KR101805523B1 - 액화천연가스 기화기 - Google Patents

Abstract

액화천연가스 기화기에 관한 것으로,
상단에 천연가스 배출구가 마련되고, 하단에 탄화수소 배출구가 마련되는 통형 본체; 통형 본체의 내부 중앙에 설치되어 통형 본체의 내부 하부로 LNG를 토출하는 LNG 공급유니트; 통형 본체의 내부 하부에 설치되어 LNG 공급유니트를 통해 통형 본체의 내부 하부로 토출되는 LNG를 가열하여 기화하는 제1가열유니트; 통형 본체의 내부 상부에 설치되어 제1가열유니트를 통해 기화된 천연가스를 2차 가열하는 제2가열유니트;를 포함하는 기술 구성을 통하여
통형 본체의 내부에 LNG 공급유니트와 제1가열유니트, 제2가열유니트 등의 모든 부품이 내장되므로 제작을 간편하게 할 수 있게 되고, 중량 감소 및 설치면적 축소 등을 도모할 수 있게 되는 것이다.

Description

액화천연가스 기화기 { LNG VAPORIZER }

본 발명은 액화천연가스 기화기에 관한 것으로, 더 자세하게는 통형 본체의 내부 하부와 내부 상부에 설치된 제1가열유니트와 제2가열유니트를 통해 LNG를 기화하는 것에 관한 것이다.

최근 들어 선박 추진이나 발전 용도로 액화천연가스(LNG: Liquefied Natural Gas)의 사용이 점차 중가하고 있는 추세이다.

본 발명이 관계하는 액화천연가스 기화기(LNG Vaporizer)는 LNG 저장탱크에서 액체상태로 저장되는 LNG를 기화시켜 엔진으로 공급하는 것으로, 이러한 기화기의 성능이 엔진 효율에 결정적인 영향을 미치게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 액화천연가스 기화기의 개략도이다.

도 1과 같이 종래 기술에 따른 액화천연가스 기화기(200)는 LNG 저장탱크로부터 공급되는 액체상태에 액화천연가스를 저온 가열기(210)를 통해 1차 기화시킨 후에 필터유니트(220)를 통해 기화과정에서 발생하는 이물질을 제거하고, 그 다음 단계의 고온 가열기(230)로 인도하여 2차 기화시킨 후 엔진으로 공급하는 형태이다.

상기 종래 기술에 따른 액화천연가스 기화기(200)는 액체상태의 액화천연가스가 저온 가열기(210), 필터유니트(220), 그리고 고온 가열기(230)의 3단계를 거쳐 엔진으로 공급되므로 전체 기화시스템이 복잡할 뿐만 아니라 부피가 매우 커서 중량 증가 또는 설치 면적이 증가하게 되는 문제가 있었다.

또한, 상기 종래 기술에 따른 액화천연가스 기화기(200)는 저온 가열기(210)와 고온 가열기(230)를 병행하여 사용하기 때문에 에너지 효율 측면뿐만 아니라 기화 성능 면에서도 효과적이지 못하게 되는 문제가 있었다.

이에 액화천연가스 기화기를 보다 콤팩트하게 구성하여 중량을 감소시키고 설치면적으로 줄일 수 있도록 하는 기술과 에너지를 절감하면서 기화효율을 향상시키는 기술이 요구되고 있는 실정이다.

하기의 특허문헌 1에는 액화천연가스 운반선용 카고 시스템에 적용되는 기화기 및 강제 기화기를 일체화하여 카고 시스템의 전체적인 구성을 단순화할 수 있는 액화천연가스 운반선용 카고 시스템의 기화기가 개시되어 있다.

하기의 특허문헌 2에는 제1 증기라인을 통하여 공급되는 고온증기를 공급받아 내부를 순환하는 가열 유체와 열교환시키고, 열교환에 의하여 가열된 가열 유체를 액화천연가스 저장부로부터 공급되는 액화천연가스와 열교환시켜 액화천연가스를 1차 기화시키는 제1 기화부; 제2 증기라인을 통하여 공급되는 고온증기를 공급받아 1차 기화된 액화천연가스와 직접 열교환시켜 1차 기화된 액화천연가스를 2차 기화시켜 완전 기화된 천연가스를 생성하는 제2 기화부;를 포함하는 액화천연가스 기화 시스템이 개시되어 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0681544호(2007년 02월 09일 등록) 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0055485호(2014년 05월 09일 공개)

본 발명은 상기 종래 기술에 따른 액화천연가스 기화기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적이 LNG 저장탱크로부터 공급되는 LNG를 기화하여 엔진에 공급하는 액화천연가스 기화기의 전체 중량 및 전체 부피를 감소시켜 제작을 용이하게 할 수 있도록 함은 물론 설치면적을 축소할 수 있도록 하는 액화천연가스 기화기를 제공하는 데에 있는 것이다.

본 발명은 그 다른 목적이 LNG를 기화하는 제1가열유니트와 제2가열유니트의 스팀온도와 압력을 균일하게 설정하는 것에 의해 에너지 효율 및 기화 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 액화천연가스 기화기를 제공하는 데에 있는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액화천연가스 기화기는 상단에 천연가스 배출구가 마련되고, 하단에 이물질 배출구가 마련되는 통형 본체; 통형 본체의 내부 중앙에 설치되어 통형 본체의 내부 하부로 LNG를 토출하는 LNG 공급유니트; 통형 본체의 내부 하부에 설치되어 LNG 공급유니트를 통해 통형 본체의 내부 하부로 토출되는 LNG를 가열하여 기화하는 제1가열유니트; 통형 본체의 내부 상부에 설치되어 제1가열유니트를 통해 기화된 천연가스를 2차 가열하는 제2가열유니트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 액화천연가스 기화기는 통형 본체 내부의 LNG 공급유니트와 제1가열유니트의 사이에 설치되어 제1가열유니트를 통해 LNG가 기화되는 과정에서 발생하는 이물질이 통형 본체의 상부로 상승되지 않도록 하는 제1필터; 통형 본체 내부의 제2가열유니트의 상부에 설치되어 제2가열유니트를 통해 천연가스가 2차 가열되는 과정에서 발생하는 이물질이 통형 본체의 상단의 천연가스 배출구를 통해 엔진으로 공급되지 않도록 하는 제2필터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 액화천연가스 기화기는 통형 본체가 상부체와 중간체, 하부체가 각각 플랜지 결합된 형태를 가지고, 상부체의 상단 중앙에 천연가스 배출구가 마련되고, 하부체의 하단 중앙에 이물질 배출구가 마련된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 액화천연가스 기화기는 통형 본체의 상부체의 상단이 천연가스 배출구를 통해 천연가스가 원활하게 배출될 수 있도록 둥글게 상향 돌출되고, 통형 본체의 하부체의 하단은 이물질 배출구를 통해 이물질이 원활하게 배출될 수 있도록 둥글게 하향 돌출된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 액화천연가스 기화기는 LNG 공급유니트가 하단 둘레에 다수의 토출구멍이 원형으로 배열 형성되고, 동심으로 설치되는 복수의 링형 토출부재; LNG 저장탱크와 연결되는 LNG 공급관; 각 링형 토출부재 사이를 연결하는 연결관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 액화천연가스 기화기는 LNG 공급유니트의 각 링형 토출부재에 형성되는 토출구멍의 직경이 LNG 공급관 또는 연결관에서 멀어질수록 크게 형성되어 각 토출구멍에서 균일하게 LNG가 토출되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 액화천연가스 기화기는 제1가열유니트 및 제2가열유니트가 지그재그형 또는 스파이럴형으로 형성된 다수의 원형 스팀관이 상하방향으로 적층된 형태인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 액화천연가스 기화기는 LNG를 초기 가열하여 기화하는 제1가열유니트의 원형 스팀관의 적층 개수가 제1가열유니트를 통해 기화된 NG를 2차 가열하는 제2가열유니트의 원형 스팀관의 적층 개수보다 많게 설정된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 액화천연가스 기화기에 의하면, 일정 용량을 가지는 통형 본체의 내부에 LNG 공급유니트와 제1가열유니트, 제2가열유니트 등의 모든 부품이 내장되므로 제작을 간편하게 할 수 있게 되고, 제작비용을 크게 절감할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 액화천연가스 기화기에 의하면, 액화천연가스 기화기의 전체 중량을 크게 감소시켜 설치 및 시공을 용이하게 할 수 있게 되고, 작은 설치공간에도 설치할 수 있게 되어 공간활용도를 크게 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 액화천연가스 기화기에 의하면, 제1가열유니트 및 제2가열유니트를 통해 LNG가 기화되는 과정에서 발생하는 이물질을 확실하게 제거할 수 있게 되어 높은 품질의 천연가스를 엔진에 공급할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 액화천연가스 기화기에 의하면, 제1가열유니트와 제2가열유니트가 동일한 온도의 스팀을 사용하기 때문에 에너지 효율과 기화효율을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 액화천연가스 기화기의 개략도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액화천연가스 기화기의 일부 절제 사시도,
도 3은 동 바람직한 실시 예에 따른 액화천연가스 기화기의 종단면도
도 4는 동 바람직한 실시 예에 따른 액화천연가스 기화기의 LNG 공급유니트의 저면도,
도 5a 및 도 5b는 동 바람직한 실시 예에 따른 액화천연가스 기화기의 제1가열유니트 및 제2가열유니트의 스팀관 예시 평면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액화천연가스 기화기를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이하에서, "상방", "하방", "전방" 및 "후방" 및 그 외 다른 방향성 용어들은 도면에 도시된 상태를 기준으로 정의한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액화천연가스 기화기의 일부 절제 사시도이고, 도 3은 동 바람직한 실시 예에 따른 액화천연가스 기화기의 종단면도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액화천연가스 기화기(100)는 통형 본체(110), LNG 공급유니트(120), 제1가열유니트(130), 제2가열유니트(140), 제1필터(150), 제2필터(160)를 포함한다.

통형 본체(110)는 LNG 공급유니트(120), 제1가열유니트(130), 제2가열유니트(140), 제1필터(150), 제2필터(160)가 내장되는 것이다.

통형 본체(110)는 상부체(110a)와 중간체(110b), 하부체(110c)가 각각 플랜지 결합된 형태를 가지며, 상부체(110a)의 상단 중앙에 천연가스(NG) 배출구(111)가 마련되고, 하부체(110c)의 하단 중앙에 이물질 배출구(112)가 마련된다.

통형 본체(110)의 하부체(110c)의 하단에는 복수의 착지다리(113)가 마련된다.

통형 본체(110)의 상부체(110a)의 상단은 천연가스 배출구(111)를 통해 천연가스가 원활하게 배출될 수 있도록 둥글게 상향 돌출되고, 통형 본체(110)의 하부체(110c)의 하단은 이물질 배출구(112)를 통해 이물질이 원활하게 배출될 수 있도록 둥글게 하향 돌출된다.

LNG 공급유니트(120)는 통형 본체(110)의 내부에 LNG를 공급하기 위한 것으로, 통형 본체(110)의 중간체(110b)의 내부에 설치된다.

도 4는 동 바람직한 실시 예에 따른 액화천연가스 기화기의 LNG 공급유니트의 저면도이다.

LNG 공급유니트(120)는 하단 둘레에 다수의 토출구멍(121a)이 원형으로 배열 형성되고, 동심으로 설치되는 복수의 링형 토출부재(121); LNG 저장탱크와 연결되는 LNG 공급관(122); 각 링형 토출부재(121) 사이를 연결하는 연결관(123);을 포함한다.

LNG 공급유니트(120)의 각 링형 토출부재(121)에 형성되는 토출구멍(121a)의 직경은 LNG 공급관(122) 또는 연결관(123)에서 멀어질수록 크게 형성되고, 그에 따라 각 토출구멍(121a)에서 균일하게 LNG가 토출될 수 있게 된다.

제1가열유니트(130)는 LNG 공급유니트(120)를 통해 통형 본체(110)의 하부로 토출되는 LNG를 가열하여 기화하는 것으로, 통형 본체(110)의 하부체(110c)의 내부에 설치된다.

도 5a 및 도 5b는 동 바람직한 실시 예에 따른 액화천연가스 기화기의 제1가열유니트 및 제2가열유니트의 스팀관 예시 평면도이다.

제1가열유니트(130)는 도 5a 또는 도 5b와 같이 지그재그형 또는 스파이럴형으로 형성된 다수의 원형 스팀관(131)이 상하방향으로 적층된 형태이다.

제2가열유니트(140)는 통형 본체(110) 하부의 제1가열유니트(130)를 통해 기화된 천연가스(NC)를 2차로 가열하여 완전 기화를 도모할 수 있도록 하는 것으로, 통형 본체(110)의 상부체(110a)의 내부에 설치된다.

제2가열유니트(140)는 전술한 제1가열유니트(130)와 마찬가지로 지그재그형 또는 스파이럴형으로 형성된 다수의 원형 스팀관(141)이 상하방향으로 적층된 형태이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액화천연가스 기화기(100)에 있어서 예를 들어 -162℃의 온도 및 5.5 Bar의 압력을 가지는 LNG를 1차 가열하여 기화하는 제1가열유니트(130)의 원형 스팀관(131)의 적층 개수는 제1가열유니트(130)를 통해 기화된 NG를 2차 가열하는 제2가열유니트(140)의 원형 스팀관(141)의 적층 개수보다 많게 설정된다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액화천연가스 기화기(100)에서 제1가열유니트(130) 및 제2가열유니트(140)의 스팀온도 및 압력은 동일하게 설정된다.

예를 들면 스팀온도는 120℃ ~ 180℃의 범위에서 설정되고, 스팀압력은 5 Bar 정도로 설정된다.

제1필터(150)는 통형 본체(110)의 하부의 제1가열유니트(130)를 통해 LNG가 기화되는 과정에서 발생하는 이물질이 통형 본체(110)의 상부로 상승하는 것을 방지하는 것으로, 통형 본체(110)의 중간체(110b)의 내부 상부에 설치된다.

제2필터(160)는 통형 본체(110)의 상부의 제2가열유니트(140)를 통해 NG가 2차 가열되는 과정에서 발생하는 이물질이 통형 본체(110)의 상단의 천연가스 배출구(111)를 통해 엔진으로 공급되지 않도록 하는 것으로, 통형 본체(110)의 상부체(110a)의 내부 상부에 설치된다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액화천연가스 기화기(100)는 LNG 공급유니트(120)를 통해 통형 본체(110)의 내부 하부로 토출되는 LNG를 제1가열유니트(120) 및 제2가열유니트(140)로 기화하여 엔진으로 공급한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액화천연가스 기화기(100)에 의한 LNG 기화과정을 설명하면 다음과 같다.

우선 LNG 공급유니트(120)의 LNG 공급관(122) 및 연결관(123)을 통해 각 링형 토출부재(121)로 유입되는 LNG는 각 링형 토출부재(121)의 하단에 마련된 다수의 토출구멍(121a)을 통해 통형 본체(110)의 내부 하부로 토출된다.

상기에서 통형 본체(110)의 내부 하부로 토출된 LNG는 통형 본체(110)의 내부 하부에 설치된 제1가열유니트(120)의 각 스팀관(131)을 통해 기화되고, 기화된 NG(천연가스)는 통형 본체(110)의 상부로 상승하게 된다.

상기 제1가열유니트(120)를 통한 LNG 기화과정에서 발생된 이물질은 통형 본체(110)의 하부로 하강하게 되고, 이물질 배출구멍(112)을 통해 통형 본체(110)의 외부로 배출된다.

상기 제1가열유니트(120)를 통해 기화되어 통형 본체(110)의 상부로 상승하는 천연가스에 포함된 일부의 이물질은 LNG 공급유니트(120)와 제2가열유니트(140) 사이에 설치된 제1필터(150)를 통해 상승이 억제된다.

한편, 제1가열유니트(120)를 통해 기화되어 제1필터(150)의 상부로 상승한 천연가스는 통형 본체(110)의 내부 상부에 설치된 제2가열유니트(120)의 각 스팀관(131)을 통과하는 과정에서 2차 가열되어 완전 기화되어 통형 본체(110)의 천연가스 배출구(111)를 통해 엔진으로 공급된다.

상기에서 통형 본체(110)의 내부 상부에서 제2가열유니트(120)를 통해 2차 가열되는 과정에서 발생된 이물질은 통형 본체(110) 내부의 2차가열유니트(120) 상부에 설치된 제2필터(160)를 통해 상승이 억제되어 통형 본체(110)의 상단의 천연가스 배출구(111)로는 이물질이 제거된 천연가스만이 배출될 수 있게 된다.

이처럼 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 천연액화가스 기화기(100)는 통형 본체(110)의 내부로 공급되는 LNG를 제1가열유니트(110)와 제2가열유니트(120)를 통해 완전 기화하여 엔진으로 공급할 수 있게 되고, 기화과정에서 발생하는 이물질을 제거하여 천연가스의 품질을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

100 : 액화천연가스 기화기
110 : 통형 본체
120 : LNG 공급유니트
130 : 제1가열유니트
140 : 제2가열유니트
150 : 제1필터
160 : 제2필터

Claims (8)

1. 상단에 천연가스 배출구(111)가 마련되고, 하단에 이물질 배출구(112)가 마련되는 통형 본체(110);
   통형 본체(110)의 내부 중앙에 설치되어 통형 본체(110)의 내부 하부로 LNG를 토출하는 LNG 공급유니트(120);
   통형 본체(110)의 내부 하부에 설치되어 LNG 공급유니트(120)를 통해 통형 본체(110)의 내부 하부로 토출되는 LNG를 가열하여 기화하는 제1가열유니트(130);
   통형 본체(110)의 내부 상부에 설치되어 제1가열유니트(130)를 통해 기화된 천연가스를 2차 가열하는 제2가열유니트(140);를 포함하고,
   통형 본체(110) 내부의 LNG 공급유니트(120)와 제2가열유니트(140)의 사이에 설치되어 제1가열유니트(130)를 통해 LNG가 기화되는 과정에서 발생하는 이물질이 통형 본체(110)의 상부로 상승되지 않도록 하는 제1필터(150);
   통형 본체(110) 내부의 제2가열유니트(140)의 상부에 설치되어 제2가열유니트(140)를 통해 천연가스가 2차 가열되는 과정에서 발생하는 이물질이 통형 본체(110)의 상단의 천연가스 배출구(111)를 통해 엔진으로 공급되지 않도록 하는 제2필터(160);를 포함하며,
   통형 본체(110)는 상부체(110a)와 중간체(110b), 하부체(110c)가 각각 플랜지 결합된 형태를 가지고, 상부체(110a)의 상단 중앙에 천연가스(NG) 배출구(111)가 마련되고, 하부체(110c)의 하단 중앙에 이물질 배출구(112)가 마련되되;
   통형 본체(110)의 상부체(110a)의 상단은 천연가스 배출구(111)를 통해 천연가스가 원활하게 배출될 수 있도록 둥글게 상향 돌출되고, 통형 본체(110)의 하부체(110c)의 하단은 이물질 배출구(112)를 통해 이물질이 원활하게 배출될 수 있도록 둥글게 하향 돌출되며,
   LNG 공급유니트(120)는
   하단 둘레에 다수의 토출구멍(121a)이 원형으로 배열 형성되고, 동심으로 설치되는 복수의 링형 토출부재(121);
   LNG 저장탱크와 연결되는 LNG 공급관(122);
   각 링형 토출부재(121) 사이를 연결하는 연결관(123);을 포함하고,
   LNG 공급유니트(120)의 각 링형 토출부재(121)에 형성되는 토출구멍(121a)의 직경은 LNG 공급관(122) 또는 연결관(123)에서 멀어질수록 크게 형성되어 각 토출구멍(121a)에서 균일하게 LNG가 토출되며,
   제1가열유니트(130) 및 제2가열유니트(140)는 지그재그형 또는 스파이럴형으로 형성된 다수의 원형 스팀관(131)(141)이 상하방향으로 적층된 형태이고,
   LNG를 초기 가열하여 기화하는 제1가열유니트(130)의 원형 스팀관(131)의 적층 개수는 제1가열유니트(130)를 통해 기화된 NG를 2차 가열하는 제2가열유니트(140)의 원형 스팀관(141)의 적층 개수보다 많게 설정되되;
   통형 본체(110)의 하부체(110c)의 하단에는 복수의 착지다리(113)가 마련되고,
   제1가열유니트(130) 및 제2가열유니트(140)의 스팀온도 및 압력은 동일하게 설정된 것을 특징으로 하는 액화천연가스 기화기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제

Images