KR101111704B1

KR101111704B1 - Ｌｎｇ 재기화 장치

Info

Publication number: KR101111704B1
Application number: KR1020100052968A
Authority: KR
Inventors: 송용석; 김승혁; 엄영철; 최성윤
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2012-02-16
Also published as: KR20110133310A

Abstract

LNG 재기화 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 재기화 장치는, 전력을 이용하여 물을 전기분해시켜 브라운 가스를 발생시키는 브라운 가스 발생기; 공기를 유입하는 공기 유입부와, 공기 유입부로 유입된 공기를 브라운 가스 발생기로부터 발생된 브라운 가스를 연소시킴으로써 발생된 연소열로 가열시키는 브라운 가스 연소부, 및 브라운 가스의 연소에 의해 생성된 수증기와 가열된 공기의 혼합물을 배출하는 혼합물 배출부를 포함하는 브라운 가스 연소기; 및 액화천연가스(LNG)를 유입하는 LNG유입구와, 기화된 천연가스(NG)를 유출하는 NG유출구를 가지며, 혼합물 배출부로부터 배출되는 고온의 혼합물과 LNG유입구로 유입된 LNG사이의 열교환을 통하여 LNG를 기화시켜 NG유출구로 유출시키는 LNG기화기;를 포함한다.

Description

ＬＮＧ 재기화 장치{LNG regasification apparatus}

본 발명은 LNG 재기화 장치에 관한 것이다.

　LNG 재기화 선박(LNG Shuttle Regasfication Vessel; LNG SRV)은 액화천연가스(LNG; Liqefied Natural Gas) 터미널을 건설하지 못하는 지역에 천연가스(NG; Natural Gas)를 공급하기 위해 개발된 선박으로서, 일반적인 LNG SRV는 해상에　선박을 고정하고 본선에서 직접 LNG를 기화하여 고압의 압력으로 육상으로 송출하는 LNG 재기화 장치를 필수적으로 장착하고 있다.

현재 사용중인 LNG 재기화 방식에는, 가열된 해수의 열을 이용하여 LNG를 재기화 시키는 해수 직접 가열 방식과, 보일러로부터 배출되는 고온의 폐가스를 이용하여 글리콜워터(glycol water)를 열전달 매체로 이용하여 LNG를 재기화 시키는 부동액을 이용한 간접 가열 방식, 및 프로판 등의 냉매 사이클을 이용하는 방식 등이 있다.

해수 직접 가열 방식은 씨-체스트(sea-chest)에서 해수를 펌핑하고, 펌핑된 해수를 재기화 장치에서 LNG와 열교환 시킨 후 냉각된 해수를 바다로 직접 배출하는 시스템이다. 이 방식은 열원으로서 해수를 직접 이용하기 때문에 추가 에너지가 필요없는 장점이 있으나, LNG와 열교환 후 냉각된 해수를 직접 바다로 배출하여 생태계를 교란시키는 문제점이 있다.

부동액을 이용한 간접 가열 방식은 보일러로 스팀을 생성시켜 이를 글리콜워터와 열교환시켜 글리콜워터를 가열한 후, 가열된 글리콜워터를 재기화 장치에서 LNG와 열교환하고, 냉각된 글리콜워터를 다시 스팀으로 가열하는 시스템이다. 이 시스템은 냉각된 해수를 바다로 배출하지 않기 때문에 친환경적인 측면이 있으나, 열원인 스팀을 가열해야 하고, 글리콜워터와 스팀의 열교환 장치 및 글리콜워터 순환에 필요한 시스템의 시설비용 및 유지비용이 추가로 발생되는 단점이 있다.

프로판 등의 냉매를 이용하는 경우는 냉매가 LNG와의 열교환을 통해 기화하면서 발생하는 잠열을 이용하여 재기화시키는 방법으로써, 해수를 펌핑하여 냉매와의 열교환을 수행한 후 배출하는 방법을 통해 기화한 냉매를 액화시키고 있다. 이 시스템은 주 열원으로서 해수를 사용하기 때문에 투입되는 에너지를 줄일 수 있는 장점이 있으나, LNG와 열교환 후 냉각된 해수를 직접 바다로 배출하여 생태계를 교란시키는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 브라운 가스의 연소열을 LNG를 기화시키는 열원으로 사용함으로써, 구조가 간단하면서도 외부 생태계를 교란시키지 않는 친환경적인 LNG 재기화 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 전력을 이용하여 물을 전기분해시켜 브라운 가스를 발생시키는 브라운 가스 발생기; 공기를 유입하는 공기 유입부와, 상기 공기 유입부로 유입된 공기를 상기 브라운 가스 발생기로부터 발생된 브라운 가스를 연소시킴으로써 발생된 연소열로 가열시키는 브라운 가스 연소부, 및 상기 브라운 가스의 연소에 의해 생성된 수증기와 가열된 상기 공기의 혼합물을 배출하는 혼합물 배출부를 포함하는 브라운 가스 연소기; 및 액화천연가스(LNG)를 유입하는 LNG유입구와, 기화된 천연가스(NG)를 유출하는 NG유출구를 가지며, 상기 혼합물 배출부로부터 배출되는 고온의 상기 혼합물과 상기 LNG유입구로 유입된 LNG사이의 열교환을 통하여 LNG를 기화시켜 상기 NG유출구로 유출시키는 LNG기화기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 재기화 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 LNG기화기에서 LNG와의 열교환을 행한 후 상기 LNG기화기로부터 배출된 상기 혼합물을, 냉매를 이용하여 냉각시키는 열교환기; 및 상기 열교환기를 거친 냉각된 상기 혼합물로부터 공기와 물을 분리하는 세퍼레이터를 더 포함하고, 상기 세퍼레이터에서 분리된 공기는 상기 브라운 가스 연소기의 공기 유입부로 재공급되고, 상기 세퍼레이터에서 분리된 물은 상기 브라운 가스 발생기로 재공급될 수 있다.

또한, 외부 공기를 상기 브라운 가스 연소기 내로 유입할 수 있도록 하기 위하여, 상기 브라운 가스 연소기로 통하는 외부 공기 유입부를 포함하고, 상기 외부 공기 유입부에는, 유입되는 외부 공기의 유량을 제어하는 외기 유량제어밸브가 마련될 수 있다.

또한, 상기 혼합물 배출부를 통하여 흐르는 혼합물의 유량을 측정하도록, 상기 혼합물 배출부에 장착되는 유량 측정 센서; 및 상기 유량 측정 센서에 의해 측정된 공기의 유량에 기초하여, 상기 외기 유량제어밸브를 제어하는 제어기;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 세퍼레이터에서 분리된 공기가 상기 브라운 가스 연소기로 공급되지 않고, 외부로 배출될 수 있도록 하기 위하여, 상기 세퍼레이터로 통하는 외부 배출부를 포함하고, 상기 외부 배출부에는, 외부로 배출되는 공기의 유량을 제어하는 배출공기 유량제어밸브가 마련될 수 있다.

또한, 상기 혼합물 배출부를 통하여 흐르는 혼합물의 유량을 측정하도록, 상기 혼합물 배출부에 장착되는 유량 측정 센서; 및 상기 유량 측정 센서에 의해 측정된 혼합물의 유량에 기초하여, 배출공기 유량제어밸브를 제어하는 제어기;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 세퍼레이터로부터 상기 브라운 가스 발생기로 공급되는 물의 유량을 제어하는 물 유량 제어 밸브와; 상기 LNG기화기를 거쳐 냉각된 혼합물의 온도를 측정하는 온도 측정 센서; 및 상기 온도 측정 센서에 의해 측정된 공기의 온도에 기초하여, 상기 물 유량 제어밸브 및 상기 브라운 가스 발생기의 공급전력을 제어하는 제어기;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 열교환기와 상기 세퍼레이터 사이에 흐르는 상기 혼합물의 온도를 측정하는 온도 측정 센서와; 상기 열교환기로 흐르는 냉매의 유량을 제어하기 위한 냉매 유량제어밸브; 및 상기 온도 측정 센서에 의해 측정된 상기 혼합물의 온도에 기초하여, 상기 냉매 유량제어밸브를 제어하는 제어기;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 열교환기의 냉매로부터 열을 흡수하는 폐열 회수기를 더 구비하고, 상기 폐열 회수기는 상기 브라운 가스 연소기로 유입되는 공기를 재가열하는 데 이용될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 브라운 가스의 연소열을 LNG를 기화시키는 열원으로 사용하고, 열전달 매체로 사용되는 공기 및 브라운 가스를 외부로 배출시키지 않고 폐순환 시키고 있으므로, 외부 생태계를 교란시키지 않을 수 있다.

또한, 열전달 매체의 온도 및 유량을 제어하기가 쉽기 때문에 다양한 조건에서 운전을 할 수 있다.

또한, 열교환 장치를 이용하여 폐열을 다양한 곳에 이용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스를 이용한 LNG 재기화 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 브라운 가스를 이용한 LNG 재기화 장치의 개략도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는 제한적인 것으로 의도된 것이 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스를 이용한 LNG 재기화 장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 브라운 가스를 이용한 LNG 재기화 장치의 개략도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 도시된 LNG 재기화 장치(100)는 브라운 가스의 연소열을 이용하여 LNG를 재기화시키기 위해 마련된 것으로, 브라운 가스 발생기(105), 브라운 가스 연소기(110), LNG기화기(120), 열교환기(130), 세퍼레이터(140), 청수탱크(淸水; 160), 및 제어기(190)를 포함한다.

상기 브라운 가스 발생기(105)는 브라운 가스 발생기(105) 내로 유입된 물을 전기분해하여 브라운 가스를 생산하기 위해 마련된 것이다.

브라운 가스란 잘 알려진 바와 같이, 물의 전기 분해에 의해 발생한 수소와 산소가 2 대 1의 혼합비율로 정량적으로 공존하는 가스로서, 완전연소에 필요한 알맞은 산소를 자체 함유하고 있어, 차세대 연료로서 각광받고 있다. 또한, 브라운 가스는 완전연소 후에 수증기만 발생하므로 근본적으로 환경오염이 없는 청정한 에너지원이다.

상기 브라운 가스 연소기(110)는 브라운 가스를 연소시킴으로써 발생된 연소열을 이용하여 공기를 가열시키기 위해 마련된 것이다. 브라운 가스 연소기(110)는 상기 세퍼레이터(140)로부터 공급되는 건조 공기를 유입하는 공기 유입부(112)와, 브라운 가스 발생기(105)로부터 브라운 가스를 공급받는 브라운 가스 유입부(113)와, 공급된 브라운 가스를 연소시켜 발생된 열을 이용하여 공기를 가열하는 브라운 가스 연소부(114), 및 가열된 공기와 브라운 가스의 연소 생성물인 수증기의 혼합물을 배출하는 혼합물 배출부(116)를 포함한다.

상기 브라운 가스 연소부(114)에서는, 상기 브라운 가스 유입부(113)를 통하여 공급된 브라운 가스가 1200℃ 정도의 초고온으로 연소하게 되고, 이 브라운 가스의 연소열을 이용하여 상기 브라운 가스 연소기(110)의 공기 유입부(112)로 유입된 공기를 가열시킨다. 이때, 공기 유입부(112)를 통하여 상기 브라운 가스 연소기(110)로 공급되는 공기의 유량에 따라 상기 혼합물 배출부(116)를 통하여 배출되는 혼합물의 온도 및 유량이 결정된다.

또한, 공기 유입부(112)에는, 상기 세퍼레이터(140)로부터 나오는 공기와는 별도로 외부 공기를 브라운 가스 연소기(110) 내로 유입할 수 있도록 하기 위하여, 브라운 가스 연소기(110)로 통하는 외부 공기 유입부(150)가 마련된다. 이 외부 공기 유입부(150)에는, 외부 공기 유입부(150)를 통하여 유입되는 외부 공기의 유량을 제어하는 외기 유량제어밸브(152)가 마련된다.

상기 LNG기화기(120)는 LNG를 재기화시키기 위해 마련된 것이다. 상기 LNG기화기(120)는 혼합물 유입구(126), 혼합물 배출구(128), LNG유입구(122) 및 NG유출구(124)를 포함한다.

상기 혼합물 유입구(126)는 혼합물 흐름도관(118)을 통하여 상기 브라운 가스 연소기(110)의 혼합물 배출부(116)와 연통된다. 상기 혼합물 흐름도관(118)에는, 혼합물 흐름도관(118)을 통하여 흐르는 혼합물의 유량을 측정하기 위한 유량계(Flow rate Indicator; FI; 119)가 유량 측정 센서로서 마련되어 있다. 혼합물은 혼합물 유입구(126)를 통하여 LNG기화기(120) 내로 유입된다.

LNG 탱크(180)에서 LNG 펌프(181)에 의해 펌핑된 LNG는 상기 LNG유입구(122)를 통하여 LNG기화기(120) 내로 유입된다. LNG기화기(120) 내로 유입된 LNG는, LNG기화기(120) 내로 유입된 가열된 혼합물로부터 열을 공급받아 기화된다. 기화된 NG는 상기 NG유출구(124)를 통하여 외부로 배출된다.

한편, LNG기화기(120) 내로 유입된 가열된 혼합물은 LNG와의 열교환을 통하여 1차적으로 냉각되게 되는데, 이때 혼합물은 혼합물 내부의 수분이 응축되지 않을 온도, 예컨대 압력에 따라 다르나, 대체로 100℃ 이상의 온도로 냉각될 수 있다. 1차로 냉각된 혼합물은 혼합물 배출구(128)를 통하여 배출되게 된다. 따라서, LNG기화기(120) 내부에는 수분이 동결되어 LNG기화기(120) 내부의 유로를 막게 하는 등의 문제점을 사전에 방지할 수 있다.

상기 열교환기(130)는 상기 LNG기화기(120)에서 1차로 냉각된 혼합물을 2차로 냉각시켜 혼합물의 내부에 존재하는 수증기를 응축시키기 위해 마련된 것이다. 상기 열교환기(130)는 혼합물 유입구(132), 혼합물 배출구(134), 냉매 유입구(136) 및 냉매 유출구(138)를 포함한다.

상기 혼합물 유입구(132)는 혼합물 흐름도관(121)을 통하여 상기 LNG기화기(120)의 혼합물 배출구(128)와 연통된다. 상기 혼합물 흐름도관(121)에는, 혼합물 흐름도관(121)을 통하여 흐르는 혼합물의 온도를 측정하기 위하여, 온도계(Temperature Indicator; TI; 129)가 온도 측정 센서로서 마련되어 있다.

상기 LNG기화기(120)에서 1차로 냉각된 상기 혼합물은 혼합물 유입구(132)를 통하여 열교환기(130) 내로 유입된다. 열교환기(130) 내로 유입된 혼합물은 상기 냉매 유입구(136)를 통하여 유입된 냉매와의 열교환을 통하여 2차로 냉각된 후, 상기 혼합물 배출구(134)를 통하여 배출되게 된다. 이때, 혼합물 내의 수분은 액화되어 물이 된다.

한편, 상기 열교환기(130)에서 상기 혼합물로부터 열을 흡수한 냉매는 냉매 순환 도관(139)을 통하여 상기 열교환기(130)와 폐열 회수기(195) 사이에서 순환되게 된다. 상기 폐열 회수기(195)는 잘 알려진 바와 같이, 히트펌프, 또는 흡수식 냉동기와 같이, 폐열을 이용하는 다양한 장치일 수 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이(도 1의 LNG기화기(120), LNG탱크(180)의 구성은 생략), 상기 세퍼레이터(140)로부터 상기 브라운 가스 연소기(110)로 공기를 공급하는 냉각공기 흐름도관(149)이 폐열회수기(195)를 거치게 함으로써, 열교환기(130)에서 열을 흡수한 냉매가 냉각공기 흐름도관(149)를 흐르는 공기를 재가열시키게 할 수도 있다.

한편, 상기 냉매 순환 도관(139)에는 순환하는 냉매의 유량을 제어하기 위한 냉매 유량제어밸브(135)가 마련되어 있다.

또한, 상기 LNG기화기(120)를 거쳐 1차로 냉각된 혼합물이 상기 열교환기(130)로 유입되지 않고 바이패스 될 수 있도록, 상기 LNG기화기(120)와 상기 열교환기(130) 사이에는 혼합물을 바이패스 시키는 바이패스 유로(125)가 마련되어 있다. 상기 혼합물 흐름도관(121)과 상기 바이패스 유로(125)의 접속지점에는 바이패스 밸브(123)가 마련되는데, 이 바이패스 밸브(123)의 작동에 의해 상기 바이패스 유로(125)로의 혼합물의 흐름 여부가 결정된다.

상기 세퍼레이터(140)는 상기 열교환기(130)를 거친 혼합물 내에 포함된 응축된 물과 공기를 분리하기 위해 마련된 것이다. 상기 세퍼레이터(140)는 혼합물 유입구(141), 공기 배출구(144) 및 물 배출구(142)를 포함한다.

상기 혼합물 유입구(141)는 혼합물 흐름도관(133)을 통하여 상기 열교환기(130)의 혼합물 배출구(134)와 연통한다. 상기 혼합물 흐름도관(133)에는, 이 흐름도관(133)을 통하여 흐르는 혼합물의 온도를 측정하기 위한 온도계(TI; 131)가 온도 측정 센서로서 마련되어 있다.

세퍼레이터(140)는, 잘 알려진 바와 같이, 내부에 응축된 물을 하부로 분리시키고 상부로 건조된 공기를 배출하는 장치이다. 세퍼레이터(140)에서 분리된 건조공기는 공기 배출구(144)를 통하여 배출되고, 배출된 공기는 상기 브라운 가스 연소기(110)의 공기 유입부(112)로 유입된다. 세퍼레이터(140)에서 분리된 물은 물 흐름 도관(143)을 통하여 그 전체가 상기 브라운 가스 발생기(104)로 직접 공급되거나, 일부가 청수탱크(160)에 저장된 후, 차후에 브라운 가스 발생기(104)로 공급될 수도 있다.

한편, 상기 물 흐름 도관(143)에는, 상기 세퍼레이터(140)로부터 상기 브라운 가스 발생기(105)로 공급되는 물의 유량을 제어하는 물 유량 제어 밸브(145)가 마련되어 있다.

또한, 상기 세퍼레이터(140)에서 분리된 건조 공기가 상기 브라운 가스 연소기(110)로 공급되지 않고, 외부로 배출될 수도 있도록 하기 위하여, 상기 세퍼레이터(140)로 통하는 외부 배출부(146)가 마련되어 있다. 상기 외부 배출부(146)에는, 외부로 배출되는 공기의 유량을 제어하는 배출공기 유량제어밸브(147)가 마련되어 있다.

상기 제어기(190)는 상기 유량 측정 센서(119)에 의해 측정된 혼합물의 유량 및 상기 온도 측정 센서(129, 131)에 의해 측정된 혼합물의 온도에 기초하여, 각종 유량제어밸브(152, 145, 147, 135)와 바이패스 밸브(123)의 개폐를 제어하고, 상기 브라운 가스 발생기(105)로 공급되는 전력의 양을 제어하는 역할을 한다. 구체적인 제어기(190)의 작동에 대해서는 후술하기로 한다.

이하, 본 실시예에 따른 브라운 가스를 이용한 LNG 재기화 장치(100)의 작동에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

브라운 가스 발생기(105)는 초기 시동시에는 청수탱크(160)에 저장된 물을 전기분해함으로써 브라운 가스를 발생시킨다. 초기 시동 후에는, 세퍼레이터(140)의 하부에서 분리된 물을 공급받고, 이 물을 전기 분해함으로써 브라운 가스를 발생시킨다. 이때, 제어기(190)는 브라운 가스 발생기(105)로 공급되는 전력량을 제어(Electric power Control; EC)하거나, 브라운 가스 발생기(105)로 공급되는 물의 양을 물 유량 제어 밸브(145)의 개폐량을 제어하여 조절함으로써, 발생되는 브라운 가스의 양을 조절한다. 따라서, 제어기(190)는 브라운 가스의 생산량을 제어함으로써, LNG기화기(120)에서 LNG를 기화시키는 데 필요한 전체 열량을 조절할 수 있다. 브라운 가스 발생기(105)에서 생성된 브라운 가스는 브라운 가스 연소기(110)로 공급된다.

다음으로, 브라운 가스 연소기(110)는 브라운 가스를 연소시켜 열전달 매체인 공기를 가열한다. 이때, 초기 시동시에는 제어기(190)에 의해 외기 유량제어밸브(152)가 열리게 되어 외기가 브라운 가스 연소기(110) 내로 유입된다. 초기 시동 후에는, 세퍼레이터(140)의 상부에서 분리된 건조 공기를 공급받는다. 가열된 공기와 브라운 가스의 연소 생성물인 수증기의 혼합물은 LNG기화기(120)로 공급된다.

다음으로, LNG기화기(120)로 공급된 혼합물은 열교환을 통하여 LNG를 기화시킨 후, 1차적으로 냉각되어 열교환기(130)로 공급된다. 이때, LNG기화기(120) 내에서의 혼합물이 과도하게 냉각되어 응축수가 발생하는 것을 방지하기 위하여, 제어기(190)는 온도 측정 센서(129)에서 측정된 혼합물의 온도가 설정된 값, 예컨대 100℃ 이하로 떨어지는 경우, 상기 브라운 가스 발생기(105)로 유입되는 청수의 양과 전력의 양을 증가시킨다.

다음으로, 열교환기(130)로 공급된 혼합물은 냉매와의 열교환을 통하여 2차적으로 냉각되어 세퍼레이터(140)로 공급된다. 이때, 제어기(190)는 열교환기(130)로부터 배출되는 혼합물의 온도가 설정된 값보다 낮을 경우에, 냉매 유량제어밸브(135)를 적게 열어 냉매의 유량을 감소시키고, 혼합물의 온도가 설정된 값보다 높은 경우에는, 냉매 유량제어밸브(135)를 많이 열어 냉매의 유량을 증가시킨다.

이후, 세퍼레이터(140)로 공급된 혼합물 성분 중 물은 필요에 따라 청수탱크(160)로 일부 저장될 수도 있고, 전체가 브라운 가스 발생기(105)로 공급될 수도 있다. 또한, 혼합물 성분 중 건조된 공기는 브라운 가스 연소기(110)로 공급된다. 이로써, 한 사이클의 브라운 가스를 이용한 LNG 재기화 과정이 종료되며, 상술한 사이클을 반복적으로 수행함으로써 LNG를 지속적으로 재기화시킬 수 있다.

한편, 상기 폐열 회수기(195)가 정상적으로 작동되지 않아 폐열회수가 불가능하거나, 상기 세퍼레이터(140)가 정상적으로 작동되지 않아 물과 공기의 분리가 원활하게 이뤄지지 않는 경우에는, 상기 제어기(190)가 상기 바이패스 밸브(123)를 개방하여 혼합물이 열교환기(130)를 거치지 않도록 하고, 상기 제어기(190)가 상기 배출공기 유량제어밸브(147)를 개방함으로써, 공기를 외부 배출부(146)를 통하여 외부로 배출시킨다.

또한, 온도 측정 센서(129)에 의해 측정된 LNG기화기(120)를 통과한 혼합물의 온도가 낮은 경우에는, 제어기(190)는 청수탱크(160)에 저장된 물을 브라운 가스 발생기(105)로 추가 공급시킴으로써 브라운 가스의 생산량을 증대시킨다. 이와 반대로, 혼합물의 온도가 높은 경우에는, 세퍼레이터(140)에서 분리된 물을 청수탱크(160)에 많이 저장하고 브라운 가스 발생기(105)로 직접 공급되는 물을 양을 감소시킴으로써 브라운 가스의 생산량을 감소시킨다.

상술한 바와 같이, 본 실시예의 LNG 재기화 장치는 LNG를 재기화시키는 열전달 매체로서 공기 및 브라운 가스의 연소 생성물인 수증기의 혼합물을 폐순환 시킨다. 따라서, 종래의 해수를 이용하여 LNG를 재기화하는 시스템과는 달리, 바다로 배출되는 유해물질이 없어 생태계를 교란시키지 않는다. 또한, 세퍼레이터(140)의 오작동에 의한 긴급상황으로 인해, 혼합물을 외부로 배출시키는 경우에도, 배출되는 성분이 저온의 공기 및 수분이므로 환경을 오염시키지 않는다.

또한, 브라운 가스 연소기(110)로부터 고온 고압의 혼합물이 배출되기 때문에, 열원인 혼합물을 유동시키기 위한 팬, 압축기와 같은 장비가 필요하지 않다.

또한, 폐열 회수기(195)를 이용하여 폐열을 다양한 용도로 활용할 수 있으며, 브라운 가스 발생기(105)의 에너지원은 전기이므로 주변으로부터 손쉽게 에너지를 공급받을 수 있다.

또한, LNG를 재기화시키는 열전달 매체의 온도 및 유량은, 브라운 가스 연소기(110)로 공급되는 공기의 양과 브라운 가스 발생기(105)로 공급되는 물의 양을 조절함으로써, 용이하게 제어할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 101: LNG 재기화 장치 105: 브라운 가스 발생기
110: 브라운 가스 연소기 120: LNG기화기
130: 열교환기 140: 세퍼레이터
160: 청수탱크 180: LNG 탱크
190: 제어기 195: 폐열 회수기
LNG: 액화천연가스 NG: 천연가스
FI: 유량계(Flow rate Indicator)
TI: 온도계(Temperature Indicator)
EC: 전력제어(Electric power Control)
FC: 유량제어(Flow rate Control)

Claims

전력을 이용하여 물을 전기분해시켜 브라운 가스를 발생시키는 브라운 가스 발생기;
공기를 유입하는 공기 유입부와, 상기 공기 유입부로 유입된 공기를 상기 브라운 가스 발생기로부터 발생된 브라운 가스를 연소시킴으로써 발생된 연소열로 가열시키는 브라운 가스 연소부, 및 상기 브라운 가스의 연소에 의해 생성된 수증기와 가열된 상기 공기의 혼합물을 배출하는 혼합물 배출부를 포함하는 브라운 가스 연소기; 및
액화천연가스(LNG)를 유입하는 LNG유입구와, 기화된 천연가스(NG)를 유출하는 NG유출구를 가지며, 상기 혼합물 배출부로부터 배출되는 고온의 상기 혼합물과 상기 LNG유입구로 유입된 LNG사이의 열교환을 통하여 LNG를 기화시켜 상기 NG유출구로 유출시키는 LNG기화기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 재기화 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 LNG기화기에서 LNG와의 열교환을 행한 후 상기 LNG기화기로부터 배출된 상기 혼합물을, 냉매를 이용하여 냉각시키는 열교환기; 및
상기 열교환기를 거친 냉각된 상기 혼합물로부터 공기와 물을 분리하는 세퍼레이터를 더 포함하고,
상기 세퍼레이터에서 분리된 공기는 상기 브라운 가스 연소기의 공기 유입부로 재공급되고, 상기 세퍼레이터에서 분리된 물은 상기 브라운 가스 발생기로 재공급되는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용한 LNG 재기화 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
외부 공기를 상기 브라운 가스 연소기 내로 유입할 수 있도록 하기 위하여, 상기 브라운 가스 연소기로 통하는 외부 공기 유입부를 포함하고,
상기 외부 공기 유입부에는, 유입되는 외부 공기의 유량을 제어하는 외기 유량제어밸브가 마련되는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용한 LNG 재기화 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 혼합물 배출부를 통하여 흐르는 혼합물의 유량을 측정하도록, 상기 혼합물 배출부에 장착되는 유량 측정 센서; 및
상기 유량 측정 센서에 의해 측정된 공기의 유량에 기초하여, 상기 외기 유량제어밸브를 제어하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용한 LNG 재기화 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 세퍼레이터에서 분리된 공기가 상기 브라운 가스 연소기로 공급되지 않고, 외부로 배출될 수 있도록 하기 위하여, 상기 세퍼레이터로 통하는 외부 배출부를 포함하고,
상기 외부 배출부에는, 외부로 배출되는 공기의 유량을 제어하는 배출공기 유량제어밸브가 마련되는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용한 LNG 재기화 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 혼합물 배출부를 통하여 흐르는 혼합물의 유량을 측정하도록, 상기 혼합물 배출부에 장착되는 유량 측정 센서; 및
상기 유량 측정 센서에 의해 측정된 혼합물의 유량에 기초하여, 배출공기 유량제어밸브를 제어하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용한 LNG 재기화 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 세퍼레이터로부터 상기 브라운 가스 발생기로 공급되는 물의 유량을 제어하는 물 유량 제어 밸브와;
상기 LNG기화기를 거쳐 냉각된 혼합물의 온도를 측정하는 온도 측정 센서; 및
상기 온도 측정 센서에 의해 측정된 공기의 온도에 기초하여, 상기 물 유량 제어밸브 및 상기 브라운 가스 발생기의 공급전력을 제어하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용한 LNG 재기화 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 열교환기와 상기 세퍼레이터 사이에 흐르는 상기 혼합물의 온도를 측정하는 온도 측정 센서와;
상기 열교환기로 흐르는 냉매의 유량을 제어하기 위한 냉매 유량제어밸브; 및
상기 온도 측정 센서에 의해 측정된 상기 혼합물의 온도에 기초하여, 상기 냉매 유량제어밸브를 제어하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용한 LNG 재기화 장치.
상기 청구항 2에 있어서,
상기 LNG기화기를 거쳐 냉각된 혼합물이 상기 열교환기로 유입되지 않도록, 상기 LNG기화기와 상기 열교환기 사이에 마련되어 바이패스 유로와;
상기 바이패스 유로에 마련되는 바이패스 밸브; 및
상기 바이패스 밸브를 제어하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용한 LNG 재기화 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 열교환기의 냉매로부터 열을 흡수하는 폐열 회수기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용한 LNG 재기화 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 폐열 회수기는 상기 브라운 가스 연소기로 유입되는 공기를 재가열하는 데 이용되는 것을 특징으로 하는 브라운 가스를 이용한 LNG 재기화 장치.