KR100868281B1 - 운반선에 탑재된 lng의 재기화 방법 및 장치 - Google Patents

운반선에 탑재된 lng의 재기화 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

LNG를 한 장소에서 다른 장소로 수송하는 LNG 운반선으로서, 상기 LNG 운반선에 탑재된 LNG를 기체상태로 증발시키는 증발기(23), 해수에 최소한 부분적으로라도 잠기는 하나 이상의 열교환기(21), 상기 증발기(23)와 상기 열교환기(21) 사이를 순환하는 매개 유체, 상기 매개 유체를 순환시키는 하나 이상의 펌프(22)를 포함하는 LNG 운반선이 개시된다. 매개 유체를 LNG 운반선에 내장된 증발기(23)와 물에 잠긴 열교환기(21) 사이로 순환시키고, 상기 매개 유체에 의해 전달된 열에너지를 이용하여 상기 LNG를 증발온도 이상으로 가열하고, 물에 잠긴 또는 부분적으로 잠긴 열교환기(21)에 의해 공급되는 열에너지를 이용하여 매개 유체를 가열하는 것을 포함하는, LNG 운반선에 탑재된 LNG를 재기화하는 방법이 제공된다.

Description

운반선에 탑재된 LNG의 재기화 방법 및 장치 {Method and apparatus for the regasification of LNG onboard a carrier}
본 발명은 액화천연가스(LNG)의 수송과 재기화(regasification)에 관한 것이다.
천연가스는 일반적으로 생산지에서 소비지까지 파이프라인을 통해 수송된다. 그러나 생산이 수요를 훨씬 초과하는 나라에서는 대량의 천연가스가 생산될 수 있다. 천연가스를 상업적 수요가 있는 장소로 수송하는 효과적인 수단이 없다면, 상기 가스는 생산되면서 태워질 것이고 이는 낭비적이다.
천연가스의 액화는 천연가스의 수송과 저장을 편리하게 한다. 액화천연가스(이하 'LNG')는 기체 상태에서 동량의 천연가스가 갖는 부피의 약 1/600 만을 차지한다. LNG는 천연가스를 그 끓는점(상압에서 -259℉) 아래로 냉각시켜 제조된다. LNG는 대기압이거나 이보다 약간 높은 압력의 극저온 용기에 저장된다. LNG의 온도를 올림으로써 기체형태로 되돌아가게 된다.
천연가스의 수요증가로 특수한 탱커 선박(tanker ships)에 의한 LNG의 수송이 고무되어 왔다. 알제리(Algeria), 보르네오(Borneo) 또는 인도네시아(Indonesia)와 같은 원격지에서 생산된 천연가스는 이와 같은 방식으로 액화되어 유럽, 일본 또는 미국 등 해외로 수송될 수 있다. 일반적으로 천연가스는 하나 이상의 파이프라인을 통해 액화시설 기지로 모아진다. 그 후 LNG는 비교적 짧은 파이프라인을 통해 펌핑하여 극저온실이 구비된 탱커(이러한 탱커를 LNG 운반선(carrier) 또는 'LNGC'라 하기도 한다)에 적재된다. LNGC가 목적지 항구에 도착한 후, LNG는 극저온 펌프에 의해, LNG가 액체상태로 저장되거나 재기화되는 재기화시설 기지로 하역된다. LNG를 재기화하기 위하여, LNG의 끓는 점을 초과할 때까지 온도를 올려 LNG를 가스 상태로 되돌린다. 결과로 생긴 천연가스는 그 후 소비되는 다양한 장소로 파이프라인 시스템을 통해 배급될 수 있다.
안전상, 생태적 및/또는 미관상의 이유로 LNG의 재기화는 해상(offshore)에서 일어나도록 제안되어 왔다. 재기화 시설은 해상에 위치한 고정된 플랫폼, 부상 바지(floating barge) 또는 해상에 정박된 다른 선박 상에 건설될 수도 있다. 상기 LNGC는 해상 재기화 플랫폼 또는 선박 옆에 대거나 정박할 수 있으며, 저장 또는 재기화를 위해 통상의 수단으로 하역된다. 재기화한 후에 천연가스는 육상 파이프라인 배급 시스템을 통해 수송될 수 있다.
또한, 재기화가 LNGC 내에서 수행될 것이 제안되어 왔다. 이것은 재기화 시설이 LNGC와 함께 움직인다는 점에서 어느 정도 장점이 있다. 이것은 계절적인 또는 장소에 따라 다른 천연가스 수요에의 조절을 더 쉽게 만들 수 있다. 재기화 시설이 LNGC와 함께 움직이기 때문에, 해상이든 육상이든 LNG가 인도되는 각 장소에 별도의 LNG 저장 및 재기화 시설을 준비할 필요가 없다. 대신, 재기화 시설이 구비된 LNGC가 해상에 정박하여 해상 부표(buoy) 또는 플랫폼 상에 위치한 연결부 (connection)를 통해 파이프라인 배급 시스템에 연결될 수 있다.
재기화 시설이 LNGC 상에 탑재된 경우 LNG를 재기화하는데 쓰이는 열의 근원은 LNGC 상에 위치한 보일러에 의해 가열된 매개 유체를 써서 전달될 수 있다. 그 후 상기 가열된 유체는 LNG와 접촉하는 열교환기를 통과할 수 있다.
또한, 열원을 LNGC 근처의 해수(海水)로 하는 것이 제안되어 왔다. 해수의 온도는 LNG의 끓는점 및 파이프라인 배급 최소온도보다 높기 때문에, LNG를 덥혀서 재기화하도록 열교환기를 통하여 펌프될 수 있다. 그러나, LNG가 덥혀져서, 재기화하고, 과열됨에 따라 두 유체간 열교환의 결과로 해수는 냉각된다. 해수가 해수의 어는점 아래로 냉각되지 않도록 주의를 기울여야 한다. 이것은 덥혀지는 LNG 및 상기 LNG를 덥히는 데 사용되는 해수의 유량이 주의깊게 조절될 것을 요구한다. 유량의 적절한 균형은 LNG의 소망하는 기화속도 뿐만 아니라 해수의 주위 온도에 의해 영향을 받는다. 해수의 주위 온도는 LNGC가 정박될 장소, LNG가 인도되는 연중 시기, 물의 깊이, 심지어는 LNG를 덥히고 냉각된 해수가 배출되는 방법에 의해서도 영향을 받는다. 게다가, 냉각된 해수가 배출되는 방법은 환경적 고려, 즉 냉각된 해수 배출구 근처에서 주위 수온의 하강에 의한 바람직하지 않은 환경적 충격을 피하는 것에 의해서 영향을 받을 수 있다. 이것은 LNGC에 탑재된 재기화 장치에서 LNG가 가열될 수 있는 속도, 즉 주어진 시간 내에 기화될 수 있는 LNG의 부피에 영향을 미칠 수 있다.
한 가지 태양에서, 본 발명은 하나 이상의 물에 잠긴(submerged) 열교환기, LNG 증발용 탑재 증발기 및 증발기와 물에 잠긴 열교환기를 순환하는 매개 유체를 포함하는 재기화 시스템을 갖는 LNGC에 관한 것이다.
다른 태양에서, 본 발명은 LNG를 증발시키는 탑재 증발기 및 LNGC가 적하 터미널에 도달한 후 LNGC에 연결되는, 물에 잠긴 열교환기를 포함하는 LNGC를 위한 재기화 시스템에 관한 것이다.
LNG가 LNGC에서 재기화되는 방법에 다양한 개선을 행할 수 있다. 구체적으로는, LNGC 탑재 재기화의 환경적 영향 및 위치에 관하여 유연성을 추가로 제공하는 데 쓰일 수 있는 다른 열원, 열전달용 구성요소, 열원의 조합이 있다.
'선저 냉각기'(keel cooler)라고 흔히 불리는 장치는 과거에 추진 엔진 냉각기나 공조기과 같은 해양 장치의 냉각원을 제공해 왔다. 도 1에 도시한 바와 같이 선저 냉각기(2)는 선박의 선체(1)의 바닥 위 또는 근처에 일반적으로 위치하여 냉각능력을 필요로 하는 탑재장비(해양 공조기 유닛(3) 따위)에 의해 발생하는 열의 '히트 싱크(heat sink)'로 해수를 사용하는, 물에 잠긴 열교환기이다.
상기 선저 냉각기(2)는 선체(1) 저부에 내장되거나 선체(1) 외부에 부착된 하나 이상의 포드(미도시)를 사용하여, 펌프(1)에 의해 포드(pod)를 통하여 순환하는 (깨끗한 물 또는 글리콜과 같은) 매개 유체를 냉각하는 열교환기로서 작동한다. 이 매개 유체는 과량의 열을 흡수하기 위해 선박의 한 곳 이상으로 펌프된다.
이러한 시스템은 냉각유체로 사용하기 위해 해수를 흡입하고 배출하는 시스템에 비하여, 선박 상의 여러 곳에 해수를 순환시키는 것과 관련한 침수 및 부식의 위험이 감소한다는 것이 장점의 하나이다. 선저 냉각기(2) 포드의 외부만이 해수에 노출되고, 나머지 부분을 순환하는 깨끗한 물, 또는 다른 비교적 비부식성 유체는 폐쇄계를 이룬다. 폐쇄 루프 시스템의 펌프, 파이프, 밸브, 기타 구성요소는 해수 부식에 내성이 있는 소재보다 더 색다른 소재로 제조될 필요가 없다. 선저 냉각기(2)는 해수가 선박 기계 요소의 내부를 통과하는 시스템이라면 필요할 해수 여과의 필요성도 없다.
도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 바람직한 일 구현예로, 하나 이상의 물에 잠긴 열교환기(21)가 채용되는데, 냉각능력을 부여하기 위해서가 아니라, 대신 이후에 LNG를 재기화하는 데 사용될, 폐쇄 루프를 순환하는, 유체를 가열하는 능력을 부여하기 위한 것이다.
하나 이상의 물에 잠긴 열교환기 유닛(21)은 선체(1)의 흘수선(waterline) 아래쪽 어디든 적절한 장소에 위치할 수 있다. 상기 유닛은 LNGC의 선체(1) 내에 직접 장착될 수도 있고, 적절한 배관으로 LNGC에 연결된 하나 이상의 분리된 구조물에 장착될 수도 있다. 예를 들면, 물에 잠긴 열교환기 시스템은 LNGC를 정박하는 데 사용되는 부표에 장착될 수도 있다. 선택적으로, 상기 열교환기는 전체적으로가 아닌 부분적으로 물에 잠길 수도 있다.
글리콜이나 깨끗한 물과 같은 매개 유체는 펌프(22)에 의해 증발기(23)와 물에 잠긴 열교환기(21)를 통하여 순환된다. 허용 열용량 또는 끓는점과 같은 적절한 성질을 가진 다른 매개 유체 또한 사용될 수 있고, 이것들은 산업계에서 흔히 알려져 있다. LNG는 라인(24)를 통해 재기화가 일어나는 증발기(23)를 지나 라인(25)를 통해 배출된다.
상기 물에 잠긴 열교환기(21)는 상기에서 언급한 바와 같이 LNGC 내부로 해수의 흡입 또는 펌핑 없이, 주위 해수로부터 순환되는 매개 유체로의 열전달을 가능하게 한다. 열교환기(21)의 크기와 표면적은 천연가스를 인도하기 위해 재기화되는 하적 LNG의 부피와 LNGC가 천연가스를 인도하는 곳의 물의 온도범위에 따라 크게 달라질 수 있다.
예를 들면, 물에 잠긴 열교환기(21)로 회수되었을 때 순환된 매개 유체의 온도가 약 45℉이고 해수온도가 약 59℉라면, 둘 사이의 온도 차이는 약 14℉이다. 이것은 비교적 크지 않은 온도차이이고, 따라서 시간당 몇 백만 BTU의 열을 제거하기 위해 설계된 상기한 전형적인 선저 냉각기와 비교하였을 때, 열교환기(21)는 본 발명의 열전달 필요를 만족하기 위해 더 큰 표면적을 필요로 할 것이다. 바람직한 일구현예에서, 시간당 약 6천200만 BTU를 흡수하기 위해 설계된 물에 잠긴 열교환기(21)가 사용되고 약 450,000 ft2의 표면적을 갖는다. 이러한 크기의 표면적은, 바람직한 구현예로 통상의 선저 냉각기와 유사하게 배열된 다중 튜브 번들을 포함하여 다양한 형태로 배열될 수 있다. 본 발명의 열교환기(21)는 쉘 앤 튜브 열교환기(shell and tube heat exchanger), 벤트-튜브 고정-튜브-시트 교환기(bent-tube fixed-tube-sheet exchanger), 나선 튜브 교환기(spiral tube exchanger), 폴링-필름 교환기(falling-film exchanger), 판형 교환기(plate-type exchanger), 또는 LNG가 재기화되는 온도, 부피 및 열 흡수 요건을 만족하고 당업자에게 흔히 알려진 다른 열교환기일 수 있다.
게다가, 열교환기(21)는 선박에 장착되는 대신, LNG 선박이 LNG의 해상 배출 시설에 닿은 후 물 속으로 하강하는 분리된 열교환기(21)이거나, 해상 배출 시설에서 영구히 잠겨 있게 설치된 것일 수도 있다. 이들 선택적 열교환기(21) 구조중 어느 하나는 매개 유체가 물에 잠긴 열교환기(21)를 통해 순환되도록 LNGC에 연결된다.
증발기(23)는 바람직하게는 쉘 앤 튜브 증발기이고, 그러한 증발기(23)가 도 2에 개략적으로 묘사되어 있다. 이 유형의 증발기(23)는 산업계에 잘 알려져 있고, 재기화 시설 기지에서 적용 중에 있는 물에 의해 가열되는 수십여 개의 쉘 앤 튜브 증발기와 유사하다. 해수가 열매의 하나일 수 있거나 장치와 접촉할 수 있는, 선상에서의 이용에 있어서, 증발기(23)는 해수와 접촉하여 젖는 표면은 독점적인 AL-6XN 수퍼 스테인레스 스틸(ASTM B688)로, 증발기(23)의 다른 표면은 타입 316L 스테인레스 스틸로 만드는 것이 바람직하다. 증발기에는 티타늄 합금 및 조성물을 포함하지만 여기에 한정되지는 않는 매우 다양한 소재가 사용될 수 있다.
바람직한 구현예로, 약 16.9의 분자량을 갖는 LNG를 약 1억 표준 세제곱피트/일('mmscf/d')로 생산하는 쉘 앤 튜브 증발기(23)가 사용된다. 예를 들어, 온도가 약 59℉인 해수에서 LNGC를 운전하고 매개 유체의 온도가 45℉일 때, 증발기(23)는 약 2,000 m3/시의 가열수 흐름을 필요로 할 것이다. 약 6,200만 BTU/시로 발생하는 열전달은 바람직하게는 지름이 약 4분의 3인치이고 길이가 약 40피트인 튜브를 사용하는 싱글 번들 튜브를 사용하여 바람직하게 달성된다. 증발기(23)에는 튜브 내 에 LNG가 균일하게 분포되도록 하고, 튜브와 쉘 사이의 열수축의 차이를 조절하며, 가열하는 매개수의 동결을 방지하고, 선박의 가속으로 인한 추가적인 부담을 조절하기 위해 특수한 설계 특징들이 결합되어 있다. 가장 바람직한 구현예로는 평행설치한 100 mmscf/d 용량의 증발기(23)를 배열하여 재기화 선박에서 요구되는 총생산용량을 달성하는 것이다. 본 유형의 증발기(23)를 미국내에서 공급하는 자로는 시카고 파워 앤드 프로세스사(Chicago Power and Process, Inc.)와 매닝 앤드 루이스 사(Manning and Lewis, Inc.) 등이 있다.
발명의 바람직한 구현예로, 매개 유체용 순환펌프(22)는 동기속도 전기모터(synchronous speed electrical motors)로 구동되는 통상의 1단 원심펌프(single stage centrifugal pump)(22)이다. 1단 원심펌프(22)는 해양 관련 및 산업적 응용분야에서 물 및 유체의 펌핑에 빈번하게 사용되며 당업자에게 잘 알려져 있다. 상기 순환펌프(22)의 용량은 설치된 증발기(23)의 수량과 소망하는 여유도(degree of redundancy)에 근거하여 선택된다.
예를 들면, 약 5억 표준 세제곱피트/일('mmscf/d') 설계용량을 만족하기 위해, 각각의 용량이 100 mmscf/d인 여섯 개의 증발기(23)를 선박에 설치하였다. 이 시스템에 필요한 총 가열수 순환량은 설계 시점에 약 시간당 10,000 m3이고, 최고 속도에서 시간당 약 12,000 m3이다. 선박의 공간적 한계를 고려하여, 각각 시간당 5,000 m3의 용량을 갖는 세 개의 펌프(22)가 사용되고 설계시점의 순환 요구량인 시 간당 10,000 m3에서 충분한 여유를 제공한다. 이 펌프(22)들은 약 30미터의 총 손실 수두(total dynamic head)를 갖고, 각 펌프(22)의 동력 요구량은 약 950 kW(킬로와트)이다. 각 펌프의 흡입 및 배출 파이프는 지름이 650mm인 파이프가 바람직하지만, 다른 크기의 파이프도 사용될 수 있다.
펌프(22)에 사용되고 파이프와 연관되는 소재는 해수의 부식작용을 견딜 수 있는 것이 바람직하고, 다양한 소재가 활용 가능하다. 바람직한 구현예로, 펌프 케이싱은 니켈 알루미늄 청동 합금이고 임펠러(impeller)는 모넬(Monel) 펌프 샤프트를 갖는다. 모넬은 니켈 약 60 내지 70%, 구리 22 내지 35%, 소량의 철, 망간, 실리콘 및 탄소를 갖는 내부식성이 강한 니켈계 합금이다.
발명의 바람직한 구현예가 1단 원심펌프(22)에 대해 기재되어 있지만, 요구되는 유량을 만족하는 수많은 유형의 펌프(22)가 사용될 수 있고 펌프 공급업자들로부터 입수가능하다. 다른 구현예로, 펌프(22)는 매개 유체의 유량 요건을 만족하는, 스무드 흐름 및 맥동 흐름 펌프류(smooth flow and pulsating flow pumps), 속도-수두 또는 양-변위 펌프류(velocity-head or positive-displacement pumps), 스크류 펌프류(screw pumps), 로타리 펌프류(rotary pumps), 베인 펌프류(vane pumps), 기어 펌프류(gear pumps), 레이디얼-플런저 펌프류(radial-plunger pumps), 스워시-플레이트 펌프류(swash-plate pumps), 플런저 펌프류(plunger pumps) 및 피스톤 펌프류(piston pumps), 또는 다른 펌프류일 수 있다.
물에 잠긴 또는 부분적으로 물에 잠긴 열교환기 시스템(21)은 LNG 재기화의 유일한 열원으로 사용될 수도 있고, 도 3에 도시한 발명의 다른 구현예에서처럼, 하나 이상의 제2열원과 결합하여 사용될 수도 있다. 물에 잠긴 또는 부분적으로 물에 잠긴 열교환기 시스템(21)의 용량이, 또는 그 지역 해수의 온도가 재기화 운전을 소망하는 수준으로 하기에 요구되는 양의 열을 제공하기에 충분하지 않다면, 발명의 본 구현예는 운전상 잇점이 있다.
바람직한 선택적 구현예는, 상기 매개 유체가 펌프(22)에 의해 스팀 히터(26), 증발기(23) 및 하나 또는 그 이상의 물에 잠긴 또는 부분적으로 물에 잠긴 열교환기(21)를 지나 순환된다. 발명의 가장 바람직한 구현예에서, 열교환기(21)는 물에 잠긴다. 보일러 또는 다른 열원에서 나오는 스팀은 스팀히터(26)에 라인(31)을 타고 들어와서 응축물이 되어 라인(32)을 통해 나간다. 밸브((41), (42) 및 (43))는 스팀히터(26)의 격리 및 바이패스 라인(51)의 개방을 가능하게 해 주고, 회로에서 스팀히터(26)가 제거된 채 증발기(23)가 운전될 수 있도록 해 준다. 선택적으로 밸브((44), (45) 및 (46))는 물에 잠긴 열교환기(21)의 격리 및 바이패스 라인(52)의 개방을 가능하게 해 주고, 회로에서 물에 잠긴 열교환기(21)가 제거된 채 증발기(23)가 운전될 수 있도록 해 준다.
스팀히터(26)는 순환수를 가열할 수 있게 하기 위해 배수 냉각기(drain cooler)를 구비한 일반적인 쉘 앤드 튜브 열교환기이며, LNG 재기화에 필요한 열의 전부 또는 일부를 제공한다. 스팀히터(26)는 약 10 bar의 압력과 약 450℉의 온도를 가진 비과열 스팀을 공급하는 것이 바람직하다. 스팀은 스팀히터(26) 및 배수 냉각기에서 응축되어 과냉각되고 약 160℉에서 선박의 스팀 플랜트로 되돌아간다.
또 다른 선택적 구현예로, 스팀히터(26)와 배수 냉각기의 매개 가열수는 바닷물이다. 90-10 구리 니켈 합금이 매개 가열수와 접촉하여 젖는 모든 표면에 사용되는 것이 바람직하다. 스팀 및 응축수와 접촉하는 쉘 측 성분은 탄소강인 것이 바람직하다.
앞서 기술한 선박에의 설치에 있어, 배수 냉각기를 갖춘 세 개의 스팀히터(26)가 사용되는데 각각이 전체 필요한 용량의 50%를 제공하는 것이 바람직하다. 배수 냉각기를 갖춘 각 스팀히터(26)는 시간당 약 5,000m3의 가열수 흐름 및 시간당 30,000kg의 스팀흐름의 용량을 갖는다. 적절한 스팀 열교환기(26)는 많은 선박, 산업설비, 기간설비(utility application)에서 사용되는 스팀 표면 응축기와 유사하고, 전 세계 열교환기 제조자들로부터 입수 가능하다.
해수 유통 시스템(flow through seawater system)에 해수 취입부(61)와 배출부(62)를 부가하면 해수가 물에 잠긴 열교환기(21) 대신, 증발기(23)의 직접 열원 또는 스팀히터(26)과 함께 부가적인 열원으로 사용될 수 있게 해 준다. 이것은 도 3에 파선(破線)으로 나타내었다.
선택적으로, 물에 잠긴 또는 부분적으로 물에 잠긴 열교환기 시스템(21)은 제2열원으로 사용하고, 다른 열원을 재기화 운전을 위한 제1열원으로 사용할 수도 있다. 그러한 다른 열원의 예에는 보일러에서 나오는 스팀, 또는 해수가 해양(또는 다른 LNGC가 위치한 수계(body of water))에서 열원으로 도입되고, LNG를 또는 이어서 LNG를 계속하여 덥힐 매개 유체를 덥히는 데 사용된 후 해양으로 다시 배출되 는 해수 유통 시스템(flow-through seawater system)을 포함한다. 다른 열원으로는 물에 잠긴 연소 증발기(submerged combustion vaporizer) 또는 태양 에너지를 포함할 수 있다. 제1열원에 덧붙여 제2열원 또는 다른 열원을 갖는 것은 그 열원의 어느 쪽이 물에 잠긴 열교환기 시스템이든 아니든 유리하다고 간주된다.
적어도 하나의 제2열원과 결합한 제1열원의 사용은 LNG가 재기화 목적으로 가열되는 방법에 유연성을 더해준다. 제1열원은 재기화가 일어나는 모든 주위 환경을 수용하도록 열원의 규모를 맞출 필요 없이 사용될 수 있다. 대신, 제2열원은 추가적인 열원이 요구되는 환경에서만 사용될 수도 있다.
제1열원과 완전히 다른 원리에 기초한 제2열원을 이용하면 또한 제1열원이 정지된 경우에도 적어도 일부 열에너지를 이용할 수 있도록 보장해준다. 제1열원이 정지된 경우 재기화 용량은 실질적으로 감소하지만, 제2열원은 제1열원이 보수되거나 그렇지 않다면 정지의 원인이 수정되는 동안 사용될 수 있는 적어도 부분적인 재기화 능력을 제공할 것이다.
그러한 시스템의 일구현예에서, 제1열원은 보일러에서 나오는 스팀이고, 제2열원은 물에 잠긴 열교환기 시스템일 수 있다. 선택적으로, 제1열원은 보일러에서 나오는 스팀이고, 제2열원은 개방된 해수 유통 시스템(flow-through seawater system)일 수 있다. 열원의 다른 조합은 가용성, 경제성, 및 다른 고려사항에 따라 역시 사용될 수 있다. 다른 가능한 열원으로는 열수 가열 보일러(hot water heating boilers), 매개 유체 열교환기, 또는 물에 잠긴 연소 열교환기(submerged combustion heat exchangers)를 포함하며 이들 모두 시중 구입할 수 있는 제품이 다.
시스템의 다른 구현예에서 LNGC는 제1열원을 갖추고, 그렇지 않다면 선박의 본질적인 개조를 필요로 할 수도 있는, 파이프와 다른 물품을 포함함으로써 제2열원을 부가할 준비가 되도록 한다. 예를 들면, LNGC는 제1열원으로 보일러에서 나오는 스팀을 사용하도록 설비되고, 향후 선박 자체의 주요한 구조적 변경을 요하지 않으면서 물에 잠긴 열교환기 시스템이나 해수 유통 시스팀의 설치를 용이하게 하는 적절한 파이핑, 펌프 또는 다른 장비의 위치를 갖출 수 있다. 이것은 LNGC 건설의 초기 비용을 증가시키거나 LNGC의 용량을 조금 감소시키겠지만, 후일에 선박의 주요한 구조적 변경을 해야하는 것보다 경제적으로 낫다.
본 발명의 바람직한 방법(method)은 LNG 운반선에 탑재되어 있는 동안, LNG를 재기화하는 개량된 공정이다. 상기한 재기화 시설을 갖춘 LNGC는 해상에 정박하여 예를 들면, 해상 부표(buoy) 또는 플랫폼에 위치한 연결부를 통해 파이프라인 배급시스템에 연결될 수도 있다. 이러한 연결이 만들어지면, 글리콜 또는 깨끗한 물과 같은 매개 유체가 펌프(22)에 의해 물에 잠긴 또는 부분적으로 물에 잠긴 열교환기(21)와 증발기(23)를 통해 순환된다. 허용 열용량과 끓는점과 같은 적절한 성질을 지닌 다른 매개 유체도 역시 위에 기술한 바와 같이 사용될 수 있다. 상기 열교환기(21)는 물에 잠기는 것이 바람직하고, 둘 사이의 온도차이에 기인한 주위 해수로부터 순환되는 매개 유체로의 열전달을 가능하게 한다. 그 후 매개 유체는 쉘 앤 튜브 증발기인 것이 바람직한 증발기(23)로 순환된다. 바람직한 구현예에서, 매개 유체는 평행한 증발기를 통과하여 LNGC의 생산용량을 증가시킨다. LNG는 라인 (24)을 통해 그것이 재기화되는 증발기(23)로 들어가 라인(25)를 통해 나간다. 라인(25)으로부터 상기 LNG는 LNGC가 정박된 플랫폼 또는 부표(buoy)에 붙은 파이프라인 배급 시스템에 들어간다.
본 발명의 다른 방법에서, 매개 유체는 적절한 파이핑으로 LNGC에 연결된 하나 또는 그 이상의 구조물에 장착된 물에 잠긴 열교환기(21)를 통해 순환된다. 발명의 또 다른 선택적 방법에서, 상기 물에 잠긴 열교환기(21)는 LNGC가 정박된 부표(buoy) 또는 다른 해상 구조물에 장착되어 선박이 닿은 뒤에 선박과 연결된다.
발명의 바람직한 다른 방법에서, 하나 이상의 제2열원이 LNG의 재기화를 위해 제공된다. 일구현예에서, 매개 유체는 펌프(22)에 의해 스팀히터(26), 증발기(23), 및 하나 또는 그 이상의 물에 잠긴 또는 부분적으로 물에 잠긴 열교환기(21)를 통해 순환된다. 보일러 또는 다른 근원에서 나온 스팀이 스팀히터(26)에 라인(31)을 통해 들어가고 라인(32)를 통해 응축수로 나온다. 밸브((41), (42) 및 (43))는 스팀 히터(26)를 사용하거나 사용하지 않고 증발기(23)가 작동하도록 해 준다. 게다가, 증발기(23)는 스팀 히터(26)와 같은 제2열원만을 사용하여 작동될 수도 있다. 밸브 ((44), (45) 및 (46))는 이러한 물에 잠긴 열교환기들을 격리할 수 있게 해 주어서, 상기 증발기(23)는 그들 없이 운전될 수도 있다.
발명의 다른 방법에서, 취입부(61)과 배출부(62)를 갖춘 해수 유통 시스템은 해수를 증발기(23)의 직접 열원으로 또는 물에 잠긴 열교환기(21) 대신 스팀히터(26)와 결합하여 사용되는 추가적인 열원으로 사용할 수 있게 해 준다. 기술된 다른 열원 중 하나가 제1열원으로 사용되는 동안 당연히, 물에 잠긴 또는 부분적으로 물에 잠긴 열교환기 시스템(21)이 제2열원으로 사용될 수 있다. 이것의 예는 위에 기술되어 있다.
발명의 다양한 구현예가 앞에서 도시되고 기술되었다. 그러나, 본 발명은 여기에 한정되지 않는다. 오히려, 본 발명은 부가된 청구 범위에만 한정된다고 간주될 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 선저 냉각기 시스템의 개략도이다.
도 2는 증발기의 열원으로 사용되는 물에 잠긴 열교환기의 개략도이다.
도 3은 선택적인 2중 열원 시스템의 개략도이다.

Claims (14)

  1. LNG를 한 장소에서 다른 장소로 운반하는 LNG 운반선으로서,
    (a) LNG를 기체 상태로 증발시키기 위해 LNG 운반선에 탑재된 증발기;
    (b) 상기 증발기와 열적으로 연결되고 적어도 부분적으로 물에 잠긴 적어도 하나의 열교환기;
    (c) 상기 증발기와 상기 열교환기 사이를 순환하는 매개 유체; 및
    (d) 상기 매개 유체를 순환시키기 위한 적어도 하나의 펌프
    를 포함하는 LNG 운반선.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 열교환기가 LNG 운반선의 외면에 부착된 것을 특징으로 하는 운반선.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 열교환기가 LNG 운반선의 선체 내부의, 흘수선(waterline) 아래에 장착되는 것을 특징으로 하는 운반선.
  4. LNG를 한 장소에서 다른 장소로 운반하는 LNG 운반선으로서,
    (a) LNG를 기체 상태로 증발시키기 위해 LNG 운반선에 탑재된 증발기;
    (b) 상기 증발기와 열적으로 연결되고 물에 완전히 잠긴 적어도 하나의 열교환기;
    (c) 상기 증발기와 상기 열교환기 사이를 순환하는 매개 유체; 및
    (d) 상기 매개 유체를 순환시키기 위한 적어도 하나의 펌프
    를 포함하는 LNG 운반선.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 열교환기는 사용시 물 속으로 하강되는 것을 특징으로 하는 운반선.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 열교환기는, 기계적 장치에 의해 사용시 물속으로 하강되고 LNG 운반선 상에 가동적(可動的)으로 고정되는 것을 특징으로 하는 운반선.
  7. 제 5 항에 있어서, 적어도 하나의 열교환기가 잠기도록 구성되고, 상기 열교환기가 상기 LNG 운반선에 부착된 것을 특징으로 하는 운반선.
  8. 삭제
  9. (a) 적어도 부분적으로 물에 잠긴 열교환기와 LNG 운반선에 탑재된 증발기 사이로 매개 유체를 순환시키는 단계;
    (b) LNG를 상기 매개 유체에 의해 운반된 열에너지를 이용하여 증발 온도 이상의 온도로 가열하는 단계; 및,
    (c) 매개 유체를 열교환기에 의해 공급되는 열에너지를 이용하여 가열하는 단계를 포함하는, LNG 운반선에 탑재된 상태로 LNG를 재기화하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 열교환기가 LNG 운반선의 선체에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 열교환기가 LNG 운반선의 선체 내부의, 흘수선 아래에 장착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    (a) LNG 운반선이 터미널에 도착한 후에 LNG 운반선을 물에 잠긴 열교환기에 연결하는 단계; 및,
    (b) LNG 운반선이 터미널을 떠나기 전에 LNG 운반선을 물에 잠긴 열교환기로부터 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. (a) 완전히 물에 잠긴 열교환기와 LNG 운반선에 탑재된 증발기 사이로 매개 유체를 순환시키는 단계;
    (b) LNG를 상기 매개 유체에 의해 운반된 열에너지를 이용하여 증발 온도 이상의 온도로 가열하는 단계; 및
    (c) 매개 유체를 열교환기에 의해 공급되는 열에너지를 이용하여 가열하는 단계를 포함하는, LNG 운반선에 탑재된 상태로 LNG를 재기화하는 방법.
  14. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 열교환기가 부표(buoy)에 부착되도록 구성된 것을 특징으로 하는 운반선.
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