KR101609671B1 - 극저온 액체 기화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 극저온 액체 기화 장치는, 플랜트의 공기분리 장치에서 발생되는 극저온 액체를 기화하기 위한 극저온 액체 기화 장치로서, 상기 극저온 액체를 기화시키되, 상기 극저온 액체를 스팀과 열교환시켜 기화시키는 열교환기; 상기 극저온 액체로부터 일부를 분리하여 기화시키는 혼합기; 상기 열교환기의 극저온 액체 입구로부터 분리된 극저온 액체의 일부를 상기 혼합기로 공급하는 연결관; 및 상기 스팀을 열교환기에 공급하는 스팀 입구 또는 상기 열교환기로부터 응축수가 배출되는 응축수 출구를 상기 혼합기와 연결시켜, 응축수를 상기 혼합기로 공급하는 응축수관을 포함하며, 극저온 액체를 기화시키기 위해 스팀 뿐만 아니라, 극저온 액체 기화장치로부터 배출되는 고온 고압의 응축수를 재사용하여 스팀의 사용량을 절약할 수 있는 장점을 제공한다.

Description

극저온 액체 기화장치{CRYOGENIC LIQUID VAPORIZER}
본 발명은 극저온 액체 기화장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는, 플랜트의 공기분리장치에서 발생되는 극저온 액체를 고온 고압의 응축수를 이용하여 기화시키는 극저온 액체 기화장치에 관한 기술분야이다.
플랜트의 공기분리장치에서는 극저온 액체가 배출된다. 공기분리장치에서 드레인(drain)되는 극저온 액체는 다양한 이유로 기화시킨다. 극저온 액체를 기화시키기 위해서는 고온 고압의 스팀을 사용한다.
도 1은 종래의 플랜트 극저온 액체 기화장치의 사시도이다.
플랜트의 공기분리장치에서 배출된 극저온 액체는 극저온 액체 기화장치(30)에서 고온 고압의 스팀과 간접 열교환하는 방식으로 기화된다.
극저온 액체는 극저온 액체 입구(10)를 통해 극저온 액체 기화장치(30)로 들어가며, 극저온 액체가 기화된 기체는 기화 기체 출구(20)를 통해서 극저온 액체 기화장치(30) 외부로 배출된다. 스팀은 일반적으로 6kgf/cm2, 150℃이상의 상태이다. 극저온 액체인 경우 일반적으로 -190℃이다. 스팀은 스팀 입구(40)를 통해 극저온 액체 기화장치(30)로 들어간 후, 극저온 액체 기화장치(30) 내에서 극저온 액체와 열교환한다. 열교환을 마친 스팀은 응축수로 액화되며, 응축수 출구(50)를 통해서 극저온 액체 기화장치(30) 외부로 배출된다.
극저온 액체 기화장치(30)로 들어가는 스팀의 유량을 조절하기 위해서 스팀 밸브(41)가 사용된다. 극저온 액체 기화장치(30) 내에는 스팀 및 스팀이 액화된 응축수가 혼합된 상태로 존재한다. 스팀 및 응축수의 혼합물 중 응축수만을 극저온 액체 기화장치(30)의 외부로 배출시키기 위하여 트랩(51)이 설치된다.
극저온 액체 기화장치(30)의 외부로 배출되는 응축수는 6kgf/cm2, 90℃ 정도이며, 여전히 많은 열에너지를 포함한 채 배출된다. 기존의 극저온 액체 기화장치(30)는 응축수가 가지는 다량의 열에너지를 사용하지 못하는 문제점이 있었다.
한국공개특허공보 제10-2014-0019866호 (공개일: 2014년 2월 17일)
본 발명에 따른 극저온 액체 기화장치는 상기한 바와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 기존의 극저온 액체 기화장치의 구조를 개선하여 사용되는 스팀의 양을 줄일 수 있는 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 플랜트의 공기분리 장치에서 발생되는 극저온 액체를 기화하기 위한 극저온 액체 기화 장치는 상기의 해결하고자 하는 과제를 위하여 다음과 같은 과제 해결 수단을 가진다.
본 발명에 따른 극저온 액체 기화 장치는, 플랜트의 공기분리 장치에서 발생되는 극저온 액체를 기화하기 위한 극저온 액체 기화 장치로서, 극저온 액체를 기화시키되, 극저온 액체를 스팀과 열교환시켜 기화시키는 열교환기; 극저온 액체를 기화 시키되, 극저온 액체를 응축수와 열교환시켜 기화시키는 혼합기; 상기 열교환기의 극저온 액체 입구와 상기 혼합기를 연결하여, 상기 열교환기로 공급되는 극저온 액체의 일부를 상기 혼합기로 공급하는 연결관; 및 스팀을 열교환기에 공급하는 스팀 입구 또는 상기 열교환기로부터 응축수가 배출되는 응축수 출구와 상기 혼합기를 연결하여, 응축수를 상기 혼합기로 공급하는 응축수관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 극저온 액체 기화 장치는, 상기 응축수 출구와 상기 응축수관을 연결시키며, 상기 열교환기에 존재하는 스팀 및 응축수로부터 응축수만을 상기 응축수관으로 공급하는 제1 트랩을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 극저온 액체 기화장치는, 상기 연결관에 설치되어 상기 연결관을 통과하는 극저온 액체의 유량을 조절하는 극저온 액체 조절 밸브; 및 상기 응축수관에 설치되어 상기 응축수관을 통과하는 응축수의 유량을 조절하는 응측수 조절 밸브를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 극저온 액체 기화장치는, 상기 열교환기로 공급되는 스팀의 유량을 조절하는 스팀 밸브를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 극저온 액체 기화장치는, 상기 스팀 입구와 상기 응축수관을 연결시키며, 스팀 및 응축수로부터 응축수만을 상기 응축수관으로 공급하는 제2 트랩을 더 포함하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 극저온 액체 기화장치는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 극저온 액체를 기화시키기 위해 스팀뿐만 아니라, 극저온 액체 기화장치로부터 배출되는 고온 고압의 응축수를 재사용하여 스팀의 사용량을 절약할 수 있는 장점을 제공한다.
둘째, 고온 고압의 응축수가 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있으므로 주변에의 환경 문제 개선에 도움이 된다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 플랜트 극저온 액체 기화장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 액체 기화 장치의 사시도이다.
본 발명에 따른 압연기용 분진 제거 장치는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 액체 기화장치 장치를 상세히 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 액체 기화 장치의 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 액체 기화장치는 플랜트의 공기분리 장치에서 발생되는 극저온 액체를 기화하는 장치이다. 극저온 액체는 플랜트의 공기분리장치로부터 드레인(drain)되는 것이 일반적이다.
본 발명의 일 실시예 따른 극저온 액체기화장치는 열교환기(130) 및 혼합기(160)를 포함할 수 있다.
열교환기(130)는 극저온 액체를 기화시키는 장치이다. 극저온 액체는 스팀과 열교환하며, 스팀으로부터 열에너지를 공급받아 기화된다.
열교환기(130)의 극저온 액체 입구(110)로 극저온 액체가 유입되고, 극저온 액체는 열교환기(130)의 내부에서 기화된 후 극저온 액체 출구(120)로 배출된다.
열교환기(130)의 스팀 입구(141)로 고온 고압의 스팀이 유입되고, 스팀은 열교환기(130)의 내부에서 액화되어 응축수 출구(150)를 통해 배출된다.
혼합기(160)는 극저온 액체와 스팀의 일부를 혼합시키는 장치이다.
혼합기(160)로 공급되는 극저온 액체는 열교환기(130)로 공급되는 극저온 액체로부터 일부가 분리되어 나온 것이다. 분리된 극저온 액체는 스팀의 일부와 혼합되어 기화된다.
극저온 액체 입구(110)와 혼합기(160)는 연결관(111)에 의해 연결된다. 열교환기(130)의 극저온 액체 입구(110)로부터 일부가 분리된 극저온 액체는 연결관(111)을 통해 혼합기(160)로 공급된다.
열교환기(130)의 응축수 출구(150)와 혼합기(160)는 응축수관(151)에 의해 연결된다. 열교환기(130)의 응축수 출구(150)로부터 배출되는 응축수는 응축수관(151)을 통해서 혼합기(160)로 공급된다.
스팀은 열교환기(130)의 내부에서 액화된다. 그러나, 항상 스팀이 전부 액화되는 것은 아니다. 즉, 스팀은 수증기와 물의 혼합물 상태로 응축수 출구(150)로 배출될 수 있다. 스팀을 열교환기(130)로부터 배출시키는 경우, 열교환기(130)의 효율이 낮아질 수 있다. 즉, 스팀이 낭비될 수 있다. 응축수 출구(150)에서 혼합기(160)로 스팀이 액화된 응축수만을 공급하기 위하여, 응축수 출구(150)와 혼합기(160) 사이에 제1 트랩(152)을 설치할 수 있다. 제1 트랩(152)은 스팀과 응축수의 혼합물에서 스팀과 응축수를 분리하는 장치이다.
제1 트랩(152)은 응축수 출구(150)와 응축수관(151)을 서로 연결한다. 제1 트랩(152)은 열교환기(130)에 존재하는 스팀과 응축수의 혼합물 중 응축수만을 응축수관(151)으로 공급한다.
극저온 액체 기화장치의 연결관(111)은 극저온 액체의 유량을 조절할 수 있는 극저온 액체 조절 밸브(113)를 포함할 수 있다. 응축수관(151)은 응축수의 유량을 조절 가능한 조절 밸브(153)를 더 포함할 수 있다. 극저온 액체 기화장치는 열교환기(130)로 공급되는 스팀의 유량을 조절할 수 있는 스팀 밸브(143)를 더 포함할 수 있다. 극저온 액체 조절 밸브(113), 응축수 조절밸브(153) 및 스팀 밸브(143)는 수동 또는 자동으로 작동이 될 수 있으며, 극저온 액체, 스팀 및 응축수의 유량을 조절할 수 있다.
극저온 액체 기화장치는 열교환기(130)로 공급되는 스팀으로부터 일부가 분리되어 나오도록 유도하는 스팀 분리관(144)을 포함한다. 스팀 입구(141)로 공급되는 스팀은 스팀 밸브(143)에 도달하기 전에 위치한 스팀 분리관(144)을 통해 일부가 분리되어 나온다.
스팀 분리관(144)과 응축수관(151) 사이에 제2 트랩(142)이 설치될 수 있다. 제2 트랩(142)은 스팀 밸브(143)를 통과하기 전에 존재하는 스팀과, 이송과정에서 스팀으로부터 자연 발생된 응축수의 혼합물로부터 응축수만을 분리하여 응축수관(151)으로 공급한다. 이 경우 제2 트랩(142)을 통과한 응축수가 제1 트랩(152)을 통과한 응축수보다 우선하여 혼합기로 공급되는 것이 바람직하다.
혼합기(160)는 극저온 액체와 응축수가 원활하게 혼합되어 직접 열교환을 하기 위하여 원통 형상으로 형성될 수 있다. 혼합기(160)의 내부에서는 극저온 액체와 응축수가 직접 혼합된다. 극저온 액체와 응축수가 혼합되면, 스팀이 발생될 수 있다. 혼합기(160)로 공급되는 응축수는 고압 상태의 응축수이므로, 혼합기의 내부에서 응축수가 주위 압력으로 교축 팽창되면 저압 상태의 스팀으로 변할 수 있다.
따라서, 혼합기(160)의 내부에서 극저온 액체와 응축수가 혼합되면, 수증기 및 액체가 발생될 수 있다. 혼합기(160)의 내부에서 발생하는 스팀은 혼합기(160)의 상부에 위치하는 기체 배출구(162)를 통해 배출된다. 액체는 혼합기(160)의 하부에 위치하는 액체 배출구(161)를 통해 혼합기(160)의 외부로 배출된다.
본 발명의 권리 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 결정되며, 특허 청구범위에 사용된 괄호는 선택적 한정을 위해 기재된 것이 아니라, 명확한 구성요소를 위해 사용되었으며, 괄호 내의 기재도 필수적 구성요소로 해석되어야 한다.
110 극저온 액체 입구 111 연결관
113 극저온 액체 조절 밸브 120 극저온 액체 출구
130 열교환기 141 스팀 입구
142 제2 트랩 143 스팀 밸브
144 스팀 분리관 150 응축수 출구
151 응축수관 152 제1 트랩
153 조절 밸브 160 혼합기
161 액체 배출구 162 기체 배출구

Claims (5)

  1. 플랜트의 공기분리 장치에서 발생되는 극저온 액체를 기화하기 위한 극저온 액체 기화 장치에 있어서,
    극저온 액체를 기화시키되, 극저온 액체를 스팀과 열교환시켜 기화시키는 열교환기;
    극저온 액체를 기화 시키되, 극저온 액체를 응축수와 열교환시켜 기화시키는 혼합기;
    상기 열교환기의 극저온 액체 입구와 상기 혼합기를 연결하여, 상기 열교환기로 공급되는 극저온 액체의 일부를 상기 혼합기로 공급하는 연결관;
    스팀을 열교환기에 공급하는 스팀 입구 또는 상기 열교환기로부터 응축수가 배출되는 응축수 출구와 상기 혼합기를 연결하여, 스팀에서 생성된 응축수를 상기 혼합기로 공급하는 응축수관;
    상기 응축수 출구와 상기 응축수관을 연결시키며, 상기 열교환기에 존재하는 스팀 및 응축수로부터 응축수만을 상기 응축수관으로 공급하는 제1 트랩; 및
    상기 스팀 입구와 상기 응축수관을 연결시키며, 스팀 및 응축수로부터 응축수만을 상기 응축수관으로 공급하는 제2 트랩을 포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 액체 기화 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 극저온 액체 기화장치는,
    상기 연결관에 설치되어 상기 연결관을 통과하는 극저온 액체의 유량을 조절하는 극저온 액체 조절 밸브; 및
    상기 응축수관에 설치되어 상기 응축수관을 통과하는 응축수의 유량을 조절하는 응측수 조절 밸브를 더 포함하는 것을 특징을 하는 극저온 액체 기화장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 극저온 액체 기화장치는,
    상기 열교환기로 공급되는 스팀의 유량을 조절하는 스팀 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 액체 기화장치.
  5. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100681544B1 (ko) * 2005-10-25 2007-02-09 대우조선해양 주식회사 액화천연가스 운반선용 카고 시스템의 기화기

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