KR101580906B1 - 버너 붐 - Google Patents

Abstract

수중에서의 소각을 위한 버너 붐이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 버너 붐은 선체의 일측에 설치되는 붐대와, 일측에 개구된 배기구가 형성되되 내부가 빈 중공의 연소실과, 연소실 내부에 화염을 발생시키는 점화장치를 포함하며, 붐대의 끝 부분에 설치되는 소각탱크와, 연소실에 소각물을 공급하도록 붐대의 연장방향을 따라 설치되는 소각물 공급라인과, 연소실에 공기를 공급하도록 붐대의 연장방향을 따라 설치되는 공기 공급라인을 포함한다.

Description

버너 붐{BURNER BOOM}

본 발명은 선박에 설치되는 버너 붐에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수중에서의 소각을 위한 버너 붐에 관한 것이다.

종래 해저 시추에는 예인선에 의해서만 항해가 가능하고 계류 장치를 이용하여 해상의 일 지점에 정박한 상태에서 시추 작업을 하는 리그선(rig ship)이나 고정식 플랫폼이 주로 사용되었다. 그러나 최근에는 첨단 시추 장비를 탑재하고 자체의 동력으로 항해할 수 있는 시추선(drillship)이 개발되어 사용되고 있었다.

시추선의 작업은 데크 바닥에 설치된 적치대로부터 시추용 파이프들(라이저, 드릴 파이프 등)을 크레인으로 들어 올려 드릴 플로어(drill floor)로 이동시키고, 데릭(derrick)을 사용하여 시추용 파이프를 세워 시추선의 중앙에 형성된 문풀(moonpool)을 통해 하향 전진시키는 과정으로 이루어진다.

라이저가 먼저 해저 바닥까지 전진하여 설치되면 라이저 내부로 드릴 파이프가 이동하고 해저 지층을 천공하여 유정까지 하향 전진함으로써 유정에 저장되어 있는 원유 및 가스 등을 포함하는 오일을 시추한다.

전술한 오일 시추 과정에서 설비의 파손 및 오작동으로 인해 다량의 원유가 유출되는 대형 해상 오염 사고와 폭발 사고가 발생할 수 있다. 통상의 경우 사고 발생시 오일 유출 지점을 막고, 유전의 감압을 위해 유전의 오일을 대체 시추선으로 시추하고, 시추한 원유를 전량 소각하는 과정을 거치게 된다.

그런데, 시추선은 시추가 목적이기 때문에 오일 중 원유를 저장할 수 있는 용량이 매우 제한적이며, 아예 저장탱크가 없는 경우도 있다. 이 경우 시추한 오일 중 원유를 저장하지 못하고 대부분 소각할 수밖에 없으므로 해양 오염은 막을 수 있더라도 대기 오염이 발생하며 추가 오염을 막기 위한 대책이 필요하다.

따라서, 시추선에서 오일을 시추하고, 오일 중 원유를 일시적으로 저장한 후 유조선(tanker)으로 이송하는 방안이 고려되고 있다. 그런데, 유조선이 시추선의 후방에 위치함으로써, 시추선의 후측에 장착되어 오일 중 가스를 태우는 버너 붐(burner boom)에서 발생되는 열로 인해 유조선에 화재 사고가 발생될 우려가 있다. 이러한 문제를 해결하고자 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0123159호에는 버너 붐에 의해 발생되는 열에 의한 피해를 방지할 수 있는 방법이 제시되었다.

본 발명의 실시 예들은 수중에서 소각이 가능한 버너 붐을 제공함으로써 소각시 발생하는 연기 및 열에 의한 영향을 최소화하고자 한다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 종사자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체의 일측에 설치되는 붐대와, 일측에 개구된 배기구가 형성되되 내부가 빈 중공의 연소실과, 상기 연소실 내부에 화염을 발생시키는 점화장치를 포함하며, 상기 붐대의 끝 부분에 설치되는 소각탱크와, 상기 연소실에 소각물을 공급하도록 상기 붐대의 연장방향을 따라 설치되는 소각물 공급라인과, 상기 연소실에 공기를 공급하도록 상기 붐대의 연장방향을 따라 설치되는 공기 공급라인을 포함하는 버너 붐이 제공될 수 있다.

또한 상기 붐대는 상기 선체에 지지되는 지주와, 상기 지주의 상단에 회전 가능하게 설치되는 제1붐과, 상기 제1붐의 단부에 회전 가능하게 설치되며 상기 소각탱크가 결합된 제2붐을 포함하고, 상기 제1붐과 상기 제2붐은 각각 실린더의 신축 작동에 의해 회전될 수 있다.

또한 상기 소각물 공급라인과 상기 공기 공급라인은 상기 붐대 내부를 관통하여 상기 연소실에 연결될 수 있다.

또한 상기 연소실이 일정압력 이상인 경우 상기 배기구를 개방하도록 상기 배기구에 설치되는 개폐부재를 더 포함한다.

또한 상기 개폐부재는 탄성부재에 지지되어 상기 연소실의 외측방향으로 회전 가능하게 설치되는 덮개를 포함하고, 상기 덮개는 상기 배기구의 일측에 형성된 걸림부에 의해 상기 연소실의 내측방향으로의 회전이 제한될 수 있다.

또한 상기 배기구에서 연장 설치되며 다수의 배출공이 형성된 배기관을 더 포함하고, 상기 개폐부재는 상기 배기구를 닫는 방향으로 탄성력을 가하도록 상기 배기관 내에 설치되는 탄성부재에 지지되어 상기 배기구를 밀폐하는 덮개를 포함한다.

본 발명의 실시 예들은 버너 붐에서 원유 및 가스를 수중에서 소각함에 의해 소각하는 동안 발생하는 연기 및 열에 의한 외부 영향을 최소화할 수 있세 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 버너 붐의 소각탱크가 수중에 위치한 상태를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 버너 붐의 소각탱크가 수면 상부에 위치한 상태를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 소각탱크를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 소각탱크를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 소각탱크를 도시한 것이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 버너 붐(10)은 선체(2)의 선미측 단부에 설치될 수 있고, 해저로부터 원유를 시추하는 과정에서 발생하는 가스 또는 오일과 같은 소각물을 연소시키는 장치이다. 즉 버너 붐(10)은 해저의 유정에서 채취한 원유가 문풀을 통하여 선체의 내부로 이송되어 선체에 구비되어 있는 원유처리설비에서 처리되는 동안 발생하는 불필요한 가스 성분을 연소시켜 대기 중으로 방출하는 장비이다.

이러한 버너 붐(10)은 수중에서의 연소가 가능하도록 기존의 고정식 형태를 벗어나 관절 형태로 움직임 가능한 붐대(20)를 구비할 수 있다. 이를 위해 버너 붐(10)은 선체(2)에 종방향으로 연장되는 지주(21)와, 지주(21)의 상단에서 축(22)을 중심으로 회전 가능한 제1붐(23)과, 제1붐의 단부에서 축(24)을 중심으로 회전 가능한 제2붐(25)을 구비할 수 있고, 제2붐(25)의 단부에는 소각물의 연소를 위한 소각탱크(30)가 설치될 수 있다. 지주(21)에 축(22)을 기준으로 상하방향으로 회전 가능한 제1붐(23)은 신축 운동하는 제1실린더(26)의 구동에 의하여 구현될 수 있고, 제1붐(23)에 대해 축(24)을 기준으로 회전 가능한 제2붐(25)은 신축 운동하는 제2실린더(27)의 구동에 의해 구현될 수 있다. 제1실린더(26)와 제2실린더(27)는 진퇴하는 로드를 구비한 전기식, 전자식, 유압식 및 공압식 실린더 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 제1실린더(26)는 일단이 지주(21)의 일측에 회전 가능하게 연결되며, 제1실린더(26)에서 진퇴 이동하는 로드(26a)의 단부는 제1붐(23)의 일측에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 제2실린더(27)는 일단이 제1붐(23)의 일측에 회전 가능하게 연결되며, 제2실린더(27)에서 진퇴 이동하는 로드(27a)의 단부는 제2붐(25)의 일측에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 이러한 제1실린더(26)와 제2실린더(27)의 신축 운동에 따라 붐대(20)는 관절 형태의 운동이 가능하며, 제2붐(25)의 단부에 설치된 소각탱크(30)는 붐대(20)의 이동에 따라 수면 아래 또는 수면 상부에 위치될 수 있다. 이는 소각탱크(30)를 통해 연소하는 동안 발생하는 배기가스가 주변 선박에 영향을 미치지 않는 경우에는 소각탱크(30)를 수면 상부에 위치시킨 상태에서 소각 작업을 수행할 수 있도록 하고, 소각탱크(30)를 통해 배기되는 배기가스가 주변 선박에 영향을 미치는 경우에는 소각탱크(30)를 수면 아래에 위치시킨 상태에서 수중에서 소각 작업을 수행하도록 하기 위함이다.

소각탱크(30)는 도 3에 도시한 바와 같이 소각물이 연소되는 공간을 형성하도록 내부가 빈 중공의 연소실(31)을 형성하는 몸체(32)와, 몸체(32)의 일측에 개방되어 연소실(31)에서 연소된 배기가스가 배출되는 배기구(33)를 포함한다. 본 실시 예에서의 소각탱크(30)는 구 형상으로 이루어진 구성을 도시하였으나, 소각탱크(30)는 내부에 연소실(31)을 형성하는 것이라면 그 형상은 제한되지 않는다. 소각탱크(30)의 상부에는 선체(2)에 설치된 공기공급부(40)에서 공급되는 공기가 배출되는 공기배출구(42)와, 선체(2)에 설치된 소각물공급부(50)에서 공급되는 가스 또는 오일이 배출되는 소각물배출구(52)가 구비될 수 있다. 또 소각탱크(30)의 상부에는 연소실(31)에서 소각물을 연소시키기 위한 화염을 발생시키는 점화장치(60)가 설치될 수 있다.

소각물공급부(50)는 불필요한 가스 또는 오일과 같은 소각물이 저장되는 공간으로 형성될 수 있고, 소각물공급부(50)에 저장된 소각물은 펌프(미도시)의 송출력에 의하여 소각물 공급라인(51)을 통해 연소실(31)에 공급될 수 있다. 소각물 공급라인(51)은 소각물공급부(50)로부터 붐대(20)의 연장방향을 따라 설치되는 배관 또는 호스로 이루어질 수 있고, 외부환경에 대한 영향을 줄이도록 붐대(20)의 내부를 관통하여 연소실(31)과 연결될 수 있다.

공기공급부(40)는 연소실(31)에서의 소각물의 연소에 필요한 공기(산소)를 공급하는 압축기로 구성될 수 있고, 공기공급부(40)에서 공급된 공기는 공기 공급라인(41)을 통해 연소실(31)에 공급될 수 있다. 공기 공급라인(41)은 공기공급부(40)로부터 붐대(20)의 연장방향을 따라 설치되는 배관 또는 호스로 이루어질 수 있고, 외부환경에 대한 영향을 줄이도록 붐대(20)의 내부를 관통하여 연소실(31)과 연결될 수 있다.

소각물공급부(50)와 공기공급부(40)에서 공급되는 소각물과 공기는 각각 소각물 공급라인(51)과 공기 공급라인(41)을 통해 연소실(31)에 배출된 후 점화장치(60)의 화염에 의해 소각물은 연소되고, 연소시 발생하는 배기가스는 배기구(33)를 통해 외부로 방출된다. 이러한 소각탱크(30)가 수중에 잠긴 상태에서 소각물을 연소시키는 경우에는 공기 공급라인(41)에서 연소실(31)에 분출되는 공기에 의해 연소실(31) 내부와 외부의 압력차이가 발생하므로 전체적으로 해수가 채워지지 않으며, 연소실(31)에 연소된 배기가스는 배기구(33)에서 수중으로 분사되어 해수를 지나 수면 위의 공간으로 방출된다. 따라서 배기가스에 의한 방출로 인한 열과 연기에 의해 주변에 인접한 다른 선박에 영향을 주는 것을 줄일 수 있게 된다.

한편 도 4를 참조하면, 소각탱크(30)가 수중에 투입되는 경우 해수가 배기구(33)를 통해 유입되는 것을 줄이도록 소각탱크(30)의 배기구(33)에는 연소실(31) 내부의 압력이 일정 압력 이상인 경우 배기구(33)를 개방하는 개폐부재(70)가 설치될 수 있다.

개폐부재(70)는 배기구(33)의 일측에 형성된 축(71)에 회전 가능하게 설치되어 배기구(33)를 개폐하는 덮개(72)와, 덮개(72)가 배기구(33)를 닫는 방향으로 탄성력을 가하도록 축(71)에 설치되어 덮개(72)를 탄성 지지하는 토션 스프링과 같은 탄성부재(73)를 포함할 수 있다. 또한 배기구(33)의 일측에는 덮개(72)가 배기구(33)를 닫는 경우 연소실(31)의 내측으로 덮개(72)가 회전되는 것을 제한하도록 돌출된 걸림부(74)가 마련될 수 있다. 이에 따라 소각탱크(30)가 수중에 투입되는 동안 배기구(33)는 덮개(72)에 의해 닫힌 상태를 유지하므로 해수가 연소실(31)에 침투되는 속도를 줄여 소각물 연소시 해수에 의한 영향을 줄이고, 연소실(31)의 배기가스 압력에 의해 덮개(72)는 배기구(33)를 개방하여 배기가스를 수중으로 배출시킨다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 개폐부재를 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, 소각탱크(30)의 배기구(33)에는 몸체(32)의 외측방향으로 연장 형성되는 중공의 원통 형상의 배기관(81)이 마련되고, 배기관(81)에는 배기가스가 배출되는 다수의 배출공(83)이 일정 간격 이격되어 구비될 수 있다. 배기관(81)에는 코일스프링과 같은 탄성부재(82)에 지지되어 승강 이동 가능한 덮개(80)가 설치되고, 덮개(80)는 탄성부재(82)의 탄성력에 의하여 배기구(33)를 닫는 방향으로 가압 지지될 수 있다. 또 배기구(33)의 일측에는 탄성부재(82)에 지지된 덮개(80)가 연소실(31)의 내측공간으로 이동되는 것을 제한하는 걸림부(84)가 마련될 수 있다. 이에 의해 소각탱크(30)가 수중에 투입되는 동안에는 배기구(33)는 덮개(80)에 닫힌 상태를 유지하고, 소각물이 연소실(31)에서 연소되어 생성되는 배기가스가 일정 압력을 초과한 경우에는 배기가스는 덮개(80)를 밀어낸 후 다수의 배출공(83)을 통해 수중으로 분출되게 된다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

10: 버너 붐, 20: 붐대,
21: 지주, 23: 제1붐,
24: 제2붐, 30: 소각탱크,
31: 연소실, 33: 배기구,
40: 공기공급부, 41: 공기 공급라인,
50: 소각물공급부, 51: 소각물 공급라인,
60: 점화장치, 70: 개폐부재.

Claims (6)

1. 선체의 일측에 설치되는 붐대;
   일측에 개구된 배기구가 형성되되 내부가 빈 중공의 연소실과, 상기 연소실 내부에 화염을 발생시키는 점화장치를 포함하며, 상기 붐대의 끝 부분에 설치되는 소각탱크;
   상기 연소실에 소각물을 공급하도록 상기 붐대의 연장방향을 따라 설치되는 소각물 공급라인;
   상기 연소실에 공기를 공급하도록 상기 붐대의 연장방향을 따라 설치되는 공기 공급라인;
   상기 연소실이 일정압력 이상인 경우 상기 배기구를 개방하도록 상기 배기구에 설치되는 개폐부재; 및
   상기 배기구에서 연장 설치되며 다수의 배출공이 형성된 배기관;을 포함하고,
   상기 개폐부재는 상기 배기구를 닫는 방향으로 탄성력을 가하도록 상기 배기관 내에 설치되는 탄성부재에 지지되어 상기 배기구를 밀폐하는 덮개를 포함하는 버너 붐.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 붐대는 상기 선체에 지지되는 지주와, 상기 지주의 상단에 회전 가능하게 설치되는 제1붐과, 상기 제1붐의 단부에 회전 가능하게 설치되며 상기 소각탱크가 결합된 제2붐을 포함하고,
   상기 제1붐과 상기 제2붐은 각각 실린더의 신축 작동에 의해 회전되는 버너 붐.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 소각물 공급라인과 상기 공기 공급라인은 상기 붐대 내부를 관통하여 상기 연소실에 연결되는 버너 붐.
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