KR101342733B1 - 액화가스 처리 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액화가스 처리 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 액화가스 저장탱크로부터 수요처까지 연결된 액화가스 공급 라인; 상기 액화가스 공급 라인 상에 마련되며, 상기 액화가스 저장탱크로부터 배출된 액화가스를 가압하는 펌프; 상기 수요처와 상기 펌프 사이의 상기 액화가스 공급 라인 상에 마련되며, 상기 펌프로부터 공급되는 액화가스를 열 전달매체와 열교환시키는 열교환기; 열 전달매체를 가열하는 매체 히터; 상기 매체 히터로부터 상기 열교환기까지 연결된 매체 순환 라인; 상기 열교환기로 공급되는 상기 액화가스의 유량을 산출하고, 상기 액화가스의 유량 및 상기 수요처가 요구하는 액화가스의 상태를 토대로 상기 열 전달매체의 필요 열량을 계산하는 열량 산출기; 및 상기 열량 산출기로부터 상기 열 전달매체의 필요 열량을 전달받아 상기 매체 히터에 유입되는 상기 열 전달매체의 유량 또는 상기 매체 히터가 상기 열 전달매체에 공급하는 열량을 가변하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액화가스 처리 시스템 및 방법은, 열교환기에 유입되기 전의 액화가스 유량 및 온도를 통해, 수요처의 요구 온도까지 가열되기 위하여 필요한 열량을 계산하고, 계산된 열량을 통해 열 전달매체의 가열을 제어하는 피드 포워드 제어를 구현하여, 효율적으로 액화가스를 수요처 요구 온도까지 승온시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 액화가스 처리 시스템 및 방법은, 열교환기로 유입되는 액화가스의 온도를 액화가스 온도센서로 측정하고, 펌프의 RPM을 통해 액화가스의 유량을 파악한 뒤, 액화가스의 유량과 온도를 통해 필요한 열량을 산출하여, 매체 히터에 유입되는 열 전달매체의 유량을 조절하거나 열 전달매체에 공급되는 열원의 양을 조절함으로써 액화가스의 온도를 효율적으로 제어할 수 있다.

Description

액화가스 처리 시스템 및 방법{A Treatment System and Method of Liquefied Gas}
본 발명은 액화가스 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 기술 개발에 따라 가솔린이나 디젤을 대체하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas) 등과 같은 액화가스를 널리 사용하고 있다.
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.
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.
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.
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.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 열교환기에 유입되는 액화가스의 유량과 온도를 측정하여 필요한 열량을 산출하고, 산출된 열량을 토대로 열 전달매체를 적절히 가열하는 피드 포워드 제어를 수행함으로써, 효율적으로 액화가스를 수요처의 요구 온도에 맞춰줄 수 있는 액화가스 처리 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 액화가스가 필요한 열량을 토대로 열 전달매체의 일부가 매체 히터를 우회하도록 하되 매체 히터를 우회하는 열 전달매체의 유량을 제어함으로써, 수요처에 공급되는 액화가스의 온도를 효율적으로 제어할 수 있는 액화가스 처리 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 산출된 열 전달매체의 필요 열량에 따라 매체 펌프의 구동을 제어하여 매체 히터의 유입량을 가변하거나, 매체 히터에서 열 전달매체에 공급되는 열원의 양을 조절하여, 열 전달매체의 필요 열량을 용이하게 제어할 수 있는 액화가스 처리 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 액화가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크로부터 수요처까지 연결된 액화가스 공급 라인; 상기 액화가스 공급 라인 상에 마련되며, 상기 액화가스 저장탱크로부터 배출된 액화가스를 가압하는 펌프; 상기 수요처와 상기 펌프 사이의 상기 액화가스 공급 라인 상에 마련되며, 상기 펌프로부터 공급되는 액화가스를 열 전달매체와 열교환시키는 열교환기; 열 전달매체를 가열하는 매체 히터; 상기 매체 히터로부터 상기 열교환기까지 연결된 매체 순환 라인; 및 상기 열교환기로 공급되는 액화가스의 유량에 기초하여, 상기 매체 히터에 유입되는 상기 열 전달매체의 유량 또는 상기 매체 히터가 상기 열 전달매체에 공급하는 열량을 가변하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 열교환기로 공급되는 상기 액화가스의 유량을 산출하고, 상기 액화가스의 유량 및 상기 수요처가 요구하는 액화가스의 상태를 토대로 상기 열 전달매체의 필요 열량을 계산하는 열량 산출기를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는, 상기 열량 산출기로부터 상기 열 전달매체의 필요 열량을 전달받아, 상기 매체 히터에 유입되는 상기 열 전달매체의 유량 또는 상기 매체 히터가 상기 열 전달매체에 공급하는 열량을 가변할 수 있다.
구체적으로, 상기 열량 산출기는, 상기 펌프의 구동 정도를 통해 상기 액화가스의 유량을 산출할 수 있다.
구체적으로, 상기 펌프의 구동 정도는, 상기 펌프의 RPM일 수 있다.
구체적으로, 상기 액화가스 공급 라인 상에 마련되며 상기 액화가스의 온도를 측정하는 액화가스 온도센서를 더 포함하고, 상기 열량 산출기는, 상기 액화가스의 유량, 상기 액화가스의 온도, 상기 수요처의 액화가스 요구 온도를 이용하여 상기 열 전달매체의 필요 열량을 계산할 수 있다.
구체적으로, 상기 액화가스 온도센서는, 상기 액화가스 공급 라인 상에서 상기 펌프와 상기 열교환기의 사이에 마련될 수 있다.
구체적으로, 적어도 일부의 열 전달매체가 상기 매체 순환 라인에서 분기되어 상기 매체 히터를 우회하도록 하는 분기 라인을 더 포함하고, 상기 컨트롤러는, 상기 분기 라인 상에 마련되는 우회 조절밸브를 통해 상기 분기 라인에 유입되는 상기 열 전달매체의 유량을 조절할 수 있다.
구체적으로, 상기 열 전달매체를 저장하는 매체 탱크; 및 상기 매체 탱크에 저장된 상기 열 전달매체를 상기 매체 히터에 공급하는 매체 펌프를 더 포함하되, 상기 컨트롤러는, 상기 매체 펌프의 구동을 제어하여 상기 매체 펌프로부터 상기 매체 히터로 공급되는 상기 열 전달매체의 유량을 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 매체 히터에 열원을 공급하는 열원 공급 라인; 및 상기 열원 공급 라인 상에 마련되어 상기 열원 공급 라인의 개도를 조절하는 열원 공급밸브를 더 포함하되, 상기 컨트롤러는, 상기 열원 공급밸브의 개도를 제어하여 상기 매체 히터가 열 전달매체에 공급하는 열원의 양을 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 열 전달매체는, 글리콜 워터일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 액화가스 처리 방법은, 액화가스를 펌프로 가압하고 열교환기에서 열 전달매체로 가열하여 수요처에 공급하되, 매체 히터가 열 전달매체를 가열하여 상기 열교환기에 공급하는 액화가스 처리 시스템을 구동하는 방법에 있어서, 상기 열교환기로 공급되는 액화가스의 유량을 산출하는 단계; 및 상기 액화가스의 유량에 따라 상기 매체 히터에 유입되는 열 전달매체의 유량 또는 상기 매체 히터가 열 전달매체에 공급하는 열량을 가변하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 수요처가 요구하는 액화가스의 상태를 토대로 상기 열교환기에 공급될 열 전달매체의 필요 열량을 계산하는 단계를 더 포함하고, 상기 열 전달매체의 유량 또는 열 전달매체에 공급하는 열량을 가변하는 단계는, 상기 열 전달매체의 필요 열량에 따라 상기 매체 히터에 유입되는 열 전달매체의 유량 또는 상기 매체 히터가 열 전달매체에 공급하는 열량을 가변할 수 있다.
구체적으로, 상기 액화가스의 유량을 산출하는 단계는, 상기 펌프의 구동 정도를 통해 유량을 산출할 수 있다.
구체적으로, 상기 펌프의 구동 정도는, 상기 펌프의 RPM일 수 있다.
구체적으로, 상기 액화가스의 온도를 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 필요 열량을 계산하는 단계는, 상기 액화가스의 유량, 상기 액화가스의 온도 및 상기 수요처가 요구하는 액화가스의 상태를 토대로 상기 열 전달매체의 필요 열량을 계산할 수 있다.
구체적으로, 상기 온도를 측정하는 단계는, 상기 펌프와 상기 열교환기 사이의 액화가스의 온도를 측정할 수 있다.
구체적으로, 상기 열 전달매체의 유량을 가변하는 단계는, 적어도 일부의 열 전달매체가 상기 매체 히터를 우회하도록 하되, 상기 매체 히터를 우회하는 열 전달매체의 유량을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 열 전달매체의 유량을 가변하는 단계는, 상기 매체 히터에 상기 열 전달매체를 공급하는 매체 펌프의 구동을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 열 전달매체의 유량을 가변하는 단계는, 상기 매체 히터에 유입된 열 전달매체에 공급되는 열원의 양을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 액화가스 처리 시스템 및 방법은, 열교환기에 유입되기 전의 액화가스 유량 및 온도를 통해, 수요처의 요구 온도까지 가열되기 위하여 필요한 열량을 계산하고, 계산된 열량을 통해 열 전달매체의 가열을 제어하는 피드 포워드 제어를 구현하여, 효율적으로 액화가스를 수요처 요구 온도까지 승온시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 액화가스 처리 시스템 및 방법은, 열교환기로 유입되는 액화가스의 온도를 액화가스 온도센서로 측정하고, 펌프의 RPM을 통해 액화가스의 유량을 파악한 뒤, 액화가스의 유량과 온도를 통해 필요한 열량을 산출하여, 매체 히터에 유입되는 열 전달매체의 유량을 조절하거나 열 전달매체에 공급되는 열원의 양을 조절함으로써 액화가스의 온도를 효율적으로 제어할 수 있다.
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 방법의 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 액화가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 수요처(20), 펌프(30), 전기히터(40)를 포함한다. 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.
종래의 액화가스 처리 시스템(1)은, 엔진 등인 수요처(20)에 액화가스를 공급할 시, 전기히터(40)를 사용하여 수요처(20)가 요구하는 온도로 액화가스를 가열하였으며, 액화가스가 수요처(20)의 요구 온도까지 가열되었는지를 확인하기 위해 전기히터(40)의 하류에서 수요처(20)로 이동하는 액화가스의 온도를 측정하였다.
그러나 종래에는, 전기히터(40)의 하류에서 액화가스의 온도를 측정하여 전기히터(40)의 가열량을 변화시킴에 따라, 액화가스가 적절하지 못한 온도로 수요처(20)에 공급되어 수요처(20)의 운영 효율을 저하시킬 우려가 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(2)은, 액화가스 저장탱크(10), 수요처(20), 펌프(30), 열교환기(50), 매체 공급 장치(60), 액화가스 온도센서(70), 열량 산출기(80), 컨트롤러(90)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서 액화가스 저장탱크(10), 수요처(20), 펌프(30) 등은 종래의 액화가스 처리 시스템(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.
액화가스 저장탱크(10)는, 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.
액화가스 저장탱크(10)는, 외조 탱크(도시하지 않음), 내조 탱크(도시하지 않음), 단열부를 포함한다. 외조 탱크는 액화가스 저장탱크(10)의 외벽을 이루는 구조로서, 스틸로 형성될 수 있으며, 단면이 다각형 형태일 수 있다.
내조 탱크는, 외조 탱크의 내부에 구비되며, 서포트(Support; 도시하지 않음)에 의해 외조 탱크의 내부에 지지 설치될 수 있다. 이때 서포트는 내조 탱크의 하단에 구비될 수 있고, 물론 내조 탱크의 좌우 유동을 억제하기 위해 내조 탱크의 측면에도 구비될 수 있다.
내조 탱크는 스테인레스 재질로 형성될 수 있으며, 5bar 내지 10bar(일례로 6bar)의 압력을 견딜 수 있도록 설계될 수 있다. 내조 탱크를 이와 같이 일정 압력에 견딜 수 있도록 설계하는 것은, 내조 탱크의 내부에 구비된 액화가스가 증발되어 증발가스가 생성됨에 따라 내조 탱크의 내압이 상승될 수 있기 때문이다.
내조 탱크의 내부에는 배플(Baffle; 도시하지 않음)이 구비될 수 있다. 배플은 격자 형태의 플레이트를 의미하며, 배플이 설치됨에 따라 내조 탱크 내부의 압력은 고르게 분포되어 내조 탱크가 일부분에 집중 압력을 받는 것을 방지할 수 있다.
단열부는, 내조 탱크와 외조 탱크의 사이에 구비되며 외부 열에너지가 내조 탱크로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 이때 단열부는 진공상태일 수 있다. 단열부를 진공으로 형성함에 따라, 액화가스 저장탱크(10)는 일반적인 탱크와 비교할 때 높은 압력에 더욱 효율적으로 견뎌낼 수 있다. 일례로 액화가스 저장탱크(10)는 진공의 단열부를 통해 5bar 내지 20bar의 압력을 버텨낼 수 있다.
이와 같이 본 실시예는 진공 형태의 단열부를 외조 탱크와 내조 탱크 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.
수요처(20)는, 액화가스 저장탱크(10)로부터 액화가스를 공급받는다. 수요처(20)는 액화가스를 통해 구동되어 동력을 발생시키는 엔진일 수 있으며, 일례로 선박에 탑재되는 MEGI 엔진 또는 이중연료 엔진일 수 있다.
수요처(20)가 이중연료 엔진일 경우, 액화가스인 LNG와 오일이 혼합되어 공급되지 않고 LNG 또는 오일이 선택적으로 공급될 수 있다. 이는 연소 온도가 상이한 두 물질이 혼합 공급되는 것을 차단하여, 효율이 떨어지는 것을 방지하기 위함이다.
엔진은 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 엔진 구동 시 최종적으로 샤프트에 연결된 프로펠러(도시하지 않음)가 회전함에 따라, 선체가 전진 또는 후진하게 된다.
물론 본 실시예에서 수요처(20)인 엔진은 프로펠러를 구동하기 위한 엔진일 수 있으나, 발전을 위한 엔진 또는 기타 동력을 발생시키기 위한 엔진일 수 있다. 즉 본 실시예는 엔진의 종류를 특별히 한정하지 않는다. 다만 엔진은 액화가스의 연소에 의해 구동력을 발생시키는 내연기관일 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)와 수요처(20) 사이에는 액화가스를 전달하는 액화가스 공급 라인(21)이 설치될 수 있고, 액화가스 공급 라인(21)에는 펌프(30), 열교환기(50) 등이 구비되어 액화가스가 수요처(20)에 공급되도록 할 수 있다.
이때 액화가스 공급 라인(21)에는 액화가스 공급 밸브(도시하지 않음)가 설치되어, 액화가스 공급 밸브의 개도 조절에 따라 액화가스의 공급량이 조절될 수 있다.
또한 액화가스 공급 라인(21)에는 액화가스 온도센서(70)가 구비되어, 액화가스의 온도에 따라 액화가스에 열을 공급하는 열 전달매체의 필요 열량을 파악하여, 매체 히터(63)를 통해 가열된 열 전달매체의 온도가 적절히 가변되도록 할 수 있다. 이에 대해서는 후술하도록 한다.
펌프(30)는, 액화가스 공급 라인(21) 상에 마련되며, 액화가스 저장탱크(10)로부터 배출된 액화가스를 가압한다. 펌프(30)는 부스팅 펌프(Boosting Pump; 31)와 고압 펌프(High Pressure Pump; 32)를 포함할 수 있다.
부스팅 펌프(31)는, 액화가스 저장탱크(10)와 고압 펌프(32) 사이의 액화가스 공급 라인(21) 상에, 또는 액화가스 저장탱크(10) 내에 구비될 수 있으며, 고압 펌프(32)에 충분한 양의 액화가스가 공급되도록 하여 고압 펌프(32)의 공동현상(cavitation)을 방지한다. 또한 부스팅 펌프(31)는 액화가스 저장탱크(10)로부터 액화가스를 빼내어서 액화가스를 수 내지 수십 bar 이내로 가압할 수 있으며, 부스팅 펌프(31)를 거친 액화가스는 1bar 내지 25bar로 가압될 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스는 액체 상태에 놓여있다. 이때 부스팅 펌프(31)는 액화가스 저장탱크(10)로부터 배출되는 액화가스를 가압하여 압력 및 온도를 다소 높일 수 있으며, 부스팅 펌프(31)에 의해 가압된 액화가스는 여전히 액체 상태일 수 있다.
고압 펌프(32)는, 부스팅 펌프(31)로부터 배출된 액화가스를 고압으로 가압하여, 수요처(20)에 액화가스가 공급되도록 한다. 액화가스는 액화가스 저장탱크(10)로부터 약 10bar 정도의 압력으로 배출된 후 부스팅 펌프(31)에 의해 1차로 가압되는데, 고압 펌프(32)는 부스팅 펌프(31)에 의해 가압된 액체상태의 액화가스를 2차로 가압하여, 후술할 열교환기(50)에 공급한다.
이때 고압 펌프(32)는 액화가스를 수요처(20)에서 요구하는 압력, 예를 들어 200bar 내지 400bar까지 가압하여 수요처(20)에 공급함으로써, 수요처(20)가 액화가스를 통해 동력 등을 생산하도록 할 수 있다.
고압 펌프(32)는, 부스팅 펌프(31)로부터 배출되는 액체상태의 액화가스를 고압으로 가압하되, 액화가스가 초임계점(Critical Point)보다 높은 온도 및 높은 압력을 갖는 초임계 상태가 되도록 상변화시킬 수 있다. 이때 초임계 상태인 액화가스의 온도는 임계온도보다 상대적으로 높은 -20도 이하일 수 있다.
또는 고압 펌프(32)는, 액체 상태의 액화가스를 고압으로 가압하여 과냉액체 상태로 변화시킬 수 있다. 여기서 과냉액체 상태의 액화가스란 액화가스의 압력이 임계압력보다 높고, 온도가 임계온도보다 낮은 상태이다.
구체적으로 고압 펌프(32)는, 부스팅 펌프(31)로부터 배출되는 액체상태의 액화가스를 200bar 내지 400bar까지 고압으로 가압하되, 액화가스의 온도가 임계온도보다 낮은 온도가 되도록 하여, 액화가스를 과냉액체 상태로 상변화시킬 수 있다. 여기서, 과냉액체 상태인 액화가스의 온도는, 임계온도보다 상대적으로 낮은 -140도 내지 -60도일 수 있다.
다만 고압 펌프(32)는, 수요처(20)가 저압 엔진일 경우에는 생략될 수 있다. 즉 수요처(20)가 저압 엔진인 이중연료 엔진일 경우, 액화가스는 부스팅 펌프(31)에 의하여 가압된 뒤 후술할 열교환기(50)를 통해 수요처(20)로 공급될 수 있다.
열교환기(50)는, 수요처(20)와 펌프(30) 사이의 액화가스 공급 라인(21) 상에 마련되며, 펌프(30)로부터 공급되는 액화가스를 열 전달매체와 열교환시켜서 수요처(20)에 공급한다. 열교환기(50)에 액화가스를 공급하는 펌프(30)는 고압 펌프(32)일 수 있으며, 열교환기(50)는 과냉액체 상태 또는 초임계 상태의 액화가스를 고압 펌프(32)에서 배출되는 압력인 200bar 내지 400bar를 유지하면서 가열시켜서, 30도 내지 60도의 초임계 상태의 액화가스로 변환한 후 수요처(20)에 공급할 수 있다.
본 실시예에서의 열교환기(50)는, 후술할 매체 히터(63)로부터 공급되는 열 전달매체를 사용하여 액화가스를 가열할 수 있다. 이때 열 전달매체는 글리콜 워터일 수 있고, 글리콜 워터라 함은 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol)과 물을 혼합한 유체로서, 매체 히터(63)에서 가열되고 열교환기(50)에서 냉각되어 매체 순환 라인(64)을 따라 순환할 수 있다.
열교환기(50)에서 액화가스와 열교환한 후 토출되는 열 전달매체의 온도는, 앞서 언급한 고압 펌프(32)의 액화가스 상변화에 따라 달라질 수 있다. 즉 고압 펌프(32)가 액화가스를 과냉액체 상태로 상변화시킨 후 열교환기(50)에 공급하면, 열 전달매체는 과냉액체 상태인 액화가스를 30도 내지 60도까지 가열하면서 냉각될 수 있고, 또는 고압 펌프(32)가 액화가스를 초임계 상태로 상변화시킨 후 열교환기(50)에 공급하면, 열 전달매체는 과냉액체 상태보다 온도가 높은 초임계 상태의 액화가스를 수요처(20)의 요구 온도까지 가열하면서 냉각될 수 있다. 이때 과냉액체 상태의 액화가스와 열교환하는 경우의 열 전달매체는, 초임계 상태의 액화가스와 열교환하는 경우의 열 전달매체보다 낮은 온도로 냉각된 후 매체 탱크(61)로 순환될 수 있다.
다만 열교환기(50)에 공급되는 열 전달매체의 온도 또는 유량은, 열교환기(50)의 전단에서 측정된 액화가스의 유량, 온도 등에 따라 후술할 컨트롤러(90)를 통해 달라질 수 있다.
즉 본 실시예는 열교환기(50) 후단에서의 액화가스 온도에 따라 액화가스의 가열 정도를 변화시키는 것이 아니라, 열교환기(50) 전단에서의 액화가스 상태에 따라 액화가스에 공급할 열량을 가변시킴으로써, 열교환기(50)의 하류에는 항상 수요처(20)가 요구하는 온도에 적합한 액화가스가 수요처(20)로 공급되도록 할 수 있다. 이러한 피드 포워드(feed forward) 제어에 대해서는 후술하도록 한다.
매체 공급 장치(60)는, 열교환기(50)에 열 전달매체를 공급한다. 매체 공급 장치(60)는 매체 탱크(61), 매체 펌프(62), 매체 히터(63), 매체 순환 라인(64), 분기 라인(65), 열원 공급 라인(66)을 포함한다.
매체 탱크(61)는, 열 전달매체를 저장한다. 열 전달매체는 앞서 언급한 바와 같이 글리콜 워터일 수 있으며, 매체 탱크(61)는 글리콜 워터의 크래킹(Cracking; 물의 상변화로 인해 물과 에틸렌글리콜이 분리되는 현상)을 방지할 수 있는 온도로 열 전달매체를 보관할 수 있다.
매체 탱크(61)의 하류에는 매체 펌프(62)가 구비되어, 매체 펌프(62)에 의해 일정량의 열 전달매체가 매체 탱크(61)로부터 매체 히터(63)로 유입될 수 있다. 또한 매체 탱크(61)의 상류에는 열교환기(50)가 연결되어, 액화가스에 열을 공급하고 냉각된 열 전달매체가 매체 탱크(61)로 재유입될 수 있다.
매체 탱크(61)와 매체 펌프(62), 매체 히터(63) 및 열교환기(50)는, 매체 순환 라인(64)에 의해 연결될 수 있다. 즉 열 전달매체는 매체 순환 라인(64)을 따라 유동하면서, 매체 탱크(61), 매체 펌프(62), 매체 히터(63), 열교환기(50) 순으로 이동하여 가열 또는 냉각될 수 있다.
매체 펌프(62)는, 매체 탱크(61)에 저장된 열 전달매체를 매체 히터(63)에 공급한다. 매체 펌프(62)는 매체 탱크(61)의 하류에 구비될 수 있고, 복수 개로 구비되어 어느 하나의 매체 펌프(62)가 파손될 경우 다른 하나의 매체 펌프(62)를 통해 열 전달매체가 원활히 공급되도록 할 수 있다.
매체 펌프(62)는, 후술할 컨트롤러(90)에 의해 구동이 제어되어 매체 히터(63)로 공급되는 열 전달매체의 유량을 제어할 수 있다. 즉 매체 펌프(62)의 구동 속도, 압력 등이 컨트롤러(90)에 의하여 가변될 수 있으며, 이는 결국 매체 히터(63)에 유입되는 열 전달매체의 유량이 달라짐을 의미한다. 매체 히터(63)에 유입되는 열 전달매체의 유량 변화는, 매체 히터(63)에서 배출되어 열교환기(50)로 유입되는 열 전달매체의 총 열량의 변화를 의미하며, 본 실시예는 이를 통해 열교환기(50)에서 열 전달매체가 액화가스에 공급하는 열량을 제어할 수 있다.
매체 히터(63)는, 매체 탱크(61)로부터 배출되는 열 전달매체를 가열한 뒤 열교환기(50)에 공급한다. 매체 히터(63)는 열 전달매체를 일정한 온도로 가열함으로써, 열 전달매체가 열교환기(50)에서 충분한 열을 액화가스에 공급하도록 할 수 있다.
매체 히터(63)는 전기에너지를 사용하여 열 전달매체를 가열할 수도 있으나, 본 실시예는 스팀을 사용할 수 있다. 즉 매체 히터(63)에는 열원을 공급하는 열원 공급 라인(66)이 연결되고, 열원 공급 라인(66)은 보일러(도시하지 않음)에 의해 생성되는 스팀을 매체 히터(63)에 공급하며, 스팀은 열 전달매체에 열을 공급하고 열 전달매체는 스팀을 냉각시켜서, 열 전달매체는 가열되고 스팀은 응축수로 응축될 수 있다.
이때 응축수는 응축수 탱크(도시하지 않음)를 통해 보일러로 재유입되어 스팀으로 변화한 뒤 다시 매체 히터(63)에 유입될 수 있으며, 스팀에 의해 가열된 열 전달매체는 매체 히터(63)로부터 배출되어 열교환기(50)에 유입될 수 있다.
매체 순환 라인(64)은, 매체 히터(63)로부터 열교환기(50)까지 연결되어 열 전달매체를 순환시킨다. 열 전달매체는 매체 순환 라인(64)을 따라 순환하면서 매체 히터(63)에서 가열되고 열교환기(50)에서 액화가스에 의하여 냉각될 수 있다.
또한 매체 순환 라인(64)은, 매체 탱크(61), 매체 펌프(62), 매체 히터(63), 열교환기(50)를 연결하여 열 전달매체가 순환하도록 할 수 있다. 이를 통해 본 실시예는 열 전달매체를 재사용함으로써 효율을 높일 수 있다.
물론 본 실시예는 열교환기(50)에서 배출되는 열 전달매체 중 일부를 외부로 방출하는 매체 방출 라인(도시하지 않음)을 포함할 수 있고, 매체 방출 라인은 매체 순환 라인(64)으로부터 분기 형성될 수 있다.
분기 라인(65)은, 적어도 일부의 열 전달매체가 매체 순환 라인(64)에서 분기되어 매체 히터(63)를 우회하도록 한다. 분기 라인(65)은 매체 순환 라인(64) 상에서 매체 히터(63)의 상류 지점에서 분기되어, 매체 히터(63)의 하류 지점에서 합류할 수 있다.
분기 라인(65)을 통해 매체 히터(63)를 우회한 열 전달매체와, 분기 라인(65)으로 유입되지 않고 매체 순환 라인(64)을 통해 매체 히터(63)에 유입된 열 전달매체는 매체 히터(63)의 하류에서 합류될 수 있으며, 이때 매체 히터(63)를 우회한 열 전달매체의 온도는 매체 히터(63)에서 가열된 열 전달매체보다 온도가 낮을 수 있다.
이 경우 매체 히터(63)를 우회하는 열 전달매체의 유량을 조절하면, 열교환기(50)에 유입되는 열 전달매체의 온도를 효과적으로 제어할 수 있다. 즉 본 실시예는 열 전달매체 중 일부가 매체 히터(63)를 우회한 뒤 합류하도록 함으로써 열 전달매체의 온도를 가변시킬 수 있다.
분기 라인(65)에는, 우회 조절밸브(651)가 구비될 수 있다. 우회 조절밸브(651)는 후술할 컨트롤러(90)에 의해 개도가 제어되어, 분기 라인(65)에 유입되는 열 전달매체의 유량을 조절할 수 있다. 우회 조절밸브(651)는 분기 라인(65) 상에 마련되는 2방향 밸브일 수 있다.
열원 공급 라인(66)은, 매체 히터(63)에 열원을 공급한다. 이때 열원은 열 전달매체를 가열하여 가열된 열 전달매체가 액화가스를 가열할 수 있도록 한 것으로서, 스팀일 수 있다. 즉 열원 공급 라인(66)은 스팀 공급 라인일 수 있다. 열원 공급 라인(66) 상에는 열원 공급밸브(661)가 마련될 수 있다.
열원 공급밸브(661)는 열원 공급 라인(66)의 개도를 조절할 수 있으며, 열원 공급밸브(661)에 의하여 열원 공급 라인(66)을 따라 유동하는 스팀의 양이 제어되고, 매체 히터(63)에서 가열되는 열 전달매체의 토출온도가 가변될 수 있다. 이러한 열원 공급밸브(661)는 컨트롤러(90)에 의해서 제어될 수 있다.
액화가스 온도센서(70)는, 액화가스 공급 라인(21) 상에 마련되며 액화가스의 온도를 측정한다. 액화가스 온도센서(70)는 액화가스 공급 라인(21) 상에서 펌프(30)와 열교환기(50)의 사이에 마련될 수 있고, 고압 펌프(32)에 의해 가압된 액화가스의 온도를 측정할 수 있다.
액화가스는 열교환기(50)에서 가열되어 수요처(20)로 공급되므로, 열교환기(50)의 전단에서 액화가스의 온도를 측정한다면 액화가스가 수요처(20)의 요구 온도를 맞추기 위해 어느 정도 가열이 필요한지 알 수 있다. 즉 본 실시예는 열교환기(50)에 의해 가열된 액화가스 온도를 통해 열교환기(50)의 가열 정도를 제어하는 것이 아니라, 열교환기(50)에 유입될 액화가스의 온도를 통해서 열교환기(50)에 공급될 열 전달매체의 열량을 제어할 수 있다. 이를 피드포워드(feed forward) 제어라 한다.
열량 산출기(80)는, 펌프(30)의 구동 정도를 통해 열교환기(50)로 공급되는 액화가스의 유량을 산출하고, 액화가스의 유량 및 수요처(20)가 요구하는 액화가스의 상태를 토대로 열 전달매체의 필요 열량을 계산한다. 이때 펌프(30)의 구동 정도라 함은 펌프(30)의 RPM을 의미하며, 펌프(30)는 용적형 펌프(30)인 고압 펌프(32)일 수 있다.
열량 산출기(80)는, 액화가스의 유량, 액화가스 온도센서(70)에 의해 측정된 액화가스의 온도, 수요처(20)의 액화가스 요구 온도를 이용하여 열 전달매체의 필요 열량을 계산할 수 있다.
열량 산출기(80)는 액화가스가 수요처(20)에 적절히 공급되기 위해 열교환기(50)에서 공급받아야 하는 총 열량을 산출하는 구성으로서, 열교환기(50)에 유입되기 전 액화가스의 유량 및 온도를 파악하고, 이를 기반으로 액화가스가 수요처(20)의 요구 온도에 도달하기 위해 필요한 열량을 열 전달매체의 필요 열량으로 산출할 수 있다.
본 실시예는, 앞서 언급한 종래의 액화가스 처리 시스템(1)과는 달리, 열교환기(50)에 유입되는 액화가스의 유량과 온도를 이용하여 열교환기(50)에 투입될 열 전달매체가 포함해야 하는 열량을 산출할 수 있고, 후술할 컨트롤러(90)가 열량 산출기(80)로부터 열 전달매체의 필요 열량을 수신하여 매체 히터(63)에 유입되는 열 전달매체의 유량 또는 매체 히터(63)에 공급되는 열원의 양을 조절할 수 있다. 이러한 피드 포워드 제어를 통하여 본 실시예는 효과적으로 액화가스의 온도가 수요처(20)의 요구 온도에 도달하도록 할 수 있으므로, 시스템 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.
컨트롤러(90)는, 열량 산출기(80)로부터 열 전달매체의 필요 열량을 전달받아 매체 히터(63)에 유입되는 열 전달매체의 유량 또는 매체 히터(63)가 열 전달매체에 공급하는 열량을 가변한다. 물론 컨트롤러(90)는 열교환기(50)에 유입되는 액화가스의 유량에 기초하여 열 전달매체의 유량 등을 가변할 수도 있다.
구체적으로 컨트롤러(90)는 매체 펌프(62)의 구동을 제어하여 매체 펌프(62)로부터 매체 히터(63)로 공급되는 열 전달매체의 유량을 제어할 수 있고, 또는 분기 라인(65) 상에 마련되는 우회 조절밸브(651)를 통해 분기 라인(65)에 유입되는 열 전달매체의 유량을 조절할 수 있다.
뿐만 아니라 컨트롤러(90)는, 열원 공급 라인(66)에 구비되는 열원 공급밸브(661)의 개도 조절을 통해서 매체 히터(63)가 열 전달매체에 공급하는 열원의 양을 제어하여, 열 전달매체의 가열 온도를 가변시킬 수 있다.
또한 컨트롤러(90)는, 매체 펌프(62)로부터 매체 히터(63)로 유동하는 열 전달매체의 적어도 일부를 매체 탱크(61) 또는 매체 펌프(62)로 되돌려서 매체 히터(63)의 유입량을 가변할 수 있다. 본 실시예의 컨트롤러(90)는 상기 내용으로 한정되지 않으며, 매체 히터(63)에 공급되는 열 전달매체의 유량을 가변할 수 있다면 어떠한 제어도 가능하다.
이와 같이 본 실시예는, 열교환기(50)의 전단에서 액화가스 저장탱크(10)로부터 공급되는 액화가스의 유량, 온도 등을 측정하고, 수요처(20)에서 요구하는 액화가스의 온도를 감안하여 액화가스가 열교환기(50)에서 공급받아야 하는 열량을 열 전달매체의 필요 열량으로 산출하고, 산출된 열 전달매체의 필요 열량에 따라서, 열 전달매체의 매체 히터(63) 유입량 또는 매체 히터(63)에서 열 전달매체로 공급되는 열원의 양을 조절하여, 효과적으로 액화가스를 가열할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 방법의 순서도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 방법은, 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(2)을 구현하는 방법일 수 있으며, 각 단계에 대해 이하 도 3을 참고하여 자세히 설명하도록 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 방법은, 열교환기(50)로 공급되는 액화가스의 유량을 산출하는 단계(S10), 액화가스의 온도를 측정하는 단계(S20), 액화가스의 유량, 액화가스의 온도 및 수요처(20)가 요구하는 액화가스의 상태를 토대로 열교환기(50)에 공급될 열 전달매체의 필요 열량을 계산하는 단계(S30), 열 전달매체의 필요 열량에 따라 매체 히터(63)에 유입되는 열 전달매체의 유량 또는 매체 히터(63)가 열 전달매체에 공급하는 열량을 가변하는 단계(S40)를 포함한다.
단계 S10에서는, 열교환기(50)로 공급되는 액화가스의 유량을 산출한다. 액화가스의 유량은 펌프(30)의 구동 정도를 통해 산출될 수 있고, 이때 펌프(30)의 구동 정도라 함은 펌프(30)의 RPM을 의미하며, 펌프(30)는 RPM을 통해 액화가스의 유량 파악이 가능한 용적형 펌프(30)이고, 고압 펌프(32)일 수 있다.
펌프(30)의 RPM을 통해 액화가스의 유량이 산출되면 액화가스가 열교환기(50)에서 어느 정도의 열을 공급받아야 수요처(20)의 요구 온도까지 가열될 수 있는지를 알 수 있다. 물론 이를 위해서는 액화가스의 온도가 필요하며, 액화가스의 온도는 단계 S20에서 측정된다.
단계 S20에서는, 액화가스의 온도를 측정한다. 액화가스의 온도라 함은 가열되기 이전 온도를 의미하며, 단계 S20에서 액화가스 온도센서(70)는 펌프(30)와 열교환기(50) 사이의 액화가스의 온도를 측정할 수 있다.
단계 S10 및 S20을 통해 열교환기(50)에 유입되는 액화가스의 유량 및 온도가 파악되고, 수요처(20)에서 필요로 하는 액화가스의 온도가 주어지면, 액화가스의 현재 열량을 토대로 액화가스가 공급받아야 하는 열량을 산출할 수 있다. 액화가스가 공급받아야 하는 열량은 곧 열교환기(50)에서 액화가스에 공급되어야 하는 열량, 즉 열 전달매체의 필요 열량을 의미한다. 이와 같이 본 실시예는 열교환기(50) 전단의 액화가스 유량 및 온도를 토대로 피드 포워드 제어를 구현하여, 효율적인 액화가스 가열이 가능하다.
단계 S30에서는, 액화가스의 유량, 액화가스의 온도 및 수요처(20)가 요구하는 액화가스의 상태를 토대로 열교환기(50)에 공급될 열 전달매체의 필요 열량을 계산한다. 단계 S30은 앞서 설명한 열량 산출기(80)에 의해 구현될 수 있으며, 열량 산출기(80)는 펌프(30)의 RPM을 통해 액화가스의 유량을 파악하고, 액화가스 온도센서(70)를 통해 액화가스 온도를 파악하여 열교환기(50)에 유입될 액화가스의 현재 열량을 계산할 수 있다.
또한 열량 산출기(80)는 수요처(20)가 필요로 하는 액화가스의 온도를 통해 액화가스의 온도 변화량을 구할 수 있으며, 열량 계산식을 이용하여 액화가스에 공급되어야 할 열량을 정확히 산출해낼 수 있다. 이와 같이 산출된 열량은 열 전달매체의 필요 열량으로서, 열 전달매체가 매체 히터(63)에서 가열되어 도달해야 하는 목표 열량이 된다.
단계 S40에서는, 열 전달매체의 필요 열량에 따라 매체 히터(63)에 유입되는 열 전달매체의 유량 또는 매체 히터(63)가 열 전달매체에 공급하는 열량을 가변한다. 열 전달매체의 필요 열량은 액화가스가 공급받아야 하는 열량을 통해 구해지며, 열 전달매체의 필요 열량은 매체 히터(63)를 통해 공급된다. 따라서 열 전달매체의 필요 열량은, 매체 히터(63)에 유입되는 열 전달매체의 유량에 따라 달라질 수 있고, 또는 매체 히터(63)에서 열 전달매체에 전달되는 열원(스팀 등)의 양에 따라 달라질 수 있다.
물론 본 실시예는 단계 S30이 생략되고, S40에서 열교환기(50)로 유입되는 액화가스의 유량에 따라 열 전달매체의 유량 등을 가변할 수도 있다.
이와 같이 본 실시예는 액화가스의 가열 전 온도 및 유량을 토대로 액화가스가 수요처(20)의 요구 상태를 만족시키기 위해 필요한 열량을 열 전달매체의 필요 열량으로 산정하고, 열 전달매체가 이러한 필요 열량을 공급받기 위하여, 컨트롤러(90)는 열 전달매체의 매체 히터(63) 유입량 또는 매체 히터(63)의 열원 공급량을 제어할 수 있다. 단계 S40의 구체적인 작동에 대해서는, 이하 도 4를 참고하여 자세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 방법의 단계 S40의 세부 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 방법의 단계 S40은, 적어도 일부의 열 전달매체가 매체 히터(63)를 우회하도록 하되, 매체 히터(63)를 우회하는 열 전달매체의 유량을 제어하는 단계(S41), 매체 히터(63)에 열 전달매체를 공급하는 매체 펌프(62)의 구동을 제어하는 단계(S42), 매체 히터(63)에 유입된 열 전달매체에 공급되는 열원의 양을 제어하는 단계(S43)를 포함할 수 있다.
단계 S41에서는, 적어도 일부의 열 전달매체가 매체 히터(63)를 우회하도록 하되, 매체 히터(63)를 우회하는 열 전달매체의 유량을 제어한다. 이를 위해 본 실시예는 앞서 설명한 분기 라인(65)을 사용할 수 있다.
열 전달매체는 매체 펌프(62)를 거쳐 매체 히터(63)로 유입되는데, 일부의 열 전달매체는 분기 라인(65) 상에 마련되는 우회 조절밸브(651)에 의해 분기 라인(65)을 거쳐 매체 히터(63)의 하류로 흐르며, 나머지 열 전달매체는 매체 히터(63)에 유입되어 매체 히터(63)에서 스팀 등에 의해 가열될 수 있다.
이때 매체 히터(63)를 우회하는 열 전달매체의 유량이 많을수록 매체 히터(63)의 하류, 즉 열교환기(50)의 상류에서 감지되는 열 전달매체의 온도가 낮아질 수 있고, 반대로 매체 히터(63)를 우회하는 열 전달매체의 유량이 적을수록 열교환기(50)에 유입되는 열 전달매체의 온도는 높아질 수 있다. 이와 같이 본 실시예는 열 전달매체가 매체 히터(63)를 우회할 수 있도록 하되, 우회하는 유량을 가변함으로써 열 전달매체의 온도를 변화시켜 열교환기(50)에 유입되는 열 전달매체가 앞서 단계 S30에서 산출된 열 전달매체의 필요 열량을 내포하도록 할 수 있다.
단계 S42에서는, 매체 히터(63)에 열 전달매체를 공급하는 매체 펌프(62)의 구동을 제어한다. 단계 S41에서는 열 전달매체의 일부가 매체 히터(63)를 우회하도록 한 반면, 단계 S42에서는 매체 히터(63)에 유입되는 열 전달매체의 흐름을 변화시킬 수 있다. 즉 본 실시예는 매체 펌프(62)의 속도나 압력 등을 제어하여, 매체 펌프(62)로부터 매체 히터(63)에 공급되는 유량을 가변시킬 수 있고, 이를 통해 단계 S41과 마찬가지로 열 전달매체가 필요 열량을 갖고 열교환기(50)에 유입되도록 할 수 있다.
단계 S43에서는, 매체 히터(63)에 유입된 열 전달매체에 공급되는 열원의 양을 제어한다. 단계 S41과 S42의 경우 매체 히터(63)에 유입되는 열 전달매체의 유량을 제어하는 반면, 단계 S43의 경우 매체 히터(63)의 열원 공급량을 제어할 수 있다. 이때 열원은 스팀일 수 있고, 열원의 양은 매체 히터(63)에 연결된 열원 공급 라인(66)의 개도 조절에 의해 이루어질 수 있다. 열원 공급 라인(66)의 개도는 열원 공급 라인(66) 상에 마련된 열원 공급밸브(661)에 의해 구현될 수 있다.
열원의 양이 가변되면 매체 히터(63)에서 가열되어 토출된 열 전달매체의 열량이 달라질 수 있으며, 이를 통해 본 실시예는 열 전달매체가 열교환기(50)에서 액화가스를 수요처(20) 요구 온도까지 충분히 가열하도록 할 수 있다.
단계 S41 내지 S43의 경우 각각 개별로 작동할 수 있으나, 본 실시예는 이에 한정하지 않고 단계 S41 내지 S43 중 적어도 하나 이상이 동시에 작동하는 경우도 포함할 수 있다. 즉 열 전달매체의 필요 열량을 맞추기 위해서, 열 전달매체의 매체 히터(63) 우회 유량이 조절되는 동시에 스팀 공급량이 조절될 수도 있다.
본 실시예는 단계 S41 내지 S43 외에도 매체 히터(63)에 공급되는 열 전달매체 중 일부를 매체 탱크(61) 등으로 회수하는 방식을 사용하여 열 전달매체가 열교환기(50)에 유입될 때 열 전달매체에 포함된 열량을 가변시킬 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 열교환기(50)에 유입되기 전의 액화가스 유량 및 온도를 통해 액화가스가 필요로 하는 열량을 산출하고, 이를 액화가스에 열을 공급하는 열 전달매체의 필요 열량으로 산정하며, 열 전달매체의 필요 열량을 맞춰주기 위해 열 전달매체가 매체 히터(63)에 공급되는 유량 또는 매체 히터(63)에서 열 전달매체에 공급되는 열원의 양 등을 변화시킴으로써, 피드 포워드 제어를 통한 효과적인 액화가스 공급이 가능하다.
1: 종래의 액화가스 처리 시스템 2: 본 발명의 액화가스 처리 시스템
10: 액화가스 저장탱크 20: 수요처
21: 액화가스 공급 라인 30: 펌프
31: 부스팅 펌프 32: 고압 펌프
40: 전기히터 50: 열교환기
60: 매체 공급 장치 61: 매체 탱크
62: 매체 펌프 63: 매체 히터
64: 매체 순환 라인 65: 분기 라인
651: 우회 조절밸브 66: 열원 공급 라인
661: 열원 공급밸브 70: 액화가스 온도센서
80: 열량 산출기 90: 컨트롤러

Claims (19)

  1. 액화가스 저장탱크로부터 수요처까지 연결된 액화가스 공급 라인;
    상기 액화가스 공급 라인 상에 마련되며, 상기 액화가스 저장탱크로부터 배출된 액화가스를 가압하는 펌프;
    상기 수요처와 상기 펌프 사이의 상기 액화가스 공급 라인 상에 마련되며, 상기 펌프로부터 공급되는 액화가스를 열 전달매체와 열교환시키는 열교환기;
    열 전달매체를 가열하는 매체 히터;
    상기 매체 히터로부터 상기 열교환기까지 연결된 매체 순환 라인;
    상기 펌프의 구동 정도를 통해 상기 열교환기로 공급되는 액화가스의 유량을 산출하는 열량 산출기; 및
    상기 열교환기로 공급되는 액화가스의 유량에 기초하여, 상기 매체 히터에 유입되는 상기 열 전달매체의 유량 또는 상기 매체 히터가 상기 열 전달매체에 공급하는 열량을 가변하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열량 산출기는, 상기 액화가스의 유량 및 상기 수요처가 요구하는 액화가스의 상태를 토대로 상기 열 전달매체의 필요 열량을 계산하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 열량 산출기로부터 상기 열 전달매체의 필요 열량을 전달받아, 상기 매체 히터에 유입되는 상기 열 전달매체의 유량 또는 상기 매체 히터가 상기 열 전달매체에 공급하는 열량을 가변하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 펌프의 구동 정도는,
    상기 펌프의 RPM인 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 액화가스 공급 라인 상에 마련되며 상기 액화가스의 온도를 측정하는 액화가스 온도센서를 더 포함하고,
    상기 열량 산출기는, 상기 액화가스의 유량, 상기 액화가스의 온도, 상기 수요처의 액화가스 요구 온도를 이용하여 상기 열 전달매체의 필요 열량을 계산하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 액화가스 온도센서는,
    상기 액화가스 공급 라인 상에서 상기 펌프와 상기 열교환기의 사이에 마련되는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    적어도 일부의 열 전달매체가 상기 매체 순환 라인에서 분기되어 상기 매체 히터를 우회하도록 하는 분기 라인을 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 분기 라인 상에 마련되는 우회 조절밸브를 통해 상기 분기 라인에 유입되는 상기 열 전달매체의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 전달매체를 저장하는 매체 탱크; 및
    상기 매체 탱크에 저장된 상기 열 전달매체를 상기 매체 히터에 공급하는 매체 펌프를 더 포함하되,
    상기 컨트롤러는, 상기 매체 펌프의 구동을 제어하여 상기 매체 펌프로부터 상기 매체 히터로 공급되는 상기 열 전달매체의 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 매체 히터에 열원을 공급하는 열원 공급 라인; 및
    상기 열원 공급 라인 상에 마련되어 상기 열원 공급 라인의 개도를 조절하는 열원 공급밸브를 더 포함하되,
    상기 컨트롤러는, 상기 열원 공급밸브의 개도를 제어하여 상기 매체 히터가 열 전달매체에 공급하는 열원의 양을 제어하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 열 전달매체는,
    글리콜 워터인 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  11. 액화가스를 펌프로 가압하고 열교환기에서 열 전달매체로 가열하여 수요처에 공급하되, 매체 히터가 열 전달매체를 가열하여 상기 열교환기에 공급하는 액화가스 처리 시스템을 구동하는 방법에 있어서,
    상기 열교환기로 공급되는 액화가스의 유량을 산출하는 단계; 및
    상기 액화가스의 유량에 따라 상기 매체 히터에 유입되는 열 전달매체의 유량 또는 상기 매체 히터가 열 전달매체에 공급하는 열량을 가변하는 단계를 포함하고,
    상기 액화가스의 유량을 산출하는 단계는, 상기 펌프의 구동 정도를 통해 유량을 산출하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 수요처가 요구하는 액화가스의 상태를 토대로 상기 열교환기에 공급될 열 전달매체의 필요 열량을 계산하는 단계를 더 포함하고,
    상기 열 전달매체의 유량 또는 열 전달매체에 공급하는 열량을 가변하는 단계는,
    상기 열 전달매체의 필요 열량에 따라 상기 매체 히터에 유입되는 열 전달매체의 유량 또는 상기 매체 히터가 열 전달매체에 공급하는 열량을 가변하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 방법.
  13. 삭제
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 펌프의 구동 정도는,
    상기 펌프의 RPM인 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 액화가스의 온도를 측정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 필요 열량을 계산하는 단계는,
    상기 액화가스의 유량, 상기 액화가스의 온도 및 상기 수요처가 요구하는 액화가스의 상태를 토대로 상기 열 전달매체의 필요 열량을 계산하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 온도를 측정하는 단계는,
    상기 펌프와 상기 열교환기 사이의 액화가스의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 방법.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 열 전달매체의 유량을 가변하는 단계는,
    적어도 일부의 열 전달매체가 상기 매체 히터를 우회하도록 하되, 상기 매체 히터를 우회하는 열 전달매체의 유량을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 방법.
  18. 제 11 항에 있어서, 상기 열 전달매체의 유량을 가변하는 단계는,
    상기 매체 히터에 상기 열 전달매체를 공급하는 매체 펌프의 구동을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 방법.
  19. 제 11 항에 있어서, 상기 열 전달매체에 공급하는 열량을 가변하는 단계는,
    상기 매체 히터에 유입된 열 전달매체에 공급되는 열원의 양을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 방법.
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