KR101280893B1

KR101280893B1 - Ｌｎｇ공급장치

Info

Publication number: KR101280893B1
Application number: KR1020110122957A
Authority: KR
Inventors: 인세환; 김종주; 배준홍; 이경원
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2011-11-23
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2013-07-02
Also published as: KR20130057169A

Abstract

본 발명은 LNG공급장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상압으로 유지되어 LNG가 보관된 메인탱크로부터 LNG를 필요로 하는 고압의 수용탱크로 LNG를 공급하는 공급모듈, 별도의 보조탱크를 구비하며 상기 메인탱크에서 발생하는 증발가스를 상기 수용탱크보다 높은 기압으로 승압시켜서 액화된 상태로 상기 보조탱크에 저장하는 보조저장모듈 및 상기 보조탱크에 저장된 증발가스를 상기 메인탱크로부터 상기 수용탱크로 공급되는 LNG와 혼합시켜 상기 수용탱크에 공급하는 혼합기를 포함한다.

Description

ＬＮＧ공급장치{Liquefied Natural Gas Supplying Apparatus}

본 발명은 LNG공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고가의 재액화설비를 구비하지 않고도 증발가스로 인한 손실을 최소화할 수 있는 LNG공급장치에 관한 것이다.

일반적으로, 천연가스는 생산지에서 상압 -163℃의 극저온으로 액화된 액화천연가스(Liquefied Natural Gas: 이하 `LNG`라 함) 상태로 만들어진 후 LNG 운반선에 의해 목적지까지 원거리에 걸쳐 수송된다.

천연가스의 액화온도는 극저온이기 때문에, LNG는 온도가 조금만 올라가도 증발된다. LNG 운반선에 구비된 LNG 저장탱크의 경우 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG 저장탱크 내부로 지속적으로 전달되기 때문에, LNG를 수송하는 도중에 LNG가 지속적으로 기화되어 LNG 저장 탱크 내에 증발가스가 발생한다.

이와 같이, LNG 저장탱크 내에 증발가스가 축적되면 LNG 저장탱크 내의 압력이 과도하게 상승하므로, LNG 저장탱크 내에서 발생되는 증발가스를 처리하기 위해 증발가스를 선박 추진 엔진의 연료로 사용하거나 가스연소기에서 소각 또는 일부를 재액화시켜 LNG 저장탱크로 재유입시킨다.

그리고, 최근에는 LNG를 선박용 추진 엔진의 주연료로 사용하면서 증발가스를 재액화시키는 공급 장치에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있다.

도 1을 참조하여 종래의 LNG공급장치에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래의 LNG공급장치의 구성을 나타내는 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 LNG공급장치는 크게 LNG가 보관되는 메인탱크(10), 상기 메인탱크(10)에서 수집된 증발가스를 사용하는 엔진발전기(Engine Generator: 14), 가스연소기(Gas Combustion Unit: 16) 및 재액화설비(Reliquefaction System: 18)로 구성된다.

상기 메인탱크(10)는 내부에 구비된 카고펌프(Cargo Pump: 12)를 이용해서 LNG를 외부로 공급할 수 있도록 구성된다.

그리고 상기 엔진발전기(14), 상기 가스연소기(16) 및 상기 재액화설비(18)는 각각 상기 메인탱크(10)와 연결되어 있다.

상기 메인탱크(10)를 구비한 LNG공급장치는 외부탱크(20)에 LNG를 공급할 수 있도록 연결이 가능하게 구성되어, 내부에 구비된 상기 카고펌프(12)를 통해서 LNG를 외부탱크(20)에 공급한다.

하지만, 극저온의 액체상태로 보관중인 LNG는 상기 외부탱크(20)로 공급되는 과정에서 외부 열유입 및 과열 상태의 상기 외부탱크(20)로 인해 일부가 기화되는 현상이 발생한다.

이렇게 기화된 증발가스가 LNG를 공급받은 상기 외부탱크(20)에 구비될 경우, 상기 외부탱크(20)의 내부압력이 높아지기 때문에 상기 외부탱크(20)의 파손을 초래할 수 있다.

따라서, 일반적으로 LNG가 상기 외부탱크(20)로 공급될 때 발생하는 증발가스는 다시 LNG를 공급한 쪽으로 보내져서 처리된다.

또한, LNG가 상기 메인탱크(10) 내부에 보관중인 경우에도 외부 열유입에 의해서 증발가스가 발생하며, 증발가스가 일정량 이상 될 경우 상기 메인탱크(10)가 파손될 수 있기 때문에 지속적인 증발가스의 소비가 필요하다.

증발가스를 소비하기 위해서 상기 메인탱크(10)와 결합된 각각의 상기 엔진발전기(14), 상기 가스연소기(16) 및 상기 재액화설비(18)가 사용된다.

상기 엔진발전기(14)는 상기 메인탱크(10)에서 수집된 증발가스를 연료로 사용하여 필요한 전력과 추진력을 발생시킨다.

상기 가스연소기(16)는 발생한 증발가스가 상기 엔진발전기(14)에서 필요한 양보다 많을 경우 증발가스를 연소시켜서 외부로 배출하는 역할을 한다.

상기 재액화설비(18)는 증발가스가 상기 엔진발전기(14)에서 필요한 양보다 지속적으로 많이 발생하는 경우 경제성을 높이기 위해서 상기 증발가스의 온도를 낮춰서 액화시키는 역할을 한다.

이와 같이 구성된 종래의 LNG 공급장치는 상기 엔진발전기(14)에 공급하고 남은 잉여 증발가스를 연소 방출하거나 고가의 설비를 구비해 재액화 시켜서 다시 상기 메인탱크(10)에 보관해왔다.

하지만, 이와 같은 방법은 증발가스를 연소 방출하기 때문에 경제적 손실이 클 뿐만 아니라 고가의 재액화설비를 구비해야 하기 때문에 설치비용이 많이 드는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, LNG가 메인탱크에 보관되는 경우에 발생하는 증발가스를 고가의 재액화설비를 별도로 구비하여 재액화 시키거나 연소시키지 않고 별도로 구비된 고압의 보조탱크에 따로 보관하여 LNG의 공급시 혼합하여 함께 사용할 수 있도록 하는 별도의 보조탱크를 구비한 LNG공급장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG공급장치는 상압으로 유지되어 LNG가 보관된 메인탱크로부터 LNG를 필요로 하는 고압의 수용탱크로 LNG를 공급하는 공급모듈, 별도의 보조탱크를 구비하며 상기 메인탱크에서 발생하는 증발가스를 상기 수용탱크보다 높은 기압으로 승압시켜서 액화된 상태로 상기 보조탱크에 저장하는 보조저장모듈 및 상기 보조탱크에 저장된 증발가스를 상기 메인탱크로부터 상기 수용탱크로 공급되는 LNG와 혼합하여 냉각함으로써 상기 수용탱크에 공급 가능하게 하는 혼합기로 구성된다.

또한, 상기 보조저장모듈은 상기 메인탱크로부터 발생하는 증발가스를 고압으로 승압시키는 승압유닛 및 상기 승압유닛에 의해서 승압된 증발가스를 상기 메인탱크에 구비된 저온의 LNG와 혼합을 통하여 액화시켜서 상기 보조탱크에 보관 가능하게 하는 액화유닛을 포함할 수 있다.

또한, 상기 액화유닛은 상기 메인탱크에 구비된 저온의 LNG 분사에 의한 혼합을 통해서 상기 승압된 증발가스를 액화시킬 수 있다.

또한, 상기 혼합기는 상기 보조탱크에 구비된 액체상태의 증발가스를 상기 메인탱크의 저온 LNG와 혼합함으로써 냉각하여 상기 수용탱크에 공급할 수 있다.

또한, 상기 메인탱크에서 발생한 증발가스의 일부를 연료로 사용 및 연소하는 소비모듈이 더 포함될 수 있다.

또한, 상기 메인탱크로부터 발생한 증발가스를 상기 보조저장모듈 및 상기 소비모듈에서 처리하기 위해서 냉각, 액적 제거 및 승압하는 이송모듈이 더 포함될 수 있다.

또한, 상기 이송모듈은 상기 메인탱크로부터 발생하는 증발가스를 냉각시키는 냉각유닛, 상기 냉각유닛에 의해 냉각된 증발가스의 액적을 제거하는 액적제거유닛 및 상기 액적제거유닛에 의해서 액적이 제거된 증발가스를 일정기압으로 압축하는 압축유닛을 포함할 수 있다.

또한, 상기 냉각유닛은 상기 메인탱크에 저온으로 액화되어 보관된 LNG의 일부를 상기 메인탱크에서 발생하는 증발가스에 분사하여 냉각시킬 수 있다.

또한, 상기 혼합기 및 상기 냉각유닛은 동일한 장비로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 LNG공급장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

LNG 보관시 발생하는 증발가스를 별도로 구비된 고압의 보조탱크에 수용하여 LNG의 외부 공급시 저온의 LNG와 혼합하여 함께 공급함으로써, 증발가스를 처리하기 위해 별도로 고가의 재액화설비를 구비하지 않을 수 있다.

또한, 고압으로 증발가스가 보조탱크에 보관됨으로써 대기압에서의 LNG보다 기화점이 높아지므로 보조탱크에 보관되는 증발가스가 메인탱크에 보관된 LNG보다 온도가 높은 상태에서도 액체상태를 유지할 수 있다.

또한, 보조탱크에 증발가스가 액체상태로 보관되어 보조탱크의 부피를 크게 줄일 수 있다.

또한, 메인탱크로부터 LNG가 메인탱크보다 높은 기압으로 유지되는 외부의 수용탱크로 공급되는 경우에 보조탱크에 액체상태로 보관된 증발가스를 저온의 LNG와 혼합하여 공급함으로써 보조탱크에 수용되는 증발가스를 효과적으로 소비할 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 LNG공급장치의 구성을 나타내는 구성도;
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LNG공급장치의 구성을 나타내는 구성도; 및
도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 LNG공급장치의 나타내는 구성도이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

제1실시예

도 2를 참조하여 제 1실시예에 따른 LNG공급장치의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

본 실시예에 따른 LNG공급장치의 구성은 크게 공급모듈(100), 보조저장모듈(200), 혼합기(310), 소비모듈(500) 및 이송모듈(400)로 구성된다.

상기 공급모듈(100)은 LNG를 내부에 보관하며 필요에 의해서 보관된 LNG를 외부로 공급하는 역할을 한다.

상기 공급모듈(100)은 내부에 많은 양의 LNG를 메인탱크(110)에 보관하고, 상기 메인탱크(110) 내의 카고펌프(120)를 이용하여 필요에 따라 외부로 LNG를 공급하며, 별도의 분사펌프(Spray Pump: 130)를 통해서 일정량의 LNG를 연결된 다른 장치로 분사할 수 있도록 구성된다.

상기 메인탱크(110)에 보관된 LNG는 시간이 경과됨에 따라서 증발가스가 발생된다.

상기 보조저장모듈(200)은 상기 메인탱크(110)와 수용탱크(600)에서 발생한 증발가스를 압축하고 재액화하여 별도로 구비된 보조탱크(210)에 액체상태로 보관한다.

상기 혼합기(310)는 상기 메인탱크(110)로부터 LNG를 필요로 하는 선박의 수용탱크(600)에 LNG가 공급될 때, 상기 보조탱크(210)에 보관된 액체상태의 증발가스도 함께 상기 수용탱크(600)에 공급되도록 한다.

상기 소비모듈(500)은 상기 메인탱크(110)에서 발생한 증발가스의 일부를 사용하여 LNG공급장치가 구비된 선박의 동작에 필요한 전력이나 추진력을 생산하거나 발생된 증발가스를 연소 방출시키는 역할을 한다.

상기 이송모듈(400)은 상기 메인탱크(100)에서 발생한 증발가스를 상기 소비모듈(500)이나 상기 보조저장모듈(200)로 이송시킨다.

상기 수용탱크(600)가 LNG의 공급을 받기 위해서 상기 메인탱크(110)와 연결되면, 상기 메인탱크(110)는 상기 카고펌프(120)를 이용하여 LNG를 공급해준다.

여기서, 상기 메인탱크(110)의 LNG를 펌핑하는 카고펌프(120)는 일반적으로 많이 사용되는 펌프의 한 종류일 뿐 특정 장치로 한정하기 위해서 선택한 것이 아니다.

상기 메인탱크(110)는 멤브레인형 저장탱크가 사용되며 내부압력이 상압으로 유지되어 내부에 보관되는 LNG의 기화점이 약 -163 ℃로 유지된다.

상기 수용탱크(600)는 내용물이 고압으로 보관되어도 내구성이 유지되는 C형 탱크가 주로 사용된다. 보통 C형 탱크는 이중벽으로 구성되어 이중벽 사이에 펄라이트(Perlite)가 충진된 형태로 단열되어 있다.

그리고 C형 탱크는 단열뿐만 아니라 높은 기압으로 내용물을 수용할 수 있도록 구성되어있다.

상기 수용탱크(600)는 사용 용도에 따라 다르지만 내부압력이 약 7기압으로 유지되도록 구성되며 내부에 LNG가 수용될 경우 LNG의 기화점이 약 -135 ℃정도로 유지된다.

상기 메인탱크(110)에 보관된 LNG는 극저온의 액체상태로 보관되기 때문에, 상기 메인탱크(110)에 보관되는 시간이 경과함에 따라서 외부로부터 열이 유입되어 LNG가 증발된다.

이렇게 발생된 증발가스는 상기 메인탱크(110)의 내부 압력을 상승시키기 때문에, 탱크의 파손을 막기 위해서는 발생한 증발가스의 처리가 필요하다.

또한, 상기 메인탱크(110)로부터 상기 수용탱크(600)로 LNG가 공급되는 과정에서 배관에서의 외부 열유입 및 과열 상태의 수용탱크(600)로 인해서 추가적으로 증발가스가 발생하게 된다. 그리고, 일반적으로 이렇게 LNG 공급과정에서 발생한 증발가스는 LNG 공급장치를 구비한 선박에서 처리해 주어야 한다.

그래서 상기 메인탱크(110)와 LNG 공급과정에서 발생한 증발가스는 엔진발전기(520)에서 필요로 하는 양을 제외하고는 상기 보조저장모듈(200)을 통해서 처리한다.

상기 보조저장모듈(200)은 크게 상기 메인탱크(110)에서 발생하는 증발가스를 고압으로 압축시키는 승압유닛(220), 상기 승압유닛(220)에 의해서 고압으로 압축된 증발가스를 액화시키는 액화유닛(Recondenser: 230) 및 액화된 증발가스를 수집하여 보관하는 보조탱크(210)로 구성된다.

여기서, 상기 보조탱크(210)는 상기 수용탱크(600)와 마찬가지로 C형 탱크가 사용된다.

상기 승압유닛(220)은 처리해야 할 증발가스 중 상기 엔진발전기(520)에서 필요로 하는 양을 제외한 증발가스를 수집하여 고압으로 압축시킨다.

일반적으로 상압에서 LNG는 약 -163 ℃의 기화점을 가지지만 고압으로 압축될수록 온도가 상승하고 기화점도 상승하게 된다.

본 실시예에서는 상기 승압유닛(220)을 통해서 약 20기압으로 증발가스의 압력을 상승시킴으로써 증발가스의 기화점이 약 -110 ℃가 된다.

여기서 20 기압은 특정한 값이 아니며 단지 본 실시예의 설명을 용이하기 위해서 사용된 값이다.

승압된 증발가스는 기화점이 높아지기 때문에 상압에서의 증발가스보다 상대적으로 액화시키기 쉬워진다.

이어서, 상기 액화유닛(230)은 상기 승압유닛(220)에 의해서 고압으로 압축된 증발가스를 냉각시켜 액화시킨다.

상기 액화유닛(230)은 상기 분사펌프(130)를 통해 상기 메인탱크(110)에 보관중인 LNG의 일부를 고압으로 압축된 증발가스에 분사한다.

상기 메인탱크(110)에 보관중인 LNG는 약 -163 ℃로 상기 승압유닛(220)에 의해서 압축된 증발가스보다 온도가 낮기 때문에 증발가스와 열교환을 통해서 증발가스의 온도를 낮출 수 있다.

따라서, 상기 액화유닛(230)은 상기 분사펌프(130)에 의해서 분사된 LNG와 고압으로 압축된 증발가스가 서로 혼합되어 열교환을 통해서 온도가 약 -110 ℃보다 낮아지도록 분사되는LNG의 양을 조절한다.

이와 같이, 상기 액화유닛(230)에 의해 증발가스가 -110 ℃ 이하로 냉각이 되면 온도가 20기압에서의 기화점인 -110 ℃ 보다 낮아지기 때문에 증발가스는 액체상태로 변하게 된다.

그리고 액화된 증발가스는 별도로 구비된 상기 보조탱크(210)에 수용된다.

상기 보조탱크(210)는 약 20기압으로 승압 되어 액화된 증발가스를 수용하기 위해서 20기압으로 유지되며 이를 위해서 별도의 압력유지장치(미도시)를 구비한다.

그리고 상기 분사펌프(130)는 상기 보조탱크(210)에도 지속적인 LNG의 분사를 하여 상기 보조탱크(210)에서 액화되어 수용된 증발가스가 기화되지 않도록 온도를 유지한다.

이와 같은 구성에 의해서, 상기 보조저장모듈(200)은 상기 메인탱크(110)로부터 발생하는 증발가스와 상기 메인탱크(110)가 상기 수용탱크(600)로 LNG를 공급하는 경우에 발생하는 증발가스를 수집하여 별도로 구비된 상기 보조탱크(210)에 액체상태로 수용하는 역할을 한다.

하지만, 상기 보조탱크(210) 역시 발생한 증발가스를 지속적으로 보관할 수 없기 때문에 상기 보조탱크(210)에 수용된 증발가스를 소비하여야 한다.

따라서, 상기 보조탱크(210)에 수용된 증발가스는 상기 혼합기(310)에 의해서 상기 메인탱크(110)가 상기 수용탱크(600)로 LNG를 공급하는 중에 LNG와 혼합되어 상기 수용탱크(600)로 공급된다.

상기 혼합기(310)는 상기 메인탱크(110)에 보관된 LNG를 상기 보조탱크(210)에 수용된 액체상태의 증발가스와 혼합하여 액체상태의 증발가스의 온도를 낮추게 된다.

상기 보조탱크(210)에 수용된 액체상태의 증발가스는 상기 혼합기(310)에 의해서 일정온도 이하로 냉각된 후 상기 수용탱크(600)로 이동된다.

여기서, 상기 수용탱크(600)는 약 7기압상태로 내부 기압이 유지되어 LNG의 기화점이 약 -135 ℃로 유지된다.

하지만, 상기 보조탱크(210)는 내부 기압이 약 20 기압으로 유지되므로 LNG의 기화점이 약 -110 ℃이다.

이와 같은 상기 보조탱크(210)와 상기 수용탱크(600)의 온도차이 때문에 상기 보조탱크(210)에 구비된 증발가스는 기압이 20기압인 경우에는 액체상태로 유지가 되지만 기압이 7기압인 경우에는 액체상태로 유지되지 않고 기화될 수 있다.

만약, 상기 보조탱크(210)에 구비된 액체상태의 증발가스를 LNG와 혼합하지 않고 그대로 상기 수용탱크(600)에 공급하게 되면 상기 수용탱크(600)에서 증발가스는 기화가 된다.

따라서, 상기 혼합기(310)을 통해서 상기 보조탱크(210)에 구비된 증발가스를 상기 메인탱크(110)에 보관된 LNG와 일정비율로 혼합하여 온도가 약 -135 ℃이하로 낮아지도록 한다.

이와 같이 상기 혼합기(310)를 통해서, 상기 보조탱크(210)에 수용된 액체상태의 증발가스가 상기 메인탱크(110)에 보관된 LNG와 혼합되어 온도가 -135 ℃ 보다 낮아지면 상기 수용탱크(600)에 공급되더라도 기화되지 않고 액체상태로 유지될 수 있다.

상기 소비모듈(500)은 상기 메인탱크(110)에서 발생된 증발가스 및 상기 수용탱크(600)에 LNG를 공급하는 과정에서 발생한 증발가스의 일부를 사용하여 LNG공급장치가 구비된 선박에 필요한 전력이나 추진력을 발생시키거나 발생된 증발가스를 연소 방출시키는 역할을 한다.

또한, 상기 소비모듈(500)은 선택적으로 상기 보조탱크(210)에서 발생된 증발가스를 처리하는 역할도 한다.

상기 소비모듈(500)은 상기 이송모듈(400)에 의해서 이송된 증발가스를 일정온도 이상으로 온도를 높여주는 증발가스히터(Boil off Heater : 510), 상기 증발가스히터(510)에 의해서 온도가 상승된 증발가스를 연료로 사용하여 동력과 전기를 생산하는 엔진발전기(Dual Fuel Engine Generator : 520) 및 온도가 상승된 증발가스를 연소시켜 소비하는 가스연소기(530)를 포함하여 구성된다.

상기 메인탱크(110)에서 발생한 증발가스는 극저온의 상태이기 때문에 연료로 사용되거나 연소시키기가 어렵다. 따라서, 상기 증발가스히터(510)에 의해 증발가스의 온도가 조절된다.

일반적으로 상기 이송모듈(400)에 의해서 증발가스가 이송되면 증발가스의 온도는 약 -20 ℃ 내지 -30 ℃정도로 된다.

물론 항상 온도가 동일하게 나오지 않기 때문에 상기 증발가스히터(510)는 상기 이송모듈(400)에 의해 이송된 증발가스의 온도에 따라 선택적으로 사용된다.

상기 증발가스히터(510)는 상기 이송모듈(400)에 의해서 이송된 증발가스를 상기 엔진발전기(520) 및 가스연소기(530)에 사용하기 위해서 일정온도 이상으로 증발가스의 온도를 높여준다.

상기 증발가스히터(510)에 의해서 온도가 높아진 증발가스는 상기 엔진발전기(520)의 구동 연료로 사용된다.

또한, 상기 엔진발전기(520)의 연료로 사용되지 않을 경우에는 가스연소기(530)를 통해서 연소시킴으로써 증발가스를 소비하게 된다.

그리고 상기 보조탱크(210)에서 발생된 증발가스도 상기 증발가스히터(510)에 의해서 온도를 상승시켜 상기 엔진발전기(520) 및 가스연소기(530)에 사용될 수 있다.

상기 이송모듈(400)은 크게 상기 메인탱크(110)에서 발생된 증발가스를 냉각시키는 냉각유닛(Precooler: 410), 상기 냉각유닛(410)에 의해서 냉각된 증발가스에 발생한 액적을 제거하기 위한 액적제거유닛(Mist Separator: 420) 및 상기 액적제거유닛(420)에 의해서 액적이 제거된 증발가스를 일정기압 이상으로 압축시키는 압축유닛(430)을 포함하여 구성된다.

상기 이송모듈(400)은 상기 메인탱크(110)에서 발생한 증발가스를 상기 소비모듈(500)이나 상기 보조저장모듈(200)로 이송하는 역할을 하며, 증발가스를 상기 소비모듈(500)에서 소비 가능하도록 승압시킨다.

상기 냉각유닛(410)은 상기 분사펌프(130)를 통해서 상기 메인탱크(110)에 보관된 LNG를 분사함으로써 증발가스를 냉각시킨다.

상기 메인탱크(110)에서 발생된 증발가스를 냉각시키는 이유는, 증발가스가 상기 압축유닛(430)에 의해서 압축될 때 증발가스의 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지하기 위해서 미리 냉각을 시키기 위함이다.

이어서, 상기 냉각유닛(410)에 의해서 냉각된 증발가스는 상기 액적제거유닛(420)에 의해서 액적이 제거된다.

냉각된 기체상태의 증발가스가 상기 액적제거유닛(420)을 통해서 액적을 제거하는 과정을 거치는 이유는, 기체상태의 증발가스에 상기 메인탱크(110)에 보관된 액체상태의 LNG를 분사하면, 증발가스의 온도에 따라서 분사된 LNG중 기화점이 높은 성분이 기화하지 않고 액체 상태로 존재하여 미세한 액체입자가 생성 될 수 있기 때문이다.

이와 같이, 미세한 액체입자를 가지는 증발가스가 상기 압축유닛(430) 내부에 들어가게 되면 상기 압축유닛(430)의 고장을 일으키는 원인이 된다.

따라서, 증발가스가 상기 압축유닛(430)에 들어가기 전에 상기 액적제거유닛(420)을 통해서 증발가스의 미세한 액적을 제거한다.

이와 같이 상기 액적제거유닛(420)을 통해서 액적이 제거된 증발가스는 상기 압축유닛(430)에 의해서 약 6.5기압으로 압축될 수 있다.

이때, 증발가스가 압축되면서 증발가스의 온도가 상승하게 된다. 따라서 저온의 증발가스를 상기 압축유닛(430)을 통해서 압축시킴으로써 별도의 가열장치 없이 증발가스의 온도를 높여줄 수 있다.

일반적으로 상기 압축유닛(430)에 의해서 압축된 증발가스는 약 -20 ℃ 내지 -30 ℃정도가 된다.

상기 압축유닛(430)에 의해서 압축된 증발가스의 일부는 상기 소비모듈(500)에 의해서 소비되고, 일부분은 상기 보조저장모듈(200)에 의해서 상기 보조탱크(210)에 수용된다. 수용된 증발가스는 상기 메인탱크(110)에서 상기 수용탱크(600)로 LNG를 공급하는 경우, 상기 혼합기(310)에 의해서 LNG와 함께 상기 수용탱크(600)에 공급된다.

다음으로, 도 2에 도시된 제 1실시예의 구성에 따라 증발가스의 이동경로를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 메인탱크(110)에서 발생된 증발가스는 상기 냉각유닛(410)에 의해서 냉각되고 상기 액적제거유닛(420)에 의해서 액적이 제거된다. 그리고 액적이 제거된 증발가스는 상기 압축유닛(430)에 의해서 약 6.5 기압으로 압축이 된다.

이와 같이, 압축된 상기 증발가스는 상기 소비모듈(500)에 의해서 소비될 수도 있고, 상기 보조저장모듈(200)에 의해서 상기 보조탱크(210)에 수용될 수도 있다.

상기 이송모듈(400)에 의해서 이송된 증발가스가 상기 소비모듈(500)에 의해서 소비되는 경우, 압축유닛(430)에 의해서 압축된 증발가스는 상기 증발가스히터(510)에 의해서 가열되어 상기 엔진발전기(520) 및 상기 가스연소기(530)에 의해서 소비된다.

또한, 상기 이송모듈(400)에 의해서 이송된 증발가스가 상기 보조저장모듈(200)에 의해서 상기 보조탱크(210)에 수용되는 경우 증발가스는 상기 승압유닛(220)에 의해서 약 20 기압으로 승압이 된다.

이와 같이, 승압된 증발가스는 상기 액화유닛(230)에 의해서 액체상태로 변환되어 상기 보조탱크(210)에 수용된다.

상기 보조탱크(210)에 수용된 증발가스는 상기 공급모듈(100)에 의해서 LNG가 상기 수용탱크(600)로 공급될 때 상기 혼합기(310)에서 LNG와 혼합 냉각되어 상기 수용탱크(600)에 함께 공급된다.

제2실시예

도 3을 참조하여 제 2실시예에 따른 LNG공급장치의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

본 실시예에서는 기본적인 장치의 구성은 앞서 상술한 제 1실시예와 유사하다.

다만, 상기 메인탱크(110)에서 발생된 증발가스는 상기 이송모듈(400) 없이 모두 상기 보조저장모듈(200)에 저장 된다.

상기 메인탱크(110)에서 발생된 증발가스가 앞서 상술한 제 1실시예처럼 이송모듈(400)을 통해서 이송되지 않고 증발가스 전부가 상기 승압유닛(220)에 의해서 승압된다.

상기 승압유닛(220)에 의해서 승압된 증발가스는 상기 액화유닛(230)에 의해서 액화되어 상기 보조탱크(210)에 수용된다.

상기 메인탱크(110)에서 상기 수용탱크(600)로 LNG를 공급하는 경우 상기 증발가스는 상기 혼합기(310)에서 LNG와 혼합 냉각되어 상기 수용탱크(600)에 함께 공급되도록 구성된다.

그리고 상기 보조탱크(210)에서 액체상태로 수용된 증발가스 중에서 일부가 기화되어 증발하면, 기화된 증발가스를 상기 소비모듈(500)을 이용하여 소비한다.

상기 보조탱크(210)에서 기화된 증발가스는 상기 감압장치(미도시)에 의해서 약 6.5 기압으로 감압되어 상기 소비모듈(500)로 공급된다.

이와 같이 상기 감압장치(미도시)에 의해서 감압된 증발가스는 상기 증발가스히터(510)를 통해서 가열되고 가열된 증발가스는 상기 엔진발전기(520) 및 가스연소기(530)에 의해서 소비된다.

이상과 같이 본 발명의 제 1실시예 및 제 2실시예를 살펴보았다.

상술한 제 1실시예 및 제 2실시예의 구성이 가능하도록 하는 가장 기본적인 조건은 상기 메인탱크(110), 상기 보조탱크(210) 및 상기 수용탱크(600)의 내부기압이 전부 다르기 때문이다.

보다 상세하게 수학식1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

{수학식 1}

P₁ < P₂ < P₃

상기 메인탱크(110)의 내부기압을 P₁, 상기 수용탱크(600)의 내부기압을 P₂ 및 상기 보조탱크(210)의 내부기압을 P₃로 표현하여 각각의 내부기압의 크기를 비교하면 상기 수학식 1과 같은 결과가 나옴을 알 수 있다.

상기 메인탱크(110), 상기 수용탱크(600) 및 상기 보조탱크(210) 각각의 내부기압이 서로 다르기 때문에 상기 메인탱크(110)에서 발생한 저온의 증발가스를 압축하고 액화시킴으로써 본 발명의 실시예에 따른 구성이 이루어 질 수 있다.

상기 메인탱크(110)는 내부기압이 상압으로 유지되고 상기 수용탱크(600)는 약 7기압으로 유지됨으로써 상기 메인탱크(110)에 보관된 LNG의 기화점과 상기 수용탱크(600)에 보관된 LNG의 기화점이 다르다.

또한, 상기 보조탱크(210)는 상기 메인탱크(110)와 상기 수용탱크(600)보다 높은 내부기압을 유지함으로써 가장 높은 온도에서 내부에 구비된 증발가스를 액체상태로 유지할 수 있다.

이와 같은 상기 메인탱크(110)와 상기 보조탱크(210) 각각에 액체상태로 유지되는 LNG를 일정비율로 혼합하여 상기 수용탱크(600)에 공급한다.

이때, 상기 메인탱크(110)의 LNG는 약 -163 ℃의 가장 낮은 온도로 유지되고 상기 보조탱크(210)에 수용된 액체상태의 증발가스는 약 -110 ℃의 온도로 유지된다.

하지만, 상기 수용탱크(600)는 약 -135 ℃ 이하의 온도만 유지되어도 LNG가 액체상태로 유지되기 때문에 상기 메인탱크(110)의 LNG와 상기 보조탱크(210)의 액체 상태의 증발가스를 적절히 혼합함으로써 LNG를 -135 ℃ 이하의 온도를 만들어 상기 수용탱크(600)에 공급 할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 공급모듈 110: 메인탱크
120: 카고펌프 130: 분사펌프
200: 보조저장모듈 210: 보조탱크
220: 승압유닛 230: 액화유닛
310: 혼합기 400: 이송모듈
410: 냉각유닛 420: 액적제거유닛
430: 압축유닛 500: 소비모듈
510: 증발가스히터 520: 엔진발전기
530: 가스연소기 600: 수용탱크

Claims

상압으로 유지되어 LNG가 보관된 메인탱크로부터 LNG를 필요로 하는 고압의 수용탱크로 LNG를 공급하는 공급모듈;
별도의 보조탱크를 구비하여 상기 메인탱크에서 발생하는 증발가스를 상기 수용탱크보다 높은 기압으로 승압시켜서 액화된 상태로 상기 보조탱크에 저장하는 보조저장모듈; 및
상기 보조탱크에 저장된 증발가스를 상기 메인탱크로부터 상기 수용탱크로 공급되는 LNG와 혼합시켜 상기 수용탱크에 공급하는 혼합기;
를 포함하는 LNG공급장치.
제 1항에 있어서,
상기 보조저장모듈은,
상기 메인탱크로부터 발생하는 증발가스를 고압으로 승압시키는 승압유닛 및 승압된 상기 증발가스를 상기 메인탱크에 저장된 저온의 LNG와의 혼합을 통하여 액화시켜서 상기 보조탱크에 저장하는 액화유닛을 더 포함하는 LNG공급장치.
제 2항에 있어서,
상기 액화유닛은,
상기 승압된 증발가스에 상기 메인탱크에 저장된 저온의 LNG를 분사하여 혼합시킴으로써 상기 증발가스를 액화시키는 LNG공급장치.
제 1항에 있어서,
상기 혼합기는,
상기 보조탱크에 저장된 액체상태의 증발가스를 상기 메인탱크에 저장된 저온의 LNG와 혼합함으로써 상기 증발가스를 냉각시켜 상기 수용탱크에 공급하는 LNG공급장치.
제 1항에 있어서,
상기 메인탱크에서 발생한 증발가스의 일부를 연료로 사용하거나 연소시키는 소비모듈을 더 포함하는 LNG공급장치.
제 5항에 있어서,
상기 메인탱크로부터 발생한 증발가스를 상기 보조저장모듈 및 상기 소비모듈에서 처리하기 위해서 증발가스를 냉각, 액적 제거 및 승압하는 이송모듈을 더 포함하는 LNG공급장치.
제 6항에 있어서,
상기 이송모듈은,
상기 메인탱크로부터 발생하는 증발가스를 냉각시키는 냉각유닛, 상기 냉각유닛에 의해 냉각된 증발가스의 액적을 제거하는 액적제거유닛 및 상기 액적제거유닛에 의해서 액적이 제거된 증발가스를 일정기압으로 압축하는 압축유닛을 포함하는 LNG공급장치.
제 7항에 있어서,
상기 냉각유닛은,
상기 메인탱크에 저온으로 액화되어 보관된 LNG의 일부를 상기 메인탱크에서 발생하는 증발가스에 분사하여 냉각시키는 LNG공급장치.