KR101289212B1 - A treatment system of liquefied gas - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액화가스 처리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a liquefied gas processing system.
최근 기술 개발에 따라 가솔린이나 디젤을 대체하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas) 등과 같은 액화가스를 널리 사용하고 있다.Liquefied natural gas (Liquefied natural gas), Liquefied petroleum gas (Liquefied petroleum gas) and other liquefied gas are widely used in place of gasoline or diesel in recent technology development.
액화천연가스는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제하여 얻은 메탄을 냉각해 액화시킨 것이며, 무색ㆍ투명한 액체로 공해물질이 거의 없고 열량이 높아 대단히 우수한 연료이다. 반면 액화석유가스는 유전에서 석유와 함께 나오는 프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)을 주성분으로 한 가스를 상온에서 압축하여 액체로 만든 연료이다. 액화석유가스는 액화천연가스와 마찬가지로 무색무취이고 가정용, 업무용, 공업용, 자동차용 등의 연료로 널리 사용되고 있다.Liquefied natural gas is a liquefied natural gas obtained by refining natural gas collected from a gas field. It is a colorless and transparent liquid with almost no pollutants and high calorific value. It is an excellent fuel. On the other hand, liquefied petroleum gas is a liquid fuel made by compressing gas containing propane (C3H8) and butane (C4H10), which come from oil in oil field, at room temperature. Liquefied petroleum gas, like liquefied natural gas, is colorless and odorless and is widely used as fuel for household, business, industrial, and automotive use.
이와 같은 액화가스는 지상에 설치되어 있는 액화가스 저장탱크에 저장되거나 또는 대양을 항해하는 운송수단인 선박에 구비되는 액화가스 저장탱크에 저장되는데, 액화천연가스는 액화에 의해 1/600의 부피로 줄어들고, 액화석유가스는 액화에 의해 프로판은 1/260, 부탄은 1/230의 부피로 줄어들어 저장 효율이 높다는 장점이 있다.Such liquefied gas is stored in a liquefied gas storage tank installed on the ground or stored in a liquefied gas storage tank provided in a ship which is a means of transporting the ocean. The liquefied natural gas is liquefied to a volume of 1/600 The liquefaction of liquefied petroleum gas has the advantage of reducing the volume of propane to 1/260 and the content of butane to 1/230, resulting in high storage efficiency.
이러한 액화가스는 다양한 수요처로 공급되어 사용되는데, 최근에는 액화천연가스를 운반하는 LNG 운반선에서 LNG를 연료로 사용하여 엔진을 구동하는 LNG 연료공급 방식이 개발되고 있으며, 이와 같이 엔진의 연료로 LNG를 사용하는 방식은 LNG 운반선 외의 다른 선박에도 적용되고 있다.These liquefied gases are supplied to various customers and used. Recently, LNG carrier that uses LNG as fuel for LNG carriers that transport liquefied natural gas has been developed. The method used is applied to ships other than LNG carriers.
그러나 엔진 등과 같은 수요처가 요구하는 액화가스의 온도 및 압력 등은, 액화가스 저장탱크에 저장되어 있는 액화가스의 상태와는 다를 수 있다. 따라서 최근에는 액체 상태로 저장되는 액화가스의 온도 및 압력 등을 제어하여 수요처에 공급하는 기술에 대하여, 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있다.However, the temperature and pressure of the liquefied gas required by the customer such as the engine may be different from the state of the liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank. Therefore, recently, research and development have been conducted on technologies for controlling the temperature and pressure of the liquefied gas stored in a liquid state to supply it to a customer.
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 증발가스를 가압시켜 액화가스 수요처에 공급하고, 일부 증발가스는 감압하여 액화시키되, 이때 발생한 플래시 가스를 증발가스 압축기로 재순환시키면서 증발가스를 냉각시키는 매체로 사용함으로써 증발가스 재액화 효율을 대폭 향상시킬 수 있는 액화가스 처리 시스템을 제공하기 위한 것이다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art, an object of the present invention is to pressurize the evaporated gas to supply to the liquefied gas demand, and some evaporated gas is liquefied by reducing the pressure, the flash gas generated at this time is recycled to the evaporative gas compressor It is to provide a liquefied gas treatment system that can significantly improve the efficiency of re-liquefaction of the boil off gas by using it as a medium for cooling the boil off gas.
또한, 본 발명의 목적은, 증발가스 압축기를 구동하기 위한 증발가스의 유량이 부족한 경우 플래시 가스를 이용함으로써, 일정 유량 이상이 증발가스 압축기에 공급되도록 하며, 리사이클 제어를 최소화 하여 압축기의 효율을 향상시킬 수 있는 액화가스 처리 시스템을 제공하기 위한 것이다.In addition, an object of the present invention, by using a flash gas when the flow rate of the boil-off gas for driving the boil-off gas compressor is insufficient, to supply a predetermined flow rate or more to the boil-off gas compressor, to minimize the recycle control to improve the efficiency of the compressor It is to provide a liquefied gas treatment system that can be made.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크로부터 액화가스 수요처까지 연결되는 증발가스 공급라인; 상기 증발가스 공급라인 상에 마련되며, 상기 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 가압하는 증발가스 압축기; 상기 증발가스 공급라인 상에서 상기 증발가스 압축기의 상류에 마련되어, 상기 증발가스 압축기에서 가압되어 상기 액화가스 수요처의 상류에서 분기되는 상기 증발가스 공급라인을 따라 회수된 증발가스와, 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스를 열교환시키는 증발가스 열교환기; 상기 액화가스 수요처의 상류에서 분기되는 상기 증발가스 공급라인 상에 마련되어, 상기 증발가스 열교환기에서 열교환한 증발가스를 감압시키는 증발가스 감압기; 상기 증발가스 감압기에서 감압된 증발가스에서 플래시 가스를 분리시키는 기액분리기; 및 상기 기액분리기에서 상기 증발가스 열교환기의 상류까지 연결되어 상기 플래시 가스를 상기 증발가스 열교환기로 공급하는 기체 회수라인을 포함하고, 상기 증발가스 열교환기는, 상기 증발가스 압축기에서 가압되어 상기 증발가스 공급라인을 따라 회수된 증발가스와, 상기 기체 회수라인을 통해 공급되는 플래시 가스를 열교환시키는 것을 특징으로 한다.The liquefied gas treatment system according to an embodiment of the present invention, the liquefied gas storage tank from the liquefied gas supply line connected to the liquefied gas demand destination; An evaporative gas compressor provided on the evaporative gas supply line and configured to pressurize the evaporated gas generated in the liquefied gas storage tank; A boil-off gas provided on the boil-off gas supply line upstream of the boil-off gas compressor and recovered along the boil-off gas supply line pressurized by the boil-off gas compressor and branched upstream of the source of liquefied gas demand; An evaporating gas heat exchanger for heat-exchanging the supplied evaporating gas; An evaporating gas decompressor provided on the evaporating gas supply line branched upstream of the liquefied gas demand destination and configured to reduce the evaporated gas heat exchanged by the evaporating gas heat exchanger; A gas-liquid separator separating the flash gas from the boil-off gas reduced in the boil-off gas reducer; And a gas recovery line connected from the gas-liquid separator upstream of the boil-off gas heat exchanger to supply the flash gas to the boil-off gas heat exchanger, wherein the boil-off gas heat exchanger is pressurized by the boil-off gas compressor to supply the boil-off gas. Heat exchange the evaporated gas recovered along the line and the flash gas supplied through the gas recovery line.
구체적으로, 상기 증발가스 열교환기에서 열교환된 증발가스는, 상기 증발가스 감압기 또는 상기 증발가스 압축기로 공급될 수 있다. Specifically, the boil-off gas exchanged in the boil-off gas heat exchanger may be supplied to the boil-off gas decompressor or the boil-off gas compressor.
구체적으로, 상기 증발가스 공급라인 상에서 상기 증발가스 열교환기의 상류에 마련되어, 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스와 상기 기액분리기에서 회수되는 플래시 가스를 혼합하여, 상기 증발가스 열교환기로 공급시키는 혼합기를 더 포함할 수 있다.Specifically, a mixer provided upstream of the boil-off gas heat exchanger on the boil-off gas supply line to mix the boil-off gas supplied from the liquefied gas storage tank with the flash gas recovered from the gas-liquid separator and supply it to the boil-off gas heat exchanger. It may further include.
구체적으로, 상기 기액분리기에서 상기 액화가스 저장탱크까지 연결되어 상기 기액분리기에서 분리되는 액체상태의 증발가스를 상기 액화가스 저장탱크로 회수하는 액체 회수라인을 더 포함할 수 있다.Specifically, the liquid recovery line is connected to the liquefied gas storage tank from the gas-liquid separator may further include a liquid recovery line for recovering the liquid evaporated gas separated from the gas-liquid separator to the liquefied gas storage tank.
구체적으로, 상기 증발가스 감압기는, 줄 톰슨 밸브일 수 있다.Specifically, the boil-off gas reducer may be a Joule Thompson valve.
구체적으로, 상기 증발가스 감압기는, 팽창기일 수 있다.Specifically, the boil-off gas reducer may be an expander.
본 발명에 따른 액화가스 처리 시스템은, 외부 열침투에 의하여 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 가압하여 액화가스 수요처에 공급하거나, 플래시 가스를 증발가스 압축기로 순환시켜 증발가스와 함께 가압하여 액화가스 수요처에 공급하여 증발가스가 버려지는 것을 방지하여 연료를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 플래시 가스를 증발가스와 혼합하여 이용함으로써, 일정 유량 이상이 증발가스 압축기에 공급되어 리사이클 제어를 최소화 하여 구동 효율이 향상될 수 있다. The liquefied gas treatment system according to the present invention, pressurize the evaporated gas generated in the liquefied gas storage tank by external heat penetration to supply to the liquefied gas demand, or circulate the flash gas with the evaporative gas compressor to pressurize with the evaporated gas to liquefy In addition to saving fuel by preventing evaporation gas from being discarded by supplying it to gas demand, the flash gas is mixed with the evaporation gas, so that a certain flow rate or more is supplied to the evaporative gas compressor to minimize recycling control. This can be improved.
또한, 본 발명에 따른 액화가스 처리 시스템은, 증발가스 감압기로 유입되는 증발가스가 기액분리기에서 분리된 플래시 가스와 증발가스 열교환기에서 열교환하면서 추가로 냉각되어, 증발가스의 액화효율이 향상될 수 있다.In addition, the liquefied gas treatment system according to the present invention, the evaporation gas flowing into the evaporator gas decompressor is further cooled while heat exchange in the flash gas and the evaporation gas heat exchanger separated from the gas-liquid separator, the liquefaction efficiency of the evaporated gas can be improved have.
도 1은 종래의 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템에서 액화가스 저장탱크의 단면도이다.
도 4는 일반적인 액화가스 처리 시스템에서 증발가스 압축기의 유량에 대한 소비 전력을 도시한 그래프이다.1 is a conceptual diagram of a conventional liquefied gas processing system.
2 is a conceptual diagram of a liquefied gas processing system according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a liquefied gas storage tank in a liquefied gas processing system in accordance with an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the power consumption for the flow rate of the evaporative gas compressor in a general liquefied gas processing system.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래의 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a conventional liquefied gas processing system.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 액화가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 액화가스 수요처(20), 펌프(30), 액화가스 열교환기(40)를 포함한다. 이때 액화가스 수요처(20)는 고압 액화가스 수요처인 기체연료 엔진 또는 저압 액화가스 수요처인 이중연료 엔진일 수 있고, 펌프(30)는 부스팅 펌프(Boosting Pump; 31)와 고압 펌프(High Pressure Pump; 32)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 액화가스 저장탱크(10)에서 펌프(30), 액화가스 열교환기(40), 액화가스 수요처(20)까지 액화가스 공급 라인으로 연결될 수 있다.1, a conventional liquefied
이하 본 명세서에서, 액화가스는 LNG 또는 LPG, 에틸렌, 암모니아 등과 같이 일반적으로 액체 상태로 보관되는 모든 가스 연료를 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 가열이나 가압에 의해 액체 상태가 아닌 경우 등도 편의상 액화가스로 표현할 수 있다. 이는 증발가스도 마찬가지로 적용될 수 있다. 또한 LNG는 편의상 액체 상태인 NG(Natural Gas) 뿐만 아니라 초임계 상태 등인 NG를 모두 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 증발가스는 기체 상태의 증발가스뿐만 아니라 액화된 증발가스를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.Hereinafter, the liquefied gas may be used to encompass all gaseous fuels generally stored in a liquid state, such as LNG or LPG, ethylene, ammonia, etc. In the case where the gas is not in a liquid state by heating or pressurization, . This also applies to the evaporative gas. In addition, LNG may be used for the purpose of encompassing not only liquid NG (Natural Gas) but also supercritical NG, for convenience, and evaporation gas may be used to include not only gaseous evaporation gas but also liquefied evaporation gas. have.
종래의 액화가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10)로부터 액체 상태의 액화가스를 빼내어 부스팅 펌프(31), 고압 펌프(32)를 통해 가압시킨 후 액화가스 열교환기(40)에서 글리콜 워터 등으로 가열하여 액화가스 수요처(20)에 공급하는 방식을 사용하였다. The conventional liquefied
그러나 이 경우 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액체 상태의 액화가스만을 사용하기 때문에, 외부 열침투에 의하여 액화가스 저장탱크(10) 내에서 자연스럽게 발생되는 증발가스는 액화가스 저장탱크(10)의 내압을 낮추기 위해 증발가스 배출 라인(16, 본 발명의 실시예에서는 증발가스 공급라인으로 이루어짐)을 따라 외부로 배출 처리하였다. 따라서 종래의 액화가스 처리 시스템(1)은 증발가스를 전혀 활용하지 못하여 에너지 낭비가 발생한다는 문제점이 있다.
However, in this case, since only the liquefied gas in the liquid state stored in the liquefied
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템에서 액화가스 저장탱크의 단면도이며, 도 4는 일반적인 액화가스 처리 시스템에서 증발가스 압축기의 유량에 대한 소비 전력을 도시한 그래프이다.2 is a conceptual diagram of a liquefied gas treatment system according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view of a liquefied gas storage tank in a liquefied gas treatment system according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a general liquefied gas treatment It is a graph showing the power consumption versus the flow rate of the boil-off compressor in the system.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(2)은, 액화가스 저장탱크(10), 증발가스 압축기(50), 증발가스 열교환기(60), 혼합기(70), 증발가스 감압기(80), 기액분리기(90)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서 액화가스 저장탱크(10), 액화가스 수요처(20) 등은 종래의 액화가스 처리 시스템(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.
As shown in Figure 2, the liquefied gas processing system 2 according to an embodiment of the present invention, the liquefied
액화가스 저장탱크(10)는, 액화가스 수요처(20)에 공급될 액화가스를 저장한다. 액화가스 저장탱크(10)는 액화가스를 액체상태로 보관하여야 하는데, 이때 액화가스 저장탱크(10)는 압력 탱크 형태를 가질 수 있다.The liquefied
도 3에 도시된 바와 같이, 액화가스 저장탱크(10)는, 외조 탱크(11), 내조 탱크(12), 단열부(13)를 포함한다. 외조 탱크(11)는 액화가스 저장탱크(10)의 외벽을 이루는 구조로서, 스틸로 형성될 수 있으며, 단면이 다각형 형태일 수 있다.3, the liquefied
내조 탱크(12)는, 외조 탱크(11)의 내부에 구비되며, 서포트(Support; 14)에 의해 외조 탱크(11)의 내부에 지지 설치될 수 있다. 이때 서포트(14)는 내조 탱크(12)의 하단에 구비될 수 있고, 물론 내조 탱크(12)의 좌우 유동을 억제하기 위해 내조 탱크(12)의 측면에도 구비될 수 있다.The
내조 탱크(12)는 스테인레스 재질로 형성될 수 있으며, 5bar 내지 10bar(일례로 6bar)의 압력을 견딜 수 있도록 설계될 수 있다. 내조 탱크(12)를 이와 같이 일정 압력에 견딜 수 있도록 설계하는 것은, 내조 탱크(12)의 내부에 구비된 액화가스가 증발되어 증발가스가 생성됨에 따라 내조 탱크(12)의 내압이 상승될 수 있기 때문이다.The
내조 탱크(12)의 내부에는 배플(Baffle; 15)이 구비될 수 있다. 배플(15)은 격자 형태의 플레이트를 의미하며, 배플(15)이 설치됨에 따라 내조 탱크(12) 내부의 압력은 고르게 분포되어 내조 탱크(12)가 일부분에 집중 압력을 받는 것을 방지할 수 있다.A
단열부(13)는, 내조 탱크(12)와 외조 탱크(11)의 사이에 구비되며 외부 열에너지가 내조 탱크(12)로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 이때 단열부(13)는 진공상태일 수 있다. 단열부(13)를 진공으로 형성함에 따라, 액화가스 저장탱크(10)는 일반적인 탱크와 비교할 때 높은 압력에 더욱 효율적으로 견뎌낼 수 있다. 일례로 액화가스 저장탱크(10)는 진공의 단열부(13)를 통해 5bar 내지 20bar의 압력을 버텨낼 수 있다.The
이와 같이 본 실시예는 진공 형태의 단열부(13)를 외조 탱크(11)와 내조 탱크(12) 사이에 구비하는 압력 탱크형 액화가스 저장탱크(10)를 사용함으로써, 증발가스의 발생을 최소화할 수 있고, 내압이 상승하더라도 액화가스 저장탱크(10)가 파손되는 등의 문제가 일어나는 것을 미연에 방지할 수 있다.As described above, the present embodiment uses a pressure tank type liquefied
또한 본 실시예는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생하는 증발가스를 증발가스 압축기(50)로 공급하여 증발가스의 가열에 활용하거나, 또는 증발가스를 기화, 가압하여 액화가스 수요처(20)의 연료로 활용함으로써, 증발가스를 효율적으로 이용할 수 있다.In the present embodiment, the evaporation gas generated in the liquefied
여기서, 액화가스 저장탱크(10)의 하류에는 강제기화기(Forcing vaporizer, 17)가 구비될 수 있으며, 강제기화기(17)는 증발가스의 유량이 부족한 경우 작동되어, 액화가스 수요처(20)로 공급되는 증발가스의 유량을 증가시킬 수 있다. 즉, 강제기화기(17)는 증발가스 공급라인(16) 상에서 혼합기(70)의 상류에 마련되어, 액화가스 저장탱크(10) 내의 액화가스를 기화시켜 증발가스 압축기(50)로 기체 상태의 액화가스를 공급할 수 있다.
Here, the downstream of the liquefied
액화가스 수요처(20)는, 액화가스 저장탱크(10)로부터 공급되는 증발가스와 플래시 가스(flash gas)를 통해 구동되어 동력을 발생시킨다. 이때 액화가스 수요처(20)는 고압엔진으로서, 기체연료 엔진(일례로, MEGI)일 수 있다.The liquefied
액화가스 수요처(20)는 액화가스의 연소에 의해 실린더(도시하지 않음) 내부의 피스톤(도시하지 않음)이 왕복운동 함에 따라, 피스톤에 연결된 크랭크 축(도시하지 않음)이 회전되고, 크랭크 축에 연결되는 샤프트(도시하지 않음)가 회전될 수 있다. 따라서 액화가스 수요처(20) 구동 시 샤프트에 연결된 프로펠러(도시하지 않음)가 회전함에 따라, 선체가 전진 또는 후진할 수 있다.As a piston (not shown) in the cylinder (not shown) reciprocates by the combustion of the liquefied gas, the liquefied
물론 본 실시예에서 액화가스 수요처(20)는 프로펠러를 구동하기 위한 엔진일 수 있으나, 발전을 위한 엔진 또는 기타 동력을 발생시키기 위한 엔진일 수 있다. 즉 본 실시예는 액화가스 수요처(20)의 종류를 특별히 한정하지 않는다. 다만 액화가스 수요처(20)는 증발가스와 플래시 가스의 연소에 의해 구동력을 발생시키는 내연기관일 수 있다.Of course, in this embodiment, the liquefied
액화가스 수요처(20)는, 증발가스 압축기(50)에 의하여 가압된 증발가스, 플래시 가스를 공급받아 구동력을 얻을 수 있다. 액화가스 수요처(20)에 공급되는 증발가스와 플래시 가스의 상태는, 액화가스 수요처(20)가 요구하는 상태에 따라 달라질 수 있다.The liquefied
또는 액화가스 수요처(20)는, 증발가스와 오일이 혼합되어 공급되지 않고 증발가스 또는 오일이 선택적으로 공급되는 이중연료 엔진일 수 있다. 이중연료 엔진이 이와 같이 증발가스 또는 오일을 선택적으로 공급받는 것은, 연소 온도가 상이한 두 물질이 혼합 공급되는 것을 차단하여, 액화가스 수요처(20)의 효율이 떨어지는 것을 방지하기 위함이다.Or the liquefied
액화가스 저장탱크(10)와 액화가스 수요처(20) 사이에는 증발가스를 전달하는 증발가스 공급 라인(16)이 설치될 수 있고, 증발가스 공급 라인(16)에는 강제기화기(19), 혼합기(70), 증발가스 열교환기(60), 증발가스 압축기(50), 증발가스 감압기(80), 기액분리기(90) 등이 구비되어 증발가스가 액화가스 수요처(20)에 공급되거나, 기액분리기(90)로 공급되도록 할 수 있다.Between the liquefied
이때 증발가스 공급 라인(16)에는 연료 공급 밸브(도시하지 않음)가 설치되어, 연료 공급 밸브의 개도 조절에 따라 증발가스의 공급량이 조절될 수 있다.
At this time, the fuel supply valve (not shown) is installed in the boil-off
증발가스 압축기(50)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 가압한다. 증발가스 압축기(50)는 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되어 배출되는 증발가스를 가압하여 증발가스 열교환기(60)나 액화가스 수요처(20)에 공급할 수 있다.The evaporative gas compressor (50) pressurizes the evaporative gas generated in the liquefied gas storage tank (10). The
증발가스 압축기(50)는, 복수로 구비되어 증발가스를 다단 가압시킬 수 있다. 일례로 증발가스 압축기(50)는 5개가 구비되어 증발가스가 5단 가압되도록 할 수 있다. 5단 가압된 증발가스는 200bar 내지 400bar로 가압되어, 고압 증발가스 공급 라인(24)을 통해 액화가스 수요처(20)에 공급될 수 있다. The plurality of evaporation gas compressors (50) can pressurize the evaporation gas at multiple stages. For example, five
여기서, 증발가스 공급라인(16)은 증발가스 압축기(50)와 액화가스 수요처(20)의 사이에서 분기되어, 증발가스 열교환기(60)로 연결될 수 있다. 즉 증발가스 공급라인(16)은 증발가스 압축기(50)에서 액화가스 수요처(20)로 연결되거나, 또는 증발가스 열교환기(60)로 연결될 수 있다. 이때, 증발가스 열교환기(60)로 분기되는 지점의 증발가스 공급라인(16) 상에는 밸브(도시하지 않음)가 구비될 수 있고, 밸브는 액화가스 수요처(20)로 공급되는 증발가스의 유량 또는 증발가스 압축기(50)를 통하여 증발가스 열교환기(60)로 공급되는 증발가스의 유량을 제어할 수 있으며, 삼방밸브일 수 있다.Here, the boil-off
복수의 증발가스 압축기(50) 사이에는 증발가스 냉각기(도시하지 않음)가 구비될 수 있다. 증발가스 압축기(50)에 의하여 증발가스가 가압되면, 압력 상승에 따라 온도 역시 상승될 수 있기 때문에, 본 실시예는 증발가스 냉각기를 사용하여 증발가스의 온도를 다시 낮춰줄 수 있다. 증발가스 냉각기는 증발가스 압축기(50)와 동일한 수로 설치될 수 있으며, 각 증발가스 냉각기는 각 증발가스 압축기(50)의 하류에 마련될 수 있다.Between the plurality of
증발가스 압축기(50)가 증발가스를 가압함으로써, 증발가스는 압력이 상승하여 끓는점이 상승하여 상대적으로 높은 온도에서도 액화될 수 있는 상태가 될 수 있다. 따라서 본 실시예는 증발가스 압축기(50)로 증발가스의 압력을 높임으로써, 증발가스가 쉽게 액화되도록 할 수 있다.
As the boil-off
증발가스 열교환기(60)는 증발가스 공급라인(16) 상에서 액화가스 저장탱크(10)와 증발가스 압축기(50)의 사이에 마련되어, 증발가스 압축기(50)에서 가압되는 증발가스와 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스를 열교환시킬 수 있다. 증발가스 열교환기(60)에서 열교환된 증발가스는 증발가스 감압기(80) 또는 증발가스 압축기(50)로 공급될 수 있다. 즉, 증발가스 압축기(50)에서 다단으로 가압된 후 증발가스 감압기(80)로 회수되는 증발가스와 액화가스 저장탱크(10)에서 새로 공급되는 증발가스가 증발가스 열교환기(60)에서 열교환된다.
The evaporation
혼합기(70)는 증발가스 공급라인(16)상에서 증발가스 열교환기(60)의 상류에 마련되어, 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스가 유입되고 기액분리기(90)에서 회수되는 플래시 가스가 유입될 수 있다. 이러한, 혼합기(70)는 증발가스와 플래시 가스가 저장되도록 공간을 이루는 압력 탱크의 형태로 이루어질 수 있다. 여기서, 혼합기(70)에서 혼합된 증발가스와 플래시 가스는 증발가스 열교환기(50)로 공급된다.
The
증발가스 감압기(80)는 증발가스 압축기(50)에서 가압되어 증발가스 열교환기(60)에서 열교환된 증발가스를 감압시킨다. 예를 들어, 증발가스 감압기(80)는 증발가스를 1bar 내지 10bar로 감압할 수 있으며, 증발가스가 액화되어 액화가스 저장탱크(10)로 이송시 1bar까지도 감압될 수 있으며, 감압시 증발가스는 냉각효과가 이루어질 수 있다.The boil-off
여기서, 증발가스 압축기(50)에서 가압된 증발가스는 증발가스 열교환기(60)에서 액화가스 저장탱크(10)에서 공급된 증발가스와 열교환되어 냉각되나, 압력은 증발가스 압축기(50)에서 토출된 토출압을 유지할 수 있다. 본 실시예는 증발가스 감압기(80)를 이용해 증발가스를 감압시켜서 증발가스가 냉각되도록 하여, 증발가스를 액화시킬 수 있다. 이때 감압되는 압력 범위가 클수록 증발가스의 냉각효과가 증대될 수 있으며, 일례로 증발가스 감압기(80)는 증발가스 압축기(50)에 의해 300bar로 가압된 증발가스를 1bar까지 감압시킬 수 있다. Here, the evaporated gas pressurized in the evaporative gas compressor (50) is heat-exchanged with the evaporated gas supplied from the liquefied gas storage tank (10) in the evaporative gas heat exchanger (60) The discharge pressure can be maintained. In this embodiment, the boil-off gas is reduced by using the boil-off
증발가스 감압기(80)는 줄 톰슨 밸브로 이루어질 수 있다. 이와 달리, 증발가스 감압기(80)는 팽창기로 이루어질 수도 있다. 줄 톰슨 밸브의 경우 감압을 통해 효과적으로 증발가스를 냉각시켜서 적어도 일부의 증발가스가 액화되도록 할 수 있다. The boil-off
반면 팽창기는 별도의 전력을 이용하지 않고도 구동될 수 있으며, 특히, 발생된 동력을 증발가스 압축기(50)를 구동시키는 전력으로 활용함으로써, 액화가스 처리 시스템(2)의 효율을 향상시킬 수 있다. 동력전달은 예를 들어, 기어연결 또는 전기변환 후 전달 등에 의해 이루어질 수 있다.
On the other hand, the inflator can be driven without using any extra power, and in particular, the efficiency of the liquefied gas processing system 2 can be improved by utilizing the generated power as electric power for driving the
기액분리기(separator, 90)는 증발가스 감압기(80)에서 감압된 증발가스에서 기체를 분리한다. 기액분리기(90)에서 증발가스는 액체와 기체로 분리되어 액체는 액화가스 저장탱크(10)로 공급되고, 기체는 플래시 가스로서 증발가스 압축기(50)의 상류로 회수될 수 있다. The gas liquid separator (separator) 90 separates gas from the boil-off gas reduced in the boil-off
여기서, 기액분리기(90)에 공급되는 증발가스는, 증발가스 감압기(80)에서 감압되어 냉각된 상태일 수 있다. 예를 들어, 증발가스 압축기(50)에서 증발가스는 다단 가압되어 200bar 내지 400bar의 압력을 가질 수 있고, 온도는 45도 내외로 이루어질 수 있다. 45도 내외의 온도로 상승된 증발가스는 증발가스 열교환기(60)로 회수되어 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 -100도 내외의 증발가스와 열교환되어, -97도 내외의 온도로 냉각되어 증발가스 감압기(80)로 공급된다. 이때, 증발가스 감압기(80)에서 증발가스는 감압에 의해 냉각되어 약 1bar의 압력과 약 -162.3도 정도의 온도를 가질 수 있다. Here, the boil-off gas supplied to the gas-liquid separator 90 may be in a state in which the boil-off gas is reduced in the boil-off
이와 같이, 본 실시예에서는 기액분리기(90)로 공급되는 증발가스가 증발가스 감압기(80)에서 감압되어 -162도보다 낮은 온도를 가지게 되므로, 약 30~40%의 증발가스가 액화될 수 있다. As such, in the present embodiment, since the boil-off gas supplied to the gas-liquid separator 90 is decompressed in the boil-off
또한, 본 실시예에서는 액화된 증발가스를 액화가스 저장탱크(10)로 회수시키고, 기액분리기(90)에서 발생된 플래시 가스를 버리지 않고 혼합기(70)로 회수시켜, 증발가스와 플래시 가스를 증발가스 압축기(50)를 통해 가압시킨 후 액화가스 수요처(20)로 공급할 수 있다. In this embodiment, the liquefied evaporated gas is recovered to the liquefied
기액분리기(90)에서 증발가스가 액체와 기체로 분리되면, 액화된 증발가스와 플래시 가스는 각각이 액체 회수라인(18)과 기체 회수라인(17)을 통해 액화가스 저장탱크(10)와 혼합기(70)로 회수될 수 있다.When the boil-off gas is separated into the liquid and the gas in the gas-liquid separator 90, the liquefied boil-off gas and the flash gas are respectively liquefied
액체 회수라인(18)은 기액분리기(90)에서 액화가스 저장탱크(10)까지 연결되어 액체상태의 증발가스를 액화가스 저장탱크(10)로 회수하고, 기체 회수라인(17)은 기액분리기(90)에서 증발가스 압축기(50)의 상류인 혼합기(70)까지 연결되어 플래시 가스를 증발가스 압축기(50)의 상류로 회수하여 플래시 가스가 버려져 낭비되는 것을 방지할 수 있다.The
이때 플래시 가스는 앞서 언급한 바와 같이 증발가스 감압기(80)에 의해 감압됨으로써 냉각되어 -162.3도일 수 있는데, 이러한 플래시 가스와 액화가스 저장탱크에서 발생한 -100도의 증발가스는 혼합기(70)에서 혼합되어 -110 내지 -120도(약 -114도)의 증발가스로서 증발가스 열교환기(60)에 유입된다.At this time, the flash gas may be cooled by being decompressed by the boil-off
따라서 증발가스 압축기(50)와 액화가스 수요처(20) 사이에서 분기되어 증발가스 열교환기(60)로 연결된 증발가스 공급라인(16)을 따라 회수되는 45도의 증발가스는, 증발가스 열교환기(60)에서 -110 내지 -120도의 증발가스와 열교환함으로써 냉각될 수 있다. 이는 플래시 가스의 회수가 없을 경우(45도의 증발가스가 -100도의 증발가스와 열교환)와 대비할 때, 증발가스의 추가적인 냉각이 구현될 수 있다.Accordingly, the 45 degree boil-off gas, which is branched between the boil-off
이로 인해 증발가스 열교환기(60)에서 토출되어 증발가스 감압기(80)로 유입되는 증발가스는, 플래시 가스의 순환이 없을 경우(약 -97도)보다 낮은 약 -112도일 수 있으며, 증발가스 감압기(80)에 의해 감압되면 약 -163.7도로 냉각될 수 있다. 이 경우 플래시 가스의 순환이 없는 경우보다 더욱 많은 증발가스가 증발가스 감압기(80)에 의해 액화되어 액화가스 저장탱크(10)로 회수될 수 있다.As a result, the evaporated gas discharged from the boil-off
따라서 본 실시예는, 증발가스 감압기(80)를 통해 냉각된 증발가스 중 기체 상태의 증발가스를 기액분리기(90)에서 플래시 가스로 분리하여 증발가스 열교환기(60)에 공급하여, 증발가스 압축기(50)로부터 증발가스 열교환기(60), 증발가스 감압기(80)로 회수되는 증발가스의 온도를 충분히 낮게 해줌으로써, 증발가스의 액화 효율을 60% 이상으로 끌어 올릴 수 있다. Therefore, in the present embodiment, the evaporated gas of the gaseous state of the evaporated gas cooled through the evaporating
또한 본 실시예에서는, 액화가스 저장탱크(10)에서 나오는 증발가스뿐만 아니라, 플래시 가스가 증발가스와 혼합되어 증발가스 압축기(50)로 유입되므로, 일정 유량 이상이 증발가스 압축기(50)에 공급되어, 구동 효율이 향상될 수 있다.
In this embodiment, not only the evaporated gas from the liquefied
도 4의 그래프에 도시한 바와 같이, 일반적인 증발가스 압축기는, B 구간일 경우 유량이 증가하면 비례적으로 소비전력이 증가한다. 이는 많은 유량의 증발가스를 압축하기 위해 많은 소비전력이 필요한 것을 의미한다. 이때 B 구간은 증발가스 압축기의 제원, 구동 조건 등에 따라 결정되는 기설정값(A와 B 구간을 결정짓는 기준 값)보다 유량이 많은 구간일 수 있다.As shown in the graph of FIG. 4, in a general evaporative gas compressor, when the flow rate increases in the section B, the power consumption increases proportionally. This means that a large amount of power is required to compress the evaporated gas at a large flow rate. In this case, the section B may be a section having a larger flow rate than the predetermined value (reference value determining the section A and the section B) which is determined according to the specifications of the evaporative gas compressor and the driving conditions.
반면 증발가스 압축기로 유입되는 증발가스의 유량이 기설정값보다 적은 경우인 A 구간에서는, 유량이 줄어들더라도 소비전력이 감소하지 않는다. 이는 증발가스 압축기에 일정한 체적의 증발가스가 유입되지 않을 경우에는 서징(surging)이 발생할 위험이 있어, 증발가스 압축기(50)에 유입되는 증발가스 유량이 기설정값보다 적을 시에는 증발가스 일부를 리사이클(recycle) 시켜서 증발가스 압축기(50)의 증발가스 유입 체적을 일정한 값 이상으로 유지하여야 함에 따라, 리사이클을 위한 소비전력이 발생하기 때문이다.On the other hand, when the flow rate of the evaporating gas flowing into the evaporative gas compressor is smaller than the preset value, the consumption power is not decreased even if the flow rate is reduced in the A period. This is because there is a risk of surging when a certain volume of evaporation gas is not introduced into the evaporation gas compressor, and when the evaporation gas flow rate flowing into the
그러나 본 실시예의 증발가스 압축기(50)는, 증발가스와 함께 플래시 가스가 증발가스 압축기(50)로 유입될 수 있기 때문에, 증발가스 유량이 기설정값 이하인 A 구간에서 증발가스의 유량이 감소하더라도 플래시 가스를 통해 증발가스 압축기(50)가 요구하는 체적을 만족시켜줄 수 있으므로, 증발가스 유량 감소에 따라 소비전력을 절감할 수 있다. 즉 본 실시예의 증발가스 압축기(50)는 A 구간에서 유량 감소 시 소비전력이 비례적으로 감소할 수 있다. However, since the
따라서 본 실시예는, 증발가스의 양이 적을 경우, 플래시 가스의 양을 조절하여 증발가스 압축기(50)의 리사이클 제어가 줄어들도록 하여, 증발가스 압축기(50)의 저부하 운전에 따른 소요동력을 절감할 수 있다.Therefore, in this embodiment, when the amount of the evaporation gas is small, the amount of the flash gas is controlled to reduce the recycle control of the
본 실시예의 증발가스 압축기(50)는 B 구간일 경우 유량이 증가함에 따라 소비전력이 증가한다. 이는 보다 많은 양의 증발가스를 압축하기 위하여 많은 소비전력이 필요하기 때문이다. 다만 본 실시예는, 플래시 가스를 순환하는 구성을 포함하고 있기 때문에, 증발가스의 유량에 따라 증발가스 압축기(50)의 소비전력이 증가하는 것과 무관하게, 증발가스의 재액화 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.
In the evaporative gas compressor (50) of this embodiment, the power consumption increases as the flow rate increases in the section B. This is because a large amount of power is required to compress a larger amount of evaporation gas. However, since the present embodiment includes a configuration for circulating the flash gas, irrespective of the increase in the power consumption of the
이와 같이 본 실시예는, 외부 열침투에 의하여 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 가압하여 액화가스 수요처(20)에 공급하거나, 플래시 가스를 증발가스 압축기(50)로 순환시켜 증발가스와 함께 가압하여 액화가스 수요처(20)에 공급하여 증발가스가 버려지는 것을 방지하여 연료를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 플래시 가스로 증발가스를 추가 냉각하여 액화효율을 극대화할 수 있고, 플래시 가스를 증발가스와 혼합하여 이용함으로써, 일정 유량 이상이 증발가스 압축기(50)에 공급되어 리사이클 제어를 최소화하여 구동 효율이 향상될 수 있다.As described above, the present embodiment pressurizes the evaporated gas generated in the liquefied
1,2: 액화가스 처리 시스템 10: 액화가스 저장탱크
11: 외조 탱크 12: 내조 탱크
13: 단열부 14: 서포트
15: 배플 16: 증발가스 공급라인
17: 기체 회수라인 18: 액체 회수라인
20: 액화가스 수요처 21: 액화가스 공급 라인
30: 펌프 31: 부스팅 펌프
32: 고압 펌프 40: 액화가스 열교환기
50: 증발가스 압축기 60: 증발가스 열교환기
70: 혼합기 80: 증발가스 감압기
90: 기액분리기1,2: liquefied gas treatment system 10: liquefied gas storage tank
11: outer tank 12: inner tank
13: Insulation part 14: Support
15: Baffle 16: Evaporative gas supply line
17: gas recovery line 18: liquid recovery line
20: liquefied gas demand source 21: liquefied gas supply line
30: Pump 31: Boosting pump
32: high pressure pump 40: liquefied gas heat exchanger
50: boil-off gas compressor 60: boil-off gas heat exchanger
70: mixer 80: boil-off gas pressure reducer
90: gas-liquid separator
Claims (6)
상기 증발가스 공급라인 상에 마련되며, 상기 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 가압하는 증발가스 압축기;
상기 증발가스 공급라인 상에서 상기 증발가스 압축기의 상류에 마련되어, 상기 증발가스 압축기에서 가압되어 상기 액화가스 수요처의 상류에서 분기되는 상기 증발가스 공급라인을 따라 회수된 증발가스와, 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스를 열교환시키는 증발가스 열교환기;
상기 액화가스 수요처의 상류에서 분기되는 상기 증발가스 공급라인 상에 마련되어, 상기 증발가스 열교환기에서 열교환한 증발가스를 감압시키는 증발가스 감압기;
상기 증발가스 감압기에서 감압된 증발가스에서 플래시 가스를 분리시키는 기액분리기; 및
상기 기액분리기에서 상기 증발가스 열교환기의 상류까지 연결되어 상기 플래시 가스를 상기 증발가스 열교환기로 공급하는 기체 회수라인을 포함하고,
상기 증발가스 열교환기는, 상기 증발가스 압축기에서 가압되어 상기 증발가스 공급라인을 따라 회수된 증발가스와, 상기 기체 회수라인을 통해 공급되는 플래시 가스를 열교환시키는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.An evaporative gas supply line connected from a liquefied gas storage tank to a liquefied gas demand destination;
An evaporative gas compressor provided on the evaporative gas supply line and configured to pressurize the evaporated gas generated in the liquefied gas storage tank;
A boil-off gas provided on the boil-off gas supply line upstream of the boil-off gas compressor and recovered along the boil-off gas supply line pressurized by the boil-off gas compressor and branched upstream of the source of liquefied gas demand; An evaporating gas heat exchanger for heat-exchanging the boil-off gas supplied;
An evaporating gas decompressor provided on the evaporating gas supply line branched upstream of the liquefied gas demand destination and configured to reduce the evaporated gas heat exchanged by the evaporating gas heat exchanger;
A gas-liquid separator separating the flash gas from the boil-off gas reduced in the boil-off gas reducer; And
A gas recovery line connected from the gas-liquid separator upstream of the boil-off gas heat exchanger to supply the flash gas to the boil-off gas heat exchanger,
The boil-off gas heat exchanger heat-exchanges the boil-off gas pressurized by the boil-off gas compressor along the boil-off gas supply line and the flash gas supplied through the boil-off gas recovery line.
상기 증발가스 감압기 또는 상기 증발가스 압축기로 공급되는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.The method of claim 1, wherein the boil-off heat exchanged in the boil-off heat exchanger,
Liquefied gas processing system, characterized in that supplied to the boil-off gas decompressor or the boil-off gas compressor.
상기 증발가스 공급라인 상에서 상기 증발가스 열교환기의 상류에 마련되어, 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스와 상기 기액분리기에서 회수되는 플래시 가스를 혼합하여, 상기 증발가스 열교환기로 공급시키는 혼합기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.The method of claim 1,
A mixer provided upstream of the boil-off gas heat exchanger on the boil-off gas supply line to mix the boil-off gas supplied from the liquefied gas storage tank with the flash gas recovered from the gas-liquid separator and supply the boil-off gas to the boil-off gas heat exchanger; Liquefied gas processing system, characterized in that.
상기 기액분리기에서 상기 액화가스 저장탱크까지 연결되어 상기 기액분리기에서 분리되는 액체상태의 증발가스를 상기 액화가스 저장탱크로 회수하는 액체 회수라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.The method of claim 1,
And a liquid recovery line connected to the liquefied gas storage tank from the gas-liquid separator to recover the vaporized gas in the liquid state separated from the gas-liquid separator to the liquefied gas storage tank.
줄 톰슨 밸브인 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.According to claim 1, wherein the boil-off gas reducer,
Lt; RTI ID = 0.0 > Thompson < / RTI > valve.
팽창기인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.According to claim 1, wherein the boil-off gas reducer,
Liquefied gas treatment system, characterized in that the expander.
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