KR101577551B1 - 액화 가스 처리 시스템, 이 제어 방법, 이것을 구비한 액화 가스 운반선 및 이것을 구비한 액화 가스 저장 설비 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 관련된 액화 가스 처리 시스템은, 외기를 압축하는 압축 수단 (2) 과, 압축된 외기가 재킷 공기 및 연소용 공기로서 유도됨과 함께 저장조로부터 유도된 가스화한 액화 가스와 연소용 공기가 연소되는 화로 (3) 와, 화로 (3) 를 형성하는 화로벽 (4) 의 주위를 덮고 있어 재킷 공기가 유도되는 재킷부 (5) 를 갖는 가압형 연소 수단 (6), 가압형 연소 수단 (6) 으로부터 도출되는 연소 가스와 열교환하여 증기를 발생시키는 고압측 증기 발생 수단 (7, 8), 고압측 증기 발생 수단 (7, 8) 에서 발생한 증기가 유도되는 증기 터빈 (9), 압축 수단 (2) 과 동일한 축 상에 형성되어 고압측 증기 발생 수단 (7, 8) 으로부터 유도되는 연소 가스에 의해 구동되는 가스 터빈 (12) 을 구비한다.

Description

액화 가스 처리 시스템, 이 제어 방법, 이것을 구비한 액화 가스 운반선 및 이것을 구비한 액화 가스 저장 설비{LIQUEFIED GAS TREATMENT SYSTEM, CONTROL METHOD THEREFOR, LIQUEFIED GAS CARRIER PROVIDED THEREWITH, AND LIQUEFIED GAS STORAGE FACILITY PROVIDED THEREWITH}
본 발명은 액화 가스 처리 시스템, 이 제어 방법, 이것을 구비한 액화 가스 운반선 및 이것을 구비한 액화 가스 저장 설비에 관한 것으로, 특히, 잉여로 여겨져 가스화한 액화 가스의 처리에 관한 것이다.
일반적으로, 액화 천연 가스나 액화 석유 가스와 같은 액화 가스를 액상태로 저장하고 있는 저장 탱크 (이하, 「화물 탱크」라고 한다) 에서는, 화물 탱크 내에 저장되어 있던 액화 가스가 외부로부터의 입열 (入熱) 에 의해 자연스럽게 기화한 액화 가스 (이하, 「보일 오프 가스」라고 한다) 를 재액화 장치에 의해 재액화하거나, 보일 오프 가스를 원동기 등의 연료로 하여 연소시키거나 함으로써 화물 탱크 내의 압력의 상승을 방지하고 있다.
그러나, 전술한 재액화 장치의 불가동이나, 원동기의 연료로서 사용하는 이상으로 보일 오프 가스가 발생한 경우에 대비하여, 이 잉여의 보일 오프 가스를 연소 처리하는 가스 연소 보일러나 가스 소각로가 형성되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1).
이들 가스 연소 보일러나 가스 소각로와 같은 가스 연소 장치에서는, 보일 오프 가스의 전체량을 연소 처리하는 경우와, 재액화 장치 등에서 발생하는 소량의 보일 오프 가스를 연소 처리하는 경우가 있다. 그 때문에, 가스 연소 장치의 연소 부하 범위는, 넓고 또한 화물 탱크 내의 압력 상승 방지 수단으로서의 높은 신뢰성이 요구된다.
이와 같은 가스 연소 보일러나 가스 소각로에서는, 보일 오프 가스를 대기압 상태에서 연소 공기와 혼합시킨 후에, 기름에 의한 불씨 또는 전기 스파크에 의해 강제 착화하여 보일 오프 가스를 연소시키고 있다. 이 연소에 의해 발생한 연소 가스는, 안전한 불연 가스로서 굴뚝 등에 의해 외부로 배기된다.
일본 공개특허공보 2007-1339호 일본 공개특허공보 2006-200885호 일본 공개특허공보 2007-23976호
그러나, 가스 연소 보일러나 가스 소각로로부터 배출된 연소 가스가 유도되는 연도 (煙道) 는, 그것을 구성하고 있는 배관 재료의 선정에 있어서 고온 내성의 점에서 연소 가스의 온도가 낮을 것이 요망된다. 가스 연소 보일러의 경우에는, 자주 용도로서 수요되는 증기를 발생시키기 위해, 물 (증기) 과의 열교환이 있고, 그것을 적절히 계획함으로써, 배출되는 연소 가스의 온도는 소정 온도까지 감온된다.
한편, 가스 소각로의 경우에는, 연소용 공기에 희석용 공기를 혼동시켜 공기 과잉률 (화로로 유도되는 공기량과 연소용 공기량의 비) 을 크게 하여, 연도 가스의 온도를 억제하고 있다. 요컨대, 가스 소각로의 경우에는, 가스 연소 보일러와는 상이하여 연소 후의 열교환에 의한 감온 기구가 없기 때문에, 노 자체가 대형화되어, 배치 스페이스 확보가 곤란하다는 문제가 있었다.
또, 가스 연소 보일러, 가스 소각로 모두 보일 오프 가스를 대기압 상태에서 연소시키고 있어, 가압 연소와 비교하여 화염 사이즈가 크고, 따라서 화로도 큰 것이 요구되기 때문에, 이것도 장치 자체의 대형화의 요인이었다.
또한, 인용 문헌 2 에는, 가스 소각로 장치의 일부를 구성하고 있는 버퍼 탱크의 용적을 저감시키는 것에 대하여 개시되어 있지만, 가스화한 액화 가스를 연소시키는 가스 연소 보일러나 가스 소각로의 화로의 소형화에 대해서는 개시되어 있지 않다.
또, 특허문헌 3 에는, 가스 터빈 발전 장치 내를 순환하는 연소료 가스 (순환 가스) 의 에너지를 유효하게 이용하는 것이나 에너지의 회수에 대해서는 개시되어 있지만, 열회수 보일러의 소형화에 대해서는 개시되어 있지 않다.
나아가서는, 선박의 경우, 통상적으로는 연소용 공기 및/또는 희석용 공기를 가스 연소 보일러 또는 가스 소각로의 화로로 내보낼 때에 선내 전력 등에 의해 급전되는 전동식 공기팬이 사용되고 있기 때문에, 선내 전력 공급의 차단에 의해 가스 연소 장치의 운전 계속이 불능이 되는 것도 생각할 수 있어, 가스 처리 장치 자체의 신뢰성에 영향을 미치게 된다. 그 때문에, 선박에 형성되는 전력 공급 시스템에는, 경우에 따라서는 과잉의 용장성 요구를 고려할 필요가 있었다.
본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 잉여로 여겨진 가스화한 액화 가스의 처리를 컴팩트하고, 또한, 효율적으로 처리할 수 있는 액화 가스 처리 시스템, 이 제어 방법, 이것을 구비한 액화 가스 운반선 및 이것을 구비한 액화 가스 저장 설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 액화 가스 처리 시스템, 이 제어 방법, 이것을 구비한 액화 가스 운반선 및 이것을 구비한 액화 가스 저장 설비는 이하의 수단을 채용한다.
본 발명의 제 1 양태에 관련된 액화 가스 처리 시스템은, 외기를 압축하는 압축 수단과, 그 압축 수단에 의해 압축된 외기가 재킷 공기 및 연소용 공기로서 유도되고, 저장조로부터 유도된 가스화한 액화 가스와 상기 연소용 공기가 연소되는 화로와, 그 화로를 형성하는 화로벽의 주위를 덮고 있어 상기 재킷 공기가 유도되는 재킷부를 갖는 가압형 연소 수단과, 그 가압형 연소 수단으로부터 도출되는 연소 가스와 열교환하여 증기를 발생시키는 고압측 증기 발생 수단과, 그 고압측 증기 발생 수단에서 발생한 상기 증기가 유도되는 증기 터빈과, 상기 압축 수단과 동일한 축 상에 형성되어, 상기 고압측 증기 발생 수단으로부터 유도되는 상기 연소 가스에 의해 회전하는 가스 터빈을 구비한다.
종래, 액상의 액화 가스를 운반하는 선박이나 저장 설비 등에 탑재되어 있는 저장조 내에 저장되어 있는 액상의 액화 가스가 가스화 (보일 오프) 되었을 때에는, 보일 오프 가스 (가스화한 액화 가스) 를 추진용 원동기의 연료에 사용하거나, 재액화하여 저장조에 되돌리는 것이 실시되고 있다. 이와 같이, 보일 오프 가스를 추진용 원동기의 연료에 사용하거나 재액화하거나 할 수 없는 경우나 추가적인 잉여 가스가 발생한 경우에는, 가스 연소 보일러나 가스 연소로를 갖고 있는 액화 가스 처리 시스템으로 유도하여 연소시키고 있다. 그러나, 이들 가스 연소 보일러나 가스 연소로는, 대기압 연소때문에 화염이 커져, 그들 화로 자체가 대형이 된다. 그 때문에, 액화 가스 처리 시스템의 소형화의 요망이 있었다.
그래서, 본 발명에서는, 가압형 연소 수단을 이용하여, 가스화한 액화 가스를 연소시킴으로써 발생한 연소 가스에 의해 회전되는 가스 터빈에 의해, 동일한 축 상에 형성되는 압축 수단을 구동시켜, 압축된 공기를 가압형 연소 수단의 재킷 공기 및 연소용 공기로서 가압형 연소 수단으로 유도하는 것으로 하였다. 이로써, 가압형 연소 수단의 화로 자체를 소형화할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 저장조 내에서 발생한 가스화한 액화 가스를 연소시키는 연소 조건으로서 가압 연소를 사용할 수 있기 때문에, 대기압 연소의 가스 연소 보일러나 가스 연소로를 갖는 종래의 액화 가스 처리 시스템에 비해, 연도를 통과하는 연소 가스의 밀도를 높여, 연도 사이즈가 억제된다. 이와 함께 연소 가스와 열교환하는 고압측 증기 발생 수단을 대기압 연도 가스와 비교하여 소형화할 수 있다. 따라서, 액화 가스 처리 시스템의 컴팩트화를 도모할 수 있다.
또한, 소형화된 고압측 증기 발생 수단이나 재킷 공기에 의해 화로가 덮이는 가압형 연소 수단을 사용함으로써, 화로로부터의 방열은 공기에 의해 냉각되어, 화로나 연도의 단열 시공을 경감시켜, 동일한 부위로부터의 방열 로스를 억제할 수 있다.
또, 가스 터빈의 구동 가스 입구에는, 고압측 증기 발생 수단을 통과하여 감 온된 연소 가스가 유도된다. 그 때문에, 가스 터빈을 구성하는 터빈 블레이드 등의 고온에 노출되는 부품의 장수명화를 기대할 수 있다.
또한, 상기 제 1 양태에 관련된 액화 가스 처리 시스템에 있어서는, 상기 재킷 공기는, 재킷 공기용 열교환 수단을 통하여 냉매와 열교환하여 상기 가압형 연소 수단의 상기 재킷부로 유도되는 구성이어도 된다.
재킷 공기용 열교환 수단에서 냉매 (청수 등, 후술하는 터빈 구동 증기 계통의 급수를 이용함으로써, 시스템 효율을 향상시킬 수 있다) 와 열교환시킨 재킷 공기를 가압형 연소 수단의 재킷부로 유도하는 것으로 하였다. 그 때문에, 가압형 연소 수단의 재킷부 외면에는 화상 방지 등의 목적으로 형성하는 단열재는 불필요하다. 또한, 화로 내에서 가스화한 액화 가스가 연소될 때 발생하는 화염은, 그 방사열에 의해 화로를 형성하고 있는 화로벽을 가열한다. 그러나, 화로벽의 주위를 덮고 있는 재킷부에는, 재킷 공기용 열교환 수단에서 열교환한 재킷 공기가 유도된다. 그 때문에, 재킷 공기에 의해 화로벽을 냉각시켜 가압형 연소 수단으로부터의 방열 로스를 경감시킬 수 있다. 따라서, 가압형 연소 수단으로부터 도출된 연소 가스가 유도되는 고압측 증기 발생 수단의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 구성에 관련된 액화 가스 처리 시스템에 있어서는, 상기 화로벽은, 상기 재킷부로 관통되는 복수의 통기공을 갖는 구성이어도 된다.
화로를 형성하고 있는 화로벽에는, 복수의 통기공을 형성하는 것으로 하였다. 이로써, 재킷부로 유도된 재킷 공기가 화로 내로 흘러들어가면서 재킷 자체의 냉각을 실시하여, 연소 전용용 공기와 혼합하여 가스화한 액화 가스의 연소 공기에 사용할 수 있다. 또, 연소용 공기와 재킷 공기의 혼합에 의해서는 연소 가스 온도도 억제된다. 가압형 연소 수단으로부터 가스 터빈으로 유도되는 연소 가스의 온도를 감온시킬 수 있기 때문에, 가스 터빈을 구성하고 있는 터빈 블레이드 등의 고온에 노출되는 부품의 장수명화가 기대된다.
또, 상기 제 1 양태에 관련된 액화 가스 처리 시스템에 있어서는, 상기 압축 수단과 상기 가스 터빈을 접속하는 상기 축에는, 발전 수단 및/또는 전동기가 형성되어도 된다.
가스 터빈과 압축 수단 사이를 접속하는 축에는, 발전 수단 및/또는 전동기를 형성하는 것으로 하였다. 이로써, 연소 가스에 의해 구동되는 가스 터빈의 동력이 압축 수단의 소요 동력보다 높은 경우에는, 잉여 동력을 전력으로서 회수할 수 있다.
또, 전동기로서 사용한 경우에는, 축을 구동시켜 압축 수단을 회전 구동시킴으로써, 가스화한 액화 가스를 압축하여 화로로 송풍하기 위한 동력원으로 할 수 있다. 따라서, 외부로부터의 급전을 기대할 수 없는 경우에도 가압 연소의 운용이 가능해져, 용장성이 향상된다.
또, 상기 제 1 양태에 관련된 액화 가스 처리 시스템에 있어서는, 상기 가스 터빈의 하류에는, 그 가스 터빈을 구동시킨 상기 연소 가스와 열교환하여 증기를 발생시키는 저압측 증기 발생 수단을 구비하고, 상기 증기 터빈의 입구에는, 상기 고압측 증기 발생 수단에서 발생한 증기가 유도되고, 상기 증기 터빈의 중단부에는, 상기 저압측 증기 발생 수단에서 발생한 증기가 유도되어도 된다.
가압형 연소 수단과 가스 터빈 사이에 형성되는 고압측 증기 발생 수단에서 발생한 증기를 증기 터빈의 입구로 유도하고, 가스 터빈의 하류측에 형성되는 저압측 증기 발생 수단에서 발생한 증기를 증기 터빈의 중단부로 유도하는 것으로 하였다. 이로써, 액화 가스 처리 시스템 전체에 있어서의 열회수 효율을 향상시킴과 함께, 증기 터빈의 터빈 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 상기 제 1 양태에 관련된 액화 가스 처리 시스템은, 상기 화로로 유도되는 가스화한 상기 액화 가스를 가압하는 가압 수단과, 그 가압 수단을 구동시키는 가압 수단용 전동기와, 상기 증기 터빈에 구동되어 발전하는 증기 터빈 구동용 발전 수단을 형성하고, 그 증기 터빈 구동용 발전 수단은, 액화 가스 처리 시스템 전체의 전력 수요를 조달하는 것으로, 상기 가압형 연소 수단으로 유도되는 가스화한 상기 액화 가스의 압력이 대략 대기압인 경우에는, 상기 압축 수단에 형성된 상기 발전 수단의 전력이, 상기 증기 터빈 구동용 발전 수단의 전력보다 우선적으로 상기 가압 수단용 전동기로 송전되는 구성이어도 된다.
가압형 연소 수단으로 유도되는 가스화한 액화 가스를 가압하는 가압 수단을 구동시키는 가압 수단용 전동기에는, 외기를 압축하는 압축 수단과 동축적으로 형성된 발전 수단의 전력을 증기 터빈 구동용 발전 수단의 전력보다 우선적으로 송전하는 것으로 하였다. 이로써, 가압 수단의 구동을 선내 전력이나 설비 내 전력 등의 외부 배전 시스템으로부터 송전하지 않고, 외부 배전 시스템으로부터 분리하여 급전할 수 있다. 따라서, 종래보다 신뢰성을 향상시킨 연소 수단으로 할 수 있어, 액화 가스 처리 시스템의 신뢰성도 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명의 제 2 양태에 관련된 액화 가스 운반선에 있어서는, 액화 가스 운반선에 있어서의 보일 오프 가스를 가압형 연소 수단으로 연소시켜 발생한 연소 가스를 가스 터빈에 공급하여 그 가스 터빈을 회전시키고, 그 가스 터빈의 회전축에 연결된 압축 수단을 구동시켜, 그 압축 수단에 의해 압축된 공기를 상기 가압형 연소 수단에 재킷 공기 및/또는 연소용 공기로서 공급한다.
또, 본 발명의 제 3 양태에 관련된 액화 가스 저장 설비에 있어서는, 액화 가스 저장 설비에 있어서의 보일 오프 가스를 가압형 연소 수단으로 연소시켜 발생한 연소 가스를 가스 터빈에 공급하여 그 가스 터빈을 회전시키고, 그 가스 터빈의 회전축에 연결된 압축 수단을 구동시켜, 그 압축 수단에 의해 압축된 공기를 상기 가압형 연소 수단에 재킷 공기 및/또는 연소용 공기로서 공급한다.
또, 본 발명의 제 4 양태에 관련된 액화 가스 처리 시스템의 제어 방법은, 외기를 압축하는 압축 수단과, 그 압축 수단에 의해 압축된 외기가 재킷 공기 및 연소용 공기로서 유도되고, 저장조로부터 유도된 가스화한 액화 가스와 상기 연소용 공기가 연소되는 화로와, 그 화로를 형성하는 화로벽의 주위를 덮고 있어 상기 재킷 공기가 유도되는 재킷부를 갖는 가압형 연소 수단과, 그 가압형 연소 수단으로부터 도출되는 연소 가스와 열교환하여 증기를 발생시키는 고압측 증기 발생 수단과, 그 고압측 증기 발생 수단에서 발생한 증기가 유도되는 증기 터빈과, 상기 압축 수단과 동일한 축 상에 형성되어, 상기 고압측 증기 발생 수단으로부터 유도되는 상기 연소 가스에 의해 구동되는 가스 터빈을 구비하고, 상기 가압형 연소 수단으로부터 도출되는 상기 연소 가스는, 상기 가스 터빈이 상기 압축 수단을 구동시키기 위해 필요한 출력에 따른 온도로 제어된다.
본 발명에 의하면, 가압형 연소 수단을 사용하여, 가스화한 액화 가스를 연소시킴으로써 발생시킨 연소 가스에 의해 구동되는 가스 터빈과 동일한 축 상에 형성되는 압축 수단에 의해 압축된 외기를 가압형 연소 수단의 재킷 공기 및 연소용 공기로서 가압형 연소 수단으로 유도하는 것으로 하였다. 이로써, 가압형 연소 수단의 화로 자체를 소형화할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 저장조 내에서 가스화한 액화 가스를 연소시키는 연소 수단으로서, 가압형 연소 수단을 사용하는 것으로 하였으므로, 대기압 연소의 가스 연소 보일러나 가스 연소로를 갖는 종래의 액화 가스 처리 시스템에 비해, 연도를 통과하는 연소 가스의 밀도를 높게 할 수 있다. 그 때문에, 연소 가스와 열교환하는 고압측 증기 발생 수단의 출입구에 있어서의 차압을 크게 하여, 고압측 증기 발생 수단을 종래에 비해 소형화할 수 있다. 따라서, 액화 가스 처리 시스템의 컴팩트화를 도모할 수 있다.
또한, 소형화된 고압측 증기 발생 수단이나 재킷 공기에 의해 화로가 덮이는 가압형 연소 수단을 사용함으로써, 액화 가스 처리 시스템 내의 단열 시공 부분을 경감시켜, 고압측 증기 발생 수단이나 화로로부터의 방열 로스를 억제할 수 있다.
또, 가스 터빈의 입구에는, 고압측 증기 발생 수단을 통과함으로써 감온된 연소 가스가 유도된다. 그 때문에, 가스 터빈을 구성하는 터빈 블레이드 등의 고온에 노출되는 부품의 장수명화를 도모할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시형태에 관련된 액화 천연 가스 운반선에 탑재되어 있는 액화 가스 처리 시스템의 개략 구성도이다.
도 2 는 도 1 에 나타낸 액화 가스 처리 시스템의 연소 가스와 증기의 열회수를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 실시형태에 관련된 액화 천연 가스 운반선의 액화 가스 처리 시스템에 대하여 도 1 에 기초하여 설명한다.
도 1 에는, 본 실시형태에 관련된 액화 천연 가스 운반선에 탑재되어 있는 액화 가스 처리 시스템의 개략 구성도가 나타나 있다.
도시되지 않은 액화 천연 가스 운반선 (액화 가스 운반선) 에는, 액화 천연 가스 (액화 가스) 를 저장하고 있는 도시되지 않은 화물 탱크 (저장조) 내의 보일 오프 가스 (가스화한 액화 가스) 를 연소시키는 액화 가스 처리 시스템 (1) 으로서, 공기 (외기) 를 흡인하여 압축하는 압축기 (압축 수단) (2) 와, 압축기 (2) 에 의해 압축된 공기가 희석용 공기 (재킷 공기) 및 연소용 공기로서 유도되어, 화물 탱크로부터 유도된 보일 오프 가스와 연소용 공기가 연소되는 화로 (3) 와, 화로 (3) 를 형성하고 있는 화로벽 (4) 의 주위를 덮고 있어 희석용 공기가 유도되는 재킷부 (5) 를 갖고 있는 가압형 연소로 (가압형 연소 수단) (6) 와, 가압형 연소로 (6) 로부터 도출된 연소 가스와 열교환하여 고압 증기 (증기) 를 발생시키는 고압 과열기 (고압측 증기 발생 수단) (7) 및 고압 증발기 (고압측 증기 발생 수단) (8) 와, 고압 증발기 (8) 및 고압 과열기 (7) 에서 발생 또는 과열된 고압 증기가 유도되는 증기 터빈 (9) 과, 압축기 (2) 와 동일한 축 상에 형성되어 있어, 고압 증발기 (8) 및 고압 과열기 (7) 를 통과한 연소 가스에 의해 구동되는 가스 터빈 (12) 이 주로 형성되어 있다.
화물 탱크는, 대략 대기압 근방의 압력 상태에서, 화물인 액상의 액화 천연 가스를 저장하는 것이다. 이 화물 탱크로 외부로부터의 입열이 발생함으로써, 자연스럽게 기화한 보일 오프 가스가 발생하게 된다.
가압형 연소로 (6) 는, 압축기 (2) 에 의해 압축된 압축 공기가 에어덕트 (13) 내를 거쳐 연소용 공기로서 유도되는 가압형 연소로이다. 이 가압형 연소로 (6) 로 유도되는 연소용 공기는 대기압보다 높은 것이 되어, 대기압 ∼ 4 기압 정도의 압력으로 되어 있다.
가압형 연소로 (6) 는, 화로 (3) 와, 화로 (3) 의 외주를 덮도록 형성되어 있는 재킷부 (5) 가 대략 동심원상으로 형성되어 있는 대략 원통 형상으로 되어 있다. 화로 (3) 와 재킷부 (5) 사이에는 화로벽 (4) 이 형성되어 있고, 화로벽 (4) 에는 복수의 통기공 (도시 생략) 이 형성되어 있다. 이로써, 화로 (3) 와 재킷부 (5) 는 연통 상태로 되어 있다.
화로 (3) 의 입구 (도 1 에 있어서 화로 (3) 의 저부) 에는, 불씨를 생성하는 파일럿 연료식 버너 (도시 생략) 와, 화물 탱크로부터 유도된 보일 오프 가스를 분사하는 메인 버너 (도시 생략) 를 갖고 있는 가스 버너 시스템 (6a) 이 형성되어 있다. 파일럿 연료식 버너에는, 예를 들어 점화용 기름이 공급되어, 불씨를 생성할 수 있도록 되어 있다. 또한, 파일럿 연료식 버너에는, 액화 천연 가스 등의 가스 (보일 오프 가스) 가 공급되어도 되고, 또, 파일럿 연료식 버너 대신에 스파크 장치를 형성하는 것으로 해도 된다.
가압형 연소로 (6) 의 재킷부 (5) 에는, 에어덕트 (13) 로부터 분기된 압축 공기의 일부가 희석용 공기로서 유도된다. 희석용 공기는, 에어덕트 (13) 와 가압형 연소로 (6) 사이에 형성되어 있는 에어 쿨러 (재킷 공기용 열교환 수단) (14) 에서, 냉매인 청수 (후술하는 증기 콘덴서 (16) 로부터 유도된 물) 와 열교환되어, 예를 들어 상온 근방까지 감온된다.
가압형 연소로 (6) 의 화로 (3) 에는, 에어덕트 (13) 내의 나머지 압축 공기가 연소용 공기로서 유도된다. 이 연소용 공기는, 가압형 연소로 (6) 의 입구 근방에 형성되어 있는 개도 제어 밸브 (도시 생략) 에 의해 공기량이 조정된다. 또한, 개도 제어 밸브 대신에 가변식 노즐 등을 사용하여 공기량을 조정해도 된다. 에어덕트 (13) 의 중간부에는, 백업 에어를 도입하기 위한 역지 밸브상의 외기 도입부 (13a) 가 형성되어 있다.
가압형 연소로 (6) 의 하류에 형성되어 있는 고압 과열기 (7) 는, 고압 증발기 (8) 및 후술하는 급수 가열기 (저압측 증기 발생 수단) (15) 로부터 유도된 고압 증기 및 혼기 증기를 연소 가스와 열교환시키는 것이다.
고압 과열기 (7) 의 하류측에 형성되어 있는 고압 증발기 (8) 는, 급수 가열기 (15) 에서 가온된 물과 연소 가스가 열교환되어, 고압 증기를 발생시키는 것이다.
증기 터빈 (9) 은, 그 입구에 고압 증발기 (8), 고압 과열기 (7) 순으로 통과함으로써 과열된 고압 증기가 유도되고, 중단부에 급수 가열기 (15), 고압 과열기 (7) 순으로 통과함으로써 과열된 혼기 증기가 유도되어 혼기 (증기 삽입 혼기) 됨으로써 구동되는 혼압 터빈이다. 증기 터빈 (9) 을 회전 구동시킨 증기 (배기) 는 증기 콘덴서 (16) 로 유도되어 재응축된다. 이 증기 콘덴서 (16) 로는, 해수 냉각 방식의 진공 응축 방식이 바람직하지만, 대기압 응축이어도 된다.
또, 증기 터빈 (9) 에는, 증기 터빈 (9) 이 회전 구동됨으로써 발전하는 축발전기 (증기 터빈 구동용 발전 수단) (17) 가 감속 기어 (18) 를 개재하여 형성되어 있다. 이 축발전기 (17) 에 의해 발전된 전기는, 외부 배전 시스템 (도시 생략) 과는 상이한 고압 전선 (22) 에 급전된다. 여기서, 고압 전선 (22) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이 변압기 (23) 를 통하여, 후술하는 전동·발전기 (20) 로부터 급전되는 중압 전선 (21) 에 전기적으로 접속 가능하게 되어 있다.
가스 터빈 (12) 은, 고압 과열기 (7) 및 고압 증발기 (8) 에서 열교환되어 온도가 저하된 연소 가스에 의해 회전 구동된다. 가스 터빈 (12) 에는, 회전축 (축) (11) 이 접속되어 있고, 그 회전축 (11) 의 타단에는 압축기 (2) 가 접속되어 있다. 그 때문에, 연소 가스에 의해 가스 터빈 (12) 이 회전 구동됨으로써, 압축기 (2) 가 공기를 흡인하여 압축하게 된다.
또, 회전축 (11) 상에는, 감속기 (19) 를 개재하여 전동·발전기 (발전 수단 및/또는 전동기) (20) 가 형성되어 있다. 이 전동·발전기 (20) 는, 가스 터빈 (12) 이 구동되었을 때에는 발전기가 되어 발전하고, 액화 가스 처리 시스템 (1) 을 기동시킬 때에는 역급전됨으로써 전동기가 되어, 회전축 (11) 을 구동시켜 압축기 (2) 를 회전 구동시킨다. 또한, 가스 터빈 (12) 을 통하여 전동·발전기 (20) 가 발전된 전력은, 도 1 에 나타내는 바와 같이 중압 전선 (21) 에 급전된다. 또한, 감속기 (19) 를 통하지 않고, 전동·발전기 (발전 수단 및/또는 전동기) (20) 를 회전축 (11) 과 일체형으로 함으로써, 감속 기구를 없애는 발전 수단으로 해도 된다.
가스 터빈 (12) 의 하류측에 형성되어 있는 급수 가열기 (15) 에는, 전술한 증기 콘덴서 (16) 에서 응축된 물 (급수) 이 유도된다. 급수 가열기 (15) 에는, 그것을 구성하고 있는 튜브 (도시 생략) 에 내식성의 핀 튜브가 사용되는 것이 바람직하다. 이로써, 급수 가열기 (15) 출구에 있어서의 연소 가스의 온도 저하에 의해, 부식성 응축수가 석출된 경우에도 튜브의 부식을 방지할 수 있다.
증기 콘덴서 (16) 로부터 급수 가열기 (15) 의 최하류측에 유도된 물은, 가스 터빈 (12) 으로부터 배출된 연소 가스와 열교환하여 가온되어 탈기기 등의 급수 가열기 (도시 생략) 로 유도된다. 탈기기는, 급수 가열기 (15) 에 의해 가온된 수중에 용해되어 있는 산소나 비응축성 가스를 제거하여 부식이 발생하지 않도록 수질 관리를 실시하는 것이다. 이 탈기기에 의해 산소나 비응축성 가스가 제거된 가온된 물은, 급수 가열기 (15) 의 최상류측인 혼기 증발기 (15a) 와, 혼기 증발기 (15a) 와 급수 가열기 (15) 의 최하류측 사이에 형성되어 있는 저압 증발기 (15b) 와, 고압 증발기 (8) 로 유도된다.
혼기 증발기 (15a) 로 유도된 물은, 급수 가열기 (15) 의 최상류측으로 유도된 연소 가스와 열교환하여 혼기 증기가 된다. 저압 증발기 (15b) 로 유도된 물은, 혼기 증발기 (15a) 를 통과하여 온도가 저하된 연소 가스와 열교환하여 저압 증기가 되어 선내의 잡용 증기로서 사용된다. 또, 고압 증발기 (8) 로 유도된 급수는, 고압 과열기 (7) 를 통과한 연소 가스와 열교환하여 고압 증기가 된다.
다음으로, 액화 가스 처리 시스템 (1) 의 흐름과 제어 방법에 대하여, 도 1 및 도 2 를 이용하여 설명한다. 도 2 에는, 도 1 에 나타내는 액화 가스 처리 시스템 (1) 에 있어서의 연소 가스와 증기의 열회수 그래프가 나타나 있고, 세로축은, 연소 가스 또는 증기의 온도 [K] 를 나타내고, 가로축은 증기 회수 열교환 내 열부하 [kW] 를 나타내고 있다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 압축기 (2) 가 구동됨으로써, 압축기 (2) 가 공기를 흡인·압축한다. 압축기 (2) 에 의해 압축된 압축 공기는, 그 압력이 예를 들어 2∼ 4 Bar 가 되어, 온도가 상승하여 예를 들어 150 ℃ 가 된다 (도 1 의 (E) 및 도 2 중의 E 점). 온도가 상승된 압축 공기는, 에어덕트 (13) 로 유도된다. 에어덕트 (13) 로 유도된 압축 공기는, 그 일부가 희석용 공기로서 분기되어 에어 쿨러 (14) 로 유도된다.
에어 쿨러 (14) 로 유도된 고온의 희석용 공기는, 증기 콘덴서 (16) 로부터 유도된 물 (급수) 과 열교환하여 상온 근처까지 감온시킬 수 있다 (도 1 의 (F) 및 도 2 중의 F 점). 감온된 희석용 공기는, 가압형 연소로 (6) 의 재킷부 (5) 로 유도한다. 에어덕트 (13) 로 유도된 나머지 고온의 압축 공기는, 연소용 공기로서 가압형 연소로 (6) 의 화로 (3) 에 공급한다.
화로 (3) 에는, 화로 (3) 의 입구에 형성되어 있는 파일럿 연료식 버너에 의해 불씨가 형성되어 있다. 또, 본 실시형태에서는, 화물 탱크 내에 발생한 보일 오프 가스가 대략 대기압 부근의 압력이기 때문에, 중압 전선 (21) 으로부터 급전된 연료 가스 승압 펌프용 전동기 (가압 수단용 전동기) (26) 에 의해 구동되는 연료 가스 승압 펌프 (가압 수단) (24) 에 의해 보일 오프 가스를 승압 (가압) 하여 화로 (3) 에 공급한다. 이 승압된 보일 오프 가스와 에어덕트 (13) 로부터 공급된 연소용 공기가 화로 (3) 에 공급되어, 연소됨으로써 화염이 형성된다.
화염이 형성되어 있는 화로 (3) 내에는, 그 화로벽 (4) 에 형성되어 있는 통기공으로부터 재킷부 (5) 로 유도된 감온된 희석용 공기가 흘러들어간다. 이로써, 화로 (3) 내에서는, 연소용 공기와 희석용 공기가 혼합되어 연소용 공기의 온도가 감온된다. 또한, 연소용 공기에 혼합되는 희석용 공기의 유량은, 가스 터빈 (12) 이나 고압 과열기 (7), 고압 증발기 (8), 급수 가열기 (15), 증기 터빈 (9) 에 있어서의 동력 회수 비율에 따라 결정한다.
이 때, 화로 (3) 내에 공급되는 연소용 공기는, 화로 (3) 의 입구에 형성되어 있는 개도 제어 밸브에 의해, 희석용 공기보다 압력이 낮아지도록 소요 차압 (희석용 공기의 압력과 연소용 공기의 압력차) 을 조정해야 한다. 이로써, 재킷부 (5) 로부터 화로벽 (4) 의 통기공을 거쳐 화로 (3) 내로 흘러들어가는 희석용 공기의 유입이 저해되지 않도록 되어 있다.
이와 같은 가압형 연소로 (6) 는, 화로 (3) 와 가압형 연소로 (6) 의 외벽 (6b) 사이에 재킷부 (5) 를 갖고 있으므로, 화로 (3) 내의 화염의 방사열 (또는 방사광) 이 외벽 (6b) 에 직접 전열되어 외벽 (6b) 이 가열되는 것을 억제할 수 있다. 또, 화로 (3) 를 덮고 있는 화로벽 (4) 은 화염의 방사열에 의해 가열되지만, 재킷부 (5) 에는 감온된 희석용 공기가 유도되기 때문에, 이 냉각열에 의해 화로벽 (4) 이 냉각된다. 이와 같이, 화로벽 (4) 은, 화염의 방사열이 외벽 (6b) 에 직접 전열되어 외벽 (6b) 을 가열하는 것을 억제할 수 있도록, 구멍 형상, 또 통기공의 수가 결정되고, 그 온도에 적합한 재료를 선정한다.
가압형 연소로 (6) 에서 생성된 연소 가스는, 희석용 공기가 혼합된 연소용 공기와 보일 오프 가스가 연소됨으로써, 예를 들어 약 860 ℃ 가 된다 (도 1 의 (A) 및 도 2 중의 점선의 A 점). 이 연소 가스는, 화로 (3) 로부터 배출되어 고압 과열기 (7) 로 유도된다.
고압 과열기 (7) 로 유도된 연소 가스는, 고압 증발기 (8) 로부터 유도된 고압 증기 (도 1 의 (J) 및 도 2 중의 J 점), 급수 가열기 (15) 의 혼기 증발기 (15a) 로부터 유도된 혼기 증기 (도 1 의 (K) 및 도 2 중의 K 점) 순으로 열교환하여, 각각을 과열된 고압 증기 또는 혼기 증기로 한다. 고압 증기 및 혼기 증기와 열교환하여 감온된 연소 가스는, 고압 과열기 (7) 로부터 배출되어 고압 증발기 (8) 로 유도된다. 고압 증발기 (8) 로 유도된 연소 가스는, 급수 가열기 (15) 로부터 탈기기를 거쳐 가온된 물과 열교환하여 고압 증기를 발생시킨다.
가압형 연소로 (6) 로부터 도출된 연소 가스는, 고압 과열기 (7) 및 고압 증발기 (8) 를 통과함으로써, 도 2 중의 점선으로 나타내는 바와 같이 그 온도가 예를 들어 약 420 ℃ 까지 저하됨 (도 1 의 (B) 및 도 2 중의 점선의 B 점) 과 함께 감압된다. 또한, 고압 과열기 (7) 및 고압 증발기 (8) 를 통과한 연소 가스의 감온의 정도는, 가스 터빈 (12) 에 회전축 (11) 을 개재하여 접속되어 있는 압축기 (2) 가 공기를 압축하기 위해 필요한 동력을 가스 터빈 (12) 이 출력할 수 있는 범위로 되어 있다.
여기서, 가압형 연소로 (6) 로부터 도출된 연소 가스는, 종래의 연소로 (도시 생략) 로부터 도출되는 연소 가스에 비해, 연소 가스의 밀도가 높아 고압으로 되어 있다. 이로써, 이 연소 가스가 통과하는 고압 과열기 (7) 및 고압 증발기 (8) 에서는, 그들의 출입구에 있어서의 연소 가스의 차압을 크게 할 수 있다. 그 때문에, 고압 과열기 (7) 나 고압 증발기 (8) 를 소형화할 수 있다. 또한, 연소 가스가 통과하는 고압 과열기 (7) 및 고압 증발기 (8) 는, 그 외주 (25) 가 방열 시공되어 있다.
고압 과열기 (7) 및 고압 증발기 (8) 를 통과하여 감온된 연소 가스는, 가스 터빈 (12) 으로 유도된다. 가스 터빈 (12) 으로 유도된 연소 가스는, 가스 터빈 (12) 에 형성되어 있는 터빈 블레이드 (도시 생략) 에 작용하여 가스 터빈 (12) 을 회전 구동시킨다. 연소 가스가 유도됨으로써 회전 구동된 가스 터빈 (12) 에 의해 회전축 (11) 이 회전 구동된다. 회전축 (11) 이 회전 구동됨으로써, 회전축 (11) 의 타단에 형성되어 있는 압축기 (2) 가 구동되어, 공기를 흡인·압축하게 된다. 또한, 회전축 (11) 상에는, 감속기 (19) 를 개재하여 전동·발전기 (20) 가 접속되어 있기 때문에, 회전축 (11) 이 회전 구동됨으로써, 전동·발전기 (20) 가 발전한다.
가스 터빈 (12) 을 회전 구동시킨 연소 가스 (도 1 의 (C) 및 도 2 중의 C 점) 는, 그 출구 온도가 예를 들어 130 ℃ 이상, 바람직하게는 200 ℃ 이상이 되어 가스 터빈 (12) 으로부터 도출된다. 이와 같이, 가스 터빈 (12) 의 출구 온도를 130 ∼ 160 ℃ 이상으로 함으로써, 고압 과열기 (7) 및 고압 증발기 (8) 를 통과하여 저온화된 연소 가스의 결로에 의해 발생하는 산성수 부식을 방지하여, 가스 터빈 (12) 을 보호할 필요가 있다.
가스 터빈 (12) 으로부터 급수 가열기 (15) 로 유도된 연소 가스는, 급수 가열기 (15) 의 혼기 증발기 (15a), 저압 증발기 (15b) 순으로 통과하여, 증기 콘덴서 (16) 로부터 유도된 물을 가온 (도 2 중의 M) 시킨 후, 도시되지 않은 굴뚝 등으로부터 액화 가스 처리 시스템 (1) 외로 배출된다. 또한, 급수 가열기 (15) 로부터 배기되는 연소 가스의 배기 온도로는 100 ℃ 이하 (도 1 의 (D) 및 도 2 중의 D 점) 인 것이 바람직하다. 이로써, 액화 가스 처리 시스템 (1) 의 종합 열효율을 올릴 수 있다.
한편, 연소 가스에 의해 가온된 물 (도 1 의 (M) 및 도 2 중의 M 점) 은, 도시되지 않은 탈기기를 거쳐 고압 증발기 (8) 또는 급수 가열기 (15) 의 혼기 증발기 (15a) 또는 저압 증발기 (15b) 로 유도된다. 급수 가열기 (15) 의 혼기 증발기 (15a) 로 유도된 가온된 물은, 연소 가스와 열교환하여 혼기 증기 (도 1 의 (K) 및 도 2 중의 K 점) 가 되어 고압 과열기 (7) 로 유도된다. 고압 과열기 (7) 로 유도된 혼기 증기는, 여기서 연소 가스와 열교환하여 과열되고 (도 1 의 (H) 및 도 2 중의 H 점), 증기 터빈 (9) 의 중단부로 유도된다.
또, 증기 터빈 (9) 의 입구에는, 탈기기로부터 고압 증발기 (8) 를 거쳐 고압 과열기 (7) 에 의해 과열된 고압 증기가 유도된다 (도 1 의 (G) 및 도 2 중의 G 점). 이들 과열된 고압 증기와 혼기 증기에 의해, 증기 터빈 (9) 이 회전되어, 축발전기 (17) 를 구동시킨다.
또한, 급수 가열기 (15) 의 저압 증발기 (15b) 로 유도된 가온된 물은, 연소 가스와 열교환하여 (도 1 의 (L) 및 도 2 중의 L 점), 저압 증기가 되어 선내에 공급하는 잡용 증기가 된다.
이상과 같이, 본 실시형태에 관련된 액화 가스 처리 시스템 (1), 이 제어 방법 및 이것을 구비하고 있는 액화 천연 가스 운반선에 의하면, 이하의 작용 효과를 발휘한다.
가압형 연소로 (가압형 연소 수단) (6) 를 사용하여, 보일 오프 가스 (가스화한 액화 천연 가스 (액화 가스)) 를 연소시킴으로써 발생시킨 연소 가스에 의해 구동되는 가스 터빈 (12) 과 동일한 축 상에 형성되어 있는 압축기 (압축 수단) (2) 에 의해 압축된 공기 (외기) 를 희석용 공기 (재킷 공기) 및 연소용 공기로서 가압형 연소로 (6) 로 유도하는 것으로 하였다. 이로써, 가압형 연소로 (6) 의 화로 (3) 자체를 소형화할 수 있다. 또한, 화물 탱크 (저장조) 내에서 발생한 보일 오프 가스를 연소시키는 연소 수단으로서, 가압형 연소로 (6) 를 사용하는 것으로 하였으므로, 대기압 연소의 가스 연소 보일러 (도시 생략) 나 가스 연소로 (도시 생략) 를 갖는 종래의 액화 가스 처리 시스템 (도시 생략) 에 비해, 고압 과열기 (증기 발생 수단) (7) 및 고압 증발기 (증기 발생 수단) (8) 를 통과하는 연소 가스의 밀도를 높게 할 수 있다. 이로써, 고압 증발기 (8) 및 고압 과열기 (7) 는 대기압 연소 가스의 열교환기에 비해 소형화할 수 있다. 따라서, 액화 가스 처리 시스템 (1) 의 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 소형화된 고압 증발기 (8) 및 고압 과열기 (7) 나, 희석용 공기가 유도되는 재킷부 (5) 에 의해 화로 (3) 가 덮여 있는 가압형 연소로 (6) 를 사용함으로써, 액화 가스 처리 시스템 (1) 내의 단열 시공 부분을 경감시켜, 고압 증발기 (8) 및 고압 과열기 (7) 의 외주 (25) 나 화로 (3) 로부터의 방열 로스를 억제할 수 있다.
또, 가스 터빈 (12) 의 입구에는, 고압 증발기 (8) 및 고압 과열기 (7) 를 통과함으로써 감온된 연소 가스가 유도된다. 그 때문에, 가스 터빈 (12) 을 구성하여, 고온에 노출되는 부품의 장수명화를 도모할 수 있다.
에어 쿨러 (재킷 공기용 열교환 수단) (14) 에서 증기 콘덴서 (16) 로부터 유도된 급수 (냉매) 와 열교환시킨 희석용 공기를 가압형 연소로 (6) 의 재킷부 (5) 로 유도하는 것으로 하였다. 그 때문에, 가압형 연소로 (6) 의 재킷부 (5) 의 외벽 (6b) 에 형성하는 단열재가 불필요해진다. 또한, 화로 (3) 내에서 보일 오프 가스가 연소될 때 발생하는 화염은, 그 방사열에 의해 화로 (3) 를 형성하고 있는 화로벽 (4) 을 가열한다. 그러나, 화로벽 (4) 의 주위를 덮고 있는 재킷부 (5) 에는, 에어 쿨러 (14) 에서 열교환하여 온도가 저하된 희석용 공기가 유도된다. 그 때문에, 화로벽 (4) 을 희석용 공기에 의해 냉각시켜 가압형 연소로 (6) 로부터의 방열 로스를 경감시킬 수 있다. 따라서, 가압형 연소로 (6) 로부터 도출된 연소 가스가 유도되는 고압 증발기 (8) 및 고압 과열기 (7) 의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
화로 (3) 를 형성하고 있는 화로벽 (4) 에는, 복수의 통기공 (도시 생략) 을 형성하는 것으로 하였다. 이로써, 재킷부 (5) 로 유도된 희석용 공기가 화로 (3) 내로 흘러들어가, 연소용 공기에 추가하여 희석용 공기도 보일 오프 가스와의 연소에 사용할 수 있다. 그 때문에, 연소용 공기와, 에어 쿨러 (14) 에서 열교환하여 온도가 저하된 희석용 공기를 혼합시켜, 생성되는 연소 가스의 온도를 저하시킬 수 있다. 가압형 연소로 (6) 로부터 가스 터빈 (12) 으로 유도되는 연소 가스의 온도를 감온시킬 수 있기 때문에, 가스 터빈 (12) 을 구성하고 있는 터빈 블레이드 (도시 생략) 등의 고온에 노출되는 부품의 장수명화를 도모할 수 있다.
가스 터빈 (12) 과 압축기 (2) 사이를 접속하고 있는 회전축 (11) 에는, 전동·발전기 (발전 수단 및/또는 전동기) (20) 를 형성하는 것으로 하였다. 이로써, 연소 가스에 의해 구동되는 가스 터빈 (12) 의 동력이 압축기 (2) 의 소요 동력보다 높은 경우에는, 잉여 동력을 전력으로서 회수하여 중압 전선 (21) 에 급전할 수 있다.
또, 전동·발전기 (20) 를 전동기로서 사용한 경우에는, 회전축 (11) 을 구동시켜 압축기 (2) 를 회전 구동시킴으로써, 가압형 연소로 (6) 를 기동시킬 때 필요한 기동용 공기를 압축기 (2) 에 의해 압축하여 송풍할 수 있다. 따라서, 가압형 연소로 (6) 를 기동시킬 때의 기동용 공기용의 전동팬 (도시 생략) 등의 설비가 불필요해진다.
가압형 연소로 (6) 와 가스 터빈 (12) 사이에 형성되어 있는 고압 증발기 (8) 에서 발생한 고압 증기를 고압 과열기 (7) 에 의해 과열하여 증기 터빈 (9) 의 입구로 유도하고, 가스 터빈 (12) 의 하류측에 형성되어 있는 급수 가열기 (저압측 증기 발생 수단) (15) 의 혼기 증발기 (15a) 에서 발생한 혼기 증기를 고압 증발기 (8) 에 의해 과열하여 증기 터빈 (9) 의 중단부로 유도하는 것으로 하였다. 이로써, 액화 가스 처리 시스템 (1) 전체에 있어서의 열회수 효율을 향상시킴과 함께, 증기 터빈 (9) 의 터빈 효율을 향상시킬 수 있다.
가압형 연소로 (6) 로 유도되는 보일 오프 가스를 승압 (가압) 하는 연료 가스 승압 펌프 (가압 수단) (24) 를 구동시키는 연료 가스 승압 펌프용 전동기 (가압 수단용 전동기) (26) 에는, 증기 터빈 (9) 이 구동됨으로써 발전하는 축발전기 (증기 터빈 구동용 발전 수단) (17) 로부터 고압 전선 (22), 변압기 (23) 를 통하여 송전하는 것으로 하였다. 그 때문에, 연료 가스 승압 펌프 (24) 의 구동을 증기 터빈 (9) 에 접속되어 있는 축발전기 (17) 로부터의 전력에 의해 송전하고, 외부 배전 시스템 (도시 생략) 으로부터 분리하여 급전할 수 있다. 따라서, 종래보다 신뢰성을 향상시킨 가압형 연소로 (6) 로 할 수 있어, 액화 가스 처리 시스템 (1) 의 신뢰성도 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 증기 터빈 (9) 을 혼기 터빈으로 하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 저압 터빈과 고압 터빈을 동일한 축 상에 배치하는 것이어도 된다.
또, 증기 터빈 (9) 에는 고압 및 혼기 증기의 2 계통이 유도되는 것으로 하여 설명했지만, 고압 증발기 (8) 및 고압 과열기 (7) 로부터 증기 터빈 (9) 으로 증기가 유도되는 1 계통만, 또는 2 계통 이상으로 해도 된다.
또한, 본 발명에 관련된 액화 가스 처리 시스템 (1) 은, 액화 천연 가스 운반선에만 적용되는 것이 아니라, 액화 천연 가스를 저장하는 액화 천연 가스 저장 설비 (도시 생략) 에도 적용할 수 있다.
또, 액화 가스로서 액화 천연 가스를 이용하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 액화 가스로서, 액화 석유 가스 (LPG) 나 에탄, 에틸렌, 암모니아나 그들의 혼합물이어도 된다.
또한, 화물 탱크측에 형성되어 있는 화물 컴프레서 (도시 생략) 등에 의해 가압형 연소로 (6) 에 공급되는 보일 오프 가스의 원압이 확보되어 있는 경우에는, 화물 탱크로부터 화물 컴프레서에 의해 도출되는 보일 오프 가스의 압력 쪽이 화로 (3) 내 압력보다 통상적으로는 높은 것으로 되어 있다. 그 때문에, 이 경우에는, 연료 가스 승압 펌프 (24) 로 보일 오프 가스를 승압시키지 않고, 단순히 감압하여 보일 오프 가스를 화로 (3) 내에 공급하는 것으로 해도 된다.
1 : 액화 가스 처리 시스템
2 : 압축 수단 (압축기)
3 : 화로
4 : 화로벽
5 : 재킷부
6 : 가압형 연소 수단 (가압형 연소로)
7 : 고압측 증기 발생 수단 (고압 과열기)
8 : 고압측 증기 발생 수단 (고압 증발기)
9 : 증기 터빈
11 : 축 (회전축)
12 : 가스 터빈

Claims (9)

  1. 외기를 압축하는 압축 수단과,
    그 압축 수단에 의해 압축된 외기가 재킷 공기 및 연소용 공기로서 유도되고, 저장조로부터 유도된 가스화한 액화 가스와 상기 연소용 공기가 연소되는 화로와, 그 화로를 형성하는 화로벽의 주위를 덮고 있어 상기 재킷 공기가 유도되는 재킷부를 갖는 가압형 연소 수단과,
    상기 화로의 입구에 형성되고, 상기 연소용 공기의 압력 및 상기 재킷 공기의 압력을 조정하는 개도 제어 밸브와,
    그 가압형 연소 수단으로부터 도출되는 연소 가스와 열교환하여 증기를 발생시키는 고압측 증기 발생 수단과,
    그 고압측 증기 발생 수단에서 발생한 상기 증기가 유도되는 증기 터빈과,
    상기 압축 수단과 동일한 축 상에 형성되어, 상기 고압측 증기 발생 수단으로부터 유도되는 상기 연소 가스에 의해 회전하는 가스 터빈과,
    상기 가스 터빈에 구동되는 전동·발전기를 구비하고,
    상기 화로벽 내에 공급되는 상기 연소용 공기의 압력이, 상기 재킷 공기의 압력보다 작고,
    상기 전동·발전기는, 상기 가스 터빈이 구동되었을 때에는 발전기가 되어 발전하고, 상기 액화 가스 처리 시스템을 기동시킬 때에는 역급전됨으로써 전동기가 되어, 상기 압축 수단을 회전 구동시키는 액화 가스 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 재킷 공기는, 재킷 공기용 열교환 수단을 통하여 냉매와 열교환하여 상기 가압형 연소 수단의 상기 재킷부로 유도되는 액화 가스 처리 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 화로벽은, 상기 재킷부로 관통되는 복수의 통기공을 갖는 액화 가스 처리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축 수단과 상기 가스 터빈을 접속하는 상기 축에 상기 전동·발전기가 형성되는 액화 가스 처리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 터빈의 하류에는, 그 가스 터빈을 구동시킨 상기 연소 가스와 열교환하여 증기를 발생시키는 저압측 증기 발생 수단을 구비하고,
    상기 증기 터빈의 입구에는, 상기 고압측 증기 발생 수단에서 발생한 증기가 유도되고, 상기 증기 터빈의 중단부에는, 상기 저압측 증기 발생 수단에서 발생한 증기가 유도되는 액화 가스 처리 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 화로로 유도되는 가스화한 상기 액화 가스를 가압하는 가압 수단과,
    그 가압 수단을 구동시키는 가압 수단용 전동기와,
    상기 증기 터빈에 구동되어 발전하는 증기 터빈 구동용 발전 수단을 형성하여,
    그 증기 터빈 구동용 발전 수단은, 액화 가스 처리 시스템 전체의 전력 수요를 조달하는 것으로,
    상기 가압형 연소 수단으로 유도되는 가스화한 상기 액화 가스의 압력이 대기압인 경우에는, 상기 압축 수단에 형성된 상기 발전 수단의 전력이, 상기 증기 터빈 구동용 발전 수단의 전력보다 우선적으로 상기 가압 수단용 전동기로 송전되는 액화 가스 처리 시스템.
  7. 외기를 압축하는 압축 수단과,
    그 압축 수단에 의해 압축된 외기가 재킷 공기 및 연소용 공기로서 유도되고, 저장조로부터 유도된 가스화한 액화 가스와 상기 연소용 공기가 연소되는 화로와, 그 화로를 형성하는 화로벽의 주위를 덮고 있어 상기 재킷 공기가 유도되는 재킷부를 갖는 가압형 연소 수단과,
    상기 화로의 입구에 형성되고, 상기 연소용 공기의 압력 및 상기 재킷 공기의 압력을 조정하는 개도 제어 밸브와,
    그 가압형 연소 수단으로부터 도출되는 연소 가스와 열교환하여 증기를 발생시키는 고압측 증기 발생 수단과,
    그 고압측 증기 발생 수단에서 발생한 상기 증기가 유도되는 증기 터빈과,
    상기 압축 수단과 동일한 축 상에 형성되어, 상기 고압측 증기 발생 수단으로부터 유도되는 상기 연소 가스에 의해 회전하는 가스 터빈과,
    상기 가스 터빈에 구동되는 전동·발전기를 구비하고,
    상기 화로벽 내에 공급되는 상기 연소용 공기의 압력이, 상기 재킷 공기의 압력보다 작고,
    상기 전동·발전기는, 상기 가스 터빈이 구동되었을 때에는 발전기가 되어 발전하고, 상기 액화 가스 처리 시스템을 기동시킬 때에는 역급전됨으로써 전동기가 되어, 상기 압축 수단을 회전 구동시키고,
    액화 가스 운반선에 있어서의 보일 오프 가스를 상기 가압형 연소 수단으로 연소시켜 발생한 상기 연소 가스를 상기 가스 터빈에 공급하여 그 가스 터빈을 회전시키고 상기 압축 수단을 구동시켜, 그 압축 수단에 의해 압축된 공기를 상기 가압형 연소 수단에 상기 재킷 공기 및 상기 연소용 공기 중 어느 하나로서 공급하는 액화 가스 운반선.
  8. 외기를 압축하는 압축 수단과,
    그 압축 수단에 의해 압축된 외기가 재킷 공기 및 연소용 공기로서 유도되고, 저장조로부터 유도된 가스화한 액화 가스와 상기 연소용 공기가 연소되는 화로와, 그 화로를 형성하는 화로벽의 주위를 덮고 있어 상기 재킷 공기가 유도되는 재킷부를 갖는 가압형 연소 수단과,
    상기 화로의 입구에 형성되고, 상기 연소용 공기의 압력 및 상기 재킷 공기의 압력을 조정하는 개도 제어 밸브와,
    그 가압형 연소 수단으로부터 도출되는 연소 가스와 열교환하여 증기를 발생시키는 고압측 증기 발생 수단과,
    그 고압측 증기 발생 수단에서 발생한 상기 증기가 유도되는 증기 터빈과,
    상기 압축 수단과 동일한 축 상에 형성되어, 상기 고압측 증기 발생 수단으로부터 유도되는 상기 연소 가스에 의해 회전하는 가스 터빈과,
    상기 가스 터빈에 구동되는 전동·발전기를 구비하고,
    상기 화로벽 내에 공급되는 상기 연소용 공기의 압력이, 상기 재킷 공기의 압력보다 작고,
    상기 전동·발전기는, 상기 가스 터빈이 구동되었을 때에는 발전기가 되어 발전하고, 상기 액화 가스 처리 시스템을 기동시킬 때에는 역급전됨으로써 전동기가 되어, 상기 압축 수단을 회전 구동시키고,
    액화 가스 저장 설비에 있어서의 보일 오프 가스를 가압형 연소 수단으로 연소시켜 발생한 상기 연소 가스를 상기 가스 터빈에 공급하여 그 가스 터빈을 회전시키고 상기 압축 수단을 구동시켜, 그 압축 수단에 의해 압축된 공기를 상기 가압형 연소 수단에 상기 재킷 공기 및 상기 연소용 공기 중 어느 하나로서 공급하는 액화 가스 저장 설비.
  9. 외기를 압축하는 압축 수단과,
    그 압축 수단에 의해 압축된 외기가 재킷 공기 및 연소용 공기로서 유도되고, 저장조로부터 유도된 가스화한 액화 가스와 상기 연소용 공기가 연소되는 화로와, 그 화로를 형성하는 화로벽의 주위를 덮고 있어 상기 재킷 공기가 유도되는 재킷부를 갖는 가압형 연소 수단과,
    상기 화로의 입구에 형성되고, 상기 연소용 공기의 압력 및 상기 재킷 공기의 압력을 조정하는 개도 제어 밸브와,
    그 가압형 연소 수단으로부터 도출되는 연소 가스와 열교환하여 증기를 발생시키는 고압측 증기 발생 수단과,
    그 고압측 증기 발생 수단에서 발생한 증기가 유도되는 증기 터빈과,
    상기 압축 수단과 동일한 축 상에 형성되어, 상기 고압측 증기 발생 수단으로부터 유도되는 상기 연소 가스에 의해 구동되는 가스 터빈을 구비하고,
    상기 화로벽 내에 공급되는 상기 연소용 공기의 압력이, 상기 재킷 공기의 압력보다 작아지도록 조정되고,
    상기 가압형 연소 수단으로부터 도출되는 상기 연소 가스는, 상기 가스 터빈이 상기 압축 수단을 구동시키기 위해 필요한 출력에 따른 온도로 제어되는 액화 가스 처리 시스템의 제어 방법.
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