2 압축기의 출구부에 접속되고, 또한 상기 재액화 장치의 출구부에 접속되어 있는 한편, 상기 카고탱크의 입구부와 상기 미스트 세퍼레이터의 출구부 사이에는 리턴펌프가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 운반선에서의 카고탱크의 압력제어장치.
  5. 삭제
  6. 카고탱크 내에서 발생하는 저장중의 액화천연가스의 보일 오프 가스를 압축기를 거쳐, 상기 카고탱크의 압력을 제어하는 카고탱크의 압력제어방법에 있어서,
    상기 압축기의 하류측에서, 상기 카고탱크의 상류측 위치에 배열설치한 재액화 장치와, 상기 카고탱크의 하류측 위치에 배열설치한 미스트 세퍼레이터를 사용하고, 이 미스트 세퍼레이터를 거쳐 상기 압축기로부터 배출된 상기 보일 오프 가스를 상기 재액화 장치에 의해 액화하고, 다시 상기 카고탱크로 되돌리는 한편, 상기 압축기로부터 배출된 상기 보일 오프 가스의 일부를 상기 카고탱크로부터 증발하는 상기 보일 오프 가스와 혼합하면서 상기 미스트 세퍼레이터에 공급함과 동시에, 상기 재액화 장치를 거친 재액화액의 일부를 상기 미스트 세퍼레이터내에 분무하고, 이 분무한 재액화액에 의해 상기 압축기 및 상기 카고탱크로부터 공급된 보일 오프 가스를 냉각하여 상기 재액화 장치로의 보일 오프 가스의 공급온도를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 운반선에서의 카고탱크의 압력제어방법.
  7. 카고탱크 내에서 발생하는 저장중의 액화천연가스의 보일 오프 가스를 압축기를 거쳐 소각처리 시스템에 공급하고, 상기 카고탱크의 압력을 제어하는 카고탱크의 압력제어방법에 있어서,
    상기 카고탱크의 하류측에서 상기 소각처리 시스템이 접속되는 제 1 압축기에 대하여 병렬적으로 배열설치한 제 2 압축기와, 이 제 2 압축기의 하류측에서, 상기 카고탱크의 상류측 위치에 배열설치한 재액화 장치와, 상기 카고탱크의 하류측 위치에 배열설치한 미스트 세퍼레이터와, 상기 카고탱크의 입구부 및 상기 미스트 세퍼레이터의 출구부 사이에 설치한 리턴펌프를 사용하여, 상기 미스트 세퍼레이터를 거쳐 상기 제 2 압축기로부터 배출된 상기 보일 오프 가스를 상기 재액화 장치에 의해 액화하고, 상기 미스트 세퍼레이터 및 상기 리턴펌프를 거쳐 다시 상기 카고탱크로 되돌리는 한편, 상기 제 2 압축기로부터 배출된 상기 보일 오프 가스의 일부를 상기 카고탱크로부터 증발하는 상기 보일 오프 가스와 혼합하면서 상기 미스트 세퍼레이터에 공급함과 동시에, 상기 재액화 장치를 거친 재액화액의 일부를 상기 미스트 세퍼레이터내에 분무하고, 이 분무한 재액화액에 의해 상기 제 2 압축기 및 상기 카고탱크로부터 공급된 보일 오프 가스를 냉각하여 상기 재액화 장치로의 보일 오프 가스의 공급온도를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 운반선에서의 카고탱크의 압력제어방법.
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