KR101499106B1 - 엘엔지 카고탱크의 워밍업 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

여기에서는 선박 또는 해상 구조물에서 엘엔지 카고탱크를 워밍업 하기 위한 엘엔지 카고탱크의 워밍업 장치가 개시된다. 개시된 워밍업 장치는, 불활성가스를 엘엔지 카고탱크 내로 공급하는 불활성가스 공급부와, 상기 불활성가스 공급부로부터 상기 엘엔지 카고탱크로 흐르는 불활성가스를 가열하는 히터를 포함한다.

엘엔지, 워밍업, 불활성, 가스, 카고탱크, 선박, 해상구조물

Description

엘엔지 카고탱크의 워밍업 장치 및 방법{EQUIPMENTS AND METHOD FOR WARMING UP LNG CARGO TANK}

본 발명은, 엘엔지 카고탱크를 포함하는 선박 또는 해상구조물에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 선박 또는 해상구조물에서, 비어 있거나 또는 잔류 엘엔지 성분이 남아 있는 엘엔지 카고탱크를 워밍업하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

근래, 천연가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하는 추세이다. 천연가스(Natural Gas; NG)는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 엘엔지 선박을 이용해 극저온으로 액화된 엘엔지(LNG; Liquefied Natural Gas; LNG) 를 원거리의 운반처로 운반된다.

엘엔지 선박은, 엘엔지 카고탱크를 구비한 것으로서, 재기화 설비 및/또는 재액화 설비를 갖춘 것도 공지되어 있다. 또한, 엘엔지 선박 외에 엘엔지 카고탱크를 구비하는 다른 종류의 해상 구조물로도 있으며, 예를 들면, FSRU(Floating Storage and Reclassification unit) 또는 FPSO(Floating Production Storage & Offloading Unit) 등이 공지되어 있다.

엘엔지 선박 또는 해상 구조물에 있어서, 엘엔지의 선적 전에 및/또는 엘엔지의 하역 후에, 엘엔지 카고탱크 내로 불활성가스를 도입하여, 엘엔지 카고탱크의 온도를 높여 주는 워밍업 과정이 요구된다. 이 워밍업 과정에서 엘엔지 카고탱크 내의 잔류 엘엔지 성분(또는, NG 성분)이 불활성가스로 치환된다.

통상, 엘엔지 카고탱크는 그것의 2차 배리어(secondary barrier) 온도가 5℃가 될 때까지 워밍업되는데, 종래 기술에 따르면, 그러한 워밍업에는 대략 60 내지 70시간이 소요된다. 그와 같은 긴 시간의 소요는 엘엔지의 신속한 운송, 선적 및/또는 하역을 저해한다.

따라서, 본 발명의 하나의 기술적 과제는 엘엔지 카고탱크의 워밍업 시간을 단축시키는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 기술적 과제는, 기존 엘엔지 선박 또는 해상구조물의 시스템 변경을 최소화하면서, 불활성가스의 온도를 높이는 방식으로, 엘엔지 카고탱크의 워밍업 시간을 단축하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 엘엔지 카고탱크의 워밍업 장치는, 선박 또는 해상 구조물에서 엘엔지 카고탱크를 워밍업하기 위한 것으로서, 불활성가스를 엘엔지 카고탱크 내로 공급하는 불활성가스 공급부와, 상기 불활성가스 공급부로부터 상기 엘엔지 카고탱크로 흐르는 불활성가스를 가열하는 히터를 포함한다.

바람직하게는, 상기 히터는, 엘엔지와 불활성가스 중 어느 하나가 선택적으로 흐르는 배관에 배치된 채, 상기 엘엔지와 상기 불활성가스 중 어느 하나를 가열한다.

바람직하게는, 상기 히터는 상기 불활성가스를 50 내지 80℃ 온도가 되게 가열한다. 50℃ 미만인 경우, 엘엔지 카고탱크의 워밍업 시간 단축에 제대로 기여하지 못하며, 특히, 80℃ 를 초과하는 경우에는 열응력으로 증가로 인한 엘엔지 카고탱크의 손상이 크게 우려된다.

바람직하게는, 상기 불활성가스 공급부는 불활성가스 생성기를 포함하며, 이 불활성가스 생성기는 산소가 포함된 가스를 처리하여 그 가스 중의 산소 등을 제거 또는 필터링하는 것이 이용될 수 있다.

바람직하게는, 상기 불황성가스 공급부로부터 상기 엘엔지 카고탱크까지 불활성가스를 공급하기 위한 가스 배관라인은,상기 엘엔지 카고탱크로부터 상기 선박 또는 해상구조물 내 엘엔지 소요처까지 연장된 엘엔지 배관라인과 중복되는 중복배관을 포함하며, 상기 중복배관에는 상기 히터가 설치된다.

본 발명의 다른 측면에 따라, 엘엔지 카고탱크를 워밍업하기 위한 방법이 제공되며, 이 방법은, 불활성가스를 엘엔지 카고탱크의 상류 측에서 가열하여 강제 승온하고, 상기 강제 승온된 불활성가스를 상기 엘엔지 카고탱크 내로 공급하는 것을 포함한다.

바람직하게는, 불황성 가스의 배관라인을 통해 불황성가스 공급부로부터 상기 엘엔지 카고탱크 내부까지 불활성가스를 공급하되, 상기 불활성 가스의 배관라 인은 상기 엘엔지 카고탱크로부터 상기 선박 또는 해상구조물 내 엘엔지 소요처까지 연장된 엘엔지 배관라인과 중복되는 중복배관을 포함하며, 상기 중복배관이 상기 엘엔지 배관라인에 종속된 상태로부터, 밸브들을 조작하여, 상기 중복배관이 상기 가스 배관라인에 종속되도록 전환한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 엘엔지 카고탱크를 워밍업하는데 소요되는 시간을 크게 단축할 수 있으며, 이에 따르면, 엘엔지를 카고탱크를 구비한 엘엔지 선박 또는 해상 구조물을 이용할 때, 엘엔지의 더 신속한 운송, 선적 및/또는 하역이 가능해진다. 또한, 엘엔지 카고탱크에 엘엔지가 저장되어 있을 때, 그 저장된 엘엔지를 선박 또는 해상구조물의 연료로 이용하기 위해 엘엔지를 가열할 필요가 있는데, 이 가열에 이용되는 히터를 불활성가스의 가열에도 이용함으로써, 추가 부품 수를 줄일 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 워밍업 장치를 설명하기 위한 개략도이다.

도 1을 참조하면, 엘엔지 선박(미도시함)에 설치되는 엘엔지 카고탱크(100)가 보여진다. 도 1에서 하나의 엘엔지 카고탱크(100)만이 도시되어 있지만, 엘엔지 선박, 또는, FSRU 또는 FPSO 등과 같은 해상구조물에는 복수의 카고탱크(100)가 설치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 워밍업 장치(1)는, 점선으로 블록화되어 있는 불활성가스 공급부(10)와, 상기 불활성가스 공급부(10)와 엘엔지 카고탱크(100)를 연결하는 불활성가스 배관 라인(GL)을 포함한다. 도 1에서 상기 불활성가스 공급부(10)는, 점선의 사각형으로 블록화되어 표시되어 있다.

본 실시예에서, 상기 불황성 가스 공급부(10)는, 예를 들면, 산소를 포함하는 가스로부터 산소를 필터링하거나, 제거하여 불활성가스를 생성하는 불황성 가스 생성기(12)를 포함한다. 추가로, 상기 불활성가스 공급부(10)는 예를 들면, 팬과 같은 송풍유닛(14)을 포함하며, 상기 송풍유닛(14)은 불활성가스를 카고탱크(100) 내부까지 압송하는 역할을 한다. 이때, 상기 송풍유닛(14)은, 도 1에 도시된 위치에 한정되지 않고, 불활성가스를 카고탱크(100) 내부까지 보낼 수 있는 다양한 위치에 있을 수 있다.

또한, 본 실시예의 워밍업 장치(1)는, 상기 불활성가스 공급부(10)와 상기 엘엔지 카고탱크(100) 사이의 상기 배관 라인(GL)에 배치된 히터(20)를 더 포함한다. 상기 히터(20)는 상기 배관 라인(GL)을 통해 상기 카고탱크(100) 내로 공급되 는 불활성가스를 가열하도록 구성된다.

상기 히터(20)는 카고탱크(100) 상류에서 불활성가스의 온도를 50~80℃까지 승온시킨다. 승온된 불활성가스는, 카고탱크(100) 내부의 엘엔지 잔류 성분을 치환하고 난 후, 카고탱크(100) 외부로 연장된 배관 라인을 흐른다. 이 과정에서 카고탱크(100)는 자체 구비된 공지의 2차 배리어 온도가 대략 5℃까지 상승한다. 위의 온도 범위로 가열된 불활성가스를 이용해 엘엔지 카고탱크를 워밍업하는데 약 40 내지 50시간이 걸렸으며, 이는, 히터를 이용하지 않는 경우와 비교할 때, 약 20시간 정도 워밍업 시간을 단축시키는 것이다.

본 실시예에 따른 워밍업 장치(1)는 불황성 가스의 가열을 위한 히터(20)를 포함하는데, 이 히터(20)는, 다음에 자세히 설명되는 바와 같이, 엘엔지의 예열에 도 이용될 수 있다. 엘엔지 선박 등에서는 예를 들면, 엔진 등의 구동을 위해, 자체 카고탱크(100)에 저장된 엘엔지를 추진장치 구동을 위한 연료로 이용할 수 있는데, 이 엘엔지를 연료로 이용하기 위해서는 예열이 요구된다. 본 실시예에서는, 히터(20)가 엘엔지의 예열과 불활성가스의 가열을 선택적으로 할 수 있도록 배치되며, 이하에서는 그러한 구성에 대해 도 2를 참조하여 보다 자세히 살펴본다.

도 2에는 엘엔지 카고탱크와 연결된 엘엔지 및/또는 불황성 가스의 배관 일부가 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 엘엔지 카고탱크와 연결된 배관라인들이 보여지며, 그 배관라인들은, 카고탱크(100; 도 1참조)로부터 해상구조물 또는 선박 내 엘엔지 소요처(102)로 엘엔지의 흐름을 허용하는 엘엔지 배관라인(LL; 이하 제1 배관라인)과, 불활성가스 공급부(10)로부터 카고탱크(100; 도 1참)로 불활성가스를 공급하기 위한 불활성가스 배관라인(GL; 이하, 제2 배관라인)을 포함한다. 또한, 상기 배관라이들에는, 밸브들의 개폐에 따라, 엘엔지와 불황성가스 중 어느 하나가 흐름을 허용하는 중복 배관(21)을 구비한다. 여기에서, 상기 엘엔지 소요처(102)는 카고탱크로부터 나온 엘엔지를 선박 내 또는 해상구조물에서 연료로 이용하는 부분을 의미한다.

한편, 상기 중복 배관(21)에는 히터(20)가 배치되는 한편, 배관라인들에 구비된 밸브들의 선택적인 개폐에 따라, 상기 중복배관(21)은, 제1 배관라인(LL)과 제2 배관라인(GL) 중 어느 하나에 속하게 된다.

상기 중복배관(21)이 제1 배관라인(LL)에 속하여 카고탱크로부터 엘엔지 소요처(102)로의 엘엔지 흐름을 허용할 때, 상기 히터(20)는 엘엔지를 그것의 연소 전에 가열(즉, 예열)할 수 있다. 가열된 엘엔지는 연소용 연료로 사용하기에 적합한 온도로 된 후, 예를 들면, 선박의 추진기관 등에서 연료로 이용된다. 도 2에 도시된 밸브들 중, 밸브들(V1, V2, V4 및 V5)이 개방되면, 상기 중복배관(21)은 엘엔지가 흐르는 제1 배관라인(LL)에 종속되며, 이에 의해, 엘엔지가 히터(20)에 의해 가열될 수 있다.

비어 있거나 약간의 잔류 엘엔지 성분이 남아 있는 엘엔지 카고탱크를 워밍업하기 위해, 불활성가스 공급부(10)로부터 엘엔지 카고탱크로 불활성가스를 공급하는 것이 필요하다. 소정의 밸브들(V4, V5, V6, V7)이 닫힌 상태에서, 다른 밸브들(V1, V2, V3, V8)이 개방되면, 상기 중복배관(21)은 제2 배관라인(GL)에 종속되 며, 이에 따라, 그 종속배관(21)에는 불활성가스가 흐른다. 그리고, 상기 중복배관(21)에 배치된 히터(20)는 엘엔지 대신에 불활성가스를 가열하며, 그 히터(20)에 의해 가열된 엘엔지는 엘엔지 카고탱크 내부로 흐른다. 그리고, 엘엔지 카고탱크 내부로 흐른 불활성가스는 엘엔지 잔류성분을 치환함과 동시에 엘엔지 카고탱크를 워밍업한다.

본 발명의 실시예에 따른 엘엔지 카고탱크의 워밍업 방법에 대해 도 1과 도2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

예를 들면, 도킹 전와 같이, 엘엔지 카고탱크(100)의 워밍업이 필요한 시점에, 도 2에 도시된 중복배관(21)은, 밸브들에 의해 불황성 가스가 흐를 수 있는 상태로 조작된다. 즉, 상기 조작에 의해 엘엔지 흐름을 허용하는 제1 배관라인(LL)에 종속되어 있던 중복배관(21)이 불황성 가스의 흐름을 허용하는 제2 배관라인(GL)에 종속되어, 상기 제2 배관라인(GL)은 불활성가스 공급부(10)로부터 엘엔지 카고탱크(100)까지 불활성 가스의 흐름을 헝용하는 상태로 전환된다. 그 다음, 제2 배관라인(GL)을 통해 불활성가스 공급부(10)로부터 엘엔지 카고탱크(100) 내부까지 불활성가스가 송풍하여 보내진다.

이때, 상기 엘엔지 카고탱크(100)의 상류 측 중복배관(21)에 배치된 히터(20)는 그 중복배관(21)을 흐르는 불활성가스를 가열한다. 가열된 불활성가스는, 엘엔지 카고탱크(100) 내의 엘엔지 잔류성분을 치환함과 동시에, 엘엔지 카고탱크(100)를 워밍업한다. 불활성가스의 생성을 위해서는, 쉽게 얻기 쉬운 활성 가스를 처리하여 불활성가스를 생성하는 것이 바람직한데, 이는 불활성가스를 별도로 저장하는 저장소의 설치 필요성을 없애준다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘엔지 카고탱크용 워밍업 장치를 설명하기 위한 개략도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 워밍업 장치가 채용된 엘엔지 선박/해상구조물의 배관라인 구조의 일부를 보인 도면.

Claims (10)

1. 선박 또는 해상 구조물에서 엘엔지 카고탱크를 워밍업하기 위한 장치이며,

   불활성가스를 엘엔지 카고탱크 내로 공급하는 불활성가스 공급부; 및

   상기 불활성가스 공급부로부터 상기 엘엔지 카고탱크로 흐르는 불활성가스를 가열하는 히터를 포함하되,

   상기 불활성가스 공급부로부터 상기 엘엔지 카고탱크까지 불활성가스를 공급하기 위한 가스 배관라인은 상기 엘엔지 카고탱크로부터 상기 선박 또는 해상구조물 내 엘엔지 소요처까지 연장된 엘엔지 배관라인과 중복되는 중복배관을 포함하며, 상기 중복배관에는 상기 히터가 설치되는 것을 특징으로 하는 엘엔지 카고탱크의 워밍업 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 히터는, 엘엔지와 불활성가스 중 어느 하나가 선택적으로 흐르는 배관에 배치된 채, 상기 엘엔지와 상기 불활성가스 중 어느 하나를 가열하는 것을 특징으로 하는 엘엔지 카고탱크의 워밍업 장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 히터는 상기 불활성가스를 50 내지 80℃ 온도가 되게 가열하는 것을 특징으로 하는 엘엔지 카고탱크의 워밍업 장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 불활성가스 공급부는 불활성가스 생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘엔지 카고탱크의 워밍업 장치.
5. 삭제
6. 선박 또는 해상 구조물에서 엘엔지 카고탱크를 워밍업하기 위한 방법으로서,

   불활성가스를 엘엔지 카고탱크의 상류 측에서 가열하여 강제 승온하고,

   상기 강제 승온된 불활성가스를 상기 엘엔지 카고탱크 내로 공급하되,

   상기 불활성 가스의 배관라인을 통해 불황성가스 공급부로부터 상기 엘엔지 카고탱크 내부까지 불활성가스를 공급하되, 상기 불활성 가스의 배관라인은 상기 엘엔지 카고탱크로부터 상기 선박 또는 해상 구조물 내 엘엔지 소요처까지 연장된 엘엔지 배관라인과 중복되는 중복배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘엔지 카고탱크의 워밍업 방법.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 강제 승온된 불활성가스의 온도는 50 내지 80℃로 설정되는 것을 특징으로 하는 엘엔지 카고탱크의 워밍업 방법.
8. 청구항 6에 있어서, 산소가 포함된 가스를 처리하여 상기 불활성가스를 얻는 것을 특징으로 하는 엘엔지 카고탱크의 워밍업 방법.
9. 삭제
10. 청구항 6에 있어서, 상기 중복배관이 상기 엘엔지 배관라인에 종속된 상태로부터, 밸브들을 조작하여, 상기 중복배관이 상기 가스 배관라인에 종속되도록 전환하는 것을 특징으로 하는 엘엔지 카고탱크의 워밍업 방법.

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