KR101246063B1 - 재기화 시스템 - Google Patents

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김승혁
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Abstract

본 발명은 재기화 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액화천연가스를 저장하는 저장탱크로부터 액화천연가스를 공급받는 석션 드럼과, 상기 석션 드럼에 연결되며 액화천연가스를 가압하는 부스터 펌프와, 상기 부스터 펌프에 연결되며 액화천연가스를 재기화하여 수요처로 공급하는 제 1 기화기와, 상기 석션 드럼을 가압하기 위한 천연가스를 공급하며, 상기 석션 드럼에 연결되는 가압라인과, 상기 가압 라인에 제공되며, 액화천연가스를 재기화하여 상기 석션 드럼으로 공급하는 제 2 기화기를 포함하는 재기화 시스템을 제공할 수 있다.

Description

재기화 시스템{REGASIFICATION SYSTEM}
본 발명은 재기화 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 석션 드럼의 압력 보상을 위해 천연가스를 사용함으로써 엔진의 연료로서 공급되는 천연가스의 품질을 향상시키고자 하는 재기화 시스템에 관한 것이다.
액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 "LNG"라 함)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -162℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 갖는다. 따라서, 천연가스 이송 시 LNG로 액화시켜 이송할 경우 매우 효율적으로 이송할 수 있으며, 일 예로 LNG를 해상으로 수송(운반)할 수 있는 LNG 운반선이 사용되고 있다.
LNG는 대기압 또는 그보다 다소 높은 압력에서 LNG 저장탱크에 보관될 수 있고, 이러한 상태의 LNG는 재기화(Regasification) 과정을 거쳐서 온도를 상승시켜서 다시 가스 형태로 변환될 수 있다. 이와 같이 LNG를 천연가스로 재기화할 수 있는 재기화 시스템이 갖춰진 선박을 재기화 선박이라고 한다.
도 1은 종래의 기술에 따른 재기화 시스템을 도시한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 재기화 시스템에는 LNG를 기화시켜서 육상으로 송출하기 위한 부스터 펌프(booster pump; 11)가 설치된다.
상세히 LNG 저장탱크(12)에 저장된 LNG는 버퍼 탱크 역할을 하는 석션 드럼(suction drum; 13)으로 공급되고, 부스터 펌프(11)에 의해 가압되어 기화기(14)를 거쳐 육상으로 송출된다.
석션 드럼(13)의 LNG는 질소공급라인(15)에 의해 공급되는 질소에 의해 석션 드럼(13)의 내부가 가압됨으로써 부스터 펌프(11)로 공급된다.
이와 같은 운용이 계속되어 재기화가 일정 수준 이상 이루어지면, 질소공급라인(15)을 통한 질소의 공급을 멈추고, 재기화된 천연가스를 리턴라인(17)을 통해서 석션 드럼(13)으로 공급하여 석션 드럼(13) 내부를 가압한다. 이에 의해 석션 드럼(13)의 LNG는 지속적으로 부스터 펌프(11)로 공급될 수 있다.
이와 같은 재기화 시스템은 별도의 질소공급라인(15)이 필요할 뿐만 아니라 재기화 초기 단계에 질소로 가압하는 과정에서 불필요한 질소가 LNG에 포함되어 재기화된 천연가스의 품질 저하 문제가 발생하게 된다.
한편, 질소는 재기화 운용 초기에도 사용되지만, 재기화 운용이 종료된 이후에 석션 드럼(13) 및 부스터 펌프(11) 내의 LNG를 LNG 저장탱크(12)로 드레인(drain)시키는 용도로도 사용될 수 있다. 이 경우 드레인되면서 질소도 같이 LNG 저장탱크(12)로 유입될 수 있다.
그런데, 재기화 선박에 적용 중인 이중연료엔진 등 천연가스(증발가스)를 에너지원으로 사용하는 엔진(16)의 경우, LNG 저장탱크(12)에 유입되었던 질소가 엔진(16)으로 천연가스와 함께 유입되면 엔진(16)의 효율이 저하되는 문제점이 발생한다.
또한, 재기화된 천연가스를 석션 드럼(13)으로 보내는 경우, 압력 제어가 쉽지 않은 문제가 있으며, 재기화 도중 관련 밸브가 고장나거나 리크(leak)가 발생하는 경우 고압의 천연가스가 다량으로 석션 드럼(13)으로 유입되는 위험성을 내포하고 있었다.
본 발명의 실시예들은 질소를 사용하지 않는 재기화 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 석션 드럼의 가압이 안정적으로 이루어지도록 함으로써 재기화 시스템의 동작에 대한 신뢰성을 향상시키고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액화천연가스를 저장하는 저장탱크로부터 액화천연가스를 공급받는 석션 드럼과, 상기 석션 드럼에 연결되며 액화천연가스를 가압하는 부스터 펌프와, 상기 부스터 펌프에 연결되며 액화천연가스를 재기화하여 수요처로 공급하는 제 1 기화기와, 상기 석션 드럼을 가압하기 위한 천연가스를 공급하며, 상기 석션 드럼에 연결되는 가압라인과, 상기 가압 라인에 제공되며, 액화천연가스를 재기화하여 상기 석션 드럼으로 공급하는 제 2 기화기를 포함하는 재기화 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 가압라인은 상기 저장탱크로부터 액화천연가스를 상기 석션 드럼으로 공급하는 공급라인에서 분기되는 것을 특징으로 하는 재기화 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 제 2 기화기는 공기, 해수, 청수 및 스팀 중 어느 하나 이상과 액화천연가스를 열 교환시켜 액화천연가스를 재기화시키는 것을 특징으로 하는 재기화 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 재기화 시스템이 설치된 선박의 엔진으로 천연가스를 공급하는 연료라인으로부터 분기되며, 상기 석션드럼으로 천연가스를 공급하는 보조가압라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재기화 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 보조가압라인은 상기 연료라인에 설치되어 증발가스를 압축하는 압축기의 후단으로부터 분기되는 것을 특징으로 하는 재기화 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 보조가압라인은 상기 연료라인에 설치되어 액화천연가스를 재기화시키는 연료 기화기의 후단으로부터 분기되는 것을 특징으로 하는 재기화 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 천연가스를 사용하여 석션 드럼을 가압함으로써 질소를 사용하지 않고도 안정적으로 재기화 시스템이 운용될 수 있다.
또한, 석션 드럼의 압력 보상이 안정적으로 이루어지도록 함으로써 재기화 시스템의 동작에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 재기화 시스템을 도시한 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 재기화 시스템을 도시한 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 재기화 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 재기화 시스템(100)은 액화천연가스(liquefied natural gas, 이하 "LNG"라 함)를 저장하는 LNG 저장탱크(1)에 연결되어 LNG를 공급받는 석션 드럼(suction drum; 110)과, 석션 드럼(110)에 연결되며 LNG를 가압하는 부스터 펌프(booster pump, 120)와, 부스터 펌프(120)에 의해 가압된 LNG를 천연가스(natural gas, 이하 "NG"라 함)로 기화시키는 제 1 기화기(130)와, 석션 드럼(110)으로 NG를 공급하는 가압라인(140)과, 가압라인(140)에 설치되는 제 2 기화기(150)를 포함할 수 있다.
석션 드럼(110)은 기화시키고자 하는 LNG의 버퍼 탱크(buffer tank) 역할을 하게 되며, LNG 저장탱크(1)에 설치된 LNG 공급펌프(2)의 펌핑에 의해 LNG를 공급라인(111)을 통해서 공급받을 수 있다. 여기서, 공급라인(111)에는 제 3 유량조절밸브(112)가 설치될 수 있다.
제 1 기화기(130)는 석션 드럼(110)으로부터 수요처(7)까지 연장되는 기화라인(131)에 설치되며, 부스터 펌프(120)에 의해 가압된 LNG를 공급받아 NG로 재기화시켜 수요처(7)에 공급한다.
부스터 펌프(120)는 LNG의 드레인을 위하여 하부가 드레인라인(121)에 의해 LNG 저장탱크(1)에 연결될 수 있다. 또한, 기화라인(131)에는 부스터 펌프(120)의 후단에 LNG의 유량을 조절하는 제 1 유량조절밸브(132)가 설치될 수 있으며, 제 1 유량조절밸브(132)와 부스터 펌프(120)의 사이에서는 석션 드럼(110)에 연결되기 위한 리턴라인(133)이 분기될 수 있다. 여기서 리턴라인(133)에는 제 2 유량조절밸브(134)가 설치될 수 있다.
가압라인(140)은 공급라인(111)으로부터 분기되어 석션 드럼(110)에 연결될 수 있으며, 공급라인(111)과 별도로 저장탱크(1)로부터 연장되어 석션 드럼(110)에 연결될 수도 있다. 가압라인(140)은 석션 드럼(110)을 가압시키기 위한 NG의 공급 경로를 제공하게 된다.
제 2 기화기(150)는 가압라인(140)에 설치되며, 공급라인(111)을 통해 공급되는 LNG 중에서 일부가 가압라인(140)을 통해서 이송되면, 이를 기화시켜서 석션 드럼(110)에 공급한다. 예를 들어, 제 2 기화기(150)는 대기 중의 공기와 LNG를 열교환하는 공기기화기일 수도 있으며, 해수와 LNG를 열교환하는 해수기화기, 청수와 LNG를 열교환하는 청수기화기, 스팀과 LNG를 열교환하는 스팀기화기, 또는 별도의 열매(熱媒)를 이용한 기화기일 수도 있다. 본 실시예에서는 공기기화기를 예로 들어 설명하겠다.
가압라인(140)의 제 2 기화기(150)의 전단에는 LNG의 공급 유량 및 압력을 조절하도록 제 1 압력조절밸브(141)가 설치될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 재기화 시스템(100)이 적용된 선박의 주변 공기의 온도가 낮아 제 2 기화기(150)에서 LNG가 충분히 기화되지 못해 제 2 기화기(150)만으로는 석션 드럼(110)의 가압이 어려운 경우, 이를 보완하기 위한 보조 가압라인(160)이 더 제공될 수 있다. 상세히, 보조 가압라인(160)은 LNG 저장탱크(1)로부터 엔진(3)으로 기화된 NG를 연료로 공급하는 연료라인(4)으로부터 분기되어 석션 드럼(110)에 연결될 수 있다.
보조 가압라인(160)에는 석션 드럼(110)에 공급되는 NG의 공급압력을 조절하도록 제 2 압력조절밸브(161)가 설치될 수 있다.
또한, 보조 가압라인(160)은 고압의 NG를 석션 드럼(110)으로 공급하기 위하여, LNG 저장탱크(1)로부터 발생되는 증발가스를 압축시켜 엔진으로 공급하는 연료라인(4)에 설치된 압축기(5)의 후단에서 분기될 수 있으며, 이때 엔진은 DF엔진일 수 있다.
또한, 보조 가압라인(160)은 고압의 NG를 석션 드럼(110)으로 공급하기 위하여, LNG 저장탱크(1) 내의 연료 LNG공급펌프(2`)에 의해 공급되는 LNG를 고압으로 압축 및 기화시켜 엔진으로 공급하는 연료라인(4)에 설치된 연료기화기(6)의 후단에서 분기될 수 있으며, 이 때 엔진은 ME-GI엔진일 수 있다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 재기화 시스템의 작동을 예로 들어 설명하면 다음과 같다.
석션 드럼(110)을 가압하기 위해, 제 2 기화기(150)는 LNG 저장탱크(1)로부터 공급라인(111)을 통해 석션 드럼(110)으로 공급되는 LNG 중 일부를 가압라인(140)을 통해서 공급받아 기화시켜서 석션 드럼(110)으로 공급한다. 이때, 석션 드럼(110)으로 공급되는 NG의 압력이 석션 드럼(110)의 내부 압력보다 높기 때문에 충분히 석션 드럼(110)을 가압할 수 있다.
한편, 선박이 위치한 환경에 따라 공기의 온도가 낮아 제 2 기화기(150)만으로는 석션 드럼(110)의 압력 제어가 어려울 경우, 엔진(3)으로 공급되는 NG 중 일부를 보조 가압라인(160)을 통해서 석션 드럼(110)으로 공급하여 석션 드럼(110)의 압력을 보상할 수 있다. 따라서, 석션 드럼(110)의 압력 보상 동작에 대한 신뢰성과 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 석션 드럼(110)의 압력 보상을 위하여 NG를 사용하게 됨으로써 엔진(3)에 공급하는 NG의 품질 저하를 발생시키지 않는다. 즉, 석션 드럼(110)의 압력 보상에 질소가스를 사용하지 않고 NG를 사용하게 됨으로써 엔진(3)이 디젤과 가스의 두 가지 연료를 사용하는 이중연료엔진인 경우, NG에 질소가스가 혼합되어 연료로 사용되는 경우 발생되는 엔진(3)의 효율 저하를 방지할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안되며, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
1 : LNG 저장탱크 2 : LNG 공급펌프
3 : 엔진 4 : 연료라인
5 : 압축기 6 : 연료기화기
7 : 수요처 110 : 석션 드럼
111 : 공급라인 112 : 제 3 유량조절밸브
120 : 부스터 펌프 121 : 드레인라인
130 : 제 1 기화기 131 : 기화라인
132 : 제 1 유량조절밸브 133 : 리턴라인
134 : 제 2 유량조절밸브 140 : 가압라인
141 : 제 1 압력조절밸브 150 : 제 2 기화기
160 : 보조 가압라인 161 : 제 2 압력조절밸브

Claims (6)

  1. 액화천연가스를 저장하는 저장탱크로부터 액화천연가스를 공급받는 석션 드럼과,
    상기 석션 드럼에 연결되며 액화천연가스를 가압하는 부스터 펌프와,
    상기 부스터 펌프에 연결되며 액화천연가스를 재기화하여 수요처로 공급하는 제 1 기화기와,
    상기 석션 드럼을 가압하기 위한 천연가스를 공급하며, 상기 석션 드럼에 연결되는 가압라인과,
    상기 가압 라인에 제공되며, 액화천연가스를 재기화하여 상기 석션 드럼으로 공급하는 제 2 기화기를 포함하는 재기화 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압라인은 상기 저장탱크로부터 액화천연가스를 상기 석션 드럼으로 공급하는 공급라인에서 분기되는 것을 특징으로 하는 재기화 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기화기는 공기, 해수, 청수 및 스팀 중 어느 하나 이상과 액화천연가스를 열 교환시켜 액화천연가스를 재기화시키는 것을 특징으로 하는 재기화 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재기화 시스템이 설치된 선박의 엔진으로 천연가스를 공급하는 연료라인으로부터 분기되며, 상기 석션드럼으로 천연가스를 공급하는 보조가압라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재기화 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 보조가압라인은 상기 연료라인에 설치되어 증발가스를 압축하는 압축기와 상기 엔진 사이의 상기 연료라인으로부터 분기되는 것을 특징으로 하는 재기화 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 보조가압라인은 상기 연료라인에 설치되어 액화천연가스를 기화시키는 연료 기화기와 상기 엔진 사이의 상기 연료라인으로부터 분기되는 것을 특징으로 하는 재기화 시스템.
KR1020100115748A 2010-11-19 2010-11-19 재기화 시스템 KR101246063B1 (ko)

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