KR101584570B1 - Cofferdam heating system of offshore structure and cofferdam heating method - Google Patents

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Abstract

해양구조물의 코퍼댐 히팅시스템이 개시된다. 본 발명의 해양구조물의 코퍼댐 히팅시스템은, 선체의 길이 방향으로 1열 이상으로 설치되는 복수의 LNG 저장탱크의 사이에 마련되는 코퍼댐; 및 물 보다 비등점이 낮은 유기냉매를 작동유체로 하여 동작하는 유기 랭킨 장치를 포함하고, 유기냉매는 코퍼댐의 냉열을 회수하여 액체 냉매로 상 변환되는 것을 특징으로 한다.A cofferdam heating system for an offshore structure is disclosed. A cofferdam heating system for an offshore structure of the present invention includes: a coffer dam provided between a plurality of LNG storage tanks installed in one or more rows in the longitudinal direction of a ship; And an organic Rankine device operating with an organic refrigerant having a boiling point lower than that of water as a working fluid, wherein the organic refrigerant is recovered from the cold heat of the copper dam and is phase-transformed into liquid refrigerant.

Figure R1020140056661
Figure R1020140056661

Description

해양구조물의 코퍼댐 히팅시스템 및 코퍼댐 히팅 방법{COFFERDAM HEATING SYSTEM OF OFFSHORE STRUCTURE AND COFFERDAM HEATING METHOD}Technical Field [0001] The present invention relates to a cofferdam heating system and a cofferdam heating method for an offshore structure,

본 발명은, 해양구조물의 코퍼댐 히팅시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 종래의 글리콜 히팅시스템을 유기 랭킨 장치로 대체한 해양구조물의 코퍼댐 히팅시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cofferdam heating system of an offshore structure, and more particularly, to a cofferdam heating system of an offshore structure in which a conventional glycol heating system is replaced by an organic Rankine device.

일반적으로, 천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 액화된 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하, 'LNG'라 함)의 상태로 LNG 수송선에 저장되어 원거리의 소비처로 운반된다.In general, natural gas is transported in the form of gas through land or sea gas pipelines, or stored in a LNG carrier in the form of liquefied natural gas (hereinafter referred to as "LNG"), Lt; / RTI >

이러한 LNG는 천연가스를 극저온, 예컨대 대략 -163℃로 냉각하여 얻어지는 것으로서, 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 적합하다.Such LNG is obtained by cooling natural gas to a cryogenic temperature, for example, approximately -163 DEG C, and its volume is reduced to about 1/600 of that of natural gas in a gaseous state, so that it is suitable for long distance transportation through the sea.

이와 같은 LNG는 LNG 수송선에 실려서 바다를 통해 운반되어 육상 소요처에 하역되거나, LNG RV(LNG Regasification Vessel)에 실려서 바다를 통해 운반되어 육상 소요처에 도달한 후 재기화되어 천연가스 상태로 하역될 수 있는데, LNG 수송선과 LNG RV에는 LNG의 극저온에 견딜 수 있는 LNG 저장탱크('화물창'이라고도 함)가 마련된다.These LNGs are transported through LNG transporting vessels, transported through the sea, unloaded to landfill sites, carried on LNG RV (LNG Regasification Vessel), transported through the sea, reached to land requirements, recharged and unloaded as natural gas LNG carriers and LNG RVs are equipped with LNG storage tanks (also called "cargo holds") that can withstand the extreme temperatures of LNG.

또한, LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상 구조물에 대한 수요가 점차 증가하고 있으며, 이러한 해상 구조물에도 LNG 수송선이나 LNG RV에 설치되는 LNG 저장탱크가 마련된다.In addition, demand for marine structures such as LNG FPSO (Floating, Production, Storage and Offloading) and LNG FSRU (Floating Storage and Regasification Unit) is gradually increasing, and LNG transport or LNG storage A tank is provided.

여기서, LNG FPSO는 생산된 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜 저장탱크 내에 저장하고, 필요 시 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨싣기 위해 사용되는 해상 구조물이다.Here, the LNG FPSO is a marine structure used to directly liquefy natural gas produced from the sea and store it in a storage tank, and to transfer the LNG stored in the storage tank to the LNG transport if necessary.

LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 LNG를 저장탱크에 저장한 후, 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 해상 구조물이다.LNG FSRU is an offshore structure that stores LNG unloaded from an LNG carrier in offshore water and stores it in a storage tank, and then supplies LNG to the demanding customers on demand.

이와 같은 LNG 저장탱크는 LNG를 극저온 상태로 저장하기 위한 단열재가 화물의 하중에 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립탱크형(independent tank type)과 멤브레인형(membrane type)으로 분류되고, 독립탱크형 저장탱크는 MOSS형과 IHI-SPB형으로 나뉘며, 멤브레인형 저장탱크는 GT NO 96형과 TGZ Mark Ⅲ형으로 나뉘어진다.These LNG storage tanks are divided into independent tank type and membrane type depending on whether the insulation for storing the LNG at a cryogenic temperature directly acts on the load of the cargo, The tank is divided into the MOSS type and the IHI-SPB type, and the membrane type storage tank is divided into the GT NO 96 type and the TGZ Mark III type.

종래의 LNG 저장탱크 중 멤브레인형인 GT NO 96형은 0.5~0.7㎜ 두께의 인바(Invar) 강(36% Ni)으로 이루어지는 1차 밀봉벽(Primary barrier) 및 2차 밀봉벽(Secondary barrier)이 선체의 내면에 2개의 층으로 설치되되, 1차 밀봉벽이 LNG 측에 위치하고, 2차 밀봉벽이 선체의 내면 측에 위치하도록 설치됨으로써 LNG를 이중으로 감싼다.Among the conventional LNG storage tanks, GT NO 96, which is a membrane type, has a primary barrier and a secondary barrier made of Invar steel (36% Ni) having a thickness of 0.5 to 0.7 mm, The primary sealing wall is located on the LNG side and the secondary sealing wall is located on the inner surface side of the hull so as to double-wrap the LNG.

또한, 1차 밀봉벽과 2차 밀봉벽 사이의 공간에는 1차 단열벽이 설치되고, 2차 밀봉벽과 내부 선체 사이의 공간에는 2차 단열벽이 설치되는데, 1차 단열벽 및 2차 단열벽은 LNG 저장탱크의 외부의 열이 LNG로 전달되는 것을 최소화한다.A primary heat insulating wall is provided in a space between the primary sealing wall and the secondary sealing wall, and a secondary heat insulating wall is provided in a space between the secondary sealing wall and the inner hull. The primary heat insulating wall and the secondary insulating wall The walls minimize the transfer of heat from the outside of the LNG storage tank to the LNG.

그리고 멤브레인 타입 LNG 저장탱크의 경우에 차가운 LNG 저장탱크를 연속적으로 설치하면 그 사이에 있는 스틸(steel)의 온도가 급격히 떨어져서 취성 파괴(brittle fracture)가 일어날 수 있다.In the case of membrane type LNG storage tanks, when cold LNG storage tanks are installed continuously, the temperature of the steel between them suddenly drops and brittle fracture can occur.

이를 방지하기 위해 LNG 저장탱크의 사이에 코퍼댐(cofferdam)이라는 공간을 두어서 LNG의 저온에 의한 손상을 막아준다.To prevent this, a space called a cofferdam is placed between the LNG storage tanks to prevent the low temperature damage of the LNG.

하지만 코퍼댐을 설치하더라도 극저온의 LNG에 의해 LNG 화물창에 접한 코퍼댐 벌크헤드 부재의 스틸의 온도가 -60℃ 이하로 떨어지는 경우가 발생한다. 일반적인 스틸은 -60℃에 노출되면 저온 취성으로 손상된다.However, even if the coffer dam is installed, the temperature of the steel of the copper dam bulkhead contacting with the LNG cargo due to cryogenic LNG may fall below -60 ° C. Normal steel is damaged at low temperature brittleness when exposed to -60 ° C.

이에 대한 방안으로 코퍼댐을 스테인레스 스틸이나 알루미늄 등의 극저온 재질로 제작할 수 있으나, 극저온 재질을 사용하면 선박의 가격이 급격히 증가 된다.As a countermeasure, Copper Dam can be made of cryogenic material such as stainless steel or aluminum, but if the cryogenic material is used, the price of ship will increase sharply.

따라서, 코퍼댐과 LNG 저장탱크가 설치된 경우 코퍼댐의 온도를 5℃로 제어하고, 코퍼댐의 벌크 헤드를 상온에서 견디는 비교적 값이 저렴한 스틸로 제작한다.Therefore, when the copper dam and the LNG storage tank are installed, the temperature of the copper dam is controlled at 5 ° C. and the bulkhead of the copper dam is made of a relatively inexpensive steel which can withstand room temperature.

기존의 LNG 운반선의 경우 코퍼댐의 온도를 5℃로 유지하기 위해 항상 히팅 시스템이 가동된다. 기존의 LNG 운반선은 이를 위해서 글리콜 히팅시스템(glycol heating system)이나 전기 히팅시스템을 갖추고 있다.In existing LNG carriers, the heating system always operates to maintain the temperature of the copper dam at 5 ° C. Conventional LNG carriers are equipped with a glycol heating system or an electric heating system.

도 1은 LNG 운반선에 마련되는 글리콜 히팅시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a schematic view of a glycol heating system provided in an LNG carrier.

도 1에 도시된 글리콜 히팅시스템은 선체를 저온 취성으로부터 보호하기 위해 1:1 비율로 섞은 물과 글리콜 부동액을 스팀 히터 또는 전기 히터에서 일정 온도까지 가열한 뒤 코퍼댐(C)을 순환시키는 밀폐시스템을 구성하고 있다.The glycol heating system shown in FIG. 1 is a system in which water and glycol antifreeze mixed at a ratio of 1: 1 are heated to a predetermined temperature in a steam heater or an electric heater to protect the hull from low-temperature embrittlement, .

LNG 운반선의 경우 LNG를 LNG 저장탱크(T)에 만재하고 항해하는 적하 항해와, LNG를 양하 한 후 항해하는 공선 항해로 나눌 수 있다. 전술한 코퍼댐(C)에서의 냉열은 적하 항해시에 상당량 발생하고, 공선 항해 중에는 그 냉열의 양이 제한적이다.In case of LNG carrier, LNG can be divided into LNG storage tank (T) and LNG storage tank, and LNG storage after unloading. The cold heat in the cofferdam (C) described above occurs in a considerable amount at the time of loading and unloading, and the amount of cold heat is limited during the collinear voyage.

따라서 적하 항해 시에는 글리콜 히팅시스템에 많은 열원이 공급되고, 공선 항해 시에는 상대적으로 적은 열원이 공급된다.Therefore, a large amount of heat source is supplied to the glycol heating system at the time of loading and discharging, and a relatively small amount of heat source is supplied at the time of colline voyage.

문제는 기존의 글리콜 히팅시스템이 에너지 효율의 관점에서 매우 비효율적인 시스템이라는 점이다. 이는 선박 내 열원으로 글리콜 부동액을 가열하고, 가열된 고온의 글리콜 부동액을 코퍼댐(C)에 공급하여 코퍼댐(C)의 내부를 가열하는 시스템으로서, LNG 저장탱크(T)에서 발생하는 냉열을 유효하게 활용하지 못하고 있다는 것이다.The problem is that conventional glycol heating systems are very inefficient in terms of energy efficiency. This is a system for heating the glycol antifreeze as a heat source in a vessel and heating the inside of the copper dam C by supplying heated hot glycol antifreeze to the copper dam C, It is not effective.

특히 최근 들어 새로이 건조되고 있는 LNG FPSO의 경우 탑사이드(topside)에서 생산된 LNG가 지속적으로 LNG 저장탱크로 공급되기 때문에 기존의 글리콜 히팅시스템을 적용할 경우 가열된 글리콜에 의해 버려지는 LNG 냉열의 양이 상당하다.Especially in the case of LNG FPSO, which is newly constructed recently, since the LNG produced from the topside is continuously supplied to the LNG storage tank, when the conventional glycol heating system is applied, the amount of LNG cool heat discharged by the heated glycol This is significant.

한국특허등록공보 제10-1191239(대우조선해양 주식회사) 2012.10.09.Korean Patent Registration Bulletin 10-1191239 (Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering) 2012.10.09.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기존의 글리콜 히팅시스템이 아닌 유기 랭킨 장치를 적용하여 코퍼댐 히팅시스템을 새롭게 구성함으로써 선체의 보호는 물론 화물창으로부터 발생 되는 냉열을 유효한 응축열로 활용할 수 있는 해양구조물의 코퍼댐 히팅시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a coffer dam heating system which is not an existing glycol heating system but is applied to an organic Rankine system, And a cofferdam heating system of the present invention.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체의 길이 방향으로 1열 이상으로 설치되는 복수의 LNG 저장탱크의 사이에 마련되는 코퍼댐; 및 물 보다 비등점이 낮은 유기냉매를 작동유체로 하여 동작하는 유기 랭킨 장치를 포함하고, 상기 유기냉매는 상기 코퍼댐의 냉열을 회수하여 액체 냉매로 상 변환되는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 코퍼댐 히팅시스템이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, a coffer dam is provided between a plurality of LNG storage tanks installed in one or more rows in the longitudinal direction of the hull; And an organic Rankine apparatus operating with an organic refrigerant having a boiling point lower than that of water as a working fluid, wherein the organic refrigerant recovers the cold heat of the coffer dam and is phase-converted into liquid refrigerant. System can be provided.

상기 유기 랭킨 장치는, 터빈에서 배출되는 유기냉매를 냉각하여 액화시키는 콘덴서; 상기 콘덴서에서 응축된 유기냉매를 압축시켜 기화기로 공급하는 펌프; 및 상기 기화기로부터 터빈과 콘덴서 및 펌프에 이르기까지 유기냉매의 순환경로를 마련하는 관로를 포함하고, 상기 콘덴서는 상기 코퍼댐의 냉열을 회수하여 기상의 유기냉매를 액상으로 상 변환시킬 수 있다.The organic Rankine device includes: a condenser for cooling and liquefying organic refrigerant discharged from a turbine; A pump for compressing and supplying the organic refrigerant condensed in the condenser to the vaporizer; And a conduit for providing a circulation path of the organic refrigerant from the vaporizer to the turbine, the condenser and the pump, wherein the condenser can recover the cold heat of the coffer dam to convert the gaseous organic refrigerant into a liquid phase.

상기 콘덴서는 상기 코퍼댐에 마련되어 상 변환되는 유기냉매의 이동 통로로 제공되는 전열 파이프일 수 있다.The condenser may be a heat transfer pipe provided in the coffer dam and provided as a moving passage of the organic refrigerant phase-converted.

상기 터빈과 상기 콘덴서 사이의 상기 관로에 마련되는 온도조절밸브를 더 포함할 수 있다.And a temperature control valve provided in the conduit between the turbine and the condenser.

상기 콘덴서와 상기 펌프 사이의 상기 관로에 마련되는 수액기를 더 포함할 수 있다.And a receiver provided in the conduit between the condenser and the pump.

상기 기화기에서 배출되는 유기냉매를 상기 터빈을 바이 패스(bypass)하여 상기 코퍼댐으로 공급시키는 바이패스부를 더 포함할 수 있다.And a bypass unit for bypassing the turbine and supplying the organic refrigerant discharged from the vaporizer to the cofferdams.

상기 바이패스부는, 상기 기화기의 후방의 상기 관로에서 분기되어 상기 터빈의 후방의 상기 관로에 합류되는 바이패스라인; 및 상기 바이패스라인에 마련되어 상기 바이패스라인을 개폐시키는 바이패스밸브를 포함할 수 있다.A bypass line branched from the pipeline behind the vaporizer and joined to the pipeline behind the turbine; And a bypass valve provided on the bypass line for opening and closing the bypass line.

상기 바이패스부는, 상기 바이패스밸브의 후방의 상기 바이패스라인에 마련되는 배압 밸브를 더 포함할 수 있다.The bypass unit may further include a back pressure valve provided on the bypass line behind the bypass valve.

상기 바이패스부는, 유기냉매를 상기 관로 또는 상기 바이패스라인으로 선택적으로 흐르도록 제어하는 바이패스 제어기를 더 포함할 수 있다.The bypass unit may further include a bypass controller for selectively controlling the organic refrigerant to flow to the pipe or the bypass line.

상기 바이패스 제어기는 공선 상태 시 상기 바이패스밸브를 개방시켜 유기냉매를 상기 바이패스라인으로 흐르게 할 수 있다.The bypass controller may open the bypass valve to flow the organic refrigerant to the bypass line when the bypass line is in a collinear state.

상기 유기 랭킨 장치에서 기화된 유기냉매를 작동원으로 하여 발전 되는 발전부를 더 포함할 수 있다.The organic Rankine device may further include a power generation unit that generates electricity using the vaporized organic refrigerant as an operating source.

상기 해양구조물은 LNG 운반선, LNG FPSO, LNG RV 및 LNG FSRU 중 선택된 하나일 수 있다.The offshore structure may be selected from the group consisting of LNG carrier, LNG FPSO, LNG RV, and LNG FSRU.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 복수의 LNG 저장탱크의 사이에 코퍼댐이 마련된 해양구조물의 코퍼댐 히팅시스템에 있어서, 물 보다 비등점이 낮은 유기냉매를 작동유체로 하는 유기 랭킨 장치를 상기 해양 구조물에 마련하고, 상기 코퍼댐의 냉열을 상기 유기냉매의 응축열로 이용하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 코퍼댐 히팅시스템이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a cofferdam heating system for an offshore structure having a coffer dam disposed between a plurality of LNG storage tanks, comprising: an organic Rankine device having an organic refrigerant having a lower boiling point than water as a working fluid; And a cofferdam heating system for an offshore structure is provided, wherein the coffer dam is used as a heat for condensing the organic refrigerant.

본 발명의 실시예들은, 기존의 글리콜 히팅시스템이 아닌 유기 랭킨 장치를 적용하여 코퍼댐 히팅시스템을 새롭게 구성함으로써 선체의 보호는 물론 화물창으로부터 발생 되는 냉열을 유효한 응축열로 활용할 수 있다.Embodiments of the present invention can utilize cold heat generated from a cargo hold as an effective condensation heat as well as a hull by constructing a new copper dam heating system by applying an organic Rankine device instead of a conventional glycol heating system.

도 1은 LNG 운반선에 마련되는 글리콜 히팅시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양구조물의 코퍼댐 히팅시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 실시예의 작동도로서 복수의 LNG 저장탱크에 LNG가 채워진 상태의 코퍼댐 히팅시스템의 작동 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 실시예의 작동도로서 복수의 LNG 저장탱크에 LNG가 거의 없는 상태의 코퍼댐 히팅시스템의 작동 상태를 도시한 도면이다.1 is a schematic view of a glycol heating system provided in an LNG carrier.
2 is a schematic view of a cofferdam heating system of an offshore structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an operational view of the present embodiment, showing an operating state of a cofferdam heating system in which a plurality of LNG storage tanks are filled with LNG.
FIG. 4 is an operational view of the present embodiment showing the operating state of a cofferdam heating system in a state where there is substantially no LNG in a plurality of LNG storage tanks.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양구조물의 코퍼댐 히팅시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.2 is a schematic view of a cofferdam heating system of an offshore structure according to an embodiment of the present invention.

이 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 해양구조물의 코퍼댐 히팅시스템(1)은, 선체의 길이 방향으로 1열 이상으로 설치되는 복수의 LNG 저장탱크(T, 도 1 참조)의 사이에 마련되는 코퍼댐(10)과, 물 보다 비등점이 낮은 유기냉매를 작동유체로 하여 동작하는 유기 랭킨 장치(20)와, 기화기(21)에서 배출되는 유기냉매를 터빈(22)을 바이 패스(bypass)하여 코퍼댐(10)으로 공급시키는 바이패스부(30)와, 관로(25)를 흐르는 유량을 제어하는 유량 제어기(40)와, 유기냉매의 압력을 조절하는 압력 가변형 펌프(24)에서 배출되는 유기냉매의 압력을 제어하는 압력 제어기(50)와, 관로(25)를 흐르는 유기냉매의 온도를 제어하는 온도 제어기(60)와, 유기 랭킨 장치(20)에서 기화된 유기냉매를 작동원으로 하여 발전 되는 발전부(70)를 구비한다.As shown in this figure, the cofferdam heating system 1 of an offshore structure according to the present embodiment comprises a plurality of LNG storage tanks T (see FIG. 1) installed in one or more rows in the longitudinal direction of the hull An organic Rankine device 20 which operates using an organic refrigerant having a boiling point lower than that of water as a working fluid and an organic refrigerant circulating device 30 which bypasses the organic refrigerant discharged from the vaporizer 21 to the turbine 22 a flow rate controller 40 for controlling the flow rate of the refrigerant flowing through the pipeline 25 and a pressure variable pump 24 for controlling the pressure of the organic refrigerant A pressure controller 50 for controlling the pressure of the discharged organic refrigerant, a temperature controller 60 for controlling the temperature of the organic refrigerant flowing through the conduit 25, an organic refrigerant vaporized in the organic Rankine device 20, And a power generation unit 70 that is powered by the power generation unit.

코퍼댐(10)은, 선체의 길이 방향으로 1열 이상으로 설치되는 복수의 LNG 저장탱크(T)의 사이에 마련될 수 있다.The cofferdam 10 may be provided between a plurality of LNG storage tanks T provided in one or more rows in the longitudinal direction of the hull.

본 실시 예에서 코퍼댐(10)은 선체의 길이 방향으로 다열로 배치되는 복수의 LNG 저장탱크(T)의 사이에 마련되거나, 선체의 폭 방향 및 길이 방향으로 적어도 2열로 배치되는 LNG 저장탱크(T)의 사이에 마련될 수 있다.In this embodiment, the coffer dam 10 is provided between a plurality of LNG storage tanks T disposed in multiple rows in the longitudinal direction of the ship, or an LNG storage tank (not shown) disposed in at least two rows in the width direction and the longitudinal direction of the ship T, respectively.

본 실시 예에서 코퍼댐(10)은 복수의 LNG 저장탱크(T) 사이에 서로 이격 배치되는 한 쌍의 벌크 헤드와, 한 쌍의 벌크 헤드와 내부 선체에 의해 마련되는 공간부를 포함하며, 한 쌍의 벌크 헤드를 영상의 온도 즉 5℃로 제어함으로써 코퍼댐(10)의 온도를 영상의 온도로 제어할 수 있다.In this embodiment, the coffer dam 10 includes a pair of bulkheads spaced apart from each other between a plurality of LNG storage tanks T, a space portion provided by a pair of bulkheads and an inner hull, The temperature of the copper dam 10 can be controlled to the temperature of the image by controlling the bulkhead of the copper damper 10 at an image temperature of 5 [

유기 랭킨 장치(20)는, 물보다 비등점이 낮은 유기냉매를 작동유체로 하여 동작되는 터빈 사이클이며, 본 실시 예에서 유기냉매는 물보다 비등점이 낮은 R 134a, 245fa, R152a를 사용할 수 있으므로 물을 작동유체로 하는 증기터빈보다 낮은 온도를 열원으로 하여 동작할 수 있어 선박에서 발생되는 200℃ 내외의 폐열원 등을 이용하여 유기냉매를 기화 및 가열 할 수 있다.The organic Rankine device 20 is a turbine cycle operated with an organic refrigerant having a boiling point lower than that of water as a working fluid. In this embodiment, since the organic refrigerant can use R 134a, 245fa, R152a having lower boiling point than water, It can operate with a lower temperature than a steam turbine as a working fluid, and can vaporize and heat the organic refrigerant by using a waste heat source of about 200 ° C generated from the ship.

본 실시 예에서 유기 랭킨 장치(20)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 액체 냉매로 상 변환된 유기냉매를 증발시키는 기화기(21)와, 기화기(21)에 의해 증발된 유기냉매를 매개로 회전되는 터빈(22)과, 터빈(22)에서 배출된 유기냉매를 냉각하여 액화시키는 콘덴서(23)와, 콘덴서(23)에서 응축된 유기냉매를 압축시켜 기화기(21)로 제공하는 펌프(24)와, 기화기(21)로부터 터빈(22)과 콘덴서(23) 및 펌프(24)에 이르기까지 유기냉매의 순환경로를 마련하는 관로(25)와, 펌프(24)와 콘덴서(23) 사이의 관로(25)에 마련되어 콘덴서(23)에서 액화된 유기냉매를 일시 저장하는 수액기(26)를 포함한다.2, the organic Rankine device 20 includes a vaporizer 21 for vaporizing the organic refrigerant phase-converted into the liquid refrigerant, and an organic refrigerant vaporized by the vaporizer 21 A condenser 23 for cooling and liquefying the organic refrigerant discharged from the turbine 22 and a pump 24 for compressing and condensing the organic refrigerant condensed in the condenser 23 to the vaporizer 21 A conduit 25 for providing a circulation path of the organic refrigerant from the vaporizer 21 to the turbine 22 to the condenser 23 and the pump 24, And a receiver (26) provided in the channel (25) for temporarily storing the organic refrigerant liquefied in the condenser (23).

유기 랭킨 장치(20)의 콘덴서(23)는, 코퍼댐(10)의 냉열을 회수하여 기체 상태(기상)의 유기냉매를 액체 상태(액상)의 유기냉매로 상 변환 시킨다.The condenser 23 of the organic Rankine device 20 recovers the cold heat of the coffer dam 10 to phase-convert the gaseous (gaseous) organic refrigerant into a liquid state (liquid) organic refrigerant.

본 실시 예에서 콘덴서(23)는 코퍼댐(10)의 벌크 헤드에 전면적 또는 부분 면적으로 마련되는 전열파이프일 수 있다.In this embodiment, the condenser 23 may be a heat transfer pipe provided on the bulkhead of the coffer dam 10 either in whole or in part.

유기 랭킨 장치(20)의 펌프(24)는, 관로(25)를 흐르는 유기냉매를 요구되는 압력 또는 유량으로 공급할 수 있도록 유기냉매의 공급량을 가변할 수 있는 가변 용량 펌프일 수 있다. 또한 본 실시 예에서 펌프(24)는 후술하는 압력 제어기(50)의 신호를 기초로 원격으로 작동될 수 있다.The pump 24 of the organic Rankine device 20 may be a variable displacement pump capable of varying the supply amount of the organic refrigerant so as to supply the organic refrigerant flowing through the conduit 25 at a required pressure or flow rate. Also in this embodiment, the pump 24 can be operated remotely based on the signal of the pressure controller 50, which will be described later.

유기 랭킨 장치(20)의 수액기(26)는, 콘덴서(23)와 펌프(24) 사이의 관로(25)에 마련되어 콘덴서(23)에서 액화된 유기냉매를 일시 저장하는 용기로서, 펌프(24)로 액화된 유기냉매 만이 흡입되도록 할 수 있다. 또한, 펌프(24)의 기동 시에 발생하는 압력을 일시 흡수할 수 있고, 단위 시간 동안 전달되는 유기냉매의 최대 부하량에 대비하는 역할도 할 수 있다.The receiver 26 of the organic Rankine device 20 is a container provided in the pipeline 25 between the condenser 23 and the pump 24 to temporarily store the organic refrigerant liquefied in the condenser 23, So that only the organic refrigerant liquefied by the refrigerant can be sucked. In addition, the pressure generated at the time of starting the pump 24 can be temporarily absorbed, and it can also serve as a preparation for the maximum load of the organic refrigerant delivered for a unit time.

바이패스부(30)는, 코퍼댐(10)의 출구에서 유기냉매의 유량이 터빈(22)의 정상 운전이 힘든 영역까지 떨어지면 터빈(22)을 바이 패스(bypass)시켜 관로(25) 상에서 유기냉매가 흐르도록 한다.The bypass unit 30 bypasses the turbine 22 when the flow rate of the organic refrigerant at the outlet of the coffer dam 10 falls to a region where the normal operation of the turbine 22 is difficult, Allow the refrigerant to flow.

즉 코퍼댐(10)의 출구에서 유기냉매의 유량이 터빈(22)을 작동하기에 부족하다는 것은 LNG 저장탱크(T)에서 발생 되는 냉열이 거의 없음을 의미하고, 이는 LNG 저장탱크(T)에 LNG가 거의 없는 상태를 뜻한다.That is, the fact that the flow rate of the organic refrigerant at the outlet of the cofferdam 10 is insufficient for operating the turbine 22 means that there is almost no cold generated in the LNG storage tank T, It means that there is little LNG.

따라서 코퍼댐(10)으로 유기냉매를 공급해도 콘덴서(23)에서 LNG의 냉열을 회수할 수 없어 액화되기 어렵고, 터빈(22)의 정상 운전이 어려우므로 유기냉매를 코퍼댐(10)과 터빈(22)을 통하지 않고 흐르도록 바이 패스시킨다.Therefore, even if the organic refrigerant is supplied to the coffer dam 10, the LNG can not be recovered from the condenser 23 because it is difficult to liquefy and the normal operation of the turbine 22 is difficult. 22 so as to flow.

다만, 이 경우 기상의 유기냉매를 액상으로 상 변환이 필요한 데, 이때는 바이 패스 된 유기냉매를 포화 압력보다 낮은 온도를 갖도록 제어하여 유기냉매를 액화시킬 수 있다. 일 예로 압력 제어기(50)로 압력 가변형 펌프(24)의 압력을 조절하여 상온의 열량으로도 유기냉매를 액화시킬 수 있다.However, in this case, it is necessary to phase-shift the gaseous organic refrigerant into a liquid phase. In this case, the organic refrigerant can be liquefied by controlling the bypassed organic refrigerant to have a temperature lower than the saturation pressure. For example, it is possible to control the pressure of the pressure variable pump 24 by the pressure controller 50 so that the organic refrigerant can be liquefied even by a calorific value at a normal temperature.

그리고 바이패스라인(31)을 통해 유기냉매를 장시간 순환시키면 시스템 내에서 유기냉매의 온도가 상승 된다. 유기냉매의 온도가 포화 온도의 근처까지 상승하게 되면 포화 압력을 증가시켜 유기냉매의 액체 상태를 유지할 수 있다. 본 실시 예는 일 예로 압력 제어기(50)에서 압력 가변형 펌프(24)의 압력을 증가시킬 수 있다.When the organic refrigerant is circulated through the bypass line 31 for a long time, the temperature of the organic refrigerant in the system is increased. When the temperature of the organic refrigerant rises to near the saturation temperature, the saturation pressure can be increased to maintain the liquid state of the organic refrigerant. This embodiment can increase the pressure of the pressure variable pump 24 in the pressure controller 50, for example.

이제 바이패스부(30)에 대해 상세히 설명하면, 바이패스부(30)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 기화기(21)의 후방의 관로(25)에서 분기되어 터빈(22)의 후방의 관로(25)에 합류되는 바이패스라인(31)과, 바이패스라인(31)에 마련되어 바이패스라인(31)을 개폐시키는 바이패스밸브(32)와, 바이패스밸브(32)의 후방의 바이패스라인(31)에 마련되는 배압 밸브(33)와, 유기냉매를 관로(25) 또는 바이패스라인(31)으로 선택적으로 흐르도록 제어하는 바이패스 제어기(34)와, 기화기(21)와 터빈(22) 사이의 관로(25)에 마련되는 제1 개폐밸브(35)와, 수액기(26)의 후방 관로(25)에 마련되는 제2 개폐밸브(36)를 포함한다.2, the bypass unit 30 is branched from the pipeline 25 at the rear of the carburetor 21 and is connected to the rear of the turbine 22, A bypass valve 32 provided on the bypass line 31 for opening and closing the bypass line 31 and a bypass valve 32 provided on the bypass line 32 for opening and closing the bypass line 31. [ A backpressure valve 33 provided in the pass line 31 and a bypass controller 34 for selectively controlling the organic refrigerant to flow through the conduit 25 or the bypass line 31, Closing valve 35 provided in the conduit 25 between the inlet port 22 and the second opening and closing valve 36 provided in the rear conduit 25 of the receiver 26.

바이패스부(30)의 바이패스밸브(32)와 제1 개폐밸브(35)는, 기상의 유기냉매를 관로(25) 또는 바이패스라인(31)으로 선택적으로 이동시켜 터빈(22)의 발전 부하를 조절하는 역할을 한다.The bypass valve 32 and the first opening and closing valve 35 of the bypass unit 30 selectively move the gaseous organic refrigerant to the conduit 25 or the bypass line 31, It controls the load.

본 실시 예에서 바이패스밸브(32)는 LNG 저장탱크(T)에 LNG가 채워지거나 채워진 상태에서는 닫혀 있을 수 있고, LNG 저장탱크(T)가 비워진 상태에서는 바이패스 제어기(34)에서 신호를 받아 개방될 수 있다.In this embodiment, the bypass valve 32 may be closed when the LNG storage tank T is filled or filled with LNG, and the bypass controller 34 receives the signal when the LNG storage tank T is empty Can be opened.

따라서, 관로(25)를 흐르는 기상의 유기냉매는 터빈(22)을 바이 패스하여 바이패스라인(31)으로 흐를 수 있다. 이때 터빈(22) 방향으로 흐르는 기상의 유기냉매는 제1 개폐밸브(35)의 닫힘으로 인해 터빈(22)까지 흐르지 않는다.Accordingly, the gaseous organic refrigerant flowing through the conduit 25 can bypass the turbine 22 and flow to the bypass line 31. At this time, the gaseous organic refrigerant flowing in the direction of the turbine 22 does not flow to the turbine 22 due to the closing of the first opening / closing valve 35.

바이패스부(30)의 배압 밸브(33)는, 바이패스라인(31)으로 유입된 기상 유기냉매의 압력을 감압시키는 역할을 한다. 즉 본 실시 예는 터빈(22)으로의 기상 유기냉매의 유입과 바이패스라인(31)으로의 기상 유기냉매의 유입이 병행될 수 있다. 이 때 바이패스라인(31)으로 유입된 기상 유기냉매의 압력이 터빈(22)에서 나온 유기냉매의 압력 보다 높기 때문에 배압 밸브(33)를 두어 감압시킬 수 있다.The back pressure valve 33 of the bypass section 30 serves to reduce the pressure of the gaseous organic refrigerant introduced into the bypass line 31. [ That is, in this embodiment, the inflow of the vapor-phase organic refrigerant into the turbine 22 and the inflow of the vapor-phase organic refrigerant into the bypass line 31 can be performed in parallel. At this time, since the pressure of the gaseous organic refrigerant flowing into the bypass line 31 is higher than the pressure of the organic refrigerant discharged from the turbine 22, the back pressure valve 33 can be placed to reduce the pressure.

바이패스부(30)의 바이패스 제어기(34)는, 관로(25)를 순환하는 유기냉매의 유량을 기초로 바이패스밸브(32), 제1 개폐밸브(35), 제2 개폐밸브(36)의 개폐를 제어하는 역할을 한다.The bypass controller 34 of the bypass unit 30 controls the bypass valve 32, the first on-off valve 35 and the second on-off valve 36 And the like.

구체적으로 LNG 저장탱크(T)에 LNG가 적재되어 있어 코퍼댐(10)의 히팅이 필요한 경우 바이패스 제어기(34)는 바이패스밸브(32)와 제2 개폐밸브(36)를 닫고, 제1 개폐밸브(35)를 개방시켜 유기냉매가 코퍼댐(10)을 순환할 수 있도록 한다.Specifically, when the LNG is stored in the LNG storage tank T and the cofferdams 10 need to be heated, the bypass controller 34 closes the bypass valve 32 and the second open / close valve 36, The opening / closing valve 35 is opened to allow the organic refrigerant to circulate through the cofferdam 10.

반대로 LNG 저장탱크(T)가 비어 있는 경우 제1 개폐밸브(35)를 닫고, 바이패스밸브(32)와 제2 개폐밸브(36)를 개방시켜 유기냉매가 터빈(22)과 코퍼댐(10) 방향으로 흐르지 않도록 한다. 이때 코퍼댐(10) 방향으로 흐르는 유기냉매는 코퍼댐(10)의 유입구에 마련된 온도조절밸브(TV)의 닫힘으로 인해 코퍼댐(10)으로 흐르지 않는다.On the contrary, when the LNG storage tank T is empty, the first on-off valve 35 is closed and the bypass valve 32 and the second on-off valve 36 are opened to supply the organic refrigerant to the turbine 22 and the cofferdam 10 ) Direction. At this time, the organic refrigerant flowing in the direction of the coffer dam 10 does not flow to the coffer dam 10 due to the closing of the temperature control valve TV provided at the inlet of the coffer dam 10.

그리고 바이패스 제어기(34)는 유량 제어기(40)에서 측정되는 코퍼댐(10) 출구 측 유량이 극도로 저하되면 제2 개폐밸브(36)를 열어 본 시스템의 유지를 위한 최소 유량(minimum flow)을 형성한다.When the flow rate at the outlet of the cofferdam 10 measured by the flow controller 40 is extremely decreased, the bypass controller 34 opens the second open / close valve 36 to open a minimum flow for maintaining the system. .

즉 본 실시 예에서 바이패스밸브(32)와 제1 개폐밸브(35)는 터빈(22)의 발전 부하를 위해 적정 비율로 스로틀링(throttling) 될 수 있고, 제2 개폐밸브(36)는 전체 시스템의 유량이 최소 유량 이하로 떨어지면 오픈(open) 되어 본 시스템을 최소 유량으로 유지시킬 수 있다.That is, in this embodiment, the bypass valve 32 and the first opening / closing valve 35 can be throttled at a proper ratio for the power generation load of the turbine 22, and the second opening / When the flow rate of the system drops below the minimum flow rate, the system can be opened to maintain the minimum flow rate.

유량 제어기(40)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 코퍼댐(10)의 후방과 수액기(26)의 사이의 관로(25)에 마련되는 유량계(FM)에서 측정되는 유기냉매의 유량을 기초로 압력 제어기(50), 온도 제어기(60), 바이패스 제어기(34)를 제어한다.The flow rate controller 40 controls the flow rate of the organic refrigerant measured by the flow meter FM provided in the pipeline 25 between the rear of the coffer dam 10 and the receiver 26 as shown in Fig. Controls the pressure controller 50, the temperature controller 60, and the bypass controller 34 as a basis.

구체적으로 코퍼댐(10) 출구에서 유기냉매의 유량이 많을 때는 LNG 저장탱크(T)에서 발생하는 냉열량이 많아 각각의 코퍼댐(10)의 입구에 마련된 온도조절밸브(TV)의 개도가 많이 열려있다.Specifically, when the flow rate of the organic refrigerant at the outlet of the coffer dam 10 is large, the amount of heat generated in the LNG storage tank T is large, so that the temperature control valve TV provided at the inlet of each coffer dam 10 is opened have.

이때에는 유량 제어기(40)에서 압력 제어기(50)와 온도 제어기(60)의 출력을 증가시켜 유기냉매의 압력을 증가시키고, 그에 따라 유기냉매를 포화 온도 이상의 압력까지 가열하여 후술하는 발전부(70)의 발전 용량을 최대화할 수 있다. At this time, the flow controller 40 increases the pressure of the pressure controller 50 and the temperature controller 60 to increase the pressure of the organic refrigerant, thereby heating the organic refrigerant to a pressure higher than the saturation temperature, ) Can be maximized.

이와는 반대로 코퍼댐(10)의 출구에서 유기냉매의 유량이 적거나 없을 경우 유량 제어기(40)는 바이패스 제어기(34)를 제어하고, 바이패스 제어기(34)는 유기냉매를 바이 패스시켜 유기냉매가 터빈(22)과 코퍼댐(10)으로 흐르지 않도록 한다.The flow controller 40 controls the bypass controller 34 and the bypass controller 34 bypasses the organic refrigerant so that the organic refrigerant flows through the organic refrigerant So as not to flow into the turbine 22 and the copper dam 10.

그리고 LNG 저장탱크(T)로부터 발생되는 냉열양이 아주 많지도, 아예 없지도 않아 애매한 때에는 터빈(22)으로 유입되는 유량을 줄이고, 바이패스 되는 유량을 증가시켜야 한다. 그에 따라 유량 제어기(40)도 전체 부하를 감소시킨다.And the amount of cold heat generated from the LNG storage tank (T) is very high or low. In case of ambiguity, the flow rate to the turbine (22) should be reduced and the flow rate bypassed should be increased. So that the flow controller 40 also reduces the overall load.

이에 더하여 LNG의 양이 더욱더 줄어들어 그에 따른 냉열양이 많이 저하되고, 코퍼댐(10)의 온도가 상온 5℃ 이상으로 상승하게 되면 각 코퍼댐(10) 입구의 온도조절밸브(TV)가 닫힌다.In addition, when the temperature of the coffer dam 10 rises to a room temperature of 5 ° C or more, the temperature control valve (TV) at the inlet of each coffer dam 10 is closed.

압력 제어기(50)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 펌프(24)와 기화기(21)의 사이에 마련되는 압력 센서(PS)에서 측정된 압력과 유량 제어기(40)의 신호를 기초로 펌프(24)의 토출 압력을 조절한다.2, the pressure controller 50 controls the pump 24 based on the pressure measured by the pressure sensor PS provided between the pump 24 and the vaporizer 21 and the signal of the flow controller 40, (24).

즉 코퍼댐(10)의 출구에서 유기냉매의 유량이 많으면 유량 제어기(40)의 출력도 증가되고, 압력 제어기(50)는 펌프(24)의 출력을 증가시켜 터빈(22)으로 더 많은 유기냉매가 공급될 수 있도록 한다.The output of the flow controller 40 is increased and the pressure controller 50 increases the output of the pump 24 to provide more turbine 22 with more organic refrigerant To be supplied.

반대로 코퍼댐(10)의 출구에서 유기냉매의 유량이 줄어들게 되면 유량 제어기(40)의 출력도 감소하고, 압력 제어기(50)에서 펌프(24)를 조절하여 유기냉매의 압력을 낮춘다.On the contrary, when the flow rate of the organic refrigerant is reduced at the outlet of the coffer dam 10, the output of the flow controller 40 is also reduced and the pressure of the organic refrigerant is lowered by controlling the pump 24 in the pressure controller 50.

온도 제어기(60)는, 기화기(21)와 터빈(22) 사이 및 코퍼댐(10)과 수액기(26) 사이에 마련되는 온도 센서(TS)와, 유량 제어기(40)의 제어 신호를 기초로 기화기(21)를 제어한다.The temperature controller 60 includes a temperature sensor TS provided between the vaporizer 21 and the turbine 22 and between the copper dam 10 and the receiver 26, To control the vaporizer 21.

본 실시 예에서 기화기(21)와 터빈(22) 사이에 마련되는 온도 센서(TS)는 기화기(21)에서 배출되는 기상의 유기냉매의 온도를 측정하고, 코퍼댐(10)과 수액기(26) 사이에 마련되는 온도 센서(TS)는 코퍼댐(10)을 순환하거나, 터빈(22) 또는 코퍼댐(10)을 바이 패스하여 순환되는 유기냉매의 온도를 측정한다.The temperature sensor TS provided between the evaporator 21 and the turbine 22 measures the temperature of the gaseous organic refrigerant discharged from the evaporator 21 and the temperature of the organic refrigerant discharged from the cofferdam 10 and the receiver 26 ) Measures the temperature of the organic refrigerant circulated by circulating the coffer dam 10 or by bypassing the turbine 22 or the coffer dam 10.

그 결과 본 실시 예에서 온도 제어기(60)는 현재 값으로 기화기(21)의 출구 온도와 코퍼댐(10)을 순환하고 수액기(26)로 유입되는 유기냉매의 온도를 알 수 있다. 따라서, 본 실시 예는 기화기(21)의 출구 온도를 비례제어 변수로 삼고, 코퍼댐(10)을 순환하고 수액기(26)로 유입되는 유기냉매의 온도를 미분제어 변수로 삼아 피드포워드(feedforward) 기능을 함께하는 PID 제어를 할 수 있다.As a result, in the present embodiment, the temperature controller 60 can know the temperature of the outlet of the vaporizer 21 and the temperature of the organic refrigerant circulating in the cofferdam 10 and flowing into the receiver 26 to the present value. Therefore, in this embodiment, the outlet temperature of the vaporizer 21 is used as a proportional control variable, and the temperature of the organic refrigerant circulating in the coffer dam 10 and flowing into the receiver 26 is fedforward ) Function can be performed.

발전부(70)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 터빈(22)에 연결되어 터빈(22)의 회전력으로 발전되는 것으로서, 발전기를 포함하고, LNG 저장탱크(T)에 LNG가 채워지거나 채워진 상태에서 코퍼댐(10)을 순환하는 유기냉매에 의해 발전 될 수 있다.2, the power generation section 70 is connected to the turbine 22 and is generated by the rotational force of the turbine 22 and includes a generator. The LNG storage tank T is filled with LNG or filled with LNG Can be generated by the organic refrigerant circulating through the coffer dam (10).

본 실시 예에서 터빈(22), 발전기, 수액기(26), 펌프(24), 기화기(21)는 기계실(machinery space)에 배치될 수 있다.In this embodiment, the turbine 22, the generator, the receiver 24, the pump 24, and the vaporizer 21 may be disposed in a machinery space.

도 3은 본 실시예의 작동도로서 복수의 LNG 저장탱크에 LNG가 채워진 상태의 코퍼댐 히팅시스템의 작동 상태를 도시한 도면이다.FIG. 3 is an operational view of the present embodiment, showing an operating state of a cofferdam heating system in which a plurality of LNG storage tanks are filled with LNG.

LNG 운반선의 경우 적하 항구에서 LNG를 LNG 저장탱크로 로딩(loading)하거나, LNG FPSO의 경우 상부 시설로부터 생산된 LNG가 LNG 저장탱크로 공급되면 냉열이 코퍼댐(10)으로 방출되기 시작한다.In case of LNG carriers, LNG is loaded into the LNG storage tank at the drop port, or in case of LNG FPSO, the LNG produced from the upper facility is supplied to the LNG storage tank, and the cool heat starts to be discharged to the cofferdam 10.

이에 따라 각각의 코퍼댐(10)의 입구에 마련된 온도조절밸브(TV)가 열리고, 유기냉매의 리턴 라인인 관로(25)에 있는 유량계(FM)에서 이 유량을 감지하여 유량 제어기(40)로 신호를 보낸다. 유량 제어기(40)는 이 신호를 기초로 압력 제어기(50), 온도 제어기(60), 바이패스 제어기(34)를 제어한다.The temperature control valve TV provided at the inlet of each of the cofferdam 10 is opened and the flow rate is detected by the flowmeter FM in the pipeline 25 which is the return line of the organic refrigerant and is sent to the flow controller 40 Signal. The flow controller 40 controls the pressure controller 50, the temperature controller 60, and the bypass controller 34 based on this signal.

즉 압력 제어기(50)는 펌프(24)를 작동시켜 기화기(21)로 액상의 유기냉매를 공급하고, 온도 제어기(60)는 기화기(21)를 작동시켜 액상의 유기냉매를 기상의 유기냉매로 상 변환시킨다.That is, the pressure controller 50 operates the pump 24 to supply liquid organic refrigerant to the vaporizer 21, and the temperature controller 60 operates the vaporizer 21 to convert the liquid organic refrigerant into gaseous organic refrigerant Phase.

바이패스 제어기(34)는 바이패스밸브(32)와 제2 개폐밸브(36)를 닫아 기상의 유기냉매가 코퍼댐(10)을 순환하도록 한다.The bypass controller 34 closes the bypass valve 32 and the second on-off valve 36 to circulate the gaseous organic refrigerant through the coffer dam 10.

따라서 LNG 저장탱크에 LNG가 채워지거나 채워진 상태에서는 전술한 유기냉매가 기상과 액상으로 상 변환되면서 관로(25)를 순환하게 된다. 발전부(70)는 터빈(22)에 연결되어 있으므로, 순환되는 유기냉매의 동력원으로 터빈(22)이 회전되어 발전부(70)는 발전 용량을 얻을 수 있다.Therefore, when the LNG storage tank is filled or filled with LNG, the above-described organic refrigerant is converted into a gas phase and a liquid phase, and circulates through the channel 25. Since the power generation unit 70 is connected to the turbine 22, the turbine 22 is rotated by the power source of the circulated organic refrigerant, so that the power generation unit 70 can obtain the power generation capacity.

도 4는 본 실시예의 작동도로서 복수의 LNG 저장탱크에 LNG가 거의 없는 상태의 코퍼댐 히팅시스템의 작동 상태를 도시한 도면이다.FIG. 4 is an operational view of the present embodiment showing the operating state of a cofferdam heating system in a state where there is substantially no LNG in a plurality of LNG storage tanks.

코퍼댐(10)의 출구에서 유기냉매의 유량이 터빈(22)의 정상 운전이 힘든 영역까지 떨어지게 되면, 이는 LNG 저장탱크에서 발생되는 냉열이 거의 없음 즉 LNG 저장탱크에 LNG가 거의 없는 상태를 뜻한다.When the flow rate of the organic refrigerant at the outlet of the coffer dam 10 drops to the region where the turbine 22 is difficult to operate normally, it means that there is almost no cold generated in the LNG storage tank, that is, the LNG storage tank has almost no LNG do.

이때는 바이패스 제어기(34)가 작동되어 제1 개폐밸브(35)를 닫고, 바이패스밸브(32)와 제2 개폐밸브(36)를 개방시킨다. 그 결과 유기냉매는 터빈(22)과 코퍼댐(10)을 거치지 않고 순환하게 된다.At this time, the bypass controller 34 is operated to close the first on-off valve 35 and open the bypass valve 32 and the second on-off valve 36. As a result, the organic refrigerant circulates without passing through the turbine 22 and the coffer dam 10.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시 예는 기존의 글리콜 히팅시스템이 아닌 유기 랭킨 장치를 적용하여 코퍼댐 히팅시스템을 새롭게 구성함으로써 선체의 보호는 물론 화물창으로부터 발생 되는 냉열을 유효한 응축열로 활용할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, the coffer dam heating system is newly constructed by applying the organic Rankine device instead of the conventional glycol heating system, so that it is possible to utilize the cold heat generated from the cargo hold as effective condensation heat as well as the hull.

또한 코퍼댐의 냉열을 응축 열원으로 하는 유기 랭킨 장치를 구성하여 전력원을 얻을 수 있다.Also, an electric power source can be obtained by constructing an organic Rankine device that uses the cold heat of the copper dam as a condensation heat source.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.

1 : 해양구조물의 코퍼댐 히팅시스템 10 : 코퍼댐
20 : 유기 랭킨 장치 21 : 기화기
22 : 터빈 23 : 콘덴서
24 : 펌프 25 : 관로
26 : 수액기 30 : 바이패스부
31 : 바이패스라인 32 : 바이패스밸브
33 : 배압 밸브 34 : 바이패스 제어기
35 : 제1 개폐밸브 36 : 제2 개폐밸브
40 : 유량 제어기 50 : 압력 제어기
60 : 온도 제어기 70 : 발전부
C : 코퍼댐 FM : 유량계
PS : 압력 센서 T : LNG 저장탱크
TS : 온도 센서 TV : 온도조절밸브1: Copper dam heating system of offshore structure 10: Copper dam
20: organic Rankine device 21: vaporizer
22: turbine 23: condenser
24: Pump 25: Pipeline
26: Receiver unit 30: Bypass unit
31: bypass line 32: bypass valve
33: back pressure valve 34: bypass controller
35: first open / close valve 36: second open / close valve
40: Flow controller 50: Pressure controller
60: Temperature controller 70: Power generator
C: Copper dam FM: Flow meter
PS: Pressure sensor T: LNG storage tank
TS: Temperature sensor TV: Temperature control valve

Claims (13)

삭제delete 선체의 길이 방향으로 1열 이상으로 설치되는 복수의 LNG 저장탱크의 사이에 마련되는 코퍼댐; 및
물 보다 비등점이 낮은 유기냉매를 작동유체로 하여 동작하는 유기 랭킨 장치를 포함하고,
상기 유기 랭킨 장치는,
상기 코퍼댐에 마련되어, 터빈에서 배출되는 유기냉매가 상기 코퍼댐의 냉열에 의해 냉각, 액화되는 콘덴서;
상기 콘덴서에서 응축된 유기냉매를 압축시켜 기화기로 공급하는 펌프;
상기 기화기로부터 터빈과 콘덴서 및 펌프에 이르기까지 유기냉매의 순환경로를 마련하는 관로 및;
상기 기화기에서 배출되는 유기냉매를 상기 터빈을 바이 패스(bypass)하여 상기 코퍼댐으로 공급시키는 바이패스부를 포함하여,
상기 바이패스부는,
상기 기화기의 후방의 상기 관로에서 분기되어 상기 터빈의 후방의 상기 관로에 합류되는 바이패스라인;
상기 바이패스라인에 마련되어 상기 바이패스라인을 개폐시키는 바이패스밸브; 및
유기냉매를 상기 관로 또는 상기 바이패스라인으로 선택적으로 흐르도록 제어하는 바이패스 제어기를 포함하여,
상기 바이패스 제어기는 공선 상태 시 상기 바이패스밸브를 개방시켜 유기냉매를 상기 바이패스라인으로 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 코퍼댐 히팅시스템.A coffer dam disposed between a plurality of LNG storage tanks installed in one or more rows in the longitudinal direction of the hull; And
And an organic Rankine device operating with an organic refrigerant having a boiling point lower than that of water as a working fluid,
Wherein the organic Rankine device comprises:
A condenser provided in the coffer dam for cooling the organic refrigerant discharged from the turbine by cooling heat of the coffer dam;
A pump for compressing and supplying the organic refrigerant condensed in the condenser to the vaporizer;
A conduit for providing a circulation path of the organic refrigerant from the vaporizer to the turbine, the condenser and the pump;
And a bypass unit for bypassing the organic refrigerant discharged from the vaporizer and supplying the organic refrigerant to the coffer dam,
The bypass unit includes:
A bypass line branching from the pipeline behind the vaporizer and merging into the pipeline behind the turbine;
A bypass valve provided on the bypass line for opening / closing the bypass line; And
And a bypass controller for selectively controlling the flow of the organic refrigerant to the line or the bypass line,
Wherein the bypass controller opens the bypass valve to flow organic refrigerant to the bypass line when the bypass line is in a collinear state. 청구항 2에 있어서,
상기 콘덴서는 상기 코퍼댐에 마련되어 상 변환되는 유기냉매의 이동 통로로 제공되는 전열 파이프인 것을 특징으로 하는 해양구조물의 코퍼댐 히팅시스템.The method of claim 2,
Wherein the condenser is a heat transfer pipe provided in the coffer dam and provided as a moving passage of the organic refrigerant phase-converted. 청구항 2에 있어서,
상기 터빈과 상기 콘덴서 사이의 상기 관로에 마련되는 온도조절밸브를 더 포함하는 해양구조물의 코퍼댐 히팅시스템.The method of claim 2,
Further comprising a temperature control valve provided in the conduit between the turbine and the condenser. 청구항 2에 있어서,
상기 콘덴서와 상기 펌프 사이의 상기 관로에 마련되는 수액기를 더 포함하는 해양구조물의 코퍼댐 히팅시스템.The method of claim 2,
Further comprising a receiver provided in the channel between the condenser and the pump. 삭제delete 삭제delete 청구항 2에 있어서,
상기 바이패스부는,
상기 바이패스밸브의 후방의 상기 바이패스라인에 마련되는 배압 밸브를 더 포함하는 해양구조물의 코퍼댐 히팅시스템.The method of claim 2,
The bypass unit includes:
Further comprising a back pressure valve provided on the bypass line behind the bypass valve. 삭제delete 삭제delete 청구항 2에 있어서,
상기 유기 랭킨 장치에서 기화된 유기냉매를 작동원으로 하여 발전 되는 발전부를 더 포함하는 해양구조물의 코퍼댐 히팅시스템.The method of claim 2,
Further comprising a power generation unit that generates electricity using the organic refrigerant evaporated in the organic Rankine apparatus as an operation source. 유기 랭킨 장치의 일 구성인 콘덴서가 복수의 LNG 저장탱크의 사이에 마련되는 코퍼댐에 마련되는 유기 랭킨 장치의 일 구성인 콘덴서를 터빈에서 배출된 유기냉매가 통과함으로써, 상기 유기냉매가 상기 코퍼댐의 냉열을 회수하여 상기 코퍼댐을 히팅시키되,
상기 LNG 저장탱크에 LNG가 채워지거나 채워진 상태에서는 상기 코퍼댐을 순환한 유기냉매를 상기 터빈 측으로 공급하고,
상기 LNG 저장탱크가 비워진 상태에서는 상기 코퍼댐을 순환한 유기냉매의 상기 터빈 측으로의 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는,
해양구조물의 코퍼댐 히팅 방법.The organic coolant discharged from the turbine passes through the condenser, which is a constitution of the organic Rankine device provided in the coffer dam provided between the plurality of LNG storage tanks, as a constituent of the organic Rankine device, To cool the coffer dam,
Supplying the organic refrigerant circulating in the COP dam to the turbine side when the LNG storage tank is filled or filled with LNG,
And the supply of organic refrigerant circulated through the cofferd dam to the turbine side is cut off when the LNG storage tank is empty.
A method of heating a copper dam in an offshore structure. 삭제delete
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