KR101519715B1 - Lng 처리 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LNG 처리 시스템에 관한 것으로서, 해수에서 밸러스트 탱크를 연결하는 밸러스트 워터 공급라인; 상기 밸러스트 탱크에 연결되어 밸러스트 워터를 배출하는 밸러스트 워터 배출라인; 상기 밸러스트 워터 공급라인 상에 구비되며 밸러스트 워터를 상기 밸러스트 탱크에 공급하도록 하는 밸러스트 펌프; 상기 밸러스트 워터 공급라인 또는 상기 밸러스트 워터 배출라인 상에 구비되는 밸러스트 워터 처리설비; 상기 밸러스트 워터 공급라인 상에 구비되고, 상기 밸러스트 펌프와 상기 밸러스트 탱크 사이에 위치하며, LNG와 밸러스트 워터를 열교환 시키는 LNG 열교환기; 및 상기 밸러스트 탱크의 내부 또는 외부에 위치하여, 내부 또는 외부의 밸러스트 워터온도를 측정하는 온도측정장치를 포함하며, 상기 LNG 열교환기는, 상기 밸러스트 탱크로 공급될 밸러스트 워터를 이용하여 LNG를 가열하며, 상기 밸러스트 탱크는, 선체의 외벽을 사이에 두고 해수와 맞닿아 있어 상기 해수가 상기 선체 외벽의 전도에 의해 밸러스트 워터로 열을 전달하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 LNG 처리 방법에 관한 것으로서, 밸러스트 탱크로 밸러스트 워터를 공급하는 밸러스트 펌프와 밸러스트 워터 처리설비 및 LNG 열교환기를 포함하는 LNG 처리 시스템을 구동하는 방법에 있어서, 상기 밸러스트 펌프를 이용하여 밸러스트 워터를 상기 LNG 열교환기로 공급하는 단계; 상기 LNG 열교환기에서 밸러스트 워터와 LNG를 열교환하는 단계; 상기 LNG 열교환기에서 밸러스트 워터를 상기 밸러스트 탱크로 공급하는 단계; 상기 밸러스트 탱크 내부의 밸러스트 워터는 외부의 해수와의 열전도로 인하여 가열되는 단계; 및 상기 밸러스트 워터 처리설비에서 해수를 살균후 선외배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 LNG 처리 시스템 및 방법은, 밸러스트 워터 처리 시스템에 LNG 열교환기와 히터를 추가적으로 설치하여, LNG 가열 과정과 밸러스트 워터 처리 과정을 동시에 처리함으로써, 열교환을 위한 펌프를 제거할 수 있어 공간의 효율적인 활용과 설비설치비용의 절약의 효과를 얻을 수 있다.
또한 LNG를 가열하는 효율의 획기적인 증가가 가능하고, 상대적으로 안전하며, 추가적인 시스템의 설치가 없으므로 구성을 간소화하고 에너지를 절감하여 운영비용도 절감할 수 있다.

Description

LNG 처리 시스템 및 방법{A Treatment System and Method Of Liquefied Natural Gas}
본 발명은 LNG 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, LNG는 청정연료이고 매장량도 석유보다 풍부하다고 알려져 있고, 채광과 이송기술이 발달함에 따라 그 사용량이 급격히 증가하고 있다. 이러한 LNG는 주성분인 메탄을 1기압 하에서 -162?도 이하로 온도를 내려서 액체 상태로 보관하는 것이 일반적인데, 액화된 메탄의 부피는 표준상태인 기체상태의 메탄 부피의 600분의 1 정도이고, 비중은 0.42로 원유비중의 약 2분의 1이 된다.
LNG는 운반의 용이성으로 액화시켜 운송 후 사용처에서 기화 시켜서 사용한다. 그러나, 자연재해 및 테러의 위험으로 인하여 육상에 LNG 기화설비를 설치하는 것을 우려한다.
이로 인하여 종래 육상에 설치하는 액화천연가스 재기화 시스템 대신에, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)를 운반하는 LNG 운반선에 재기화 장치를 설치하여 육상으로 기화된 Natural Gas를 공급하는 설비가 각광을 받고 있다.
그리고, 선박의 운항에 있어서 안정하고 빠른 운행을 위해서 밸러스트 워터를 선박의 내부 탱크에 저장한다. 밸러스트 워터(ballast water)란 바다를 오가는 수많은 선박들이 선체의 안정을 유지할 수 있도록 싣고 다니는 바닷물을 뜻한다. 15만톤급의 선박에 채워지는 밸러스트 워터의 양은 약 6만톤 정도이며 해마다 약 100만톤 이상의 바닷물이 선박을 통하여 이동한다.
유조선의 경우 원유를 하적한 후 빈 탱크에 하적지의 바닷물을 채워서 무게와 평형을 유지하게 되는데 이때 하적지의 해양 미생물들이 밸러스트 워터를 통해 이동해 새로운 곳에 번식하게 됨으로써 해양생태계를 교란, 파괴하는 것으로 알려지고 있다. 이러한 해양생태계 파괴를 방지하기 위해, 국제해사기구(IMO)는 선박 내 밸러스트 수처리 시설의 의무화를 규정한 바 있으며, 자체적인 각종 규제안을 마련하고 있는 것으로 알려지고 있고, 이러한 현상을 방지하기 위해서 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 밸러스트 워터 처리 시스템과 LNG 가열의 구성이 되는 장치를 하나의 시스템으로 구성하도록하여, LNG를 가열하는 과정과 밸러스트 워터 처리 과정을 하나의 과정으로 진행되므로 추가적인 시스템의 설치가 없으므로 구성을 간소화하고 에너지를 절감하여 운영비용도 절감하며, 공간의 효율적인 활용과 설비설치비용의 절약의 효과를 얻을 수 있는 친환경의 LNG 처리 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 LNG 처리 시스템은, 해수에서 밸러스트 탱크를 연결하는 밸러스트 워터 공급라인; 상기 밸러스트 탱크에 연결되어 밸러스트 워터를 배출하는 밸러스트 워터 배출라인; 상기 밸러스트 워터 공급라인 상에 구비되며 밸러스트 워터를 상기 밸러스트 탱크에 공급하도록 하는 밸러스트 펌프; 상기 밸러스트 워터 공급라인 또는 상기 밸러스트 워터 배출라인 상에 구비되는 밸러스트 워터 처리설비; 상기 밸러스트 워터 공급라인 상에 구비되고, 상기 밸러스트 펌프와 상기 밸러스트 탱크 사이에 위치하며, LNG와 밸러스트 워터를 열교환 시키는 LNG 열교환기; 및 상기 밸러스트 탱크의 내부 또는 외부에 위치하여, 내부 또는 외부의 밸러스트 워터온도를 측정하는 온도측정장치를 포함하며, 상기 LNG 열교환기는, 상기 밸러스트 탱크로 공급될 밸러스트 워터를 이용하여 LNG를 가열하며, 상기 밸러스트 탱크는, 선체의 외벽을 사이에 두고 해수와 맞닿아 있어 상기 해수가 상기 선체 외벽의 전도에 의해 밸러스트 워터로 열을 전달하도록 하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 밸러스트 워터 처리설비는, 상기 밸러스트 워터 공급라인 상에 구비되고, 상기 밸러스트 펌프와 상기 밸러스탱크 사이에 위치하며, 밸러스트 워터를 살균하는 밸러스트 워터 처리설비를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 밸러스트 워터 처리설비는, 상기 밸러스트 워터 배출라인 상에 구비되고, 상기 밸러스트 펌프 후단에 위치하며, 밸러스트 워터를 살균하는 밸러스트 워터 처리설비를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 밸러스트 탱크와 상기 밸러스트 펌프를 연결하는 밸러스트 워터 복귀라인; 및 상기 밸러스트 워터 복귀라인 상에 구비되며, 밸러스트 워터를 가열하는 히터를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 밸러스트 탱크는, 상기 밸러스트 탱크 내부의 밸러스트 워터 온도와 외부의 해수 온도의 차이가 기설정값 범위내에 존재하는 경우 상기 밸러스트 탱크 내부의 밸러스트 워터를 선외배출할 수 있다.
구체적으로, 상기 LNG 열교환기에 연결되며, LNG가 유동하도록 하는 LNG 연료 공급라인을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 밸러스트 워터 공급라인 상에서 분기되어 밸러스트 워터 중 적어도 일부가 상기 밸러스트 워터 처리설비을 우회하도록 하는 밸러스트 워터 우회라인을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 LNG 열교환기는, LNG와 밸러스트 워터를 열교환하며, LNG는 밸러스트 워터로부터 열을 흡수하고, 밸러스트 워터는 LNG에 열을 방출할 수 있다.
구체적으로, 상기 히터는, 상기 밸러스트 탱크에서 공급되는 밸러스트 워터를 외부의 해수 온도까지 가열하고, 상기 밸러스트 펌프로 복귀할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 LNG 처리 방법은, 밸러스트 탱크로 밸러스트 워터를 공급하는 밸러스트 펌프와 밸러스트 워터 처리설비 및 LNG 열교환기를 포함하는 LNG 처리 시스템을 구동하는 방법에 있어서, 상기 밸러스트 펌프를 이용하여 밸러스트 워터를 상기 LNG 열교환기로 공급하는 단계; 상기 LNG 열교환기에서 밸러스트 워터와 LNG를 열교환하는 단계; 상기 LNG 열교환기에서 밸러스트 워터를 상기 밸러스트 탱크로 공급하는 단계; 상기 밸러스트 탱크 내부의 밸러스트 워터는 외부의 해수와의 열전도로 인하여 가열되는 단계; 및 상기 밸러스트 워터 처리설비에서 해수를 살균후 선외배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 LNG 처리 시스템은, 밸러스트 워터를 외부의 해수 온도로 가열하는 히터; 상기 밸러스트 펌프 내부 또는 외부에 위치하며, 내부 또는 외부의 밸러스트 워터온도를 측정하는 온도측정장치를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 밸러스트 탱크에서 밸러스트 워터를 상기 히터로 공급하는 단계; 상기 히터에서 밸러스트 워터를 가열하는 단계; 및 상기 히터에서 밸러스트 워터를 상기 밸러스트 펌프로 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 LNG 열교환기에서 밸러스트 워터와 LNG를 열교환하는 단계는, LNG와 밸러스트 워터를 열교환하며, LNG는 밸러스트 워터로부터 열을 흡수하고, 밸러스트 워터는 LNG에 열을 방출할 수 있다.
구체적으로, 상기 밸러스트 탱크 내부의 밸러스트 워터온도와 외부의 해수 온도의 차이가 기설정값 범위내에 존재하는 경우 상기 밸러스트 탱크 내부의 밸러스트 워터를 선외배출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 LNG 처리 시스템 및 방법은, 밸러스트 워터 처리 시스템에 LNG 열교환기와 히터를 추가적으로 설치하여, LNG 가열 과정과 밸러스트 워터 처리 과정을 동시에 처리함으로써, 열교환을 위한 펌프를 제거할 수 있어 공간의 효율적인 활용과 설비설치비용의 절약의 효과를 얻을 수 있다.
또한 추가적인 시스템의 설치가 없으므로 구성을 간소화하고 에너지를 절감하여 운영비용도 절감할 수 있다.
도 1은 종래의 LNG 처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 처리 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 처리 방법의 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 LNG 처리 시스템의 개념도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 LNG 처리 시스템(1)은, 밸러스트 펌프(10), 밸러스트 워터 처리설비(20), 밸러스트 워터 공급라인(21), 밸러스트 탱크(30), 해수펌프(40), 해수 배출라인(41), LNG 열교환기(50), LNG 연료 공급라인(51)을 포함한다.
이하 본 명세서에서, LNG는 편의상 액체 상태인 NG(Natural Gas) 뿐만 아니라 초임계 상태 등인 NG를 모두 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 증발가스는 기체 상태의 증발가스뿐만 아니라 액화된 증발가스를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
종래의 LNG 처리 시스템(1)은, 해수펌프(40)를 이용하여 해수를 LNG 열교환기(50)에 공급시켜 LNG와 해수의 열교환이 이루어지는 방식과 밸러스트 워터를 이용하여 밸러스트 탱크(30)에 저장하고 배출시 밸러스트 워터 처리설비(20)를 이용하는 방식이 개별적인 과정으로 이루어지고 있어, 공간의 활용이 비효율적이며 구성이 복잡하고 설치비용과 에너지비용이 과다하게 들어 운영비용이 증가하는 문제점이 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 처리 시스템의 개념도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 처리 시스템(2)은, 밸러스트 펌프(10), 밸러스트 워터 처리설비(20), 밸러스트 탱크(30), 해수펌프(40), LNG 열교환기(50)를 포함한다. 본 발명의 일실시예에서 밸러스트 펌프(10), 밸러스트 워터 처리설비(20), 밸러스트 탱크(30), LNG 열교환기(50) 는 종래의 LNG 처리 시스템(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.
밸러스트 펌프(10)는, 밸러스트 워터 공급라인(21)상에 구비되며 밸러스트 워터를 밸러스트 탱크(30)에 공급하도록 한다. 밸러스트 펌프(10)는 원심형 펌프일 수있다. 밸러스트 펌프(10)는, 선체의 침수위치를 조절할 수 있도록 해수를 선외에서 끌여들여 밸러스트 탱크(30)에 공급하는 역할을 할 수 있다.
밸러스트 펌프(10)에는 밸러스트 워터 공급라인(21)이 밸러스트 탱크(30)까지 연결되어, 밸러스트 워터를 공급하며, 밸러스트 워터 공급라인(21)에는 밸러스트 워터 밸브(도시하지 않음)가 설치되어, 밸러스트 워터 밸브의 개도 조절에 따라 해수의 공급량이 조절될 수 있다.
밸러스트 워터 처리설비(20)는, 밸러스트 워터 공급라인(21) 또는 밸러스트 워터 배출라인(23)상에 구비된다. 이러한 밸러스트 워터 처리설비(20)는, 밸러스트 워터 공급라인(21) 상에 구비되고 밸러스트 펌프(10)와 밸러스트 탱크(30)사이에 위치하여, 밸러스트 워터를 살균할 수 있으며, 또는 밸러스트 워터 배출라인(23) 상에 구비되고 밸러스트 펌프(10) 후단에 위치하여, 밸러스트 워터를 살균할 수 있다.
밸러스트 워터 처리설비(20)는, 밸러스트 워터의 해양 생태계 파괴를 방지하기 위한 설비로 IMO(국제해사기구)의 2004년 2월 밸러스트 워터 관리 협약에 의해서 2009년 이후 단계적으로 설치의무화가 실행되고 있다. 이러한 밸러스트 워터 처리설비(20)에 이용되는 기술은 기계적, 물리적, 화학적 방법이 쓰일 수 있으며, 기계적 기술에는 원심분리, 필터를 이용한 기술, 물리적 기술에는 UV, 초음파를 이용한 기술, 화학적 기술에는 전기화학, 살충제, 소독 등을 이용한 기술이 존재하고, 이 방식들 중 2~3가지를 혼용하여 사용할 수도 있다.
예를 들어 필터와 UV 방식을 혼용 또는 필터와 전기화학방식을 혼용하는 방식이 있는데, 그 과정은 먼저 필터로 50μm 이상의 물질을 제거하고 그 이후, 기계적, 물리적(UV방식), 화학적 처리(전기화학방식)로 생물체를 살균처리 한뒤 선외로 배수하는 방식이 있다.
밸러스트 워터 우회라인(22)은, 밸러스트 워터 공급라인(21) 상에서 분기되어 밸러스트 워터 중 적어도 일부가 밸러스트 워터 처리설비(20)를 우회하도록 할 수 있다.
밸러스트 워터의 경우 밸러스트 탱크(30)에 공급되기 전에 반드시 밸러스트 워터 처리설비(20)에 의해서 살균될 필요가 없고, 선체외부로 배출시에만 밸러스트 워터 처리설비(20)에 의해서 살균을 한 후 배출되면 되므로, 밸러스트 워터 처리설비(20)가 밸러스트 탱크(30) 전단에 위치한 경우 밸러스트 워터 우회라인(22)이 구비되어 밸러스트 워터가 이를 우회해서 밸러스트 탱크(30)에 공급될 수 있다. 이러한 경우 밸러스트 워터 처리설비(20)를 우회하게 되어 밸러스트 워터를 살균하지 않고 밸러스트 탱크(30)에 공급하게 되는데, 이 때에는 밸러스트 워터 처리설비(20)가 밸러스트 탱크(30) 후단에 위치하여 밸러스트 워터를 배출하기 전에 살균하도록 할 수 있다.
밸러스트 워터 우회라인(22)에는 밸러스트 워터 우회 밸브(도시하지 않음)가 설치되어, 밸러스트 워터 우회 밸브의 개도 조절에 따라 밸러스트 워터의 우회량이 조절될 수 있다.
밸러스트 탱크(30)는, 밸러스트 워터 공급라인(21)에 의해 해수가 공급된다. 또한 밸러스트 탱크(30)는, 내부 또는 외부에 후술할 온도측정장치(70)를 구비할 수 있다. 밸러스트 워터는 선박의 평형을 유지하기 위해 채우는 바닷물로써, 화물을 하선한 뒤 선박이 빈 배로 운항시, 선박의 무게 중심이 높아져 좌우 흔들림이 증가하여 선박 전복 사고의 위험성이 증대되는 문제점이 발생하는데, 이에 선체 하부에 물탱크를 설치하고 밸러스트 워터(해수)를 담아 무게 균형을 맞추어 선박이 안정적인 운항을 가능하게 할 수 있다.
밸러스트 탱크(30)에는 후술할 LNG 열교환기(50)에 의해 LNG와 열교환된 밸러스트 워터가 공급되며, LNG와 열교환된 밸러스트 워터는 선체 외부의 해수의 온도보다 낮게 된다. 이러한 밸러스트 워터는 밸러스트 탱크(30)에 저장되어 선체 외부의 해수와 열교환하여 선체 외부의 해수온도와 평형을 이룰 수 있다. 밸러스트 탱크(30)는, 밸러스트 탱크(30) 내부의 밸러스트 워터 온도와 외부의 해수 온도의 차이가 기설정값 범위내에 존재하는 경우 밸러스트 탱크(30) 내부의 밸러스트 워터를 선외배출 할 수 있다.
밸러스트 탱크(30) 내부의 밸러스트 워터는 LNG에 의해 열교환되어 해수의 온도보다 낮게 된다. 이러한 밸러스트 워터는 밸러스트 탱크(30)내부에 저장되어 있으면서, 선체 외부의 해수와 열교환에 의해서 선체 외부의 해수 온도와 동일하거나 유사하게 될 수 있다. 밸러스트 탱크(30)는 선체의 외벽을 사이에 두고 해수와 맞닿아 있으므로 해수의 온도가 선체 외벽의 전도에 의해 열을 전달할 수 있어 열교환이 이루어질 수 있다.
밸러스트 탱크(30)는 온도측정장치(70)가 측정한 밸러스트 탱크(30) 내부와 외부의 밸러스트 워터의 온도에 대한 값을 온도측정장치(70)로부터 유무선으로 수신받을 수 있다. 물론 이러한 내용은 밸러스트 탱크(30)로부터 배출되는 출구밸브(도시하지 않음)를 제어하는 별도의 제어기(도시하지 않음)에 의해서 구현될 수 있다.
또한 밸러스트 탱크(30)는 수신받은 온도에 대한 정보를 토대로 하여, 밸러스트 탱크(30) 내부와 외부의 밸러스트 워터의 온도 차이를 계산하고, 그 차이값이 기설정값 범위, 예를 들어 기설정값 범위가 1~10% 정도인 경우에는 선체 외부로 밸러스트 워터를 배출할 수 있다. 밸러스트 워터가 LNG에 의해서 열교환된 경우에는 온도가 낮아 외부의 해수온도와 차이가 많이 나므로, 밸러스트 탱크(30) 내부와 외부의 밸러스트 워터의 온도 차이가 기설정값 범위내에 있지 않은 상태에서 외부로 밸러스트 워터를 배출하게 되면 생태계의 파괴를 유발할 수 있다. 따라서 밸러스트 탱크(30)는 밸러스트 탱크(30) 내부와 외부의 밸러스트 워터의 온도 차이가 기설정값 범위 내의 상태의 밸러스트 워터를 선외배출하게 된다.
밸러스트 워터 배출라인(23)은, 밸러스트 탱크(30)에 연결되어 밸러스트 워터를 배출한다. 상기와 같이 밸러스트 워터를 선외배출하게 되는 경우, 밸러스트 탱크(30)로부터 밸러스트 워터를 선체 외부로 방출할 수 있다. 밸러스트 워터 배출라인(23)에는 밸러스트 워터 배출 밸브(도시하지 않음)가 설치되어, 밸러스트 워터 배출 밸브의 개도 조절에 따라 밸러스트 워터의 배출량이 조절될 수 있다.
LNG 열교환기(50)는, 밸러스트 워터 공급라인(21)상에 구비되고, 밸러스트 워터 처리설비(20)와 밸러스트 탱크(30)사이에 위치하며, LNG와 밸러스트 워터를 열교환 시킨다. 그리고 밸러스트 탱크(30)로 공급될 밸러스트 워터를 이용하여 LNG를 가열한다. 또한, LNG 열교환기(50)는, LNG와 밸러스트 워터를 열교환하며, LNG는 밸러스트 워터로부터 열을 흡수하고, 밸러스트 워터는 LNG에 열을 방출할 수 있다.
LNG 열교환기(50)는, 밸러스트 탱크(30)로 공급되는 밸러스트 워터를 이용하여 LNG를 열교환하는데 사용함으로써, 열교환을 위한 해수펌프(40)를 제거할 수 있어 공간의 효율적인 활용과 설비설치비용의 절약의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 추가적인 시스템의 설치가 없으므로 구성을 간소화하고 에너지를 절감하여 운영비용도 절감할 수 있다.
LNG 연료 공급라인(51)은, LNG 열교환기(50)에 연결되며, LNG가 유동하도록 할 수 있다. LNG 연료 공급라인(51)에는 LNG 연료 공급 밸브(도시하지 않음)가 설치되어, LNG 연료 공급 밸브의 개도 조절에 따라 LNG 연료의 공급량이 조절될 수 있다.
히터(60)는, 밸러스트 워터 복귀라인(61) 상에 구비되며, 밸러스트 워터를 가열할 수 있다. 또한, 히터(60)는, 밸러스트 탱크(30)에서 공급되는 밸러스트 워터를 외부의 해수온도까지 가열하고, 밸러스트 펌프(10)로 복귀하도록 할 수 있다.
LNG 열교환기(50)에 의해서 LNG와 열교환된 밸러스트 워터는 온도가 낮은 상태에서 밸러스트 탱크(30)로 공급될 수 있다. 다만, 히터(60)는 이를 재가열하여 LNG를 열교환하는 해수로 공급하기 위해서, 히터(60)로 LNG 열교환을 마친 밸러스트 워터를 공급하여 재가열 후 밸러스트 펌프(10)로 재공급할 수 있다. 이로써, LNG를 열교환하는 효율을 증대시킬 수 있다.
밸러스트 워터 복귀라인(61)은, 밸러스트 탱크(30)와 밸러스트 펌프(10)를 연결할 수 있다. 또한 밸러스트 워터 복귀라인(61)상에는 히터(60)가 구비될 수 있으며, 밸러스트 워터 복귀라인(61)은 히터(60)에 의해 재가열된 밸러스트 워터를 밸러스트 펌프(10)로 복귀하는데 사용될 수 있다. 밸러스트 워터 복귀라인(61)에는 밸러스트 워터 복귀 밸브(도시하지 않음)가 설치되어, 밸러스트 워터 복귀 밸브의 개도 조절에 따라 밸러스트 워터의 복귀량이 조절될 수 있다.
온도측정장치(70)는, 밸러스트 탱크(30)의 내부 또는 외부에 위치하여, 내부 또는 외부의 밸러스트 워터온도를 측정할 수 있다. 온도측정장치(70)는 밸러스트 탱크(30) 내부와 외부의 밸러스트 워터의 온도를 측정하고, 이에 대한 측정값을 유무선으로 밸러스트 탱크(30)에 송신할 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 밸러스트 워터 처리 시스템과 LNG 가열의 구성이 되는 장치를 하나의 시스템으로 구성하도록하여, LNG를 가열하는 과정과 밸러스트 워터 처리 과정을 하나의 과정으로 진행되므로 LNG 가열의 효율의 획기적인 증가가 가능하고, 상대적으로 안전하며, 추가적인 시스템의 설치가 없으므로 구성을 간소화하고 에너지를 절감하여 운영비용도 절감하며, 공간의 효율적인 활용과 설비설치비용의 절약의 효과를 얻을 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 처리 방법의 순서도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 처리 방법은, 상기에서 살펴본 일 실시예에서의 LNG 처리 시스템에 의해 구현될 수 있으며, 이하 LNG 처리 방법의 각 단계에 대해 설명하도록 한다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 처리 방법은, 밸러스트 탱크(30)로 밸러스트 워터를 공급하는 밸러스트 펌프(10)와 밸러스트 워터 처리설비(20) 및 LNG 열교환기(50)를 포함하는 LNG 처리 시스템(2)을 구동하는 방법에 있어서, 밸러스트 펌프(10)를 이용하여 밸러스트 워터를 LNG 열교환기(50)로 공급하는 단계(S10), LNG 열교환기(50)에서 밸러스트 워터와 LNG를 열교환하는 단계(S20), LNG 열교환기(50)에서 밸러스트 워터를 밸러스트 탱크(30)로 공급하는 단계(S30), 밸러스트 탱크(30)에서 밸러스트 워터를 히터(60)로 공급하는 단계(S40), 히터(60)에서 밸러스트 워터를 가열하는 단계(S50), 히터(60)에서 밸러스트 워터를 밸러스트 펌프(10)로 공급하는 단계(S60), 밸러스트 탱크(30) 내부의 밸러스트 워터는 외부의 해수와의 열전도로 인하여 가열하는 단계(S70), 밸러스트 탱크(30) 내부의 밸러스트 워터 온도와 외부의 해수 온도의 차이가 기설정값 범위 내에 존재하는 경우 밸러스트 탱크(30) 내부의 밸러스트 워터를 선외배출하는 단계(S80), 밸러스트 워터 처리설비(20)에서 해수를 살균 후 선외배출하는 단계(S90)를 포함한다.
각 단계를 구동하는 LNG 처리 시스템(2)은, 밸러스트 워터를 외부의 해수 온도로 가열하는 히터(60)와 밸러스트 펌프(10) 내부 또는 외부에 위치하며, 내부 또는 외부의 밸러스트 워터 온도를 측정하는 온도측정장치(70)를 더 포함할 수 있다.
단계 S10에서는, 밸러스트 펌프(10)를 이용하여 밸러스트 워터를 LNG 열교환기(50)로 공급한다. 선박의 평형을 유지하기 위해 해수를 밸러스트 워터로 사용하게 되는데 이러한 사용을 위해서 밸러스트 펌프(10)를 이용하여 해수를 흡입하여, 밸러스트 탱크(30)에 저장할 수 있다. 다만 밸러스트 탱크(30)에 저장하기 전에 밸러스트 워터의 살균을 위해서 밸러스트 워터 처리설비(20)로 공급할 수 있다.
종래에는 밸러스트 워터 처리과정과 LNG 가열과정이 분리되어 개별적으로 진행되었으나, 본 발명의 일실시예에서는 이를 동시에 진행하도록 구성되어 있으므로, 밸러스트 워터 처리설비(20)에서 밸러스트 워터 처리과정의 진행이 마쳐진 후에는 LNG를 가열하는 과정을 진행하기 위해서 밸러스트 워터 처리설비(20)에서 LNG 열교환기(50)로 살균이 마쳐진 밸러스트 워터를 공급할 수 있다.
이러한 동시진행으로 인하여 열교환을 위한 해수펌프(40)를 제거할 수 있어 공간의 효율적인 활용과 설비설치비용의 절약의 효과를 얻을 수 있다. 또한 추가적인 시스템의 설치가 없으므로 구성을 간소화하고 에너지를 절감하여 운영비용도 절감할 수 있다.
단계 S20에서는, LNG 열교환기(50)에서 밸러스트 워터와 LNG를 열교환한다. LNG와 밸러스트 워터를 열교환하며, LNG는 밸러스트 워터로부터 열을 흡수하고, 밸러스트 워터는 LNG에 열을 방출할 수 있다.
밸러스트 펌프(10)에 의해서 공급되는 밸러스트 워터는 선체 외부의 해수의 온도와 동일하거나 유사할 수 있다. 따라서 LNG를 가열하는데 필요한 온도를 지니게 되므로 밸러스트 워터는 LNG 열교환기(50)에서 LNG와 열교환할 수 있다.
단계 S30에서는, LNG 열교환기(50)에서 밸러스트 워터를 밸러스트 탱크(30)로 공급한다. LNG 열교환기(50)에 의해서 LNG와 열교환된 밸러스트 워터는 밸러스트 탱크(30)로 공급되어 선박의 평형을 유지하는데 이용될 수 있다. 선박의 평형을 유지하는 것에는 밸러스트 워터의 온도와는 관련이 없고 밸러스트 워터의 양이 관련이 있으므로, LNG 열교환을 마친 밸러스트 워터의 온도가 선체 외부의 해수의 온도보다 낮다고 하더라도 선박의 평형을 유지하기 위해 밸러스트 탱크(30)로 LNG 열교환을 마친 밸러스트 워터를 공급할 수 있다.
단계 S40에서는, 밸러스트 탱크(30)에서 밸러스트 워터를 히터(60)로 공급한다. LNG 열교환기(50)에 의해서 LNG와 열교환된 밸러스트 워터는 온도가 낮은 상태에서 밸러스트 탱크(30)로 공급될 수 있다. 다만, LNG를 열교환하는 효율을 증대시키기 위해서 히터(60)는 이를 재가열하여 LNG를 열교환하는 해수로 공급하기 위해서, 본 실시예는 밸러스트 탱크(30)에서 히터(60)로 LNG 열교환을 마친 밸러스트 워터를 공급하여 재가열 후 밸러스트 펌프(10)로 재공급할 수 있다.
단계 S50에서는, 히터(60)에서 밸러스트 워터를 가열한다. LNG 열교환기(50)에서 밸러스트 워터와 LNG를 열교환하기 위해서는 밸러스트 워터가 충분히 높은 온도이여야 하므로,(일례로 선체외부해수온도와 동일하거나 유사) 히터(60)에서 밸러스트 워터를 선체외부해수온도와 동일하거나 유사할때까지 재가열할 수 있다.
단계 S60에서는, 히터(60)에서 밸러스트 워터를 밸러스트 펌프(10)로 공급한다. 히터(60)에서 재가열된 밸러스트 워터는 LNG 열교환을 수행하기 위해서 다시 밸러스트 펌프(10)로 복귀할 수 있다.
단계 S70에서는, 밸러스트 탱크(30)내부의 밸러스트 워터는 외부의 해수와의 열전도로 인하여 가열한다. 밸러스트 탱크(30) 내부의 밸러스트 워터는 LNG에 의해 열교환되어 해수의 온도보다 낮게 된다. 이러한 밸러스트 워터는 밸러스트 탱크(30)내부에 저장되어 있으면서, 선체 외부의 해수와 열교환에 의해서 선체 외부의 해수 온도와 동일하거나 유사하게 될 수 있다. 밸러스트 탱크(30)는 선체의 외벽을 사이에 두고 해수와 맞닿아 있으므로 해수의 온도가 선체 외벽의 전도에 의해 열을 전달할 수 있어 열교환이 이루어질 수 있다. 따라서 밸러스트 탱크(30)내부의 밸러스트 워터는 외부의 해수와의 열전도로 인하여 가열될 수 있다.
단계 S80에서는, 밸러스트 탱크(30) 내부의 밸러스트 워터 온도와 외부의 해수 온도의 차이가 기설정값 범위 내에 존재하는 경우 밸러스트 탱크(30) 내부의 밸러스트 워터를 선외배출한다. 밸러스트 탱크(30)의 내부 또는 외부에 위치하는 온도측정장치(70)에 의해서, 내부 또는 외부의 밸러스트 워터 온도를 측정하고 내부 또는 외부의 밸러스트 워터 온도의 차기값이 기설정값 이내인 경우, 예를 들어 기설정값이 1~10% 이내인 경우에는 밸러스트 탱크(30) 내부의 밸러스트 워터를 선외배출할 수 있다.
밸러스트 워터가 LNG에 의해서 열교환된 경우에는 온도가 낮아 외부의 해수온도와 차이가 많이 나므로, 밸러스트 탱크(30) 내부와 외부의 밸러스트 워터의 온도 차이가 기설정값 범위내에 있지 않은 상태에서 외부로 밸러스트 워터를 배출하게 되면 생태계의 파괴를 유발할 수 있다. 따라서 밸러스트 탱크(30)는 밸러스트 탱크(30) 내부와 외부의 밸러스트 워터의 온도 차이가 기설정값 범위 내의 상태의 밸러스트 워터를 선외배출하게 된다.
단계 S90에서는, 밸러스트 워터 처리설비(20)에서 밸러스트 워터를 살균 후 선외배출한다. 밸러스트 펌프(10)에 의해 밸러스트 탱크(30)로 공급된 밸러스트 워터는 수 많은 해양생물과 부유물 또는 오염물을 지니고 있을 가능성이 존재하므로, 밸러스트 워터 처리설비(20)로 선 공급하여 밸러스트 워터를 살균할 수 있다. 이러한 살균 기술에는 기계적, 물리적, 화학적 방법이 쓰일 수 있으며, 기계적 기술에는 원심분리, 필터를 이용한 기술, 물리적 기술에는 UV, 초음파를 이용한 기술, 화학적 기술에는 전기화학, 살충제, 소독 등을 이용한 기술이 존재하고, 이 방식들 중 2~3가지를 혼용하여 사용할 수도 있다.
예를 들어 필터와 UV 방식을 혼용 또는 필터와 전기화학방식을 혼용하는 방식이 있는데, 그 과정은 먼저 필터로 50μm 이상의 물질을 제거하고 그 이후, 기계적, 물리적(UV방식), 화학적 처리(전기화학방식)로 생물체를 살균처리 한뒤 선외로 배출하는 방식이 있다.
이러한, 밸러스트 워터 살균과정은 단계 S10 이후와 단계 S20 전 사이에 연결되어 살균과정이 먼저 이루어지고 LNG 열교환과정이 추후 이루어지는 과정으로 진행될 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 LNG 처리 방법은, 밸러스트 워터 처리 시스템과 LNG 가열의 구성이 되는 장치를 하나의 시스템으로 구성하도록하여, LNG를 가열하는 과정과 밸러스트 워터 처리 과정을 하나의 과정으로 진행되므로 LNG 가열의 효율의 획기적인 증가가 가능하고, 상대적으로 안전하며, 추가적인 시스템의 설치가 없으므로 구성을 간소화하고 에너지를 절감하여 운영비용도 절감하며, 공간의 효율적인 활용과 설비설치비용의 절약의 효과를 얻을 수 있다.
1: 종래의 LNG 처리 시스템 2: 본 발명의 LNG 처리 시스템
10: 밸러스트 펌프 20: 밸러스트 워터 처리설비
21: 밸러스트 워터 공급라인 22: 밸러스트 워터 우회라인
23: 밸러스트 워터 배출라인 30: 밸러스트 탱크
40: 해수펌프 41: 해수 배출라인
50: LNG 열교환기 51: LNG 연료 공급라인
60: 히터 61: 밸러스트 워터 복귀라인
70: 온도측정장치 71: 밸러스트 워터 우회 배출라인

Claims (14)

  1. 해수에서 밸러스트 탱크를 연결하는 밸러스트 워터 공급라인;
    상기 밸러스트 탱크에 연결되어 밸러스트 워터를 배출하는 밸러스트 워터 배출라인;
    상기 밸러스트 워터 공급라인 상에 구비되며 밸러스트 워터를 상기 밸러스트 탱크에 공급하도록 하는 밸러스트 펌프;
    상기 밸러스트 워터 공급라인 또는 상기 밸러스트 워터 배출라인 상에 구비되는 밸러스트 워터 처리설비;
    상기 밸러스트 워터 공급라인 상에 구비되고, 상기 밸러스트 펌프와 상기 밸러스트 탱크 사이에 위치하며, LNG와 밸러스트 워터를 열교환 시키는 LNG 열교환기; 및
    상기 밸러스트 탱크의 내부 또는 외부에 위치하여, 내부 또는 외부의 밸러스트 워터온도를 측정하는 온도측정장치를 포함하며,
    상기 LNG 열교환기는, 상기 밸러스트 탱크로 공급될 밸러스트 워터를 이용하여 LNG를 가열하며,
    상기 밸러스트 탱크는, 선체의 외벽을 사이에 두고 해수와 맞닿아 있어 상기 해수가 상기 선체 외벽의 전도에 의해 밸러스트 워터로 열을 전달하도록 하며,
    상기 밸러스트 탱크 내부의 밸러스트 워터 온도와 외부의 해수 온도의 차이가 기설정값 범위 내에 존재하는 경우, 상기 밸러스트 탱크 내부의 밸러스트 워터를 선외배출 하는 것을 특징으로 하는 LNG 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 밸러스트 워터 처리설비는,
    상기 밸러스트 워터 공급라인 상에 구비되고, 상기 밸러스트 펌프와 상기 밸러스트탱크 사이에 위치하며, 밸러스트 워터를 살균하는 밸러스트 워터 처리설비를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 처리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 밸러스트 워터 처리설비는,
    상기 밸러스트 워터 배출라인 상에 구비되고, 상기 밸러스트 펌프 후단에 위치하며, 밸러스트 워터를 살균하는 밸러스트 워터 처리설비를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 처리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸러스트 탱크와 상기 밸러스트 펌프를 연결하는 밸러스트 워터 복귀라인; 및
    상기 밸러스트 워터 복귀라인 상에 구비되며, 밸러스트 워터를 가열하는 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 처리 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 LNG 열교환기에 연결되며, LNG가 유동하도록 하는 LNG 연료 공급라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 처리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸러스트 워터 공급라인 상에서 분기되어 밸러스트 워터 중 적어도 일부가 상기 밸러스트 워터 처리설비을 우회하도록 하는 밸러스트 워터 우회라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 처리 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 LNG 열교환기는,
    LNG와 밸러스트 워터를 열교환하며, LNG는 밸러스트 워터로부터 열을 흡수하고, 밸러스트 워터는 LNG에 열을 방출하는 것을 특징으로 하는 LNG 처리 시스템.
  9. 제 4 항에 있어서, 상기 히터는,
    상기 밸러스트 탱크에서 공급되는 밸러스트 워터를 외부의 해수 온도까지 가열하고, 상기 밸러스트 펌프로 복귀하도록 하는 것을 특징으로 하는 LNG 처리 시스템.
  10. 밸러스트 탱크로 밸러스트 워터를 공급하는 밸러스트 펌프와 밸러스트 워터 처리설비 및 LNG 열교환기를 포함하는 LNG 처리 시스템을 구동하는 방법에 있어서,
    상기 밸러스트 펌프를 이용하여 밸러스트 워터를 상기 LNG 열교환기로 공급하는 단계;
    상기 LNG 열교환기에서 밸러스트 워터와 LNG를 열교환하는 단계;
    상기 LNG 열교환기에서 밸러스트 워터를 상기 밸러스트 탱크로 공급하는 단계;
    상기 밸러스트 탱크 내부의 밸러스트 워터는 외부의 해수와의 열전도로 인하여 가열되는 단계; 및
    상기 밸러스트 워터 처리설비에서 해수를 살균후 선외배출하는 단계를 포함하고,
    상기 LNG 처리 시스템은,
    밸러스트 워터를 외부의 해수 온도로 가열하는 히터; 및
    상기 밸러스트 펌프 내부 또는 외부에 위치하며, 내부 또는 외부의 밸러스트 워터 온도를 측정하는 온도측정장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 처리 방법.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 밸러스트 탱크에서 밸러스트 워터를 상기 히터로 공급하는 단계;
    상기 히터에서 밸러스트 워터를 가열하는 단계; 및
    상기 히터에서 밸러스트 워터를 상기 밸러스트 펌프로 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 처리 방법.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 LNG 열교환기에서 밸러스트 워터와 LNG를 열교환하는 단계는,
    LNG와 밸러스트 워터를 열교환하며, LNG는 밸러스트 워터로부터 열을 흡수하고, 밸러스트 워터는 LNG에 열을 방출하는 것을 특징으로 하는 LNG 처리 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 밸러스트 탱크 내부의 밸러스트 워터온도와 외부의 해수 온도의 차이가 기설정값 범위내에 존재하는 경우 상기 밸러스트 탱크 내부의 밸러스트 워터를 선외배출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 처리 방법.
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