KR101363565B1 - equipment and method for gas substitution of liquefied natural gas tank - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액화천연가스 탱크의 가스치환설비 및 가스치환방법에 관한 것으로, 연료가스(FG)가 흐르는 치환가스배관(30)에 연결된 치환가스공급관(40)이 외부탱크(10)의 돔 상부 중앙에 관통 설치되고, 외부탱크가스배출관(50,60)과 내부탱크가스배출관(70)이 설치된다.
가스치환은, 상기 연료가스가 상기 외부탱크(10)의 공간을 먼저 채우고, 이후 상기 내부탱크(20)의 공간을 채우는 방식으로 이루어지며, 상기 연료가스가 탱크 내부의 질소가스와 혼합되지 않은 상태에서 상기 질소가스를 하방으로 가압함으로써 대기중으로 배출이 이루어지게 된다.
따라서, 치환공정에 소요되는 시간이 짧아지고, 치환가스의 소모량이 감소되는 효과가 있다.The present invention relates to a gas replacement facility and a gas replacement method of a liquefied natural gas tank, the replacement gas supply pipe 40 connected to the replacement gas pipe 30 through which the fuel gas (FG) flows is the center of the dome upper portion of the outer tank (10). It is installed through, the outer tank gas discharge pipe (50, 60) and the inner tank gas discharge pipe 70 is installed.
Gas replacement is performed in such a manner that the fuel gas fills the space of the outer tank 10 first, and then fills the space of the inner tank 20, and the fuel gas is not mixed with nitrogen gas inside the tank. By pressurizing the nitrogen gas downward in the discharge is made to the atmosphere.
Therefore, the time required for the replacement process is shortened, and the consumption of the replacement gas is reduced.
Description
본 발명은 액화천연가스 탱크의 가스치환설비 및 가스치환방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스치환공정이 보다 신속하게 이루어질 수 있도록 된 액화천연가스 탱크의 가스치환설비 및 가스치환방법에 관한 것이다.The present invention relates to a gas replacement facility and a gas replacement method of a liquefied natural gas tank, and more particularly, to a gas replacement facility and a gas replacement method of a liquefied natural gas tank that can be carried out more quickly.
수송선으로부터 하역된 액화천연가스(이하, LNG)는 10만∼20만㎘ 정도의 대용량 탱크에 저장된다.Liquefied natural gas (hereinafter referred to as LNG) that is unloaded from a transport ship is stored in a large tank of about 100,000 to 200,000 km3.
상기 LNG 탱크는 지상식, 또는 지중 매립식으로 건설된 콘크리트 구조물로서, 원통형 벽체의 상부에 돔형 지붕을 갖춘 외부탱크와, 상기 외부탱크의 내부에 건설된 원통형의 내부탱크를 포함하며, 상기 내부탱크에 LNG가 저장된다.The LNG tank is a concrete structure built on the ground or underground, and includes an outer tank having a domed roof on the upper part of the cylindrical wall, and a cylindrical inner tank constructed inside the outer tank. LNG is stored in
한편, LNG 탱크에 LNG를 저장하기 위해서는 먼저 탱크 내부에 존재하는 산소와 수분을 제거해야만 하며, 이의 제거를 위해 탱크 내부로 건조 질소가스(N2)를 주입하여 산소와 수분을 외부로 배출시키고 있다. 즉, 탱크 내부의 공기를 질소로 치환하여 탱크 내 산소와 수분을 제거하는 것이다.Meanwhile, in order to store LNG in an LNG tank, first, oxygen and water present in the tank must be removed, and dry nitrogen gas (N 2 ) is injected into the tank to remove the oxygen and water to the outside. . In other words, by replacing the air in the tank with nitrogen to remove oxygen and water in the tank.
상기와 같이 산소와 수분을 제거한 후에는 상기 질소가스를 다시 LNG 증발가스(BOG; Boil-off Gas)로 치환함으로써 그 다음 공정인 쿨다운(Cool Down)공정에서 발생하는 웜보그(Warm BOG)의 순도를 높이는 가스치환공정(일명 BOG치환공정)을 실시하게 된다.After removing the oxygen and water as described above, by replacing the nitrogen gas with boil-off gas (BOG) again of the worm BOG (warm BOG) generated in the next cool down (Cool Down) process The gas replacement process (also called BOG substitution process) to increase the purity is carried out.
그런데, 상기 종래의 가스치환공정은 다량의 BOG가 탱크 외부로 배출(vent) 및 소각(flaring)됨으로써 탱크 내부를 완전히 BOG로 치환하는데 필요한 시간과 소모되는 BOG량이 증가하게 된다.However, in the conventional gas replacement process, a large amount of BOG is vented and incinerated to the outside of the tank, thereby increasing the time and amount of BOG consumed to completely replace the tank with BOG.
또한, 상기 외부탱크의 돔 내측부가 카본소재로 이루어져 있어 저온취성을 가지므로 BOG공급관을 내부탱크의 내측으로 연결하여 BOG를 공급하여야만 하였는데, 상기 BOG가 질소가스와 혼합되면서 외부탱크의 공간으로 빠져나가므로 내부탱크와 외부탱크의 가스 치환이 동시에 이루어지게 되고, 이때 혼합가스의 배출 및 소각이 계속되고 있으므로 치환 속도는 더욱 느려지게 된다.In addition, since the inner portion of the outer tank is made of carbon material and has low temperature brittleness, the BOG supply pipe had to be connected to the inner tank to supply the BOG, and the BOG was mixed with nitrogen gas to escape into the outer tank space. Therefore, the gas replacement of the inner tank and the outer tank is made at the same time, and since the discharge and incineration of the mixed gas continues, the replacement speed becomes slower.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 가스치환공정에 소요되는 시간이 단축되고, 더불어 질소치환에 사용되는 치환가스의 소모량이 감소할 수 있도록 된 액화천연가스 탱크의 가스치환설비 및 가스치환방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the time required for the gas replacement process is shortened, and the gas replacement of the liquefied natural gas tank to reduce the consumption of the replacement gas used for nitrogen replacement Its purpose is to provide a facility and a gas replacement method.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액화천연가스 탱크의 가스치환설비는, Gas replacement equipment of the liquefied natural gas tank according to the present invention for achieving the above object,
LNG탱크의 외부탱크 내부로 관통 설치된 치환가스공급관과,A substitution gas supply pipe installed through the outer tank of the LNG tank;
상기 외부탱크의 바닥 근접부와 대기를 연결하는 외부탱크가스배출관과,An outer tank gas discharge pipe connecting an adjacent floor of the outer tank to the atmosphere;
상기 LNG탱크의 내부탱크 바닥 근접부와 대기를 연결하는 내부탱크가스배출관과,An inner tank gas discharge pipe connecting the inner tank bottom proximal portion of the LNG tank to the atmosphere;
상기 치환가스공급관에 설치된 제1밸브와,A first valve installed at the replacement gas supply pipe;
상기 외부탱크가스배출관에 각각 설치된 제2밸브 및 제3밸브와,A second valve and a third valve respectively installed at the outer tank gas discharge pipe;
상기 내부탱크가스배출관에 설치된 제4밸브A fourth valve installed in the inner tank gas discharge pipe
를 포함한다..
또한, 상기 치환가스공급관은 상기 외부탱크의 상부 중앙부분을 관통하여 설치된 것을 특징으로 한다.In addition, the replacement gas supply pipe is characterized in that installed through the upper center portion of the outer tank.
또한, 상기 치환가스배관은 생산기지에서 생산된 연료가스(FG)배관에 연결된 것을 특징으로 한다.In addition, the replacement gas pipe is characterized in that connected to the fuel gas (FG) pipe produced at the production base.
또한, 상기 연료가스배관은 단열되지 않은 나관인 것을 특징으로 한다.In addition, the fuel gas pipe is characterized in that the heat pipe is not insulated.
또한, 상기 내부탱크가스배출관의 상기 제4밸브 이전 위치에 연소기로 연결되는 소각관이 연결되고, 상기 소각관에 제5밸브가 설치된 것을 특징으로 한다.In addition, an incineration tube connected to a combustor is connected to a position before the fourth valve of the inner tank gas discharge pipe, and a fifth valve is installed in the incineration pipe.
또한, 상기 외부탱크가스배출관과 상기 내부탱크가스배출관에는 메탄농도측정센서가 설치된 것을 특징으로 한다.In addition, the outer tank gas discharge pipe and the inner tank gas discharge pipe is characterized in that the methane concentration sensor is installed.
한편, 본 발명에 다른 액화천연가스 탱크의 가스치환방법은,On the other hand, the gas replacement method of the liquefied natural gas tank according to the present invention,
LNG탱크의 외부탱크 상부 중앙으로 치환가스를 주입하여 상기 외부탱크내의 질소가스를 대기중으로 배출하는 외부탱크 가스치환단계와,An external tank gas replacement step of discharging nitrogen gas in the external tank to the atmosphere by injecting a substitution gas into the upper center of the external tank of the LNG tank;
상기 외부탱크의 가스치환이 종료되면 상기 LNG탱크의 내부탱크로 상기 치환가스를 유입시켜 상기 내부탱크내의 질소가스를 대기중으로 배출하는 내부탱크 가스치환단계When the gas replacement of the outer tank is finished, the inner tank gas replacement step of introducing the replacement gas into the inner tank of the LNG tank to discharge the nitrogen gas in the inner tank to the atmosphere
를 포함한다..
또한, 상기 치환가스로서 생산기지에서 생산되는 연료가스를 사용하여 상기 LNG탱크내의 질소가스와 혼합을 방지하고, 상기 치환가스에 의해 유발되는 피스톤효과에 의해 상기 질소가스를 가압 배출하는 것을 특징으로 한다.In addition, by using the fuel gas produced at the production base as the replacement gas to prevent mixing with the nitrogen gas in the LNG tank, it is characterized in that the nitrogen gas under pressure by the piston effect caused by the replacement gas discharged. .
또한, 상기 외부탱크 가스치환단계와 상기 내부탱크 가스치환단계 각각의 이후에 해당 탱크로부터 배출되는 배출가스의 메탄농도를 측정하여 해당 가스치환단계가 완료되었음을 판단하는 가스치환완료 판단단계를 실시하는 것을 특징으로 한다.Further, after each of the external tank gas replacement step and the internal tank gas replacement step, measuring the methane concentration of the exhaust gas discharged from the tank to perform a gas replacement completion determination step of determining that the corresponding gas replacement step is completed. It features.
또한, 상기 내부탱크 가스치환단계가 완료되면 상기 내부탱크의 배출가스를 연소기로 공급하여 상기 배출가스에 포함된 상기 연료가스를 소각시키는 것을 특징으로 한다.In addition, when the internal tank gas replacement step is completed, by supplying the exhaust gas of the inner tank to the combustor characterized in that to incinerate the fuel gas contained in the exhaust gas.
또한, 상기 연료가스는 상기 LNG탱크 내부의 질소가스에 비해 온도가 높고 비중이 낮은 것을 특징으로 한다.In addition, the fuel gas is characterized in that the temperature is higher and the specific gravity is lower than the nitrogen gas inside the LNG tank.
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 외부탱크의 돔 재질이 저온취성을 가지는 것과 상관없이 치환가스를 외부탱크의 돔 중앙 상부를 통해 주입할 수 있게 된다.According to the present invention as described above, irrespective of whether the dome material of the outer tank has low temperature brittleness, the replacement gas can be injected through the upper portion of the dome center of the outer tank.
또한, 상기 치환가스로 질소가스에 비해 온도와 비중이 높은 연료가스를 공급함으로써 질소가스와의 혼합이 방지되고, 또한 상기와 같이 외부탱크의 상부에서 치환가스 공급이 시작됨으로써 치환가스가 피스톤효과에 의해 질소가스를 가압하여 보다 원활하게 배출할 수 있게 된다.In addition, by supplying the fuel gas having a higher temperature and specific gravity than the nitrogen gas as the replacement gas, mixing with the nitrogen gas is prevented, and as described above, the supply of the replacement gas at the upper portion of the outer tank starts the replacement gas to the piston effect. By pressurizing the nitrogen gas it can be discharged more smoothly.
또한, 상기 외부탱크의 치환 완료 후에 내부탱크를 치환함으로써 두 탱크의 치환이 단계적으로 이루어지고, 이에 상기 피스톤효과가 증대되어 질소가스 배출이 보다 신속하게 이루어진다.In addition, by replacing the inner tank after the completion of the replacement of the outer tank, the replacement of the two tanks are made in stages, thereby increasing the piston effect is more rapid nitrogen gas discharge.
또한, 치환가스와 질소가스가 혼합되지 않고 상기와 같은 방식(피스톤효과에 의한 배출방식)으로 배출됨으로써 치환가스로 사용되는 연료가스의 소모량을 감소시킬 수 있다.In addition, the exhaust gas is not mixed with the nitrogen gas and is discharged in the above manner (discharge method by the piston effect), thereby reducing the consumption of fuel gas used as the replacement gas.
도 1은 본 발명에 따른 가스치환설비의 설치 상태 및 가스치환방법의 외부탱크 치환단계를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 가스치환방법의 내부탱크 치환단계를 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 가스치환방법의 순서도이다.1 is a view showing the installation state of the gas replacement system and the external tank replacement step of the gas replacement method according to the present invention,
2 is a view showing the internal tank replacement step of the gas replacement method according to the present invention,
3 is a flowchart of a gas substitution method according to the present invention.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에 도시된 바와 같이, LNG 탱크는 외부탱크(10)와 내부탱크(20)로 이루어진다. 상기 외부탱크(10)는 상부가 돔(dome) 형태로 이루어진 원통형 구조물이고, 상기 내부탱크(10)는 상부가 평평한 원통형 구조물이다. 상기 외부탱크(10)와 내부탱크(20)의 사이에는 상기 내부탱크(20)의 단열공간 및 상기 내부탱크(20)에 저장되는 LNG의 증발가스가 충전되는 공간으로 기능하는 공간이 존재한다. 또한, 상기 외부탱크(10)의 하측 부분은 상기 내부탱크(20)를 포함한 구조물 전체의 하중을 지지하고, 상기 내부탱크(20)를 대지에 대해 단열하는 구조층이 존재한다.As shown in FIG. 1, the LNG tank includes an
본 발명에 따른 LNG 탱크의 가스치환설비는, 상기 외부탱크(10)의 내부로 관통 설치된 치환가스공급관(40)과, 상기 외부탱크(10)의 바닥 근접부와 대기를 연결하는 외부탱크가스배출관(50,60)과, 상기 내부탱크(20)의 바닥 근접부와 대기를 연결하는 내부탱크가스배출관(70)과, 상기 치환가스공급관(40)에 설치된 제1밸브(41)와, 상기 외부탱크가스배출관(50,60)에 설치된 제2밸브(51) 및 제3밸브(61)와, 상기 내부탱크가스배출관(70)에 설치된 제4밸브(71)를 포함한다.Gas replacement system of the LNG tank according to the present invention, the replacement
상기 치환가스공급관(40)은 LNG탱크 내 질소가스 치환을 위해 상기 LNG탱크 내부로 주입되는 치환용 가스(이하, 치환가스라 칭함)가 흐르는 치환가스배관(30)에 연결되고, 상기 치환가스공급관(40)에는 이를 개폐하기 위해 상기 제1밸브(41)가 설치된다.The replacement
또한, 상기 치환가스공급관(40)은 상기 외부탱크(10) 돔의 상부 중앙부분을 관통하여 설치되고, 그 단부가 상기 돔의 내측면 하측에 위치하여 상기 돔의 하부 공간으로 치환가스를 공급한다.In addition, the replacement
또한, 상기 치환가스공급관(40)에는 상기 치환가스배관(30)측에 인접하여 보조개폐밸브(42)가 설치될 수 있다.In addition, the replacement
상기 치환가스배관(30)은 생산기지내에서 생산된 연료가스(이하, FG; Fuel Gas)가 흐르는 FG배관인 것이 바람직하다. 상기 FG는 압축된 BOG 및 NG를 히터에서 가열한 후 기지 내부 및 공급관리소에 공급하는 연료가스로서 상기 치환가스배관(30)이 단열되지 않은 나관(裸管)으로 되어 있기 때문에 상기 FG의 온도는 대기온의 영향을 받는다. 따라서, 상기 FG는 수분 및 산소 제거를 위해 상기 LNG탱크 내부에 주입된 질소가스에 비해 매우 높은 온도를 가진다.The
상기 외부탱크가스배출관(50,60)은 하단이 상기 외부탱크(10)의 바닥에 근접한 위치에 배치되고, 상단은 상기 외부탱크(20)의 외측에 배치된다. 상기 외부탱크가스배출관(50,60)은 상기 외부탱크(10)의 돔의 테두리 부분을 관통하는 상태로 설치된다.The outer tank gas discharge pipe (50, 60) is disposed at a lower end position close to the bottom of the
또한, 상기 외부탱크가스배출관(50,60)의 상기 외부탱크(20) 외측 부분에 각각의 배관을 개폐할 수 있는 제2밸브(51)와 제3밸브(61)가 각각 설치된다.In addition, a
상기 내부탱크가스배출관(70)은 L자 형상으로서 하측의 수평부는 상기 내부탱크(20)의 바닥에 근접한 위치에 배치되고, 수직부는 상기 내부탱크(20)와 상기 외부탱크(10)를 관통하여 상단이 상기 외부탱크(10)의 외측에 배치된다. 특히, 상기 내부탱크가스배출관(70)의 하단 개구부는 상기 내부탱크(20)의 중앙부에 배치된다.The inner tank gas discharge pipe (70) is L-shaped, the lower horizontal portion is disposed in a position close to the bottom of the
또한, 상기 내부탱크가스배출관(70)의 상기 외부탱크(20) 외측 부분에는 내부탱크가스배출관(70)의 개폐를 위한 제4밸브(71)가 설치된다.In addition, a
또한, 상기 내부탱크가스배출관(70)에서 상기 제4밸브(71) 설치 위치 이전(하측) 부분에 연소기(도시하지 않음)로 연결되는 소각관(80)이 설치되고, 상기 소각관(80)에도 관로 개폐를 위한 제5밸브(81)가 설치된다.In addition, an incineration tube (80) connected to a combustor (not shown) is installed in the inner tank gas discharge pipe (70) before (lower) the installation position of the fourth valve (71), and the incineration pipe (80) Edo
한편, 상기 치환가스공급관(40)에는 LNG탱크 내부로 공급되는 치환가스의 온도와 압력을 알 수 있도록 하기 위하여 온도센서(43)와 압력센서(44)가 설치된다.On the other hand, the replacement
또한, 상기 LNG탱크로부터 가스가 배출되는 상기 외부탱크가스배출관(50,60)과 상기 내부탱크가스배출관(70)에는 배출되는 가스 중의 메탄 농도를 측정하기 위한 메탄농도측정센서(52,62,72)가 각각 설치된다.In addition, the outer tank gas discharge pipe (50, 60) and the inner tank
또한, 상기 모든 배관에는 해당 배관을 통한 가스의 이동을 촉진하기 위한 펌프(도시하지 않음)가 각각 설치될 수 있다.In addition, all the pipes may be provided with a pump (not shown) for promoting the movement of the gas through the pipes respectively.
상기의 구성에 의하여, 수분과 산소를 제거하기 위해 LNG탱크가 건조 질소가스로 치환된 상태에서 상기 LNG탱크의 내부로 이종의 치환가스(FG)를 주입할 수 있다.By the above configuration, in order to remove moisture and oxygen, the heterogeneous replacement gas (FG) can be injected into the LNG tank in a state where the LNG tank is replaced with dry nitrogen gas.
그리고, 상기 주입되는 치환가스에 의해 LNG탱크 내부에 존재하는 질소가스는 상기 외부탱크가스배출관(50,60)과 상기 내부탱크가스배출관(70)을 통해 LNG탱크의 외부로 배출될 수 있다. 즉, LNG탱크의 FG치환이 이루어지는 것이다. 상기 외부탱크(10)로부터 상기 내부탱크(20)로의 FG유입은 상기 내부탱크(20)의 상부(Suspend Deck)에 형성된 밸런싱홀(Balancing Hole;21)을 통해 이루어진다.The nitrogen gas present in the LNG tank may be discharged to the outside of the LNG tank through the external tank
또한, 상기 외부탱크가스배출관(50,60)의 제2밸브(51)와 제3밸브(61), 상기 내부탱크가스배출관(70)의 제4밸브(71)와 상기 소각관(80)의 제5밸브(81) 및 상기 치환가스공급관(40)의 제1밸브(41)의 개폐제어는 상기 메탄농도측정센서(52,62,72)의 측정결과에 따라 이루어질 수 있다. 이를 위해 상기 제1 내지 제5밸브(41,51,61,71,81)는 전자제어밸브로 구성될 수 있고, 상기 메탄농도측정센서(52,62,72)의 측정결과에 따라 상기 전자제어밸브들을 개폐 제어하기 위하여 전자제어유니트가 구비될 수 있다.In addition, the
상기 소각관(80)을 통해 배출되는 가스 중의 FG는 상기 소각관(80)에 연결된 연소기로 공급되어 소각 처리된다.FG in the gas discharged through the
또한, 상기 치환가스공급관(40)에 설치된 펌프의 작동과 상기 제1밸브(41)의 개도를 조절하여 상기 외부탱크(10)로 항상 일정한 압력으로 치환가스를 공급할 수 있다. 이는 치환가스로 공급되는 상기 FG와 질소가스의 혼합을 방지하는데 도움이 된다.In addition, by adjusting the operation of the pump installed in the replacement
이제, 상기와 같은 구성을 포함하는 LNG탱크의 가스치환설비를 이용한 LNG탱크의 가스치환방법을 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.Now, the gas replacement method of the LNG tank using the gas replacement equipment of the LNG tank including the above configuration will be described with reference to FIGS.
FG치환을 실시하는 LNG탱크는 산소 및 수분 제거를 위한 질소치환이 완료된 상태로서, 내부에는 질소가스가 채워져 있다.The LNG tank carrying out the FG replacement is nitrogen-substituted to remove oxygen and water, and the inside is filled with nitrogen gas.
상기 상태에서 먼저 상기 제1밸브(41)를 개방한다.(S10)In this state, the
상기 제1밸브(41)의 개방에 의하여 FG가 상기 외부탱크(10)의 내부로 주입된다.(S20) 주입된 FG는 전술한 바와 같이 대기온에 영향을 받기 때문에 LNG탱크 내부의 질소가스에 비해 상대적으로 고온이다.(ex; 4~5월의 경우 9~17℃ 온도 범위의 FG온도가 형성된다. 겨울철에 대기온이 영하로 떨어지는 경우에도 LNG탱크에 주입된 질소가스에 비해 월등히 높은 온도를 갖는다.) 또한 질소(N2)의 밀도는 1.251kg/m3이고 FG의 성분인 메탄(CH4)의 밀도는 0.717kg/m3으로서 질소에 비해 FG의 밀도가 작다. 즉, LNG탱크의 내부에 충진되어 있는 질소에 비해 주입되는 FG의 비중이 작기 때문에 양자는 혼합되지 않고 양자의 사이에 경계층을 형성하게 된다.The FG is injected into the
따라서, 상기 경계층이 점차 하강하면서 돔 하부공간이 FG로 치환된 뒤에는 FG가 상기 외부탱크(10)의 측부공간 즉, 상기 내부탱크(20)의 측부를 둘러싼 환상공간(Annular space)으로 유입되면서 상기 환상공간을 치환하게 된다.Therefore, after the boundary layer gradually descends and the dome lower space is replaced with the FG, the FG flows into an annular space surrounding the side space of the
이때 FG는 내부탱크(20)의 밸런싱홀(21)을 통해 유입되기 보다는 넓은 공간으로서 상대적으로 저항이 작은 상기 환상공간으로 이동하게 됨으로써 상기 내부탱크(20)의 내측 공간보다 상기 환상공간의 치환이 먼저 이루어지게 된다.At this time, the FG is a large space rather than flowing through the balancing
상기와 같은 외부탱크(10)의 FG치환이 이루어지는 동안 외부탱크(10)에 충진되어 있던 질소가스는 상기 외부탱크가스배출관(50,60)을 통해 대기중으로 배출되며, 이때 배출가스의 메탄농도가 상기 메탄농도측정센서(52,62)에서 측정되고 있다.Nitrogen gas filled in the
상기 메탄농도측정센서(52,62)에서 측정된 메탄농도가 설정치를 넘으면 외부탱크가 완전히 FG로 치환된 것으로 판단한다.(S30) 상기 설정치는 배출가스 중 질소가 거의 존재하지 않는 상태의 메탄농도값으로서 예를 들어 95vol%로 설정할 수 있다.If the methane concentration measured by the methane concentration measuring sensor (52, 62) exceeds the set value, it is determined that the external tank is completely replaced by FG. (S30) The set value of the methane concentration in the state that almost no nitrogen in the exhaust gas As a value, for example, it can be set to 95 vol%.
상기 외부탱크(10)의 치환이 종료된 것으로 판단되면 상기 외부탱크가스배출관(50,60)의 제2밸브(51)와 제3밸브(61)를 차단한다.(S40)When it is determined that the replacement of the
상기와 같이 제2밸브(51)와 제3밸브(61)가 차단된 이후에는 돔 하부공간으로 주입되는 FG가 상기 밸런싱홀(21)을 통해 상기 내부탱크(20)로 주입되면서 내부탱크(20)의 가스치환이 진행된다.(S50)After the
상기 내부탱크(20)의 가스치환 역시 주입되는 FG와 내부탱크(20) 내측의 질소가스가 혼합되지 않기 때문에 양자간의 사이에 경계층이 형성되는 상태로 상부의 FG가 점차 하방으로 영역을 확장하게 되고, 이에 질소가스는 하방으로 밀려서 상기 내부탱크가스배출관(70)을 통해 대기중으로 배출된다.Since the gas replacement of the
상기와 같이 상부에 형성된 FG층이 하부의 질소가스와 혼합되지 않고 질소가스를 하방으로 가압하여 배출시키는 현상 즉, 일명 피스톤 효과(Piston Effect)에 의하여 FG치환이 진행되는 동안 배출되는 가스에는 FG가 거의 포함되어 있지 않게 된다. 따라서, FG의 대기 배출량이 종래에 비해 크게 감소하는 효과가 있다. 이와 같은 효과는 상기 내부탱크(20) 치환시 뿐만 아니라 상기 외부탱크(10) 치환시에도 동일하게 발생한다.As described above, the FG layer formed on the upper side does not mix with the lower nitrogen gas and pressurizes the nitrogen gas downwardly, that is, the gas discharged during the FG substitution by the piston effect (Piston Effect) is FG. It is rarely included. Therefore, there is an effect that the air emissions of the FG is significantly reduced compared to the conventional. This effect occurs equally when replacing the
상기 내부탱크(20)의 치환이 진행되는 동안 상기 내부탱크가스배출관(70)에 설치된 메탄농도측정센서(72)는 지속적으로 배출가스 중의 메탄농도를 측정한다.While the replacement of the
이후, 상기 메탄농도측정센서(72)에서 측정된 메탄농도가 설정치(상기 외부탱크 치환 완료를 판단하기 위한 설정치와 동일) 이상이 되면 내부탱크(20)의 치환이 완료된 것으로 판단한다.(S60)Thereafter, when the methane concentration measured by the methane
상기와 같이 내부탱크(20)의 치환이 완료된 것으로 판단되면, 상기 제4밸브(71)를 차단하여 배출가스의 대기 방출을 막고, 상기 소각관(80)의 제5밸브(81)를 개방한다.(S80)When it is determined that the replacement of the
따라서, 배출가스가 연소기쪽으로 공급되어 배출가스 중에 포함되어 있는 FG가 소각처리된다.(S80)Therefore, the exhaust gas is supplied to the combustor and the FG contained in the exhaust gas is incinerated.
이후, 상기 제5밸브(81)를 차단하여 FG의 불필요한 소각을 중단하고, 상기 제1밸브(41)를 차단하여 LNG탱크로의 FG주입을 중지한다.(S90)Thereafter, the
이로써 LNG탱크의 FG치환이 종료된다.This terminates the FG replacement of the LNG tank.
상기와 같이 본 발명에 따른 LNG탱크 가스치환방법에 의하면, 치환가스로서 질소에 비해 온도와 비중이 높은 FG를 이용함으로써 치환가스와 질소가스가 혼합되지 않으므로 치환시 피스톤효과에 의해 질소가스가 보다 신속하게 배출된다.According to the LNG tank gas replacement method according to the present invention as described above, the nitrogen gas is more rapidly due to the piston effect when the substitution gas and nitrogen gas is not mixed by using FG having a higher temperature and specific gravity than the nitrogen as the replacement gas. Is discharged.
또한, FG를 사용함으로써 돔 내측면 재료의 저온취성에 따른 파손의 위험이 해소되고, 이에 치환가스를 LNG탱크의 상부 정점을 통해 주입할 수 있게 됨으로써 상기 피스톤효과를 증대시킬 수 있게 되었으며, 이에 질소가스를 보다 신속하게 배출할 수 있게 된다.In addition, the use of FG eliminates the risk of damage due to low temperature embrittlement of the dome inner surface material, thereby allowing the replacement gas to be injected through the upper peak of the LNG tank, thereby increasing the piston effect. The gas can be released more quickly.
또한, 상기와 같이 치환가스를 LNG탱크의 상부 정점으로부터 주입하여 먼저 외부탱크(10)의 치환을 진행하고, 이후 내부탱크(20)의 치환을 진행하게 됨으로써 각 치환단계에서 상부의 FG층이 하부의 질소가스층을 가압하는 면적이 LNG탱크 전체를 동시 치환할때에 비하여 감소하게 되므로 FG가 동일한 압력으로 주입됨에도 불구하고 상기 피스톤효과가 증대되어 보다 용이하고 신속하게 질소가스를 배출할 수 있게 된다.In addition, as described above, the replacement gas is injected from the upper apex of the LNG tank, and then the
또한, 상기 FG가 질소가스와 거의 혼합되지 않음으로써 질소가스와 함께 배출되는 FG의 양을 최소화할 수 있게 된다. 즉, 치환가스의 대기 방출량 및 소각량을 최소화할 수 있게 됨으로써 치환가스의 소모량이 감소된다.In addition, since the FG is rarely mixed with the nitrogen gas, it is possible to minimize the amount of FG discharged with the nitrogen gas. In other words, it is possible to minimize the amount of atmospheric emissions and incineration of the replacement gas, thereby reducing the consumption of the replacement gas.
이상과 같이, 본 발명에 따르면 LNG탱크의 가스치환공정시 공정소요시간이 감소되고, 치환가스의 소모량이 감소되는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the process time required for the gas replacement process of the LNG tank is reduced, and the consumption of the replacement gas is reduced.
10 : 외부탱크 20 : 내부탱크
21 : 밸런싱홀 30 : 치환가스배관
40 : 치환가스공급관 50,60 : 외부탱크가스배출관
70 : 내부탱크가스배출관 80 : 소각관
41,42,51,61,71,81 : 밸브10: outer tank 20: inner tank
21: balancing hole 30: substitution gas piping
40: replacement
70: inner tank gas discharge pipe 80: incineration pipe
41,42,51,61,71,81: valve
Claims (11)
상기 외부탱크 내부로 관통 설치되며, 그 단부가 상기 외부탱크와 상기 내부탱크 사이에 배치되는 치환가스공급관과,
상기 외부탱크와 상기 내부탱크 사이에서, 상기 외부탱크의 바닥 근접부와 대기를 연결하는 외부탱크가스배출관과,
상기 내부탱크 바닥 근접부와 대기를 연결하는 내부탱크가스배출관과,
상기 치환가스공급관에 설치된 제1밸브와,
상기 외부탱크가스배출관에 각각 설치된 제2밸브 및 제3밸브와,
상기 내부탱크가스배출관에 설치된 제4밸브를 포함하는 액화천연가스 탱크의 가스치환설비.It is provided with an outer tank, the inner tank is disposed inside the outer tank and has a balancing hole in the upper portion, the gas replacement equipment of the LNG tank having a space between the outer tank and the inner tank,
It is installed through the outer tank, the end of the replacement gas supply pipe disposed between the outer tank and the inner tank,
Between the outer tank and the inner tank, the outer tank gas discharge pipe connecting the bottom of the outer tank and the atmosphere,
An inner tank gas discharge pipe connecting the inner tank bottom proximal part to the atmosphere;
A first valve installed at the replacement gas supply pipe;
A second valve and a third valve respectively installed at the outer tank gas discharge pipe;
Gas replacement system for a liquefied natural gas tank comprising a fourth valve installed in the inner tank gas discharge pipe.
상기 치환가스공급관은 상기 외부탱크의 상부 중앙부분을 관통하여 설치된 것을 특징으로 하는 액화천연가스 탱크의 가스치환설비.The method according to claim 1,
The replacement gas supply pipe is a gas replacement system of a liquefied natural gas tank, characterized in that installed through the upper center portion of the outer tank.
상기 치환가스공급관은 상기 LNG탱크 내부로 주입되는 치환가스가 흐르는 치환가스배관에 연결되고,
상기 치환가스배관은 생산기지에서 생산된 연료가스배관에 연결된 것을 특징으로 하는 액화천연가스 탱크의 가스치환설비.The method according to claim 1,
The replacement gas supply pipe is connected to the replacement gas pipe through which the replacement gas is injected into the LNG tank,
The replacement gas pipe is a gas replacement system of a liquefied natural gas tank, characterized in that connected to the fuel gas pipe produced at the production base.
상기 연료가스배관은 단열되지 않은 나관인 것을 특징으로 하는 액화천연가스 탱크의 가스치환설비.The method according to claim 3,
The fuel gas pipe is a gas replacement system of a liquefied natural gas tank, characterized in that the non-insulated tube.
상기 내부탱크가스배출관의 상기 제4밸브 이전 위치에 연소기로 연결되는 소각관이 연결되고, 상기 소각관에 제5밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 액화천연가스 탱크의 가스치환설비.The method according to claim 1,
An incineration tube connected to a combustor is connected to a position before the fourth valve of the inner tank gas discharge pipe, and a fifth valve is installed in the incineration pipe.
상기 외부탱크가스배출관과 상기 내부탱크가스배출관에는 메탄농도측정센서가 설치된 것을 특징으로 하는 액화천연가스 탱크의 가스치환설비.The method according to claim 1,
The gas tank of the liquefied natural gas tank, characterized in that the methane concentration sensor is installed in the outer tank gas discharge pipe and the inner tank gas discharge pipe.
상기 외부탱크 내부로 관통 설치며 그 단부가 상기 외부탱크와 내부 탱크 사이에 공간에 배치되는 치환가스공급관과,
상기 외부탱크와 내부 탱크 사이에서, 상기 외부탱크의 바닥 근접부와 대기를 연결하는 외부탱크가스배출관과,
상기 내부탱크 바닥 근접부와 대기를 연결하는 내부탱크가스배출관과,
상기 치환가스공급관에 설치된 제1밸브와,
상기 외부탱크가스배출관에 각각 설치된 제2밸브 및 제3밸브와,
상기 내부탱크가스배출관에 설치된 제4밸브를 포함한 액화천연가스 탱크의 가스치환설비를 이용한 액화천연가스 탱크의 가스치환방법이며,
상기 치환가스공급관으로 상기 외부탱크의 내부로 치환가스를 주입하고, 상기 외부탱크와 상기 내부탱크 사이 공간 내의 질소가스를 상기 외부탱크가스배출관으로 대기중으로 배출하는 외부탱크 가스치환단계와,
상기 외부탱크와 상기 내부탱크 사이 공간 내의 가스치환이 종료되면 상기 제2밸브 및 제3밸브를 차단하고, 상기밸런싱홀을 통해 상기 내부탱크의 내부로 상기 치환가스를 유입시켜 상기 내부탱크내의 질소가스를 상기 내부탱크가스배출관을 통해 대기중으로 배출하는 내부탱크 가스치환단계를 포함하는 액화천연가스 탱크의 가스치환방법.The gas tank of the LNG tank having an outer tank, an inner tank disposed inside the outer tank and having a balancing hole formed thereon, and having a space between the outer tank and the inner tank,
A substitution gas supply pipe installed through the outer tank and having an end thereof disposed in a space between the outer tank and the inner tank;
Between the outer tank and the inner tank, an outer tank gas discharge pipe connecting the bottom of the outer tank and the atmosphere;
An inner tank gas discharge pipe connecting the inner tank bottom proximal part to the atmosphere;
A first valve installed at the replacement gas supply pipe;
A second valve and a third valve respectively installed at the outer tank gas discharge pipe;
Gas replacement method of the liquefied natural gas tank using the gas replacement equipment of the liquefied natural gas tank including the fourth valve installed in the inner tank gas discharge pipe,
An external tank gas replacement step of injecting a replacement gas into the external tank through the replacement gas supply pipe and discharging nitrogen gas in a space between the external tank and the internal tank to the external tank gas discharge pipe into the atmosphere;
When the gas replacement in the space between the outer tank and the inner tank is terminated, the second valve and the third valve are shut off, and the replacement gas is introduced into the inner tank through the balancing hole to allow nitrogen gas in the inner tank. Gas replacement method of a liquefied natural gas tank comprising an internal tank gas replacement step of discharging to the atmosphere through the inner tank gas discharge pipe.
상기 치환가스로서 생산기지에서 생산되는 연료가스를 사용하여 상기 LNG탱크내의 질소가스와 혼합을 방지하고, 상기 치환가스에 의해 유발되는 피스톤효과에 의해 상기 질소가스를 가압 배출하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 탱크의 가스치환방법.The method of claim 7,
The fuel gas produced at the production base is used as the replacement gas to prevent mixing with the nitrogen gas in the LNG tank, and the nitrogen gas is pressurized and discharged by the piston effect caused by the replacement gas. Gas replacement method of gas tank.
상기 외부탱크 가스치환단계와 상기 내부탱크 가스치환단계 각각의 이후에 해당 탱크로부터 배출되는 배출가스의 메탄농도를 측정하여 해당 가스치환단계가 완료되었음을 판단하는 가스치환완료 판단단계를 실시하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 탱크의 가스치환방법.The method of claim 7,
After completion of the external tank gas replacement step and the internal tank gas replacement step, by measuring the methane concentration of the exhaust gas discharged from the tank to perform a gas replacement completion determination step to determine that the corresponding gas replacement step is completed Gas replacement method of liquefied natural gas tank to be.
상기 내부탱크 가스치환단계가 완료되면 상기 내부탱크의 배출가스를 연소기로 공급하여 상기 배출가스에 포함된 상기 연료가스를 소각시키는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 탱크의 가스치환방법.The method according to claim 8,
The gas replacement method of the liquefied natural gas tank, characterized in that to incinerate the fuel gas contained in the exhaust gas by supplying the exhaust gas of the inner tank to the combustor when the internal tank gas replacement step is completed.
상기 연료가스는 상기 LNG탱크 내부의 질소가스에 비해 온도가 높고 비중이 낮은 것을 특징으로 하는 액화천연가스 탱크의 가스치환방법.
The method according to claim 8,
The fuel gas is a gas replacement method of a liquefied natural gas tank, characterized in that the temperature is higher and the specific gravity is lower than the nitrogen gas inside the LNG tank.
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