KR101245746B1 - 증발가스 재액화 장치 및 이를 포함하는 연료 공급 시스템 - Google Patents

증발가스 재액화 장치 및 이를 포함하는 연료 공급 시스템 Download PDF

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Abstract

증발가스 재액화 장치와 이를 포함하는 연료 공급 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치는, LNG 저장탱크의 증발가스를 재액화시키기 위한 증발가스 재액화 장치로서, 상기 LNG 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 압축하는 BOG 압축기; 및 상기 BOG 압축기에 의해 압축된 상기 증발가스가 액화되도록 냉매와 열교환시키는 응축기를 포함할 수 있다. 이때, 응축기에서는 LNG 저장탱크에서 발생하는 증발가스, 압축된 증발가스 및 냉매가 서로 열교환될 수 있다.

Description

증발가스 재액화 장치 및 이를 포함하는 연료 공급 시스템{APPARATUS FOR LIQUEFACTION OF BOILOFF GAS AND FUEL SUPPLYING SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 증발가스 재액화 장치 및 이를 포함하는 연료 공급 시스템에 관한 것이다.
오늘날 다양하게 사용되고 있는 천연가스는 통상적으로 액화 상태에서 장거리 수송된다. 이를 위해, 액화천연가스(LNG)는 상압에서 -162 ℃ 이하의 극저온상태로 액화되어 LNG 운반선을 이용하여 이송된다.
이러한 극저온상태의 액화천연가스는 외부와의 온도차이에 의해 열을 받게 되며 지속적으로 증발가스(BOG, or boil-off gas)가 발생하게 되는데, 최근에는 이러한 증발가스를 재액화하여 저장탱크로 돌려보내는 증발가스 재액화 시스템이 개발되어 자원의 낭비를 줄이고 있다.
이와 같은 증발가스 재액화 시스템은, 액화천연가스 저장탱크에서 발생하는 BOG를 압축하는 압축기와 상기 압축기에 의해 압축된 BOG를 응축시키기 위한 응축기를 포함하며, 상기 응축기에 의해 재액화된 BOG를 상기 저장탱크로 돌려보내는 방식으로 구성된다.
그러나, 종래의 증발가스 재액화 시스템은 가격이 고가이며, 가격이 저렴한 상온용 BOG 압축기를 사용하기 위해 저장탱크에서 발생한 BOG를 상온으로 가열하는 별도의 가열기가 설치되거나, BOG가 상기 상온용 BOG 압축기를 통과하기 전에 BOG의 냉열을 회수하기 위한 별도의 열교환기가 필요하였다. 이 경우, 별도의 가열기나 열교환기를 설치하기 위한 공간이 필요하며, 설치공간과 무게가 제한될 수 밖에 없는 선박에서는 상기 시스템을 적용하는데 문제가 있었다.
따라서, 현재 사용되고 있는 고가의 증발가스 재액화 시스템을 대체하여 증발 가스의 발생을 억제하고 버려지는 증발가스의 냉열을 회수할 수 있는 시스템이 요구되고 있다.
본 발명은, 증발가스의 냉열을 회수할 수 있으며 증발가스 재액화 장치의 무게와 설치면적을 줄일 수 있는 증발가스 재액화 장치 및 이를 포함하는 연료 공급 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, LNG 저장탱크의 증발가스를 재액화시키기 위한 증발가스 재액화 장치로서, 상기 LNG 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 압축하는 BOG 압축기; 및 상기 BOG 압축기에 의해 압축된 상기 증발가스가 액화되도록 냉매와 열교환시키는 응축기를 포함하는 증발가스 재액화 장치가 제공될 수 있다.
이때, 응축기에서는, LNG 저장탱크에서 발생하는 증발가스, 압축된 증발가스 및 냉매가 서로 열교환될 수 있다.
또한, BOG 압축기는, 복수 개의 압축기를 포함할 수 있다.
또한, BOG 압축기의 하류에는 압축된 증발가스를 냉각시키는 BOG 냉각기를 더 포함할 수 있다.
또한, 응축기에서는, BOG 압축기에서 압축된 증발가스가 LNG 저장탱크에서 발생하는 증발가스 및 냉매와 서로 카운터커런트 흐름(countercurrent flow)을 통해 열교환될 수 있다.
또한, 응축기는, 멀티스트림 열교환기(multi-stream heat exchanger)일 수 있다.
또한, 응축기에 연결되며 냉매를 압축 및 팽창하는 냉각시스템을 더 포함할 수 있다.
또한, 냉매는 질소일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 증발가스 재액화 장치와; 상기 증발가스 재액화 장치의 상기 응축기에서 액화되는 상기 증발가스를 고압으로 가압하는 고압펌프; 및 상기 고압펌프에서 가압된 상기 증발가스를 기화하는 기화기를 포함하는 연료 공급 시스템이 제공될 수 있다.
이때, 기화기에서 기화된 증발가스는 엔진의 연료로 공급될 수 있다.
또한, 응축기에서 액화된 증발가스는 150bar 내지 300bar로 가압될 수 있다.
또한, 기화기는, 고압펌프에서 가압된 증발가스를 BOG 압축기에서 압축된 상기 증발가스와 열교환시킬 수 있다.
또한, 증발가스 재액화 장치는, 응축기에 연결되며 냉매를 압축 및 팽창하는 냉각시스템을 더 포함하며, 기화기는, 고압펌프에서 가압된 증발가스를 냉각시스템에서 압축된 냉매와 열교환시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 액화천연가스 저장탱크에서 발생하는 저온의 증발가스의 냉열을 회수하는 열교환기를 별도로 두지 않고 응축기 내에 형성함으로써, 증발가스의 냉열을 회수할 수 있으며 증발가스 재액화 장치의 무게와 설치면적을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치를 나타낸 시스템도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 방법을 나타낸 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템을 나타낸 시스템도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템의 다른 변형예를 나타낸 시스템도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 증발가스 재액화 장치 및 이를 포함하는 연료 공급 시스템을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치를 나타낸 시스템도이다. 도 1을 참조하면, LNG 저장탱크(3), 증발가스 재액화 장치(10) 제1 배관(12), 응축기(14), 제1 통로(14a), 제2 통로(14b), 제3 통로(14c), 제4 통로(14d), BOG 압축기(16), BOG 냉각기(18), 제2 배관(20), 제3 배관(22), 팽창 밸브(24), 냉각시스템(30), 냉매 압축기(32), 냉매 냉각기(34) 및 냉매 팽창기(36), 제4 배관(38), 제5 배관(40)이 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치(10)는, LNG 저장탱크(3)의 증발가스(BOG, or boil-off gas)를 재액화시키기 위한 증발가스 재액화 장치로서, 상기 LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스를 압축하는 BOG 압축기(16); 및 상기 BOG 압축기(16)에 의해 압축된 상기 증발가스가 액화되도록 냉매와 열교환시키는 응축기(14)를 포함할 수 있다. 이때, LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스 및 BOG 압축기(16)에서 압축된 증발가스는, 응축기(14) 내에서 응축기(14)의 냉매가 서로 열교환될 수 있다.
응축기(14)는, 일종의 열교환기로서, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 배관(12)과 제2 배관(20)의 일단부 간을 서로 연결하는 제1 통로(14a); 제2 배관(20)의 타단부와 제3 배관(22) 간을 서로 연결하는 제2 통로(14b); 제4 배관(38)의 일단부와 제5 배관(40)의 일단부를 서로 연결하는 제3 통로(14c); 및 제4 배관(38)의 타단부와 제5 배관(40)의 타단부를 서로 연결하는 제4 통로(14d)를 응축기(14)의 내부에 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 제1 통로(14a)와 제2 통로(14b)는, 응축기(14) 내부를 통과하는 각각의 유체흐름이 서로 반대방향이 되도록 인접하여 설치될 수 있다. 동일하게, 제2 통로(14b)와 제3 통로(14c)는, 응축기(14) 내부를 통과하는 각각의 유체흐름이 서로 반대방향이 되도록 인접하여 설치될 수 있다. 마찬가지로, 제3 통로(14c)와 제4 통로(14d)는, 응축기(14) 내부를 통과하는 각각의 유체흐름이 서로 반대방향이 되도록 인접하여 설치될 수 있다.
즉, LNG 저장탱크(3)에서 뻗어 나온 제1 배관(12)이 응축기(14)의 일측면을 통과하여 응축기(14)의 제1 통로(14a)에 연결될 수 있으며, 이렇게 제1 배관(12)과 연결된 제1 통로(14a)가 응축기(14)의 상측면을 통과하여 외부의 제2 배관(20)의 일단부에 연결될 수 있다. 그리고, 제2 배관(20)의 타단부는 도 1에 도시된 바와 같이 BOG 압축기(16)와 BOG 냉각기(18)를 경유하여 다시 응축기(14)의 상측면을 통해 응축기(14)의 제2 통로(14b)에 연결될 수 있으며, 이렇게 제2 배관(20)의 타단부와 연결된 제2 통로(14b)가 응축기(14)의 하측면을 통과하여 외부의 제3 배관(22)과 연결될 수 있다.
참고로, 도 1에 도시된 바와 같이, LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스는 실선의 화살표방향을 따라 응축기(14) 내부를 관통하여 순환하는 구조를 가짐을 알 수 있다.
응축기(14)는, 별도의 가열기나 열교환기를 통해 -120 ℃ 내지 -100 ℃ 정도의 저온의 증발가스를 상온 상태로 만들어 압축기에 공급하는 종래의 방식과 달리, LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 저온의 증발가스와 BOG 압축기(16)를 통과하면서 압축되는 상온의 증발가스를 서로 열교환시키는 동시에 후술할 냉매 압축기(32)를 통과하면서 압축된 고압상온의 냉매를 상기 저온의 증발가스 및 상기 상온의 증발가스와 응축기(14) 내부에서 서로 열교환시킴으로써 LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 상기 저온의 증발가스의 냉열을 회수하는 역할을 한다.
즉, 상기 저온의 증발가스, 상기 상온의 증발가스 및 상기 고압상온의 냉매가서로 엇갈리게 흐르는 방식, 즉 카운터커런트(countercurrent flow)흐름을 통해 열교환됨으로써, LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 상기 저온의 증발가스의 냉열을 회수할 수 있다.
참고로, LNG 저장탱크(3)에서 기화하여 발생하는 증발가스는 -120 ℃ 내지 -100 ℃ 정도의 저온 상태이므로, 이런 저온의 기체를 상온으로 가열하지 않고 바로 BOG 압축기(16)로 보내는 경우 BOG 압축기(16)에 열적 스트레스(thermal stress)가 작용하여 BOG 압축기(16)의 블레이드(blade, 미도시)가 변형되거나 파손되는 문제가 발생할 수 있다.
이외에도, 응축기(14)는, 후술할 냉각시스템(30)을 통해 순환하는 극저온의 냉매를 응축기(14)의 내부로 순환시킴으로써, BOG 압축기(16)를 통과하면서 압축된 상온의 증발가스를 극저온의 냉매와 응축기(14) 내부에서 서로 열교환시키는 역할을 한다. 이를 통해, BOG 압축기(16)를 통과하면서 고압으로 압축된 상온의 증발가스는, 응축기(14) 내부를 통과하면서 -162 ℃ 이하의 극저온 상태로 액화될 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 이렇게 액화된 증발가스는 제3 배관(22) 상에 설치되는 후술할 팽창밸브(24)에 의해 -165 ℃ 이하의 극저온 상태로 재차 액화될 수 있다.
응축기(14)는, LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스를 38 ℃ 내지 40 ℃ 의 상온으로 변환하여 BOG 압축기(16)로 배출되도록 열교환시킬 수 있으며, BOG 압축기(16)에서 압축된 증발가스를 -162 ℃ 의 극저온으로 변환하여 제3 배관(22)으로 배출되도록 열교환시킬 수 있다. 또한, 응축기(14)는, 도 1에 도시된 바와 같이 화살표방향으로 냉각시스템(30)을 순환하는 냉매를 38 ℃ 내지 40 ℃ 의 상온으로 변환하여 후술할 냉매 압축기(32)로 배출되도록 열교환시킬 수 있으며, 냉매 압축기(32)에서 압축된 냉매는 -100 ℃ 내지 -120 ℃ 의 저온으로 변환하여 후술할 냉매 팽창기(36)로 배출되도록 열교환시킬 수 있다.
여기서, 응축기(14)는 멀티스트림 열교환기(multi-stream heat exchanger)일 수 있다. 구체적으로, 본 실시예를 구현하기 위해 적용될 수 있는 응축기(14)의 형태로는, ALPEMA (the brazed aluminum plate-fin heat exchanger manufacturers' association)의 멀티스트림 알루미늄 플레이트-핀 열교환기(multi-stream brazed aluminum plate-fin heat exchanger)가 사용될 수 있다.
이러한 열교환기는, 여러 개의 플레이트(plate)가 서로 적층되어 형성되는 몸체부와, 상기 각각의 플레이트 사이에 여러 개의 핀(fin)이 평행으로 나열되어 복수의 통로(passage)를 형성함으로써 응축기(14)를 구현할 수 있다. 이렇게 형성된 복수의 플레이트 각각의 사이로는 설계조건에 따라 다양한 조합으로 유체, 즉 증발가스나 냉매를 교차되게 흘려 보낼 수 있다. 즉, A가 차가운 유체이고 B와 C가 뜨거운 유체인 경우, A, B, C, A, B, C와 같은 순서로 차가운 유체와 뜨거운 유체를 서로 교차시키는 조합으로 각각의 유체가 각각의 플레이트 사이에서 서로 교차되어 열교환이 일어나도록 설계할 수 있다. 이때, 각각의 유체의 흐름은 서로에 대해 반대방향이 되도록, 즉 역류 흐름(countercurrent flow)이 되도록 구현될 수 있다.
또한, 이렇게 형성되는 응축기(14)는, 응축기(14)의 몸체부 상측면과 하측면을 상하로 통과하는 유체의 흐름뿐만 아니라 몸체부의 측면을 통한 유체의 유입이나 배출도 가능할 수 있다.
이렇게 형성되는 응축기(14)의 동작원리를 설명하면 다음과 같다. 예를 들어, 응축기(14)는, 5개의 플레이트가 서로 적층되어 형성되는 몸체부와, 상기 몸체부의 각각의 플레이트 사이에 여러 개의 핀이 평행으로 나열되어 복수의 통로를 형성함으로써 응축기(14)를 구현할 수 있다. 이때, 5개의 플레이트들 사이에 형성되는 공간은, 각각 제1 통로(14a), 제2 통로(14b), 제3 통로(14c), 제4 통로(14d)로 사용될 수 있다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, LNG 저장탱크(3)에서 발생하여 응축기(14)의 일측면을 통해 유입되는 -120 ℃ 내지 -100 ℃ 정도의 증발가스는, 제1 통로(14a)를 흐르면서 38 ℃ 내지 40 ℃ 의 상온으로 변환하여 응축기(14)의 상측면을 통해 BOG 압축기(16)로 배출될 수 있다. 또한, BOG 압축기(16)와 BOG 냉각기(18)를 경유하면서 압축냉각된 40 ℃ 내지 42 ℃ 정도의 증발가스는, 다시 응축기(14)의 상측면을 통해 제2 통로(14b)로 유입되며 제2 통로(14b)를 흐르는 동안 제3 통로(14c)를 역류하여 흐르는 냉매와 열교환됨으로써 -162 ℃ 이하의 극저온상태로 액화될 수 있다. 이와 같이 재액화된 증발가스는, 응축기(14) 하측면을 통해 외부의 제3 배관(22)으로 배출될 수 있다.
BOG 압축기(16)는, 제2 배관(20) 상에 설치되는 장치로서, 제1 배관(12)과 응축기(14)를 통과하면서 열교환에 인해 상온상압 상태로 변화된 증발가스를 고압으로 압축하여 다시 응축기(14)로 보내는 역할을 한다.
상온상압 상태의 증발가스를 BOG 압축기(16)를 통해 고압으로 압축하는 과정을 거치는 이유는, 응축기(14)에서의 증발가스 재액화 효율성을 높이기 위함이다. 즉, 응축기(14) 내에서 상온의 증발가스를 극저온의 냉매와 열교환시키기 전에 상기 증발가스를 먼저 고압으로 압축함으로써 증발가스 액화 효율을 향상시킬 수 있다.
이러한 BOG 압축기(16)는, 복수 개의 압축기를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치(10)는 한 개의 BOG 압축기(16)를 예로 들어 도시하였으나, 그 형태는 이에 한정되지 않는다.
참고로, LNG 저장탱크(3)에서 갓 기화되어 배출되는 증발가스, 즉 제1 배관(12)을 통과하여 응축기(14)의 일측면으로 유입되는 증발가스는, 압력이 1bar 정도이고 온도는 -120 ℃ 내지 -100 ℃ 정도이다. 이것이, 응축기(14)의 상측면을 통과하여 BOG 압축기(16)를 거치면서 압력이 4bar 내지 8bar 정도로 가압될 수 있다.
물론, 이러한 압력과 온도는 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 예시에 불과하며, LNG 저장탱크(3), 제1 배관(12) 및 제2 배관(20)의 단열 상태와 응축기(14) 및 BOG 압축기(16)의 성능에 따라 그 압력과 온도는 가변적일 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치(10)는, BOG 압축기(16)의 하류에 위치하며 BOG 압축기(16)에서 압축된 증발가스를 냉각시키는 BOG 냉각기(18)를 더 포함할 수 있다.
BOG 압축기(16)를 통과하면서 압축되는 증발가스, 즉 제2 배관(20)을 통과하는 증발가스는 압력과 함께 온도도 같이 상승하게 된다. 이렇게 고온으로 압축된 증발가스는, 냉매를 순환시킴으로써 상기 증발가스를 재액화시켜야 하는 냉각시스템(30)에 냉동부하로 작용하게 된다. 이를 방지하기 위해, BOG 냉각기(18)가 BOG 압축기(16)와 응축기(14) 간의 제2 배관(20) 상에 설치될 수 있다.
BOG 냉각기(18)는, BOG 압축기(16)의 하류에 위치하도록 제2 배관(20) 상에 설치될 수 있으며, BOG 압축기(16)에서 압축되어 온도가 상승한 증발가스의 온도를 낮추는 역할을 한다. 이때, 압축된 증발가스의 온도는 41 ℃ 정도의 상온으로 냉각될 수 있다. 이를 통해, 압축으로 인해 온도가 상승한 증발가스를 재액화하는데 따른 냉각시스템(30)의 냉동부하를 낮출 수 있다.
이러한 BOG 냉각기(18)는, BOG 압축기(16)와 마찬가지로 여러 개의 냉각기를 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 각각의 BOG 냉각기(18)는 각각의 BOG 압축기(16) 하류에 하나씩 배치되는 식으로 구성될 수 있다.
즉, 첫 번째 BOG 압축기(16)를 통과하면서 상승한 증발가스의 온도를 첫 번째 BOG 냉각기(18)에서 낮추고, 이렇게 압축 냉각된 증발가스를 두 번째 BOG 압축기(16)에서 한 단계 더 압축한 후 두 번째 BOG 냉각기(18)를 통해 상승한 온도를 낮추는 방식으로, 각각 복수개의 BOG 압축기(16)와 BOG 냉각기(18)이 교차되어 구성될 수 있다.
이렇게 단계적으로 반복하여 고압으로 압축 냉각된 증발가스는, 앞서 상술한 바와 같이 팽창밸브(24)에 의해 고압의 증발가스가 저압으로 팽창됨으로써 -165 ℃ 이하의 극저온상태로 액화될 수 있다.
즉, 에어컨에 사용되는 원리와 마찬가지로 고압으로 압축된 증발가스가 저압으로 팽창하는 과정, 즉 증발가스가 압력에서 해방되어 증발하는 과정에서 주위의 열을 흡수함으로써 온도가 내려가는 원리를 이용한 것이다.
참고로, 본 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치(10)에 의한 증발가스의 압력 및 온도를 예시적으로 설명하면 다음과 같다. 이하에서 기재되는 증발가스의 압력 및 온도는 하나의 예에 불과하며 본 발명은 이들의 수치에 한정되지 않음은 물론이다.
BOG 압축기(16)를 통과하면서 고압으로 압축된 증발가스는, 응축기(14)의 상측면을 통과하여 응축기(14)의 내부로 이송됨과 동시에, LNG 저장탱크(3)에서 배출되어 응축기(14)의 일측면을 통해 유입되는 1bar, -120 ℃ 내지 -100 ℃ 정도의 증발가스와 응축기(14) 내에서 열교환됨으로써 냉열을 회수하여 고압으로 압축된 증발가스의 온도를 낮출 수 있다. 이와 동시에, LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스는 응축기(14) 내부를 통과하면서 38 ℃ 내지 40 ℃ 정도의 상온으로 가열됨으로써, BOG 압축기(16)에 열적 스트레스가 작용하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치(10)는, 응축기(14)에 연결되며 냉매를 압축 및 팽창시키는 냉각시스템(30)을 더 포함할 수 있다.
냉각시스템(30)은, 응축기(14)에서 증발가스를 응축하기 위해 사용되는 냉매를 압축, 냉각 및 팽창시키기 위한 장치로서, 냉매 압축기(32), 냉매 냉각기(34) 및 냉매 팽창기(36) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 본 실시예에서 사용되는 냉매는 질소일 수 있다.
질소 냉매의 1기압 하에서의 액화 온도는 -162 ℃ 보다 낮은 -192 ℃ 이므로, 1기압 이상의 고압에서 -162 ℃ 이하의 액체 질소를 만들 수 있도록 냉매 압축기(32)와 냉매 냉각기(34)를 구성함으로써 BOG 압축기(16)를 통해 압축된 증발가스를 응축기(14)에서 재액화시킬 수 있는 냉매를 구성할 수 있다.
참고로, 질소를 액화시켜 -162℃ 이하의 액체 질소 냉매를 형성할 수 있도록 하는 냉매압축기(32) 및 냉매 응축기(36)의 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 구성할 수 있는 다양한 방법을 이용하여 구성하는 것이 가능할 것이다.
본 발명에 있어서, LNG boil-off gas와 같은 증발가스를 액화시킬 수 있는 냉매라면, 질소 냉매 이외의 다양한 냉매가 사용될 수 있으며, 이와 같은 냉매의 종류 등에 의하여 본 발명의 사상이 제한되는 것은 아니다.
냉매 압축기(32)는, 냉각시스템(30)의 일부로서, 증발가스를 응축하기 위해 냉각시스템(30)에 사용되는 냉매를 압축하는 역할을 한다. 즉, 냉매 압축기(32)는 응축기(14)의 상측면을 통해 배출되는 38 ℃ 내지 40 ℃ 정도의 상온의 냉매를 압축하여 응축기(14)로 돌려보내는 역할을 한다. 이를 위해, 냉매 압축기(32)는 도 1에 도시된 바와 같이 제4 배관(38) 도중에 설치될 수 있다.
이러한 냉매 압축기(32)는, 냉매를 고압으로 압축하기 위해 복수의 냉매 압축기(32)로 이루어질 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치(10)는 한 개의 냉매 압축기(32)를 예로 들어 도시하였으나, 그 형태는 이에 한정되지 않는다.
참고로, 응축기(14)의 제2 통로(14b)를 통과하는 증발가스의 유체흐름과 반대방향이 되도록 응축기(14)의 제3 통로(14c)를 흐르는 냉매는, 상기 증발가스와의 열교환을 통해 38 ℃ 내지 40 ℃ 정도의 상온으로 가열된 후 응축기(14)의 상측면을 빠져 나와 다시 냉매 압축기(32)에서 35bar 내지 50bar로 가압되어 냉매 냉각기(34)로 보내질 수 있다.
물론, 이러한 압력과 온도는 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 예시에 불과하며, 제4 배관(38)의 단열 상태와 응축기(14) 및 냉매 압축기(32)의 성능에 따라 그 압력과 온도는 가변적일 수 있다.
냉매 냉각기(34)는, BOG 냉각기(18)와 마찬가지로 복수 개로 구성될 수 있으며, 냉매 압축기(32)에 의해 압축되어 온도가 상승한 냉매의 온도를 낮추는 역할을 한다. 이때, 압축된 냉매의 온도는 41 ℃ 정도의 상온으로 냉각될 수 있다.
냉매 냉각기(34)에 의해 상온으로 냉각된 고압의 냉매는, 응축기(14)의 제4 통로(14d)로 보내져 -100 ℃ 내지 -120 ℃ 정도의 저온으로 냉각된 후 응축기(14)의 타측면을 통해 외부의 냉매 팽창기(36)로 공급될 수 있다. 이때, 제3 통로(14c)와 제4 통로(14d)는, 응축기(14) 내부를 통과하는 각각의 유체흐름이 서로 반대방향이 되도록 인접하여 설치될 수 있다.
냉매 팽창기(36)는, 제5 배관(40) 도중에 설치될 수 있으며, 응축기(14)의 제4 통로(14d)를 통해 배출되는 저온고압의 냉매를 저압으로 팽창시킴으로써 -165 ℃ 정도의 극저온으로 냉각시켜 응축기(14)의 제3 통로(14c)로 다시 보내는 역할을 한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치(10)는, LNG 정장탱크(3)에서 발생하는 증발가스를 예열하기 위한 별도의 열교환기나 가열기의 설치 없이, 냉각시스템(30)의 응축기(14)를 통해 LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스의 냉열을 회수함으로써, 버려지는 증발가스 냉열의 활용을 극대화할 수 있으며 선박에 장착되는 증발가스 재액화 장치의 무게와 설치 면적을 줄일 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 측면에 따른 증발가스 재액화 장치(10)에 대해 설명하였으며, 이하에서는 상기 증발가스 재액화 장치(10)를 이용하여 증발가스를 재액화하는 본 발명의 다른 측면에 따른 증발가스 재액화 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 방법은, LNG 저장탱크(3)의 증발가스를 재액화시키기 위한 증발가스 재액화 방법으로서, 상기 LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스를 BOG 압축기(16)에서 압축하는 단계(S10); 및 상기 BOG 압축기(16)에 의해 압축된 상기 증발가스가 액화되도록 응축기(14)에서 냉매와 열교환하는 단계(S20)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스, 상기 BOG 압축기(16)에 의해 압축된 상기 증발가스 및 상기 냉매는, 응축기(14) 내에서 서로 열교환될 수 있다.
본 실시예의 경우, 증발가스 재액화 장치(10)에 대한 구성 및 작용은 전술한 실시예와 동일 또는 상응하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
참고로, 도 1에 도시된 바와 같이, LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스는 실선의 화살표방향을 따라 응축기(14) 내부를 관통하여 순환하는 구조를 가짐을 알 수 있다.
먼저, LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스를 BOG 압축기(16)에서 고압으로 압축할 수 있다(S10).
이때, LNG 저장탱크(3)에서 기화하여 발생하는 증발가스는 -120 ℃ 내지 -100 ℃ 정도의 저온 상태이므로, 상기 LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 저온의 증발가스를 BOG 압축기(16)에 공급하기 전에, 상기 증발가스를 BOG 압축기(16)를 통과하면서 압축된 상온의 증발가스와 응축기(14) 내에서 서로 열교환시킬 수 있다.
이와 같이, LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 -120 ℃ 내지 -100 ℃ 정도의 증발가스를 BOG 압축기(16)를 통과하면서 압축된 상온의 증발가스와 응축기(14) 내에서 서로 열교환시킴으로써, LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스의 냉열을 회수함과 동시에 BOG 압축기(16)에 의해 고압으로 압축된 증발가스의 온도를 낮출 수 있다.
다음으로, BOG 압축기(16)에 의해 압축된 증발가스가 액화되도록 응축기(14)내에서 냉매와 열교환시킬 수 있다(S20).
상술한 바와 같이, BOG 압축기(16)를 통과하면서 고압으로 압축된 증발가스를LNG 저장탱크(3)에서 배출되어 응축기(14)의 일측면을 통해 유입되는 1bar, -120 ℃ 내지 -100 ℃ 정도의 증발가스와 응축기(14) 내에서 열교환시킴으로써 고압으로 압축된 증발가스의 온도를 낮춤과 동시에, 응축기(14) 내부를 통과하는 냉각시스템(30)의 냉매를 순환시킴으로써 BOG 압축기(16)에 의해 압축된 증발가스를 액화시킬 수 있다.
즉, 본 실시예의 응축기(14)에 의해, LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스는 38 ℃ 내지 40 ℃ 의 상온으로 변환하여 BOG 압축기(16)로 배출되도록 열교환시킬 수 있으며, BOG 압축기(16)에서 압축된 증발가스는 -162 ℃ 의 극저온으로 변환하여 제3 배관(22)으로 배출되도록 열교환시킬 수 있다. 또한, 응축기(14)는, 도 1에 도시된 바와 같이 화살표방향으로 냉각시스템(30)을 순환하는 냉매를 38 ℃ 내지 40 ℃ 의 상온으로 변환하여 후술할 냉매 압축기(32)로 배출되도록 열교환시킬 수 있으며, 냉매 압축기(32)에서 압축된 냉매는 -100 ℃ 내지 -120 ℃ 의 저온으로 변환하여 후술할 냉매 팽창기(36)로 배출되도록 열교환시킬 수 있다.
이를 위해, 응축기(14)로는 멀티스트림 열교환기가 사용될 수 있다. 멀티스트림 열교환기는, 전술한 실시예에서 제시한 바와 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예에 따른 증발가스 재액화 방법은, 응축기(14)에 연결되며 냉매를 압축 및 팽창시키는 냉각시스템(30)을 더 포함할 수 있다.
이하, 냉각시스템(30)의 구성 및 효과에 대해서는 전술한 실시예에서 제시한 바와 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 방법은, LNG 정장탱크(3)에서 발생하는 증발가스를 예열하기 위한 별도의 열교환기나 가열기의 설치 없이, 냉각시스템(30)의 응축기(14)를 통해 LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스의 냉열을 회수함으로써, 버려지는 증발가스 냉열의 활용을 극대화할 수 있으며 선박에 장착되는 증발가스 재액화 장치의 무게와 설치 면적을 줄일 수 있다.
이상에서는 본 발명의 다른 측면에 따른 증발가스 재액화 방법에 대해 설명하였으며, 이하에서는 상기 증발가스 재액화 장치(10)를 포함하는 본 발명의 또 다른 측면에 따른 연료 공급 시스템(100)에 대해 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템을 나타낸 시스템도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템의 다른 변형예를 나타낸 시스템도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 배관(12), 응축기(14), 제1 통로(14a), 제2 통로(14b), 제3 통로(14c), 제4 통로(14d), BOG 압축기(16), BOG 냉각기(18), 제2 배관(20), 제3 배관(22), 냉매 압축기(32), 냉매 냉각기(34) 및 냉매 팽창기(36), 제4 배관(38), 제5 배관(40), 고압펌프(50), 기화기(52), 엔진(60)이 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템(100)은, LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스를 압축하는 BOG 압축기(16)와, 상기 BOG 압축기(16)에 의해 압축된 상기 증발가스가 액화되도록 냉매와 열교환시키는 응축기(14)를 포함하여 구성되는 증발가스 재액화 장치(10); 상기 증발가스 재액화 장치(10)의 상기 응축기(14)에서 액화되는 상기 증발가스를 가압하는 고압펌프(50); 및 상기 고압펌프(50)에서 가압된 상기 증발가스를 기화하는 기화기(52)를 포함할 수 있다. 이때, 기화기(52)에서 기화된 증발가스는 엔진(60)의 연료로 공급될 수 있다.
본 실시예의 경우, 증발가스 재액화 장치(10)에 대한 구성 및 작용은 전술한 실시예와 동일 또는 상응하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
고압펌프(50)는, 응축기(14)에서 액화된 증발가스를 엔진(60)에 고압으로 공급하기 위해 상기 증발가스의 압력을 높여주는 장치로서, 응축기(14)의 하류에 설치될 수 있다.
본 실시예에서는, 응축기(14)에서 액화된 증발가스가 고압펌프(50)를 통과하면서 150bar 내지 300bar의 고압으로 가압될 수 있다.
기화기(52)는, 고압펌프(50)에 의해 고압으로 가압된 증발가스를 기화시키기 위해 열을 가하는 일종의 가열기로서, 고압펌프(50)의 하류에 설치될 수 있다.
이를 위해, 기화기(52)는, 상온의 증발가스가 흐르는 제2 배관(20)과 인접하게 설치될 수 있다. 즉, 응축기(14)에서 액화된 후 고압펌프(50)에서 가압된 저온고압의 증발가스를 상온의 증발가스가 흐르는 제2 배관(20)과 열교환시킴으로써, 고압으로 가압된 증발가스의 냉열을 회수할 수 있을 뿐만 아니라 제2 배관(20)을 흐르는 상온의 증발가스의 온도를 냉각시킬 수 있다.
기화기(52)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 고압펌프(50)에서 가압된 증발가스를 BOG 압축기(16)에서 압축된 증발가스, 즉 제2 배관(20)을 흐르는 상온의 증발가스와 열교환시킬 수 있다.
이외에도, 도 4에 도시된 바와 같이, 기화기(52)는 고압펌프(50)에서 가압된 증발가스를 냉각시스템(30)에서 압축된 냉매, 즉 제4 배관(38)을 흐르는 상온의 냉매와 열교환시킬 수 있다.
이와 같이, 기화기(52)에서 기화된 고압의 증발가스는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 엔진(60)의 연료로 공급될 수 있다.
엔진(60)은, 예를 들어 선박에 장착되며 LNG, LPG 등과 같은 액화연료가스를 연료로 사용하는 고압가스 분사엔진일 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.
3 : LNG 저장탱크 10 : 증발가스 재액화 장치
12 : 제1 배관 14 : 응축기
14a : 제1 통로 14b : 제2 통로
14c : 제3 통로 14d : 제4 통로
16 : BOG 압축기 18 : BOG 냉각기
20 : 제2 배관 22 : 제3 배관
24 : 팽창 밸브 30 : 냉각시스템
32 : 냉매 압축기 34 : 냉매 냉각기
36 : 냉매 팽창기 38 : 제4 배관
40 : 제5 배관 50 : 고압펌프
52 : 기화기 100 : 연료 공급 시스템

Claims (12)

  1. LNG 저장탱크의 증발가스를 재액화시키기 위한 증발가스 재액화 장치로서,
    상기 LNG 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 압축하는 BOG 압축기; 및
    상기 BOG 압축기에 의해 압축된 상기 증발가스가 액화되도록 냉매와 열교환시키는 응축기를 포함하며,
    상기 응축기에서는,
    상기 LNG 저장탱크에서 발생하는 증발가스, 압축된 상기 증발가스 및 상기 냉매가 서로 열교환되며,
    상기 BOG 압축기에서 압축된 상기 증발가스가 상기 LNG 저장탱크에서 발생하는 증발가스 및 상기 냉매와 서로 카운터커런트 흐름(countercurrent flow)을 통해 열교환되는 것을 특징으로 하는 증발가스 재액화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 BOG 압축기는,
    복수 개의 압축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발가스 재액화 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 BOG 압축기의 하류에는 압축된 상기 증발가스를 냉각시키는 BOG 냉각기를 더 포함하는 증발가스 재액화 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 응축기는,
    멀티스트림 열교환기(multi-stream heat exchanger)인 것을 특징으로 하는 증발가스 재액화 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 응축기에 연결되며, 상기 냉매를 압축 및 팽창하는 냉각시스템을 더 포함하는 증발가스 재액화 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 냉매는 질소인 것을 특징으로 하는 증발가스 재액화 장치.
  8. LNG 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 압축하는 BOG 압축기와, 상기 BOG 압축기에 의해 압축된 상기 증발가스가 액화되도록 냉매와 열교환시키는 응축기를 포함하는, 증발가스 재액화 장치와;
    상기 증발가스 재액화 장치의 상기 응축기에서 액화되는 상기 증발가스를 고압으로 가압하는 고압펌프; 및
    상기 고압펌프에서 가압된 상기 증발가스를 기화하는 기화기를 포함하며,
    상기 응축기에서는,
    상기 LNG 저장탱크에서 발생하는 증발가스, 압축된 상기 증발가스 및 상기 냉매가 서로 열교환되며,
    상기 기화기에서 기화된 상기 증발가스는 엔진의 연료로 공급되는 것을 특징으로 하는 연료 공급 시스템
  9. 제8항에 있어서,
    상기 응축기에서 액화된 상기 증발가스는 150bar 내지 300bar로 가압되는 것을 특징으로 하는 연료 공급 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 기화기는,
    상기 고압펌프에서 가압된 상기 증발가스를 상기 BOG 압축기에서 압축된 상기 증발가스와 열교환시키는 것을 특징으로 하는 연료 공급 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 증발가스 재액화 장치는, 상기 응축기에 연결되며 상기 냉매를 압축 및 팽창하는 냉각시스템을 더 포함하며,
    상기 기화기는,
    상기 고압펌프에서 가압된 상기 증발가스를 상기 냉각시스템에서 압축된 상기 냉매와 열교환시키는 것을 특징으로 하는 연료 공급 시스템.
  12. 상기 제1항, 제2항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 증발가스 재액화 장치와;
    상기 증발가스 재액화 장치의 상기 응축기에서 액화되는 상기 증발가스를 고압으로 가압하는 고압펌프; 및
    상기 고압펌프에서 가압된 상기 증발가스를 기화화는 기화기를 포함하며,
    상기 기화기에서 기화된 상기 증발가스는 엔진의 연료로 공급되는 것을 특징으로 하는 연료 공급 시스템.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101525664B1 (ko) * 2013-06-12 2015-06-03 현대중공업 주식회사 액화가스 처리 시스템 및 방법
WO2023075025A1 (ko) * 2021-10-28 2023-05-04 대우조선해양 주식회사 선박용 재액화 시스템의 블로다운 방법

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107543368B (zh) * 2017-07-21 2019-12-27 中国科学院理化技术研究所 一种残余bog气体再回收系统
KR102396357B1 (ko) * 2021-12-20 2022-05-10 주식회사 케이알엔지니어링 Bog가스를 이용하는 재액화 구조물
CN115342596B (zh) * 2022-08-08 2023-12-01 中海石油气电集团有限责任公司 一种氢气开式循环制冷系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060121187A (ko) * 2003-11-13 2006-11-28 함보르티 카에스에 가스 시스템즈 아에스 증발가스의 온도를 제어하기 위한 장치 및 방법
KR100806569B1 (ko) * 2006-10-04 2008-02-28 신영중공업주식회사 Ｌｎｇ ｂｏｇ 재액화 장치 및 방법
KR20100099441A (ko) * 2009-03-03 2010-09-13 에스티엑스조선해양 주식회사 재액화 기능을 가지는 전기추진 ｌｎｇ 운반선의 증발가스 처리장치 및 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060121187A (ko) * 2003-11-13 2006-11-28 함보르티 카에스에 가스 시스템즈 아에스 증발가스의 온도를 제어하기 위한 장치 및 방법
KR100806569B1 (ko) * 2006-10-04 2008-02-28 신영중공업주식회사 Ｌｎｇ ｂｏｇ 재액화 장치 및 방법
KR20100099441A (ko) * 2009-03-03 2010-09-13 에스티엑스조선해양 주식회사 재액화 기능을 가지는 전기추진 ｌｎｇ 운반선의 증발가스 처리장치 및 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101525664B1 (ko) * 2013-06-12 2015-06-03 현대중공업 주식회사 액화가스 처리 시스템 및 방법
WO2023075025A1 (ko) * 2021-10-28 2023-05-04 대우조선해양 주식회사 선박용 재액화 시스템의 블로다운 방법

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