KR101767548B1 - 증발가스 재액화 시스템 및 방법 - Google Patents

증발가스 재액화 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

증발가스 재액화 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 증발가스 재액화 시스템은, 선박 또는 해상 구조물에 마련된 LNG 저장탱크에서 발생하는 BOG(Boil-Off Gas)를 압축 및 냉각시켜 재액화하는 BOG 재액화 라인; 상기 BOG를 냉각하기 위한 냉매가 순환하는 냉매 순환 라인; 상기 BOG 재액화 라인에 마련되며, 상기 냉매를 공급받아 단열팽창시키는 익스팬더(expander)와, 상기 익스팬더에 연결되어 상기 냉매의 팽창력을 회전력으로 전환하는 모터와, 상기 모터의 회전축에 연결되어 회전력에 의해 상기 BOG를 압축하는 BOG 컴프레서(compressor)를 포함하는 컴팬더(compander); 압축된 상기 BOG를 상기 익스팬더에서 단열팽창된 상기 냉매와의 열교환으로 냉각시키는 메인 열교환기; 및 상기 BOG 재액화 라인에서 상기 컴팬더의 하류로부터 압축된 상기 BOG를 분기시켜 상기 LNG 저장탱크로부터 공급받은 LNG와 혼합하여 재응축하고 압축 및 강제기화시켜 고압가스 소비처의 연료로 공급하는 연료 공급 라인;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

증발가스 재액화 시스템 및 방법{Boil Off Gas Reliquefaction System And Method}
본 발명은 증발가스 재액화 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박 또는 해상 구조물의 LNG 저장탱크에서 발생하는 BOG를 컴팬더에 공급하여, 냉매를 단열팽창시켜 냉각할 때의 냉매의 팽창력에 의해 압축한 후 압축된 BOG를 냉각된 냉매와 열교환으로 냉각시켜 재액화하여 처리할 수 있는 증발가스 재액화 시스템 및 방법에 관한 것이다.
근래, LNG(Liquefied Natural Gas)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 가스를 저온에서 액화시킨 액화가스는 가스에 비해 부피가 매우 작아지므로 저장 및 이송 효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 또한 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 "LNG"라 함)를 비롯한 액화가스는 액화공정 중에 대기오염 물질을 제거하거나 줄일 수 있어, 연소시 대기오염 물질 배출이 적은 친환경 연료로도 볼 수 있다.
예를 들어 액화천연가스는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -162℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 갖는다. 따라서, 천연가스 이송 시 LNG로 액화시켜 이송할 경우 매우 효율적으로 이송할 수 있게 된다.
그러나 천연가스의 액화 온도는 상압 -162 ℃의 극저온이므로, LNG는 온도변화에 민감하여 쉽게 증발된다. 이로 인해 LNG 운반선의 LNG 저장탱크에는 단열처리를 하지만, 외부의 열이 LNG 저장탱크에 지속적으로 전달되므로 LNG 수송과정에서 LNG 저장탱크 내에서는 지속적으로 LNG가 자연 기화되면서 증발가스(Boil-Off Gas, BOG)가 발생한다. 이는 에탄 등 다른 저온 액화가스의 경우에도 마찬가지이다.
BOG는 일종의 손실로서 수송효율에 있어서 중요한 문제이다. 또한, 저장탱크 내에 증발가스가 축적되면 탱크 내압이 과도하게 상승할 수 있어, 심하면 탱크가 파손될 위험도 있다. 따라서, 저장탱크 내에서 발생하는 BOG를 처리하기 위한 다양한 방법이 연구되는데, 최근에는 BOG의 처리를 위해, BOG를 재액화하여 저장탱크로 복귀시키는 방법, BOG를 선박의 엔진 등 연료소비처의 에너지원으로 사용하는 방법 등이 사용되고 있다.
본 출원인은 2013년 7월 10일에 출원번호 제10-2013-0081029호로 증발가스를 냉각 유체로 이용하여 증발가스 자체의 냉열을 이용하는 재액화 장치에 대해 제안하였다. 제10-2013-0081029호의 특허로 제안된 부분재액화장치(PRS; Partial Re-liquefaction System)는 저장탱크 외부로 배출된 증발가스를 증발가스 자체를 냉매로 이용하여 재액화시키는 장치로서, 가격이 비싼 재액화 장치를 별도로 설치하지 않고도 증발가스를 재액화할 수 있어, 액화천연가스 저장탱크의 전체적인 자연기화율(BOR; Boil-off Rate)을 효율적으로 감소시킬 수 있는 획기적인 기술로 평가받고 있다.
도 1은 본 출원인의 출원번호 제10-2013-0081029호 발명의 재액화장치에 대한 개략적인 구성도이다. 도 1을 참조하여 재액화장치에서 증발가스를 재액화시키는 과정을 간략히 설명하면 다음과 같다.
저장탱크(10)로부터 배출된 증발가스는 다수개의 압축기(30)와 인터쿨러(미도시)를 포함하는 다단 압축기를 통해 압축될 수 있다. 도 1에 도시된 압축기에서는 다섯 개의 압축기(30)를 통과하면서 다섯 단계의 압축 및 냉각이 번갈아 이루어지며 압축된다. 압축과정을 모두 거친 증발가스의 일부는 고압의 연료를 필요로 하는 고압 연료 소비처(E1), 예를 들어 ME-GI 엔진과 같은 고압 엔진으로 보내지고, 압축된 가스의 잔량은 열교환기(20)로 보낸다. 다단 압축과정을 거쳐 열교환기(20)로 공급된 증발가스(A라인)는 저장탱크(10)로부터 배출되어 압축기로 도입될 증발가스(B라인)와 열교환기(20)에서 열교환하게 된다. 압축과정을 통해 증발가스의 온도가 높아지므로 이러한 압축된 증발가스를 냉각시키는 냉매로서, 저장탱크(10)로부터 배출된 압축 전의 증발가스를 이용하는 것이다.
압축 후 열교환기(20)에서 열교환을 통해 냉각된 증발가스(C라인)는 감압장치(40)에서 감압된다. 열교환기(20) 및 감압장치(40)를 통과하면서 압축된 증발가스의 적어도 일부가 재액화된다. 기액분리기(50)에서는 재액화된 액화천연가스와 기체 상태로 남아 있는 증발가스를 분리하여 재액화된 증발가스는 저장탱크(10)로 돌려보내고, 기체 상태로 남아 있는 증발가스(D라인)는 저장탱크(10)로부터 배출되는 증발가스(B라인)와 함께 다시 열교환기(20)로 보낸다.
선박 등에 다단 압축기 모두를 통과한 가스보다 저압의 가스를 공급받는 저압 연료소비처가 있는 경우에는, 다단 압축기 중 일부만을 거친, 예를 들어 다섯 개의 압축기(30) 중 세 개의 압축기를 가스 일부를 이러한 저압 연료 소비처(E2)에 연료로 공급할 수 있다. 또한, 저장탱크(10)로부터의 증발가스 발생량이 많아 고압 및 저압 연료소비처의 연료로 공급하고, 부분재액화장치에 의해 재액화시킨 후에도 남는 경우에는, 배출(Vent)시키거나 가스연소장치(GCU; Gas Combustion Unit)로 보내 소각시킨다.
이러한 본 출원인의 선행발명은 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 효과적으로 처리할 수 있는 장치인데, 이러한 장치를 구성하기 위해서는 고가의 압축기 등이 구성되므로 설비비용이 높고, 특히 다단 압축기에서 BOG를 초임계 상태까지 압축하면서 전력 소비가 많아 운영비용도 높았다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하여 보다 효과적으로 BOG를 압축하여 재액화하여 처리할 수 있도록 하는 증발가스 재액화 시스템을 제안하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박 또는 해상 구조물에 마련된 LNG 저장탱크에서 발생하는 BOG(Boil-Off Gas)를 압축 및 냉각시켜 재액화하는 BOG 재액화 라인;
상기 BOG를 냉각하기 위한 냉매가 순환하는 냉매 순환 라인;
상기 BOG 재액화 라인에 마련되며, 상기 냉매를 공급받아 단열팽창시키는 익스팬더(expander)와, 상기 익스팬더에 연결되어 상기 냉매의 팽창력을 회전력으로 전환하는 모터와, 상기 모터의 회전축에 연결되어 회전력에 의해 상기 BOG를 압축하는 BOG 컴프레서(compressor)를 포함하는 컴팬더(compander);
압축된 상기 BOG를 상기 익스팬더에서 단열팽창된 상기 냉매와의 열교환으로 냉각시키는 메인 열교환기; 및
상기 BOG 재액화 라인에서 상기 컴팬더의 하류로부터 압축된 상기 BOG를 분기시켜 상기 LNG 저장탱크로부터 공급받은 LNG와 혼합하여 재응축하고 압축 및 강제기화시켜 고압가스 소비처의 연료로 공급하는 연료 공급 라인을 포함하는 증발가스 재액화 시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 냉매 순환 라인에 마련되며 상기 메인 열교환기로부터 상기 BOG와 열교환 후 배출되는 상기 냉매를 공급받아 압축하는 냉매 컴프레서; 및
상기 냉매 순환 라인에 마련되며, 상기 냉매 컴프레서에서 압축된 상기 냉매를 냉각하여 상기 익스팬더로 공급하는 냉매 프리쿨러(precooler)를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 냉매 프리쿨러에서는, 상기 냉매 컴프레서로 도입될 미압축된 상기 냉매, 상기 LNG 저장탱크로부터 발생하여 상기 BOG 컴프레서로 공급될 상기 BOG, 상기 연료 공급 라인에서 재응축 및 압축된 LNG 및, 상기 연료 공급 라인에서 상기 BOG의 재응축 시 발생하는 플래시 가스(flash gas) 중 적어도 하나와 열교환시켜 상기 냉매를 냉각시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 연료 공급 라인에 마련되며 상기 컴팬더의 하류로부터 분기된 상기 BOG를 공급받아 상기 LNG 저장탱크에서 공급되는 LNG를 혼합하여 냉각하는 리컨덴서(recondenser);
상기 연료 공급 라인에 마련되며 상기 리컨덴서로부터 LNG를 공급받아 상기 고압가스 소비처의 공급압력으로 압축하는 고압펌프; 및
상기 연료공급라인에 마련되며 상기 고압펌프에서 압축된 상기 LNG를 강제기화시키는 기화기를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 연료 공급 라인에 마련되며 상기 컴팬더의 하류로부터 분기된 상기 BOG를 공급받아 단열팽창으로 냉각시켜 상기 리컨덴서로 공급하는 BOG 익스팬더(expander)를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 고압펌프의 후단에서 상기 연료 공급 라인으로부터 분기되어 상기 냉매 프리쿨러를 거쳐 상기 기화기의 전단에서 상기 연료 공급 라인으로 연결되는 연료 가열 라인; 및
상기 리컨덴서에서 상기 BOG와 LNG가 혼합시 발생하는 플래시 가스를, 상기 BOG 재액화 라인의 상기 컴팬더 상류로 공급하는 플래시 가스 공급 라인을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 BOG 재액화 라인에 마련되며, 상기 메인 열교환기에서 냉각된 상기 BOG 또는 상기 BOG로부터 생성된 LNG를 감압하는 감압수단; 및
상기 BOG 재액화 라인에 마련되며, 상기 감압수단에서 감압된 상기 BOG 또는 LNG를 공급받아 기액 분리하는 플래시 드럼(flash drum)을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 BOG 재액화 라인에서 상기 감압수단의 상류에 마련되며 상기 메인 열교환기에서 냉각된 상기 BOG 또는 상기 LNG를 팽창시켜 감압하는 리퀴드 익스팬더를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 1) 선박 또는 해상 구조물에 마련된 LNG 저장탱크에서 발생하는 BOG(Boil-Off Gas)를 익스팬더(expander)와, 상기 익스팬더에 연결된 모터와, 상기 모터에 연결된 BOG 컴프레서(compressor)를 포함하는 컴팬더(compander)에 공급하는 단계;
2) 상기 컴팬더의 익스팬더에서 냉매를 공급받아 단열팽창시키면서, 상기 모터에서 상기 냉매의 팽창력을 회전력으로 전환하고, 상기 모터의 회전축에 연결된 상기 BOG 컴프레서에서 회전력에 의해 상기 BOG를 압축하는 단계; 및
3) 압축된 상기 BOG를 메인 열교환기에 공급하여, 상기 익스팬더로부터 단열팽창된 후 배출되는 상기 냉매와 열교환으로 냉각시켜 재액화하는 단계를 포함하되,
상기 컴팬더의 하류로부터, 압축된 상기 BOG를 분기시켜 상기 LNG 저장탱크로부터 공급받은 LNG와 혼합하여 재응축하고 압축 및 강제기화시켜 고압가스 소비처의 연료로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 증발가스 재액화 방법이 제공된다.
상기 컴팬더의 하류로부터 분기된 상기 BOG는 BOG 익스팬더에서 단열팽창으로 냉각시킨 후, 상기 LNG 저장탱크로부터 공급되는 LNG와 혼합으로 추가 냉각되어 재응축될 수 있다.
본 발명의 증발가스 재액화 시스템 및 방법을 통해 LNG 저장탱크에서 발생하는 BOG를 효과적으로 재액화하여 저장함으로써 탱크 및 선박의 안전을 확보하고, LNG의 수송효율을 높일 수 있다. 또한 냉매를 단열팽창시킬 때 발생하는 에너지를 이용하여 BOG를 압축하고, 단열팽창을 통해 냉각된 냉매로 BOG를 냉각시키도록 구성함으로써 고효율의 컴팩트한 시스템을 구현할 수 있다.
도 1은 본 출원인의 선행특허로 증발가스를 처리할 수 있는 부분재액화 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 증발가스 재액화 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 증발가스 재액화 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 증발가스 재액화 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예의 증발가스 재액화 시스템의 변형예를 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 증발가스 재액화 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 증발가스 재액화 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 증발가스 재액화 시스템을 개략적으로 도시한다.
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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
우선, 본 발명의 후술하는 증발가스 재액화 시스템들은, 저온 액체화물 또는 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크가 설치된 모든 종류의 선박과 해상 구조물, 즉 LNG 운반선, LEG(Liquefied Ethane Gas) 운반선, LNG RV와 같은 선박을 비롯하여, LNG FPSO, LNG FSRU와 같은 해상 구조물에서 증발가스 처리를 위해 적용될 수 있다.
후술하는 실시예들에서는 설명의 편의상 대표적인 저온 액체화물인 LNG를 예로 들어 설명하지만, 이에 한정하는 것이 아니며, 이러한 저장탱크에 저장되는 액화가스는 저온에서 액화시켜 수송할 수 있는 모든 액체화물일 수 있다. 예를 들어 LNG외에도, LEG, LPG, 액화질소나, 에틸렌, 아세틸렌, 프로필렌 등과 같은 액화 가스가 이에 해당할 수 있다. 이러한 액화 가스로부터 발생하는 증발가스의 처리를 위해 본 실시예들을 적용할 수 있다.
우선, 도 2에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 증발가스 재액화 시스템을 개략적으로 도시하였다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 제1 실시예의 시스템은, 선박 또는 해상 구조물에 마련된 LNG 저장탱크에서 발생하는 BOG(Boil-Off Gas)를 압축 및 냉각시켜 재액화하는 BOG 재액화 라인(RLa)과, BOG를 냉각하기 위한 냉매가 순환하는 냉매 순환 라인(CLa)을 포함하여 구성된다.
BOG 재액화 라인(RLa)에는 BOG를 압축하기 위한 컴팬더(compander, 100a)가 마련되는데, 컴팬더는 냉매를 공급받아 단열팽창시키는 익스팬더(expander, 101a)와 익스팬더에서의 냉매의 팽창력을 이용하여 BOG를 압축하는 BOG 컴프레서(compressor, 102a)를 포함한다. 컴팬더(100a)에서는 익스팬더(101a) 측에서 냉매를 단열팽창을 통해 냉각시키면서, 이때 익스팬더에서의 냉매가 단열팽창될 때의 팽창력을 이용하여 컴프레서(102a) 측에서 BOG를 압축하게 된다. 컴팬더에서는 익스팬더는 예를 들어 터빈타입(turbine type)으로 마련될 수 있는데, 익스팬더에서 냉매를 단열팽창시킬 때 얻은 팽창력으로 터빈을 회전 운동시킬 때의 운동 에너지를 익스팬더에 회전 축을 통해 연결된 컴프레서로 전달하여 BOG를 압축할 수 있다.
BOG 재액화 라인(RLa)에는 또한, BOG 컴프레서(102a)에서 압축된 BOG를 공급받아 추가로 압축하는 부스트 컴프레서(110a)가 마련된다.
컴팬더(100a)의 BOG 컴프레서(102a)에서 BOG는 3 내지 10 bar 내외의 압력으로 압축되며, BOG의 재액화 효율을 높이기 위해 부스트 컴프레서(110a)를 통해 추가 압축되면서 임계 압력 이상의 고압으로 압축된다. 컴팬더의 BOG 컴프레서에서 압축된 BOG는, 선박 또는 해상 구조물에 마련되는 저압연료 소비처(미도시)에서 필요로 하는 연료의 공급 압력인 경우, 부스트 컴프레서(110a)로 도입되기 전에 이를 분기하여 이와 같은 저압연료 소비처로 공급할 수도 있다. 저압연료 소비처는 예를 들어 선박의 발전용 엔진, 보다 구체적으로는 DFDE일 수 있다.
BOG 재액화 라인(RLa)에는 또한, BOG 컴프레서(102a) 및 부스트 컴프레서(110a)를 거쳐 압축된 BOG를 익스팬더(101a)에서 단열팽창된 냉매와의 열교환으로 냉각시키는 메인 열교환기(120a), 메인 열교환기에서 냉각된 BOG 또는 메인 열교환기를 통과하면서 BOG로부터 생성된 LNG를 공급받아 감압하는 감압수단(130a), 감압수단에서 감압된 BOG 또는 LNG를 공급받아 기액 분리하는 플래시 드럼(flash drum, 140a) 등이 마련된다.
감압수단(130a)은 예를 들어 팽창밸브(J-T valve) 또는 팽창기(expander)일 수 있고, 감압수단을 통과하면서 상압으로 감압될 수 있다. 감압과정에서 BOG 또는 LNG는 추가로 냉각되어, 플래시 드럼으로 유입된다. 플래시 드럼(140a)에서는 기액 분리를 통해 재액화된 LNG는 LNG 저장탱크로 재저장한다. 재액화되지 않은 가스나, 플래시 드럼에서 발생하는 플래시 가스는 재액화를 위해 BOG 재액화 라인(RLa)의 상류로 공급하거나, 선내에 연료로 공급할 수 있다. 또는 GCU에서 처리하거나 vent시켜 처리할 수도 있다.
즉, 컴팬더(100a)의 BOG 컴프레서(102a)와 부스트 컴프레서(110a)를 거쳐 임계 압력 이상의 압력으로 압축된 BOG는 메인 열교환기(120a)에서, 컴팬더의 익스팬더(101a)를 통해 단열팽창되면서 냉각된 냉매와 열교환을 통해 냉각된다. BOG의 대부분을 이루는 메탄의 임계압력은 약 55 bar 정도이며, BOG 컴프레서와 부스트 컴프레서를 거치면서 임계압력보다 높은 70 bar 이상의 압력까지 압축된 후 메인 열교환기로 도입된다. BOG는 임계 압력 내외의 고압으로 압축되면서 메인 열교환기로 도입되었을 때, 냉매와의 열교환을 통해 효과적인 상변화가 이루어지면서 재액화될 수 있다. 메인 열교환기(120a)를 거쳐 -150 ℃ 내외의 저온으로 냉각된 BOG는 팽창밸브(J-T valve)나 팽창기(expander)와 같은 감압수단(130a)을 거쳐 단열팽창을 통해 감압 및 추가 냉각되어 플래시 드럼(140a)으로 도입된다. 플래시 드럼에서는 BOG로부터 재액화된 LNG와 기체 상태인 플래시 가스를 분리하여, LNG는 LNG 저장탱크로 재저장된다.
한편, 냉매 순환 라인(CLa)에는, 메인 열교환기로부터 BOG와 열교환 후 배출되는 냉매를 공급받아 압축하는 냉매 컴프레서(200a)와, 냉매를 냉각하여 익스팬더로 공급하기 위한 냉매 프리쿨러(precooler, 210a)가 마련된다. 냉매 프리쿨러(210a)에서는, 냉매 컴프레서에서 압축된 냉매를, 냉매 컴프레서로 도입될 압축 이전의 냉매와 열교환을 통해 냉각한 후 익스팬더(101a)로 공급할 수 있다. duty가 큰 냉매 컴프레서를 마련하고, 냉매 프리쿨러를 마련함으로써, BOG 재액화 라인에는 단일한 컴팬더만 마련하여 하나의 익스팬더만 냉매가 거치더라도 BOG를 재액화하기에 충분한 저온의 냉매를 얻을 수 있고, 시스템의 구성을 간단히 할 수 있다.
전술한 컴팬더의 BOG 컴프레서, BOG 재액화 라인의 부스트 컴프레서 및 냉매 컴프레서와 같은 각각의 컴프레서의 후단에는 압축 이후 압축된 물질을 냉각하기 위한 냉각기(105a, 115a, 205a)가 마련된다. 예를 들어 냉매 컴프레서(200a)의 후단의 냉각기(205a)에서는 냉매를 fresh water와의 열교환을 통해 25 ℃ 내외의 상온으로 1차적으로 냉각할 수 있다. 이처럼 컴프레서 후단의 냉각기에서 냉각된 냉매는 냉매 프리쿨러로 도입되어, 압축 이전의 냉매와 열교환을 통해 추가 냉각된다.
LNG 저장탱크로부터 발생하는 BOG 또한 BOG 컴프레서(102a)로 도입되기에 앞서, 냉매 프리쿨러(210a)를 거치도록 구성될 수 있다. LNG 저장탱크의 LNG는 -160 ℃ 내외의 극저온이므로 이로부터 발생하는 BOG 또한 온도가 낮아, 냉매 프리쿨러로 도입시 효과적인 냉열 공급원이 될 수 있다.
냉매는 냉매 프리쿨러(210a)에서 압축 이전의 냉매, LNG 저장탱크로부터 컴팬더의 BOG 컴프레서로 도입될 BOG 등과의 열교환을 통해 -10 ℃ 이하, 바람직하게는 -30 ℃ 이하의 저온으로 추가로 냉각된 후 컴팬더의 익스팬더(101a)로 공급된다. 다만 이 경우에도 액상의 냉매가 익스팬더로 공급될 때 발생할 수 있는 장치 이상을 방지하기 위하여, 냉매의 온도를 임계온도 이상으로 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 냉매는 컴팬더의 익스팬더에서 단열팽창되면서 추가 냉각되어, 메인 열교환기로 도입된다.
이와 같이 냉매 순환 라인(CLa)을 순환하는 냉매로는 BOG나, 질소(N2)를 이용할 수도 있고, 메탄과 질소를 포함한 혼합냉매도 이용할 수 있는데, 냉매의 조성은 자유로이 구성할 수 있다.
도 3에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 증발가스 재액화 시스템을 개략적으로 도시하였다.
도 3에 도시된 바와 같이 제2 실시예의 시스템은, 전술한 제1 실시예에서와 같이, 선박 또는 해상 구조물에 마련된 LNG 저장탱크에서 발생하는 BOG(Boil-Off Gas)를 압축 및 냉각시켜 재액화하는 BOG 재액화 라인(RLb)과, BOG를 냉각하기 위한 냉매가 순환하는 냉매 순환 라인(CLb)을 포함한다.
또한 BOG 재액화 라인에는 냉매를 공급받아 단열팽창시키는 익스팬더(expander, 101b)와 익스팬더에서 냉매의 팽창력을 이용하여 BOG를 압축하는 BOG 컴프레서(compressor, 101b)를 포함하는 컴팬더(compander, 100b)와, 압축된 BOG를 익스팬더에서 단열팽창된 냉매와의 열교환으로 냉각시키는 메인 열교환기(120b)와, BOG 컴프레서에서 압축된 BOG를 공급받아 추가 압축하여 메인 열교환기로 공급하는 부스트 컴프레서(110b)가 마련된다.
본 실시예에서는, 컴팬더의 하류로부터 압축된 BOG를 선내 고압가스 소비처의 연료로 공급할 수 있도록, BOG 재액화 라인으로부터 분기되는 연료 공급 라인(FLb)을 마련하는 것이 특징이다. 연료 공급 라인(FLb)을 통해, 압축 후 분기된 BOG는 LNG 저장탱크로부터 공급받은 LNG와 혼합하여 재응축하고 압축 및 강제기화시켜 고압가스 소비처의 연료로 공급하게 된다.
전술한 실시예에서와 마찬가지로, 본 실시예에서도 냉매 순환 라인(CLb)에는, 메인 열교환기로부터 BOG와 열교환 후 배출되는 냉매를 공급받아 압축하는 냉매 컴프레서(200b)와, 냉매 컴프레서에서 압축된 냉매를 냉각하여 익스팬더로 공급하는 냉매 프리쿨러(precooler, 210b)가 마련된다.
냉매 프리쿨러(210b)에서는, 냉매 컴프레서로 도입될 미압축된 냉매, LNG 저장탱크로부터 발생하여 BOG 컴프레서로 공급될 BOG 뿐만 아니라, 연료 공급 라인에서 재응축 및 압축된 LNG 및, 연료 공급 라인에서 BOG의 재응축 시 발생하는 플래시 가스(flash gas)를 공급받아, 열교환을 통해 냉매를 냉각시킬 수 있다. 이를 통해 냉매는, 재액화될 BOG의 양이 많다면 BOG로부터, 연료로 공급될 압축 LNG의 양이 많다면 LNG로부터 열교환을 통해 냉각될 수 있고, BOG나 연료로 공급될 LNG의 양이 적은 경우에도 미압축된 냉매 자체로부터 냉열을 공급받아 냉각될 수도 있어, 어떠한 조건에서도 냉매를 냉각시켜 순환시킬 수 있고, BOG를 재액화시킬 수 있게 된다.
BOG 재액화 라인(RLb)에는 메인 열교환기에서 냉각된 BOG 또는 BOG로부터 생성된 LNG를 감압하는 감압수단(130b), 감압수단에서 감압된 BOG 또는 LNG를 공급받아 기액 분리하는 플래시 드럼(flash drum, 140b)이 마련된다.
한편 컴팬더의 BOG 컴프레서에서 압축된 BOG는 선박 또는 해상 구조물에 마련되는 저압연료 소비처에 연료로 공급될 수도 있다.
연료 공급 라인(FLb)에는, 부스터 컴프레서의 전단 또는 후단으로부터 분기된 BOG를 공급받아 LNG 저장탱크에서 공급되는 LNG를 혼합하여 냉각하는 리컨덴서(recondenser, 300b)와, 리컨덴서로부터 LNG를 공급받아 고압가스 소비처의 공급압력으로 압축하는 고압펌프(310b)와, 고압펌프에서 압축된 LNG를 강제기화시키는 기화기(320b)가 마련될 수 있다. LNG 저장탱크에 in tank type으로 마련되는 공급펌프(Pb)에 의해, 리컨덴서로 LNG가 공급될 수 있다.
고압가스 소비처(미도시)는 예를 들어 선박 등의 추진용 엔진이나 발전용 엔진일 수 있으며, 보다 구체적인 예로는 ME-GI 엔진을 비롯하여, DF Generator, 가스 터빈, DFDE 등 일 수 있다. 고압가스는 가스 소비처의 연료 공급 조건에 맞추어 공급되는데, 예를 들어 가스 소비처가 ME-GI 엔진이라면 약 150 ~ 400 bar, 보다 바람직하게는 300 bar의 고압가스가 공급될 수 있다. 일 예로 선박의 추진용 엔진으로 ME-GI 엔진이 마련되는 경우라면 고압펌프는 리컨덴서로부터 공급되는 LNG를 300 bar 내외의 초임계 상태인 압력으로 압축하고, 기화기를 거쳐 30 ℃ 내외의 온도로 가열하여 연료로 공급할 수 있다. 다만 초임계 상태에서는 기체와 액체를 구분할 수 없으므로, '압축된 LNG가 강제기화된다'라는 표현은 압축된 LNG에 열에너지를 공급하여 온도를 높인다(또는, 밀도가 높은 초임계 상태에서 밀도가 낮은 초임계 상태로 변화한다)는 의미일 수 있다.
또한 고압펌프(310b)의 후단에서 연료 공급 라인(FLb)으로부터 분기되어 냉매 프리쿨러(210b)를 거쳐 기화기(320b)의 전단에서 연료 공급 라인으로 연결되는 연료 가열 라인(HLb)이 마련된다. 고압펌프를 거쳐 압축된 저온의 LNG는 냉매 프리쿨러를 거치면서, 압축된 냉매를 냉각시키면서 냉매로부터 열에너지를 공급받아 가열되어 기화기의 전단으로 공급된다. 이와 같이 냉매 프리쿨러를 거치는 연료 가열 라인(HLb)을 구성함으로써, 냉매 순환 라인(CLb)의 냉매 냉각을 효과적으로 할 수 있고, 동시에 고압가스 소비처에 연료로 공급될 고압의 LNG는 효과적으로 가열할 수 있으며, 기화기의 load를 줄일 수 있게 된다.
한편, 리컨덴서(300b)에서 BOG와 LNG가 혼합시 발생하는 플래시 가스는 플래시 가스 공급 라인(GLb)을 통해, BOG 재액화 라인(RLb)의 컴팬더(100b) 상류로 공급하여 재액화시키게 된다.
냉매 순환 라인(CLb)을 순환하는 냉매는 예를 들어 BOG, 질소(N2) 및, 메탄을 포함한 혼합냉매일 수 있으며, 액상의 냉매가 익스팬더로 공급될 때 발생할 수 있는 장치 이상을 방지하기 위하여, 냉매의 온도를 임계온도 이상으로 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 따라서 익스팬더로 공급되는 냉매가 임계온도 이상을 유지할 수 있도록 냉매에 따라, 냉매 프리쿨러(210b)로 도입되어 냉매와 열교환되는 BOG, 압축된 LNG 등의 유량(flowrate)을 제어한다.
전술한 제1 실시예와 중복되는 설명은 생략한다.
다음으로, 도 4에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 증발가스 재액화 시스템을 개략적으로 도시하였다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 제3 실시예의 시스템 또한 전술한 실시예들과 마찬가지로, 선박 또는 해상 구조물에 마련된 LNG 저장탱크에서 발생하는 BOG(Boil-Off Gas)를 압축 및 냉각시켜 재액화하는 BOG 재액화 라인(RLc)과, BOG를 냉각하기 위한 냉매가 순환하는 냉매 순환 라인(CLc)이 마련된다.
본 실시예의 BOG 재액화 라인에도 컴팬더(100c)가 마련되는데, 본 실시예의 컴팬더는 냉매를 공급받아 단열팽창시키는 익스팬더(expander, 101c)와, 익스팬더에 연결되어 냉매의 팽창력을 회전력으로 전환하는 모터(103c)와, 모터의 회전축에 연결되어 회전력에 의해 BOG를 압축하는 BOG 컴프레서(compressor, 102c)를 포함하는 것이 특징이다. 모터(103c)에 의해 BOG 컴프레서에서 BOG를 일정한 압력으로 충분히 압축할 수 있으므로, 전술한 제1 및 제2 실시예에서와 같은 부스트 컴프레서를 마련하지 않을 수 있어 시스템 구성이 단순화될 수 있다.
BOG 컴프레서(102c)를 거쳐 압축된 BOG를 메인 열교환기(120c)에서, 익스팬더를 거쳐 단열팽창된 냉매와의 열교환을 통해 냉각되면서 재액화된다.
냉매 순환 라인(CLc)에는 전술한 실시예에서와 마찬가지로, 메인 열교환기로부터 BOG와 열교환 후 배출되는 냉매를 공급받아 압축하는 냉매 컴프레서(200c)와, 냉매 컴프레서에서 압축된 냉매를 냉각하여 익스팬더로 공급하는 냉매 프리쿨러(precooler)(210c)가 마련된다.
냉매 프리쿨러(210c)에서 냉매는 LNG 저장탱크로부터 발생하여 BOG 컴프레서로 공급될 BOG와 열교환을 통해 냉각될 수 있으며, 전술한 실시예와 같이 냉매 컴프레서로 도입될 미압축된 냉매도 냉매 프리쿨러에서 열교환을 통해 압축된 냉매를 냉각시키도록 구성할 수도 있다.
LNG 저장탱크로부터 발생하는 BOG는 냉매 프리쿨러(210c)로 공급되어, 압축된 냉매와 열교환을 거쳐 BOG 컴프레서(102c)로 공급되고, BOG 컴프레서를 통해 압축된 후, 메인 열교환기(120c)에서 냉매와의 열교환을 통해 냉각된다. 냉각을 통해 BOG로부터 생성된 LNG 및 냉각된 BOG는 감압수단(130c)을 거쳐 감압된 후 플래시 드럼(140c)에서 기액 분리되어, LNG는 LNG 저장탱크로 공급하여 저장한다.
냉매 순환 라인(CLc)을 순환하는 냉매는 전술한 실시예들과 마찬가지로 BOG, 질소(N2) 및, 메탄을 포함한 혼합냉매 등일 수 있다.
도 5에는 전술한 제3 실시예의 증발가스 재액화 시스템을 변형한 변형예의 시스템을 개략적으로 도시하였다.
도 5에 도시된 제3 실시예의 변형예는, BOG 재액화 라인(RLc")에서 컴팬더(100c")의 BOG 컴프레서(102c") 하류로부터 압축된 BOG를 분기시켜 선내의 고압가스 소비처로 연료를 공급할 수 있는 연료 공급 라인(FLc")을 마련하고, 분기된 압축 BOG를 LNG 저장탱크로부터 공급되는 LNG와 혼합하여 재응축한 후, 압축 및 강제기화시켜 고압가스 소비처에 연료로 공급하도록 구성된 시스템이다. 선내 고압가스 소비처로의 연료 공급에 대해서는 전술한 제2 실시예의 시스템에서 설명하였으므로 중복된 설명은 생략한다.
도 6에는 본 발명의 제4 실시예에 따른 증발가스 재액화 시스템을 개략적으로 도시하였다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 제4 실시예의 시스템 또한 전술한 실시예들과 마찬가지로, LNG 저장탱크에서 발생하는 BOG(Boil-Off Gas)를 압축 및 냉각시켜 재액화하는 BOG 재액화 라인(RLd)과, BOG를 냉각하기 위한 냉매가 순환하는 냉매 순환 라인(CLd)을 마련하였다.
전술한 제3 실시예의 시스템과 같이, 본 실시예에서도 BOG 재액화 라인에 마련되는 컴팬더(100d)는, 냉매를 공급받아 단열팽창시키는 익스팬더(expander, 101d)와, 익스팬더에 연결되어 냉매의 팽창력을 회전력으로 전환하는 모터(103d)와, 모터의 회전축에 연결되어 회전력에 의해 상기 BOG를 압축하는 BOG 컴프레서(compressor)(102d)를 포함하게 된다.
전술한 제3 실시예의 변형예에서와 같이 본 제4 실시예 또한, BOG 재액화 라인(RLd)에서 컴팬더(100d)의 하류로부터 압축된 BOG를 분기시켜 LNG 저장탱크로부터 공급받은 LNG와 혼합하여 재응축하고 압축 및 강제기화시켜 고압가스 소비처의 연료로 공급하는 연료 공급 라인(FLd)을 마련한다.
냉매 순환 라인(CLd)에는 전술한 실시예들과 마찬가지로, 메인 열교환기로부터 BOG와 열교환 후 배출되는 냉매를 공급받아 압축하는 냉매 컴프레서(200d)와, 냉매 컴프레서에서 압축된 냉매를 냉각하여 익스팬더로 공급하는 냉매 프리쿨러(precooler)(210d)가 마련된다. 냉매 프리쿨러에서는, LNG 저장탱크로부터 발생하여 BOG 컴프레서로 공급될 BOG, 연료 공급 라인에서 재응축 및 압축된 LNG 및, 연료 공급 라인에서 BOG의 재응축 시 발생하는 플래시 가스(flash gas)와의 열교환을 통해 냉매를 냉각시킬 수 있다. 전술한 실시예와 같이 본 실시예에서도, 냉매 컴프레서로 도입될 미압축된 냉매의 냉열도 냉매 프리쿨러에서 압축된 냉매의 냉각을 위해 이용할 수 있다.
연료 공급 라인(FLd)에는 컴팬더의 하류로부터 분기된 BOG를 공급받아 LNG 저장탱크에서 공급되는 LNG를 혼합하여 냉각하는 리컨덴서(recondenser, 300d)와, 리컨덴서로부터 LNG를 공급받아 고압가스 소비처의 공급압력으로 압축하는 고압펌프(310d)와, 고압펌프에서 압축된 LNG를 강제기화시키는 기화기(320d)가 마련된다. 리컨덴서에서 BOG로부터 재응축된 LNG를 포함하여 액상인 LNG는 고압펌프(310d)로 공급되고, BOG와 LNG가 혼합시 발생하는 플래시 가스는 플래시 가스 공급 라인(GLd)을 통해 BOG 재액화 라인(RLd)의 컴팬더 상류로 공급된다.
이때 본 실시예의 시스템은 연료 공급 라인에 BOG 익스팬더(expander)(330d)를 추가로 마련하여, 컴팬더의 하류로부터 분기된 BOG를 BOG 익스팬더(330d)를 통해 단열팽창으로 냉각시킨 후 리컨덴서(300d)로 공급하도록 구성하였다. 이와 같이 분기된 BOG가 연료 공급 라인에서 BOG 익스팬더를 통해 리컨덴서로 도입되기에 앞서 단열팽창시켜 등엔트로피 운동에 의해 냉각시킴으로써, 리컨덴서에서 보다 효과적으로 재응축될 수 있다. BOG 익스팬더를 대체하여 다른 팽창밸브와 같은 다른 장치를 구성할 수도 있다.
고압펌프(310d)의 후단에서 연료 공급 라인(FLd)으로부터 분기되는 연료 가열 라인(HLd)을 통해, 고압펌프에서 압축된 LNG는 냉매 프리쿨러(210d)를 거쳐 냉매와 열교환되면서 가열되어 기화기(320d)의 전단으로 공급된다.
한편, 본 실시예 시스템은, BOG 재액화 라인(RLd)에서 감압수단(130d)의 상류에도 추가로 리퀴드 익스팬더(150d)를 마련하여, 메인 열교환기에서 냉각된 BOG 또는 LNG를 팽창시켜 감압한 후, 감압수단으로 공급하게 된다. 리퀴드 익스팬더(150d)와 감압수단(130d)을 거듭 거치면서 감압 및 냉각됨으로써, BOG의 재액화 효율을 보다 높일 수 있다.
리퀴드 익스팬더와 감압수단을 거쳐 감압된 BOG 또는 LNG는 플래시 드럼(flash drum, 140d)으로 공급되어 기액 분리되고, BOG로부터 재액화된 LNG는 LNG 저장탱크에 재저장한다.
전술한 실시예들과 중복되는 설명은 생략한다.
도 7에는 본 발명의 제5 실시예에 따른 증발가스 재액화 시스템을 개략적으로 도시하였다.
도 7에 도시된 바와 같이 본 제5 실시예의 시스템 또한, LNG 저장탱크에서 발생하는 BOG(Boil-Off Gas)를 압축 및 냉각시켜 재액화하는 BOG 재액화 라인(RLe)과, BOG를 냉각하기 위한 냉매가 순환하는 냉매 순환 라인(CLe)을 포함하여 구성된다.
BOG 재액화 라인(RLe)에는, 냉매를 공급받아 단열팽창시키는 익스팬더(expander)(101e)와, 익스팬더에서 냉매의 팽창력을 이용하여 BOG를 압축하는 BOG 컴프레서(compressor)(102e)를 포함하는 컴팬더(compander)(100e)를 마련하였고, BOG 컴프레서를 거쳐 압축된 BOG는 메인 열교환기(120e)에서 익스팬더를 거쳐 단열팽창된 냉매와의 열교환으로 냉각된다.
본 실시예의 시스템은 BOG 컴프레서(102e)에서 압축된 BOG가, 전술한 제1 실시예에서 구성된 부스트 컴프레서 등의 장치를 통한 추가 압축 없이, 메인 열교환기(120e)에서 익스팬더에서 단열팽창으로 냉각된 냉매와의 열교환으로 액화될 수 있는 것을 특징으로 한다.
이를 위해 본 실시예에서 냉매 순환 라인(CLe)을 순환하는 냉매는, 질소(N2) 냉매 또는 50% 이상의 질소(N2)를 포함하는 혼합냉매를 이용한다.
냉매 순환 라인(CLe) 내 냉매의 구성을 50 % 이상의 질소를 포함하도록 유지하면 냉매의 온도를 충분히 낮출 수 있어, 컴팬더(100e)의 BOG 컴프레서만을 거쳐 압축된 BOG나 상압에 가까운 BOG도 냉각하여 재액화시킬 수 있게 된다. 이와 같은 냉매를 이용함으로써, 전술한 실시예에서와 같은 부스트 컴프레서를 구성할 필요가 없으므로 장치의 수를 줄이고, 설치비를 절감할 수 있어, 경제적이고 컴팩트한 시스템을 구현할 수 있다.
전술한 실시예와 마찬가지로 냉매 순환 라인(CLe)에는 냉매 컴프레서(200e)와, 냉매 프리쿨러(210e)가 마련되며, 냉매 프리쿨러에서는 냉매의 냉각을 위해, 냉매 컴프레서로 도입될 미압축된 냉매 및, LNG 저장탱크로부터 발생하여 BOG 컴프레서로 공급될 BOG를 이용할 수 있다. 선내의 고압가스 소비처로 연료를 공급하면서, 고압펌프(310e)를 거쳐 압축된 LNG가 냉매 프리쿨러(210e)를 거쳐서 기화기(320e)로 도입되어 가열되도록 구성할 수 있다.
메인 열교환기(120e)에서 냉매와 열교환을 통해 냉각된 BOG 또는 BOG로부터 생성된 LNG는 감압수단(130e)을 거쳐 감압되고, 플래시 드럼(flash drum)(140e)을 거쳐 기액분리된다.
BOG의 보다 효과적인 재액화를 위해 전술한 제4 실시예에서와 같이 BOG 재액화 라인에서 감압수단의 상류에 리퀴드 익스팬더(미도시)를 마련하는 것도 가능하다.
전술한 제3 실시예에서와 같이 익스팬더에 연결되어 냉매의 팽창력을 회전력으로 전환하는 모터를 포함하는 컴팬더를 마련하는 것도 가능하다.
전술한 실시예들과 중복되는 설명은 생략한다.
도 8에는 본 발명의 제6 실시예에 따른 증발가스 재액화 시스템을 개략적으로 도시하였다.
도 8에 도시된 바와 같이 본 제6 실시예의 시스템 또한 전술한 실시예들과 마찬가지로, 선박 또는 해상 구조물의 LNG 저장탱크에서 발생하는 BOG(Boil-Off Gas)를 압축 및 냉각시켜 재액화하는 BOG 재액화 라인(RLf)과, BOG를 냉각하기 위한 냉매가 순환하는 냉매 순환 라인(CLf)과, BOG 재액화 라인에서 컴팬더의 하류로부터 압축된 BOG를 분기시켜 LNG 저장탱크로부터 공급받은 LNG와 혼합하여 재응축하고 압축 및 강제기화시켜 고압가스 소비처의 연료로 공급하는 연료 공급 라인(FLf)을 포함한다.
BOG 재액화 라인(RLf)에는, 냉매를 공급받아 단열팽창시키는 익스팬더(expander)(101f)와, 익스팬더에서 냉매의 팽창력을 이용하여 BOG를 압축하는 BOG 컴프레서(compressor)(102f)를 포함하는 컴팬더(compander)(100f)가 마련되고, 컴팬더의 BOG 컴프레서를 거쳐 압축된 BOG는 메인 열교환기(120f)에서 익스팬더를 거쳐 단열팽창된 냉매와의 열교환으로 냉각된다.
본 실시예 또한 전술한 제5 실시예와 마찬가지로, 컴팬더의 BOG 컴프레서에서 압축된 BOG가 추가 압축 없이 메인 열교환기(120f)로 공급되어, 익스팬더에서 단열팽창으로 냉각된 냉매와의 열교환으로 액화될 수 있도록, 질소(N2) 냉매 또는 50% 이상의 질소(N2)를 포함하는 혼합냉매를 냉매로 이용하도록 구성한다.
냉매 순환 라인(CLf)에는, 메인 열교환기로부터 BOG와 열교환 후 배출되는 냉매를 공급받아 압축하는 냉매 컴프레서(200f)와, 냉매 컴프레서에서 압축된 냉매를 냉각하여 익스팬더로 공급하는 냉매 프리쿨러(precooler)(210f)가 마련된다.
냉매 프리쿨러에서는, 냉매 컴프레서로 도입될 미압축된 냉매, LNG 저장탱크로부터 발생하여 BOG 컴프레서로 공급될 BOG, 연료 공급 라인에서 재응축 및 압축된 LNG, 연료 공급 라인에서 BOG의 재응축 시 발생하는 플래시 가스(flash gas) 등과의 열교환을 통해 냉매를 냉각시킬 수 있다. 이를 통해 냉매는, 재액화될 BOG의 양이 많다면 BOG로부터, 연료로 공급될 압축 LNG의 양이 많다면 LNG로부터 열교환을 통해 냉각될 수 있고, BOG나 연료로 공급될 LNG의 양이 적은 경우에도 미압축된 냉매 자체로부터 냉열을 공급받아 냉각될 수도 있어, 어떠한 조건에서도 냉매를 냉각시켜 순환시킬 수 있고, BOG를 재액화시킬 수 있게 된다.
메인 열교환기(120f)에서 냉각된 BOG 또는 BOG로부터 생성된 LNG는 감압수단(130f)을 거쳐 감압되고, 플래시 드럼(flash drum)(140f)에서 기액 분리되어, 재액화된 LNG는 LNG 저장탱크로 저장된다. 플래시 드럼에서 분리된 기체 상태의 가스는 가스재액화 라인(GRLf)을 통해 BOG 재액화 라인(RLf)의 컴팬더(100f) 상류로 도입될 수 있다.
연료 공급 라인(FLf)에서는, 컴팬더의 하류로부터 분기된 BOG가 리컨덴서로 공급되어 LNG 저장탱크에서 공급되는 LNG를 혼합하여 냉각되고, 리컨덴서로부터 LNG를 공급받은 고압펌프(310f)에서는 이를 고압가스 소비처의 공급압력으로 압축한다. 고압펌프에서 압축된 LNG는 기화기(320f)에서 강제기화되어, 고압가스 소비처에 연료로 공급된다. 압축된 LNG는 고압펌프의 후단에서 연료 공급 라인으로부터 분기되어, 연료 가열 라인(HLf)을 통해 냉매 프리쿨러를 거쳐 냉매로부터 열에너지를 공급받아 가열된 후, 기화기(320f)의 전단으로 공급될 수도 있다.
한편 본 실시예에서도 전술한 제4 실시예에서와 같이 리컨덴서에서 BOG가 효과적으로 재응축될 수 있도록 컴팬더의 하류로부터 분기된 BOG를 단열팽창으로 냉각시켜 리컨덴서로 공급하는 BOG 익스팬더(expander)(미도시)를 연료 공급 라인에 마련할 수도 있다.
전술한 실시예와 중복되는 설명은 생략한다.
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.
RLa, RLb, RLc, RLd, RLe, RLf: BOG 재액화 라인
CLa, CLb, CLc, CLd, CLe, CLf: 냉매 순환 라인
100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f: 컴팬더
120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f: 메인 열교환기
130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f: 감압수단
140a, 140b, 140c, 140d, 140e, 140f: 플래시 드럼
200a, 200b, 200c, 200d, 200e, 200f: 냉매 컴프레서
210a, 210b, 210c, 210d, 210e, 210f: 냉매 프리쿨러

Claims (10)

  1. 선박 또는 해상 구조물에 마련된 LNG 저장탱크에서 발생하는 BOG(Boil-Off Gas)를 압축 및 냉각시켜 재액화하는 BOG 재액화 라인;
    상기 BOG를 냉각하기 위한 냉매가 순환하는 냉매 순환 라인;
    상기 BOG 재액화 라인에 마련되며, 상기 냉매를 공급받아 단열팽창시키는 익스팬더(expander)와, 상기 익스팬더에 연결되어 상기 냉매의 팽창력을 회전력으로 전환하는 모터와, 상기 모터의 회전축에 연결되어 회전력에 의해 상기 BOG를 압축하는 BOG 컴프레서(compressor)를 포함하는 컴팬더(compander);
    압축된 상기 BOG를 상기 익스팬더에서 단열팽창된 상기 냉매와의 열교환으로 냉각시키는 메인 열교환기;
    상기 BOG 재액화 라인에서 상기 컴팬더의 하류로부터 압축된 상기 BOG를 분기시켜 상기 LNG 저장탱크로부터 공급받은 LNG와 혼합하여 재응축하고 압축 및 강제기화시켜 고압가스 소비처의 연료로 공급하는 연료 공급 라인;
    상기 연료 공급 라인에 마련되며 상기 컴팬더의 하류로부터 분기된 상기 BOG를 공급받아 상기 LNG 저장탱크에서 공급되는 LNG를 혼합하여 냉각하는 리컨덴서(recondenser);
    상기 연료 공급 라인에 마련되며 상기 리컨덴서로부터 LNG를 공급받아 상기 고압가스 소비처의 공급압력으로 압축하는 고압펌프;
    상기 연료 공급 라인에 마련되며 상기 고압펌프에서 압축된 상기 LNG를 강제기화시키는 기화기;
    상기 냉매 순환 라인에 마련되며 상기 메인 열교환기로부터 상기 BOG와 열교환 후 배출되는 상기 냉매를 공급받아 압축하는 냉매 컴프레서;
    상기 냉매 순환 라인에 마련되며, 상기 냉매 컴프레서에서 압축된 상기 냉매를 냉각하여 상기 익스팬더로 공급하는 냉매 프리쿨러(precooler);
    상기 고압펌프의 후단에서 상기 연료 공급 라인으로부터 분기되어 상기 냉매 프리쿨러를 거쳐 상기 기화기의 전단에서 상기 연료 공급 라인으로 연결되는 연료 가열 라인; 및
    상기 리컨덴서에서 상기 BOG와 LNG가 혼합시 발생하는 플래시 가스를, 상기 BOG 재액화 라인의 상기 컴팬더 상류로 공급하는 플래시 가스 공급 라인;
    을 포함하는, 증발가스 재액화 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 냉매 프리쿨러에서는, 상기 냉매 컴프레서로 도입될 미압축된 상기 냉매, 상기 LNG 저장탱크로부터 발생하여 상기 BOG 컴프레서로 공급될 상기 BOG, 상기 연료 공급 라인에서 재응축 및 압축된 LNG 및, 상기 연료 공급 라인에서 상기 BOG의 재응축 시 발생하는 플래시 가스(flash gas) 중 적어도 하나와 열교환시켜 상기 냉매를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 증발가스 재액화 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 연료 공급 라인에 마련되며 상기 컴팬더의 하류로부터 분기된 상기 BOG를 공급받아 단열팽창으로 냉각시켜 상기 리컨덴서로 공급하는 BOG 익스팬더(expander)를 더 포함하는 증발가스 재액화 시스템.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 BOG 재액화 라인에 마련되며, 상기 메인 열교환기에서 냉각된 상기 BOG 또는 상기 BOG로부터 생성된 LNG를 감압하는 감압수단; 및
    상기 BOG 재액화 라인에 마련되며, 상기 감압수단에서 감압된 상기 BOG 또는 LNG를 공급받아 기액 분리하는 플래시 드럼(flash drum)을 더 포함하는 증발가스 재액화 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 BOG 재액화 라인에서 상기 감압수단의 상류에 마련되며 상기 메인 열교환기에서 냉각된 상기 BOG 또는 상기 LNG를 팽창시켜 감압하는 리퀴드 익스팬더를 더 포함하는 증발가스 재액화 시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
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