KR101823028B1 - 가스 처리 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

가스 처리 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 가스 처리 시스템은, 선박 또는 해상 구조물에 마련되는 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 가압 및 가열하는 압축 가열부; 상기 압축 가열부로부터 가압 및 가열된 상기 증발가스를 이송하는 가스 블로워; 상기 가스 블로워로부터 상기 증발가스를 공급받아 연소가스를 생성하는 통합형 IGG/GCU 유닛; 및 상기 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 압축하여 상기 선박 또는 해상 구조물의 가스 소비처로 공급하는 다단압축기;를 포함하되, 상기 저장탱크의 워밍-업 시에는 상기 압축 가열부에서 가압 및 가열된 상기 증발가스는 상기 저장탱크로 공급되고, 상기 다단압축기의 적어도 일부를 거쳐 압축된 상기 증발가스가 상기 통합형 IGG/GCU 유닛으로 공급되는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 처리 시스템 및 방법{Handling System And Method Of Boil Off Gas}
본 발명은 가스 처리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저장탱크의 워밍-업 시에 압축 가열부에서 가압 및 가열된 증발가스는 저장탱크로 공급되고, 다단압축기의 일부를 거쳐 압축된 증발가스를 통합형 IGG/GCU 유닛으로 공급하는 가스 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 "LNG"라 함)는 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 있으며, 일 예로 LNG를 해상으로 수송(운반)할 수 있는 LNG 운반선이 사용되고 있다.
천연가스의 액화온도는 상압 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압 -163℃ 보다 약간만 높아도 쉽게 증발된다. LNG 운반선의 LNG 저장탱크의 경우 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG 저장탱크에 지속적으로 전달되므로, LNG 운반선에 의한 LNG 수송과정에서 LNG가 LNG 저장탱크 내에서 지속적으로 자연 기화되어 LNG 저장 탱크 내에 증발가스(Boil-Off Gas, BOG)가 발생한다.
BOG는 일종의 LNG 손실로서 LNG의 수송효율에 있어서 중요한 문제이며, LNG 저장탱크 내에 증발가스가 축적되면 LNG 저장탱크 내의 압력이 과도하게 상승하여 탱크가 파손될 위험이 있으므로, LNG 저장탱크 내에서 발생하는 BOG를 처리하기 위한 다양한 방법이 연구되고 있다.
최근에는 BOG의 처리를 위해, BOG를 재액화하여 저장탱크로 복귀시키는 방법, BOG를 선박의 엔진의 에너지원으로 사용하는 방법 등이 사용되고 있다. 그리고 잉여의 BOG에 대해서는 가스연소유닛(Gas Combustion Unit, GCU)에서 연소시키는 방법을 사용하고 있다.
가스연소유닛은 BOG를 달리 활용할 데가 없는 경우 저장탱크의 압력 조절을 위하여 불가피하게 잉여의 BOG를 연소하는 것으로서, BOG가 가지고 있는 화학 에너지가 연소에 의해 낭비되는 결과를 초래한다는 문제가 있다.
LNG 운반선의 추진 시스템에서 메인 추진 장치로서 이중 연료 연소(Dual Fuel, DF) 엔진을 적용하는 경우, LNG 저장탱크 내에서 발생하는 증발가스를 DF 엔진의 연료로서 사용하여 증발가스를 처리할 수 있는데, LNG 저장탱크 내에서 발생하는 증발가스의 양이 DF 엔진에서 선박의 추진에 사용되는 연료의 양을 초과하는 경우에, LNG 저장탱크를 보호하기 위해 증발가스를 GCU로 보내어 소각시키기도 한다.
LNG의 하역이 이루어진 후에도 저장탱크 내부에는 증발가스가 남아있다. 이 경우 저장탱크의 유지보수 등을 위해 작업자가 저장탱크의 내부로 접근할 수 있기 위해서는, LNG가 극저온의 발화성 물질이라는 점을 감안하여 저장탱크의 증발가스를 완전히 비우는 치환작업이 선행되어야 한다.
저장탱크의 치환 작업은, LNG가 모두 하역된 액화가스 저장탱크의 내부 온도를 올려주기 위한 승온 단계(warm-up)를 거친 후, 불활성 가스를 액화가스 저장탱크의 내부에 공급하여 잔존하는 천연가스를 제거하는 단계(inerting)로 진행된다.
도 1에는 이와 같은 저장탱크의 치환 작업 중 승온을 위한 시스템을 개략적으로 도시하였다.
도 1에 도시된 바와 같이, 저장탱크의 승온을 위해 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 컴프레서로 압축한 후 히터에서 가열하여 저장탱크로 공급함으로써, 저장탱크의 온도를 높이게 된다. 탱크 내부의 온도가 높아지고 부피가 커지면 저장탱크 내부의 압력이 증가하게 되고, 일정 값 이상으로 탱크 내부 압력이 증가하면 저장탱크 내부의 증발가스를 탱크 외부로 빼내게 LD(Low duty) 컴프레서에서 압축하고 히터로 승온시킨 후 GCU에서 연소시켜 선체 외부로 배출한다.
이러한 시스템은 저장탱크에서 치환 시 배출되는 증발가스를 GCU에서 연소시킴으로써 에너지를 낭비하게 될 뿐만 아니라, GCU로 증발가스를 공급하기 위한 별도의 LD 컴프레서 및 히터가 필요하여 장치 구성비용이 소요되며, 증발가스의 연소를 위해서 이들 장치의 구동을 위해 다시 에너지가 필요하므로 2중의 에너지 낭비가 발생하게 되는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하며 저장탱크의 치환 작업을 원활하게 수행할 수 있고 장치 구성비용을 절감할 수 있는 증발가스의 처리 시스템을 제안하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박 또는 해상 구조물에 마련되는 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 가압 및 가열하는 압축 가열부;
상기 압축 가열부로부터 가압 및 가열된 상기 증발가스를 이송하는 가스 블로워;
상기 가스 블로워로부터 상기 증발가스를 공급받아 연소가스를 생성하는 통합형 IGG/GCU 유닛; 및
상기 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 압축하여 상기 선박 또는 해상 구조물의 가스 소비처로 공급하는 다단압축기;를 포함하되,
상기 저장탱크의 워밍-업 시에는 상기 압축 가열부에서 가압 및 가열된 상기 증발가스는 상기 저장탱크로 공급되고, 상기 다단압축기의 적어도 일부를 거쳐 압축된 상기 증발가스가 상기 통합형 IGG/GCU 유닛으로 공급되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템이 제공된다.
바람직하게는 상기 압축 가열부는, 상기 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 압축하는 HD 컴프레서와, 상기 HD 컴프레서에서 압축된 상기 증발가스를 가열하는 HD 히터와, 상기 HD 컴프레서 및 HD 히터가 마련되어 상기 저장탱크로 가압 및 가열된 상기 증발가스를 공급하는 워밍-업 가스공급라인을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 HD 히터의 하류에서 상기 워밍-업 가스공급라인으로부터 분기되어 상기 통합형 IGG/GCU 유닛으로 상기 증발가스를 공급하는 가스분기라인과, 상기 가스분기라인에 마련되는 개폐 밸브를 더 포함하고, 상기 가스분기라인의 상기 개폐 밸브 하류에 상기 가스 블로워가 마련될 수 있다.
바람직하게는 상기 통합형 IGG/GCU 유닛은, 상기 증발가스의 연소공간을 제공하도록 마련되는 본체와, 상기 본체에 마련되어 상기 증발가스를 연소시키는 버너와, 상기 본체에 상기 증발가스의 연소를 위한 공기를 공급하는 에어 공급부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 통합형 IGG/GCU 유닛의 상기 본체로 상기 연소가스의 스크러빙(scrubbing)용 해수를 공급하는 해수 공급부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 본체에는 상기 연소공간을 둘러싸는 환형의 스크러빙 공간이 마련되어 상기 연소공간에서 생성된 연소가스는 상기 스크러빙 공간에서 스크러빙된 후 상기 본체 외부로 배출될 수 있다.
바람직하게는 상기 통합형 IGG/GCU 유닛은, 상기 본체의 바닥부에 마련되어 상기 연소가스를 스크러빙한 해수가 배출되는 해수 배출구를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 통합형 IGG/GCU 유닛은 GCU 모드, IGG 모드 및 동시 모드(SIMULTANEOUS MODE)로 구동 가능하다.
바람직하게는, 상기 동시 모드에서는 통합형 IGG/GCU 유닛에서 상기 증발가스의 연소로 생성된 연소가스는 상기 저장탱크의 퍼징을 위한 불활성가스로 공급될 수 있다.
바람직하게는, 상기 다단압축기에는 컴프레서(compressor)와 인터쿨러(intercooler)가 교대로 마련되어 압축 및 중간냉각을 반복하여 상기 증발가스를 상기 가스 소비처의 연료 공급 압력으로 압축할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박 또는 해상 구조물에 마련되는 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 가압 및 가열하여 상기 저장탱크의 워밍-업(warming-up)을 위해 상기 저장탱크로 공급하고,
상기 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 압축하여 상기 선박 또는 해상 구조물의 가스 소비처로 공급하는 다단압축기로 상기 증발가스를 공급하여 상기 다단압축기의 적어도 일부를 거쳐 압축된 상기 증발가스를 상기 선박 또는 해상 구조물에 마련되는 통합형 IGG/GCU 유닛으로 공급하여 연소시키는 것을 특징으로 하는 가스 처리 방법이 제공된다.
본 발명에서는 저장탱크의 워밍-업 시에 압축 가열부에서 가압 및 가열된 증발가스를 저장탱크로 공급하면서, 다단압축기의 일부를 거쳐 압축된 증발가스를 통합형 IGG/GCU 유닛으로 공급하게 된다. 이를 통해 워밍-업 시에도 저장탱크에서 발생하는 증발가스 잔량을 통합형 IGG/GCU 유닛으로 공급하여 적절히 처리할 수 있다.
특히 선박에 추진용 엔진 등으로의 연료 공급을 위해 선박에 기설치된 다단압축기를 활용함으로써, 별도의 장치 구성을 요하지 않아 시스템 구성 비용을 절감하고, 선내 공간 확보에 기여할 수 있다. 또한, 저장탱크의 워밍-업 시에도 통합형 IGG/GCU 유닛으로 증발가스를 공급할 수 있으며, 가스 블로워의 가스 도입 온도 제한을 해결할 수 있다.
도 1은 저장탱크의 승온을 위한 종래 시스템의 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 실시예 시스템 중 통합형 IGG/GCU 유닛 부분을 보다 구체적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템에서 동시 모드(SIMULTANEOUS MODE)의 구동 원리를 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.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 개략적으로 도시하였고, 도 3에는 그 중 통합형 IGG/GCU 유닛 부분만을 보다 구체적으로 도시하였다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 가스 처리 시스템은, 선박 또는 해상 구조물에 마련되는 저장탱크(CT)로부터 발생하는 증발가스를 가압 및 가열하는 압축 가열부(100)와, 압축 가열부로부터 가압 및 가열된 증발가스를 이송하는 가스 블로워(200)와, 가스 블로워로부터 증발가스를 공급받아 연소가스를 생성하는 통합형 IGG/GCU 유닛(300)이 마련된다.
압축 가열부(100)는, 저장탱크(CT)로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 압축하는 HD 컴프레서(110)와, HD 컴프레서에서 압축된 증발가스를 가열하는 HD 히터(120)와, HD 컴프레서 및 HD 히터가 마련되어 가압 및 가열된 증발가스를 저장탱크로 공급하는 워밍-업 가스공급라인(SL)을 포함할 수 있다.
LNG의 하역이 이루어진 후에도 저장탱크 내부에는 증발가스가 남아있다. 이 경우 저장탱크의 유지보수 등을 위해 작업자가 저장탱크의 내부로 접근할 수 있기 위해서는, LNG가 극저온의 발화성 물질이라는 점을 감안하여 저장탱크의 증발가스를 완전히 비우는 치환작업이 선행되어야 한다. 이러한 치환을 퍼징(Purging)이라고 한다.
저장탱크(CT)의 치환은, LNG가 모두 하역된 액화가스 저장탱크의 내부 온도를 올려주기 위한 승온 단계(warm-up)와, 불활성 가스를 액화가스 저장탱크의 내부에 공급하여 잔존하는 천연가스를 제거하는 제1 불활성화 단계(inerting)와, 건조기(dryer)에 의해 건조된 공기를 액화가스 저장탱크의 내부에 공급하여 불활성 가스를 제거하는 통기 단계(aeration)로 진행된다. 작업자가 저장탱크의 내부에 접근하여 저장탱크의 유지보수 작업을 완료한 후에는, 다시 건조기에 의해 건조된 공기를 저장탱크로 공급하여 수분을 제거하는 건조 단계(drying)와, 화재나 폭발의 가능성을 없애기 위해 불활성 가스를 액화가스 저장탱크의 내부에 공급하여 산소를 제거하는 제2 불활성화 단계와, 탄화수소 가스를 저장탱크의 내부에 공급하여 불활성 가스를 제거하는 가스처리 단계(gassing-up)와, LNG 등의 액화가스 스프레이를 이용하여 저장탱크를 냉각시키는 냉각 단계(cool-down)의 작업이 진행된다.
이러한 저장탱크(CT)의 치환 중 첫 번째 단계로써, 본 실시예 시스템에서는 저장탱크에서 발생한 증발가스를 압축 가열부(100)에서 압축 및 가열하여 저장탱크로 공급하여 저장탱크의 내부 온도를 높이게 된다. 이러한 승온 단계를 통해 저장탱크 내부의 온도 및 압력을 높여 탱크 외부로의 가스 배출이 이루어지도록 하고, 후술하는 불활성 가스로 공급될 수 있는 연소가스 성분, 예를 들어 이산화탄소가 극저온인 탱크 내부로 공급될 때 얼어붙는 현상을 방지할 수 있다.
한편 본 실시예 시스템에는, HD 히터(120)의 하류에서 워밍-업 가스공급라인(SL)으로부터 분기되어 통합형 IGG/GCU 유닛(300)으로 증발가스를 공급하는 가스분기라인(DL1)과, 가스분기라인(DL1)에 마련되는 개폐 밸브(250)를 더 포함하고, 가스분기라인(DL1)의 개폐 밸브(250) 하류에 가스 블로워(200)가 마련될 수 있다.
저장탱크(CT)로부터 배출되는 증발가스를 가스분기라인(DL1)으로 공급하여 가스 블로워(200)를 거쳐 약 1.1 bara로 가압하여 통합형 IGG/GCU 유닛(300)에서 처리되도록 할 수 있다. 이처럼 워밍-업 가스공급라인(SL)의 HD 히터(120) 하류에서 통합형 IGG/GCU 유닛(300)으로 증발가스를 공급할 수 있는 가스분기라인(DL1)을 마련함으로써, 가스 압축 및 가열을 위한 별도의 장치를 구성하지 않고, HD 컴프레서(110) 및 HD 히터(120)를 공유할 수 있다. 따라서 장치 구성비용을 절감하고, 선내 공간을 확보할 수 있다.
다만, 통합형 IGG/GCU 유닛(300)으로 증발가스를 공급하는 가스 블로워(200)는 가스 도입 온도에 제한이 있다. 가스 블로워(200)의 가스 도입 온도는 최대 30℃ 내외인데, 저장탱크(CT)의 승온(warming-up)을 위해 HD 컴프레서(110) 및 HD 히터(120)를 거쳐 저장탱크로 공급되는 증발가스의 최고 온도는 80℃ 내외까지 올라간다. 이러한 고온의 증발가스는 가스 블로워(200)로 공급될 수 없고, 따라서 저장탱크의 승온 과정 중에는, 가스분기라인(DL1)의 가스 블로워(200)를 통해 통합형 IGG/GCU 유닛(300)으로 남는 증발가스를 공급할 수 없게 된다.
이를 위해 본 실시예의 시스템에서는 추가로, 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 다단압축기(400)로 공급하여 압축하고 통합형 IGG/GCU 유닛(300)으로 공급할 수 있는 제2 가스분기라인(DL2)을 마련하였다.
본 실시예에서 증발가스 처리가 이루어지는 선박에는 LNG로부터 발생하는 증발가스를 압축하여 가스연료로 공급받는 추진용 엔진(미도시)과, 추진용 엔진보다 저압인 가스연료를 공급받는 발전용 엔진(미도시)이 마련된다.
추진용 엔진은 100 내지 400 bar로 압축된 가스연료를 공급받는 고압가스 엔진이고, 발전용 엔진은 3 내지 15 bar로 압축된 가스연료를 공급받는 엔진일 수 있다. 예를 들어 추진용 엔진은 300 bar 내외로 압축된 가스를 연료로 공급받는 MDT사의 ME-GI 엔진일 수 있고, 발전용 엔진은 5 내지 7 bar로 압축된 가스를 연료로 공급받는 DFDG(Dual Fuel Diesel Generator) 또는 DFDE(Dual Fuel Diesel Electric) 엔진과 같은 DF 엔진일 수 있다.
가스 소비처, 즉 본 실시예에서는 추진용 엔진으로의 연료 공급을 위해 선박에는 컴프레서(compressor)와 인터쿨러(intercooler)가 교대로 마련되어 압축 및 중간냉각을 반복하여 증발가스를 추진용 엔진의 연료 공급 압력으로 압축하는 다단압축기(400)가 마련될 수 있고, 도 2에는 각각 다섯 개의 컴프레서와 인터쿨러가 마련된 다단압축기(400)를 도시하였다. 이러한 다단압축기의 구성은 추진용 엔진의 연료 공급 압력에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
저장탱크로부터 증발가스를 탱크 외부로 배출하는 가스배출라인(EL)이 마련되고, 가스배출라인(EL)으로부터 압축 가열부(100)가 마련되는 워밍-업 가스공급라인(SL)과 가스 소비처로의 가스 공급을 위해 다단압축기(400)로 연결되는 연료공급라인(FL)이 분기될 수 있다.
발전용 엔진으로는 발전용 엔진의 가스 공급 압력에 맞추어 증발가스를 압축하는 별도의 압축기가 마련될 수도 있으나, 추진용 엔진을 위한 다단압축기의 중간단에서 발전용 엔진으로 가스를 공급할 수 있도록 공급라인(미도시)을 마련하여, 다단압축기의 일부를 거쳐, 예를 들면 3단계의 압축 및 중간 냉각을 거쳐 발전용 엔진의 가스 공급 압력으로 압축되면 이를 발전용 엔진으로 공급하도록 구성할 수도 있다.
본 실시예 시스템에서는 압축 가열부(100)를 통해 저장탱크(CT)를 워밍-업하는 때에, 이러한 추진용 엔진 및 발전용 엔진으로 가스를 압축하여 공급할 수 있는 다단압축기(400)로부터 증발가스를 압축하여 통합형 IGG/GCU 유닛(300)으로 공급한다.
즉 저장탱크(CT)의 워밍-업 시, 압축 가열부(100)에서 가압 및 가열된 증발가스는 저장탱크로 공급되고, 다단압축기(400)의 일부를 거쳐 압축된 증발가스가 통합형 IGG/GCU 유닛(300)으로 공급되는 것이다.
이를 통해 저장탱크의 워밍-업 시에, 가스 도입 온도 제한이 있는 가스 블로워(200)를 사용하지 않고도 통합형 IGG/GCU 유닛(300)으로 증발가스를 공급하여 이를 처리할 수 있으면서, 추진용 엔진 등 가스 소비처에 연료 공급을 위해 선박에 기설치된 다단압축기(400)를 활용함으로써 별도의 장치 구성 비용을 절감할 수 있다.
가스분기라인(DL1)에는 가스 블로워(200)로의 증발가스 공급을 차단할 수 있는 개폐 밸브(250)가 가스 블로워의 상류에 마련된다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 통합형 IGG/GCU 유닛(300)은 IGG(Inert Gas Generator)와 GCU(Gas Combustion Unit)가 통합된 장치로, 증발가스의 연소공간을 제공하도록 마련되는 본체(310)와, 본체에 마련되어 증발가스를 연소시키는 버너(320)와, 본체에 증발가스의 연소를 위한 공기를 공급하는 에어 공급부(350)를 포함할 수 있다.
시스템에는 통합형 IGG/GCU 유닛의 본체(310)로 연소가스의 스크러빙(scrubbing)용 해수를 공급하는 해수 공급부(500)를 더 포함할 수 있다. 해수 공급부(500)에는 해수 저장탱크(미도시)로부터 해수를 통합형 IGG/GCU 유닛(300)의 본체(310)로 공급하는 해수 공급펌프(510)가 마련된다.
버너(320)는 오일과 증발가스 모두를 연료로 연소시킬 수 있는 이중연료(dual Fuel) 타입으로 마련될 수 있으며, 이러한 연료 공급을 위해 본체(310)에는 가스 공급부(330)의 가스 라인(GL)과 오일 공급부(340)의 오일 라인(OL)이 연결된다.
본체(310) 상부의 버너(320)로 공급된 연료는, 에어 공급부(350)에서 송풍기(351)를 거쳐 에어라인(AL)을 통해 버너로 공급되는 공기에 의해 본체 중심부의 연소공간(311)에서 연소된다. 증발가스 또는 오일 연료가 연소되어 생성된 연소가스는, 본체(310)에서 연소공간(311)을 둘러싸며 마련된 환형의 스크러빙 공간(312)에서 스크러빙을 거쳐 연소가스 중에 포함된 수용성 가스와 찌꺼기 등이 제거된 후 본체(310) 상단으로 배출된다. 스크러빙 공간(312)에는 스크러빙용 해수를 연소가스에 분사하는 분사노즐(313)과, 연소가스를 여과할 수 있는 필터링 부재가 공간의 상부 및 하부에 마련(314a, 314b)될 수 있다.
연소가스의 스크러빙에 이용된 해수는 본체 하단으로 배출된다. 이를 위해 본체의 바닥부에는 해수 배출구(315)가 마련되며 연소가스를 스크러빙한 해수가 해수 배출구로 배출되어 탱크(520)로 회수된다.
통합형 IGG/GCU 유닛(300)은 GCU 모드, IGG 모드 및 동시 모드(SIMULTANEOUS MODE)로 구동 가능하다.
동시 모드에서는 통합형 IGG/GCU 유닛에서 증발가스의 연소로 생성된 연소가스는 저장탱크의 퍼징을 위한 불활성가스로 공급될 수 있다. 통합형 IGG/GCU 유닛에서는 스크러빙을 거친 연소가스를 본체 외부로 배출하는 벤트라인(VL)이 마련되고, 저장탱크의 퍼징을 위한 불활성가스로써 연소가스를 저장탱크로 공급할 수 있는 불활성가스 공급라인(IL)이 벤트라인(VL)으로부터 분기되어 저장탱크(CT)로 연결될 수 있다.
통합형 IGG/GCU 유닛(300)의 각각의 구동 방법에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 우선 통합형 IGG/GCU 유닛의 GCU 모드에서는 증발가스를 연소시켜 생성된 연소가스는 선외로 배출(vent)되며, 통합형 IGG/GCU 유닛의 IGG 모드로 설정한 상태에서는 오일 또는 증발가스를 연소시켜 생성된 연소가스를 저장탱크의 퍼징(Purging)을 위한 불활성가스로 공급할 수 있다. 다음으로 통합형 IGG/GCU 유닛의 동시 모드에서는 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 연소시키면서, 연소로 생성된 연소가스를 다시 저장탱크로 공급하여, 이를 저장탱크의 퍼징을 위한 불활성가스로 이용하게 된다.
이러한 통합형 IGG/GCU 유닛의 동시 모드에서는 저장탱크의 상부로 배출되는 증발가스를 통합형 IGG/GCU 유닛으로 공급하여, 증발가스를 연소시켜 생성되는 연소가스, 즉 이산화탄소 기체를 불활성가스 공급라인을 통해 다시 저장탱크로 공급하여 저장탱크를 치환할 수 있다. 메탄이 주성분인 증발가스보다 밀도가 높은 기체인 이산화탄소는 저장탱크의 하부로 공급하여 증발가스를 밀어올려 저장탱크 상부로 빼내는 바닥충전(bottom filling) 방식으로 이루어질 수 있다. 이러한 동시 모드에서는 저장탱크의 증발가스 제거와 불활성 가스 공급이 동시에 이루어질 수 있어, 저장탱크의 치환시간을 단축하고 효율을 높일 수 있고, 불활성 가스 공급을 위한 별도의 설비를 필요치 않아 장치 구성 비용을 절감하고 선내 공간 확보에 기여할 수 있다. 본 실시예 방법은 LNG 운반선 등과 같이 저장탱크를 비우는 경우가 빈번한 선박에서 특히 효과적으로 적용될 수 있다.
도 4에는 동시 모드(SIMULTANEOUS MODE)의 구동 원리를 개략적으로 도시하였는데, 도 4에 도시된 바와 같이 저장탱크(CT)에서 발생하는 증발가스는 다단압축기(400)로 공급되고, 다단압축기(400)의 적어도 일부를 거쳐 압축된 후 통합형 IGG/GCU 유닛(300)으로 공급되어 에어 공급부(350)에서 공급되는 공기와 함께 버너를 거쳐 본체 내 연소공간에서 연소되고, 해수 공급부(500)로부터 공급되는 해수에 의해 스크러빙되면서 1차적으로 냉각된다. 연소가스는 쿨링 유닛(600)에서 다시 냉각되고, 드라이 유닛(700)을 거쳐 연소가스에 남아있는 수분을 제거한 후 저장탱크(CT)에 불활성 가스로 공급된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
CT: 저장탱크
100: 압축 가열부
110: HD 컴프레서
120: HD 히터
200: 가스 블로워
250: 개폐 밸브
300: 통합형 IGG/GCU 유닛
400: 다단압축기

Claims (11)

  1. 선박 또는 해상 구조물에 마련되는 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 상기 저장탱크 외부로 배출시키는 가스배출라인;
    상기 가스배출라인을 따라 배출되는 증발가스를 가압 및 가열하여 상기 저장탱크로 공급하는 워밍-업 가스공급라인;
    상기 가스배출라인을 따라 배출되는 증발가스를 압축하여 상기 선박 또는 해상 구조물의 엔진의 연료로 공급하는 연료공급라인;
    상기 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 연소가스를 생성하는 통합형 IGG/GCU 유닛; 및
    상기 워밍-업 가스공급라인으로부터 분기되며 상기 가압 및 가열된 증발가스를 상기 통합형 IGG/GCU 유닛으로 공급하는 가스분기라인;을 포함하고,
    상기 가스분기라인은 상기 증발가스의 도입 온도 제한이 있는 것을 특징으로 하되,
    상기 연료공급라인으로부터 분기되며 상기 압축 증발가스를 상기 통합형 IGG/GCU 유닛으로 공급하는 제2 가스분기라인;을 더 포함하여,
    상기 워밍-업 가스공급라인을 따라 가압 및 가열된 증발가스의 온도가 상기 가스분기라인의 도입 온도를 초과하는 경우에는, 상기 제2 가스분기라인을 이용하여 상기 통합형 IGG/GCU 유닛으로 증발가스를 공급하는, 가스 처리 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 워밍-업 가스공급라인에는,
    상기 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 압축하는 HD 컴프레서; 및
    상기 HD 컴프레서에서 압축된 상기 증발가스를 가열하는 HD 히터;를 포함하는 압축 가열부가 마련되는, 가스 처리 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 가스분기라인에 마련되는 개폐 밸브;를 더 포함하고,
    상기 개폐 밸브 하류에는 상기 압축 가열부에서 가압 및 가열된 증발가스를 상기 통합형 IGG/GCU 유닛으로 공급하며 가스 도입 온도 제한이 있는 가스 블로워;가 마련되는, 가스 처리 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 연료공급라인에는,
    상기 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 압축 및 중간냉각시켜 상기 선박 또는 해상 구조물의 엔진으로 공급하는 다단압축기;가 마련되는, 가스 처리 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 통합형 IGG/GCU 유닛은
    상기 증발가스의 연소공간을 제공하도록 마련되는 본체;
    상기 본체에 마련되어 상기 증발가스를 연소시키는 버너;
    상기 본체에 상기 증발가스의 연소를 위한 공기를 공급하는 에어 공급부; 및
    상기 통합형 IGG/GCU 유닛의 상기 본체로 상기 연소가스의 스크러빙(scrubbing)용 해수를 공급하는 해수 공급부;를 더 포함하는, 가스 처리 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 본체에는 상기 연소공간을 둘러싸는 환형의 스크러빙 공간이 마련되어 상기 연소공간에서 생성된 연소가스는 상기 스크러빙 공간에서 스크러빙된 후 상기 본체 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 통합형 IGG/GCU 유닛은
    상기 본체의 바닥부에 마련되어 상기 연소가스를 스크러빙한 해수가 배출되는 해수 배출구를 더 포함하는 가스 처리 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    통합형 IGG/GCU 유닛은 GCU 모드, IGG 모드 및 동시 모드(SIMULTANEOUS MODE)로 구동 가능한 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  9. 청구항 4 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통합형 IGG/GCU 유닛에서 상기 증발가스의 연소로 생성된 연소가스는 상기 저장탱크의 퍼징을 위한 불활성가스로 공급되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 저장탱크의 워밍-업 시에는,
    상기 압축 가열부에서 가압 및 가열된 증발가스가 상기 저장탱크로 공급되고,
    상기 다단압축기의 적어도 일부를 거쳐 압축된 증발가스가 상기 제2 가스분기라인을 따라 상기 통합형 IGG/GCU 유닛으로 공급되는 것을 특징으로 하는, 가스 처리 시스템.
  11. 선박 또는 해상 구조물에 마련되는 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를,
    증발가스를 압축하여 엔진으로 공급하는 다단압축기 또는 증발가스를 압축 및 가열하여 상기 저장탱크로 공급하는 압축 가열부로 공급하고,
    잉여의 증발가스는 상기 압축 가열부 후단에서 분기되는 가스분기라인을 이용하여 통합형 IGG/GCU 유닛으로 공급하여 연소시키며,
    상기 저장탱크의 워밍-업을 실시할 때에는,
    상기 압축 가열부를 이용하여 상기 저장탱크로 증발가스를 압축 및 가열하여 공급하되,
    상기 가스분기라인은 폐쇄하고, 상기 다단압축기에서 압축한 증발가스를 상기 다단압축기가 마련되는 연료공급라인으로부터 분기되는 제2 가스분기라인을 이용하여 상기 통합형 IGG/GCU 유닛으로 공급하여 불활성 가스를 생성하여 상기 저장탱크의 치환 가스로 공급하는, 가스 처리 방법.
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