KR101584568B1

KR101584568B1 - 부유식 lng 생산설비 및 이를 이용한 lng 로딩 방법

Info

Publication number: KR101584568B1
Application number: KR1020140062125A
Authority: KR
Inventors: 박성우; 김낙현
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2016-01-12
Also published as: KR20150134830A

Abstract

본 발명은 부유식 LNG 생산설비 및 상기 부유식 LNG 생산설비를 이용한 LNG 로딩 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, LNG 재액화장치를 포함하는 부유식 해상 구조물; 상기 부유식 해상 구조물에 연결된 저장탱크; 및 상기 저장탱크에 연결되며, 상기 부유식 해상 구조물에서 LNG선으로 LNG를 로딩할 때 발생하는 BOG(Boil Off Gas)가 유입되며, 상기 부유식 해상 구조물의 저장탱크로 유입된 BOG를 이송하기 위한 완충탱크(buffer tank)를 포함하는 LNG 생산설비 및 상기 LNG 생산설비를 이용하여 상기 부유식 LNG 생산설비에서 LNG선으로 LNG를 로딩하기 위한 LNG 로딩 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, LNG선에 LNG 로딩시 발생하는 BOG를 재액화하기 위해서 부유식 LNG 생산설비의 재액화장치로 이송하기 전에 완충탱크에 먼저 BOG를 이송한 다음, 상기 완충탱크에서 상기 재액화장치로 BOG를 이송하므로, 재액화장치의 용량을 과도하게 증가시킬 필요가 없고, 이로 인하여, 설비 비용 및 운영 비용을 절감할 수 있다.

Description

부유식 LNG 생산설비 및 이를 이용한 LNG 로딩 방법 {Floating LNG Producing Facility and Method for Loading LNG Using the Same}

본 발명은 LNG선에 로딩하기 위한 LNG를 생산하는 부유식 LNG 생산설비 및 이를 이용한 LNG 로딩 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 천연가스는 생산지에서 극저온으로 액화된 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 LNG라 함)의 상태로 만들어진 후 LNG 운반선에 의해 목적지까지 원거리에 걸쳐 수송된다.

천연가스의 액화온도는 상압 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압 -163℃ 보다 약간만 높아도 증발된다. LNG 운반선의 LNG 저장탱크의 경우 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG에 지속적으로 전달되므로, LNG 운반선에 의해 LNG를 수송하는 도중에 LNG가 LNG 저장탱크 내에서 지속적으로 기화되어 LNG 저장 탱크 내에 증발가스(BOG, Boil-Off Gas)가 발생한다.

이렇게 LNG 저장탱크 내에 BOG가 발생하면, LNG 저장탱크의 압력이 상승하여 위험하게 된다.

종래에는 LNG 저장탱크의 압력을 안전한 상태로 유지하기 위해서 LNG 저장탱크의 압력이 설정 압력 이상으로 높아지면 BOG를 저장탱크의 외부로 배출시켜, 이 배출된 BOG를 LNG 운반선의 추진 연료로서 사용하곤 했지만, LNG 저장탱크에서 발생된 BOG를 보일러에서 연소하여 발생하는 스팀으로 구동되는 스팀 터빈 추진 방식은 추진 효율이 낮은 문제점이 있다.

또한, LNG 저장탱크에서 발생된 BOG를 압축하여 디젤 엔진의 연료로 사용하는 이중 연료 디젤 전기 추진 시스템(dual fuel diesel electric propulsion system)은, 스팀 터빈 추진 방식에 비해 효율은 높아지나 중속 엔진과 전기 추진 장치가 복잡하여 장비의 유지 보수에 많은 어려움이 있다. 또한, 이러한 방식은 BOG를 연료로 공급해야 하므로 액체압축에 비해 설치비 및 운전비가 큰 기체압축 방법이 적용될 수밖에 없다.

그리고, 이렇게 BOG를 추진용 연료로서 사용하는 방식은, 어떠한 경우에도 일반선박에 사용되는 2행정 저속 디젤 엔진의 효율에는 미치지 못한다.

또한, 추진 장치에서 연료로 사용할 수 있는 양 이상의 BOG가 발생하는 경우에는, 잉여의 BOG를 가스 연소기 등에서 소각하여 처리해야 하므로, 잉여의 BOG의 처리를 위한 가스 연소기 등의 별도의 장비들이 추가되는 문제점이 있다.

한편, LNG 저장탱크의 압력을 안전한 상태로 유지하기 위해서 LNG 저장탱크의 압력이 설정 압력 이상으로 높아지면 BOG를 저장탱크의 외부로 배출시켜, 이 배출된 BOG를 재액화 장치에서 재액화하여 다시 LNG 저장탱크로 복귀시키는 방식도 있었다.

또한, LNG 로딩시 발생하는 BOG 최대 발생량을 처리하기 위하여 액화장치의 용량(capacity)를 증가시키기도 하고, BOG를 재액화하기 전에 저장탱크로 보내는 방법도 있으며, 로딩 속도를 조절하는 방법도 있었다.

그러나, 이와 같은 종래 기술들은 액화장치의 용량을 증가시키기 위해서는 고비용이 소요되는 문제가 있었다.

본 발명은 LNG선에 LNG를 로딩할 때 발생하는 BOG의 재액화 과정에서 재액화장치의 용량 증대나 LNG 로딩 시간(loading time)을 증가시키지 않고도, LNG 생산 비용 및 공정 측면에서의 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 부유식 LNG 생산설비를 제공하고자 한다.

본 발명은 또한, 상기 부유식 LNG 생산설비를 이용하여 상기 부유식 LNG 생산설비에서 LNG선으로 LNG를 로딩하기 위한 LNG 로딩 방법을 제공하고자 한다.

이에 본 발명은 바람직한 제1 구현예로서, LNG 재액화장치를 포함하는 부유식 해상 구조물; 상기 부유식 해상 구조물에 연결된 저장탱크; 및 상기 저장탱크에 연결되며, 상기 부유식 해상 구조물에서 LNG선으로 LNG를 로딩할 때 발생하는 BOG(Boil Off Gas)가 유입되며, 상기 부유식 해상 구조물의 저장탱크로 유입된 BOG를 이송하기 위한 완충탱크(buffer tank)를 포함하는 부유식 LNG 생산설비를 제공한다.

상기 구현예에 의한 완충탱크는 부유체 내부에 삽입된 부유식 완충탱크인 것일 수 있다.

상기 구현예에 의한 완충탱크는 이송라인에 의해 저장탱크 및 액화장치와 각각 연결된 것일 수 있다.

상기 구현예에 의한 완충탱크는 2개 이상의 완충탱크가 이송라인에 의해 서로 연결된 것일 수 있다.

상기 구현예에 의한 이송라인은 가요성 파이프(flexible pipe) 또는 로딩 암(loading arm)인 것일 수 있다.

본 발명은 또한 바람직한 제2 구현예로서, 상기 부유식 LNG 생산설비를 이용하여, 상기 부유식 LNG 생산설비에서 LNG선으로 LNG를 로딩하기 위한 LNG 로딩 방법으로서, (S1) 부유식 LNG 생산설비에서 LNG선으로 LNG 로딩시 발생하는 BOG를 완충탱크로 이송하는 단계; (S2) 상기 완충탱크로 이송된 BOG를 상기 LNG 생산설비의 재액화장치로 이송하는 단계; (S3) 상기 재액화장치로 이송된 BOG를 재액화시키는 단계; (S4) 상기 재액화된 LNG를 상기 부유식 LNG 생산설비의 저장탱크로 이송하는 단계; 및 (S5) 상기 저장탱크에 저장된 LNG를 LNG선에 로딩하는 단계를 포함하는, LNG 로딩 방법을 제공한다.

상기 구현예에 의한 완충탱크는 이송라인에 의해 저장탱크 및 재액화장치와 각각 연결된 것일 수 있다.

본 발명에 따르면, LNG선에 LNG 로딩시 발생하는 BOG를 재액화하기 위해서 LNG 생산설비의 재액화장치로 이송하기 전에 완충탱크에 먼저 BOG를 이송한 다음, 상기 완충탱크에서 상기 재액화장치로 BOG를 이송하므로, 재액화장치의 용량을 과도하게 증가시킬 필요가 없고, 이로 인하여, 설비 비용 및 운영 비용을 절감할 수 있다.

또한, 상기 완충탱크로서 부유식 완충탱크를 사용함으로 인하여, 부유식 완충탱크의 개수 및 배치를 조절할 수 있어, 완충 효율 및 공간 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 부유식 LNG 생산설비로서, 1개의 완충탱크를 포함하는 LNG 생산설비의 모식도,
도 2는 본 발명에 따른 부유식 LNG 생산설비로서, 2개의 완충탱크를 포함하는 LNG 생산설비의 모식도,
도 3은 본 발명에 따른 부유식 LNG 생산설비로서, 서로 연결된 2개의 완충탱크를 포함하는 부유식 LNG 생산설비의 모식도,
도 4는 본 발명에 따른 부유식 완충탱크의 종단면도,
도 5는 본 발명에 따른 이송 라인으로서 가요성 파이프의 사진,
도 6은 본 발명에 따른 이송 라인으로서 로딩 암의 모식도, 그리고
도 7은 본 발명에 따른 LNG 로딩 방법의 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구성 및 작용을 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1에는 본 발명에 따른 부유식 LNG 생산설비(10)로서, 1개의 완충탱크(13)를 포함하는 부유식 LNG 생산설비(10)의 모식도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명에 따른 부유식 LNG 생산설비(10)로서, 2개의 완충탱크(13)를 포함하는 부유식 LNG 생산설비(10)의 모식도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명에 따른 부유식 LNG 생산설비(10)로서, 서로 연결된 2개의 완충탱크(13)를 포함하는 부유식 LNG 생산설비(10)의 모식도가 도시되어 있다.

본 발명에 있어서, LNG선이란, 액화천연가스(LNG)를 생산기지에서 인수기지까지 운반하는 액화천연가스운반선으로서, LNG선 또는 LNGC(LNG Carrier)라 한다.

본 발명에 있어서, 완충탱크란, LNG선에 LNG를 로딩할 때 발생하는 BOG의 재액화를 위해 상기 BOG를 부유식 해상 구조물의 재액화장치로 이송하기 전에, 완충탱크로 먼저 유입한 다음 상기 재액화장치로 이송하기 위한 탱크로서, BOG 유입에 의한 재액화장치의 압력상승을 완화시켜주는 역할을 하는 탱크를 의미한다.

도 1을 참조하면, 부유식 LNG 생산설비(10)는 LNG 재액화장치를 포함하는 부유식 해상 구조물(floater)(11); 상기 부유식 해상 구조물(11)에 연결된 저장탱크(storage tank)(12); 및 상기 저장탱크(12)에 연결되며, 상기 부유식 해상 구조물(11)에서 LNG선(20)으로 LNG를 로딩할 때 발생하는 BOG(Boil Off Gas)가 유입되며, 상기 부유식 해상 구조물(11)의 저장탱크(12)로 유입된 BOG를 이송하기 위한 완충탱크(buffer tank)(13)를 포함할 수 있다.

상기 완충탱크(13)는 이송라인(14)에 의해 부유식 해상 구조물(11)의 재액화장치 및 저장탱크(12)와 각각 연결될 수 있다.

상기 이송라인(14)은 가요성 파이프 또는 로딩 암일 수 있으며, 상기 가요성 파이프는 반영구 설비의 연결에 사용될 수 있고, 상기 로딩 암은 운용 탄력성 설비의 연결에 사용될 수 있다.

예를 들어, 도 1에서 상기 완충탱크(13)는 이송라인(14)으로서 가요성 파이프에 의해 부유식 해상 구조물(11)의 재액화장치 및 저장탱크(12)와 각각 연결될 수 있고, 또한, 상기 완충탱크(13)는 이송라인(14)으로서 로딩 암에 의해 LNG를 운반하는 선박인 LNG선(20)과 연결될 수 있다.

이때, 상기 이송라인(14) 구체적인 일 예로서, 도 5에는 가요성 파이프의 사진이 도시되어 있고, 도 6에는 로딩 암의 모식도가 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 부유식 LNG 생산설비(10)는 2개의 완충탱크(13)를 포함할 수 있다. 상기 2개의 완충탱크(13)는 이송라인에 의해 부유식 해상 구조물(11)의 재액화장치 및 저장탱크(12)와 각각 연결될 수 있다. 또한, 상기 2개의 완충탱크(13)는 각각 다른 LNG선(20)에 연결되므로, 동시에 2개의 LNG선에서 발생하는 BOG가 유입될 수 있어, 완충 효과를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, LNG선의 운송을 용도에 맞게 운영할 수 있다.

또한, 상기 부유식 LNG 생산설비(10)는 3개 이상의 완충탱크(13)를 포함할 수도 있으며, 이에 따라, 완충탱크(13)의 연결방식 및 배치를 다양화하여, 용도에 맞도록 경제적으로 시스템을 설계 및 운용할 수 있다.

도 3을 참조하면, 부유식 LNG 생산설비(10)는 2개의 완충탱크(13)를 포함하되, 상기 2개의 완충탱크(13)는 서로 연결되어 완충탱크(13)의 용량을 증가시킴으로써 완충 효과를 향상시킬 수 있다.

또한, 경우에 따라서, 서로 연결되는 완충탱크(13)의 개수를 증가시킬 수도 있다.

도 4를 참조하면, 상기 완충용기(13)는 부유체(15)에 완충용기(13)가 삽입된 부유식 완충용기일 수 있다.

상기 부유식 완충탱크는 그 개수 및 배치를 의도하는 바에 따라 조절할 수 있으며, 상기 부유식 완충탱크의 일부가 해수면 하에 위치함으로써, 외기로부터 유입되는 열로 인한 부유식 완충탱크의 압력 상승을 방지할 수 있다.

도 7에는 LNG 로딩방법의 흐름도가 도시되어 있다.

도 7을 참조하면, 부유식 LNG 생산설비를 이용하여, 상기 부유식 LNG 생산설비에서 LNG선으로 LNG를 로딩하기 위한 LNG 로딩 방법은 (S1) 부유식 LNG 생산설비에서 LNG선으로 LNG 로딩시 발생하는 BOG를 완충탱크로 이송하는 단계; (S2) 상기 완충탱크로 이송된 BOG를 상기 부유식 LNG 생산설비의 재액화장치로 이송하는 단계; (S3) 상기 재액화장치로 이송된 BOG를 재액화시키는 단계; (S4) 상기 재액화된 LNG를 상기 부유식 LNG 생산설비의 저장탱크로 이송하는 단계; 및 (S5) 상기 저장탱크에 저장된 LNG를 LNG선에 로딩하는 단계를 포함할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 부유식 LNG 생산설비의 구조를, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

10: 부유식 LNG 생산설비
11: 부유식 해상 구조물 12: 저장탱크
13: 완충탱크 14: 이송라인
15: 부유체
20: LNG선

Claims

LNG 재액화장치를 포함하는 부유식 해상 구조물;
상기 부유식 해상 구조물에 연결된 저장탱크; 및
상기 LNG 재액화장치 및 저장탱크에 연결되며, 상기 부유식 해상 구조물에서 LNG선으로 LNG를 로딩할 때 발생하는 BOG(Boil Off Gas)가 유입되며,
상기 부유식 해상 구조물의 저장탱크로 유입된 BOG를 이송하기 위한 완충탱크(buffer tank)를 포함하고,
상기 완충탱크는 부유체 내부에 삽입된 부유식 완충탱크인 것을 특징으로 하는 부유식 LNG 생산설비.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 완충탱크는 이송라인에 의해 저장탱크 및 액화장치와 각각 연결된 것을 특징으로 하는 부유식 LNG 생산설비.
청구항 1에 있어서,
상기 완충탱크는 2개 이상의 완충탱크가 이송라인에 의해 서로 연결된 것을 특징으로 하는 부유식 LNG 생산설비.
청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
상기 이송라인은 가요성 파이프(flexible pipe) 또는 로딩 암(loading arm)인 것을 특징으로 하는 부유식 LNG 생산설비.
부유식 LNG 생산설비를 이용하여, 상기 부유식 LNG 생산설비에서 LNG선으로 LNG를 로딩하기 위한 LNG 로딩 방법으로서,
(S1) 부유식 LNG 생산설비에서 LNG선으로 LNG 로딩시 발생하는 BOG를 완충탱크로 이송하는 단계;
(S2) 상기 완충탱크로 이송된 BOG를 상기 부유식 LNG 생산설비의 재액화장치로 이송하는 단계;
(S3) 상기 재액화장치로 이송된 BOG를 재액화시키는 단계;
(S4) 상기 재액화된 LNG를 상기 부유식 LNG 생산설비의 저장탱크로 이송하는 단계; 및
(S5) 상기 저장탱크에 저장된 LNG를 LNG선에 로딩하는 단계를 포함하는, LNG 로딩 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 완충탱크는 부유체 내부에 삽입된 부유식 완충탱크인 것을 특징으로 하는 LNG 로딩 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 완충탱크는 이송라인에 의해 저장탱크 및 재액화장치와 각각 연결된 것을 특징으로 하는 LNG 로딩 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 완충탱크는 2개 이상의 완충탱크가 이송라인에 의해 서로 연결된 것을 특징으로 하는 LNG 로딩 방법.
청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
상기 이송라인은 가요성 파이프(flexible pipe) 또는 로딩 암(loading arm)인 것을 특징으로 하는 LNG 로딩 방법.