KR101444121B1 - 가스의 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스의 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템에 관한 것으로서, 액체상태의 가스가 수용된 액화물 저장탱크, 상기 액화물 저장탱크로부터 상기 가스를 이송시키는 액화물 공급라인, 상기 액화물 저장탱크에 연결되어 발생되는 제1 BOG를 이송시키는 증발가스 공급라인, 상기 액화물 공급라인에 연결되어 상기 액화물 저장탱크로부터 이송되는 상기 가스의 압력을 증가시키고 기화시키는 기화유닛, 상기 기화유닛에 연결되어 기화된 상기 가스를 대상위치로 전달하는 기화물 공급라인 및 상기 기화물 공급라인 및 상기 증발가스 공급라인과 연결되고, 상기 기화물 공급라인을 통과하는 상기 가스의 압력을 감압시키고, 상기 증발가스 공급라인을 통과하는 상기 제1 BOG의 압력을 승압 시키는 압력조절유닛을 포함하는 증발가스 처리시스템이 개시된다.

Description

가스의 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템{BOG Treating System Using Expending Energy of Gas Fuel}
본 발명은 증발가스 처리시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스를 감압시키는 팽창기와 증발가스를 압축하는 압축기를 연결시켜 팽창기에서 발생되는 동력을 이용하여 압축기를 동작시키는 가스의 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템에 관한 것이다.
LNG(Liquefied Natural Gas)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스 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 LPG등은 천연가스나 석유가스를 극저온으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태일 때 보다 그 부피가 대폭적으로 감소되므로 일반적으로 원거리 운반을 할 때 액체상태로 사용된다.
극저온 상태의 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크가 마련된 해상 구조물의 예로서는 액화가스 운반선 이외에도 LNG재기화 선박 및 해상 플랫폼과 같은 구조물 등이 있다.
이러한 극저온 상태의 액화가스를 저장하는 저장탱크에서는 필연적으로 증발가스(BOG: Boiled Off Gas)가 발생하게 되고, 이를 처리하기 위해서 다양한 장치들이 개발되어 왔다. 특히 재액화 설비를 가지기도 하고 대기방출 후 연소시키는 방법들이 많이 사용되어 왔지만 에너지 낭비가 심하고 CO2 및 CH4등의 방출로 인해서 대기가 오염되는 온실가스가 증가되는 문제점이 발생하였다.
종래에 개발된 증발가스를 다시 재액화 시키는 장치는 국내공개특허 10-2010-0049728호의 증발가스 재액화 장치용 냉각 시스템의 성능 유지 장치 및 방법이 있다.
본 발명은 증발가스 처리시스템에 관한 것으로서, 대상위치로 이송되는 고압의 가스를 팽창기에서 감압시킬 때 발생하는 동력을 이용하여 증발가스를 함께 압축시킴으로써 가스와 증발가스를 혼합시켜 대상위치로 공급하는 가스의 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템을 제공함에 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 증발가스 처리시스템은, 액체상태의 가스가 수용된 액화물 저장탱크, 상기 액화물 저장탱크로부터 상기 가스를 이송시키는 액화물 공급라인, 상기 액화물 저장탱크에 연결되어 발생되는 제1 BOG(Boiled off Gas; BOG)를 이송시키는 증발가스 공급라인, 상기 액화물 공급라인에 연결되어 상기 액화물 저장탱크로부터 이송되는 상기 가스의 압력을 증가시키고 기화시키는 기화유닛, 상기 기화유닛에 연결되어 기화된 상기 가스를 대상위치로 전달하는 기화물 공급라인; 및 상기 기화물 공급라인 및 상기 증발가스 공급라인과 연결되고, 상기 기화물 공급라인을 통과하는 상기 가스의 압력을 감압시키고, 상기 증발가스 공급라인을 통과하는 상기 제1 BOG의 압력을 승압 시키는 압력조절유닛을 포함한다.
또한, 상기 압력조절유닛은 상기 기화물 공급라인상에 연결되어 상기 가스의 압력을 감압시키는 팽창기 및 상기 팽창기와 연결되며 상기 증발가스 공급라인상에 연결되어 상기 팽창기의 동작에 의해 발생되는 동력에 의해 공급된 상기 제1 BOG의 압력을 승압 시키는 압축기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 압축기는 복수 개로 구성되어 상기 증발가스 공급라인에서 공급되는 상기 제1 BOG를 단계적으로 압축시킬 수 있다.
또한, 상기 액화물 공급라인상에서 상기 액화물 저장탱크와 상기 기화유닛 사이에 배치되어 이송되는 액체상태의 상기 가스를 수용하여 상기 기화유닛으로 전달하는 버퍼탱크를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 압축기는 상기 증발가스 공급라인을 통해서 공급된 상기 제1 BOG의 압력을 승압 시키는 메인 압축수단 및 적어도 하나 이상으로 구성되어 상기 메인 압축수단에 연결되어 승압 된 상기 제1 BOG를 추가적으로 승압 시키는 보조압축수단을 포함하며, 각각이 연속적으로 직렬 연결되어 상기 제1 BOG를 단계적으로 압축할 수 있다.
그리고 상기 버퍼탱크에 연결되고, 상기 버퍼탱크에서 발생되는 제2 BOG를 상기 보조압축수단으로 공급하는 제 1보조공급라인 및 상기 메인 압축수단과 상기 버퍼탱크에 연결되어 상기 버퍼탱크 내부의 압력에 따라서 승압 된 상기 제1 BOG의 일부를 선택적으로 공급하는 제 2보조공급라인을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 압력조절유닛은 상기 팽창기의 팽창에 의해서 발생되는 동력을 이용하여 전력을 발생시키는 발전기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기화물 공급라인상에 구비됨과 동시에 상기 증발가스 공급라인과 연결되며 상기 압력조절유닛을 통하여 감압된 상기 가스와 승압 된 상기 제1 BOG를 공급받아 혼합시키는 혼합유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 제 1항에 있어서 상기 기화물 공급라인상에 구비되며 상기 압력조절유닛에 의해 압력이 감압된 상기 가스를 가열하는 가열유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기화물 공급라인에서 연결되어 선택적으로 기체상태의 상기 가스가 상기 압력조절유닛을 경유하지 않도록 우회시키는 우회라인 및 상기 우회라인상에 배치되어 이동하는 상기 가스의 압력을 낮추어 주는 감압기; 를 포함하는 보조감압유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 가스의 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
액체상태의 가스를 기화하는 과정에서 가스의 증가된 압력을 감압시키는 팽창기의 팽창에 의해 발생되는 동력을 이용하여 압축기를 동작시킴으로써, 별도의 동력 따로 구비하지 않고 액화물 저장탱크에서 발생되는 증발가스(BOG)를 압축하여 가스와 혼합시켜 대상위치로 공급할 수 있는 효과가 있다.
또한, 압축기를 복수 개가 직렬연결 되도록 구성함으로써, 증발가스의 압축 시 다단으로 압축하여 압축효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스의 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템의 구성에 대해서 나타낸 도면;
도 2는 도 1의 가스의 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템에서 압축기가 복수 개로 구성된 상태를 나타낸 도면;
도 3은 도 1의 가스의 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템에서 별도의 발전기가 더 구비된 구성에 대해서 나타낸 도면; 및
도 4는 도 1의 가스 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템에서 보조감압유닛이 더 구비된 구성에 대해서 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예를 설명함에 있어서 가스를 이용하여 설명하였지만 가스 뿐만 아니라 다양한 가스가 적용될 수 있다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 다른 가스 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템의 개략적인 구성에 대해서 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스의 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템의 구성에 대해서 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 가스의 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템은 크게 액화물 저장탱크(100), 액화물 공급라인(L1), 기화물 공급라인(L2), 증발가스 공급라인(L3), 기화유닛(200), 압력조절유닛(300), 혼합유닛(500), 버퍼탱크(400) 및 가열유닛(600)를 포함하여 구성된다.
상기 액화물 저장탱크(100)는 가스(G1)를 수용할 수 있는 탱크로써, 본 실시예에서는 내부에 액화가스(LNG)가 수용되며 기화하지 않도록 기화점 이하의 내부온도를 유지시켜 액체상태로 저장한다.
여기서, 상기 액화물 저장탱크(100)는 대용량의 상기 가스(G1)를 액체상태로 저장하며, 상기 가스(G1)를 선택적으로 사용대상이 되는 대상위치로 공급하도록 한다.
상기 액화물 공급라인(L1)은 일반적인 관 형상을 가지며, 도시된 바와 같이 상기 액화물 저장탱크(100)에 내부에 수용된 액체상태의 상기 가스를 외부로 공급한다.
상기 증발가스 공급라인(L3)은 상기 액화물 저장탱크(100)에 연결되어 발생되는 제1 BOG(G2: Boiled off Gas: 증발가스)를 이송시킨다. 상기 증발가스 공급라인(L3)은 상기 액화물 공급라인(L1)과 유사하게 구성되며 상기 액화물 저장탱크(100) 내부에서 발생되는 상기 제1 BOG(G2)를 상기 대상위치로 공급한다.
상기 기화유닛(200)은 상기 액화물 공급라인(L1)과 연결되어 액체상태로 이송되는 상기 가스(G1)를 가압 및 가열함으로써 기체상태로 상변화를 시킨다.
상기 기화유닛(200)은 크게 가압펌프(210) 및 가열부(220)를 포함하여 구성되며 상기 가압펌프(210)는 상기 액화물 저장탱크(100)로부터 공급되는 상기 가스(G1)를 가압하여 압력을 증가시킴으로써, 상기 가스(G1)가 초임계상태가 되도록 한다.
여기서, 초임계상태란 일정한 고압의 한계를 넘어선 상태에 도달하여 액체와 기체를 구분할 수 없는 시점의 유체를 가리킨다. 분자의 밀도는 액체에 가깝지만, 점성도는 낮아 기체에 가까운 성질을 가진다. 또 확산이 빨라 열전도성이 높아 적은 양의 열로도 상기 가스연로를 기화시킬 수 있다.
상기 가열부(220)는 상기 가압펌프(210)에 의해서 가압된 상기 가스(G1)에 열을 전달하여 기화시키는 장치로써, 일반적인 히터가 사용될 수도 있으며 본 실시예에서 상기 기화유닛(200)은 가열된 해수를 이용하여 열교환을 통해 상기 가스(G1)를 기화시킨다.
일반적으로 상기 가스(G1)는 기화점이 매우 낮기 때문에 상기 액화물 저장탱크(100)에서 액체상태로 보관하기 위해서 나은 온도를 가지게 된다. 그래서 상기 가스(G1)를 기화시킬 때 많은 양의 에너지가 필요하다. 하지만, 상기 가스(G1)가 초임계상태가 되면 기화에 필요한 에너지가 상대적으로 적어지게 된다.
그래서 상기 기화유닛(200)은 상기 가압펌프(210)를 이용하여 이송되는 상기 가스(G1)를 초임계상태로 만든 후, 상기 가열부(220)를 통해서 열을 전달함으로써 상기 가스(G1)를 기화시킨다.
즉, 상기 액화물 저장탱크(100)에 수용된 상기 가스(G1)는 상기 기화유닛(200)을 경유하면서 고압기체상태가 된다.
상기 기화물 공급라인(L2)은 상기 기화유닛(200)에 연결되어 기화된 상기 가스(G1)를 상기 대상위치로 이송시킨다. 여기서, 상기 기화물 공급라인(L2)은 상기 액화물 공급라인(L1)과 동일한 재질과 형상을 가질 수 있으며, 내부에 상기 가스(G1)가 기체상태로 이동하게 된다. 그리고 상기 기화물 공급라인(L2)은 기화된 상기 가스(G1)가 고압의 상태이기 때문에 고압의 가스에 의해서 파손되지 않을 정도의 내구력을 가져야 한다.
상기 압력조절유닛(300)은 상기 기화물 공급라인(L2)에 연결되며 상기 가스(G1)의 이동경로상에 배치되어 기화된 상기 가스(G1)의 압력을 감압시킴과 동시에 상기 증발가스 공급라인(L3)에 연결되어 이동하는 상기 제1 BOG(G2)의 압력을 승압 시킨다. 즉, 상기 압력조절유닛(300)은 상기 기화물 공급라인(L2)을 따라 이동하는 기체상태의 상기 가스(G1) 압력을 낮추어주고 이와 동시에 상기 증발가스 공급라인(L3)을 따라 이동하는 상기 제1 BOG(G2)의 압력을 증가시킨다.
상기 압력조절유닛(300)의 구체적인 구성을 살펴보면, 상기 압력조절유닛(300)은 크게 팽창기(310)와 압축기(320)를 포함하여 구성되며, 상기 팽창기(310)는 상기 기화물 공급라인(L2)에 연결되어 이송되는 상기 가스(G1)의 압력을 감압시킨다. 본 실시예에서 상기 팽창기(310)는 상기 기화유닛(200)을 경유하며 기화한 상기 가스(G1)를 상기 대상위치에서 요구되는 압력에 맞게 저압으로 팽창시켜 압력을 낮추어준다.
그리고 상기 압축기(320)는 상기 팽창기(310)와 연결되며 상기 증발가스 공급라인(L3)상에 연결되어 이동하는 상기 제1 BOG(G2)를 압축하여 압력을 증가시킨다.
여기서, 상기 압축기(320)는 상기 팽창기(310)에서 상기 가스(G1)의 압력을 낮추기 위해서 팽창하는 동력을 이용하여 이동하는 상기 제1 BOG(G2)를 압축한다. 즉, 상기 압축기(320)는 상기 팽창기(310)와 연결되어 상기 팽창기(310)의 팽창하는 팽창력이 그대로 상기 압축기(320)에서 압축하는 압축력이 된다. 물론, 상기 팽창기(310)와 상기 압축기(320)가 일체로 구성될 수 있으며, 따로 분리되어 구성되더라도 상기 팽창기(310)의 팽창력을 이용하여 상기 압축기(320)가 상기 제1 BOG(G2)를 압축할 수 있다면 어떤 구성이라도 적용이 가능하다.
상기 혼합유닛(500)은 상기 기화물 공급라인(L2)상에 구비됨과 동시에 상기 증발가스 공급라인(L3)과 연결되며 상기 압력조절유닛(300)을 통하여 감압된 상기 가스(G1)와 승압 된 상기 제1 BOG(G2)를 공급받아 혼합시킨다.
즉, 상기 혼합유닛(500)은 상기 기화물 공급라인(L2)과 상기 증발가스 공급라인(L3) 각각으로부터 공급되는 상기 가스(G1)와 상기 제1 BOG(G2)를 혼합하여 상기 대상위치로 전달한다. 여기서, 상기 액화물 저장탱크(100)로부터 공급되는 상기 가스(G1)의 압력과 발생된 상기 제1 BOG(G2)의 압력이 서로 다르기 때문에 각각이 상기 압력조절유닛(300)을 통과함에 따라 압력이 균형을 이루게 되고, 각각의 압력 편차가 적어진 상태에서 상기 혼합유닛(500)에 의해서 혼합된다.
물론, 상기 혼합유닛(500)을 추가로 구비하지 않더라도 상기 가스(G1)와 상기 제1 BOG(G2)를 혼합시킬 수 있지만, 상기 압력조절유닛(300)에 의해서 압력이 조절된 상기 가스(G1)와 상기 제1 BOG(G2)는 서로 온도차이가 나게 된다.
특히, 상기 압축기(320)에 의해서 가압된 상기 제1 BOG(G2)는 온도가 크게 상승하기 때문에 상기 가스(G1)와 상기 제1 BOG(G2)의 온도차이가 큰 경우, 서로 혼합이 잘 일어나지 않게 된다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 별도의 혼합유닛(500)을 구비하여 상기 압력조절유닛(300)을 경유한 상기 가스(G1)와 상기 제1 BOG(G2)가 잘 혼합되도록 한다.
이와 같이 상기 압축기(320)와 상기 팽창기(310) 각각이 이송되는 상기 가스(G1)와 상기 제1 BOG(G2)의 압력을 조절하여 상대적인 압력 차를 최소화 시키도록 구성됨으로써, 상기 혼합유닛(500)에서 상기 가스(G1)와 상기 제1 BOG(G2)를 혼합한다.
상기 버퍼탱크(400)는 내부에 상기 가스(G1)를 수용할 수 있도록 구성되며, 상기 액화물 공급라인(L1)상에 배치되어 상기 액화물 저장탱크(100)에 수용된 상기 가스(G1)의 일부를 상대적으로 상기 액화물 저장탱크(100)보다 높은 압력에서 수용하여 상기 가스(G1)가 안정적으로 상기 대상위치에 공급될 수 있도록 한시적으로 수용을 한다.
이때, 상기 버퍼탱크(400)는 상기 가스(G1)를 액체상태로 수용하며 온도변화에도 액체상태가 유지될 수 있도록 상기 액화물 저장탱크(100)에 비해서 상대적으로 높은 압력을 유지하도록 구성된다.
가스(G1)는 온도의 영향을 많이 받기 때문에, 가스(G1)를 기화시켜 공급하는 시스템은 일반적으로 별도의 상기 버퍼탱크(400)를 구비하여 대용량의 상기 액화물 저장탱크(100)에서 상기 가스(G1)의 일부를 한시적으로 수용한 후 상기 기화유닛(200)으로 전달한다.
물론, 상기 액화물 저장탱크(100)에서 직접 상기 기화유닛(200)으로 상기 가스(G1)를 전달할 수도 있지만, 주변환경에 민감한 상기 가스(G1)를 안정적으로 공급하기 위해서 상기 버퍼탱크(400)가 구비된다.
상기 가열유닛(600)은 도시된 바와 같이 상기 기화물 공급라인(L2)상에 배치되어 상기 팽창기(310)에 의해서 감압된 상기 가스(G1)를 가열한다. 상기 팽창기(310)에 의해서 기화된 상기 가스(G1)는 상기 팽창기(310)를 통과하며 감압된다. 이 과정에서 상기 가스(G1)는 압력이 감소됨과 동시에 온도도 함께 낮아지게 된다.
그래서 상기 가열유닛(600)은 상기 가스(G1)의 이송경로상에 배치되어 상기 압력조절유닛(300)에 의해서 감압된 상기 가스(G1)의 온도를 높여줌으로써 상기 대상위치에 공급되기 알맞도록 한다.
여기서, 상기 가열유닛(600)은 일반적인 가열장치가 될 수 있으며, 본 실시예에서는 가열된 해수를 이용한 열교환기가 사용된다.
이와 같이 구성된 증발가스 처리시스템의 전체적인 동작 상태에 대해서 살펴보면, 먼저 상기 액화물 저장탱크(100)에서 상기 액화물 공급라인(L1)을 통해서 상기 버퍼탱크(400)로 상기 가스(G1)를 공급한다. 여기서, 상기 액화물 저장탱크(100)의 압력은 예를 들어, 약 1bara정도이며 상기 가스(G1)가 액체상태가 유지될 수 있도록 극저온 상태를 유지한다. 그리고 상기 버퍼탱크(400)는 상기 액화물 저장탱크(100)보다 상대적으로 압력이 높은 예를 들어, 약 5bara정도의 압력을 유지하며 수용된 상기 가스(G1)가 액체상태를 유지할 수 있도록 한다.
이와 같이 상기 버퍼탱크(400)에 수용된 상기 가스(G1)는 상기 액화물 공급라인(L1)을 따라서 상기 기화유닛(200)으로 이동하며 기화된다. 여기서, 상기 가스(G1)는 상기 가압펌프(210)에 의해서 예를 들어, 약 150bara정도의 고압으로 가압되며 이에 따라 초임계상태가 된다. 그리고 상기 가열부(220)에 의해서 온도가 상승하며 기화된다. 즉, 상기 가스(G1)는 상기 기화유닛(200)에 의해서 온도가 올라가 기체상태가 되며 고압의 상태가 된다.
상기 기화유닛(200)에 의해서 기화된 상기 가스(G1)는 상기 대상위치에서 요구되는 압력에 알맞도록 상기 압력조절유닛(300)에 의해서 감압된다. 상기 가스(G1)는 상기 팽창기(310)에 의해서 감압되며, 이에 따라 상기 팽창기(310)는 상기 가스(G1)가 감압되며 팽창함에 의해서 동력이 발생된다.
한편, 상기 액화물 저장탱크(100)에서 발생되는 상기 제1 BOG(G2)는 상기 증발가스 공급라인(L3)을 따라 이동 경로상에 배치된 상기 압력조절유닛(300)으로 전달되며, 상기 압축기(320)에 의해서 압력이 증가하게 된다. 이때, 압력이 증가한 상기 제1 BOG(G2)는 상기 팽창기(310)에 의해서 감압된 상기 가스(G1)의 압력과 유사한 압력을 가지도록 구성된다. 여기서, 상기 압축기(320)는 일반적인 구성의 압축기(320)로써 상기 팽창기(310)가 상기 가스(G1)를 감압시키면서 발생된 동력을 이용하여 상기 제1 BOG(G2)를 압축시킨다.
즉, 상기 압력조절유닛(300)은 고압의 상기 가스(G1)에 의해서 상기 팽창기(310)가 동작함과 동시에 이를 이용하여 상기 압축기(320)가 동작하며 상기 제1 BOG(G2)의 압력을 증가시킨다. 상기 압력조절유닛(300)에 의해서 상기 가스(G1)와 상기 제1 BOG(G2)는 예를 들어, 약 6~70bara정도로 압력이 조절된다.
이와 같이 상기 압력조절유닛(300)에 의해서 압력이 변화된 상기 가스(G1)와 상기 제1 BOG(G2)는 각각이 상기 기화물 공급라인(L2) 및 상기 증발가스 공급라인(L3)을 따라서 상기 혼합유닛(500)으로 공급된다.
상기 혼합유닛(500)으로 공급된 상기 가스(G1) 및 상기 제1 BOG(G2)는 상기 혼합유닛(500)에서 혼합된 후 상기 기화물 공급라인(L2)을 따라서 상기 대상위치로 공급된다. 여기서, 상기 가스(G1)와 상기 제1 BOG(G2)는 상기 압력조절유닛(300)에 의해서 서로의 압력이 비슷하게 맞춰졌지만, 각각의 온도는 서로 다른 상태가 될 수 있다. 이에 따라 상기 혼합유닛(500)은 공급되는 상기 가스(G1)와 상기 제1 BOG(G2)의 온도를 조절하여 서로 고르게 혼합될 수 있도록 한다.
감압된 상기 가스(G1)와 상기 제1 BOG(G2)는 실질적으로 동일한 기체이기 때문에 상기 혼합유닛(500)에서는 각각을 혼합하는데 있어서 큰 문제가 되지 않는다.
다음으로, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 상기 압축기(320)가 복수 개로 구성되어 이송되는 상기 제1 BOG(G2)를 다단압축 하는 변형된 구성에 대해서 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 도 1의 가스(G1)의 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템에서 압축기(320)가 복수 개로 구성된 상태를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이 상기 압축기(320)는 복수 개로 구성되어 각각이 연속적으로 직렬 연결되어 상기 증발가스 공급라인(L3)에서 공급되는 상기 제1 BOG(G2)를 단계적으로 압축한다. 이와 같이 상기 압축기(320)가 상기 제1 BOG(G2)를 다단으로 압축하면 상기 제1 BOG(G2)의 압축 효율이 증가하여 사용되는 에너지를 줄일 수 있으며, 상기 팽창기(310)를 통해서 감압된 상기 가스(G1)와의 압력 차이를 최소화할 수 있다.
일반적으로 고압 압축을 할 때 한번의 압축으로는 압축비가 커지고, 체적 효율이 저하해 능률이 나빠지므로, 2단 또는 그 이상으로 분해해서 압축한다. 본 실시예에서도 이와 같이 한대의 상기 압축기(320)로 압축하는 것과, 2대 또는 그 이상의 상기 압축기(320)를 사용하는 경우가 있다.
본 실시예에서는 상기 압축기(320)는 메인 압축수단(322) 및 보조압축수단(324)의 두 개로 구성되어 이송되는 상기 제1 BOG(G2)를 압축한다.
상기 메인 압축수단(322)은 상기 증발가스 공급라인(L3)을 통해서 공급된 제1 BOG(G2)를 상기 팽창기(310)에 의한 동력을 이용하여 압축을 통해 승압 시킨다.
상기 보조압축수단(324)은 적어도 하나 이상으로 구성되어 상기 메인 압축수단(322)에 연결되어 승압 된 상기 제1 BOG(G2)를 추가적으로 승압 시킨다. 여기서, 상기 메인 압축수단(322) 및 상기 보조압축수단(324)은 각각이 연속적으로 직렬 연결되어 상기 제1 BOG(G2)를 단계적으로 압축함으로써 상기 제1 BOG(G2)의 압력을 증가시킨다.
이와 같이 상기 압축기(320)는 상기 메인 압축수단(322)과 상기 보조압축수단(324)으로 구성되어 상기 제1 BOG를 압축하며, 각각은 상술한 바와 같이 상기 팽창기(310)에 연결되어 상기 팽창기(310)의 팽창에 의해 발생되는 동력을 이용하여 상기 제1 BOG를 압축한다.
한편, 도시된 바와 같이 상기 버퍼탱크(400)에 보관된 상기 가스(G1)에서도 제2 BOG(G3)가 발생한다. 여기서, 상기 메인탱크에서 발생하는 상기 제1 BOG(G2)와의 혼란을 피하기 위해 이하 상기 메인탱크에서 발생하는 BOG는 제1 BOG(G2)라 하고 상기 버퍼탱크(400)에 발생되는 BOG를 제2 BOG(G3)라고 한다.
이와 같이 상기 버퍼탱크(400)에서 발생되는 제2 BOG(G3)를 처리할 수 있도록 본 실시예에서는 도시된 바와 같이 별도의 제 1보조공급라인(L4) 및 제 2보조공급라인(L5)을 더 구한다.
상기 제 1보조공급라인(L4)은 상기 버퍼탱크(400)에 연결되어 발생되는 상기 제2 BOG를 상기 보조압축수단(324)으로 공급하는 라인으로써, 상기 메인 압축수단(322)에 의해서 압력이 상승한 상기 제1 BOG(G2)와 함께 상기 보조압축수단(324)으로 공급된다.
이는 상기 버퍼탱크(400) 내부의 압력이 상기 액화물 저장탱크(100)보다 상대적으로 압력이 더 높기 때문에 발생된 상기 제2 BOG(G3)의 압력이 상기 액화물 저장탱크(100)에서 발생된 상기 제1 BOG(G2)의 압력보다 높다.
그래서 상기 제1 BOG(G2)는 상기 메인 압축수단(322)에 의해 압력이 증가된 상태로 상기 제2 BOG(G3)와 함께 상기 보조압축수단(324)으로 공급된다.
이와 같이 상기 제 1보조공급라인(L4)을 구비함으로써, 상기 버퍼탱크(400)에서 발생된 상기 제2 BOG(G3)도 압축하여 상기 가스(G1)와 함께 상기 대상위치로 공급할 수 있다.
상기 제 2보조공급라인(L5)은 상기 메인 압축수단(322)과 상기 버퍼탱크(400)에 연결되어 상기 버퍼탱크(400) 내부의 압력에 따라 선택적으로 상기 메인 압축수단(322)에서 압축된 상기 제1 BOG(G2)의 일부를 상기 버퍼탱크(400)로 공급한다.
이는 상기 버퍼탱크(400) 내부의 압력이 일정하게 유지되도록 하기 위해서 압축된 상기 제1 BOG(G2)를 상기 제 2보조공급라인(L5)을 따라 상기 버퍼탱크(400)로 선택적으로 공급한다. 상기 버퍼탱크(400)의 내부 압력이 압축된 상기 제1 BOG(G2)의 압력보다 낮은 경우, 상기 제1 BOG(G2)는 상기 버퍼탱크(400)로 공급되어 내부의 압력을 증가시킨다. 또한, 이와 같은 경우 상기 버퍼탱크(400)에서 발생되는 상기 제2 BOG(G3)의 압력이 상기 메인 압축수단(322)에 의해서 가압된 상기 제1 BOG(G2)보다 낮아지기 때문에, 각각이 혼합되어 상기 보조압축수단(324)으로 공급될 때 압력 차이가 발생하여 혼합하는데 어려움이 발생한다.
그래서 상기 메인 압축수단(322)에 의해서 압력이 증가한 상기 제1 BOG(G2)의 일부를 상기 버퍼탱크(400) 내부의 압력상태에 따라 선택적으로 공급함으로써, 상기 버퍼탱크(400)의 압력을 조절한다.
이와 같이, 상기 압축기(320)가 상기 메인 압축수단(322) 및 상기 보조압축수단(324)으로 구성되어 상기 제1 BOG(G2)를 보다 효과적으로 압축시킬 수 있으며, 추가적으로 상기 제 1보조공급라인(L4) 및 상기 제 2보조공급라인(L5)을 더 구비함으로써, 상기 버퍼탱크(400)의 내부압력을 유지시킬 뿐만 아니라 발생되는 제2 BOG(G3)도 상기 제1 BOG(G2)와 함께 상기 가스(G1)와 혼합시킬 수 있다.
다음으로, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 증발가스 처리시스템에서 상기 압력조절유닛(300)에 별도의 발전기(330)가 더 구비된 형태에 대해서 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 도 1의 가스(G1)의 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템에서 별도의 발전기(330)가 더 구비된 구성에 대해서 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이 상기 압력조절유닛(300)은 상술한 상기 팽창기(310) 및 상기 압축기(320) 이외에 추가적으로 별도의 발전기(330)를 더 포함하여 구성된다.
상기 발전기(330)는 상기 팽창기(310)의 팽창에 의해서 발생되는 동력을 이용하여 전력을 발생시키도록 구성되며, 상기 가스(G1)가 상기 팽창기(310)에서 팽창하며 발생된 동력을 이용하여 상기 압축기(320)와 상기 발전기(330)가 동시에 구동되도록 구성된다.
상기 발전기(330)는 일반적인 발전기(330)가 사용될 수 있으며, 본 실시예에서는 상기 팽창기(310)의 팽창에 의해서 발생된 동력을 이용하여 별도의 공기를 추가 압축함으로써 상기 발전기(330)라 동작하도록 구성된다.
한편, 도면에 도시되지는 않았지만 상기 압축기(320)는 도 2를 참조하여 설명한 형태로 다단 압축이 가능하도록 구성될 수도 있다.
다음으로, 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 증발가스 처리시스템에서 별도의 감압밸브가 더 구비된 구성에 대해서 살펴보면 다음과 같다.
도 4는 도 1의 가스(G1) 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템에서 보조감압유닛(700)이 더 구비된 구성에 대해서 나타낸 도면이다.
도시된 도면을 살펴보면 기본적인 구성은 도 1을 참조하여 상술한 구성과 동일하지만 추가적으로 별도의 보조감압유닛(700)을 더 포함하여 구성된다.
상기 보조감압유닛(700)은 우회라인(710) 및 감압기(720)를 포함하여 구성되며, 상기 우회라인(710)은 상기 기화물 공급라인(L2)에 연결되어 선택적으로 기화된 상기 가스(G1)를 상기 압력조절유닛(300)으로 경유하지 않도록 우회시킨다. 도시된 바와 같이 상기 우회라인(710)은 양단이 각각 상기 기화물 공급라인(L2)에 연결되며 상기 기화유닛(200)을 경유한 상기 가스(G1)를 상기 가열유닛(600) 또는 상기 대상위치로 전달한다.
상기 감압기(720)는 상기 우회라인(710)상에 배치되어 상기 우회라인(710)을 통해서 이동하는 기체상태의 상기 가스(G1)를 감압시켜 낮은 압력으로 전달한다. 즉, 상기 감압기(720)는 상기 압력조절유닛(300)과 달리 상기 압축기를 구비하지 않고 단순히 이동하는 상기 가스(G1)를 감압만 시키는 장치이다.
여기서, 상기 감압기(720)는 다양한 형태로 구성되며 본 실시예에서 상기 감압기(720)는 줄-톰슨 밸브(Joule Thomson Valve)가 사용된다.
이와 같이 구성된 상기 보조감압유닛(700)은 상기 압력조절유닛(300)과 달리 이동하는 상기 가스(G1)를 감압시키며, 상기 기화유닛(200)을 경유하여 기화된 상기 가스(G1)를 선택적으로 우회시켜 감압한다.
이와 같이 상기 보조감압유닛(700)을 더 구비함으로써, 상기 액화물 저장탱크(100)에서 발생되는 상기 제1 BOG(G2)가 적은 경우, 별도로 상기 제1 BOG(G2)를 압축할 필요가 없기 때문에 기화된 상기 가스(G1)를 단순히 감압만 시키기 위해서 상기 보조감압유닛(700)으로 상기 가스(G1)가 이동되도록 구성된다.
여기서, 상기 우회라인(710)은 상기 기화물 공급라인(L2)에서 분기되며 별도의 전환밸브를 구비하여 기화된 상기 가스(G1)를 상기 압력조절유닛(300)과 상기 감압유닛 중에서 선택적으로 어느 한 방향으로 전달하도록 구성된다.
이에 따라, 상기 제1 BOG(G2)를 압축할 필요가 없는 경우, 상기 전환밸브는 이송되는 상기 가스(G1)를 상기 압력조절유닛(300)으로 전달되지 않고 상기 우회라인(710)을 따라 이동하도록 조절한다.
그래서 상기 우회라인(710)을 따라 이동되는 상기 가스(G1)가 상기 감압기(720)에 의해서 감압되도록 하며, 감압된 상기 가스(G1)는 상기 가열기로 전달된다.
이와 같이, 상기 보조감압유닛(700)을 더 구비함으로써, 상기 액화물 저장탱크(100)에서 발생된 상기 제1 BOG(G2)의 양이 많은 경우, 상기 기화유닛(200)에 의해서 기화된 상기 가스(G1)는 상기 압력조절유닛(300)으로 전달되고, 발생된 상기 제1 BOG(G2)의 양이 적은 경우, 기화된 상기 가스(G1)는 상기 보조감압유닛(700)으로 전달된다.
그리고 상기 압력조절유닛(300) 또는 상기 보조감압유닛(700)에서 감압된 상기 가스(G1)는 다시 상기 기화물 공급라인(L2)을 따라 상기 대상위치로 전달된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예들은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
100: 액화물 저장탱크 200: 기화유닛
300: 압력조절유닛 310: 팽창기
320: 압축기 330: 발전기
400: 버퍼탱크 500: 혼합유닛
600: 가열유닛 700: 감압유닛
710: 우회라인 720: 감압기
L1: 액화물 공급라인 L2: 기화물 공급라인
L3: 증발가스 공급라인 L4: 제 1보조공급라인
L5: 제 2 보조공급라인 G1: 가스
G2, G3: BOG

Claims (10)

  1. 액체상태의 가스가 수용된 액화물 저장탱크;
    상기 액화물 저장탱크로부터 상기 가스를 이송시키는 액화물 공급라인;
    상기 액화물 저장탱크에 연결되어 발생되는 제1 BOG(Boiled off Gas; BOG)를 이송시키는 증발가스 공급라인;
    상기 액화물 공급라인에 연결되어 상기 액화물 저장탱크로부터 이송되는 상기 가스의 압력을 증가시키고 기화시키는 기화유닛;
    상기 기화유닛에 연결되어 기화된 상기 가스를 대상위치로 전달하는 기화물 공급라인; 및
    상기 기화물 공급라인 및 상기 증발가스 공급라인과 연결되고, 상기 기화물 공급라인을 통과하는 상기 가스의 압력을 감압시키고, 상기 증발가스 공급라인을 통과하는 상기 제1 BOG의 압력을 승압 시키는 압력조절유닛; 을 포함하는 가스의 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 압력조절유닛은,
    상기 기화물 공급라인상에 연결되어 상기 가스의 압력을 감압시키는 팽창기; 및
    상기 팽창기와 연결되며 상기 증발가스 공급라인상에 연결되어 상기 팽창기의 동작에 의해 발생되는 동력에 의해 공급된 상기 제1 BOG의 압력을 승압 시키는 압축기;를 포함하는 가스의 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 압축기는,
    복수 개로 구성되어 상기 증발가스 공급라인에서 공급되는 상기 제1 BOG를 단계적으로 압축시키는 가스의 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 액화물 공급라인상에서 상기 액화물 저장탱크와 상기 기화유닛 사이에 배치되어 이송되는 액체상태의 상기 가스를 수용하여 상기 기화유닛으로 전달하는 버퍼탱크를 더 포함하는 가스의 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 압축기는,
    상기 증발가스 공급라인을 통해서 공급된 상기 제1 BOG의 압력을 승압 시키는 메인 압축수단; 및
    적어도 하나 이상으로 구성되어 상기 메인 압축수단에 연결되어 승압 된 상기 제1 BOG를 추가적으로 승압 시키는 보조압축수단을 포함하며,
    각각이 연속적으로 직렬 연결되어 상기 제1 BOG를 단계적으로 압축하는 가스의 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 버퍼탱크에 연결되고, 상기 버퍼탱크에서 발생되는 제2 BOG를 상기 보조압축수단으로 공급하는 제 1보조공급라인; 및
    상기 메인 압축수단과 상기 버퍼탱크에 연결되어 상기 버퍼탱크 내부의 압력에 따라서 승압 된 상기 제1 BOG의 일부를 선택적으로 공급하는 제 2보조공급라인;을 더 포함하는 가스의 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 압력조절유닛은,
    상기 팽창기의 팽창에 의해서 발생되는 동력을 이용하여 전력을 발생시키는 발전기를 더 포함하는 가스의 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 기화물 공급라인상에 구비됨과 동시에 상기 증발가스 공급라인과 연결되며 상기 압력조절유닛을 통하여 감압된 상기 가스와 승압 된 상기 제1 BOG를 공급받아 혼합시키는 혼합유닛을 더 포함하는 가스의 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 기화물 공급라인상에 구비되며 상기 압력조절유닛에 의해 압력이 감압된 상기 가스를 가열하는 가열유닛을 더 포함하는 가스의 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 기화물 공급라인에서 연결되어 선택적으로 기체상태의 상기 가스가 상기 압력조절유닛을 경유하지 않도록 우회시키는 우회라인; 및
    상기 우회라인상에 배치되어 이동하는 상기 가스의 압력을 낮추어 주는 감압기; 를 포함하는 보조감압유닛을 더 포함하는 가스의 팽창에너지를 이용한 증발가스 처리시스템.
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