KR101326091B1 - Ｌｎｇ 증발가스의 재액화 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

LNG 증발가스의 재액화 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 LNG 증발가스의 재액화 장치는, 액화천연가스(LNG)가 저장되는 저장탱크; 저장탱크에서 발생되어 배출되는 증발가스를 압축시키는 압축기; 저장탱크에서 압축기로 공급되는 증발가스와 압축기를 통해 압축된 후 배출되는 증발가스를 상호 열교환시켜 압축기를 통해 배출되는 증발가스를 냉각시키는 열교환유닛; 및 열교환유닛에서 배출되는 증발가스와 저장탱크에서 공급되는 액화천연가스를 상호 혼합하여 증발가스를 액화시키는 믹싱유닛을 포함한다.

Description

ＬＮＧ 증발가스의 재액화 장치 및 방법{BOG RELIQUEFACTION APPARATUS AND LNG BOGRELIQUEFACTION METHOD}

본 발명은, LNG 증발가스의 재액화 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 극저온의 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 LNG라 함)를 운송하는 LNG 운반선의 저장탱크에서 발생하는 증발가스(Boil-Off Gas, BOG)의 재액화 장치 및 방법에 관한 것이다.

근래, LNG(Liquefied Natural Gas)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 액화가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는, 액화된 상태로 액화가스 운반선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. LNG나 LPG 등의 액화가스는 천연가스 혹은 석유가스를 극저온(LNG의 경우 대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭적으로 감소되므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

액화가스 운반선은, 액화가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 이 액화가스를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해, 액화가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히, '화물창'이라 함)를 포함한다.

이와 같이 극저온 상태의 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크가 마련된 해상 구조물의 예로서는 액화가스 운반선 이외에도 LNG RV (Regasification Vessel)와 같은 선박이나 LNG FSRU (Floating Storage and Regasification Unit), LNG FPSO (Floating Production Storage and Off-loading)와 같은 구조물 등을 들 수 있다.

LNG RV는 자력 항해 및 부유가 가능한 액화가스 운반선에 LNG 재기화 설비를 설치한 것이고, LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 액화 천연가스를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 액화 천연가스를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 해상 구조물이다. 그리고, LNG FPSO는 채굴된 천연가스를 해상에서 정제한 후 직접 액화시켜 저장탱크 내에 저장하고, 필요시 이 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨싣기 위해 사용되는 해상 구조물이다. 본 명세서에서 해상 구조물이란, 액화가스 운반선, LNG RV 등의 선박을 비롯하여, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 구조물까지도 모두 포함하는 개념이다.

천연가스의 액화온도는 상압에서 약 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압에서 -163℃ 보다 약간만 높아도 증발된다. 종래의 LNG 운반선의 경우를 예를 들어 설명하면, LNG 운반선의 LNG 저장탱크는 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG에 지속적으로 전달되므로, LNG 운반선에 의해 LNG를 수송하는 도중에 LNG가 LNG 저장탱크 내에서 지속적으로 기화되어 LNG 저장 탱크 내에 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 발생한다.

발생된 증발가스는 저장탱크 내의 압력을 증가시키며 선박의 요동에 따라 액화가스의 유동을 가속시켜 구조적인 문제를 일으킬 수 있기 때문에, 증발가스의 발생을 억제할 필요가 있다.

종래, 액화가스 운반선의 저장탱크 내에서의 증발가스를 억제하기 위해, 증발가스를 저장탱크의 외부로 배출시켜 소각해 버리는 방법, 증발가스를 저장탱크의 외부로 배출시켜 재액화 장치를 통해 재액화시킨 후 다시 저장탱크로 복귀시키는 방법, 선박의 추진기관에서 사용되는 연료로서 증발가스를 사용하는 방법, 저장탱크의 내부압력을 높게 유지함으로써 증발가스의 발생을 억제하는 방법 등이 단독으로 혹은 복합적으로 사용되고 있었다.

증발가스 재액화 장치가 탑재된 부유식 구조물의 경우, 저장탱크의 적정 압력 유지를 위해 저장탱크 내부의 증발가스를 저장탱크 외부로 배출시켜 재액화 장치를 통해 재액화시키게 되는데, 재액화 작업이 이루어지기 전에 증발가스를 대략 4 내지 8 bara(절대압력) 정도의 저압으로 압축시켜 재액화 장치로 공급한다. 압축된 증발가스는 질소 냉동 사이클을 포함하는 재액화 장치에서 초저온으로 냉각된 질소와의 열교환을 통해 재액화된 후 저장탱크로 복귀된다.

도 1은 종래 기술의 일 실시예에 따른 LNG 증발가스의 재액화 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

종래 기술의 일 실시예에 따르면 저장탱크에서 발생되어 증발된 증발가스는 증발가스 배출라인을 통해 복수의 압축기로 공급되어 압축되고, 압축된 증발가스는 재액화 시스템으로 공급되어 액화된 후 저장탱크로 복귀된다.

저장탱크에서 증발된 증발가스를 액화시키는 재액화 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 질소(N₂) 가스가 저장되는 질소가스 저장탱크와, 질소가스 저장탱크에서 공급되는 질소가스를 팽창시켜 냉각시키는 질소가스 컴팬더(compander)와, 질소가스 컴팬더에서 공급되는 질소가스에 의해 압축기에서 공급되는 증발가스를 액화시키는 콜드 박스와, 저장탱크에서 공급되는 증발가스의 양에 따라 질소가스가 적절히 공급될 수 있도록 보충 탱크로서의 역할을 하는 질소가스 부스팅 스키드(Boosting Skid)를 포함한다.

종래 기술의 일 실시예에 따른 재액화 장치는 저장탱크에서 발생되어 배출된 증발가스를 고가의 재액화 시스템을 이용하여 재액화시킨 후 메인 추진시스템의 연료로 사용하거나 저장탱크로 재순환시켜 저장탱크의 압력을 일정 이하의 값으로 유지시킨다.

이러한 질소가스를 이용하여 증발가스를 재액화하는 시스템은 액화 효율이 낮고 높은 운전 비용이 소요되며, 시스템이 복잡하여 숙련도가 낮은 운전자의 경우 시스템을 작동시키는 데 어려움이 있어 재액화 장치의 시스템에 대한 신뢰성 문제가 있어 저장탱크에서 지속적으로 발생하는 증발가스를 효율적으로 처리할 수 있는 방법에 대한 연구 개발이 계속해서 이루어질 필요가 있다.

한국특허등록공보 제10-0747231호(삼성중공업 주식회사) 2007. 08. 01

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 증발가스를 과냉 상태로 유지하여 운전 비용을 절감할 수 있고, 프로세스(process) 단순화 작업으로 초보 운전자도 용이하게 사용할 수 있어 신뢰성을 확보할 수 있는 LNG 증발가스의 재액화 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 액화천연가스(LNG)가 저장되는 저장탱크; 상기 저장탱크에서 발생되어 배출되는 증발가스를 압축시키는 압축기; 상기 저장탱크에서 상기 압축기로 공급되는 상기 증발가스와 상기 압축기를 통해 압축된 후 배출되는 증발가스를 상호 열교환시켜 상기 압축기를 통해 배출되는 증발가스를 냉각시키는 열교환유닛; 및 상기 열교환유닛에서 배출되는 증발가스와 상기 저장탱크에서 공급되는 상기 액화천연가스를 상호 혼합하여 상기 증발가스를 액화시키는 믹싱유닛을 포함하는 LNG 증발가스의 재액화 장치가 제공될 수 있다.

상기 저장탱크와 상기 믹싱유닛을 연결하는 라인에 배치되어 상기 믹싱유닛을 통해 배출되는 액화천연가스의 압력을 낮추는 팽창밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 믹닝유닛에서 액화된 액화증발가스를 고압으로 기화시켜 엔진으로 공급하는 엔진연료 공급유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 엔진연료 공급유닛은, 상기 믹싱유닛에서 액화된 상기 액화증발가스를 압축시키는 적어도 하나의 고압 펌프; 및 상기 고압 펌프에서 압축된 액화증발가스를 기화시켜 엔진에 공급하기 위한 적어도 하나의 고압 기화기를 포함할 수 있다.

상기 엔진은 선박 추진용 ME-GI 엔진일 수 있다.

상기 열교환기를 통해서 냉각된 증발가스와 상기 고압펌프를 통해 압축된 액화증발가스를 상호 열교환시켜 상기 믹싱유닛으로 공급되는 상기 냉각된 증발가스를 재냉각시키는 쿨링유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 압축기를 통해서 배출되는 증발가스를 연료로 사용할 수 있도록 상기 압축기와 상기 열교환유닛을 연결하는 라인에서 분기되는 증발가스연료 공급라인을 더 포함할 수 있다.

상기 저장탱크와 상기 압축기를 연결하는 라인에 마련되어 상기 압축기의 초기 작동시 상기 압축기로 공급되는 상기 증발가스를 가열하는 스팀(steam)을 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 저장탱크에서 발생되어 배출되는 증발가스를 압축하는 단계; 상기 압축 단계에서 압축된 증발가스를 상기 저장탱크에서 공급되는 증발가스와 열교환시켜 상기 압축된 증발가스를 냉각시키는 단계; 및 상기 냉각 단계에서 냉각된 증발가스와 상기 저장탱크에서 공급되는 액화천연가스를 혼합하여 상기 냉각된 증발가스를 액화시켜 액화된 액화증발가스를 상기 저장탱크로 공급하는 단계를 포함하는 LNG 증발가스의 재액화 방법이 제공될 수 있다.

상기 압축기의 작동 시초에 상기 저장탱크에서 상기 압축기로 공급되는 증발가스를 가열시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 믹싱유닛에서 액화된 상기 액화증발가스를 압축시키는 액화증발가스 압축단계; 및 상기 액화증발가스 압축단계에서 압축된 상기 액화증발가스를 기화시켜 엔진으로 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 엔진은 선박 추진용 ME-GI 엔진일 수 있다.

상기 열교환기를 통해서 냉각된 증발가스와 상기 고압펌프를 통해 압축된 액화증발가스를 상호 열교환시켜 상기 믹싱유닛으로 공급되는 상기 냉각된 증발가스를 재냉각시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 증발가스를 과냉 상태로 유지하여 운전 비용을 절감할 수 있고, 프로세스(process) 단순화 작업으로 초보 운전자도 용이하게 사용할 수 있어 신뢰성을 확보할 수 있다.

도 1은 종래 기술의 일 실시예에 따른 LNG 증발가스의 재액화 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 증발가스의 재액화 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LNG 증발가스의 재액화 방법을 도시한 플로우 차트이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 증발가스의 재액화 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

이 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 LNG 증발가스의 재액화 장치(1)는, 액화천연가스(LNG)가 저장되는 저장탱크(10)와, 저장탱크(10)에서 발생되어 배출되는 증발가스를 압축시키는 압축기(20)와, 압축기(20)를 통해 배출되는 증발가스를 냉각시키는 열교환유닛(30)과, 열교환유닛(30)에서 배출되는 증발가스와 저장탱크(10)에서 공급되는 액화천연가스를 상호 혼합하여 증발가스를 액화시키는 믹싱유닛(40)을 구비한다.

저장탱크(10)에는 극저온 상태로 액화되어 대기압 상태(1.013bar)를 갖는 액화천연가스(LNG)가 저장되고, 액화천연가스의 수송 중 외부로부터의 지속적인 열전달에 의해 액화천연가스가 기화되어 증발가스(BOG;Boil-Off Gas)가 발생되며 이는 저장탱크(10)의 압력 상승 요인으로 작용한다.

따라서 저장탱크(10)를 대기압 수준으로 일정하게 유지되도록 하기 위하여 저장탱크(10)의 내부 압력이 일정 값 대략 1.03~1.05bar에 도달하면 안전밸브(미도시)가 열리고 증발가스는 저장탱크(10)의 외부로 배출되어 증발가스 배출라인(L1)을 통해 압축기(20)로 전달된다.

압축기(20)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 증발가스에서 배출된 증발가스를 대략 30 내지 40 bara(절대압력)으로 압력으로 압축한 후 후술하는 열교환유닛(30)으로 공급한다.

본 실시 예에서 압축기(20)는 복수로 마련되되 도 2를 기준으로 상측부에 한 쌍의 압축기(20)가 마련되고 하측부에 한 쌍의 압축기(20)가 마련될 수 있다. 본 실시 예에서 그 상측부 및 하측부 중 어느 하나에 마련되는 한 쌍의 압축기(20)는 증발가스를 압축하기 위한 주 작동 압축기이고, 다른 하나에 마련되는 한 쌍의 압축기(20)는 주 작동 압축기의 작동 불능을 대비한 예비 압축기일 수 있다.

한편 본 실시 예에서 한 쌍의 압축기(20)와 같이 압축기(20)를 다단으로 마련하면 압축효율을 높일 수 있다.

열교환유닛(30)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 저장탱크(10)에서 압축기(20)로 공급되는 증발가스와 압축기(20)를 통해 압축된 후 배출되는 증발가스를 상호 열교환시켜 압축기(20)를 통해 배출되는 증발가스를 냉각시키는 역할을 한다.

이렇게 하면 간단한 구성으로 압축기(20)에서 압축과정을 거치면서 온도가 상승된 증발가스의 온도를 낮춰 후술하는 믹싱유닛(40)으로 저온의 증발가스를 공급할 수 있으므로, 믹싱유닛(40)에서의 믹싱 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.

구체적으로 저장탱크(10)에서 배출되는 극저온의 증발가스는 열교환유닛(30)을 통해 압축기(20)로 공급되고, 압축기(20)로 공급된 증발가스는 압축 과정을 거치면서 고온 대략 180℃ 정도로 상승된다. 만약 이러한 고온의 압축된 증발가스를 그대로 믹싱유닛(40)으로 공급하면 저장탱크(10)에서 공급되는 액화천연가스와 믹싱 시 믹싱 효율 즉 압축된 증발가스의 액화가 어려울 뿐만 아니라 요구되는 온도 감소도 어려움을 알 수 있다.

그러나 본 실시예와 같이 압축기(20)에서 압축된 증발가스를 열교환유닛(30)으로 공급하여 열교환유닛(30)에서 저장탱크(10)에서 공급되는 극저온의 증발가스와 열교환시키면 열교환유닛(30)을 통과하는 증발가스의 온도를 대략 -85℃ 정도로 낮출 수 있으므로 믹싱유닛(40)에서의 믹싱 효율이 향상됨을 알 수 있다.

그리고 본 실시예에서 열교환유닛(30)은 히터 타입의 열교환기일 수 있다.

믹싱유닛(40)은 열교환유닛(30)에서 배출되는 증발가스와 저장탱크(10)에서 펌프(P)에 의해 펌핑되어 액화천연가스 공급라인(L2)을 통해 공급되는 액화천연가스를 상호 혼합하여 증발가스를 액화시킴과 동시에 증발가스의 온도를 낮추는 역할을 한다.

그리고 믹싱유닛(40)에서의 믹싱 효율은 전술한 바와 같이 믹싱유닛(40)으로 유입되는 증발가스의 온도에 크게 영향을 받는 데, 본 실시예에서는 열교환유닛(30)에 의해 압축된 증발가스의 온도를 크게 낮출 수 있고, 저장탱크(10)에서 액화천연가스 공급라인(L2)을 통해 직접 공급되는 액화천연가스에 의해 압축된 증발가스의 온도를 더 낮게 낮출 수 있으므로 종래 기술의 일 실시예와 같이 복잡하고 고비용의 재액화시스템이 필요 없어 운전 비용을 절감할 수 있고, 프로세스(process) 단순화 작업으로 초보 운전자도 용이하게 사용할 수 있는 이점이 있다.

한편 본 실시예는 믹싱유닛(40)과 저장탱크(10)를 연결하여 믹싱유닛(40)에서 믹싱된 액화증발가스를 저장탱크(10)로 리턴시키는 액화증발가스 공급라인(L3)에 배치되어 믹싱유닛(40)에서 믹싱된 액화증발가스의 온도 및 압력을 강하시키는 팽창밸브(50)를 더 포함한다.

본 실시 예에서 팽창밸브(50)는 믹싱유닛(40)에서 믹싱된 액화증발가스의 압력이 너무 높은 경우를 대비한 응급 밸브 용도로도 사용될 수 있다.

그리고 본 실시예는 믹싱유닛(40)에서 믹싱되어 배출되는 액화증발가스를 고압으로 기화시켜 주 엔진(E) 연료로 사용할 수 있도록 엔진연료 공급유닛(60)을 더 포함한다.

엔진연료 공급유닛(60)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 액화증발가스 공급라인(L3)에서 분기되는 제1 연료공급라인(L4)에 마련되어 믹싱유닛(40)에서 공급되는 액화증발가스를 고압으로 펌핑하는 적어도 하나의 고압 펌프(61)와, 고압 펌프(61)에서 펌핑된 고압의 액화증발가스를 고압으로 기화시켜 엔진(E)으로 공급하는 적어도 하나의 고압 증발기(62)를 포함한다.

본 실시 예에서 고압 펌프(61) 및 고압 증발기(62)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 각각 한 쌍씩 병렬로 제1 연료공급라인(L4)에 배치될 수 있는 데, 이는 전술한 압축기(20)의 경우와 같이 어느 하나의 고압 펌프(61) 및 고압 증발기(62)에 고장이 발생될 경우 다른 하나의 고압 펌프(61) 및 고압 증발기(62)를 예비적으로 사용할 수 있게 하기 위해서다.

한편 본 실시예에서 엔진연료 공급유닛(60)을 통해서 기화된 증발가스가 공급되는 엔진(E)은 고압 천연가스 분사 엔진, 예를 들어 ME-GI 엔진일 수 있다.

이 ME-GI 엔진은 액화천연가스를 극저온에 견디는 저장탱크(10)에 저장하여 운반하도록 하는 LNG 운반선 등과 같은 해상 구조물(본 명세서에서 해상 구조물이란, LNG 운반선, LNG RV 등의 선박을 비롯하여, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 해상 플랜트까지도 모두 포함하는 개념이다)에 설치될 수 있으며, 이 경우 천연가스를 연료로 사용하게 되며, 그 부하에 따라 대략 150 ∼ 400 bara(절대압력) 정도의 고압의 가스 공급 압력이 요구된다.

ME-GI 엔진은 필요시 재액화(liquefaction) 장치가 추가로 설치될 경우, 가스와 연료유 가격의 변화와 배출가스의 규제 정도에 따라 증발가스(Boil Off Gas; BOG)를 연료로 사용할 것인지, 아니면 증발가스를 재액화하여 저장탱크(10)로 보내고 중유(Heavy Fuel Oil; HFO)를 사용할 것인지 선택할 수 있는 장점이 있으며, 특히, 특정규제를 받는 해역을 통과시 간편하게 LNG를 기화시켜서 연료로 사용할 수 있으며, 차세대 친환경적인 엔진으로서 효율이 50%에 육박하여 향후에는 LNG 운반선의 메인 엔진으로서 사용될 수 있다.

또한 본 실시예는 열교환유닛(30)에서 1차적으로 냉각된 증발가스가 믹싱유닛(40)으로 공급되기 전에 2차적으로 냉각시켜 믹싱 효율을 높일 수 있는 쿨링유닛(70)을 더 포함한다.

쿨링유닛(70)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 고압 펌프(61)와 고압 증발기(62) 사이를 연결하는 제1 연료공급라인(L4)에 마련되는 쿨러(71)와, 열교환유닛(30)과 믹싱유닛(40)을 연결하는 라인에서 분기되어 냉각된 증발가스를 쿨러(71)로 공급하는 제1 쿨링라인(72)과, 쿨러(71)를 통해 냉각된 증발가스를 열교환유닛(30)과 믹싱유닛(40)을 연결하는 라인에 공급되도록 연결시키는 제2 쿨링라인(73)을 포함한다.

이하에서 쿨링유닛(70)을 통해 증발가스가 재 쿨링되는 과정을 간략히 설명한다.

전술한 바와 같이 믹싱유닛(40)으로 유입되는 증발가스의 온도가 낮으면 낮을수록 믹싱 효율이 증가되므로, 열교환유닛(30)과 믹싱유닛(40)을 연결하는 라인에서 분기되는 제1 쿨링라인(72)을 통해 쿨러(71)로 열교환유닛(30)에서 냉각된 증발가스(이하 '제1 증발가스'라 한다)를 공급한다.

이 제1 증발가스는 고압 펌프(61)를 통해 고압으로 펌핑되어 공급되는 증발액화가스(이하 '제1 액화증발가스'라 한다)와 상호 열교환되고, 제1 증발가스는 제1 액화증발가스와의 열교환에 의해 열교환전보다 온도가 더 낮아지고, 온도가 더 낮아진 증발가스는 제2 쿨링라인(73)을 통해 믹싱유닛(40)으로 공급된다.

한편 이러한 증발가스의 재 냉각은 제1 증발가스와 제1 액화증발가스의 온도차에 의해 가능하다. 즉 제1 증발가스의 온도(대략 -85℃)는 믹싱유닛(40)에 의해 믹싱된 액화증발가스의 온도(대략 -122℃)보다 낮음을 알 수 있고, 액화증발가스는 고압 펌프(61)에 의해 펌핑이 되지만 액체 상태이므로 압력의 변화는 크지만 온도의 변화는 적어 제1 액화증발가스의 온도(-102℃)는 액화증발가스와 비교시 큰 차이가 나지 않음을 알 수 있다.

그리고 본 실시예는 저장탱크(10)와 압축기(20)를 연결하는 스팀 라인(L5)에 마련되어 압축기(20)의 초기 작동시 압축기(20)로 공급되는 극저온의 증발가스를 가열하여 가열된 증발가스에 의해 압축기(20)를 미리 가열시켜 압축기(20)의 취성 파손을 방지할 수 있는 스팀(80, steam)을 더 포함한다.

또한 본 실시예는, 도 2에 도시된 바와 같이, 압축기(20)와 열교환유닛(30)을 연결하는 라인에서 분기되어 보조엔진(AE)이나 가스변환유닛(GCU)으로 증발가스를 공급하는 증발가스연료 공급라인(90)을 더 포함한다. 그리고 미 설명도면부호 L6는 액체 상태의 연료를 보조엔진(AE)으로 공급하기 위한 제2 연료공급라인(L6)이다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시예는 종래의 고가이면서도 구조가 복잡한 재액화시스템(130, 도 1 참조) 대신에 구조가 간단한 열교환유닛(30), 믹싱유닛(40) 및 쿨링유닛(70)에 의해 증발가스의 액화가 가능하므로 운전 비용을 절감할 수 있고, 프로세스(process) 단순화 작업으로 초보 운전자도 용이하게 사용할 수 있어 신뢰성을 확보할 수 있는 이점이 있다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LNG 증발가스의 재액화 방법을 도시한 플로우 차트이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LNG 증발가스의 재액화 방법은, 저장탱크(10)에서 발생되어 배출되는 증발가스를 압축하는 단계(S100)와, 압축 단계에서 압축된 증발가스를 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스와 열교환시켜 압축된 증발가스를 냉각시키는 단계(S200)와, 냉각 단계에서 냉각된 증발가스와 저장탱크(10)에서 공급되는 액화천연가스를 혼합하여 냉각된 증발가스를 액화시켜 액화된 액화증발가스를 저장탱크(10)로 공급하는 단계(S300)를 포함한다.

우선 저장탱크(10)에서 발생되어 배출되는 증발가스를 압축하는 단계가 수행된다.

그런 다음에 압축된 증발가스를 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스와 열교환시켜 압축된 증발가스를 냉각시키는 단계가 수행되며 이는 열교환유닛(30)에서 행해진다. 이 단계는 압축과정에서 고온으로 온도 변환된 증발가스의 온도를 낮춰 믹싱유닛(40)으로 공급함으로써 믹싱유닛(40)의 믹싱 효율 즉 믹싱된 액화증발가스의 온도 강하를 상승시키기 위해서 행해진다.

마지막으로 냉각된 증발가스와 저장탱크(10)에서 공급되는 액화천연가스를 믹싱유닛(40)에서 액화시켜 액화증발가스로 만든 후 이 액화증발가스를 액화증발가스 공급라인(L3)을 통해 저장탱크(10)로 공급함으로써 재액화 과정이 마무리된다.

한편 본 실시 예는 압축기(20)의 작동 시초에 저장탱크(10)에서 압축기(20)로 공급되는 증발가스를 가열시켜 압축기(20)의 취성 파손을 방지할 수 있고, 믹싱유닛(40)에서 액화된 액화증발가스를 압축시킨 후 압축된 액화증발가스를 기화시켜 엔진으로 공급하여 액화증발가스를 엔진 연료로 사용할 수도 있다.

그리고 본 실시예는 열교환기를 통해서 냉각된 증발가스와 고압 펌프(61)를 통해 압축된 액화증발가스를 상호 열교환시켜 믹싱유닛(40)으로 공급되는 냉각된 증발가스를 재 냉각시킬 수 있다. 이러한 재냉각 과정은 쿨링유닛(70)에서 행해진다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1 : LNG 증발가스의 재액화 장치 10 : 저장탱크
20 : 압축기 30 : 열교환유닛
40 : 믹싱유닛 50 : 팽창밸브
60 : 엔진연료 공급유닛 61 : 고압 펌프
62 : 고압 증발기 70 : 쿨링유닛
71 : 쿨러 72 : 제1 쿨링라인
73 : 제2 쿨링라인 80 : 스팀
90 : 증발가스연료 공급라인 AE : 보조엔진
E : 엔진 GCU : 가스변환유닛
L1 : 증발가스 배출라인 L2 : 액화천연가스 공급라인
L4 : 제1 연료공급라인 L5 : 스팀라인
L6 : 제2 연료공급라인

Claims (14)

1. 액화천연가스(LNG)가 저장되는 저장탱크;
   상기 저장탱크에서 발생되어 배출되는 증발가스를 압축시키는 압축기;
   상기 저장탱크에서 상기 압축기로 공급되는 상기 증발가스와 상기 압축기를 통해 압축된 후 배출되는 증발가스를 상호 열교환시켜 상기 압축기를 통해 배출되는 증발가스를 냉각시키는 열교환유닛; 및
   상기 열교환유닛에서 배출되는 증발가스와 상기 저장탱크에서 공급되는 상기 액화천연가스를 상호 혼합하여 상기 증발가스를 액화시키는 믹싱유닛을 포함하는 LNG 증발가스의 재액화 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 저장탱크와 상기 믹싱유닛을 연결하는 라인에 배치되어 상기 믹싱유닛을 통해 배출되는 액화천연가스의 압력을 낮추는 팽창밸브를 더 포함하는 LNG 증발가스의 재액화 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 믹닝유닛에서 액화된 액화증발가스를 고압으로 기화시켜 엔진으로 공급하는 엔진연료 공급유닛을 더 포함하는 LNG 증발가스의 재액화 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 엔진연료 공급유닛에서 액화된 상기 액화증발가스를 압축시키는 적어도 하나의 고압 펌프; 및
   상기 고압 펌프에서 압축된 액화증발가스를 기화시켜 엔진에 공급하기 위한 적어도 하나의 고압 증발기를 포함하는 LNG 증발가스의 재액화 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 엔진은 선박 추진용 ME-GI 엔진인 것을 특징으로 하는 LNG 증발가스의 재액화 장치.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 열교환기를 통해서 냉각된 증발가스와 상기 고압펌프를 통해 압축된 액화증발가스를 상호 열교환시켜 상기 믹싱유닛으로 공급되는 상기 냉각된 증발가스를 재냉각시키는 쿨링유닛을 더 포함하는 LNG 증발가스의 재액화 장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 쿨링유닛은,
   상기 고압 펌프와 고압 증발기 사이를 연결하는 라인에 마련되는 쿨러;
   상기 열교환유닛과 상기 믹싱유닛을 연결하는 라인에서 분기되어 냉각된 증발가스를 상기 쿨러로 공급하는 제1 쿨링라인; 및
   상기 쿨러를 통해 냉각된 증발가스를 상기 열교환유닛과 상기 믹싱유닛을 연결하는 라인에 공급되도록 연결시키는 제2 쿨링라인을 포함하는 LNG 증발가스의 재액화 장치.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 압축기를 통해서 배출되는 증발가스를 연료로 사용할 수 있도록 상기 압축기와 상기 열교환유닛을 연결하는 라인에서 분기되는 증발가스연료 공급라인을 더 포함하는 LNG 증발가스의 재액화 장치.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 저장탱크와 상기 압축기를 연결하는 라인에 마련되어 상기 압축기의 초기 작동시 상기 압축기로 공급되는 상기 증발가스를 가열하는 스팀(steam)을 더 포함하는 LNG 증발가스의 재액화 장치.
10. 저장탱크에서 발생되어 배출되는 증발가스를 압축하는 단계;
    상기 압축 단계에서 압축된 증발가스를 상기 저장탱크에서 공급되는 증발가스와 열교환시켜 상기 압축된 증발가스를 냉각시키는 단계; 및
    상기 냉각 단계에서 냉각된 증발가스와 상기 저장탱크에서 공급되는 액화천연가스를 혼합하여 상기 냉각된 증발가스를 액화시켜 액화된 액화증발가스를 상기 저장탱크로 공급하는 단계를 포함하는 LNG 증발가스의 재액화 방법.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 압축 단계에서 상기 증발가스의 압축은 압축기에 의해 이루어지고, 상기 압축기의 작동 시초에 상기 저장탱크에서 상기 압축기로 공급되는 증발가스를 가열시키는 단계를 더 포함하는 LNG 증발가스의 재액화 방법.
12. 청구항 10에 있어서,
    상기 믹싱유닛에서 액화된 상기 액화증발가스를 상기 믹싱유닛과 엔진 사이에 마련되는 고압 펌프에 의해 압축시키는 액화증발가스 압축단계; 및
    상기 액화증발가스 압축단계에서 압축된 상기 액화증발가스를 기화시켜 상기 엔진으로 공급하는 단계를 더 포함하는 LNG 증발가스의 재액화 방법.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 엔진은 선박 추진용 ME-GI 엔진인 것을 특징으로 하는 LNG 증발가스의 재액화 방법.
14. 청구항 12에 있어서,
    상기 열교환기를 통해서 냉각된 증발가스와 상기 고압펌프를 통해 압축된 액화증발가스를 상호 열교환시켜 상기 믹싱유닛으로 공급되는 상기 냉각된 증발가스를 재냉각시키는 단계를 더 포함하는 LNG 증발가스의 재액화 방법.
    

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