KR101637415B1 - Pressure control method and system for liquid cargo tank - Google Patents
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Abstract
해양 구조물에 설치되는 액체저장탱크의 압력제어 방법 및 시스템이 개시된다. 본 발명의 액체저장탱크의 압력제어 방법은, 액체저장탱크의 1차 밀봉벽이 파손되어 상기 액체저장탱크에 저장된 액체가 1차 단열공간으로 침입하는 비상시, 상기 액체저장탱크의 탱크 내부공간과 상기 1차 단열공간 사이를 연통시켜 상기 탱크 내부공간의 내부압력과 상기 1차 단열공간의 내부압력을 균등하게 유지하는 압력평형단계를 포함한다.A method and system for controlling the pressure of a liquid storage tank installed in an offshore structure is disclosed. A method of controlling a pressure of a liquid storage tank according to the present invention is a method for controlling a pressure of a liquid storage tank by controlling a pressure in a tank interior space of the liquid storage tank, And a pressure equilibrium step of keeping the inner pressure of the inner space of the tank and the inner pressure of the primary heat insulating space evenly communicated by communicating between the primary heat insulating spaces.
Description
본 발명은 액체저장탱크의 압력제어 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액체저장탱크의 내부와 1차 단열공간(primary insulation space)를 연결하는 압력평형 파이프(equalizing pipe)를 마련하여 비상시 액체저장탱크의 내부와 1차 단열공간의 압력을 균등하게 유지할 수 있도록 하는 액체저장탱크의 압력제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for controlling the pressure of a liquid storage tank, and more particularly, to a method and system for controlling the pressure of a liquid storage tank by providing an equalizing pipe connecting the inside of a liquid storage tank and a primary insulation space, And more particularly, to a method and system for controlling the pressure of a liquid storage tank that can maintain the pressure of the inside of the storage tank and the primary heat insulating space evenly.
근래 LNG(Liquefied Natural Gas)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다.Recently, the consumption of liquefied gas such as Liquefied Natural Gas (LNG) and Liquefied Petroleum Gas (LPG) has been rapidly increasing worldwide.
특히 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 "LNG"라 함)는 연소시 대기오염 물질 배출이 적은 친환경 연료로서 여러 분야에서 사용이 늘어나고 있다.In particular, Liquefied Natural Gas (hereinafter referred to as "LNG") is an eco-friendly fuel with little emission of air pollutants during combustion, and is increasingly used in various fields.
천연가스(natural gas)는 메탄(methane)을 주성분으로 하고, 소량의 에탄(ethane), 프로판(propane) 등을 포함하는 화석연료로서, 최근 다양한 기술 분야에서 저공해 에너지원으로서 각광받고 있다.Natural gas is a fossil fuel containing methane as a main component and a small amount of ethane, propane, and the like, and has recently been regarded as a low-pollution energy source in various technical fields.
천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 액화천연가스, 즉 LNG의 형태로 LNG 수송선에 저장되어 원거리 소비처로 운반된다. LNG는 천연가스를 극저온(대략 -163℃ 이하)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.Natural gas is transported in a gaseous state via land or sea gas piping, or stored in a LNG transport in the form of liquefied natural gas, LNG, and transported to a remote consumer. LNG is obtained by cooling natural gas at a cryogenic temperature (below about -163 ° C), and its volume is reduced to about 1/600 of that of natural gas, making it well suited for long distance transportation through the sea.
근래에는 육상 설비의 건설에 필요한 부지 확보 문제, 장기간의 건설 공기, 지역 주민 반대 등의 문제를 해결할 수 있는 해상 플랜트의 개발도 활발하게 이루어지고 있는데, 해상 플랜트로서는 예를 들어 LNG FPSO (Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FSRU (Floating Storage and Regasification Unit), FSPP (Floating Storage Power Plant), BMPP (Barge Mounted Power Plant) 등을 들 수 있다.In recent years, the development of offshore plants capable of solving the problems of land acquisition, long-term construction, and opposition to local residents has been actively conducted. For example, LNG FPSO (Floating, Production , Storage and Offloading (LNG), Floating Storage and Regasification Unit (FSRU), Floating Storage Power Plant (FSPP) and Barge Mounted Power Plant (BMPP).
이러한 선박이나 해상 플랜트에서는 극저온인 액화천연가스를 저장하기 위하여 특수한 구조를 갖춘 저장탱크(흔히, '화물창'이라고도 함)가 설치되는데, 통상 액화천연가스를 저장하는 LNG 저장탱크는 1차 및 2차 밀봉벽과 1차 및 2차 단열벽이 서로 번갈아 적층 설치되어 형성된다.In order to store cryogenic liquefied natural gas, a storage tank (often called a 'cargo hold') having a special structure is installed in such a ship or offshore plant. LNG storage tanks for storing liquefied natural gas are generally made of primary and secondary The sealing wall and the primary and secondary insulating walls are alternately stacked and formed.
하지만, 저장탱크 내부와 외부의 온도 차이에 의하여 저장탱크 내부로의 열 침입은 불가피하다. 천연가스의 액화온도는 상압에서 약 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압에서 -163℃ 보다 약간만 높아도 증발된다. LNG 저장탱크는 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG에 지속적으로 전달되므로, LNG가 LNG 저장탱크 내에서 지속적으로 기화되어 LNG 저장탱크 내에 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 발생한다.However, due to the temperature difference between the inside and the outside of the storage tank, the heat penetration into the storage tank is inevitable. Since the liquefaction temperature of natural gas is a cryogenic temperature of about -163 ° C at normal pressure, LNG is evaporated even if its temperature is slightly higher than -163 ° C at normal pressure. Although the LNG storage tank is adiabatically treated, since the external heat is continuously transferred to the LNG, the LNG is continuously vaporized in the LNG storage tank, and the boil-off gas (BOG) is generated in the LNG storage tank do.
증발가스는 저장탱크 내부의 압력을 운전 압력보다 높게 만들기 때문에 적절한 방법을 통하여 처리해야 한다.Evaporative gases should be treated in an appropriate manner to make the pressure inside the storage tank higher than the operating pressure.
일반적으로, 선박 운항 중에 발생하는 증발가스를, 각종 엔진, 보일러, Gas Combustion Unit (GCU) 등의 사용처에서 연료로 사용하거나, 액화설비에 의해 재액화하여 저장탱크에 복귀시키는 방식으로 저장탱크 내부의 압력이 상승하는 것을 방지한다.Generally, the evaporation gas generated during ship operation is used as fuel in various engines, boilers, gas combus- tion units (GCU), etc., or it is re-liquefied by the liquefaction facility and returned to the storage tank. Thereby preventing the pressure from rising.
저장탱크에 저장된 액화천연가스로부터의 증발가스 발생을 억제하기 위하여, 저장탱크로 유입된 열에 의해 기화된 천연가스를 이용하여 저장탱크의 압력을 일정 압력까지 상승시킴으로써 액화천연가스의 비등점을 높여 증발가스의 발생을 억제하는 방법이 최근 제안되었다.In order to suppress the generation of evaporative gas from the liquefied natural gas stored in the storage tank, the boiling point of the liquefied natural gas is increased by raising the pressure of the storage tank to a certain pressure by using natural gas vaporized by the heat introduced into the storage tank, Has recently been proposed.
도 1에 도시된 바와 같이, 통상적인 멤브레인형 LNG 저장탱크는, 선체(10)의 내측에 2차 단열벽(17), 2차 밀봉벽(13), 1차 단열벽(15) 및 1차 밀봉벽(11)을 순차적으로 적층시켜 만들어진다. 구체적으로는, 저장되어 있는 LNG의 누출을 방지하기 위해서, 선체(10)의 내측에 설치되어 저장된 LNG와 직접 접촉하는 1차 밀봉벽(11), 및 선체(10)와 1차 밀봉벽(11) 사이에 설치되는 2차 밀봉벽(13)을 포함하고, 단열을 위해서, 1차 밀봉벽(11)과 2차 밀봉벽(13) 사이에 개재되는 1차 단열벽(15), 및 2차 밀봉벽(13)과 선체(10) 사이에 개재되는 2차 단열벽(17)을 포함한다.1, a typical membrane type LNG storage tank is provided with a
그러나, 저장탱크 내부의 압력을 높게 유지하는 경우, 1차 밀봉벽(11)에 크랙(C)이 발생하여 LNG가 누출되는 비상시 저장탱크 내부의 LNG가 1차 단열벽(15)의 내부 공간으로 침입하게 되면, 저장탱크 내부와의 압력 차이로 인하여, 1차 단열벽(15)의 내부 공간으로 침입한 LNG가 질소 라인(21 또는 43) 등을 통해 갑판 상부로 넘치는 문제가 발생하여, 선체파손이나 인명사고 등으로 이어질 위험이 있다.However, when the pressure inside the storage tank is maintained at a high level, the LNG in the storage tank in an emergency where the crack (C) is generated in the
1차 단열벽(15)과 2차 단열벽(17)은 통기성 단열소재로 이루어질 수 있으며, 외부에서 저장탱크 내로 공기가 침입하거나 저장탱크로부터 LNG가 누출되었을 때 누출된 LNG를 기화시켜 배출시키기 위해 1차 단열벽(15)의 내부 공간과 2차 단열벽(17)의 내부 공간을 통하여 불활성 가스를 순환시킨다.The
1차 단열벽(15)의 내부 공간(이하, '1차 단열공간(15)' 이라 함)과 2차 단열벽(17)의 내부 공간(이하, '2차 단열공간(17)' 이라 함)은 예컨대 질소가스 등의 불활성 가스에 의해 대기압보다 높고 저장탱크의 내부압력보다는 낮은 압력으로 유지된다.(Hereinafter referred to as a "secondary
그런데, 증발가스 발생을 억제하기 위해 저장탱크 내부의 압력을 높게 유지하는 경우, 저장탱크의 내부압력과 1차 단열공간(15)의 내부압력 사이의 차이가 크기 때문에 도 1에 도시된 바와 같이 1차 밀봉벽(11)에 크랙(C)이 생겨 LNG가 누출되면, 1차 단열공간(15)의 LNG 액위가 저장탱크의 내부공간의 LNG 액위보다 높아질 수 있다.However, when the pressure inside the storage tank is kept high to suppress the generation of the evaporative gas, since the difference between the internal pressure of the storage tank and the internal pressure of the primary
그에 따라, 1차 단열공간(15)에 질소를 공급하는 질소 공급 라인(21) 혹은 1차 단열공간(15)의 내부압력이 지나치게 높아질 경우 질소를 배출하는 질소 배출 라인(43)을 통해 LNG가 유동하여 갑판 위로 넘칠 우려가 있다.Accordingly, when the internal pressure of the
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 저장탱크의 내부압력을 대기압보다 높게 유지하고 있는 상태에서 1차 단열공간(15)으로 LNG가 누출될 경우에는 1차 단열공간(15)의 내부압력을 저장탱크의 내부압력과 동일하게 상승시켜 압력 평형상태를 만들어 비상시에도 안전성을 확보할 수 있는 방법을 제안하고자 한다.The present invention solves this problem. When the LNG leaks into the primary heat insulating space (15) while maintaining the internal pressure of the storage tank higher than the atmospheric pressure, the internal pressure of the primary heat insulating space (15) It is proposed to raise the pressure equal to the internal pressure of the storage tank so as to establish a pressure equilibrium state so as to secure safety even in an emergency.
본 발명의 일 측면에 따르면, 해양 구조물에 설치되는 액체저장탱크의 압력제어 방법으로서, 내부에 저장된 액체와 접하도록 설치되는 1차 밀봉벽, 상기 1차 밀봉벽과 선체 사이에 설치되는 2차 밀봉벽, 상기 1차 밀봉벽과 상기 2차 밀봉벽 사이에 형성되는 1차 단열공간, 및 상기 2차 밀봉벽과 선체 사이에 형성되는 2차 단열공간을 포함하도록 상기 액체저장탱크를 제작하는 제작단계와; 상기 액체저장탱크에 액체를 공급하는 공급단계와; 상기 1차 밀봉벽이 파손되어 상기 액체저장탱크에 저장된 액체가 상기 1차 단열공간으로 침입하는 비상시, 상기 액체저장탱크의 탱크 내부공간과 상기 1차 단열공간 사이를 연통시켜 상기 탱크 내부공간의 내부압력과 상기 1차 단열공간의 내부압력을 균등하게 유지하는 압력평형단계; 를 포함하는, 액체저장탱크의 압력제어 방법이 제공된다.According to one aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a pressure of a liquid storage tank installed in an offshore structure, comprising the steps of: providing a primary sealing wall provided in contact with a liquid stored in the primary sealing wall; A manufacturing step of manufacturing the liquid storage tank so as to include a wall, a primary heat insulating space formed between the primary sealing wall and the secondary sealing wall, and a secondary heat insulating space formed between the secondary sealing wall and the hull, Wow; A supply step of supplying liquid to the liquid storage tank; The liquid storage tank communicates between the tank internal space of the liquid storage tank and the primary heat insulating space so that when the liquid stored in the liquid storage tank breaks into the primary heat insulating space, A pressure balancing step of keeping the pressure and the internal pressure of the primary heat insulating space evenly maintained; A pressure control method of a liquid storage tank is provided.
상기 압력평형단계에서는, 압력평형 파이프를 통하여 상기 탱크 내부공간과 상기 1차 단열공간 사이를 연통시킬 수 있다.In the pressure balancing step, the inner space of the tank and the primary heat insulating space can communicate with each other through the pressure balanced pipe.
상기 압력평형 파이프는, 상기 1차 밀봉벽이 파손되지 않은 정상시에는 상기 탱크 내부공간 및 상기 1차 단열공간과 분리되어 있고, 상기 1차 밀봉벽이 파손된 비상시에 상기 탱크 내부공간과 상기 1차 단열공간을 연통시키도록 설치될 수 있다.Wherein the pressure equalizing pipe is separated from the internal space of the tank and the primary heat insulating space when the primary sealing wall is normal without breakage, and when the primary sealing wall is broken, And can be installed so as to communicate the car heat-insulating space.
상기 압력평형단계는, 상기 1차 단열공간으로부터 질소를 배출하기 위해 상기 1차 단열공간에 연결된 질소 배출 라인에 설치되어 있는 개폐 밸브를 차단하는 단계를 포함할 수 있다.The pressure balancing step may include blocking an on-off valve installed in a nitrogen discharge line connected to the primary heat-insulating space to discharge nitrogen from the primary heat-insulating space.
또, 상기 압력평형단계는, 상기 1차 단열공간에 질소를 공급하기 위해 상기 1차 단열공간에 연결된 질소 공급 라인에 설치되어 있는 개폐 밸브를 차단하는 단계를 포함할 수 있다.The pressure balancing step may include blocking an open / close valve installed in a nitrogen supply line connected to the primary heat insulating space to supply nitrogen to the primary heat insulating space.
상기 공급단계 이후에, 액체가 증발하여 발생하는 증발가스를 상기 액체저장탱크의 외부로 배출시키지 않아 상기 탱크 내부공간의 내부압력을 증가시키는 압력증가단계를 더 포함할 수 있다.And a pressure increasing step of increasing the internal pressure of the internal space of the tank without discharging the evaporated gas generated by evaporation of the liquid to the outside of the liquid storage tank after the supplying step.
또, 상기 공급단계 이후에, 증발가스를 상기 액체저장탱크의 외부로 배출시키는 배출단계를 더 포함할 수 있다.In addition, after the supplying step, the discharging step may further include discharging the evaporation gas to the outside of the liquid storage tank.
상기 배출단계는 상기 액체저장탱크의 내부압력이 사전설정된 압력값에 도달한 경우 수행될 수 있다.The discharging step may be performed when the internal pressure of the liquid storage tank reaches a predetermined pressure value.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 해양 구조물에 설치되는 액체저장탱크의 압력제어 시스템으로서, 상기 액체저장탱크는, 내부에 저장된 액체와 접하도록 설치되는 1차 밀봉벽, 상기 1차 밀봉벽과 선체 사이에 설치되는 2차 밀봉벽, 상기 1차 밀봉벽과 상기 2차 밀봉벽 사이에 형성되는 1차 단열공간, 및 상기 2차 밀봉벽과 선체 사이에 형성되는 2차 단열공간을 포함하며, 상기 1차 밀봉벽이 파손되어 상기 액체저장탱크에 저장된 액체가 상기 1차 단열공간으로 침입하는 비상시, 상기 액체저장탱크의 탱크 내부공간의 내부압력과 상기 1차 단열공간의 내부압력을 균등하게 유지할 수 있도록 상기 탱크 내부공간과 상기 1차 단열공간 사이를 연통시키는 압력평형 파이프를 포함하는, 액체저장탱크의 압력제어 시스템이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a pressure control system for a liquid storage tank installed in an offshore structure, the liquid storage tank comprising: a primary sealing wall installed in contact with a liquid stored therein; And a secondary insulation space formed between the primary sealing wall and the secondary sealing wall and a secondary insulation space formed between the secondary sealing wall and the hull, In order to maintain the internal pressure of the tank internal space of the liquid storage tank and the internal pressure of the primary heat insulating space evenly when the liquid sealed in the liquid sealing tank is broken and the liquid stored in the liquid sealing tank breaks into the primary heat insulating space And a pressure equalizing pipe communicating between the tank internal space and the primary heat insulating space.
상기 압력평형 파이프는, 상기 1차 밀봉벽이 파손되지 않은 정상시에는 상기 탱크 내부공간 및 상기 1차 단열공간과 분리되어 있고, 상기 1차 밀봉벽이 파손된 비상시에 상기 탱크 내부공간과 상기 1차 단열공간을 연통시키도록 설치될 수 있다.Wherein the pressure equalizing pipe is separated from the internal space of the tank and the primary heat insulating space when the primary sealing wall is normal without breakage, and when the primary sealing wall is broken, And can be installed so as to communicate the car heat-insulating space.
상기 압력평형 파이프는, 상기 탱크 내부공간으로부터 연장하는 제1 연결 라인과, 상기 1차 단열공간으로부터 연장하는 제2 연결 라인에 착탈 가능하게 연결될 수 있다. 본 발명의 액체저장탱크의 압력제어 시스템은, 상기 제1 및 제2 연결라인에 각각 설치되는 개폐 밸브를 포함할 수 있다.The pressure equalizing pipe may be detachably connected to a first connection line extending from the inner space of the tank and a second connection line extending from the primary insulation space. The pressure control system of the liquid storage tank of the present invention may include an on-off valve installed in each of the first and second connection lines.
상기 압력평형 파이프는, 상기 탱크 내부공간으로부터 연장하는 제1 연결 라인과, 상기 1차 단열공간으로부터 연장하는 제2 연결 라인에 고정적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 연결라인, 상기 제2 연결라인 및 상기 압력평형 파이프 중 적어도 하나는 개폐 밸브를 포함할 수 있다.The pressure equalizing pipe may be fixedly connected to a first connecting line extending from the space inside the tank and a second connecting line extending from the primary insulating space. At least one of the first connection line, the second connection line, and the pressure equalizing pipe may include an on-off valve.
본 발명의 액체저장탱크의 압력제어 시스템은, 상기 1차 단열공간으로부터 질소를 배출하기 위해 상기 1차 단열공간에 연결되며 개폐 밸브가 설치되어 있는 질소 배출 라인을 포함할 수 있다.The pressure control system of the liquid storage tank of the present invention may include a nitrogen discharge line connected to the primary heat insulating space for discharging nitrogen from the primary heat insulating space and provided with an on-off valve.
본 발명의 액체저장탱크의 압력제어 시스템은, 상기 1차 단열공간에 질소를 공급하기 위해 상기 1차 단열공간에 연결되며 개폐 밸브가 설치되어 있는 질소 공급 라인을 포함할 수 있다.The pressure control system of the liquid storage tank of the present invention may include a nitrogen supply line connected to the primary heat insulating space for supplying nitrogen to the primary heat insulating space and provided with an on-off valve.
상기 액체저장탱크는, 상부에 형성되어 증발가스용 배관이 설치되는 가스돔과, 상기 가스돔에 설치되어 상기 액체저장탱크의 내부압력이 사전설정된 압력에 도달하면 개방되는 안전 밸브를 포함할 수 있다.The liquid storage tank may include a gas dome formed at an upper portion thereof and provided with piping for evaporation gas and a safety valve installed in the gas dome and opened when the internal pressure of the liquid storage tank reaches a predetermined pressure .
상기 안전 밸브는, 상기 액체저장탱크의 내부압력이 2bar 이하에서 선택된 개방 압력값에 도달하면 개방되도록 설정될 수 있다.The safety valve may be set to open when the internal pressure of the liquid storage tank reaches a selected open pressure value at 2 bar or less.
본 발명의 실시예에 따른 액체저장탱크의 압력제어 방법 및 시스템에서는, 액체저장탱크의 내부와 1차 단열공간(primary insulation space) 사이를 연결하는 압력평형 파이프(equalizing pipe)를 마련하여 비상시 액체저장탱크와 1차 단열공간 내부의 압력을 균등하게 유지할 수 있도록 한다.In the method and system for controlling the pressure of the liquid storage tank according to the embodiment of the present invention, a pressure equalizing pipe connecting the inside of the liquid storage tank and the primary insulation space is provided, The pressure inside the tank and the primary insulation space can be maintained evenly.
그에 따라 액체저장탱크의 압력을 액체화물 자체에서 발생하는 증발가스에 의해 대기압 이상의 설정 압력으로 유지하여 액화천연가스의 비등점을 상승시켜 탱크 내 증발가스 발생을 억제하면서도, 비상시에는 압력평형 파이프를 통해 탱크 내부의 압력을 1차 단열공간의 압력과 균등하게 제어함으로써, 탱크 파손 등이 있더라도 1차 단열공간으로 흘러나온 액화천연가스의 수위가 압력 차에 의해 액체저장탱크의 수위보다 높아지는 현상을 방지할 수 있다.The boiling point of the liquefied natural gas is increased by keeping the pressure of the liquid storage tank at a predetermined pressure or higher than the atmospheric pressure by the evaporation gas generated from the liquid cargo itself to suppress the generation of evaporative gas in the tank, It is possible to prevent the phenomenon that the level of the liquefied natural gas flowing into the primary insulation space becomes higher than the level of the liquid storage tank due to the pressure difference even if the tank is broken or the like by controlling the pressure inside the primary insulation space have.
균등한 압력으로 액체저장탱크의 수위와 1차 단열공간의 수위가 균등하게 유지되므로, 액화천연가스가 데크 상부로 넘치는 현상을 막을 수 있어, 비상시에도 선체파손이나 인명사고 등으로 피해가 확산되는 것을 방지할 수 있고 선박의 안전성을 확보할 수 있게 한다.Since the level of the liquid storage tank and the level of the primary insulation space are maintained evenly by the equal pressure, it is possible to prevent the liquefied natural gas from overflowing to the upper part of the deck, and the damage spreads due to the damage of the hull, And to ensure the safety of the ship.
도 1은 액체저장탱크의 내부압력을 대기압보다 높게 유지하는 상태에서 1차 밀봉벽에 크랙이 발생하여 탱크에 저장된 액체가 누출되는 상태를 설명하기 위한, 액체저장탱크의 개략적인 측단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체저장탱크의 압력 제어 시스템을 설명하기 위한, 액체저장탱크의 개략적인 평면도, 그리고
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체저장탱크의 압력 제어 시스템에 의해 비상시 액화천연가스의 액위가 균등하게 유지되는 상태를 설명하기 위한, 액체저장탱크의 개략적인 측단면도이다.Brief Description of the Drawings Fig. 1 is a schematic side cross-sectional view of a liquid storage tank for explaining a state in which a crack is generated in a primary sealing wall in a state where an internal pressure of a liquid storage tank is kept higher than an atmospheric pressure,
2 is a schematic plan view of a liquid storage tank for illustrating a pressure control system of a liquid storage tank according to an embodiment of the present invention, and
3 is a schematic side cross-sectional view of a liquid storage tank for illustrating a state in which the liquid level of liquefied natural gas is maintained evenly by the pressure control system of the liquid storage tank according to an embodiment of the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 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 실시예를 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.
본 발명은, 극저온 상태의 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크가 마련된 해양 구조물이라면, LNG를 운반하는 LNG 운반선(LNG Carrier) 이외에도, LNG RV (Regasification Vessel)와 같은 선박이나 LNG FSRU (Floating Storage and Regasification Unit), LNG FRU (Floating and Regasification Unit), LNG FPSO (Floating, Production, Storage and Off-loading), FSPP (Floating Storage Power Plant), BMPP (Barge Mounted Power Plant)와 같은 플랜트에 적용될 수 있다.The present invention can be applied to ships such as LNG RV (Regasification Vessel), LNG FSRU (Floating Storage and Regasification), and the like, in addition to an LNG carrier that carries LNG if it is an offshore structure provided with a storage tank capable of storing liquefied gas at a cryogenic temperature. LNG Floating and Regasification Unit (LNG), LNG FPSO (Floating, Production, Storage and Off-loading), FSPP (Floating Storage Power Plant) and BMPP (Barge Mounted Power Plant).
LNG RV는 자력 항해 및 부유가 가능한 액화천연가스 운반선에 LNG 재기화 설비를 설치한 것이고, LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 액화천연가스를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 액화천연가스를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 구조물이고, LNG FRU는 저장기능이 생략된 채 별도의 저장탱크와 협력하여 사용되면서 해상에서 액화천연가스를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 구조물이고, LNG FPSO는 채굴된 천연가스를 해상에서 정제한 후 직접 액화시켜 저장탱크 내에 저장하고, 필요시 이 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨싣기 위해 사용되는 구조물이다. 그리고 FSPP는 해상에 부유된 선체에 LNG 저장탱크와 발전설비를 탑재하여 해상에서 전기를 생산하기 위해 사용되는 구조물이고, BMPP는 바지선에 발전설비를 탑재하여 해상에서 전기를 생산하기 위해 사용되는 구조물이다.LNG RV is a LNG regeneration facility installed on a liquefied natural gas carrier capable of self-propulsion and floating, and LNG FSRU stores liquefied natural gas unloaded from LNG transit offshore at sea, LNG FRU is a structure that supplies liquefied natural gas to the demand of the land by vaporizing liquefied natural gas at sea while using LNG FRU in cooperation with a separate storage tank while omitting its storage function. LNG FPSO Is a structure used to purify the mined natural gas from the sea, directly liquefy it, store it in the storage tank, and transfer the LNG stored in this storage tank to the LNG transport if necessary. The FSPP is a structure used to produce electricity at sea by loading LNG storage tanks and power generation facilities on floating hulls at sea, and BMPP is a structure used to produce electricity at sea by installing power generation facilities on barges .
본 명세서에서 해양 구조물이란, LNG 운반선과 같은 액화가스 운반선, LNG RV 등을 비롯하여, LNG FPSO, LNG FSRU, LNG FRU, FSPP, BMPP 등의 플랜트까지도 모두 포함하는 개념이다.In the present specification, the term "offshore structure" includes not only liquefied gas carrier such as LNG carriers, LNG RV, LNG FPSO, LNG FSRU, LNG FRU, FSPP, BMPP and the like.
또, 이어지는 설명에서는 액체저장탱크에 예를 들어 LNG를 저장하여 사용하는 경우를 설명하고 있지만, 본 발명이 적용되는 액체저장탱크는 극저온의 액화천연가스를 수용하기 위한 것일 뿐만 아니라, LPG를 비롯한 다른 액체화물을 수용하기 위한 것일 수도 있다.
In the following description, a case is described in which LNG is stored in a liquid storage tank, for example. However, the liquid storage tank to which the present invention is applied is not only for accommodating cryogenic liquefied natural gas, Or may be for receiving liquid cargo.
본 발명의 실시예에 따른 압력제어 방법 및 시스템은, LNG 등의 액체가 저장된 액체저장탱크의 내부압력을 대기압보다 높은 압력으로 유지하는 액체저장탱크에 적용된다.A pressure control method and system according to an embodiment of the present invention is applied to a liquid storage tank that maintains the internal pressure of a liquid storage tank in which liquid such as LNG is stored at a pressure higher than atmospheric pressure.
종래에는 액체저장탱크 내의 압력을 상압 내지 0.25bar 정도의 일정 범위 내에서 유지하도록 함으로써 외부에서의 유입열이 대부분 증발가스 발생에 기여하고, 또한 이와 같이 발생한 증발가스 전부를 액체저장탱크의 외부로 배출시켜 처리하고 있었다.Conventionally, the pressure in the liquid storage tank is maintained within a certain range of about 0.25 bar to about 0.25 bar, so that the influx of heat from outside contributes most to the generation of evaporative gas, and all of the generated evaporative gas is discharged to the outside of the liquid storage tank .
본 발명의 실시예에 따른 압력제어 방법 및 시스템이 적용되는 액체저장탱크(1)에서는, 외부에서 열이 유입됨에도 불구하고, 액체저장탱크(1) 내의 압력 상승을 허용함으로써 압력 상승에 따르는 포화 온도 상승에 의한 탱크 내의 액체, 예컨대 액화천연가스(LNG) 및 천연가스(Natural Gas; NG)의 현열 증가분에 의해 대부분의 유입 열량이 흡수되도록 하여 증발가스의 발생이 대폭 감소하도록 한다.In the
예를 들어, LNG를 저장하는 저장탱크의 내부압력이 0.7bar가 되면 포화온도는 초기 0.06bar 대비 약 6℃ 상승한다.For example, when the internal pressure of the storage tank storing LNG is 0.7 bar, the saturation temperature rises about 6 ° C compared to the initial 0.06 bar.
단열벽이 형성된 LNG 운반선용 LNG 저장탱크의 경우를 예로 들어 설명하면, 정상적으로 LNG를 적재했을 때 선적 초기에는 저장탱크 내부의 압력이 0.06bar(게이지압) 정도이며 LNG 운반선의 운항기간 동안에 증발가스가 발생하면서 저장탱크 내부의 압력이 점차 증가한다. 예를 들어, LNG 생산지에서 LNG를 적재한 후 LNG 운반선용 LNG 저장탱크의 내부 압력은 대략 0.06bar 이고, LNG 운반선이 출발하여 약 15 ~ 20 일간 운항한 후 목적지에 도착하면 LNG 저장탱크의 내부 압력은 대략 0.7bar까지 상승할 수 있다.For example, when the LNG storage tank for an LNG carrier with an insulating wall is taken as an example, when the LNG is normally loaded, the pressure inside the storage tank is about 0.06 bar (gauge pressure) The pressure inside the storage tank gradually increases as it occurs. For example, after loading LNG from LNG production site, the internal pressure of the LNG storage tank for LNG carrier is approximately 0.06 bar. After the LNG carrier starts to operate for about 15-20 days and arrives at the destination, Lt; / RTI > can rise to approximately 0.7 bar.
이를 온도와 관계하여 서술하면, 일반적으로 LNG에는 여러 가지 불순물이 포함되어 순수한 메탄액체의 비점보다 더 낮은 것이 일반적이다. 순수한 메탄은 0.06bar에서 비점이 -161℃ 정도인데 실제 LNG 운반에서 운반되는 LNG는 질소, 에탄 등의 불순물이 다소 포함되어 -163℃ 내외가 비점이 된다. 순수한 메탄을 기준으로 설명하면 LNG 선적후에 0.06bar에서 탱크 내 LNG 온도는 -161℃ 내외가 되고, 이를 이송거리와 BOG 소비량을 고려하여 탱크 내의 증기압력을 0.25bar로 제어하면 LNG 온도는 -159℃ 내외, 탱크 내의 증기압력을 0.7bar로 제어하면 LNG 온도는 -155℃ 내외, 탱크 내의 증기압력을 2bar로 제어하면 LNG 온도는 -146℃ 내외까지 상승하게 된다.Describing this in terms of temperature, LNG generally contains various impurities and is generally lower than the boiling point of pure methane liquid. Pure methane has a boiling point of about -161 ° C at 0.06 bar. In fact, LNG transported in LNG transport contains a little impurity such as nitrogen and ethane, and boiling point is around -163 ℃. Based on pure methane, the LNG temperature in the tank is about -161 ° C at 0.06 bar after LNG shipment. When the vapor pressure in the tank is controlled to 0.25 bar in consideration of the transport distance and the BOG consumption amount, the LNG temperature is -159 ° C When the steam pressure in the tank is controlled to 0.7 bar, the LNG temperature is about -155 ° C. If the steam pressure in the tank is controlled to 2 bar, the LNG temperature rises to about -146 ° C.
본 발명의 실시예에 따른 압력제어 방법 및 시스템이 적용되는 액체저장탱크(1)는, 단열벽을 구비하는 동시에 증발가스의 발생에 의한 압력 상승을 고려하여 설계된 것으로서, 즉, 증발가스의 발생에 의한 압력 상승분을 견딜 수 있는 강도를 가지도록 설계된 것이다. 따라서, 본 발명이 적용된 액체저장탱크의 사용 중에 액체저장탱크의 내부에서 발생된 증발가스는 외부로 배출되지 않고 액체저장탱크의 내부에 축적된다.The
예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 압력제어 방법 및 시스템이 LNG 운반선에 설치되는 액체저장탱크(1), 즉 LNG 저장탱크에 적용될 경우, 액체저장탱크(1)는 바람직하게는 단열벽을 구비하면서 2bar(게이지압)의 압력을 견딜 수 있도록 설계되고, 더 바람직하게는 0.25bar 초과 내지 0.7bar(게이지압)의 압력을 견딜 수 있도록 설계된다. LNG 운반의 거리와 현재의 IGC Code 등을 고려하면, 액체저장탱크(1)는 0.25bar 초과 내지 0.7bar의 압력, 특히 0.7bar 정도의 압력을 견디도록 설계되는 것이 바람직하다. 다만, 이 압력이 너무 낮으면 LNG를 운반하는 거리가 너무 짧아지므로 바람직하지 않고, 너무 높으면 탱크의 제조가 용이하지 않는 문제점이 있다.For example, when the pressure control method and system according to the embodiment of the present invention is applied to a
또한, 이러한 본 발명의 실시예가 적용되는 액체저장탱크(1)는, 최초 설계시 압력을 견딜 수 있도록 설계(예컨대 두께를 두껍게 설계)하든지, 또는 기존의 일반적인 LNG 저장탱크에 구조상 큰 변화를 주지 않고 단지 보강재를 추가하여 적절한 보강을 하는 것만으로도 충분히 실현 가능하므로 제작 비용면에서 경제적이다.
The
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예가 적용되는 액체저장탱크(1)는 멤브레인형 저장탱크로서, 선체(10)의 내측에 2차 단열벽(17), 2차 밀봉벽(13), 1차 단열벽(15) 및 1차 밀봉벽(11)을 순차적으로 적층시켜 만들어진다. 구체적으로는, 저장되어 있는 LNG 등의 액체의 누출을 방지하기 위해서, 선체(10)의 내측에 설치되어 저장된 LNG와 직접 접촉하는 1차 밀봉벽(11), 및 선체(10)와 1차 밀봉벽(11) 사이에 설치되는 2차 밀봉벽(13)을 포함하고, 단열을 위해서, 1차 밀봉벽(11)과 2차 밀봉벽(13) 사이에 개재되는 1차 단열벽(15), 및 2차 밀봉벽(13)과 선체(10) 사이에 개재되는 2차 단열벽(17)을 포함한다.2, a
1차 단열벽(15)과 2차 단열벽(17)은 통기성 단열소재로 이루어질 수 있으며, 외부에서 저장탱크 내로 공기가 침입하거나 저장탱크로부터 LNG가 누출되었을 때 누출된 LNG를 기화시켜 배출시키기 위해 1차 단열벽(15)의 내부 공간과 2차 단열벽(17)의 내부 공간을 통하여 불활성 가스를 순환시킨다.The
일반적으로, 1차 단열벽(15)의 내부 공간(이하, '1차 단열공간(15)' 이라 함)과 2차 단열벽(17)의 내부 공간(이하, '2차 단열공간(17)' 이라 함)은 예컨대 질소가스를 공급함으로써 대기압보다 높고 액체저장탱크(1)의 내부압력보다는 낮은 압력으로 유지된다.Generally, the inner space of the primary heat insulating wall 15 (hereinafter referred to as the 'primary heat insulating space 15') and the inner space of the secondary heat insulating wall 17 (hereinafter referred to as the 'secondary heat insulating space 17' Quot;) is maintained at a pressure higher than the atmospheric pressure and lower than the internal pressure of the
1차 단열공간(15) 및 2차 단열공간(17)에 불활성 가스인 질소가스를 공급하기 위해서, 질소 공급 라인(21, 23)이 1차 단열공간(15) 및 2차 단열공간(17) 각각에 대하여 설치된다. 각각의 질소 공급 라인(21, 23)에는 개폐 밸브(22, 24)가 설치되어 질소의 공급을 조절한다.The
한편, 1차 단열공간(15) 및 2차 단열공간(17)의 압력이 지나치게 상승하는 것을 방지하기 위해, 또는 1차 단열공간(15) 및 2차 단열공간(17) 내부의 질소를 순환시켜 외부로 배출시키기 위해, 질소 배출 라인(43, 47)이 1차 단열공간(15) 및 2차 단열공간(17) 각각에 대하여 설치된다. 각각의 질소 배출 라인(43, 47)에는 1차 단열공간(15) 및 2차 단열공간(17)의 압력이 설정된 압력에 도달하면 개방되는 안전 밸브(44, 48)가 설치된다.On the other hand, in order to prevent the pressure in the primary
액체저장탱크(1)의 내부압력이 사전설정된 압력에 도달하면 개방되는 안전 밸브(42)는, 액체저장탱크(1)의 상부에 마련되는 가스돔(30)으로부터 연장하는 증발가스 배출 라인(41)에 설치된다. 가스돔(30)은 증발가스와 관련된 각종 배관들이 설치될 수 있도록 LNG 등을 저장하는 액체저장탱크에 일반적으로 형성되는 것이므로 자세한 설명은 생략한다.The
안전 밸브(42)의 개방시 증발가스 배출 라인(41)을 통해 액체저장탱크(1)로부터 배출된 증발가스는, 계속해서 벤트 라인(51)을 통해 벤트 마스트(50)로 유동한 후 배출될 수 있다.The evaporation gas discharged from the
벤트 마스트(50)는 증발가스(즉, NG)의 배출구로서 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 1차 단열공간(15) 및 2차 단열공간(17)으로부터의 질소의 배출구로서 활용될 수도 있다. 1차 단열공간(15) 및 2차 단열공간(17)의 내부압력에 따라, 질소가스는 질소 배출 라인(43, 47)과 안전 밸브(44, 48)를 통하여 외부로 배출될 수 있으며, 이때 안전 밸브(44, 48)를 통과한 질소가스는 벤트 라인(53)을 통해 벤트 마스트(50)로 유동한 후 배출될 수 있다.The
1차 단열공간(15)으로부터 연장하는 질소 배출 라인(43)에는 개폐 밸브(45)가 설치된다. 후술하는 바와 같이 압력평형을 위해 액체저장탱크(1)의 내부공간, 즉 탱크 내부공간(2)과 1차 단열공간(15)을 압력평형 파이프(35)에 의해 연통시킬 때, 1차 단열공간(15)의 내부압력이 상승하는 것을 허용하기 위해, 질소 배출 라인(43)에 설치된 개폐 밸브(45)는 폐쇄되어야 한다.An open / close valve (45) is provided in the nitrogen discharge line (43) extending from the primary heat insulating space (15). When the internal space of the
도 2에는 벤트 라인(53)을 통해 안전 밸브(44)와 벤트 마스트(50)가 연결되어 있는 것만 도시되어 있지만, 도시하지 않은 벤트 라인을 통해 안전 밸브(48)와 벤트 마스트(50)가 연결되어 있을 수 있다.2 shows only the
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 해양 구조물에 마련되는 액체저장탱크(1)의 비상시 압력 제어를 위하여, 액체저장탱크(1)의 내부공간인 탱크 내부공간(2)과 1차 단열공간(15) 사이를 연결하는 압력평형 파이프(equalizing pipe, 35)를 마련하여 탱크 내부공간(2)과 1차 단열공간(15)의 압력을 균등하게 유지하게 된다.2, in order to control the emergency pressure of the
가스돔(30)에는, 탱크 내부공간(2)의 압력이 설정된 값 이상일 때 개방되는 안전 밸브(42)가 설치되는 증발가스 배출 라인(41) 이외에도, 압력평형 파이프(35)를 탱크 내부공간(2)과 연결하기 위한 제1 연결 라인(31)과, 압력평형 파이프(35)를 1차 단열공간(15)과 연결하기 위한 제2 연결 라인(33)이 설치될 수 있다.The
제1 연결 라인(31)과 제2 연결 라인(33)에는 각각 개폐 밸브(32, 34)가 설치되며, 압력평형 파이프(35)를 통하여 탱크 내부공간(2)과 1차 단열공간(15)을 서로 연통시킬 필요가 없을 때에는 개폐 밸브(32, 34)를 모두 폐쇄시키고, 압력평형 파이프(35)를 통하여 탱크 내부공간(2)과 1차 단열공간(15)을 서로 연통시킬 필요가 있을 때에만 개폐 밸브(32, 34)를 모두 개방시킨다.Closing
도 2에 도시된 실시예에서는 제1 연결 라인(31)과 제2 연결 라인(33)에 각각 설치된 개폐 밸브(32, 34)를 모두 폐쇄시킨 후, 압력평형 파이프(35)를 제1 및 제2 연결 라인(31, 33)으로부터 분리할 수 있다. 압력평형 파이프(35)가 분리되어 있으면 밸브의 오작동을 원천적으로 방지할 수 있다.2, both of the opening /
도시하지는 않았지만 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 압력평형 파이프(35)는 제1 및 제2 연결 라인(31, 33)에 고정적으로 연결되어 있을 수 있다. 이 경우에는 2개의 개폐 밸브(32, 34) 중 하나의 개폐 밸브만이 설치되어도 좋고, 개폐 밸브가 제1 및 제2 연결 라인(31, 33)이 아니라 압력평형 파이프(35)에 설치되어도 좋다.According to another embodiment of the present invention, although not shown, the pressure equalizing pipe 35 may be fixedly connected to the first and
또, 지금까지는 본 발명에 따라 압력평형 파이프(35)에 의해 액체저장탱크의 탱크 내부공간(2)과 1차 단열공간(15) 사이를 연통시키는 것에 대해서만 설명하였으나, 본 발명은, 압력평형 파이프(35)와 동일한 방식으로 탱크 내부공간(2)과 2차 단열공간(17) 사이를 연통시키도록 구체화되거나, 1차 단열공간(15)과 2차 단열공간(17) 사이를 연통시키도록 구체화될 수 있다.
Although only the communication between the tank
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 압력 제어 시스템의 작동에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation of the pressure control system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG.
액체저장탱크(1)의 1차 밀봉벽(11)이 파손되지 않은 정상시, 압력평형 파이프(35)를 통한 액체저장탱크의 탱크 내부공간(2)과 1차 단열공간(15) 사이의 연통은 차단되어 있다. 이때 연통 차단을 위해, 단순히 제1 및 제2 연결 라인(31, 33)에 설치된 개폐 밸브(32, 34) 중 적어도 하나를 폐쇄시킬 수도 있고, 개폐 밸브(32, 34)를 모두 폐쇄시킨 후 압력평형 파이프(35)를 제1 및 제2 연결 라인(31, 33)으로부터 완전히 분리시킬 수도 있다.When the
도 3에 도시된 바와 같이, 액체저장탱크(1)의 멤브레인, 즉 1차 밀봉벽(11)이 파손되어 크랙(C)이 발생한 비상시에는, 압력평형 파이프(35)를 통하여 액체저장탱크의 내부공간인 탱크 내부공간(2)과 1차 단열공간(15) 사이를 연통시킨다.3, when the membrane of the
액체저장탱크(1)의 1차 밀봉벽(11)이 손상되는 비상시에는, 탱크 내부공간(2)으로부터 1차 단열공간(15)으로 액화천연가스가 누설된다. 전술한 바와 같이 액체저장탱크(1)의 내부 압력은 사전설정된 압력값, 예컨대 대략 2bar 이하, 바람직하게는 0.25bar 초과 내지 0.7bar 이하의 범위에서 선택된 압력값으로 설정되어 운용되고 있고, 1차 단열공간(15)의 내부 압력은 대기압보다 조금 높은 정도, 예컨대 0.25bar 이하의 압력값으로 설정되어 운용되고 있으므로, 도 1에 도시된 바와 같이 1차 단열공간(15)의 LNG 액위가 액체저장탱크(1) 내부의 LNG 액위보다 높아지면서 데크 상부로까지 흘러넘칠 수 있다.The liquefied natural gas leaks from the tank
본 실시예에서는 이러한 비상시에, 압력평형 파이프(35)로 탱크 내부공간(2)과 1차 단열공간(15)을 연통시키는 동시에, 1차 단열공간으로부터 연장하는 질소 배출 라인(43)에 설치된 개폐 밸브(45)를 폐쇄한다. 개폐 밸브(45)를 폐쇄하고 탱크 내부공간(2)과 1차 단열공간(15)을 서로 연통시킴에 따라, 1차 단열공간(15)의 내부압력은 액체저장탱크의 탱크 내부공간(2)과 동일한 압력까지 상승할 수 있으며, 1차 단열공간(15)의 LNG 액위가 액체저장탱크(1) 내부의 LNG 액위보다 높아지는 것이 방지된다.In the present embodiment, in this emergency, the pressure balance pipe 35 is used to communicate the tank
또한, 1차 단열공간(15) 내로 질소를 공급하는 질소 공급 라인(21)의 내부압력이 탱크 내부공간(2)의 내부압력보다 낮을 경우에는, 질소 공급 라인(21)에 설치된 개폐 밸브(22)도 폐쇄한다.When the internal pressure of the
비상시에 압력평형 파이프(35)를 통해 액체저장탱크(1)의 내부압력과 1차 단열공간(15)의 내부압력을 균등하게 유지하면, 1차 밀봉벽(11)의 파손으로 LNG가 누설되더라도 탱크 내부와 1차 단열공간 내부의 액화천연가스 액위가 균등하게 유지되므로 데크 상부로까지 액화천연가스가 누설되지 않게 된다.
If the internal pressure of the
본 발명의 실시예에 따른 압력 조절 방법 및 시스템이 적용되는 액체저장탱크(1)의 내부 압력은 저장되어 있는 액체의 양에 따라 다르게 설정될 수 있다. 즉, 액체저장탱크(1)의 안전 밸브(42)는 액체저장탱크의 내부에 저장되어 있는 액체의 양에 따라 둘 이상의 설정값을 가지도록 구성될 수 있다.The internal pressure of the
액체저장탱크(1)의 안전 밸브(42)의 개방압력 설정치가 0.25bar 일 경우, LNG의 선적시 액체저장탱크(1)의 98% 정도의 부피까지 LNG를 선적하고 나머지 2%는 여유 공간으로 둔다. 98% 이상을 LNG로 채우게 되면 액체저장탱크의 내부압력이 0.25bar 도달시 가스돔(30)으로부터 LNG가 흘러넘칠(overflow) 우려가 있다. 그런데, LNG의 선적 이후에 액체저장탱크의 내부압력 상승을 계속 허용하는 경우, 98% 이하로 LNG를 선적하여도 LNG의 온도 상승으로 인한 LNG 팽창으로 오버플로할 가능성이 있다. 예컨대 LNG 탱크의 증기 압력이 0.7bar 일 경우 LNG의 적재량이 97% 정도에서도 오버플로 현상이 발생할 수 있다.When the opening pressure setting value of the
이런 문제 때문에 액체저장탱크의 상부에 설치되는 안전 밸브(42)의 개방 압력값을 하나의 값으로 고정적으로 유지하는 것보다는, 적재시에는 기존 LNG 운반선에서와 같이 상대적으로 낮은 압력, 예컨대 0.25bar로 설정하고, 선적 이후에 시간이 흘러 BOG를 사용(예컨대, 보일러, 엔진 등에 연료로 사용)함에 따라 액체저장 탱크(1) 내의 LNG 저장량이 감소한 경우에는 안전 밸브(42)의 개방 압력값을 상향 조정하여 초기 선적량의 감소 없이 BOG의 낭비를 줄이거나 BOG 처리의 유연성을 높일 수 있다.Due to such a problem, rather than keeping the opening pressure value of the
따라서, 안전 밸브(42)의 개방 압력값은 적재시 예를 들어 0.25 바 이하에서 설정되고, 액체저장탱크(1)에서 발생하는 증발가스가 외부로 배출됨에 따라 액체저장탱크 내에 적재된 LNG의 양이 줄어든 이후에 0.25bar 초과 내지 2바 이하, 바람직하게는 0.25bar 초과 내지 0.7바 이하의 범위 내의 값으로 설정된다. 여기에서, 안전 밸브(42)의 개방 압력값은 증발가스의 사용량에 따라(즉, 액체저장탱크 내부의 액체 선적량에 따라), 예를 들어 0.25bar에서 0.4bar로, 그리고 0.4bar에서 0.7bar로 점진적으로 상승될 수 있다.Therefore, the opening pressure value of the
예를 들어, 액체저장탱크(1) 내에 저장된 LNG의 부피가 98.5%일 때 안전 밸브(42)의 개방 압력치를 0.25bar로 설정하고, LNG의 부피가 98.0%일 때 안전 밸브의 개방 압력치를 0.4bar로 조정하고, LNG의 부피가 97.6%일 때 안전 밸브의 개방 압력치를 0.5bar로 조정하고, LNG의 부피가 97.2%일 때 안전 밸브의 개방 압력치를 0.7bar로 조정할 수도 있다.
For example, when the volume of the LNG stored in the
이상에서 살펴본 바와 같이, 해양 구조물에 마련되는 액체저장탱크에서, 정상 운전시 액체저장탱크의 내부에 저장된 액체화물, 예컨대 LNG로부터 발생하는 증발가스(BOG)를 배출시키지 않아 액체저장탱크의 내부압력을 대략 2bar 이하, 바람직하게는 0.25bar 초과 내지 0.7bar 이하의 범위에서 선택된 설정압력까지 상승시키고, 내부압력이 설정압력에 도달하면 안전 밸브를 개방한다.As described above, in the liquid storage tank provided in the offshore structure, since the evaporated gas (BOG) generated from the liquid cargo stored in the liquid storage tank during normal operation, for example, LNG, is not discharged, Up to a selected set pressure in the range of about 2 bar or less, preferably in the range of 0.25 bar to 0.7 bar or less, and the safety valve is opened when the internal pressure reaches the set pressure.
탱크의 파손을 포함하는 비상시에는, 액체저장탱크의 탱크 내부공간(2)과 1차 단열공간(15)을 연결하는 압력평형 파이프(35)를 통하여 액체저장탱크의 내부 압력과 1차 단열공간의 내부 압력을 균등하게 제어함으로써, 압력 차이로 인해 액화천연가스의 액위가 탱크 내부보다 높아져 데크로까지 넘치는 것을 방지하도록 한다. 오작동을 막기 위해 정상시에는 압력평형 파이프를 가스돔으로부터 분리하도록 구성할 수도 있다.The internal pressure of the liquid storage tank and the internal pressure of the primary heat insulating space are measured through the pressure equalizing pipe 35 connecting the tank
이와 같은 시스템을 통해 해양 구조물의 정상 운항시에 과도한 증발가스 발생을 억제하여 탱크의 안전성을 확보하면서, 비상시에도 액화천연가스가 데크 상부로 누출되어 선체파손이나 인명사고 등으로 피해가 확산되는 것을 방지하고 선박의 안전성을 확보할 수 있게 된다.With this system, the safety of the tank is restrained by suppressing the generation of excessive evaporation gas during normal operation of the offshore structure, so that the liquefied natural gas leaks to the upper part of the deck even in an emergency, thereby preventing the damage from spreading due to hull damage or human accidents And the safety of the ship can be ensured.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 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 and scope of the invention. It is.
1: 액체저장탱크
2: (액체저장탱크의) 탱크 내부공간
10: 선체
11: 1차 밀봉벽
13: 2차 밀봉벽
15: 1차 단열벽(또는 1차 단열공간)
17: 2차 단열벽(또는 2차 단열공간)
21, 23: 질소 공급 라인
22, 24: (질소 공급 라인에 설치된) 개폐 밸브
30: 가스돔
31: 제1 연결 라인
32: (제1 연결 라인에 설치된) 개폐 밸브
33: 제2 연결 라인
34: (제2 연결 라인에 설치된) 개폐 밸브
35: 압력평형 파이프
41: 증발가스 배출 라인
42: (액체저장탱크의) 안전 밸브
43: (1차 단열공간으로부터 연장하는) 질소 배출 라인
44: (1차 단열공간의) 안전 밸브
45: (질소 배출 라인의) 개폐 밸브
47: (2차 단열공간으로부터 연장하는) 질소 배출 라인
48: (2차 단열공간의) 안전 밸브
50: 벤트 마스트
51, 53: 벤트 라인1: Liquid storage tank
2: Inside tank space (of liquid storage tank)
10: Hull
11: primary sealing wall
13: Secondary sealing wall
15: Primary insulation wall (or primary insulation space)
17: Secondary insulation wall (or secondary insulation space)
21, 23: nitrogen supply line
22, 24: opening / closing valve (installed in the nitrogen supply line)
30: Gas dome
31: first connection line
32: opening / closing valve (installed in the first connecting line)
33: second connection line
34: opening / closing valve (installed in the second connecting line)
35: Pressure balanced pipe
41: Evaporative gas discharge line
42: Safety valve (of liquid storage tank)
43: Nitrogen discharge line (extending from the primary insulation space)
44: Safety valve (of primary insulation)
45: opening / closing valve (of nitrogen discharge line)
47: Nitrogen discharge line (extending from the secondary insulation space)
48: Safety valve (of secondary insulation)
50: Bent mast
51, 53: vent line
Claims (16)
내부에 저장된 액체와 접하도록 설치되는 1차 밀봉벽, 상기 1차 밀봉벽과 선체 사이에 설치되는 2차 밀봉벽, 상기 1차 밀봉벽과 상기 2차 밀봉벽 사이에 형성되는 1차 단열공간, 및 상기 2차 밀봉벽과 선체 사이에 형성되는 2차 단열공간을 포함하도록 상기 액체저장탱크를 제작하는 제작단계와;
상기 액체저장탱크에 액체를 공급하는 공급단계와;
상기 1차 밀봉벽이 파손되어 상기 액체저장탱크에 저장된 액체가 상기 1차 단열공간으로 침입하는 비상시, 상기 액체저장탱크의 탱크 내부공간과 상기 1차 단열공간 사이를 연통시켜 상기 탱크 내부공간의 내부압력과 상기 1차 단열공간의 내부압력을 균등하게 유지하는 압력평형단계;
를 포함하며,
상기 압력평형단계에서는, 압력평형 파이프를 통하여 상기 탱크 내부공간과 상기 1차 단열공간 사이를 연통시키며,
상기 압력평형 파이프는, 상기 1차 밀봉벽이 파손되지 않은 정상시에는 상기 탱크 내부공간 및 상기 1차 단열공간과 분리되어 있고, 상기 1차 밀봉벽이 파손된 비상시에 상기 탱크 내부공간과 상기 1차 단열공간을 연통시키도록 설치되는, 액체저장탱크의 압력제어 방법.A method of controlling a pressure of a liquid storage tank installed in an offshore structure,
A secondary sealing wall provided between the primary sealing wall and the hull, a primary heat insulating space formed between the primary sealing wall and the secondary sealing wall, And a secondary insulation space formed between the secondary sealing wall and the hull;
A supply step of supplying liquid to the liquid storage tank;
The liquid storage tank communicates between the tank internal space of the liquid storage tank and the primary heat insulating space so that when the liquid stored in the liquid storage tank breaks into the primary heat insulating space, A pressure balancing step of keeping the pressure and the internal pressure of the primary heat insulating space evenly maintained;
/ RTI >
In the pressure balancing step, the inner space of the tank is communicated with the primary heat insulating space through a pressure balance pipe,
Wherein the pressure equalizing pipe is separated from the internal space of the tank and the primary heat insulating space when the primary sealing wall is normal without breakage, and when the primary sealing wall is broken, Wherein the liquid storage tank is provided so as to communicate with the car heat-insulating space.
상기 압력평형단계는, 상기 1차 단열공간으로부터 질소를 배출하기 위해 상기 1차 단열공간에 연결된 질소 배출 라인에 설치되어 있는 개폐 밸브를 차단하는 단계를 포함하는, 액체저장탱크의 압력제어 방법.The method according to claim 1,
Wherein the pressure equilibration step includes blocking an on-off valve installed in a nitrogen discharge line connected to the primary heat-insulating space to discharge nitrogen from the primary heat-insulating space.
상기 압력평형단계는, 상기 1차 단열공간에 질소를 공급하기 위해 상기 1차 단열공간에 연결된 질소 공급 라인에 설치되어 있는 개폐 밸브를 차단하는 단계를 포함하는, 액체저장탱크의 압력제어 방법.The method according to claim 1,
Wherein the pressure equilibration step includes blocking an on-off valve installed in a nitrogen supply line connected to the primary heat-insulating space to supply nitrogen to the primary heat-insulating space.
상기 공급단계 이후에, 액체가 증발하여 발생하는 증발가스를 상기 액체저장탱크의 외부로 배출시키지 않아 상기 탱크 내부공간의 내부압력을 증가시키는 압력증가단계를 더 포함하는, 액체저장탱크의 압력제어 방법.The method according to claim 1,
Further comprising a pressure increasing step of increasing the internal pressure of the internal space of the tank without discharging the evaporation gas generated by evaporation of the liquid after the supplying step to the outside of the liquid storage tank .
상기 공급단계 이후에, 증발가스를 상기 액체저장탱크의 외부로 배출시키는 배출단계를 더 포함하는, 액체저장탱크의 압력제어 방법.The method according to claim 1,
Further comprising the step of discharging the evaporated gas to the outside of the liquid storage tank after the supplying step.
상기 배출단계는 상기 액체저장탱크의 내부압력이 사전설정된 압력값에 도달한 경우 수행되는, 액체저장탱크의 압력제어 방법.The method of claim 7,
Wherein the discharging step is performed when the internal pressure of the liquid storage tank reaches a predetermined pressure value.
상기 액체저장탱크는, 내부에 저장된 액체와 접하도록 설치되는 1차 밀봉벽, 상기 1차 밀봉벽과 선체 사이에 설치되는 2차 밀봉벽, 상기 1차 밀봉벽과 상기 2차 밀봉벽 사이에 형성되는 1차 단열공간, 및 상기 2차 밀봉벽과 선체 사이에 형성되는 2차 단열공간을 포함하며,
상기 1차 밀봉벽이 파손되어 상기 액체저장탱크에 저장된 액체가 상기 1차 단열공간으로 침입하는 비상시, 상기 액체저장탱크의 탱크 내부공간의 내부압력과 상기 1차 단열공간의 내부압력을 균등하게 유지할 수 있도록 상기 탱크 내부공간과 상기 1차 단열공간 사이를 연통시키는 압력평형 파이프를 포함하며,
상기 압력평형 파이프는, 상기 탱크 내부공간으로부터 연장하는 제1 연결 라인과 상기 1차 단열공간으로부터 연장하는 제2 연결 라인에 착탈 가능하게 연결되어, 상기 1차 밀봉벽이 파손되는 비상시 이외에는 압력평형 파이프를 분리시켜 둠으로써 오작동을 방지하며,
상기 제1 및 제2 연결라인 각각에는 개폐 밸브가 설치되는, 액체저장탱크의 압력제어 시스템.A pressure control system for a liquid storage tank installed in an offshore structure,
Wherein the liquid storage tank comprises: a primary sealing wall provided so as to be in contact with a liquid stored therein; a secondary sealing wall provided between the primary sealing wall and the hull; a first sealing wall formed between the primary sealing wall and the secondary sealing wall; And a secondary insulation space formed between the secondary sealing wall and the hull,
When the primary sealing wall is broken and the liquid stored in the liquid storage tank enters the primary heat insulating space, the internal pressure of the internal space of the tank of the liquid storage tank and the internal pressure of the primary heat insulating space are kept equal And a pressure equalizing pipe communicating between the internal space of the tank and the primary heat insulating space so as to allow the tank to communicate with the tank,
Wherein the pressure equalizing pipe is detachably connected to a first connection line extending from the inner space of the tank and a second connection line extending from the primary heat insulating space, To prevent malfunctions,
Wherein the first and second connection lines are each provided with an on-off valve.
상기 1차 단열공간으로부터 질소를 배출하기 위해 상기 1차 단열공간에 연결되며 개폐 밸브가 설치되어 있는 질소 배출 라인을 포함하는, 액체저장탱크의 압력제어 시스템.The method of claim 9,
And a nitrogen discharge line connected to the primary heat insulating space for discharging nitrogen from the primary heat insulating space and provided with an on-off valve.
상기 1차 단열공간에 질소를 공급하기 위해 상기 1차 단열공간에 연결되며 개폐 밸브가 설치되어 있는 질소 공급 라인을 포함하는, 액체저장탱크의 압력제어 시스템.The method of claim 9,
And a nitrogen supply line connected to the primary heat insulating space for supplying nitrogen to the primary heat insulating space and provided with an on-off valve.
상기 액체저장탱크는, 상부에 형성되어 증발가스용 배관이 설치되는 가스돔과, 상기 가스돔에 설치되어 상기 액체저장탱크의 내부압력이 사전설정된 압력에 도달하면 개방되는 안전 밸브를 포함하는, 액체저장탱크의 압력제어 시스템.The method of claim 9,
Wherein the liquid storage tank comprises a gas dome formed at an upper portion thereof and provided with piping for evaporation gas and a safety valve installed in the gas dome and opened when the internal pressure of the liquid storage tank reaches a predetermined pressure, Pressure control system in storage tank.
상기 안전 밸브는, 상기 액체저장탱크의 내부압력이 2bar 이하에서 선택된 개방 압력값에 도달하면 개방되도록 설정되는, 액체저장탱크의 압력제어 시스템.16. The method of claim 15,
Wherein the safety valve is set to open when the internal pressure of the liquid storage tank reaches a selected open pressure value at 2 bar or less.
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KR20210000592A (en) | 2019-06-25 | 2021-01-05 | 삼성중공업 주식회사 | Pressure type liquefied gas storage tank |
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