KR101805497B1 - Lng 이송용 이중 배관 내 공기순환 시스템 및 이를 포함하는 lng 취급 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LNG 취급선박에 저장된 LNG를 연료로 사용하는 가스 소모처로 LNG를 공급하며, 내관과 외관의 이중 구조로 형성되는 LNG 이송용 이중배관의 내관과 외관 사이 공간에 상기 LNG 취급선박에 구비되는 엔진의 과급기로부터 발생되는 연소공기를 공급함으로써, 상기 이중 배관의 내관과 외관 사이 공간에 연소공기를 순환시키는 것을 특징으로 하는 LNG 이송용 이중배관 내 공기순환 시스템으로서, 본 발명에 의하면, 이중 배관 내 공기순환을 위해 적용되는 팬의 부하를 감소시키고, 배관의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

Description

LNG 이송용 이중 배관 내 공기순환 시스템 및 이를 포함하는 LNG 취급 선박{AIR VENTILATION SYSTEM IN DOUBLE WALL PIPE FOR SUPPLYING LNG AND THE LNG SHIP COMPRISING THE SAME}

본 발명은 선박에서 누출시 위험성을 가지는 LNG 등의 가스를 공급하기 위한 이중 배관 내에 공기를 순환시키기 위한 시스템과 이를 포함하는 LNG 취급 선박에 관한 것이다.

LNG 등의 안전성이 중요시되는 가스를 취급하는 선박 및 해상 구조물에서는 이송되는 LNG의 누출 위험을 막기 위해서 이중 배관(Double Wall Pipe)을 사용하게 된다.

즉, LNG를 취급하는 이러한 LNG 취급선박은 국제 규약에 의해서 기관실 구역은 안전구역(safety area)으로 구분하고, 안전구역에 LNG 등이 누출되면 안 되기 때문에 천연가스 이송을 위한 이송 배관을 이중관으로 적용하여야 한다.

그래서, 이중 배관의 내측 배관(Inner Pipe)을 통해서 이송되는 LNG가 누출이 되더라도 외측 배관(Outer Pipe)에 의해 이중적으로 차단이 될 수 있게 하는 것이다.

이러한 외측 배관과 내측 배관 사이의 공간(annular space)에는 그 부피의 30배에 해당하는 건조된 공기를 시간당 30번 교환할 수 있어야 한다.

연료가스의 배관은 LNG 저장탱크로부터 GVU 룸(Gas valve unit room)을 거쳐 엔진으로 연결되게 되고, GVU 룸에서 엔진으로의 경로를 이중 배관으로 구성하게 되며, 이러한 이중 배관 내에 공기순환 시스템이 적용되어야 한다.

이러한 이중 배관의 공기순환 시스템은 GVU 룸에 설치되는 팬(extraction fan)이 GVU 룸 내부의 공기를 흡입하여 GVU 룸 내부에 부압을 형서하고, 이중배관의 외측배관과 내측배관 사이 공간의 공간을 통해 엔진룸의 공기가 GVU 룸으로 흐르도록 하는 방식이다.

그런데, 공기순환 시스템은 30번의 공기 교환을 만족시키기 위해서 용량이 아주 큰 팬을 적용하여야 하였는데, 이러한 공기순환을 위한 팬의 경우 상당한 고가이며, 전력의 소모가 심한 단점이 있고, 공기를 지속적으로 생산 및 공급하기 위한 비용 부담 또한 발생한다.

그리고, 이중배관의 내외측 배관 사이 공간을 순환하는 공기는 외기의 영향에 따라 응축수가 생기게 할 수 있으며, 응축수가 발생되면 배관이 부식되는 문제도 자주 발생하였다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 이중 배관 내 공기순환을 위해 적용되는 팬의 부하를 감소시키고, 배관의 수명을 연장시킬 수 있는 공기순환 시스템 및 이를 포함하는 LNG 취급선박을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 LNG 이송용 이중배관 내 공기순환 시스템은, LNG 취급선박에 저장된 LNG를 연료로 사용하는 가스 소모처로 LNG를 공급하며, 내관과 외관의 이중 구조로 형성되는 LNG 이송용 이중배관의 내관과 외관 사이 공간에 상기 LNG 취급선박에 구비되는 엔진의 과급기로부터 발생되는 연소공기를 공급함으로써, 상기 이중 배관의 내관과 외관 사이 공간에 연소공기를 순환시키는 것을 특징으로 한다.

이는, 상기 엔진의 과급기로부터 발생되는 연소공기가 공급되는 경로를 제공하는 연소공기 공급라인, 상기 연소공기 공급라인을 통해 연소공기의 공급을 조절하는 연소공기 조절 밸브 및 상기 연소공기 조절 밸브를 제어하기 위한 제어부를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 이중 배관에 마련되어 상기 이중 배관의 내관과 외관의 사이 공간의 압력을 감지하기 위한 압력 감지 수단을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 압력 감지 수단에 의해 측정되는 압력에 따라 상기 연소공기 조절 밸브를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 연소공기 공급라인을 통해 공급되는 연소공기는 연소공기 냉각기에 의해 냉각된 후 공급되는 것을 보다 구체적인 특징으로 한다.

한편, 상기 가스 소모처는 LNG 취급선박에 구비되는 엔진이고, 상기 이중 배관은 상기 LNG 저장탱크로부터 상기 엔진으로 연료 가스를 공급하기 위한 배관일 수 있다.

이러한 상기 연소공기 냉각기는 상기 엔진에 마련될 수 있다.

나아가, 상기 엔진으로의 연료가스의 공급을 제어하기 위한 GVU 룸에 마련되는 팬(fan)을 더 포함하여, 상기 팬의 가동에 의해 상기 이중 배관에 공급된 연소공기가 순환되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 LNG 취급선박은, LNG를 저장하는 LNG 저장탱크, 상기 LNG 저장탱크에 저장된 LNG를 연료로 사용하는 가스 소모처, 상기 가스 소모처로 연결되어 LNG가 공급되게 하며, 내관과 외관의 이중 구조로 형성되는 LNG 이송용 이중배관 및 상기 이중배관의 내관과 외관 사이 공간에 엔진의 과급기로부터 발생되는 연소공기를 공급하는 공기순환 시스템을 포함한다.

상기 공기순환 시스템은, 상기 엔진의 과급기로부터 발생되는 연소공기가 공급되는 경로를 제공하는 연소공기 공급라인, 상기 연소공기 공급라인을 통해 연소공기의 공급을 조절하는 연소공기 조절 밸브 및 상기 연소공기 조절 밸브를 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 공기순환 시스템은, 상기 이중 배관에 마련되어 상기 이중 배관의 내관과 외관의 사이 공간의 압력을 감지하기 위한 압력 감지 수단을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 압력 감지 수단에 의해 측정되는 압력에 따라 상기 연소공기 조절 밸브를 제어하는 것을 보다 구체적인 특징으로 한다.

여기서, 상기 가스 소모처는 LNG를 연료로 사용하는 엔진이고, 상기 엔진으로부터의 연소공기를 냉각시키기 위한 연소공기 냉각기를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 LNG 저장탱크로부터 상기 엔진으로의 연료 가스의 공급을 제어하기 위한 GVU 룸 및 상기 GVU 룸에 마련되어 상기 이중 배관에 공급되는 연소공기를 순환시키는 팬(fan)을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 이중 배관 내 공기순환 시스템 및 이를 포함하는 LNG 취급선박에 의하면, 이중 배관 내에 비교적 고압에 해당하는 선박의 엔진의 과급기로부터의 연소공기를 순환시킴으로써 팬의 부하를 감소시킬 수 있고, 그 용량을 줄일 수 있다.

그리고, 순환되는 연소공기는 45℃ 이상으로 수분이 제거된 상태이므로 배관 내에 응축수 발생을 줄여 배관의 부식 문제를 해결할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 LNG 이송을 위한 이중 배관 내 공기순환 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.

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.

도 1은 본 발명에 의한 LNG 이송을 위한 이중 배관 내 공기순환 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명에 의한 이중 배관 내 공기순환 시스템 및 이를 포함하는 LNG 취급선박을 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 LNG 취급선박은 LNG를 기화시켜 연료로서 사용하는 선박을 의미하는 것으로서, LNGC(LNG carrier), LNG-FPSO(LNG Floating, Production, Storage and offloading) 등일 수 있다.

LNG를 연료로 사용하기 위해서 LNG 취급선박은 LNG 저장탱크(11)를 구비하고, LNG 저장탱크(11)의 LNG를 기화시키기 위한 기화기(12)를 거치고 압축기(13)에 의해 압축된 후 가스 소모처로 공급이 된다.

공급 경로 중 엔진룸(engine room) 등의 안전구역(safety area)에는 LNG 이송용 이중배관(30)을 통해 LNG가 공급되어야 하고, LNG 이중배관(30)은 내관과 외관을 갖는 이중적인 구조로 형성되어, 내관을 통해서는 공급되는 LNG가 이송이 되고, LNG의 누출 방지와 폭발 방지를 위해 외관과 내관 사이 공간에는 공기가 순환되는 공기순환 시스템이 구비가 되어, 이러한 공기순환 시스템에 의해서 시간당 외관과 내관 사이 부피의 30배만큼의 공기 교환이 이루어진다.

또한, 공기의 순환을 위해서는 팬(fan, 21)이 구비가 되며, 팬(21)의 가동에 의해서 GVU 룸내의 부압이 형성되고, 이중배관(30)의 내관과 외관의 사이 공간에 공급된 공기를 순환시키게 된다.

이러한 팬은 LNG의 공급을 제어하기 위한 GVU 룸(20, gas valve room) 내에 구비가 된다.

여기서, 본 발명에 의한 공기순환 시스템은 팬에 의해서만 이중배관에 공기의 흐름을 형성하는 것이 아니라, LNG 취급선박에 구비되는 엔진의 과급기로부터 발생되는 연소공기를 LNG 이송용 이중배관의 내관과 외관 사이 공간에 공급함으로써, 팬의 용량을 줄일 수 있도록 한다.

연료 가스를 사용하는 이중 연료유 엔진 또는 가스 엔진(50)은 가스를 연소할 경우, 연료 가스와 공기의 혼합비를 맞추어야 knocking이나 misfiring을 방지할 수 있어, 항상 잉여의 연소공기가 발생하게 되며, 이러한 잉여의 연소공기는 외부로 배출시키게 된다.

그리고, 이러한 연소공기는 과급기에 의해 압축이 되며, 내부에 드레인 세퍼레이터(drain separator)가 있어 응축수가 제거되고, 온도도 약 45℃ 이상을 유지한다.

본 발명의 공기순환 시스템은 외부 온도에 상관없이 45℃ 이상으로 유지되고 수분이 제거된 상태의 연소공기를 이중 배관(30)에 공급함으로써, 이중 배관(30)이 응축수에 의해 부식하여 수명이 단축되지 않도록 한다.

또한, 연소공기는 약 0.5 내지 3.5 barg의 비교적 고압으로 공급되기 때문에, 배기팬(extraction fan)이 형성해야 할 GVU 룸의 부압 정도를 낮추므로 팬의 가동 부하를 줄일 수 있게 한다.

본 발명의 공기순환 시스템이 적용되는 가스 소모처에 대해 도시와 같이 엔진(40)을 그 일 예로 들었다.

즉, LNG 저장탱크(11)로부터의 LNG는 기화 및 압축된 후 이의 공급을 제어하기 위한 GVU 룸(20)을 거쳐 엔진(40)으로 공급되게 하고, 위험구역에 해당하는 GVU 룸(20)에서 엔진(40)으로 이중 배관(30)이 마련되며, 이러한 이중 배관(30)에 연소공기가 공급되게 한다.

엔진(40)의 과급기(미도시)로부터 발생되는 연소공기는 연소공기 공급라인(50)을 통해 이중 배관(30)으로 공급되게 되고, 연소공기 공급라인(50)에는 연소공기 조절밸브(51)가 구비되어, 제어부(미도시)의 제어에 의해 연소공기의 공급을 조절하게 된다. 과급기는 통상적으로 공지공용의 기술에 해당하므로 이에 대하여 도면에 도시하지 않고 생략하기로 한다.

또한, 제어부는 이중 배관(30)의 내관과 외관 사이 공간의 압력에 따라 연소공기의 공급 여하를 조절하게 되는데, 즉, 일정 압력 이하인 경우에 연소공기를 공급시키도록 제어할 수 있는데, 이를 위해 이중 배관(30)에는 압력 감지 수단이 구비되고, 제어부는 압력 감지 수단에 의해 측정되는 압력에 따라 연소공기 조절 밸브(42)를 제어하게 된다.

압력 감지 수단(52)은 30번 교환에 요구되는 흐름 이상이 형성될 경우에는 접점이 붙고, 미만일 경우에는 접점이 떨어지는 흐름 감지용 스위치일 수 있고, 일반적인 압력 감지 기능을 가진 센서일 수 있다.

앞서 살핀 바와 같이, 엔진(40)에는 연소공기 냉각기(41)가 구비되어, 연소공기 냉각기(41)에 의해 연소공기는 냉각, 압축되어 공급되며, 그에 따라 일정 압력 이상을 가짐으로써 팬의 부하를 줄일 수 있게 한다.

본 발명에 의한 이중 배관 내 공기순환 시스템 및 이를 포함하는 LNG 취급선박은 상술한 바와 같은 구성에 의해서, 이중 배관 내에 비교적 고압에 해당하는 선박의 엔진의 과급기로부터의 연소공기를 순환시킴으로써 팬의 부하를 감소시킬 수 있고, 그에 따라 그 용량을 줄일 수 있게 하고, 순환되는 연소공기는 45℃ 이상으로 수분이 제거된 상태이므로 배관 내에 응축수 발생을 줄여 배관의 부식 문제를 해결할 수 있게 한다.

이상과 같은 본 발명에 의한 LNG 이송을 위한 이중 배관 내 공기순환 시스템 및 이를 포함하는 LNG 취급선박은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

11 : LNG 저장탱크
12 : 기화기
13 : 압축기
14 : 마스터 밸브
20 : GVU 룸
21 : 팬(fan)
30 : 이중 배관
40 : 엔진
41 : 연소공기 냉각기
50 : 연소공기 공급라인
51 : 연소공기 조절 밸브
52 : 흐름 스위치

Claims (12)

1. LNG 취급선박에 저장된 LNG를 연료로 사용하는 가스 소모처로 LNG를 공급하며, 내관과 외관의 이중 구조로 형성되는 LNG 이송용 이중배관의 내관과 외관 사이 공간에 상기 LNG 취급선박에 구비되는 엔진의 과급기로부터 발생되는 연소공기를 공급함으로써, 상기 이중 배관의 내관과 외관 사이 공간에 연소공기를 순환시키되,
   상기 엔진의 상기 과급기로부터 발생하는 연소공기가 공급되는 경로를 제공하는 연소공기 공급라인; 상기 연소공기 공급라인을 통해 연소공기의 공급을 조절하는 연소공기 조절 밸브; 상기 연소공기 조절밸브를 제어하기 위한 제어부; 및 상기 이중 배관에 마련되어 상기 이중 배관의 내관과 외관의 사이 공간의 압력을 감지하기 위한 압력 감지 수단; 을 포함하고, 상기 제어부는 상기 압력 감지 수단에 의해 측정되는 압력에 따라 상기 연소공기 조절 밸브를 제어하며,
   상기 연소공기는 상기 과급기에 의해 압축이 되고, 드레인 세퍼레이터(drain separator)에 의해 응축수가 제거되어 상기 이중 배관에 공급됨으로써, 상기 응축수에 의한 부식에 의해 상기 이중 배관의 수명 단축이 방지되는 것을 특징으로 하는, LNG 이송용 이중배관 내 공기순환 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 연소공기 공급라인을 통해 공급되는 연소공기는 연소공기 냉각기에 의해 냉각된 후 공급되는 것을 특징으로 하는, LNG 이송용 이중배관 내 공기순환 시스템.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 가스 소모처는 LNG 취급선박에 구비되는 엔진이고,
   상기 이중배관은 LNG 저장탱크로부터 상기 엔진으로 연료 가스를 공급하기 위한 배관인 것을 특징으로 하는, LNG 이송용 이중배관 내 공기순환 시스템.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 연소공기 냉각기는 상기 엔진에 마련되는 것을 특징으로 하는, LNG 이송용 이중배관 내 공기순환 시스템.
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 엔진으로의 연료가스의 공급을 제어하기 위한 GVU 룸에 마련되는 팬(fan)을 더 포함하여, 상기 팬의 가동에 의해 상기 이중 배관에 공급된 연소공기가 순환되는 것을 특징으로 하는, LNG 이송용 이중배관 내 공기순환 시스템.
8. 청구항 1 또는 청구항 4 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 공기순환 시스템을 포함하는 LNG 취급선박.
   
9. 삭제
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11. 삭제
12. 삭제

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