KR101060887B1 - 압축가스 운반선용 압력조절 기반 압축가스 배출시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축가스 운반선용 압력조절 기반 압축가스 배출 시스템에 관한 것으로, 그 목적은 압축가스 운반선에 저장된 압축가스의 배출을 위해 사용되는 전력량을 감소시킬 수 있으며, 또 신속하고 안정적인 압축가스의 하역이 가능하도록 한 압축가스 운반선용 압력조절 기반 압축가스 배출 시스템을 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 압축가스 운반선에 구비된 압축가스 저장용기의 압축가스를 하역 또는 위급사태 발생 시 저장용기로부터 배출시키는 배출시스템에 있어서, 상기 저장용기로부터 배출되는 압축가스의 압력이 설정된 압력에 도달하기 전까지 저장용기의 배출 측에 배치된 밸브를 개방하여 압축가스가 자연적인 배출을 유도하는 자연배출수단; 상기 자연배출수단에 의한 압축가스로 배출로 인하여 압축가스의 압력이 설정된 압력으로 감소되면, 저장용기에 치환액체를 공급하여 압축가스를 강제로 배출시키는 강제배출수단; 상기 압축가스의 압력을 감지하여 강제배출수단의 구동을 제어하는 압력감지수단; 상기 저장용기로부터 배출되는 압축가스 중에 포함된 수분을 분리하는 기액분리기; 및 상기 기액 분리기의 후단에 배치되어 압축가스를 사용처에 맞는 온도로 조절하는 히터를 포함하는 압축가스 배출 시스템에 관한 것을 기술적 요지로 한다.

압축가스, 자연배출수단, 강제배출수단, 압력감지수단

Description

압축가스 운반선용 압력조절 기반 압축가스 배출시스템{Control discharge system for CNG carrier}

본 발명은 압축가스 운반선에 저장된 압축가스를 하역하거나 또는 위급시 배출시키는 배출시스템에 관한 것으로, 특히 압축가스 저장용기의 배출측에 설치된 밸브 개방에 의한 압축가스의 자연적인 배출방식과, 고압 치환액체를 이용한 강제적인 배출방식을 혼합하여 보다 안전하고 신뢰성을 높인 압축가스 배출시스템에 관한 것이다.

종래에는 압축가스 운반선(CNG 운반선)에서 저장된 압축가스의 하역 시 아래의 도 1 및 도 2에 도시된 배출시스템을 이용하여 압축가스를 하역하거나 위급시 압축가스를 배출하도록 하고 있다.

도 1은 종래 압축가스 배출시스템의 일례를 나타낸 계통도를 도시하고 있다.

도 1에 개시된 압축가스 배출시스템의 경우, 하역 시 밸브 개방과 압축기를 이용하여 고압의 압축가스(이하 CNG)를 저장 용기에서 빼낸 후, 배출 된 가스의 온 도를 사용처에 맞게 온도를 조절하여 이송하는 방식이다.

이러한 배출시스템은 저장 용기에 연결된 밸브 개방과 함께 압축기를 이용하여 압축가스를 하역하게 되므로, 시스템의 구성 및 공정이 단순한 이점을 가지고 있으나, 고압의 압축가스 방출에 따른 급격한 온도 강하로 저장 용기의 후단에 배치되는 파이프나 특히 압축기와 같은 장비가 저온에 충분히 견딜 수 있도록 설계되어야만 하는 문제점을 가지고 있다.

도 2는 종래 압축가스 배출시스템의 또 다른 예를 나타낸 계통도를 도시하고 있다.

도 2에 개시된 압축가스 배출시스템의 경우, 고압 액체 펌프로 이송된 치환액체를 이용하여 압축가스를 하역하는 방식이다.

이러한 방식의 배출시스템은 압축가스의 배출이 요구될 경우, 치환액체를 신속하게 공급할 수 있으므로 공정의 신속성과 안전성을 확보할 수 있는 장점을 가지고 있으며, 급격한 온도 하강 문제도 피할 수 있는 장점을 가지고 있다.

반면, 고압의 치환액체를 이용하여 저장 용기 내의 압축가스를 밀어내도록 하기 위해서는 치환액체가 압축가스 보다 높은 압력을 유지해야만 하므로, 치환액체를 고압을 이송시킬 수 있는 여러 대의 고압 펌프가 필요하여 설비비용이 증가하는 것은 물론이고 사용 전력의 증대로 유지비용 또한 증대되는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 압축가스 운반선에 저장된 압축가스의 배출을 위해 사용되는 전력량을 감소시킬 수 있으며, 또 신속하고 안정적인 압축가스의 하역이 가능하도록 한 압축가스 운반선용 압력조절 기반 압축가스 배출 시스템을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 압축가스 운반선용 압력조절 기반 압축가스 배출 시스템은 압축가스 운반선에 구비된 압축가스 저장용기의 압축가스를 하역 또는 위급사태 발생 시 저장용기로부터 배출시키는 배출시스템에 있어서, 상기 저장용기로부터 배출되는 압축가스의 압력이 설정된 압력에 도달하기 전까지 저장용기의 배출 측에 배치된 밸브를 개방하여 압축가스의 자연적인 배출을 유도하는 자연배출수단; 상기 자연배출수단에 의한 압축가스 배출로 인하여 압축가스의 압력이 설정된 압력에 도달하면, 저장용기에 치환액체를 공급하여 압축가스를 강제로 배출시키는 강제배출수단; 상기 압축가스의 압력을 감지하여 강제배출수단의 구동을 제어하는 압력감지수단; 상기 저장용기로부터 배출되는 압축가스 중에 포함된 수분을 분리하는 기액분리기; 및 상기 기액 분리기의 후단에 배치되어 압축가스를 사용처에 맞는 온도로 조절하는 히터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 자연배출수단은 저장용기의 배출 측 또는 저장용기의 배출 측으로부터 연장되는 배관 상에 설치된 압력 조절 밸브로 구성된다.

한편, 상기 강제배출수단은 압축가스의 강제배출을 위한 치환액체가 저장되는 치환액체 저장용기; 및 상기 압력감지수단에 의하여 압축가스의 압력이 설정된 압력 보다 낮은 것으로 감지되었을 때 구동하여 치환액체를 저장용기로 이송하는 고압펌프로 구성된다.

한편, 상기 압력감지수단은 자연배출수단의 밸브를 통해 유동하는 압축가스의 압력을 감지하는 압력감지기로 구성된다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 압축가스 배출초기에는 저장용기 내에 형성된 압축가스의 높은 압력을 이용하여 자연적으로 압축가스를 배출하고, 압축가스의 배출로 인하여 압축가스의 압력이 낮아지게 되면, 고압펌프 및 치환액체를 이용하여 압축가스를 강제로 배출시키도록 함으로써, 압축가스를 신속하고 안정적으로 배출시키면서도 고압펌프의 구동을 위한 전력을 절감할 수 있게 되었다.

또한, 급격한 온도 감소 현상을 방지할 수 있으며, 밸브 개방에 의한 자연 배출 압력을 운전 상황에 맞춰 배출 속도 등을 자유롭게 조절할 수 있게 되었다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 압축가스 배출 시스템의 계통도를 도시하고 있다.

본 발명의 배출 시스템은 자연배출수단(120)과, 강제배출수단(130)과, 압력감지수단(140)과, 기액분리기(Separator,150)와, 히터(160)로 구성되며, 이러한 구성의 본 발명은 압축가스가 저장된 저장용기(110) 내의 압축가스 압력이 설정된 압력으로 감소할 때까지는 치환액체를 사용하지 않고 밸브 개방을 통해 압축가스를 하역 또는 비상 방출을 실행한 후, 저장용기(110) 내의 압축가스 압력이 설정된 압력에 도달하면, 고압펌프(132)를 구동하여 치환액체를 저장용기(110)로 강제 주입하여 압축가스의 강제배출을 유도함으로써, 시스템의 구조를 단순화하면서도 압축가스를 신속하고 안정적으로 배출시킬 수 있도록 한 것이다. 여기서 상기 언급된 설정된 압력이라 함은 관리자에 의하여 미리 입력된 압력을 의미하는 것이다.

이하 각각의 구성요소에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.

상기 자연배출수단(120)은 저장용기(110)에 저장된 압축가스의 높은 압력을 이용하여 압축가스가 자연적으로 배출되게 하는 것이다. 이러한 자연배출수단(120)은 저장용기(110)의 배출 측 또는 배출 측으로부터 연장되는 배관(L) 상에 설치된 압력 조절 밸브로 구성되며, 설정된 압력보다 압축가스의 압력이 높은 경우, 유로를 개방함으로써 압축가스가 별도의 동력 없이도 자체 압력에 의하여 자연적으로 배출되도록 유도하게 된다.

상기 강제배출수단(130)은 저장용기(110)에 저장된 압축가스의 배출로 인하여 압축가스의 압력이 설정된 압력 보다 낮아진 경우, 압축가스를 강제적으로 배출시킴으로써 압축가스의 원활한 배출을 유도하는 것이다. 이러한 강제배출수단(130)은 치환액체가 저장되는 치환액체 저장용기(131)와, 치환액체 저장용기(131) 내의 치환액체를 저장용기(110)로 이송시키기 위한 고압펌프(132)로 구성된다.

이러한 강제배출수단(130)은 압력감지수단(140)에 의하여 압축가스의 압력이 설정된 압력에 도달하면, 고압펌프(132)가 구동하여 치환액체를 저장용기(110)로 이송시킴으로써 압축가스를 강제로 배출시키게 된다.

상기 압력감지수단(140)은 저장용기(110)로부터 배출되는 압축가스의 압력을 감지하여 자연배출수단(120)에 의하여 압축가스가 배출되게 할 것인지, 아니면 치환액체를 이용하여 압축가스를 강제적으로 배출되게 할 것인지를 판단하는 것이다. 물론 이러한 판단은 관리자에 의하여 미리 입력되어진 설정된 압력에 기초하여 이루어지게 된다.

한편 상기 압력감지수단(140)은 주지 관용된 압력감지기로 구성되며, 압력 조절 밸브와 연결되어 압력 조절 밸브를 통해 유동하는 압축가스의 압력을 감지하도록 구성된다.

이와 같은 압력감지기에서 감지되는 압력 값은 다시 제어부로 전달되어지며, 제어부는 감지되는 압력 값과 미리 설정된 압력 값을 비교하여 고압펌프(132)의 구동을 제어하게 된다.

상기 기액분리기(150)는 저장용기(110)로부터 배출된 압축가스 중에 포함된 수분을 분리하는 것이다. 이러한 기액분리기(150)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 압축가스 배출 시스템에 이미 사용되고 있는 것은 물론이고, 여러 산업분야에서 널리 사용되고 있는 주지 관용된 기술이므로 보다 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

상기 히터(160)는 기액분리기(150)를 통해 나온 압축가스를 사용처에 맞는 온도로 조절하는 것이다. 이러한 히터(160) 역시 주지 관용된 기술이므로 보다 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 압축가스 운반선용 압력조절 기반 압축가스 배출 시스템은 압축가스의 배출초기에는 자연배출수단(120)의 압력 조절 밸브가 개방되어 저장용기(110) 내의 압축가스가 자체 압력에 의하여 압축가스가 배출되도록 하고, 압축가스의 배출로 인하여 압축가스의 압력이 설정된 압력 보다 낮아진 경우, 이를 압력감지수단(140)이 감지하여 고압펌프(132)를 구동시킴으로써, 치환액체를 이용하여 압축가스를 강제적으로 배출시키게 된다.

한편, 종래의 방식에 따르면, 저장용기(110) 내의 압력이 150 bar로 가정할 경우, 압축가스의 강제배출을 위하여 치환액체를 최소 152 bar까지 고압펌프(132)로 이송해줘야 하나, 본 발명의 경우 하역 초기 압축가스의 자체 압력만으로 압축가스를 배출하여 저장용기(110) 내의 압축가스 압력을 100 bar까지 하역한 후 저장용기(110) 내 압력이 100 bar에 도달하면 이를 밀어낼 수 있는 치환액체를 공급하 는 방식으로써, 이 경우 고압펌프(132)는 치환액체를 100 bar까지만 승압, 이송하면 됨에 따라 하역 및 비상 방출에 사용되는 치환액체의 구동 압력이 최소화 되고, 이에 따른 필요한 고압펌프(132)의 대수도 줄일 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1 은 종래 압축가스 배출시스템의 일례를 나타낸 계통도,

도 2 는 종래 압축가스 배출시스템의 또 다른 예를 나타낸 계통도,

도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압축가스 배출 시스템의 계통도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

(110) : 저장용기 (120) : 자연배출수단

(130) : 강제배출수단 (131) : 치환액체 저장용기

(132) : 고압펌프 (140) : 압력감지수단

(150) : 기액분리기 (160) : 히터

Claims (4)

1. 압축가스 운반선에 구비된 압축가스 저장용기(110)의 압축가스를 하역 또는 위급사태 발생 시 저장용기(110)로부터 배출시키는 배출시스템에 있어서,

   상기 저장용기(110)로부터 배출되는 압축가스의 압력이 설정된 압력에 도달하기 전까지 저장용기(110)의 배출 측에 배치된 밸브를 개방하여 압축가스가 자연적인 배출을 유도하는 자연배출수단(120);

   상기 자연배출수단(120)에 의한 압축가스로 배출로 인하여 압축가스의 압력이 설정된 압력으로 감소되면, 저장용기(110)에 치환액체를 공급하여 압축가스를 강제로 배출시키는 강제배출수단(130);

   상기 압축가스의 압력을 감지하여 강제배출수단(130)의 구동을 제어하는 압력감지수단(140);

   상기 저장용기(110)로부터 배출되는 압축가스 중에 포함된 수분을 분리하는 기액분리기(150); 및

   상기 기액 분리기의 후단에 배치되어 압축가스를 사용처에 맞는 온도로 조절하는 히터(160)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축가스 운반선용 압력조절 기반 압축가스 배출 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 자연배출수단(120)은,

   상기 저장용기(110)의 배출 측 또는 저장용기(110)의 배출 측으로부터 연장되는 배관(L) 상에 설치된 압력 조절 밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 압축가스 운반선용 압력조절 기반 압축가스 배출 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 강제배출수단(130)은,

   압축가스의 강제배출을 위한 치환액체가 저장되는 치환액체 저장용기(131); 및 상기 압력감지수단(140)에 의하여 압축가스의 압력이 설정된 압력에 도달되면 치환액체를 저장용기(110)로 이송하는 고압펌프(132)로 구성된 것을 특징으로 하는 압축가스 운반선용 압력조절 기반 압축가스 배출 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 압력감지수단(140)은,

   상기 자연배출수단(120)의 밸브를 통해 유동하는 압축가스의 압력을 감지하는 압력감지기인 것을 특징으로 하는 압축가스 운반선용 압력조절 기반 압축가스 배출 시스템.

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