KR101291126B1 - 액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 단열구조 - Google Patents

액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 단열구조 Download PDF

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Abstract

액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 단열구조가 개시된다. 본 실시 예에 따른 저장탱크의 펌프타워 단열구조는 액화천연가스가 저장되는 저장공간을 형성하도록 탱크벽과 굴곡부를 갖는 1차방벽 사이에 단열층이 마련되고, 저장공간의 액화천연가스를 유입 및 배출하기 위한 적어도 하나의 배관을 갖는 액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 단열구조에 있어서, 1차방벽은 적어도 하나의 배관 설치를 위해 개구된 제1개구와, 제1개구 둘레에 용접 결합되며 적어도 하나의 배관이 관통하는 제2개구가 마련된 제1플레이트와, 적어도 하나의 배관과 제2개구 사이 틈새를 밀폐하도록 양단이 각각 적어도 하나의 배관 둘레와 제1플레이트에 접하는 제2플레이트를 포함한다.

Description

액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 단열구조{INSULATION STRUCTURE FOR PUMP TOWER OF LNG TANK}
본 발명은 저장탱크 내부의 액화천연가스를 유입 및 배출하기 위한 펌프타워 설치부분의 저장탱크 단열구조에 관한 것이다.
액화천연가스(LNG) 등과 같은 극저온 액체는 증발에 의한 액체의 손실을 줄이기 위해 단열된 저장탱크에 저장된 상태로 운반된다.
도 1에는 액화천연가스를 저장하는 멤브레인 타입(Membrane Type) 중 Mark-III 형태의 저장탱크(10)가 개시된다. 이러한 저장탱크(10)는 극저온의 액화천연가스와 접하며 파형 주름부를 갖는 1차방벽(10a)과, 트리플렉스(triplex)로 이루어진 2차방벽(10b)과, 최외곽의 탱크벽(10c)을 구비하고, 각 벽 사이에는 플라이우드(plywood,10d) 및 폴리우레탄 폼(polyurethane foam)등으로 이루어지는 단열층(10e)이 적층된다.
또한, 저장탱크(10)는 내부의 저장공간에 저장된 액화천연가스를 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)시키기 위한 펌프타워(11)를 구비한다.
펌프타워(11)는 외부의 로딩장치에 연결되어 저장탱크(10) 내부로 액화천연가스를 유입시키기 위한 급유배관(12)과 외부의 언로딩장치에 연결되어 저장탱크(10) 내부의 액화천연가스를 유출하는 배출배관(13)등 다양한 부속물들을 포함한다.
이러한 펌프타워(11)는 저장탱크(10)를 관통하도록 설치되므로 이를 위해 도 2에 도시한 바와 같이 저장탱크(10)에는 펌프타워(11)가 관통하기 위한 하나의 큰 개구홀(14)이 마련되고, 개구홀(14)은 펌프타워(11)가 설치된 후 밀폐된다.
그러나, 개구홀(14)과 펌프타워(11) 사이에는 상대적으로 많은 틈새가 발생하게 되므로 구조강도 및 피로관점에서 취약한 부분이 되고, 이러한 틈새들을 밀폐하기 위해서는 그 주변에 많은 보강부재 및 단열재를 추가하여야 하므로 설치구조가 복잡하게 되어 실제 시공상에 많은 어려움이 발생하게 된다.
본 실시 예는 펌프타워가 관통되는 저장탱크 부분의 밀폐성을 향상시킴과 아울러 열 수축 팽창에 유리하며 설치작업을 용이하게 할 수 있는 저장탱크의 펌프타워 단열구조를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 단열구조는 액화천연가스가 저장되는 저장공간을 형성하도록 탱크벽과 굴곡부를 갖는 1차방벽 사이에 단열층이 마련되고, 상기 저장공간의 액화천연가스를 유입 및 배출하기 위한 적어도 하나의 배관을 갖는 액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 단열구조에 있어서, 상기 1차방벽은 상기 적어도 하나의 배관 설치를 위해 개구된 제1개구와, 상기 제1개구 둘레에 용접 결합되며 상기 적어도 하나의 배관이 관통하는 제2개구가 마련된 제1플레이트와, 상기 적어도 하나의 배관과 상기 제2개구 사이 틈새를 밀폐하도록 양단이 각각 상기 적어도 하나의 배관 둘레와 상기 제1플레이트에 접하는 제2플레이트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트는 스테인리스 스틸 재질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 배관 둘레의 상기 단열층은 상기 1차방벽에 결합되는 내측 보호판과, 상기 내측 보호판에 결합되는 단열판과, 상기 탱크벽과 상기 단열판 사이에 결합되는 외측 보호판을 포함하고, 상기 단열층과 상기 적어도 하나의 배관 사이에는 단열재가 배치될 수 있다.
또한, 상기 탱크벽은 상기 적어도 하나의 배관이 관통하는 배관 관통구와, 상기 배관 관통구에서 돌출되는 상기 적어도 하나의 배관 주위를 감싸는 중공관을 포함하고, 상기 중공관과 상기 적어도 하나의 배관 사이에는 단열재가 배치될 수 있다.
본 실시 예의 액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 단열구조는 밀봉성이 향상될 뿐만 아니라 굴곡부로 인해 열 수축 팽창에 유리하며 밀봉을 위한 구조를 크게 단순화시킴에 따라 제작 및 설치를 쉽게 할 수 있어 제조비용을 줄일 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 액화천연가스 저장탱크의 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 펌프타워 설치를 위한 저장탱크 부분을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 펌프타워의 배관이 관통하는 부분의 저장탱크 단열구조를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 펌프타워가 관통하는 1차방벽 구조를 나타낸 것이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 펌프타워의 배관이 관통하는 부분의 저장탱크 단열구조를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 펌프타워가 관통하는 1차방벽 구조를 나타낸 것이다.
본 실시 예의 액화천연가스 저장탱크는 도 1에 도시한 바와 같이 1차방벽, 2차방벽, 탱크벽, 플라이우드(plywood), 단열층이 적층된 Mark-III 형태의 저장탱크(10)이다. 또한, 저장탱크(10)에는 저장공간에 액화천연가스를 선적 및 하역하기 위한 펌프타워(11)가 구비된다. 이하에서는 펌프타워(11)가 설치되는 저장탱크(10) 부분의 단열구조를 설명한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시 예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 단열구조는 최외곽의 탱크벽(20)과, 저장공간에 수용된 액화천연가스와 접촉하는 1차방벽(30)을 포함한다.
1차방벽(30)은 도 4에 도시한 바와 같이 스테인리스 스틸 등과 같은 금속재질로 이루어진 다수의 방벽시트가 용접 결합된 것으로서, 펌프타워(11)(도1 참조)가 관통되는 부분에는 액화천연가스의 이송을 위한 펌프타워(11)의 배관들 중 하나의 배관(11a)이 설치되기 위한 적어도 하나 이상의 제1개구(31)가 마련된다.
또한, 1차방벽(30)은 액화천연가스와 직접 접하는 부분으로 열수축 및 팽창이 용이하도록 융기된 복수의 굴곡부(33)를 구비한다.
복수의 굴곡부(33)는 열응력에 의한 탄성 변형률을 고려하여 그 크기나 개수 등이 다양하게 설계 변경될 수 있다.
제1개구(31)는 펌프타워(11)의 배관들과 대응하는 수를 가지도록 1차방벽(30)에 마련되고, 제1개구(31)의 둘레에는 제1개구(31)를 관통하는 배관(11a)의 단면형상과 대응하는 형상의 제2개구(41)가 마련된 제1플레이트(40)가 결합된다.
제1플레이트(40)의 가장자리는 제1개구(31)의 둘레에 겹친 상태로 용접 결합되며 용접 변형 및 열변형을 최소화 할 수 있도록 스테인리스 스틸 재질로 이루어질 수 있다.
1차방벽(30)과 탱크벽(20) 사이에는 제2개구(41)를 관통하도록 설치되는 배관(11a) 주변의 단열을 위한 단열층(50)이 마련된다.
단열층(50)은 1차방벽(30)에 결합되는 내측 보호판(51)과, 내측 보호판(51)에 결합되는 단열판(53)과, 탱크벽(20)과 단열판(53) 사이에 결합되는 외측 보호판(55)을 포함한다.
내측 보호판(51) 및 외측 보호판(55)은 저장공간에 저장된 액화천연가스에 의해 작용하는 외력을 단열판(53) 전체에 고르게 분산시킬 수 있도록 플라이우드(plywood)와 같은 압축강도가 큰 재질로 형성된다.
단열판(53)은 액화천연가스를 저장하는 탱크벽(20)의 내부에 형성된 공간을 단열할 수 있도록 폴리우레탄 폼과 같은 열전달계수가 작은 단열물질로 이루어진다.
이러한 단열층(50)은 접착제에 의한 방법이나 볼트 등에 의한 기계적 방법 등 다양한 방법으로 인접하는 부재와 서로 결속될 수 있다. 일 예로, 외측 보호판(55)은 외측 보호판(55)과 탱크벽(20) 사이에 마련되는 에폭시 매스틱과 같은 접착제(57)를 통해 탱크벽(20)에 부착될 수 있다.
한편, 배관(11a)이 관통하는 제2개구(41)는 배관(11a)의 직경보다 큰 직경을 가지도록 구비됨에 따라 배관(11a)과 제2개구(41) 사이에는 틈새가 발생한다.
이러한 틈새를 통해 액화천연가스가 누설되는 것을 방지하도록 제1플레이트(40)와 배관(11a) 사이의 틈새를 밀폐하는 제2플레이트(60)가 마련된다.
제2플레이트(60)는 일측이 제1플레이트(40)와 용접 결합되고, 타측이 배관(11a)에 용접 결합되는 단면 'ㄱ'자 형태의 링 플레이트로 구비될 수 있다.
이러한 제2플레이트(60)는 용접 변형 및 열변형을 최소화할 수 있도록 스테인리스 스틸 재질로 마련된다. 이에 따라 열수축이나 열팽창에 의해 1차방벽(30)이 변형된 경우라도 배관(11a)과 제2개구(41) 사이의 기밀은 유지될 수 있게 된다.
이러한 구성을 통해, 기존의 저장탱크의 1차방벽에는 펌프타워의 배관들이 설치되기 위한 하나의 큰 개구홀이 형성됨으로써 구조적으로 취약한 부분을 이루게 되나, 본 실시 예의 1차방벽(30)에는 펌프타워(11)의 배관(11a)과 대응하는 형상의 제2개구(41)가 형성된 제1플레이트(40)가 결합되어 상대적으로 변형에 취약한 부분을 보강함과 아울러 제2플레이트(60)를 통해 기밀성을 향상시킴으로써 액화천연가스의 누설을 감소시킬 수 있게 된다.
한편, 탱크벽(20)에는 배관(11a)이 관통하도록 제1플레이트(40)의 제2개구(41)와 대응하는 배관 관통구(21)가 마련되고, 배관(11a)은 배관 관통구(21)를 통하여 탱크벽(20) 외부로 돌출되도록 설치된다.
탱크벽(20) 외부로 돌출된 배관(11a) 부분은 배관 관통구(21)의 둘레에 용접 결합되는 중공관(70)을 통해 커버되고, 중공관(70)의 상측 개방된 부분은 캡 플레이트(71)가 용접 결합되어 밀폐되게 된다.
또한, 단열층(50)과 배관(11a) 사이공간 및 중공관(70)과 배관(11a) 사이공간에는 단열을 위해 글래스 울(glass wool)과 같은 단열재(80)가 배치된다.
이러한 구성을 통해, 본 발명의 실시 예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 단열구조는 액화천연가스의 누설을 방지하는 높은 밀폐성을 가짐과 동시에 열응력에 대한 높은 강성을 가지게 되고, 또한 그 설치작업을 간단히 할 수 있게 되므로 조립을 위한 공정시간을 절감할 수 있게 된다.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
10: 저장탱크, 11: 펌프타워,
11a: 배관, 20: 탱크벽,
30: 1차방벽, 31: 제1개구,
40: 제1플레이트, 41: 제2개구,
50: 단열층, 51: 내측 보호판,
53: 단열판, 55: 외측 보호판,
60: 제2플레이트, 70: 중공관,
80: 단열재.

Claims (4)

  1. 액화천연가스가 저장되는 저장공간을 형성하도록 탱크벽과 굴곡부를 갖는 1차방벽 사이에 단열층이 마련되고, 상기 저장공간의 액화천연가스를 유입 및 배출하기 위한 적어도 하나의 배관을 갖는 액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 단열구조에 있어서,
    상기 1차방벽은 상기 적어도 하나의 배관 설치를 위해 개구된 제1개구와, 상기 제1개구 둘레에 용접 결합되며 상기 적어도 하나의 배관이 관통하는 제2개구가 마련된 제1플레이트와, 상기 적어도 하나의 배관과 상기 제2개구 사이 틈새를 밀폐하도록 양단이 각각 상기 적어도 하나의 배관 둘레와 상기 제1플레이트에 접하는 제2플레이트를 포함하는 액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 단열구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트는 스테인리스 스틸 재질을 포함하는 액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 단열구조.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 배관 둘레의 상기 단열층은 상기 1차방벽에 결합되는 내측 보호판과, 상기 내측 보호판에 결합되는 단열판과, 상기 탱크벽과 상기 단열판 사이에 결합되는 외측 보호판을 포함하고,
    상기 단열층과 상기 적어도 하나의 배관 사이에는 단열재가 배치되는 것을 포함하는 액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 단열구조.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 탱크벽은 상기 적어도 하나의 배관이 관통하는 배관 관통구와, 상기 배관 관통구에서 돌출되는 상기 적어도 하나의 배관 주위를 감싸는 중공관을 포함하고,
    상기 중공관과 상기 적어도 하나의 배관 사이에는 단열재가 배치되는 것을 포함하는 액화천연가스 저장탱크의 펌프타워 단열구조.
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