KR101244460B1 - Ｌｎｇ주유터미널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LNG연료선박 및 LNG주유선박에 LNG를 송출하거나 LNG운반선박으로부터 LNG를 수입할 수 있는 LNG주유터미널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저온LNG탱크와 고온LNG탱크를 따로 구비하여 저온 LNG와 고온LNG 모두 취급 가능하고, 저온LNG탱크의 압력상승을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 안정성을 높일 수 있는 LNG주유터미널에 관한 것이다.

Description

ＬＮＧ주유터미널 {LNG bunkering terminal}
본 발명은 LNG연료선박 및 LNG주유선박에 LNG를 송출하거나 LNG운반선박으로부터 LNG를 수입할 수 있는 LNG주유터미널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저온LNG탱크와 고온LNG탱크를 따로 구비하여 저온 LNG와 고온LNG 모두 취급 가능하고, 저온LNG탱크의 압력상승을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 안정성을 높일 수 있는 LNG주유터미널에 관한 것이다.
공해 물질이 다량 배출되는 디젤 연료 대신에 선박의 추진 연료로 LNG(Liquefied Natural Gas: 액화천연가스)가 고려되고 있다.
LNG는 기체상태의 천연가스를 액화시킨 것으로 액화된 천연가스는 기체상태일 때보다 부피가 600분의 1로 줄어들기 때문에 대량으로 운반하기 위해서는 LNG가 효율적이다.
일반적으로 선박에 LNG를 주유하기 위하여 선박의 주유 설비나 육상의 주유 설비를 이용하였다.
상기와 같은 선박은 LNG를 연료로 사용하는 선박(이하, 'LNG연료선박'이라고 함.)과 LNG를 받아서 저장하고 있다가 다른 선박에 주유해주는 선박(이하, 'LNG주유선박'이라고 함.)으로 나누어질 수 있으며, LNG생산기지의 LNG를 운반하여 LNG를 저장하였다가 LNG연료선박 또는 LNG주유선박에 주유하는 주유 설비(이하, 'LNG주유터미널'이라고 함.)에 공급하는 선박(이하, 'LNG운반선박'이라고 함.)도 있다.
도1은 LNG의 온도에 따른 압력 변화를 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.
도1을 참조하면, 상기와 같은 LNG는 저온으로 갈수록 압력이 낮아지고 고온으로 갈수록 압력이 높아지며, 영하 155℃에서 압력이 2기압 이내에 있다. 도1에 도시된 그래프의 압력단위는 bar이며, 1bar는 1000헥토파스칼(hectopascal)이고, 1기압은 1013.25헥토파스칼이다.
한편, LNG연료선박 또는 LNG주유선박은 LNG를 안정적으로 보관할 수 있는 온도가 영하 155℃ 미만의 LNG를 요구하기도 하고, 연료로 사용될 때 효율이 높은 영하 155℃ 이상의 LNG를 요구하기도 한다.
하지만, 일반적인 LNG주유터미널에 구비되는 LNG를 저장하는 탱크들은 1.05~2.00 기압 사이에서 운용되므로, 영하 155℃ 이상의 LNG를 저장할 수 있도록 2기압 이상에서 운용될 수 있는 탱크가 더 구비되어야 하며, 영하 155℃ 미만의 LNG를 저장하는 탱크에 외부로부터 열침투가 발생하여 LNG의 온도가 영하 155℃이상으로 올라가 압력이 2기압 이상이 될 경우 LNG를 저장하는 탱크가 파손될 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, LNG연료선박 및 LNG주유선박에 LNG를 송출하거나 LNG운반선박으로부터 LNG를 수입할 수 있는 LNG주유터미널에 저온LNG탱크와 고온LNG탱크를 따로 구비하여 저온 LNG와 고온 LNG 모두 취급 가능하고, 저온LNG탱크의 압력상승을 방지할 수 있는 안정성 높은 LNG주유터미널을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 LNG주유터미널은, 해상에서 LNG연료선박 및 LNG주유선박에 LNG를 송출 또는 LNG운반선박으로부터 LNG를 수입하는 적어도 하나 이상의 저온LNG탱크 및 적어도 하나 이상의 압력용기형 고온LNG탱크를 포함하고, 상기 저온LNG탱크가 외부로부터의 열침투에 의해 온도와 압력이 상승하여 상기 저온LNG탱크에서 발생되는 천연가스가 천연가스압축시스템에서 압축된 후 상기 고온LNG탱크로 이송되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 LNG주유터미널은, 상기 저온LNG탱크의 LNG가 분사LNG주배관에 의해 상기 고온LNG탱크에 분사될 수 있다.
또한, 상기 LNG주유터미널은, 상기 저온LNG탱크에서 발생되는 천연가스가 상기 천연가스압축시스템을 통해 압축된 후 천연가스액화시스템을 통해 액화될 수 있다.
또한, 상기 LNG주유터미널는, 상기 LNG연료선박 또는 LNG주유선박에 고온 LNG가 송출될 시 상기 고온LNG탱크의 LNG가 고온 LNG일 경우 상기 고온LNG탱크의 LNG가 그대로 송출되고, 상기 고온LNG탱크의 LNG가 고온 LNG보다 온도가 낮을 경우 LNG가열시스템에서 상기 고온LNG탱크의 LNG가 가열된 후 송출될 수 있다.
또한, 상기 LNG주유터미널는, 상기 LNG연료선박 또는 LNG주유선박에 저온 LNG가 송출될 시 상기 저온LNG탱크의 저온 LNG가 상기 LNG연료선박에서 요구하는 양만큼 충분한 경우 상기 저온LNG탱크의 저온 LNG가 송출되고, 상기 저온LNG탱크의 저온 LNG가 상기 LNG연료선박에서 요구하는 양만큼 충분하지 않은 경우 상기 고온LNG탱크의 LNG가 상기 고온LNG플래싱시스템에 의해 플래싱 되어 생산된 저온 LNG가 송출될 수 있다.
이때, 상기 LNG주유터미널은, 상기 LNG연료선박 또는 LNG주유선박의 화물탱크와 연결되는 불활성기체생산시스템 및 불활성기체-천연가스 분리시스템이 구비되며, 상기 고온LNG플래싱시스템에서 영하 160℃ 미만의 초저온 LNG가 상기 LNG연료선박의 화물탱크로 송출될 수 있다.
또한, 상기 LNG주유터미널은, 상기 저온LNG탱크에서 발생하는 천연가스가 연소되어 전기로 전환되는 전력생산시스템이 구비될 수 있다.
또한, 상기 LNG주유터미널는, 상기 LNG운반선박으로 부터 LNG를 수입하기 위하여 설치되는 LNG수입주배관 및 천연가스수입주배관은 상기 저온LNG탱크(100) 및 고온LNG탱크에만 연결될 수 있다.
본 발명의 LNG주유터미널은, LNG연료선박 및 LNG주유선박에 LNG를 송출하거나 LNG운반선박으로부터 LNG를 수입할 수 있으며, 저온 LNG와 고온 LNG 모두 취급 가능하고, 저온LNG탱크의 압력상승을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 안정성을 높일 수 있다.
도1은 LNG의 온도에 따른 압력 변화를 나타내는 그래프를 도시한 도면
도2는 본 발명에서 저온LNG탱크의 천연가스가 천연가스압축시스템에서 압축된 후 고온LNG탱크로 이송되는 경로를 도시한 도면.
도3은 본 발명에서 저온LNG탱크 또는 고온LNG플래싱시스템의 저온 LNG가 분사LNG주배관을 통해 고온LNG탱크에 분사되는 경로를 도시한 도면,
도4는 본 발명에서 저온LNG탱크에서 발생한 천연가스가 천연가스압축시스템과 천연가스액화시스템을 통해 액화되는 경로를 도시한 도면.
도5는 본 발명에서 LNG연료선박 및 LNG주유선박에 고온 LNG가 송출되는 경로를 도시한 도면.
도6은 본 발명에서 LNG연료선박 및 LNG주유선박에 저온 LNG가 송출되는 경로를 도시한 도면.
도7은 본 발명에서 건조 또는 유지보수 직후 공기로 채워져 있는 LNG연료선박 또는 LNG주유선박에 불활성기체, 천연가스 및 LNG가 주유되는 경로를 도시한 도면.
도8은 본 발명에서 발생하는 증기로 전력을 생산하는 경로를 도시한 도면.
도9는 본 발명에서 LNG운반선박으로부터 LNG가 수입되는 경로를 도시한 도면.
도10은 본 발명에서 외부로부터의 열침투에 의해 탱크 및 시스템의 압력이 이상적으로 상승할 경우 발생하는 배기가스가 이송되는 경로를 도시한 도면.
도11은 본 발명에서 고온 LNG가 플래싱 과정을 거쳐 저온 LNG가 생산될 때 발생하는 천연가스가 이송되는 경로를 도시한 도면.
도12는 본 발명의 고온LNG플래싱시스템의 실시예를 도시한 도면.
이하, 본 발명의 LNG주유터미널의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 LNG를 연료로 사용하는 LNG연료선박 및 LNG를 받아서 저장하고 있다가 다른 선박에 주유해주는 LNG주유선박에 LNG를 송출하거나 LNG생산기지의 LNG를 운반하여 공급하는 LNG운반선박으로부터 LNG를 수입할 수 있는 LNG주유터미널에 관한 것이다. 상기 LNG주유터미널(1000)은 저온 LNG를 저장하는 저온LNG탱크(100)와 고온 LNG를 저장하는 고온LNG탱크(200)를 따로 구비하여 저온 LNG와 고온LNG 모두 취급 가능하고, 상기 저온LNG탱크(100)의 압력상승을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 안정성을 높일 수 있다. 이때, 상기 저온 LNG는 영하 155℃ 미만의 LNG이고, 상기 고온 LNG는 영하 155℃ 이상의 LNG이다.
도2는 본 발명에서 저온LNG탱크(100)의 천연가스가 천연가스압축시스템(310)에서 압축된 후 고온LNG탱크(200)로 이송되는 경로를 도시한 도면을, 도3은 본 발명에서 저온LNG탱크(100) 또는 고온LNG플래싱시스템(340)의 저온 LNG가 분사LNG주배관(470)을 통해 고온LNG탱크(200)에 분사되는 경로를 도시한 도면을, 도4는 본 발명에서 저온LNG탱크(100)에서 발생한 천연가스가 천연가스압축시스템(310)과 천연가스액화시스템(320)을 통해 액화되는 경로를 도시한 도면을, 도5는 본 발명에서 LNG연료선박 및 LNG주유선박에 고온 LNG가 송출되는 경로를 도시한 도면을, 도6은 본 발명에서 LNG연료선박 및 LNG주유선박에 저온 LNG가 송출되는 경로를 도시한 도면을, 도7은 본 발명에서 건조 또는 유지보수 직후 공기로 채워져 있는 LNG연료선박 또는 LNG주유선박에 불활성기체, 천연가스 및 LNG가 주유되는 경로를 도시한 도면을, 도8은 본 발명에서 발생하는 증기로 전력을 생산하는 경로를 도시한 도면을, 도9는 본 발명에서 LNG운반선박으로부터 LNG가 수입되는 경로를 도시한 도면을, 도10은 본 발명에서 외부로부터의 열침투에 의해 탱크(100, 200) 및 시스템(310, 320, 340, 360, 380)의 압력이 이상적으로 상승할 경우 발생하는 배기가스가 이송되는 경로를 도시한 도면을, 도11은 본 발명에서 고온 LNG가 플래싱 과정을 거쳐 저온 LNG가 생산될 때 발생하는 천연가스가 이송되는 경로를 도시한 도면을, 도12는 본 발명의 고온LNG플래싱시스템(340)의 실시예를 도시한 도면을 나타낸다.
도2를 참조하면, 본 발명의 LNG주유터미널(1000)은, 해상에서 LNG연료선박에 LNG를 송출 또는 상기 LNG운반선박으로부터 LNG를 수입하는 적어도 하나 이상의 저온LNG탱크(100) 및 적어도 하나 이상의 압력용기형 고온LNG탱크(200)를 포함하며, LNG송출 및 수입효율과 안정성을 높일 수 있는 시스템 및 주배관이 구비될 수 있다.
일반적인 LNG탱크는 1.05~2.00 기압 사이에서 운용되는 저압탱크를 사용하며 상기 저온LNG탱크(100)는 저압탱크이다. LNG는 영하 155℃ 미만에서 2.00 기압 이내의 압력을 가진다. 상기 LNG연료선박 및 LNG주유선박은 1.05~2.00 기압 사이에서 운용되는 탱크에 보관할 수 있는 영하 155℃ 미만의 저온 LNG를 요구할 수 있고, LNG를 연료로 사용할 때 효율이 높은 영하 155℃ 이상의 고온 LNG를 요구할 수도 있으며, LNG는 특성상 저온으로 갈수록 압력이 낮아지고, 고온으로 갈수록 압력이 높아지므로 상기 LNG주유터미널(1000)은 영하 155℃ 미만, 2.00기압 이내의 LNG를 저장할 수 있는 상기 저온LNG탱크(100)와, 영하 155℃ 이상, 2.00기압 이상의 LNG까지도 저장할 수 있는 압력용기형의 상기 고온LNG탱크(200)가 구비된다. 또한, 상기 LNG주유터미널(1000)은 LNG를 송출 또는 수입할 때 천연가스가 공기와 혼합하지 못하도록 기밀이 유지되어야 한다.
상기와 같은 저온LNG탱크(100)는 LNG의 조성 조건에 따라 온도에 따른 압력이 차이가 있을 수 있기 때문에 설계압력이 2.00 기압보다 높은 2.50 기압으로 하는 것이 바람직하다. 이때, 압력은 절대압력(Absolute pressure)이다.
도2를 참조하면, 상기 시스템은 천연가스압축시스템(310), 천연가스액화시스템(320), LNG가열시스템(330), 고온LNG플래싱시스템(340), 불활성기체생산시스템(350), 불활성기체-천연가스분리시스템(360), 전력생산시스템(370) 및 LNG증발시스템(380)을 포함할 수 있다.
상기 천연가스압축시스템(310)은 천연가스를 고압의 압축기를 사용하여 압축할 수 있으며, 상기 천연가스액화시스템(320)은 천연가스를 혼합냉매를 사용하여 여러 번의 열교환을 통해 액화시킬 수 있고, 상기 LNG가열시스템(330)은 LNG를 열교환을 통해 온도를 높여 줄 수 있다. 상기 고온LNG플래싱시스템(340)은 고온 LNG를 플래싱(Flashing: 고온의 포화 액체를 밸브나 노즐을 통해 압력 강하시킨 후 저온의 액체를 얻는 방법이며, 플래싱 과정 중에 증기가 발생함.)하여 저온 LNG를 생산할 수 있으며, 상기 불활성기체생산시스템(350)은 불활성기체를 생산하는 IGG(Inert Gas Generator: 불활성기체발생기)를 사용할 수 있고, 상기 불활성기체-천연가스분리시스템(360)은 불활성기체와 천연가스를 냉각시켜 끓는점이 높은 기체가 먼저 액화되는 성질을 이용하거나 불활성기체와 천연가스를 액화시킨 후 분별 증류하여 불활성기체와 천연가스를 분리해 낼 수 있다. 이때, 상기 고온LNG플래싱시스템(340)은 고온 LNG를 플래싱 하여 저온 LNG를 생산하면서 천연가스가 발생한다. 상기 전력생산시스템(370)은 LNG가 압력과 온도가 상승하여 기화된 천연가스를 연소시켜 전력을 생산할 수 있으며, 상기 LNG증발시스템(380)은 LNG를 가열하여 증발시켜 천연가스를 생산할 수 있다.
도2를 참조하면, 상기 주배관(400)은 저온LNG송출주배관(410), 고온LNG송출주배관(420), 저압천연가스주배관(430), 고압천연가스주배관(440), LNG수입주배관(450)과 천연가스수입주배관(460), 분사LNG주배관(470) 및 배기가스주배관(480)을 포함할 수 있다.
상기 저온LNG송출주배관(410)은, 상기 LNG연료선박 및 LNG주유선박에 저온 LNG를 송출할 수 있으며, 상기 고온LNG송출주배관(420)은 상기 LNG연료선박 및 LNG주유선박에 고온 LNG를 송출할 수 있다. 상기 저압천연가스주배관(430)은 저압천연가스만 흐를 수 있고, 상기 고압천연가스주배관(440)은 고압천연가스만 흐를 수 있다. 상기 LNG수입주배관(450)과 천연가스수입주배관(460)은 상기 LNG운반선박으로부터 LNG를 수입하기 위한 배관으로 상기 LNG운반선박으로부터 LNG가 상기 LNG수입주배관(450)으로 수입되는 동시에 수입되는 LNG의 부피만큼 천연가스가 상기 천연가스수입주배관(460)을 통해 상기 LNG운반선박으로 송출될 수 있다. 또한, 상기 분사LNG주배관(470)은 유입된 LNG를 분사시킬 수 있도록 분사노즐 등을 구비할 수 있으며, 상기 배기가스주배관(480)은 외부로부터의 열침투에 의해 상기 탱크(100, 200) 및 시스템(310, 320, 340, 360, 380)의 압력이 이상적으로 상승할 경우 발생하는 배기가스가 유입될 수 있다. 이때, 상기 배기가스주배관(480)은 유입된 배기가스를 연소시키는 연소장치(481)가 구비될 수 있다.
도2를 참조하며, 상기 LNG연료선박 또는 LNG주유선박은, 저온 LNG를 요구할 수 있고, 고온 LNG를 요구할 수도 있으므로 상기 LNG주유터미널(1000)은 상기 저온LNG탱크(100)와 고온LNG탱크(200)가 구비된다. 상기와 같은 LNG주유터미널(1000)은, 상기 저온LNG탱크(100)가 외부로부터의 열침투에 의해 압력과 온도가 상승하여 상기 저온LNG탱크(100)에서 천연가스가 발생할 수 있으며, 상기 저온LNG탱크(100)에서 발생하는 천연가스는 상기 저압천연가스주배관(410)을 통해 상기 천연가스압축시스템(310)으로 이송되어 압축된 후 상기 고압천연가스주배관(420)을 통해 상기 고온LNG탱크(200)로 이송된다. 상기와 같은 구조는 상기 저온 LNG탱크(100)의 압력상승을 방지함으로써 상기 저온 LNG탱크(100)의 파손을 방지할 수 있다.
상기 LNG주유터미널(1000)은 짧은 시간에 다수의 상기 LNG연료선박 또는 LNG주유선박에 LNG를 주유할 수 있도록 다수의 상기 저온LNG탱크(100)와 압력용기형으로 형성되는 다수의 상기 고온LNG탱크(200)를 구비할 수 있다.
상기와 같은 LNG주유터미널(1000)은 부유식이거나, 바다 바닥에 고정된 착저식일 수도 있다.
도3을 참조하면, 상기 LNG주유터미널(1000)은, 상기 저온LNG탱크(100)의 LNG가 상기 고온LNG송출주배관(420)을 통해 상기 분사LNG주배관(470)으로 이송되고 상기 분사LNG주배관(470)에 의해 상기 고온LNG탱크(200)에 분사될 수 있다. 상기 저온LNG탱크(100)의 압력 상승을 방지하기 위해 LNG가 상기 고온LNG탱크로 이송될 수 있다. 상기와 같은 분사LNG주배관(470) 통해 LNG가 분사됨으로써 상기 고온LNG탱크(200)에 LNG가 유입되는 면적이 커지기 때문에 LNG가 상기 고온LNG탱크(200)에 유입되면서 받는 압력이 낮아져 상기 고온LNG탱크(200)에 효과적으로 흡수될 수 있다. 이때, 상기 저온LNG탱크(100)의 LNG는 상기 고온LNG송출주배관(420)을 통해 상기 고온LNG플래싱시스템(340)에서 플래싱 된 후에 상기 분사LNG주배관(470)에 의해 상기 고온LNG탱크(200)로 분사될 수도 있다.
도4를 참조하면, 상기 저온LNG탱크(100)는, 외부로부터의 열침투에 의해 압력과 온도가 상승하면, 상기 저온LNG탱크(100)에서 발생되는 천연가스가 상기 저압천연가스주배관(430)을 통해 상기 천연가스압축시스템(310)에서 압축되고, 상기 천연가스액화시스템(320)을 통해 액화된 후 상기 분사LNG주배관(470)을 통하여 다시 상기 저온LNG탱크(100)로 이송될 수 있다. 상기와 같은 구조의 LNG주유터미널(1000)은, 상기 저온LNG탱크(100)의 천연가스를 압축시킨 후 액화시켜 간접적으로 저온LNG탱크(100)의 압력을 낮출 수 있다.
도5를 참조하면, 상기 LNG주유터미널(1000)은, 상기 LNG연료선박에 고온 LNG가 송출될 시 상기 고온LNG탱크(200)의 LNG가 상기 저온 LNG탱크(100)의 압력 상승을 막기 위해 상기 저온 LNG탱크(100)에서 발생하는 천연가스를 많이 흡수하여 고온 LNG의 온도 조건을 만족할 경우 상기 고온LNG송출주배관(420)을 통해 상기 고온LNG탱크(200)의 LNG가 그대로 송출된다. 이때, 상기 고온LNG탱크(200)의 LNG가 고온 LNG의 온도 조건을 만족하지 못할 경우 상기 고온LNG송출주배관(420)에 구비되는 상기 LNG가열시스템(330)에서 상기 고온LNG탱크(200)의 LNG가 가열된 후 송출될 수 있다. 상기와 같은 LNG주유터미널(1000)은, 상기 고온LNG탱크(200)의 LNG가 고온 LNG의 온도 조건을 만족하지 못하더라도 고온 LNG를 요구하는 상기 LNG연료선박에 고온 LNG의 온도 조건을 맞춰 송출할 수 있다.
도6을 참조하면, 상기 LNG주유터미널(1000)은, 상기 LNG연료선박에 저온 LNG가 송출될 시 상기 저온LNG탱크(100)의 저온 LNG가 상기 LNG연료선박에서 요구하는 양만큼 충분한 경우 상기 저온LNG송출주배관(410)을 통해 상기 저온LNG탱크(100)의 저온 LNG가 송출된다. 이때, 상기 저온LNG탱크(100)의 저온 LNG가 상기 LNG연료선박에서 요구하는 양만큼 충분하지 않은 경우 상기 고온LNG탱크의 고온 LNG가 상기 고온LNG송출주배관(420)을 통해 상기 고온LNG플래싱시스템(340)으로 이송되어 플래싱 과정을 거쳐 저온 LNG가 생산된다. 상기와 같이 고온 LNG가 상기 고온LNG플래싱시스템(340)에서 플래싱 과정을 거쳐 생산된 저온 LNG는 상기 저온LNG송출주배관(410)을 통해 상기 LNG연료선박에 공급할 수 있다. 상기와 같은 LNG주유터미널(1000)은, 상기 LNG연료선박에서 요구하는 저온 LNG의 양만큼 상기 저온LNG탱크(100)에 저장되어 있는 저온 LNG의 양이 충분하지 못하더라도 저온 LNG를 상기 LNG연료선박에서 요구하는 양만큼 공급할 수 있다.
상기와 같이 상기 LNG주유터미널(1000)에서 상기 LNG연료선박 또는 LNG주유선박으로 LNG가 송출되는 경우 송출된 LNG의 부피만큼 상기 LNG연료선박의 천연가스가 상기 저압천연가스주배관(430)을 통해 상기 LNG주유터미널(1000)로 유입될 수 있다.
도7을 참조하면, 상기 LNG주유터미널(1000)는, 상기 LNG연료선박 또는 LNG주유선박의 화물탱크와 연결되는 상기 불활성기체생산시스템(350) 및 불활성기체-천연가스 분리시스템(360)이 구비될 수 있으며, 상기 고온LNG플래싱시스템(340)에서 영하 160℃ 미만의 초저온 LNG가 생산되어 상기 LNG연료선박의 화물탱크로 송출될 수 있다. 상기 LNG연료선박 또는 LNG주유선박은 이제 막 건조되었거나 대대적인 유지보수작업을 한 경우 화물탱크가 상온 상압의 공기로 채워져 있다. 상온 상압의 공기로 채워져 있는 공간에 천연가스를 송출하면 천연가스가 공기와 결합하게 된다. 따라서 상기 LNG주유터미널(1000)은 상기 불활성기체생산시스템(350)을 구비하여 상기 LNG연료선박 또는 LNG주유선박 화물탱크의 공기를 다른 원소와 결합하지 않는 불활성기체로 대체하고, 불활성기체를 천연가스로 대체하는 작업을 해야 한다. 상기와 같은 과정을 실시하기 위해 상기 불활성기체생산시스템(350)에서 불활성기체를 생산하여 상기 LNG연료선박 또는 LNG주유선박의 화물탱크에 공급한 후 불활성기체를 천연가스로 대체하는 작업을 한다. 이때, 상기 LNG연료선박 또는 LNG주유선박의 화물탱크에 유입되는 천연가스는 상기 저온LNG탱크(100) 또는 고온LNG탱크(200)의 LNG가 상기 고온LNG송출주배관(420)을 거쳐 상기 고온LNG플래싱시스템(340)에서 플래싱 된 후 상기 LNG증발시스템으로 증발된 천연가스일 수 있으며, 상기 불활성기체-천연가스 분리시스템(360)을 사용하여 상기 LNG연료선박 또는 LNG주유선박의 화물탱크의 불활성기체와 천연가스를 분리시킨다. 상기와 같은 과정을 통해 상기 LNG연료선박 또는 LNG주유선박 화물탱크의 불활성기체를 천연가스로 대체하는 작업이 완료되면, 상기 고온LNG플래싱시스템(340)에서 생산된 저온 LNG 중 영하 160℃ 미만의 초저온 LNG를 상기 LNG연료선박 또는 LNG주유선박의 화물탱크에 송출하여, 상기 LNG연료선박 또는 LNG주유선박의 화물탱크를 냉각시킬 수 있다.
일반적으로 LNG를 저장하는 탱크는 영하 163℃를 유지하고 있다. 따라서 상기 LNG연료선박 또는 LNG주유선박의 화물탱크의 온도가 영하 163℃ 이상일 경우에는 영하 163℃의 저온 LNG보다 온도가 낮은 영하 160℃ 미만의 초저온 LNG를 사용하여 상기 LNG연료선박 또는 LNG주유선박의 화물탱크의 온도를 낮출 수 있다.
상기와 같은 과정에서 상기 LNG연료선박의 화물탱크를 채우고 있는 천연가스는 상기 고온LNG플래싱시스템(340)에서 상기 LNG연료선박의 화물탱크에 송출되는 초저온 LNG의 부피만큼 상기 저압천연가스주배관(430)으로 이송될 수 있다.
도8을 참조하면, 상기 LNG탱크는, 상기 저온LNG탱크(100)에서 발생하는 천연가스가 상기 고압천연가스주배관(440)을 통해 상기 전력생산시스템(370)에 이송되고 연소되어 전기로 전환 된 후 내부전력소모원 및 외부전력소모원으로 송전될 수 있다. 상기와 같은 구조는 상기 저온LNG탱크(100)의 증기를 전력생산에 이용함으로써, 상기 저온LNG탱크(100)의 압력상승을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 전력을 생산 공급할 수 있다. 또한, 상기 저온LNG탱크(100)의 압력상승방지 수단으로도 활용되어 상기 저온LNG탱크(100)가 구비되는 수에 비례하여 구비되며, 압력용기형으로 형성되어 설비비용 측면에서 부담이 큰 상기 고온LNG탱크(200)의 수를 줄일 수 있다. 상기와 같은 전력생산시스템(370)은 상기 고온LNG탱크(200)에서 상기 고압천연가스주배관(440)으로 유입된 천연가스일 수 있으며, 상기 고압천연가스주배관(440)의 압력이 충분하지 않고 상기 천연가스압축시스템(310)이 작동 시 상기 천연가스압축시스템(310)에서 압축된 천연가스를 이용할 수도 있으며, 상기 고온천연가스주배관(440)의 압력이 충분하지 않고, 상기 천연가스압축시스템(310)이 작동하지 않을 경우 상기 고온LNG플래싱시스템(340)에서 플래싱 된 저온 LNG를 상기 LNG증발시스템(380)으로 증발시켜 상기 전력생산시스템(370)에 공급할 수도 있다. 이때, 상기 LNG증발시스템(380)에서 LNG를 증발시킬 때 발생하는 저압천연가스는 상기 저압천연가스주배관(430)으로 이송되거나 상기 LNG연료선박 또는 LNG주유선박으로 송출될 수 있다.
도9를 참조하면, 상기 LNG주유터미널(1000)는, 상기 LNG운반선박으로부터 LNG를 수입하기 위하여 설치되는 상기 LNG수입주배관(450) 및 천연가스수입주배관(460)은 상기 저온LNG탱크(100) 및 고온LNG탱크(200)에만 연결될 수 있다. 상기와 같은 구조는 상기 LNG주유선박의 화물탱크가 저압탱크이므로 LNG주유선박의 화물탱크 압력 상승요인을 제거하여 안정성을 높일 수 있다.
도10을 참조하면, 상기와 같은 LNG주유터미널(1000)의 저온LNG탱크(100), 고온LNG탱크(200), 천연가스압축시스템(310), 천연가스액화시스템(320), 고온LNG플래싱시스템(340), 불활성기체-천연가스분리시스템(360) 및 LNG증발시스템(380)에서 발생하는 배기가스는 상기 배기가스주배관(480)으로 이송되고, 상기 배기가스주배관(480)의 배기가스는 외부로 방출하지 않고 상기 연소장치(481)에 의해 연소될 수 있다.
도11을 참조하면, 상기 고온 LNG플래싱시스템(340)에서 고온 LNG가 플래싱 과정을 거쳐 저온 LNG가 생산되는 과정에서 발생하는 천연가스는, 상기 천연가스압축시스템(310)으로 이송되어 압축될 수도 있다.
이하, 도12를 참조하여 상기 LNG주유터미널(1000)에 구비되는 상기 고온LNG플래싱시스템(340)의 실시예를 상세히 설명한다.
도12를 참조하면, 저온LNG 저장이 가능한 상기 고온LNG플래싱시스템(340)은 고온LNG송출주배관(420)으로부터 고온LNG를 공급받는 플래싱드럼(341)이 구비된다. 고온 LNG가 플래싱되어 저온 LNG가 생산되면, 저온LNG공급펌프(342)를 통해 저온LNG송출주배관(410)으로 이송되거나, 플래쉬LNG펌프(343)를 통해 상기 LNG연료선박 또는 분사LNG주배관(470)으로 이송된다. 또한, 플래싱 과정에서 발생하는 증기는 상기 천연가스압축시스템(310)으로 이송될 수도 있다. 이때, 상기 고온LNG플래싱시스템(340)은 LNG 및 천연가스의 이송을 제어할 수 있도록 각각의 유로에 밸브(344)가 구비될 수 있다. 이때, 상기 플래싱드럼(341)의 고온 LNG가 플래싱 되는 과정에서 발생하는 배기가스는 상기 배기가스주배관(480)으로 이송될 수 있다. 이때, 배기가스가 이송되는 유로에는 유압 또는 공기압 회로에서 압력을 제어하는 압력제어밸브(PCV: Pressure Control Valve, 345)가 구비될 수 있으며, 셋팅 압력 이상의 압력에 도달하면 압력을 분할시켜 상기 고온LNG플래싱시스템(340)이 파손되는 것을 방지할 수 있도록 압력안전밸브(PSV; Pressure Safety Valve, 346)가 구비될 수 있다.
상기와 같은 LNG주유터미널(1000)는, 상기 LNG연료선박 및 LNG주유선박에 LNG를 송출하거나 상기 LNG운반선박으로부터 LNG를 수입할 수 있으며, 저온 LNG와 고온LNG 모두 취급 가능하고, 상기 저온LNG탱크(100)의 압력상승을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 안정성을 높일 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000: LNG주유터미널
100: 저온LNG탱크
200: 고온LNG탱크
310: 천연가스압축시스템
320: 천연가스액화시스템
330:　LNG가열시스템
340: 고온LNG플래싱시스템 341: 플래싱드럼
342:　저온LNG공급펌프 343: 플래싱LNG펌프
344: 밸브 345:　압력제어밸브
346: 압력안전밸브
350:　불활성기체생산시스템
360: 불활성기체-천연가스분리시스템
370: 전력생산시스템
380: LNG증발시스템
410: 저온LNG송출주배관
420: 고온LNG송출주배관
430:　저압천연가스주배관
440: 고압천연가스주배관
450:　LNG수입주배관
460: 천연가스수입주배관
470: 분사LNG주배관
480: 배기가스주배관 481: 연소장치

Claims (8)

  1. 해상에서 LNG연료선박 및 LNG주유선박에 LNG를 송출 또는 LNG운반선박으로부터 LNG를 수입하는 적어도 하나 이상의 저온LNG탱크(100) 및 적어도 하나 이상의 압력용기형 고온LNG탱크(200)를 포함하고, 상기 저온LNG탱크(100)가 외부로부터의 열침투에 의해 압력과 온도가 상승하여 상기 저온LNG탱크(100)에서 발생되는 천연가스가 천연가스압축시스템(310)에서 압축된 후 상기 고온LNG탱크(200)로 이송되는 것을 특징으로 하는 LNG주유터미널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 LNG주유터미널(1000)는,
    상기 저온LNG탱크(100)의 LNG가 분사LNG주배관(470)에 의해 상기 고온LNG탱크(200)에 분사되는 것을 특징으로 하는 LNG주유터미널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 LNG주유터미널(1000)는,
    상기 저온LNG탱크(100)에서 발생되는 천연가스가 상기 천연가스압축시스템(310)을 통해 압축된 후 천연가스액화시스템(320)을 통해 액화되는 것을 특징으로 하는 LNG주유터미널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 LNG주유터미널(1000)는,
    상기 LNG연료선박 또는 LNG주유선박에 고온 LNG가 송출될 시 상기 고온LNG탱크(200)의 LNG가 고온 LNG일 경우 상기 고온LNG탱크(200)의 LNG가 그대로 송출되고, 상기 고온LNG탱크(200)의 LNG가 고온 LNG보다 온도가 낮을 경우 LNG가열시스템(330)에서 상기 고온LNG탱크(200)의 LNG가 가열된 후 송출되는 것을 특징으로 하는 LNG주유터미널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 LNG주유터미널(1000)는,
    상기 LNG연료선박 또는 LNG주유선박에 저온 LNG가 송출될 시 상기 저온LNG탱크(100)의 저온 LNG가 상기 LNG연료선박에서 요구하는 양만큼 충분한 경우 상기 저온LNG탱크(100)의 저온 LNG가 송출되고, 상기 저온LNG탱크(100)의 저온 LNG가 상기 LNG연료선박에서 요구하는 양만큼 충분하지 않은 경우 상기 고온LNG탱크(200)의 LNG가 고온LNG플래싱시스템(340)에 의해 플래싱 되어 생산된 저온 LNG가 송출되는 것을 특징으로 하는 LNG주유터미널.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 LNG주유터미널(1000)은,
    상기 LNG연료선박 또는 LNG주유선박의 화물탱크와 연결되는 불활성기체생산시스템(350) 및 불활성기체-천연가스 분리시스템(360)이 구비되며, 상기 고온LNG플래싱시스템(340)에서 영하 160℃ 미만의 초저온 LNG가 상기 LNG연료선박의 화물탱크로 송출되는 것을 특징으로 하는 LNG주유터미널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 LNG주유터미널(1000)은,
    상기 저온LNG탱크(100)에서 발생하는 천연가스가 연소되어 전기로 전환되는 전력생산시스템(370)이 구비되는 것을 특징으로 하는 LNG주유터미널.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 LNG주유터미널(1000)는,
    상기 LNG운반선박으로 부터 LNG를 수입하기 위하여 설치되는 LNG수입주배관(450) 및 천연가스수입주배관(460)은 상기 저온LNG탱크(100) 및 고온LNG탱크(200)에만 연결되는 것을 특징으로 하는 LNG주유터미널.
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