KR100676604B1 - 석션드럼을 포함하는 해상 ｌｎｇ 재기화 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 해상 부유 구조물에서 액화천연가스(Liquified Natural Gas; LNG)를 재기화한 후 재기화된 가스 상태의 천연가스를 육상의 소요처로 공급하기 위한 해상 LNG 재기화 시스템에 관한 것으로서, 재기화될 액화천연가스의 용이하고 안정된 제어를 위해 액화천연가스를 일시 저장하였다가 공급하는 석션드럼을 포함하는 해상 LNG 재기화 시스템 및 그 방법의 제공을 그 목적으로 한다.

이를 위해, 본 발명에 다른, 해상 LNG 재기화 시스템은, 상기 액화천연가스(LNG)를 고압으로 승압하도록 상기 해상 부유 구조물에 설치되는 고압펌프와; 상기 해상 부유 구조물 상에서 상기 고압펌프에 의해 승압된 액화천연가스를 기화시키는 기화기와; 상기 LNG 저장탱크로부터 액화천연가스를 받아 일시 저장하고 그 액화천연가스를 자체 내부압력에 의해 상기 고압펌프로 공급하는 석션드럼을 포함한다.

액화천연가스, 천연연가스, 재기화, 석션드럼, 저장탱크, 고압펌프, 기화기

Description

석션드럼을 포함하는 해상 ＬＮＧ 재기화 시스템 및 방법{OFFSHORE LNG REGASIFICATION SYSTEM HAVING SUCTION DRUM AND METHOD FOR CONTROLLING THE SUCTION DRUM}

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 선박에 설치되는 해상 LNG 재기화 시스템을 개략적으로 도시한 모식도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 해상 LNG 재기화 시스템을 개념적으로 도시한 회로도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 석션드럼 제어방법을 도시한 블록순서도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

101: LNG 저장탱크 110: 석션드럼

120: 고압펌프 140: 기화기

11: 드럼 압력 조절유닛 11': 드럼 레벨 제어유닛

본 발명은 선박 등과 같은 해상 부유 구조물에서 액화천연가스(Liquified Natural Gas; LNG)를 재기화한 후 재기화된 가스 상태의 천연가스를 육상의 소요처로 공급하기 위한 해상 LNG 재기화 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 재기화될 액화천연가스의 용이하고 안정된 제어를 위해 액화천연가스를 일시 저장하였다가 공급하는 석션드럼을 포함하는 해상 LNG 재기화 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

근래, 천연가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는, 액화된 액화천연가스의 상태로 LNG 캐리어(특히, LNG 수송선)에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. 액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략 -160℃)으로 압축 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

LNG 수송선은, 액화천연가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 액화천연가스를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해, 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 LNG 저장탱크(흔히, '화물창'이라 함)를 포함한다. 통상, 이러한 LNG 수송선은 LNG 저장탱크 내의 액화천연가스를 액화된 상태 그대로 육상에 하역하며, 하역된 LNG는 육상에 설치된 LNG 재기화 설비에 의해 재기화된 후 천연가스의 소비처로 가스배관을 통해 운반된다.

이러한 육상의 LNG 재기화 설비는 천연가스 시장이 잘 형성되어 있어 안정적으로 천연가스의 수요가 있는 곳에 설치하는 경우에는 경제적으로 유리한 것으로 알려져 있다. 그러나, 천연가스의 수요가 계절적, 단기적 또는 주기적으로 있는 천 연가스 소요처의 경우에는, 높은 설치비와 관리비로 인해, 육상에 LNG 재기화 설비를 설치하는 것이 경제적으로 매우 불리하다.

특히, 자연재해 등에 의해 육상의 LNG 재기화 설비가 파괴될 경우, LNG 수송선이 소요처에 LNG를 싣고 도달한다 하더라도, 그 LNG를 재기화할 수 없다는 점에서 기존 LNG 수송선을 이용한 천연가스 운반은 한계성을 안고 있다.

이에 따라, 예를 들면, LNG 수송선에 LNG 재기화 설비를 마련하여, 해상에서 액화천연가스를 재기화하고, 그 재기화를 통해 얻어진 천연가스를 육상으로 공급하는 해상 LNG 재기화 시스템이 개발되었다. 그리고, 이러한 해상 LNG 재기화 시스템과 관련된 선행기술로는 한국특허등록번호 0569621(엑손모빌 오일 코포레이션, 수송선 상에서 액화천연가스를 가스화하는 방법 및 시스템), US6546739(Exmar Offshore Company, Method and apparatus for offshore LNG regasification), US6578366(Moss Maritime AS, Device for evaporation of liquefied natural gas), US6688114(El Paso Corporation LNG CARRIER, US6598408(El Paso Corporation, Method and apparatus for transporting LNG), KR0467963(강도욱, 앨앤지 알브이의 가스화 장치 운전 방법), US6945049(Hamworthy KSE a.s., Regasification system and method), 한국특허등록 0504237(대우조선해양 주식회사, 선저 개구부를 막을 수 있는 차폐수단이 구비된 선박), 한국특허등록 0474522(대우조선해양 주식회사, 해수 가열 시스템), 한국특허공개번호 2003-0090686(라이프 호에그 운트 코. 에이에스에이, 선박 및 하역 시스템), 미국특허공개US2005-0061002A(Shipboard regasification for LNG carriers with alternate propulsion plants), 한국특허공개번호 2004-0105801(엑셀레이트 에너지 리미티드 파트너쉽, 개량된 ＬＮＧ 운반선), 한국실용등록 0410836(삼성중공업 주식회사, 액화천연가스선의 액화천연가스 재기화시스템) 등이 있다.

이러한 해상 LNG 재기화 시스템은, LNG 저장탱크에 저장된 액화천연가스의 재기화를 위해 기화기 등의 설비를 선박에 구비하며, 또한, 재기화된 천연가스를 육상 소요처로 공급하기 위해, 시스템 내 배관과 육상 소요처의 가스배관을 연결시키는 연결장치, 그리고, 천연가스의 하역이 이루어지는 동안 선박의 위치를 유지시키는 선박유지장치 등을 구비한다.

위와 같은 해상 LNG 재기화 시스템의 경우, 액화천연가스의 재기화를 해상의 선박이 담당하므로, 육상에서의 LNG 재기화 설비의 필요성을 없애주며, 이는 천연가스의 수요가 계절적, 단기적, 또는 주기적으로 있는 천연가스 시장에서 경제적으로 매우 유리하다.

그러나, 위와 같은 해상 LNG 재기화 시스템은 선박 등과 같은 해상 부유 구조물에 위치함으로써 야기되는 여러 제약(예컨대, 해상의 위치 및/또는 설치 공간에 따른 여러 가지 제약)으로 인해, 육상의 LNG 재기화 시스템에 비해 그 운전의 안정성이 떨어질 수 밖에 없음을 본 발명자가 발견하게 되었다. 특히, 액화천연가스의 재기화 운전을 위해서는, LNG 저장탱크 또는 이와 유사한 저장수단 내에 있던 액화천연가스를 고압펌프 및 그 하류의 기화기 상류측에 공급해야 하는데, 그 LNG 저장탱크 또는 이와 유사한 저장수단으로부터 바로 액화천연가스를 고압펌프에 공급할 경우, 그 LGN 저장탱크 또는 기타 저장수단에 저장된 액화천연가스 제어가 쉽지 않아, 액화천연가스를 바람직한 압력 및 유량으로 공급하는 것이 원활치 않음이 본 발명자에 의해 발견되었다.

따라서, 본 발명은, 재기화될 액화천연가스의 용이하고 안정된 제어를 위해 액화천연가스를 일시 저장하였다고 공급하는 석션드럼을 포함하는 해상 LNG 재기화 시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

본 발명의 일 측면에 따라, 해상 부유 구조물에 설치되며, LNG 저장탱크에 저장되었던 액화천연가스(LNG)를 재기화하여, 재기화된 천연가스(NG)를 육상 소요처로 공급하는 해상 LNG 재기화 시스템이 제공된다. 본 발명의 일 측면에 따른 해상 LNG 재기화 시스템은, 상기 액화천연가스(LNG)를 고압으로 승압하도록 상기 해상 부유 구조물에 설치되는 고압펌프와; 상기 해상 부유 구조물 상에서 상기 고압펌프에 의해 승압된 액화천연가스를 기화시키는 기화기와; 상기 LNG 저장탱크로부터 액화천연가스를 받아 일시 저장하고 그 액화천연가스를 자체 내부압력에 의해 상기 고압펌프로 공급하는 석션드럼을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 석션드럼 내의 압력을 적정 압력으로 유지하기 위한 드럼 압력 조절유닛을 더 포함하되, 상기 드럼 압력 조절 유닛은, 상기 석션드럼 내의 압력을 측정하는 드럼 압력센서와, 액화천연가스와 함께 존재하는 상기 석션드럼 내의 천연가스를 배기 및 흡입하도록 설치된 제 1 및 제 2 드럼 압력조절밸브와, 상기 측정된 석션드럼 내 압력을 기초로 하여, 상기 제 1 및 제 2 드럼 압력조절밸브를 제어하여, 상기 석션드럼 내의 압력을 정해진 압력으로 제어하는 드럼 압력 컨트롤러를 포함한다.

상기 제 1 드럼 압력 조절밸브는 상기 석션드럼 내 압력 감소를 위해 상기 석션드럼으로부터 상기 LNG 저장탱크로 향하는 천연가스(NG)의 제 1 회귀 유로에 설치되고, 상기 제 2 드럼 압력 조절밸브는 상기 석션드럼 내 압력 증가를 위해 상기 기화기 하류의 배관으로부터 상기 석션드럼으로 향하는 천연가스(NG)의 제 2 회귀 유로에 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 상기 석션드럼 내의 레벨을 적정 레벨로 유지하기 위한 드럼 레벨 제어유닛을 더 포함하되, 상기 드럼 레벨 제어 유닛은, 상기 석션드럼 내의 레벨을 측정하는 드럼 레벨센서와, 상기 LNG 저장탱크와 상기 석션드럼 사이에 설치되어, 상기 석션드럼 내로 액화천연가스를 보충할 수 있는 드럼 레벨 제어밸브와, 상기 측정된 석션드럼 내 레벨을 기초로 하여, 상기 드럼 레벨 제어밸브를 제어하여, 상기 석션드럼 내의 레벨을 적정 레벨로 유지시키는 드럼 레벨 컨트롤러를 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따라, 해상 부유 구조물에 설치되며, LNG 저장탱크에 저장되었던 액화천연가스를 고압펌프를 이용하여 승압하고, 그 승압된 액화천연가스를 (LNG)를 기화기에서 재기화하여, 재기화된 천연가스(NG)를 육상 소요처로 공급하는 해상 LNG 재기화 방법이 제공된다. 본 발명에 따른 해상 LNG 재기화 방법은, 상기 LNG 저장탱크와 상기 고압펌프 사이에 마련한 석션드럼에 상기 LN 저장탱크로부터 나온 액화천연가스를 일시 저장하여 그 석션드럼 내 압력에 의해 상기 액 화천연가스를 상기 고압펌프로 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 해상 LNG 재기화 방법은, 상기 석션드럼 내의 레벨을 미리 설정된 적정 레벨로 제어하기 위해, (a) 상기 석션드럼 내의 레벨을 측정하는 단계와, (b) 상기 석션드럼 내의 레벨이 미리 설정된 적정 레벨인지를 판단하는 단계와, (c) 측정된 상기 석션드럼 내 레벨이 미리 설정된 적정 레벨 미만인 경우, 상기 LNG 저장탱크의 액화천연가스를 상기 석션드럼 내로 보충하여, 상기 석션드럼의 레벨을 조절하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 해상 LNG 재기화 방법은, 석션드럼 내의 압력을 미리 설정된 적정 레벨로 제어하기 위해, (a) 상기 석션드럼 내의 압력을 측정하는 단계와, (b) 상기 석션드럼 내의 레벨이 미리 설정된 적정 압력인지를 판단하는 단계와, (c) 측정된 상기 석션드럼 내 압력이 미리 설정된 적정 압력을 벗어난 경우, 상기 석션드럼 내의 천연가스(NG)를 흡기 및 배기하여 상기 석션드럼 내의 압력을 조절하는 단계를 포함한다.

이 때, 상기 (c) 단계는, 상기 석션드럼 내의 압력을 감소시키는 조절을 위해, 상기 석션드럼 내의 천연가스(NG)를 상기 LNG 저장탱크로 회귀시키는 것이 바람직하며, 또한, 상기 석션드럼 내의 압력을 증가시키는 조절을 위해, 상기 육상 소요처로 송출되는 천연가스(NG)를 상기 석션드럼 내로 회귀시키는 것이 바람직하다.

실시예

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 해상 LNG 재기화 시스템이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 시스템(100)은 선박(2)에 설치되어 그 선박(2)이 해상에 계류한 상태로 액화천연가스를 가스 상태의 천연가스로 재기화하여 이를 육상의 소요처(미도시됨)로 공급한다. 본 실시예의 시스템(100)이 액화천연가스의 수송 기능이 있는 LNG 재기화 선박에 설치되는 것으로 설명되지만, LNG 수송선으로 부터 액화천연가스를 받아 이를 재기화시키는 해상 위의 다른 해상 부유 구조물에 설치될 수도 있는 것이다.

본 실시예의 시스템(100)은, LNG 저장탱크(101)와, 그 LNG 저장탱크(101)로부터 끌어올려진 액화천연가스를 일시적으로 저장하는 석션드럼(110)과, 상기 석션드럼(110)으로부터 공급되는 액화천연가스를 고압으로 가압하는 복수의 고압펌프(120)와, 고압펌프(120; 하나만이 도시됨)들 각각에서 승압되어 공급된 액화천연가스를 열교환 매체를 이용하여 재기화시키는 복수의 기화기(140)를 포함한다. 상기 열교환 매체로는 해수만을 이용하거나, 해수와 다른 중간 열교환 매체(예컨대, 프로판, 에탄, 암포니아를 함께 이용할 수 있다(US 6945049호에 개시됨).

그리고, 재기화된 천연가스를 육상으로 공급(즉, 하역)하기 위해서, 해저의 가스 배관을 이용하는 방식, 또는, 해저 가스 배관 없이 직접 선박의 가스 배관과 육상의 배관(특히, 육상 안벽에 설치된 배관)을 연결하는 방식이 이용될 수 있다. 본 실시예에서는, 해저 가스 배관(7)을 이용하는 방식, 그 중에서도, 해저의 부이(4)가 선박의 터릿(3)에 접속되고 그 부이(4)가 선박 상의 LNG 재기화 시스 템(100)과 해저 터미널(6)에 라이저(riser;9)에 의해 연결되는 STL(Submerged Turret Loading) 방식이 이용된다. 그러나, 이러한 방식은 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

예를 들면, 도 1에 도시된 배관(7)과 같이 천연가스를 육상의 소요처로 공급하기 위한 해저 또는 육상의 배관은, 소요처의 천연가스 소비량 등에 의해 그 내부 압력에 변동(이하, '소요처의 압력 변동'이라 함)이 생긴다. 이러한 소요처의 압력 변동을 선박에서 제어하는 것이 쉽지 않으며, 따라서, 이러한 압력 변동에 대처하여, 해상 LNG 재기화 시스템(100)을 제어하는 운전이 필요하다.

도 2는 본 실시예에 따른 해상 LNG 재기화 시스템의 운전 개념을 개념적으로 도시한 회로도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 시스템(100)은, 시스템 내 압력 조절을 위한 압력조절밸브(150, 150')와, 재기화되어 육상으로 송출될 천연가스의 유량을 조절하는 복수의 유량조절밸브(130; 하나만이 도시됨)를 포함한다.

상기 유량조절밸브(130)는 고압펌프(120)로부터 공급된 액화천연가스의 기화량, 다시 말해, 육상 소요처로의 천연가스 공급 유량을 조절하기 위해, 복수의 기화기들(140) 각각의 입구측에 위치된다. 또한, 상기 압력조절밸브(150, 150')는 기화기(140)의 하류, 즉, 시스템의 후단에 위치하여, 소요처 압력 변동에 따라 시스템의 천연가스 운전 압력을 조절하는 역할을 한다.

상기 압력조절밸브(150)는 압력 컨트롤러(152)에 의해 제어되며, 상기 압력 컨트롤러(152)는 변동이 이루어지는 소요처의 압력정보와 시스템 내 압력정보를 이 용하여 상기 압력조절밸브(150)를 제어한다. 상기 압력 컨트롤러(152)와 이에 의해 제어되는 압력조절밸브(150)의 작용에 의해, 선박 상의 천연가스 운전압력이 소요처 의 압력보다 적정하게 큰 압력으로 유지될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 압력 컨트롤러(152)는, 소요처의 압력변동에 따라 압력변화가 생기는 압력조절밸브(150) 하류측의 압력을 제 1 압력센서(153)를 이용하여 측정하고, 그 측정된 압력값을 이용하여 소요처 압력정보를 얻을 수 있다. 그리고, 상기 압력 컨트롤러(152)는 압력조절밸브(150) 상류측의 제 2 압력센서(154)의 측정 압력값을 시스템 내 압력정보로 이용한다.

전술한 바와 같이, 본 실시예의 해상 LNG 재기화 시스템(100)은, 소요처의 압력 변동이 있는 경우, 압력 컨트롤러(152)에 의해 압력조절밸브(150)가 제어되어 시스템(100) 내 천연가스 운전 압력을 자동으로 변화시킬 수 있다. 그러나, 소요처의 압력 변동 및 이에 따른 시스템 내 운전 압력의 가변은 시스템(100)의 운전 안정성을 크게 해칠 수 있다. 이에 따라, 시스템 내 천연가스 운전 압력을 일정 압력 이상이 되도록 제한해야 한다.

이를 위해, 상기 압력 컨트롤러(152)에는 대략 70bar의 임계 운전 압력(Pc)이 미리 설정되어 있으며, 상기 압력 컨트롤러(152)는 소요처의 압력 변동에 대응하여 시스템의 천연가스 운전 압력을 가변시켜야 하는 경우에도, 항상 임계 운전 압력(Pc) 이상으로 시스템 내 압력을 유지한다.

더 나아가, 상기 압력 컨트롤러(152)는 온도센서(156)를 이용하여 천연가스의 송출 온도를 측정하고, 그 측정된 천연가스의 송출 온도가 기 설정된 설정온도 미만인 경우 시스템 내 천연가스 운전 압력이 미리 정해진 설정 압력 미만으로 떨어지는 것을 제한하여, 본 시스템의 재기화 운전의 안정성을 확보한다.

한편, 전술한 유량조절밸브(130)는 유량 컨트롤러(132)의 제어 하에 천연가스의 유량, 즉, 재기화된 후 소요처로 송출되는 천연가스의 유량을 조절한다. 유량 컨트롤러(132)는 운전자의 입력 또는 유무선 통신으로부터 얻어진 소요처의 천연가스 요청 유량을 기초로 하여 상기 유량조절밸브(130)를 제어하고 이를 통해 액화천연가스의 재기화량, 즉, 천연가스 송출유량을 조절할 수 있다.

본 실시예의 해상 LNG 재기화 시스템(100)은, 유량 컨트롤러(132)에 의한 상기 유량조절밸브(130) 제어에 필요한 시스템 내 유량 정보를 얻기 위해, 압력조절밸브(150)의 상류측에 인접하게 위치하는 미터링 유닛(133)을 포함한다. 이 미터링 유닛(133)은 복수의 기화기(140)에 재기화된 후 하나로 통합된 배관에서 모인 시스템(100) 내 천연가스 유량을 측정한다. 또한, 본 실시예의 시스템(100)은 복수의 기화기(140) 각각에 설치되어 각 기화기(140)들의 유량을 개별 측정하는 복수의 유량계(134; 하나만이 도시됨)를 또한 포함한다.

위 구성에 따라, 상기 유량 컨트롤러(132)는 소요처의 천연가스 요청유량과 미터링 유닛(133)에서 측정된 유량을 비교하고, 그 비교 결과에 따라, 유량의 전체 증감량을 결정한다. 또한, 상기 유량 컨트롤러(132)는 상기 유량 전체의 증감량을 기본으로 하여 복수의 유량계(134)에서 측정된 유량값 정보를 이용해 각 기화기(140) 입구 측에 위치한 복수의 유량조절밸브(130)를 각각 제어하고, 각 기화기(140)의 부하를 산정한다.

상기 유량 컨트롤러(132)는 위에서 언급된 측정 유량값들과 소요처의 요청 유량을 기초로 하여 천연가스의 유량을 증감시키되, 도 2에 도시된 센서들, 즉, 압력센서(137), 송출 가스 온도센서(156), 미터링 유닛(133), 배출 해수용 온도센서(147) 등에서 측정된 측정값을 이용하여 아래의 경우에는 유량의 증가를 제한한다. 아래 조건의 유량 증가 제한에 의해 시스템의 안정된 운전(재기화 및 천연가스 공급)이 구현된다.

(1)송출되는 천연가스의 압력이 기설정값 이상일 때,

(2)송출되는 천연가스의 온도가 기설정값 미만일 때,

(3)천연가스의 송출속도가 기설정값 이상일 때,

(4)기화기 출구의 열교환 매체 온도가 기설정값 미만일 때.

이제, 본 명세서의 특허청구범위에 청구된 본 발명의 주요 특징들에 대하여 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

본 실시예의 해상 LNG 재기화 시스템(100)은 전술한 석션드럼(110) 내의 압력을 제어하는 드럼 압력 조절유닛(11)을 포함한다. 상기 드럼 압력 조절유닛(11)은 이해의 편의를 위해 도 2에서 가상선으로 블록화 되어 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 상기 드럼 압력 조절유닛(11)은, 드럼 압력 컨트롤러(112), 제 1 및 제 2 드럼 압력 조절밸브(114, 115) 그리고, 드럼 압력센서(110)를 포함한다. 상기 드럼 압력 컨트롤러(112)는 석션드럼(110) 내에 위치한 상기 드럼 압력센서(113)로부터, 석션드럼(110) 내 압력 정보를 제공받아, 제 1 및 제 2 드럼 압력 조절밸브(114, 115)를 제어한다. 제 1 드럼 압력 조절밸브(114)는 석션드럼(110) 내에서 액화천연가스(LNG) 위쪽에 위치하는 천연가스(NG) 일부를 LNG 저장탱크로 회귀시켜 석션드럼(100) 내 압력을 감소시킬 수 있다. 그리고, 제 2 드럼 압력 조절밸브(115)는 소요처로 송출되는 천연가스(NG) 일부를 다시 석션드럼(110) 내로 회귀시켜 석션드럼(100) 내 압력을 증가시킬 수 있다.

따라서, 상기 드럼 압력 컨트롤러(112)는 상기 석션드럼(100) 내 압력을 미리 설정된 적정 압력 범위, 가장 바람직하게는, 일정한 압력으로 제어할 있으며, 이러한 석션드럼(100) 내 압력 제어를 통해, 석션드럼(100)의 액화천연가스가 안정된 압력, 가장 바람직하게는 일정한 압력으로 고압펌프(120)에 공급될 수 있다.

본 실시예의 해상 LNG 재기화 시스템(100)은 전술한 석션드럼(110) 내의 액화천연가스 레벨(높이)을 일정하게 연속 제어하는 드럼 레벨 조절유닛(10)을 포함한다. 상기 드럼 레벨 조절유닛(11') 또한 이해의 편의를 위해 도 2에서 가상선으로 블록화 되어 있다.

본 실시예예 따른 드럼 레벨 조절유닛(11')는 드럼 레벨 컨트롤러(116), 드럼 레벨 센서(117), 그리고, 복수의 레벨 제어밸브(118)를 포함한다. 상기 드럼 레벨 컨트롤러(116)는, 석션드럼(110) 내의 레벨 센서(117)로부터, 석션드럼(110) 내 액화천연가스의 레벨(높이) 정보를 제공받아, 복수의 레벨 제어밸브(118)를 제어한다. 위 구성요소들 포함하는 상기 드럼 레벨 조절유닛(11')에 의해, 석션드럼(110) 내 액화천연가스의 레벨은 항상 일정하게 유지될 수 있으며, 이 또한, 본 시스템(100)의 안정된 운전을 돕는다.

도 3에는 위 드럼 압력 조절 유닛(11) 및 드럼 레벨 조절 유닛(11')에 의한 의한 석션드럼(110) 내 액화천연가스의 제어 개념이 개략적인 블록순서도로 도시되어 있다.

도 2 및 도 3을 함께 살펴보면, 상기 석션드럼(110) 내의 액화천연가스 제어는 LNG 저장탱크(101)에 저장된 액화천연가스를 석션드럼(110)에서 받아 이를 일시 저장한 후 상기 고압펌프(120)로 공급하고, 상기 고압펌프(120)에서 상기 액화천연가스(LNG)를 고압으로 승압하여 상기 기화기(140)로 공급하며, 상기 기화기(140)에서 액화천연가스를 재기화하여 재기화된 가스 상태의 천연가스(NG)를 육상의 소요처로 공급하는 일련의 액화천연가스 재기화 및 천연가스 공급을 위한 시스템(100) 운전 중에 자동으로 이루어진다.

도 3을 참조하면, 먼저, 석션드럼(110) 내의 적정 압력(Ps) 및 적정 레벨(h)이 설정된다. 즉, 연속적으로 일정 압력 및 정해진 유량의 액화천연가스를 고압펌프(120)에 공급할 수 있는 석션드럼(110) 내의 적정 압력(Ps) 및 적정 레벨(h)이 미리 설정된다(S301). 이는 후술되는 다른 제어 단계들과 달리 시스템 운전 전에 이루어진다. 그리고, 상기 적정 압력 및 적정 레벨은 상한치와 하한치를 갖는 범위로 결정될 수도 있지만, 바람직하게는 단일값으로 결정된다.

상기 석션드럼(110) 내의 적정 압력 및 적정 레벨이 설정된 후, 전술한 액화천연가스의 재기화 운전이 이루어진다(S302). 그 재기화 운전 중에, 드럼 압력센서(113) 및 드럼 레벨 센서(117)이 각각 석션드럼(110) 내의 현재 압력값 및 현제 레벨값 측정에 이용된다(S303a, S303b). 그 다음, 드럼 압력 컨트롤러(112)는 석션드럼(110) 내의 압력과 미리 설정된 석션 드럼(110)의 적정 압력을 비교하고, 이를 통해, 석션 드럼(110) 내 압력 증감 여부를 판단한다(S304a). 또한, 상기 드럼 레벨 컨트롤러(116)는 측정된 석션드럼(110) 내 레벨과 미리 설정된 석션 드럼(110)의 적정 레벨을 비교하여, 액화천연가스의 보충 여부를 판단한다(S304b).

그 다음, 석션드럼(110) 내 압력 조절이 필요한 경우, 석션드럼(110) 내 압력이 조절된다(S305a). 이 때, 석션드럼(110) 내 압력감소는 제 1 드럼 압력조절밸브(114)에 의해 석션드럼(110) 위쪽에 차 있던 천연가스(NG) 일부가 LNG 저장탱크로 회귀함으로써 이루어진다. 그리고, 석션드럼(110) 내 압력증가는 제 2 드럼 압력조절밸브(115)에 의해 재기화 후 송출되던 천연가스(NG) 일부가 석션드럼(110) 내로 회귀함으로써 이루어진다. 이와 같은, 석션드럼(110)의 압력 제어에 의해, 고압펌프(120)에 대략 일정한 압력의 액화천연가스를 공급할 수 있게 된다.

또한, 상기 석션드럼(110)의 레벨 조절이 필요한 경우에는, 석션드럼(110) 내에 액화천연가스를 보충한다. 상기 액화천연가스는 드럼 레벨 제어밸브(118)의 제어에 의해 이루어지며, 그 제어를 통해, LNG 저장탱크(101)의 액화천연가스가 상기 석션드럼(110) 내로 들어가서 적정레벨로 석션드럼(110) 내의 레벨이 조절된다.

도 2를 다시 참조하면, 본 실시예의 해상 LNG 재기화 시스템(100)은 고압펌프(120)의 운전유량을 일정 유량 이상으로 자동 제어하도록 구성된다. 이를 위해, 본 시스템(100)은, 액화천연가스의 유량을 고압펌프(120)의 입구측 또는 토출측에서 측정하는 펌프 유량계(123)와, 그 펌프 유량계(123)에서 측정된 유량값을 기초로 상기 고압펌프(120)의 운전유량을 제어하는 펌프 유량 컨트롤러(122)를 포함한다. 상기 펌프 유량 컨트롤러(122)는 고압펌프(120)의 출구 측으로 석션드럼(110) 으로 이어진 회귀유로에 설치된 펌프 유량조절밸브(124)를 제어하여 고압펌프(120)의 운전유량을 제어한다. 특히, 상기 펌프 유량 컨트롤러(122)는 하한치로 정해지는 상기 설정 유량값과 상기 측정된 유량값을 비교하여, 측정된 유량값이 상기 설정 유량값보다 작은 경우, 상기 펌프 유량조절밸브(124)를 조절하여 상기 고압펌프(120)의 운전 유량을 설정 유량치 이상으로 높여준다. 결과적으로, 펌프 유량 컨트롤러(122). 펌프 유량계(123) 등을 포함하는 위 펌프 유량 제어수단에 의해 고압펌프(120)는 과부하됨 없이 안정된 고압 펌핑 운전을 할 수 있다.

이상에서는 본 발명이 특정 실시예를 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, LNG 해상 재기화 시스템에서, 고압펌프 및 그 하류의 기화기로 액화천연가스를 공급함에 있어서, 석션드럼 및 그 석션드럼 내 압력 또는 레벨을 일정하게 제어하는 수단에 의해 고압펌프 및 그 하류의 기화기 상류측에 안정된 압력으로 액화천연가스를 연속되게 공급할 수 있다. 또한, 액화천연가스의 재기화 운전 중에 상기 석션드럼 내의 유량이 대략 일정하게 유지되고, 상기 고압펌프의 운전유량 또한 정해진 하한치로 떨어짐 없이 안정되게 유지되므로, 안정된 해상LNG 재기화 운전 및 이에 의한 안정된 천연가스의 육상 소요처 공급이 구현될 수 있다.

Claims (9)

1. 삭제
2. 해상 부유 구조물에 설치되며, LNG 저장탱크에 저장되었던 액화천연가스(LNG)를 재기화하여, 재기화된 천연가스(NG)를 육상 소요처로 공급하는 해상 LNG 재기화 시스템에 있어서,

   상기 액화천연가스(LNG)를 고압으로 승압하도록 상기 해상 부유 구조물에 설치되는 고압펌프와;

   상기 해상 부유 구조물 상에서 상기 고압펌프에 의해 승압된 액화천연가스를 기화시키는 기화기와;

   상기 LNG 저장탱크로부터 액화천연가스를 받아 일시 저장하고 그 액화천연가스를 자체 내부압력에 의해 상기 고압펌프로 공급하는 석션드럼과;

   상기 석션드럼 내의 압력을 측정하는 드럼 압력센서와, 액화천연가스와 함께 존재하는 상기 석션드럼 내의 천연가스를 배기 및 흡입하도록 설치된 제 1 및 제 2 드럼 압력조절밸브와, 상기 측정된 석션드럼 내 압력을 기초로 하여, 상기 제 1 및 제 2 드럼 압력조절밸브를 제어하여 상기 석션드럼 내의 압력을 정해진 압력으로 제어하는 드럼 압력 컨트롤러를 구비하여, 상기 석션드럼 내의 압력을 적정 압력으로 유지하기 위한 드럼 압력 조절유닛을;

   포함하는 것을 특징으로 하는 석션드럼을 갖는 해상 LNG 재기화 시스템.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 제 1 드럼 압력 조절밸브는 상기 석션드럼 내 압력 감소를 위해 상기 석션드럼으로부터 상기 LNG 저장탱크로 향하는 천연가스(NG)의 제 1 회귀 유로에 설치되며,

   상기 제 2 드럼 압력 조절밸브는 상기 석션드럼 내 압력 증가를 위해 상기 기화기 하류의 배관으로부터 상기 석션드럼으로 향하는 천연가스(NG)의 제 2 회귀 유로에 설치되는 것을 특징으로 하는 석션드럼을 갖는 해상 LNG 재기화 시스템.
4. 해상 부유 구조물에 설치되며, LNG 저장탱크에 저장되었던 액화천연가스(LNG)를 재기화하여, 재기화된 천연가스(NG)를 육상 소요처로 공급하는 해상 LNG 재기화 시스템에 있어서,

   상기 액화천연가스(LNG)를 고압으로 승압하도록 상기 해상 부유 구조물에 설치되는 고압펌프와;

   상기 해상 부유 구조물 상에서 상기 고압펌프에 의해 승압된 액화천연가스를 기화시키는 기화기와;

   상기 LNG 저장탱크로부터 액화천연가스를 받아 일시 저장하고 그 액화천연가스를 자체 내부압력에 의해 상기 고압펌프로 공급하는 석션드럼과;

   상기 석션드럼 내의 레벨을 측정하는 드럼 레벨센서와, 상기 LNG 저장탱크와 상기 석션드럼 사이에 설치되어, 상기 석션드럼 내로 액화천연가스를 보충할 수 있는 드럼 레벨 제어밸브와, 상기 측정된 석션드럼 내 레벨을 기초로 하여, 상기 드럼 레벨 제어밸브를 제어하여, 상기 석션드럼 내의 레벨을 적정 레벨로 유지시키는 드럼 레벨 컨트롤러를 구비하여, 상기 석션드럼 내의 레벨을 적정 레벨로 유지하기 위한 드럼 레벨 제어유닛을;

   포함하는 것을 특징으로 하는 석션드럼을 갖는 해상 LNG 재기화 시스템.
5. 해상 부유 구조물에 설치되며, LNG 저장탱크에 저장되었던 액화천연가스를 고압펌프를 이용하여 승압하고, 그 승압된 액화천연가스를 (LNG)를 기화기에서 재기화하여, 재기화된 천연가스(NG)를 육상 소요처로 공급하는 해상 LNG 재기화 방법에 있어서,

   상기 LNG 저장탱크와 상기 고압펌프 사이에 마련한 석션드럼에 상기 LN 저장탱크로부터 나온 액화천연가스를 일시 저장하여 그 석션드럼 내 압력에 의해 상기 액화천연가스를 상기 고압펌프로 공급하는 것을 특징으로 하는 해상 LNG 재기화 방법.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 석션드럼 내의 레벨을 미리 설정된 적정 레벨로 제어하기 위해,

   (a) 상기 석션드럼 내의 레벨을 측정하는 단계와,

   (b) 상기 석션드럼 내의 레벨이 미리 설정된 적정 레벨인지를 판단하는 단계와,

   (c) 측정된 상기 석션드럼 내 레벨이 미리 설정된 적정 레벨 미만인 경우, 상기 LNG 저장탱크의 액화천연가스를 상기 석션드럼 내로 보충하여, 상기 석션드럼의 레벨을 조절하는 단계를,

   포함하는 것을 특징으로 하는 해상 LNG 재기화 방법.
7. 청구항 5에 있어서, 상기 석션드럼 내의 압력을 미리 설정된 적정 레벨로 제 어하기 위해,

   (a) 상기 석션드럼 내의 압력을 측정하는 단계와,

   (b) 상기 석션드럼 내의 레벨이 미리 설정된 적정 압력인지를 판단하는 단계와,

   (c) 측정된 상기 석션드럼 내 압력이 미리 설정된 적정 압력을 벗어난 경우, 상기 석션드럼 내의 천연가스(NG)를 흡기 및 배기하여 상기 석션드럼 내의 압력을 조절하는 단계를,

   포함하는 것을 특징으로 하는 해상 LNG 재기화 방법.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 (c) 단계는, 상기 석션드럼 내의 압력을 감소시키는 조절을 위해, 상기 석션드럼 내의 천연가스(NG)를 상기 LNG 저장탱크로 회귀시키는 것을 특징으로 하는 해상 LNG 재기화 방법
9. 청구항 6에 있어서, 상기 (c) 단계는, 상기 석션드럼 내의 압력을 증가시키는 조절을 위해, 상기 육상 소요처로 송출되는 천연가스(NG)를 상기 석션드럼 내로 회귀시키는 것을 특징으로 하는 해상 LNG 재기화 방법.

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