KR101420929B1 - 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템 - Google Patents

천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템에 관한 것으로서 더욱 자세하게는 NGH를 저장하는 화물창 내에서 직접 해리 후 물(혼합 용액)과 가스를 배출하기 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명의 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템은 선박의 화물창에 적재된 천연 가스 수화물 재기화 시스템에 있어서, 외부로부터 공급된 열원을 이용하여 상기 화물창에 온수를 공급하는 기화열 공급 장치; 상기 기화열 공급 장치로부터 공급된 온수에 의하여 천연 가스 수화물이 해리되어 생성된 기체를 수집하여 재사용하는 가스 처리 장치; 및 상기 온수에 의해 해리된 화물창의 혼합 용액이 연속적으로 순환하여 상기 기화열 공급 장치에 재공급 되도록 가열 기능을 갖는 드레인 타워 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템에 의하면, NGH를 해리하기 위해 직접 열 공급을 위한 온수 분사에 있어서 분사 노즐이 얼어서 작동되지 않는 것을 방지할 수 있다.

Description

천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템{Regasification system for unloading of NGH carrier}
본 발명은 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템에 관한 것으로서 더욱 자세하게는 NGH를 저장하는 화물창 내에서 직접 해리 후 물(혼합 용액)과 가스를 배출하기 위한 장치에 관한 것이다.
천연 가스 수화물(NGH:Natural gas hydrate)은 기체 상태의 천연 가스가 높은 압력과 저온에서 물이 고형화되는 과정에서 물분자들 사이에 천연 가스 분자가 들어가 고형화된 물질을 말한다.
형성된 수화물(천연 가스 수화물 또는 가스 수화물)은 저온 조건(-20℃)하에서 상압으로 저장되어지며 이러한 성질을 이용하여 천연 가스 운송 수단으로써 연구되고 있다.
천연 가스 운송 수단으로써 수화물이 가진 단점은 적재 또는 하역시 대기와 차단이 필요하며 이때 적재 또는 하역 이송 경로를 -20℃로 유지해야 한다.
이때 수화물의 성상은 고체 상태이기 때문에 펌프와 같은 이송 방식을 사용하지 못하여 단 시간 내에 대량의 적재 또는 하역이 필요한 수송선의 경우 적하역(적재 또는 하역) 방법에 대해 문제가 되고 있다.
이러한 문제를 해결하고자 수송선내에 적재된 수화물을 직접 해리하여 가스와 물 형태로 배출하는 방식에 대한 기술이 일본공개 특허공보 제 2005-255076호(가스 하이드레이트 수송선 및 상기 가스 하이드레이트 수송선의 하역 방법) 및 대한민국 공개특허 공보 제 2011-0003616호(천연 가스 하이드레이트 운송선)에 개시된다.
또한, 천연 가스 수화물에 포함된 천연 가스를 분리하기 위해서는 수화물에 열원을 공급하여 생성 온도 이상으로 가열하여 천연 가스 수화물을 해리함으로써 이루어진다.
상기 가스 하이드레이트 수송선 및 상기 가스 하이드레이트 수송선의 하역 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 선창 내에 가스 하이드레이트(p)를 탑재하여 운반하는 가스 하이드레이트 수송선에 있어서, 상기 선창(5) 내에 주수관(7)을 설치하고 가스 하이드레이트(p)의 하양(하역) 시에 상기 주수관(5)에 의해 선창(5) 내에 온수(a)를 주입하고, 상기 온수(a)와 가스 하이드레이트(p)를 직접 접촉하여 가스 하이드레이트(p)를 열분해 한다.
또한 상기 천연 가스 하이드레이트 운송선(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 천연 가스 하이드레이트의 운송선(100)에 있어서, 선체에 천연 가스 하이드레이트가 저장되도록 설치되는 저장 탱크(110)와, 상기 저장 탱크(110)에 천연 가스 하이드레이트로부터 해리된 물이 집수되도록 마련되는 집수부(120)와, 상기 집수부(120)에 집수된 물을 가열하도록 마련되는 제1 히팅부(130)와, 상기 제1 히팅부(130)에 의해 가열된 물을 상기 저장 탱크(110)의 내측으로 분사하는 구성을 제공한다.
지금까지 제시된 천연 가스 수화물 해리 방법은 천연 가스 수화물에 열원을 공급하기 위해 온수를 직접 접촉시키거나 히팅 코일(Heating coil)을 사용하여 열량을 공급하는 방법을 사용하고 있다.
이러한 방법들은 천연 가스 수화물을 해리하기 위하여 열원의 공급 방법과 그에 대한 시스템에 관하여 나타내고 있지만 천연 가스 수화물이 수송선 또는 저장 탱크 내에 적하된 상태를 고려하지 못하고 있다.
화물창 내의 천연 가스 하이드레이트 저장 온도는 -20℃ 부근이기 때문에 직접적으로 물을 분사할 경우 노즐이 얼어 있어 막히지 않도록 노즐 관리를 해 주어야한다.
또한 노즐을 통해 열원인 열수(Hot water)가 분사되어 해리가 될 경우 해리되어 발생된 가스와 물을 처리할 수 있는 이동 통로가 확보되어야한다.
실제 천연 가스 하이드레이트를 저장할 화물창의 높이가 10미터 이상이 될 경우 먼저 적재된 천연 가스 하이드레이트 펠렛(NGH Pellet)은 화물창 하부에서 많은 하중을 받게 되어 펠렛(Pellet) 형상이 파손되고 펠렛 끼리 한 덩어리가 되어 가스 및 물의 이동 경로를 막아버리는 현상을 가져 온다.
특히 온수 분사 방식에서는 이러한 현상으로 상부에서 온수를 분사할 경우 분사된 온수가 배수되지 않고, 하부에서 온수를 분사할 경우 도 3에 도시된 바와 같이, 내부에서 해리된 가스가 상부로 배출되기 어려워 하부에 내압이 증가하여 위험한 상태가 된다.
일반적으로 천연 가스 수화물을 해리하기 위하여 500 kJ/kg의 열량이 필요한데, 천연 가스 수화물 수송선의 경우 한 개의 화물창 내에 10,000 톤의 천연 가스 수화물을 저장할 경우 해리에 필요한 전체 열량은 5,000 GJ이며 해리하는데 필요한 시간을 7일로 가정한다면 시간당 29.86 GJ/h 가 필요하다.
이러한 열량을 공급하기 위하여 히팅 코일(Heating coil)을 사용할 경우에 코일이 많은 전열 면적이 필요하기 때문에 선가를 상승시키는 직접적인 요인이 되며 또한 열에너지를 발생시키기 위한 전력 소모량도 많기 때문에 경제성이 떨어진다.
해리에 필요한 많은 열에너지원을 발전소 폐열과 같은 곳에서 얻어 직접 해리 할 수 있는 노즐 분사식의 경우 제한된 시간에 열에너지를 전달하기 위해서는 단위 시간에 많은 유량이 필요하다.
천연 가스 수화물을 해리하기 위해서 화물창 내에 공급해주어야 할 열량과 물의 유량은 아래 표1 및 표2와 같다.
NGH(톤:Ton) 화물창 사이즈(m3) 해리 열량(kJ) 하역일 시간당 열량(kJ/h)
10,000 14,815 5,000,000,000 7 29,761,904.76
NGH(톤:Ton) 시간당 열량
(kJ/h)		 분사 온도
(℃)		 배수 온도
(℃)		 △t
(℃)		 물 비열
(kJ/kg ℃)		 유량
(Ton/h)
10,000 29,761,904.76 80 10 70 4.18 102
10,000 톤의 천연 가스 수화물을 7일 동안 해리하기 위해서 시간당 102 톤의 온수가 공급되어야하며, 열원 공급을 위해 주입되는 물과 천연 가스 수화물(NGH)이 해리되면서 발생되는 수용액까지 처리해주어야 화물창 내 수위가 유지될 수 있다.
따라서 화물창 내에 공급해야 할 열수의 유량은 102 Ton/h 이지만 배수해주어야 할 유량은 102 Ton/h + 10,000 Ton/(7일*24h)=160 Ton/h 이다.
하지만 적재된 천연 가스 수화물은 -20 ℃로 저장 되어지기 때문에 배수 라인과 밸브들이 얼어서 작동 불능 상태에 빠지기 쉽고, 화물창 바닥에서는 적재되어진 천연 가스 수화물 펠렛(NGH Pellet)은 자중과 운항 기간 동안의 시간으로 한 덩어리가 되어 상부에서 분사된 물이 화물창 하부로 배출되는 통로를 모두 막게 되어 공급된 물의 배출을 어렵게 한다.
또한 화물창의 해리를 목적으로 주입된 열수는 분사 노즐 주위에서는 물의 열량에 의해 NGH Pellet을 직접 해리시키지만 이때 발생된 해리수와 주입된 물은 NGH 화물창의 아래로 내려갈수록 해리 반응으로 열량을 잃게 되어 NGH Pellet사이에서 다시 얼어붙게 된다.
주입된 물과 해리로 인해 발생된 물이 펠렛 사이에서 얼어버릴 경우 NGH 화물창 내 배수가 이루어지지 않기 때문에 화물창 내로 열원 공급원인 열수 분사를 더 이상 할 수 없게 되고 이것은 발생된 물을 제거해주기 위한 별도의 설비를 요구한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 NGH를 해리하기 위해 직접 열 공급을 위한 열수 분사에 있어서 분사 노즐이 얼어서 작동되지 않는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 노즐을 통해 분사된 온수와 NGH가 해리되어 나온 수용액을 원활히 배수할 수 있도록 배수로를 확보하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 NGH가 해리된 수용액을 열교환기를 통해 가열하여 재 분사함으로써 NGH 해리 용액을 외부로 배출시키지 않고 내부에서 순환시켜 최종적으로 NGH 용액을 회수하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템은 선박의 화물창에 적재된 천연 가스 수화물 재기화 시스템에 있어서, 외부로부터 공급된 열원을 이용하여 상기 화물창에 온수를 공급하는 기화열 공급 장치; 상기 기화열 공급 장치로부터 공급된 온수에 의하여 천연 가스 수화물이 해리되어 생성된 기체를 수집하여 재사용하는 가스 처리 장치; 및 상기 온수에 의해 해리된 화물창의 혼합 용액이 연속적으로 순환하여 상기 기화열 공급 장치에 재공급 되도록 가열 기능을 갖는 드레인 타워 장치를 포함한다.
여기서, 상기 기화열 공급 장치는 상기 화물창에 공급하는 물을 저장하는 물탱크; 상기 물탱크로부터 입력된 물을 입력받고 상기 열원에 의해서 상기 물을 가열하는 제2 열교환기; 상기 열교환기로부터 출력된 물을 상기 드레인 타워 장치에 부착된 스프레이 노즐에 공급하는 펌핑력을 제공하는 제2 펌프; 및 상기 스프레이 노즐로부터 분사된 온수에 의해 해리된 혼합 용액을 펌핑력을 이용하여 화물창으로부터 회수하여 상기 물탱크에 저장하는 제3 펌프를 포함한다.
또한, 상기 가스 처리 장치는 상기 천연 가스 수화물로부터 생성된 가스를 송출관을 통하여 입력받아 가스에 포함된 수분을 제거하고 남은 물을 재공급하는 물분리기; 및 상기 물분리기로 출력된 가스를 입력받고 가스의 압력을 증가시켜 외부로 공급하는 가스 압축기;를 포함한다.
또한, 상기 가스 처리 장치는 물분리기 전단에 상기 화물창의 가스 압력이 정해진 소정 압력 이상인 경우 오픈되어 상기 가스를 배출하는 안전 밸브와 상기 안전 밸브가 오프시 상기 가스의 흐름을 개폐 가능하도록 하는 밸브를 상기 송출관에 구비한다.
또한, 상기 드레인 타워 장치는 속이 빈 원통의 튜브 형상으로 이루어지며 상기 화물창의 바닥에 설치되며 해리후 화물창의 하부에 고인 혼합 용액을 얼지 않도록 가열하는 드레인 타워; 상기 드레인 타워에 공급하기 위한 부동액을 저장하는 부동액 저장 탱크; 상기 부동액 저장 탱크로부터 입력된 부동액을 입력받고 상기 열원에 의해서 상기 부동액을 가열하는 제1 열교환기; 및 상기 제1 열교환기로부터 출력된 부동액을 상기 드레인 타워의 튜브부에 공급 및 순환시켜 다시 부동액 탱크로 회수시키는 펌핑력을 제공하는 제 1펌프를 포함한다.
또한, 상기 부동액은 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol)이다.
또한, 상기 드레인 타워는 상기 화물창 내부 바닥에 고정되는 베이스부; 및 주입구와 배출구를 가지며 U자 형상의 튜브로 형성되어 다수 개의 U자 형상의 튜브는 각각의 U자 형상의 튜브가 인접한 U자 형상의 튜브와 소정의 간격을 가지고 상기 베이스부 상에 원을 형성하여 베이스부와 수직으로 배치되는 튜브부를 포함한다.
또한, 상기 드레인 타워는 상기 화물창 내부에 복수 개로 설치되며 그 길이는 화물창의 내부 높이 보다 작고 상기 적재된 천연 가스 수화물을 고르게 완전히 해리시키기 위해 스프레이 노즐이 장착되는 최소 높이이다.
본 발명의 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템에 의하면, NGH를 해리하기 위해 직접 열 공급을 위한 온수 분사에 있어서 분사 노즐이 얼어서 작동되지 않는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템에 의하면, 노즐을 통해 분사된 온수와 NGH가 해리되어 나온 수용액을 원활히 배수할 수 있도록 배수로를 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템에 의하면, NGH가 해리된 수용액을 열교환기를 통해 가열하여 재 분사함으로써 NGH 해리 용액을 외부로 배출시키지 않고 내부에서 순환시켜 최종적으로 NGH 용액을 회수할 수 있다.
도 1은 종래에 따른 선창 및 제어계의 개략 구성도;
도 2는 종래에 따른 NGH 운송선을 도시한 구성도;
도 3은 종래에 따른 NGH 화물창 적재 단면을 도시한 개념도;
도 4는 본 발명에 따른 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템의 드레인 타워 장치의 사시도;
도 5는 도 4에 따른 드레인 타워 장치의 부분 단면을 도시한 개념도;
도 6는 본 발명에 따른 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템의 개략도;
도 7은 본 발명에 따른 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템의 드레인 타워의 배치도;
도 8은 본 발명에 따른 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템의 구성도;
도면을 참조하여 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템의 드레인 타워 장치의 사시도이고, 도 5는 도 4에 따른 드레인 타워 장치의 부분 단면을 도시한 개념도이고, 도 6는 본 발명에 따른 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템의 개략도이고, 도 7은 본 발명에 따른 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템의 드레인 타워의 배치도이고, 도 8은 본 발명에 따른 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템의 구성도이다.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템은 기화열 공급 장치, 가스 처리 장치 및 드레인 타워 장치를 포함하여 구성된다.
도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명은 천연 가스 수화물(NGH:Natural gas hydrate) 저장 탱크(600) 또는 선박의 화물창에 천연 가스 수화물을 적재하고 적재된 천연 가스 수화물을 재기화 시키는 시스템이다.
상기 기화열 공급 장치는 물탱크(210), 제2 열교환기(220), 제2 펌프(230), 제3 펌프(240) 및 스프레이 노즐(250)을 포함하여 구성되며, 상기 가스 처리 장치는 안전 밸브(310), 밸브(320), 가스 압축기(330) 및 물분리기(340)를 포함하여 구성되며 상기 드레인 타워 장치는 부동액 탱크(410), 제1 열교환기(420), 제1 펌프(430) 및 드레인 타워(440)를 포함하여 구성된다.
상기 기화열 공급 장치는 외부로부터 공급된 증기 또는 가스 등과 같은 열원(510)을 이용하여 화물창(600)에 온수(또는 열수)를 공급하며, 상기 가스 처리 장치는 기화열 공급 장치로부터 공급된 온수에 의하여 천연 가스 수화물이 해리되어 생성된 기체를 수집하여 외부에 전달하여 재사용하며, 상기 드레인 타워 장치는 상기 온수에 의해 해리된 온수와 NGH 해리 수용액의 혼합물로 이루어진 화물창(600)의 혼합 용액이 연속적으로 순환하여 상기 기화열 장치에 재공급 되도록 얼지 않도록 가열하는 기능을 갖는다.
상술한 기화열 공급 장치, 가스 처리 장치 및 드레인 타워 장치의 각각은 NGH를 운반하는 선박의 내부 또는 외부 육상에 설치될 수 있다.
상기 기화열 공급 장치에서 물탱크(210)는 소정의 저장 공간을 가지며 화물창(600)에 NGH 해리를 위하여 공급하는 물을 저장하며, 제2 열교환기(220)는 하나의 매개체로부터 다른 매개체로 효율적인 열변환을 위한 장비로 물탱크(210)로부터 연결된 파이프를 통하여 물을 입력받고 열원(510)에 의해서 상기 물을 소정 온도(약 80 ℃)로 가열한다.
제2 펌프(230)는 파이프를 통하여 제2 열교환기(220)로부터 출력된 물을 드레인 타워(440)의 상부에 부착된 스프레이 노즐(250)에 공급하는 펌핑력을 제공한다.
스프레이 노즐(250)은 복수 개로 구성되며 바람직하게는 2개~4개 정도이며, 스프레이 노즐(250)로부터 분사된 온수에 의해 NGH가 해리되어 기체인 가스와 액체인 해리수로 변환되며 해리수와 온수가 혼합된 혼합 용액이 화물창(600)의 하부에 고인다.
제3 펌프(240)는 드레인 타워(440)의 하부 또는 바닥에 설치된 파이프를 통하여 상기 혼합 용액을 물탱크(210)로 회수하여 저장하는 펌핑력을 구비하며, 제2 펌프(230)와 제3 펌프(240)는 모두 입출력 포트를 구비하는 물펌프이다.
가스 처리 장치에서 화물창(600)으로부터 가스가 송출되는 가스관(송출관 또는 파이프)에 온/오프 가능한 밸브(320)가 직렬연결되고 밸브(320)를 통과한 가스는 물분리기(340)에서 수분이 제거된 상태에서 가스 압축기(330)로 입력된다.
여기서, 안전 밸브(310)는 밸브(320)와 가스관에 병렬로 접속되며 화물창(600)의 가스 압력이 정해진 한계 압력 이상인 경우에 열려서(온) 가스를 외부 저장탱크 또는 대기로 배출한다.
또한 안전 밸브(310)가 닫혀서(오프) 동작하지 않는 경우에 밸브(320)는 온/오프 제어되어 가스의 흐름이 개폐된다.
천연 가스 수화물로부터 생성된 가스는 밸브(320) 및 송출관을 통하여 물분리기(340)에 입력되고 물분리기(340)는 가스에 포함된 수분을 제거하고 남은 물을 화물창(600)에 재공급한다.
상기 가스 압축기(330)는 물분리기(340)로부터 출력된 가스를 입력받고 가스의 압력을 증가시켜 외부의 공급처 등으로 공급한다.
드레인 타워 장치에서 드레인 타워(440)는 속이 빈 원통의 튜브(441) 형상으로 이루어지며 화물창(600)의 바닥에 설치되며 해리후 화물창(600)의 하부에 고인 혼합 용액을 얼지 않도록 가열하며, 부동액 저장 탱크(410)는 소정의 저장 공간을 갖고 드레인 타워(440)에 공급하기 위한 부동액을 저장한다.
제1 열교환기(420)는 부동액 저장 탱크(410)로부터 입력된 부동액을 입력받고 열원(510)에 의해서 상기 부동액을 소정 온도(약 80℃)로 가열한다.
제1 펌프(430)는 제1 열교환기(420)로부터 출력된 부동액을 드레인 타워(440)의 히팅 튜브부(441)에 공급 및 순환시켜 다시 부동액 탱크(410)로 회수시키는 펌핑력을 제공한다.
여기서, 상기 부동액은 자동차 부동액으로써 널리 사용되는 유기 화합물로서 무색, 무취의 액체로 유해한 물질이며 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol)이다.
드레인 타워(440)는 히팅 튜브부(441)와 베이스부(442)를 포함하여 구성되며, 베이스부(442)는 원통 형상으로 이루어져 화물창(600) 내부 바닥에 고정된다.
상기 히팅 튜브부(441)는 길고 가는 U자 형상의 히팅 튜브가 복수 개로 이루어지며 각각의 U자 형상의 히팅 튜브는 부동액의 주입구와 배출구를 가지며 상기 각각의 U자 형상의 튜브는 인접한 U자 형상의 히팅 튜브와 소정의 간격을 가지고 베이스부(442)의 상부에 소정 지름을 갖는 원주와 수직 방향으로 결합된다.
여기서 상기 소정 지름은 제3 펌프(240)를 포함하는 직경 이하를 의미한다.
또한, 상기 소정의 간격은 물 또는 혼합 용액이 통과할 정도로 크고 NGH 또는 NGH 입자가 통과할 수 없을 정도로 작은 거리를 의미한다.
여기서, 제3 펌프(240)는 혼합 용액을 화물창(600)으로부터 배수하기 위한 물펌프로 화물창(600) 상부, 드레인 타워(440)의 하부, 선박의 테크 또는 육상 어느 곳에도 설치가능하다.
본 발명은 NGH 수송선에 적재된 NGH를 하역하기 위한 시스템으로서 고상의 NGH를 직접 하역하지 않고 기화하여 가스만 하역하기 위한 기화 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 NGH 하역 기화 시스템은 화물창내에 주입된 온수 또는 열수(Hot water)와 NGH가 해리된 물을 배출하기 위한 드레인 라인을 유지하는 드레인 타워 장치와 NGH를 직접 해리된 반응수 및 열공급수를 회수하는 기화열 공급 장치 그리고 NGH 분해로 발생된 천연 가스를 회수하기 위한 가스 처리 장치로 구성된다.
드레인 타워 장치는 NGH 탱크(화물창) 내에 공급될 열원인 열수 또는 온수와 NGH에서 해리된 물이 원활히 배수될 수 있도록 드레인 라인을 확보하기 위한 장치이다.
선박 내부 또는 외부에 저장된 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol:부동액)을 열교환기를 통해 가열하여 NGH 화물창내에 설치된 드레인 타워(440)에 공급하여 드레인 타워(440) 주변을 가열하여 막혀있는 NGH를 해리시키고 드레인 타워(440) 주위의 배수로가 얼지 않고 배수가 원활하도록 유지하기 위한 장치이다.
기화열 공급 장치는 선체 내부 또는 외부에 저장된 물을 열교환기를 통하여 가열한 다음 화물창 내부에 NGH를 해리하기 위하여 스프레이 노즐(250)을 통한 열수 공급과 냉각된 열수와 NGH 해리로 인하여 발생된 해리수를 드레인 타워를 통하여 드레인 후 재순환하는 장치로 이 때 NGH의 해리 속도는 주입되는 열수의 온도와 유량에 따라 조절할 수 있다.
가스 처리 장치는 NGH 해리로 인하여 발생된 천연 가스를 회수하여 배출하는 장치로 화물창 내부에서 해리된 천연 가스에 의해 화물창의 내압이 증가하지 않도록 안전 밸브(310)와 가스 내에 포함된 수분을 제거하기 위한 물분리기(340) 및 가스 압축기(330)를 포함하여 구성된다.
도 4, 5 및 7을 참조하면, 드레인 타워(440)는 화물창(600) 내부에 복수 개로 설치되며 그 길이(높이)는 화물창의 내부 높이 보다 작고 적재된 천연 가스 수화물을 고르게 완전히 해리시키기 위해 스프레이 노즐(250)이 장착되는 최소 높이보다 크다.
즉, 스프레이 노즐(250)은 위에서 아래에 온수를 분무하여 적재된 NGH의 높이에 따라서 상기 적재된 NGH를 완전히 해리 시킬 수 있도록 하는 최소의 부착 높이를 결정할 수 있다.
또한, 제1 펌프(430)와 연결된 파이프는 튜브부(441)의 복수 개의 부동액 주입구와 병렬연결되며 부동액 저장 탱크(410)와 연결된 파이프는 튜브부(441)의 복수 개의 배출구와 병렬연결된다.
또한, 상기 히팅 튜브부(441)는 가열된 부동액이 주입구, 유로와 배출구가 일체화된 U자 형상의 히팅 튜브의 각각에 병렬연결된 물펌프(430)와 부동액 저장 탱크(410)를 이용하여 상기 드레인 타워를 효율적으로 가열할 수 있다.
210 : 물탱크 220 : 제2 열교환기
230 : 제2 펌프 240 : 제3 펌프
250 : 스프레이 노즐 310 : 안전 밸브
320 : 밸브 330 : 가스 압축기
340 : 물분리기 410 : 부동액 탱크
420 : 제1 열교환기 430 : 제1 펌프
440 : 드레인 타워 510 : 열원
600 : NGH 저장 탱크

Claims (9)

  1. 선박의 화물창에 적재된 천연 가스 수화물 재기화 시스템에 있어서,
    외부로부터 공급된 열원을 이용하여 상기 화물창에 온수를 공급하는 기화열 공급 장치; 상기 기화열 공급 장치로부터 공급된 온수에 의하여 천연 가스 수화물이 해리되어 생성된 기체를 수집하여 재사용하는 가스 처리 장치; 및 상기 온수에 의해 해리된 화물창의 혼합 용액이 연속적으로 순환하여 상기 기화열 공급 장치에 재공급 되도록 가열 기능을 갖는 드레인 타워 장치를 포함하며,
    상기 드레인 타워 장치는 속이 빈 원통의 튜브 형상으로 이루어지며 상기 화물창의 바닥에 설치되며 해리후 화물창의 하부에 고인 혼합 용액을 얼지 않도록 가열하는 드레인 타워; 상기 드레인 타워에 공급하기 위한 부동액을 저장하는 부동액 저장 탱크; 상기 부동액 저장 탱크로부터 입력된 부동액을 입력받고 상기 열원에 의해서 상기 부동액을 가열하는 제1 열교환기; 및 상기 제1 열교환기로부터 출력된 부동액을 상기 드레인 타워의 튜브부에 공급 및 순환시켜 다시 부동액 탱크로 회수시키는 펌핑력을 제공하는 제1 펌프를 포함하며,
    상기 드레인 타워는 상기 화물창 내부 바닥에 고정되는 베이스부; 및 주입구와 배출구를 가지며 U자 형상의 히팅 튜브로 형성되어 다수 개의 U자 형상의 히팅 튜브는 각각의 U자 형상의 히팅 튜브가 인접한 U자 형상의 히팅 튜브와 소정의 간격을 가지고 상기 베이스부 상에 원을 형성하여 베이스부와 수직으로 배치되는 히팅 튜브부를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기화열 공급 장치는 상기 화물창에 공급하는 물을 저장하는 물탱크; 상기 물탱크로부터 입력된 물을 입력받고 상기 열원에 의해서 상기 물을 가열하는 제2 열교환기; 상기 제2 열교환기로부터 출력된 물을 상기 드레인 타워 장치에 부착된 스프레이 노즐에 공급하는 펌핑력을 제공하는 제2 펌프; 및 상기 스프레이 노즐로부터 분사된 온수에 의해 해리된 혼합 용액을 펌핑력을 이용하여 화물창으로부터 회수하여 상기 물탱크에 저장하는 제3 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 처리 장치는 상기 천연 가스 수화물로부터 생성된 가스를 송출관을 통하여 입력받아 가스에 포함된 수분을 제거하고 남은 물을 재공급하는 물분리기; 및 상기 물분리기로 출력된 가스를 입력받고 가스의 압력을 증가시켜 외부로 공급하는 가스 압축기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 가스 처리 장치는 물분리기 전단에 상기 화물창의 가스 압력이 정해진 소정 압력 이상인 경우 온되어 상기 가스를 배출하는 안전 밸브와 상기 안전 밸브가 오프시 상기 가스의 흐름을 개폐 가능하도록 하는 밸브를 상기 송출관에 구비하는 것을 특징으로 하는 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 히팅 튜브부는 가열된 부동액이 주입구, 유로와 배출구가 일체화된 U자 형상의 히팅 튜브의 각각에 병렬연결된 물펌프와 부동액 저장 탱크를 이용하여 상기 드레인 타워를 가열하는 것을 특징으로 하는 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 부동액은 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol)인 것을 특징으로 하는 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 드레인 타워는 상기 화물창 내부에 복수 개로 설치되며 그 높이는 화물창의 내부 높이 보다 작고 상기 적재된 천연 가스 수화물을 고르게 완전히 해리시키기 위해 스프레이 노즐이 장착되는 최소 높이 보다 큰 것을 특징으로 하는 천연 가스 수화물 수송선의 하역을 위한 재기화 시스템.
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