KR101865679B1 - 열효율이 개선된 이동형 액화천연가스 기화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액화천연가스의 기화 처리를 위한 기화처리설비를 갖는 이동형 기화처리유닛; 상기 기화처리설비로 공급하기 위한 액화천연가스가 저장되는 LNG저장부를 갖는 이동형 LNG저장유닛;을 포함하는 이동형 액화천연가스 기화장치에 있어서, 상기 기화처리설비는, 액화천연가스의 이송을 담당하고 일정 길이로 배치되는 관체로서, 액화천연가스를 내부에 통과시켜 이송시키는 도중에 수중(水中) 또는 공기중(空氣中) 가열을 통해 열전달하여 액화천연가스를 기화 처리할 수 있도록 구비되는 이송파이프; 상기 수중(水中) 또는 공기중(空氣中) 가열되어 기화 처리를 수행하는 이송파이프의 기화처리영역 내에 삽입 배치되어 열효율을 개선하도록 구비된 스파이럴구조체;를 포함하며, 상기 스파이럴구조체는 판형몸체를 구비하되 길이방향을 따라 스파이럴(spiral) 구조를 갖도록 비틀어 꼬아서 형성시킨 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 구조 개선을 통해 이송 흐름을 갖는 액화천연가스에 전체적으로 고른 열전달이 미치게 함과 더불어 열효율을 극대화시킨 상태로 제어하여 액화천연가스를 기화 처리할 수 있으며, 개선된 열효율을 제공할 수 있다.

Description

열효율이 개선된 이동형 액화천연가스 기화장치{MOBILE TYPE LNG VAPORIZATION EQUIPMENT IMPROVED THERMAL EFFICIENCY}

본 발명은 이동형 액화천연가스(LNG) 기화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구조 개선을 통해 이송중인 액화천연가스에 전체적으로 고른 열전달이 미치게 함과 더불어 열효율을 극대화시켜 기화 처리할 수 있도록 한 이동형 액화천연가스(LNG) 기화장치에 관한 것이다.

현재 천연가스는 중앙공급장치에서 기화 처리하여 소비자에 공급되고 있으나, 지역에 따라서는 위성형 액화천연가스의 기화장치에 의해 가스 상태로 공급되고 있다.

이러한 위성형 액화천연가스의 기화장치는 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)의 이송라인을 장거리로 설치해야 하거나 위치가 고정되어있어 타지역으로 공급하기가 불가능하다.

특히, 산골이나 벽지에는 액화천연가스의 공급을 위한 배관 등의 설비를 설치하기가 매우 어려웠으며, 이로 인해 액화천연가스의 공급에 제약이 뒤따르는 문제점이 있었다.

또한, 종래에는 기화장치가 고장 또는 불가피한 원인이 발생되는 경우 천연가스의 공급이 불가하므로 기화장치를 수리하여 복원하는 등 천연가스의 재공급이 이루어질 때까지 사용할 수 없는 문제점이 있었다.

한편, 종래 EP1 712831 A1(ROCA ENRICH)의 특허문헌에서는 상압 기화기를 사용하여 외부환경과의 열교환을 수행하는 이동형 LNG 기화기를 제안하고 있으나, 이는 단순하게 상압에서 열교환하는 타입의 기화기로서, 열효율이 떨어지고 액화천연가스에 대해 극히 소량의 기화 처리만 가능한 구성을 보여주고 있어 대량 처리에는 미흡하다.

이에, 본원출원인은 종래의 상술한 문제점들을 해소하기 위하여 국내등록특허 제10-1650073호에 개시된 내용에서와 같이, 이동이 가능하면서도 대량 처리 및 고효율의 기화 처리를 실시할 수 있도록 하는 이동형 액화천연가스 기화장치를 제안하여 등록받은 바 있다.

이와 더불어, 동종업계에서도 액화천연가스의 기화 처리에 따른 열효율을 극대화할 수 있도록 하는 새로운 구성을 찾기 위해 지속적으로 연구개발을 수행하고 있다.

EP 1 712831 A1 대한민국 등록특허공보 제10-1650073호

본 발명은 상술한 문제점 등을 해소 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 구조 개선을 통해 이송 흐름을 갖는 액화천연가스에 전체적으로 고른 열전달이 미치게 함과 더불어 열효율을 극대화시켜 기화 처리할 수 있도록 한 열효율이 개선된 이동형 액화천연가스 기화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 액화천연가스를 이송 처리시 이송파이프 내에서 액화천연가스에 대한 이동 흐름을 제어하도록 구성함으로써 종래 이송파이프의 내측 표면부와 중심부 간에 존재하던 액화천연가스의 온도편차를 없앨 수 있도록 하고 액화천연가스에 미치는 열전달속도를 개선 및 열효율을 극대화할 수 있도록 하며, 이송파이프의 외부 표면과 접촉되는 가열체(예를 들면, 가열된 물이나 공기)와의 접촉기회를 극대화 및 전열면적을 넓힐 수 있도록 하여 열효율을 개선함은 물론 기화처리효율을 향상시킬 수 있도록 한 열효율이 개선된 이동형 액화천연가스 기화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 가열공기를 공급하는 방식에 있어 공기의 압출에 따른 고압 분출의 이젝팅 효과를 발생시킬 수 있도록 하여 기존에 비해 보다 강한 압력으로 이송파이프의 표면에 도달 및 접촉되게 유도함으로써 이송파이프의 표면에 대한 클리닝 처리효율을 높일 수 있도록 하고, 이송파이프 측에 미치는 열전달효율을 높임으로써 열효율을 개선할 수 있도록 한 열효율이 개선된 이동형 액화천연가스 기화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열효율이 개선된 이동형 액화천연가스 기화장치는, 액화천연가스의 기화 처리를 위한 기화처리설비를 갖는 이동형 기화처리유닛; 상기 기화처리설비로 공급하기 위한 액화천연가스가 저장되는 LNG저장부를 갖는 이동형 LNG저장유닛;을 포함하는 이동형 액화천연가스 기화장치에 있어서, 상기 기화처리설비는, 액화천연가스의 이송을 담당하고 일정 길이로 배치되는 관체로서, 액화천연가스를 내부에 통과시켜 이송시키는 도중에 수중(水中) 또는 공기중(空氣中) 가열을 통해 열전달하여 액화천연가스를 기화 처리할 수 있도록 구비되는 이송파이프; 상기 수중(水中) 또는 공기중(空氣中) 가열이 수행되는 이송파이프의 일부영역 내에 삽입 배치되어 열효율을 개선하도록 구비된 스파이럴구조체;를 포함하며, 상기 스파이럴구조체는 판형몸체를 구비하되 길이방향을 따라 스파이럴(spiral) 구조를 갖도록 비틀어 꼬아서 형성시킨 것으로서, 상기 이송파이프의 내부를 통과하는 액화천연가스가 상기 스파이럴구조체의 스파이럴 구조면을 타고 회전 이송되면서 위치 이동함과 더불어 혼합되게 유도하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 이송파이프는, 수중(水中)에서의 가열방식이 사용되는 경우, 물이 내부에 저장되는 기화처리탱크의 수중(水中)에 상기 스파이럴구조체가 삽입 배치된 일부영역이 위치되며; 상기 기화처리탱크에 침적 배치되고 가열용 버너가 내측 상부에 구비된 다운커머; 상기 다운커머의 하단부에 연통되게 연결 및 수평 배치된 채로 스파이럴구조체가 삽입 배치된 이송파이프의 하측에 위치되고, 길이방향으로 다수의 미세기공이 형성되어 배열된 버블생성파이프; 상기 액화천연가스를 공급받아 이송하는 이송파이프의 시작부분에서 분기된 채로 가열용 버너에 연결되는 분기배관; 상기 분기배관 상에 설치되고, 분기배관을 통해 공급되는 액화천연가스를 가열하여 기화시키고 기화된 천연가스를 상기 가열용 버너로 보내 버너의 가동에 필요한 연료의 공급을 가능하게 하는 전기히터; 상기 다운커머 내 가열용 버너로 연소용 공기를 공급하는 에어컴프레서;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 이송파이프는, 수중(水中)에서의 가열방식이 사용되는 경우, 물이 내부에 저장되는 기화처리탱크의 수중(水中)에 상기 스파이럴구조체가 삽입 배치된 일부영역이 위치되며; 상기 기화처리탱크에 침적 배치되고 가열용 버너가 상부에 구비된 다운커머; 상기 다운커머의 하단부에 연통되게 연결 및 수평 배치되고, 상기 다운커머의 둘레를 따라 방사상 구조로 다수가 연결되며, 길이방향으로 다수의 미세기공이 형성되어 배열된 버블생성파이프; 상기 액화천연가스를 공급받아 이송하는 이송파이프의 시작부분에서 분기된 채로 가열용 버너에 연결되는 분기배관; 상기 분기배관 상에 설치되고, 분기배관을 통해 공급되는 액화천연가스를 가열하여 기화시키고 기화된 천연가스를 상기 가열용 버너로 보내 버너의 가동에 필요한 연료의 공급을 가능하게 하는 전기히터; 상기 다운커머 내 가열용 버너로 연소용 공기를 공급하는 에어블로워;를 포함하되, 상기 스파이럴구조체가 삽입 배치된 일부영역의 이송파이프가 상기 다운커머의 외면에 코일형태로 감겨지게 배치함으로써 열효율을 개선하도록 구성하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 다운커머와 상기 버블생성파이프가 연통되게 연결되는 하단부 경계영역에 공기압출유도판을 돌출시켜 형성하고, 상기 공기압출유도판을 통해 버너의 가동으로 가열되는 고온 공기에 대해 이젝팅(ejecting) 처리에 의한 분출압을 높여 버블생성파이프 측으로 충격공기(pulsed aeration)를 보내 열효율을 개선하도록 구성하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 이송파이프는, 수중(水中)에서의 가열방식이 사용되는 경우, 물이 내부에 저장되는 기화처리탱크의 수중(水中)에 상기 스파이럴구조체가 삽입 배치된 일부영역이 위치되며; 상기 기화처리탱크의 내부 하측에 침적 배치되고, 이송파이프의 하측에 위치되는 연소가스가열관; 상기 연소가스가열관을 가열하기 위한 연소가스를 분사하는 버너; 상기 이송파이프의 시작부분에서 분기된 채로 상기 버너에 연결되는 분기배관; 상기 분기배관 상에 설치되고, 분기배관을 통해 공급되는 액화천연가스를 가열하여 기화시키고 기화된 천연가스를 상기 버너로 보내 버너의 가동에 필요한 연료의 공급을 가능하게 하는 전기히터; 상기 버너에 연소용 공기를 공급하기 위해 연결되는 에어블로워;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 이송파이프는, 공기중(空氣中)에서의 가열방식이 사용되는 경우, 액화천연가스의 기화 처리를 위해 설치되는 열교환기를 경유하도록 구비되고 상기 열교환기를 경유하는 영역에 스파이럴구조체를 삽입 배치시키며; 상기 열교환기를 경유하도록 설치되고 수조에 연결되어 수조로부터 공급되는 물이 순환되도록 설치되며, 일부영역이 물이 채워지는 물저장탱크의 내부에 위치되는 물순환배관; 상기 물저장탱크의 내부 하측에 배치되는 연소가스가열관; 상기 연소가스가열관을 가열하기 위한 연소가스를 분사하는 버너; 상기 이송파이프의 시작부분에서 분기된 채로 상기 버너에 연결되는 분기배관; 상기 분기배관 상에 설치되고, 분기배관을 통해 공급되는 액화천연가스를 가열하여 기화시키고 기화된 천연가스를 상기 버너로 보내 버너의 가동에 필요한 연료의 공급을 가능하게 하는 전기히터; 상기 버너에 연소용 공기를 공급하기 위해 연결되는 에어블로워;를 포함하되, 상기 물저장탱크 내에서 가열된 물을 이용하여 열교환기를 가열하고 열교환기에서의 열전달을 통해 이송파이프를 흐르는 액화천연가스를 기화 처리하도록 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 이송파이프를 통해 이송 흐름을 갖는 액화천연가스에 전체적으로 고른 열전달이 미치게 할 수 있고 열전달속도를 높일 수 있으며 열효율을 극대화시켜 액화천연가스를 기화 처리하는 등 개선된 열효율을 제공할 수 있다.

본 발명은 이송파이프의 기화처리영역 내에 스파이럴구조체를 삽입 배치함에 의해 액화천연가스의 이송 흐름을 제어함으로써 종래 이송파이프의 내측 표면부와 중심부 간에 존재하던 액화천연가스 자체의 온도편차를 없앨 수 있고 액화천연가스에 미치는 열전달속도를 개선 및 열효율을 극대화할 수 있으며, 이송파이프의 외부 표면과 접촉되는 가열체(가열된 물이나 공기)와의 접촉기회를 극대화 및 전열면적을 넓힐 수 있어 열효율을 개선할 수 있다.

본 발명은 가열공기를 공급하는 방식에 있어 공기압출유도판을 구비하는 구성을 통해 공기의 압출에 따른 고압 분출의 이젝팅 효과를 발생시킬 수 있으며, 기존에 비해 더욱 강한 압력으로 이송파이프의 외부 표면에 도달 및 접촉되게 유도할 수 있어 이송파이프의 외부 표면에 대한 클리닝효율을 높일 수 있고 이송파이프 측에 미치는 열전달효율을 높일 수 있어 열효율을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열효율이 개선된 이동형 액화천연가스 기화장치의 기화처리유닛을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열효율이 개선된 이동형 액화천연가스 기화장치의 LNG저장유닛을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열효율이 개선된 이동형 액화천연가스 기화장치의 사용상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 있어 기화처리설비의 제1실시예를 나타낸 상세도이다.
도 5는 본 발명에 있어 기화처리설비의 제2실시예를 나타낸 상세도이다.
도 6은 본 발명에 있어 기화처리설비의 제3실시예를 나타낸 상세도이다.
도 7은 본 발명에 있어 기화처리설비의 제4실시예를 나타낸 상세도이다.

본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 열효율이 개선된 이동형 액화천연가스 기화장치는 도 1 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 이동형 기화처리유닛(100)과 이동형 LNG저장유닛(200)을 포함하는 구성으로 이루어진다.

상기 이동형 기화처리유닛(100)은 액화천연가스(LNG)를 기화 처리하는 기화장치부(110)와, 상기 기화장치부(110)를 이동시킬 수 있는 제1이동장치부(120)를 포함하며, 이들은 상호간에 결합 또는 해체하여 분리할 수 있도록 구비된다.

상기 기화장치부(110)는 컨테이너 타입의 박스형 본체(111)와, 상기 본체(111)의 내부에 설치되는 기화처리설비(112)와, 상기 본체(111)의 후측 하면에 결합되는 이동바퀴(113)와, 상기 본체(111)의 전방(前方) 하면에 접철 가능하도록 결합되는 지지대(114)를 포함한다.

상기 지지대(114)는 상기 기화장치부(110)를 제1이동장치부(120)로부터 해체하여 분리시 펼쳐 사용함으로써 본체(111)를 지지하는 역할을 담당한다.

상기 제1이동장치부(120)는 운행 가능한 차량으로 구비함이 바람직하다.

상기 이동형 LNG저장유닛(200)은 액화천연가스(LNG)가 저장되는 LNG저장부(210)와, 상기 LNG저장부(210)를 이동시킬 수 있는 제2이동장치부(220)를 포함하며, 이들은 상호간에 결합 또는 해체하여 분리할 수 있도록 구비된다.

상기 LNG저장부(210)는 액화천연가스가 저장되는 LNG저장조(211)와, 상기 LNG저장조(211)의 후측 하면에 결합되는 이동바퀴(212)와, 상기 LNG저장조(211)의 전방(前方) 하면에 접철 가능하도록 결합되는 지지대(213)를 포함한다.

상기 지지대(213)는 상기 LNG저장부(210)를 제2 이동장치부(220)로부터 해체하여 분리시 펼쳐 사용함으로써 LNG저장조(211)를 지지하는 역할을 담당한다.

상기 제2이동장치부(220)는 운행 가능한 차량으로 구비함이 바람직하다.

즉, 상기 이동형 기화처리유닛(100)과 이동형 LNG저장유닛(200)을 통해 필요에 따라 원하는 지역에 이동 설치하여 액화천연가스를 기화 처리하는데 사용할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 이동형 액화천연가스 기화장치의 사용상태를 나타낸 도면으로서, 액화천연가스의 기화 처리를 통한 천연가스의 공급을 수행하는 경우, 상기 제1이동장치부(120)로부터 기화장치부(110)를 해체하여 분리 설치하고 상기 제2이동장치부(220)로부터 LNG저장부(210)를 해체하여 분리 설치한 후 LNG저장부(210)와 기화장치부(110)를 연결호스(H)를 통해 연결하면, 상기 LNG저장부(210)로부터 기화장치부(110)로 액화천연가스(LNG)를 공급할 수 있고 기화처리설비(112)를 통해 기화 처리함으로써 소비자에게 천연가스를 공급할 수 있게 된다.

상기 기화장치부(110)는 기화처리설비(112)의 가동을 위한 전원에 대해 상기 제1이동장치부(120)나 제2이동장치부(220)에 장착된 차량용 배터리를 사용할 수 있고, 때로는 외부 전원을 연결하는 방식으로 사용할 수 있다.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 열효율이 개선된 이동형 액화천연가스 기화장치를 구성하는 기화장치부(110), 특히 기화처리설비(112)에 대한 상세 구성을 도시하고 있으며, 이를 참조하여 기화처리설비(112)의 여러 가지 실시예를 설명하기로 한다.

도 4는 기화처리설비(112)의 제1 실시유형을 나타낸 것으로서, 수중(水中) 가열을 통해 기화 처리하는 수중 기화방식의 구성이다.

상세하게, 상기 LNG저장조(211)로부터 액화천연가스를 기화처리설비(112) 측으로 이송 처리하기 위한 이송펌프(1)와, 상기 이송펌프(1)를 통해 기화처리설비(112) 내로 이송 처리된 액화천연가스를 기화 처리하기 위한 장소로서 물이 내부에 저장되는 기화처리탱크(2)와, 상기 기화처리탱크(2)에 침적 배치되며 가열용 버너(4)가 내측 상부에 구비된 다운커머(3)와, 상기 다운커머(3)의 하단에 연통되게 연결 및 수평 배치되며 다수의 미세기공(5a)이 형성된 버블생성파이프(5)와, 상기 기화처리탱크(2) 내에 중간부가 위치하되 상기 버블생성파이프(5)의 상측에 배치되고 액화천연가스를 이송하는 이송파이프(6)와, 상기 이송파이프(6)의 시작부분에서 분기되고 상기 다운커머(3)에 연결되는 분기배관(7)과, 상기 분기배관(7) 상에 설치되고 분기배관(7)을 통해 이송되는 액화천연가스를 가열하여 기화시킴으로써 기화된 천연가스를 상기 버너(4)로 보내 버너 연소용 연료를 공급하기 위한 전기히터(8)와, 상기 다운커머(3) 내 버너(4)에 연소용 공기를 공급하기 위해 연결 구비되는 에어블로워(9)와, 상기 기화처리탱크(2) 상에서 기화 처리된 후 천연가스화되어 이송되는 이송파이프(6)의 천연가스공급영역 일지점에 설치되어 무색무취의 천연가스에 특유의 냄새를 부가한 후 소비자에게 공급하기 위한 냄새부가장치(10)를 포함한다.

상기 이송파이프(6)에는 상기 기화처리탱크(2) 내에 위치하여 기화 처리를 수행하게 되는 중간부, 즉 기화처리영역 내부에 액화천연가스의 이송에 따른 흐름을 제어함으로써 열효율을 개선하도록 스파이럴구조체(300)를 삽입 배치한다.

이때, 상기 스파이럴구조체(300)는 일정길이를 갖는 판형몸체를 구비하되 길이방향을 따라 스파이럴(spiral) 구조를 갖도록 비틀어 꼬아서 형성시킨 것으로서, 상기 이송파이프(6)의 내부를 통과하는 액화천연가스가 상기 스파이럴구조체(300)의 스파이럴 구조면을 타고 회전 이송되면서 위치 이동함과 더불어 혼합되게 유도하는 역할을 담당한다.

상기 다운커머(3)와 상기 버블생성파이프(5)가 연통되게 연결되는 하단부 경계영역에는 공기압출유도판(400)을 돌출시켜 형성하고, 상기 공기압출유도판(400)을 통해 버너(4)의 가동으로 가열되는 고온 공기에 대해 이젝팅(ejecting) 처리에 의한 분출압을 높일 수 있도록 하며, 이를 통해 상기 버블생성파이프(5) 측에서 기화처리탱크(2) 내에 위치되는 이송파이프(6)를 향하여 충격공기(pulsed aeration)를 내보낼 수 있도록 한다.

이때, 상기 공기압출유도판(400)은 도시한 바와 같이, 직선형 돌출구조도 가능하나, 라운드지는 곡면형 돌출구조로 하여 공기의 흐름을 원활하게 유도하면서 이젝팅 효과를 갖도록 구성할 수도 있다.

상기 기화처리탱크(2)의 일측에는 물을 공급하기 위한 물공급밸브(11)가 연결 구비되고, 타측에는 기화처리탱크(2) 내에 저장되는 물이 일정한 수위를 갖도록 물을 오버플로우(overflow) 처리하기 위한 오버플로우배관(12)이 연결 구비된다.

상기 버블생성파이프(5)의 미세기공(5a)은 끝부분 구역에서의 압력손실을 보상하여주기 위해 기공의 크기에 차이를 두어 형성하는 것이 바람직하다.

상기 에어블로워(9)는 에어컴프레서로 대체하여 사용하여도 무방하다.

도 5는 기화처리설비(112)의 제2 실시유형을 나타낸 것으로서, 수중(水中) 가열을 통해 기화 처리하는 수중 기화방식의 구성이며, 도 4를 참조하여 설명한 제1 실시유형과 동일한 구성을 갖는 것인데, 설치면적의 절감을 위하여 일부 구성에 대해 구조의 변형을 갖게 한 구성이다.

상세하게, 물이 저장되는 기화처리탱크(2)에 침적 배치되고 가열용 버너(4)가 상부에 구비된 다운커머(3)를 기화처리탱크(2)의 중앙에 배치하고, 상기 다운커머(3)의 하단부에 연통되게 연결 및 수평 배치되는 버블생성파이프(5)를 상기 다운커머(3)의 둘레를 따라 방사상 구조로 다수개 연결되는 형태로 구성하며, 이송파이프(6)는 기화처리영역이 되는 중간부를 상기 다운커머(3)의 외면에 코일형태로 감겨지게 배치한다.

이때, 상기 이송파이프(6)는 상기 다운커머(3)의 외면에 코일형태로 감겨진 기화처리영역 내에 이미 상술한 구성을 갖는 스파이럴구조체(300)가 삽입 배치된다.

여기서도, 상기 다운커머(3)와 상기 버블생성파이프(5)가 연통되게 연결되는 하단부 경계영역에는 공기압출유도판(400)을 각각 돌출시켜 형성함으로써 상기 공기압출유도판(400)을 통해 버너(4)의 가동으로 가열되는 고온 공기에 대해 이젝팅(ejecting) 처리에 의한 분출압을 높여 기화처리탱크(2) 내에 충격공기(pulsed aeration)를 내보낼 수 있도록 구성할 수 있다.

이러한 구성 이외에 나머지 구성요소들은 도 4를 참조하여 설명한 상술한 내용과 모두 동일하므로 이를 준용하기로 한다.

이하, 상기 제1 및 제2 실시유형을 갖는 기화처리설비(112)에서의 액화천연가스에 대한 기화 처리과정을 설명하면 다음과 같다.

기화처리탱크(2) 내에 일정한 수위를 갖도록 물을 공급하여 저장한 상태에서 이송펌프(1)를 가동하여 LNG저장조(211)로부터 액화천연가스를 기화장치부(110)의 기화처리설비(112) 측으로 이송 처리한다.

여기에서, 기화처리설비(112) 내로 이송된 액화천연가스는 이송파이프(6)를 통해 기화처리탱크(2) 내로 이송되고, 이와 동시에 분기배관(7)으로도 이송된다.

분기배관(7)을 통해 이송되는 액화천연가스는 전기히터(8)에 의한 가열을 통해 기화되어 천연가스화되고 이 천연가스가 다운커머(3)를 통해 가열용 버너(4)로 공급되어 연소용 연료로 사용된다.

이때, 에어블로워(9)에서도 다운커머(3)를 통해 가열용 버너(4)로 연소용 공기를 공급하는데, 버너(4)는 연소용 연료와 공기의 공급을 통해 점화되어 공기를 가열하며, 이렇게 가열된 고온 공기를 다수의 미세기공(5a)을 형성시킨 버블생성파이프(5)로 보낸다.

이에, 버블생성파이프(5)에서는 다수의 미세기공(5a)을 통해 가열된 고온 공기를 내뿜어 분사하는데, 이러한 고온 공기의 분사에 의해 기화처리탱크(2) 내에 미세 버블이 생성되고 기화처리탱크(2) 내에 저장된 물을 가열하며, 이렇게 가열된 물로 이송파이프(6)를 가열 처리함으로써 이송파이프(6)를 통하여 이송 처리되는 액화천연가스를 이송파이프(6)의 기화처리영역 상에서 가열하여 기화 처리한다.

여기서, 이송파이프(6)를 통해 이송 처리되는 액화천연가스는 대략 4m/s로 저속 흐름을 갖도록 제어된다.

이때, 이송파이프(6)의 기화처리영역 내에는 스파이럴구조체(300)가 삽입 배치되어 있기 때문에 이송중인 액화천연가스가 스파이럴구조체(300)의 스파이럴 구조면을 타고 이송되면서 회전 이동함에 의해 이송파이프(6) 내에서 위치가 이동함과 더불어 섞여 혼합된다.

이와 같이, 스파이럴구조체(300)를 통해서는 이송파이프(6)를 통과하여 흐르는 액화천연가스의 흐름을 제어함으로써 종래 이송파이프(6)의 내측 중심부와 내측 표면부에서 발생하던 액화천연가스의 미묘한 온도차를 없앨 수 있고 액화천연가스를 이송파이프(6)의 내측 중심부와 표면부를 반복해서 거치도록 유도하므로 종래의 단순한 이동 흐름에 비해 열전달속도 및 열효율을 높일 수 있는 장점을 발휘할 수 있다.

부연하여, 액화천연가스의 회전 이동에 의한 유도 제어를 통해 이송파이프(6)의 외부 표면으로 공급되는 기화처리탱크(2) 내 가열된 물과의 접촉기회를 극대화할 수 있음과 더불어 전열면적을 넓힐 수 있어 열효율을 개선할 수 있으며, 이에 따라 기화처리효율을 높일 수 있다.

또한, 다운커머(3)와 버블생성파이프(5)가 연통되게 연결되는 하단부 경계영역에 돌출 형성시킨 공기압출유도판(400)을 통해서는 가열용 버너(4)의 가동으로 가열되는 고온 공기에 대해 이젝팅(ejecting) 처리하여 분출압을 높여주는 기능을 발휘하므로 기화처리탱크(2) 내에 충격공기(pulsed aeration)에 의한 버블을 생성시켜 내보내는데, 이는 기화처리탱크(2) 내에 채워진 물을 가열하여 이송파이프(6) 측에 열전달하므로 이송파이프(6)의 기화처리영역을 통과하는 액화천연가스를 기화 처리하며, 이와 더불어 충격공기에 의해 생성된 분사압이 커진 버블이 이송파이프(6)의 외부 표면에 부딪히므로 이송파이프(6)의 외부 표면에 쌓인 스케일에 의한 경계층을 더욱 용이하게 제거하는 등 클리닝효율을 높일 수 있어 기존에 비해 열전달효율을 높일 수 있다.

이러한 과정을 통해 LNG저장조(211)로부터 기화처리설비(112)로 이송되는 액화천연가스를 매우 효과적으로 기화시켜 천연가스로 만들며, 이후 냄새부가장치(12)를 거쳐 천연가스 특유의 냄새를 부가한 다음 소비자에게 공급한다.

한편, 아래의 표 1은 상기 제1 실시유형을 가지고 실험테스트를 통해 열효율 상태를 체크한 결과치를 나타낸 것으로서, 액화천연가스가 인입되는 온도를 T1, 액화천연가스가 기화된 천연가스의 온도를 T2, 기화처리탱크 내 가열된 물의 온도를 T3라고 하였을 때, 종래 일반적인 이송파이프와, 이송파이프의 기화처리영역 내에 스파이럴구조체를 삽입 배치한 경우, 및 스파이럴구조체와 공기압출유도판을 모두 갖는 경우로 나누어 각 영역에서의 온도를 측정하였다.

구분	T1	T2	T3
1)이송파이프	-165℃	7℃	30~35℃
2)이송파이프+스파이럴구조체	-165℃	20℃	29~30℃
3)이송파이프+스파이럴구조체+공기압출유도판	-165℃	23℃	28℃

상기 표 1에서 보여주는 바와 같이, 종래 일반적인 이송파이프만을 설치하여 기화처리하는 방식에 비해 본 발명에서와 같이 스파이럴구조체(300)를 사용하는 경우와 여기에 더하여 공기압출유도판(400)까지 사용하는 경우 모두에서 온도편차가 적고 열효율이 개선되었음을 나타내고 있다.

도 6은 기화처리설비(112)의 제3 실시유형을 나타낸 것으로서, 수중(水中) 가열을 통해 기화 처리하는 수중 기화방식의 구성이다.

상세하게, 상기 LNG저장조(211)로부터 액화천연가스를 기화처리설비(112) 측으로 이송 처리하기 위한 이송펌프(21)와, 상기 이송펌프(21)를 통해 기화처리설비(112) 내로 이송 처리된 액화천연가스를 기화 처리하기 위한 장소로서 물이 내부에 채워지는 기화처리탱크(22)와, 상기 기화처리탱크(22)의 내부 하측에 침적 배치되는 연소가스가열관(23)과, 상기 연소가스가열관(23)에 이를 가열하기 위한 연소가스를 분사하는 버너(24)와, 상기 LNG저장조(211)에 일단이 연결되고 타단이 소비자에게 천연가스를 공급할 수 있도록 하나의 이송라인을 형성하는 배관으로서 중간부가 상기 기화처리탱크(22) 내에 위치되는 이송파이프(25)와, 상기 이송파이프(25)의 시작부분에서 분기되고 상기 버너(24)에 연결되는 분기배관(26)과, 상기 분기배관(26) 상에 설치되고 분기배관(26)을 통해 이송되는 액화천연가스를 가열하여 기화시키고 기화된 천연가스를 상기 버너(24)로 보내 버너 연소용 연료를 공급하기 위한 전기히터(27)와, 상기 버너(24)에 연소용 공기를 공급하기 위해 연결 구비되는 에어블로워(28)와, 상기 이송파이프(25)의 천연가스공급영역 일지점에 설치되고 무색무취의 천연가스에 특유의 냄새를 부가하기 위한 냄새부가장치(29)를 포함한다.

이때, 상기 이송파이프(25)에는 상기 기화처리탱크(22) 내에 위치하여 기화 처리를 수행하게 되는 중간부, 즉 기화처리영역 내부에 액화천연가스의 이송에 따른 흐름을 제어함으로써 열효율을 개선하도록 하기 위하여 상술한 구성 및 작용을 갖는 스파이럴구조체(300)를 삽입 배치한다.

이하, 상기 제3 실시유형을 갖는 기화처리설비(112)에서의 액화천연가스에 대한 기화 처리과정을 설명하면 다음과 같다.

이송펌프(21)를 가동하고 이송파이프(25)를 통해 액화천연가스를 이송 처리한다.

이와 동시에 분기배관(26)으로도 액화천연가스가 이송되며, 분기배관(26)에 흐르는 액화천연가스는 전기히터(27)에 의해 가열되고 기화되어 천연가스화되고, 이 천연가스는 버너(24)로 공급되어 연소용 연료로 사용된다.

에어블로워(28)에서는 버너(24)로 연소용 공기를 공급하게 되는데, 버너(24)는 연소용 연료와 공기의 공급을 통해 점화되어 고온의 연소가스를 연소가스가열관(23)으로 분사하여 연소가스가열관(23)을 가열한다.

이렇게 가열된 연소가스가열관(23)에 의해 기화처리탱크(22) 내 채워진 물을 가열하고, 이렇게 가열된 물로 기화처리탱크(22)의 내부에 위치되는 이송파이프(25)로 열전달하여 가열하며, 이송파이프(25)를 통하여 이송 처리되는 액화천연가스를 가열하여 기화 처리함으로써 천연가스로 만들고, 이후 냄새부가장치(29)를 통해 천연가스 특유의 냄새를 부가한 상태로 소비자에게 공급한다.

이때, 이송파이프(25)의 기화처리영역 내에는 스파이럴구조체(300)가 삽입 배치되어 있기 때문에 이송중인 액화천연가스가 스파이럴구조체(300)의 스파이럴 구조면을 타고 이송되면서 회전 이동함에 의해 이송파이프(25) 내에서 위치가 이동함과 더불어 섞여 혼합되며, 이렇게 액화천연가스의 흐름을 제어함으로써 상술한 설명에서와 같이 열효율을 개선할 수 있고 기화처리효율을 높일 수 있다.

도 7은 기화처리설비(112)의 제4 실시유형을 나타낸 것으로서, 물의 가열을 이용하나 열교환기를 통해 공기중(空氣中)에서의 가열을 통해 기화 처리하는 공기중 기화방식의 구성이다.

상세하게, 상기 LNG저장조(211)로부터 액화천연가스를 기화처리설비(112) 측으로 이송 처리하기 위한 이송펌프(31)와, 상기 LNG저장조(211)에 일단이 연결되고 타단이 소비자에게 천연가스를 공급할 수 있도록 하나의 이송라인을 형성하는 이송파이프(32)와, 상기 이송파이프(32) 상에 설치되고 이송파이프를 통해 이송되는 액화천연가스를 가열하여 기화 처리하기 위한 열교환기(33)와, 상기 열교환기(33)의 열교환에 사용하기 위한 물이 내부에 채워지는 물저장탱크(34)와, 상기 물저장탱크(34)의 내부 하측에 배치되는 연소가스가열관(35)과, 상기 연소가스가열관(35)을 가열하기 위한 연소가스를 분사하는 버너(36)와, 상기 이송파이프(32)의 시작부분에서 분기되고 상기 버너(36)에 연결되는 분기배관(37)과, 상기 분기배관(37) 상에 설치되고 분기배관(37)을 통해 이송되는 액화천연가스를 가열하여 기화하고 기화된 천연가스를 상기 버너(36)로 보내 버너 연소용 연료를 공급하기 위한 전기히터(38)와, 상기 버너(36)에 연소용 공기를 공급하기 위해 연결 구비되는 에어블로워(39)와, 상기 물저장탱크(34)에 채워지는 물을 공급하기 위한 수조(40)와, 상기 수조(40)에 일단이 연결되고 중간부가 상기 물저장탱크(34)의 내부를 경유한 다음 열교환기(33)를 경유하도록 배치되고 타단이 다시 수조(40)에 연결되는 물순환배관(41)과, 상기 물순환배관(41) 상에 설치되어 물을 순환 처리하기 위한 물순환펌프(42)와, 상기 이송파이프(32)의 천연가스공급영역 일지점에 설치되고 무색무취의 천연가스에 특유의 냄새를 부가하기 위한 냄새부가장치(43)를 포함한다.

상기 이송배관(32) 상의 천연가스 공급부분에는 천연가스 공급용 분기배관(44)을 분기 형성하되 상기 버너(36)에 연결 구비함으로써 버너 연소용 연료를 공급하도록 구성할 수 있으며, 이를 통해 필요에 따라 선택적으로 연소용 연료를 버너(36) 측에 공급할 수 있다.

이때, 상기 이송파이프(32)에는 상기 열교환기(33)를 경유하는 영역의 내부에 액화천연가스의 이송에 따른 흐름을 제어함으로써 열효율을 개선하도록 하기 위하여 상술한 구성 및 작용을 갖는 스파이럴구조체(300)를 삽입 배치한다.

이하, 상기 제4 실시유형을 갖는 기화처리설비(112)에서의 액화천연가스에 대한 기화 처리과정을 설명하면 다음과 같다.

이송펌프(31)를 가동하고, 이송파이프(32)를 통해 액화천연가스를 이송 처리하되 열교환기(33)를 경유하는 이송파이프(32) 내에서 열교환기(33) 측으로부터의 열전달에 의해 액화천연가스를 가열하여 기화 처리한다.

이때, 이송파이프(32)의 기화처리영역 내에는 스파이럴구조체(300)가 삽입 배치되어 있기 때문에 이송중인 액화천연가스가 스파이럴구조체(300)의 스파이럴 구조면을 타고 이송되면서 회전 이동함에 의해 이송파이프(32) 내에서 위치가 이동함과 더불어 섞여 혼합되며, 이렇게 액화천연가스의 흐름을 제어함으로써 상술한 설명에서와 같이 열효율을 개선할 수 있고 기화처리효율을 높일 수 있다.

이와 함께, 액화천연가스는 분기배관(37)으로도 이송되고 전기히터(38)에 의해 가열되어 기화 처리됨으로써 천연가스화되고, 이 천연가스는 버너(36)로 공급되어 연소용 연료로 사용된다.

에어블로워(39)에서는 버너(36)로 연소용 공기를 공급하고, 버너(36)는 연소용 연료와 공기의 공급을 통해 점화되어 고온의 연소가스를 연소가스가열관(35)으로 분사하여 연소가스가열관(35)을 가열한다.

이렇게 가열된 연소가스가열관(35)에 의해 물저장탱크(34) 내 채워진 물을 가열하고, 물저장탱크(34)의 내부를 경유하는 물순환배관(41)을 가열한다.

이에, 물저장탱크(34)의 내부를 경유하는 물순환배관(41)을 통해 내부에 흐르는 물을 가열하고, 가열된 물을 열교환기(33)로 보냄으로써 액화천연가스를 가열하여 기화시킴에 의해 천연가스를 만든다.

이렇게 열교환기(33)를 통해 얻어진 천연가스는 이후 냄새부가장치(29)를 통해 천연가스 특유의 냄새를 부가하고, 소비자에게 공급한다.

이에 따라, 본 발명에서는 스파이럴구조체(300)와 공기압출유도판(400)을 적용하는 구조 개선을 통해 이송 흐름을 갖는 액화천연가스에 전체적으로 고른 열전달이 미치게 함과 더불어 열효율을 극대화시킨 상태로 제어하여 액화천연가스를 기화 처리할 수 있으며, 개선된 열효율을 제공할 수 있다.

100: 이동형 기화처리유닛 110: 기화장치부
112: 기화처리설비 120: 제1 이동장치부
200: 이동형 LNG저장유닛 210: LNG저장부
220: 제2 이동장치부 300: 스파이럴구조체
400: 공기압출유도판

Claims (6)

1. 액화천연가스의 기화 처리를 위한 기화처리설비를 갖는 이동형 기화처리유닛; 상기 기화처리설비로 공급하기 위한 액화천연가스가 저장되는 LNG저장부를 갖는 이동형 LNG저장유닛;을 포함하되, 상기 기화처리설비는 물이 내부에 저장되는 기화처리탱크; 상기 기화처리탱크에 침적 배치되고 가열용 버너가 내측 상부에 구비된 다운커머; 상기 다운커머의 하단부에 연통되게 연결 및 수평 배치된 채로 이송파이프의 하측에 위치되고, 길이방향으로 다수의 기공이 배열된 버블생성파이프; 상기 기화처리탱크 내에 위치하되 버블생성파이프의 상측에 배치되고 액화천연가스의 이송을 담당하는 관체로서, 액화천연가스를 내부에 통과시켜 이송시키는 도중에 수중(水中) 가열을 통해 열전달하여 액화천연가스를 기화 처리할 수 있도록 구비되는 이송파이프; 상기 액화천연가스를 공급받아 이송하는 이송파이프의 시작부분에서 분기된 채로 가열용 버너에 연결되는 분기배관; 상기 분기배관 상에 설치되고, 분기배관을 통해 공급되는 액화천연가스를 가열하여 기화시키고 기화된 천연가스를 상기 가열용 버너로 보내 버너의 가동에 필요한 연료의 공급을 가능하게 하는 전기히터; 상기 다운커머 내 가열용 버너로 연소용 공기를 공급하는 에어블로워;를 포함하는 이동형 액화천연가스 기화장치에 있어서,
   상기 이송파이프를 통해 이송 처리되는 액화천연가스는 4m/s의 저속 흐름을 갖도록 제어되며;
   상기 수중(水中) 가열되어 기화 처리를 수행하는 이송파이프의 기화처리영역 내에 삽입 배치되어 열효율을 개선하도록 구비된 스파이럴구조체; 를 포함하되,
   상기 스파이럴구조체는 판형몸체를 구비하되 길이방향을 따라 스파이럴(spiral) 구조를 갖도록 비틀어 꼬아서 형성시킨 것으로서, 상기 이송파이프의 내부를 통과하는 액화천연가스가 상기 스파이럴구조체의 스파이럴 구조면을 타고 회전 이송되면서 위치 이동함과 더불어 혼합되게 유도하도록 구성하며;
   상기 다운커머와 상기 버블생성파이프가 연통되게 연결되는 하단부 경계영역에 공기압출유도판을 돌출시켜 형성하고, 상기 공기압출유도판을 통해 버너의 가동으로 가열되는 고온 공기에 대해 이젝팅(ejecting) 처리에 의한 분출압을 높여 버블생성파이프 측으로 충격공기(pulsed aeration)를 보냄으로써 충격공기에 의해 생성된 분사압이 커진 버블을 이송파이프의 외부 표면에 부딪히게 하여 이송파이프의 외부 표면에 쌓인 스케일에 의한 경계층을 제거하는 클리닝효율을 높이고 열전달효율을 높임에 의해 열효율을 개선하도록 구성하되,
   상기 공기압출유도판은 직선형 돌출구조 또는 라운드지는 곡면형 돌출구조로 구성하는 것을 특징으로 하는 열효율이 개선된 이동형 액화천연가스 기화장치.
2. 삭제
3. 액화천연가스의 기화 처리를 위한 기화처리설비를 갖는 이동형 기화처리유닛; 상기 기화처리설비로 공급하기 위한 액화천연가스가 저장되는 LNG저장부를 갖는 이동형 LNG저장유닛;을 포함하되, 상기 기화처리설비는 물이 내부에 저장되는 기화처리탱크; 상기 기화처리탱크에 침적 배치되고 가열용 버너가 내측 상부에 구비된 다운커머; 상기 다운커머의 하단부에 연통되게 연결 및 수평 배치되며 길이방향으로 다수의 기공이 배열된 버블생성파이프; 상기 기화처리탱크 내에 위치하되 버블생성파이프의 상측에 배치되고 액화천연가스의 이송을 담당하는 관체로서, 액화천연가스를 내부에 통과시켜 이송시키는 도중에 수중(水中) 가열을 통해 열전달하여 액화천연가스를 기화 처리할 수 있도록 구비되는 이송파이프; 상기 액화천연가스를 공급받아 이송하는 이송파이프의 시작부분에서 분기된 채로 가열용 버너에 연결되는 분기배관; 상기 분기배관 상에 설치되고, 분기배관을 통해 공급되는 액화천연가스를 가열하여 기화시키고 기화된 천연가스를 상기 가열용 버너로 보내 버너의 가동에 필요한 연료의 공급을 가능하게 하는 전기히터; 상기 다운커머 내 가열용 버너로 연소용 공기를 공급하는 에어블로워;를 포함하는 이동형 액화천연가스 기화장치에 있어서,
   상기 이송파이프를 통해 이송 처리되는 액화천연가스는 4m/s의 저속 흐름을 갖도록 제어되며;
   상기 수중(水中) 가열되어 기화 처리를 수행하는 이송파이프의 기화처리영역 내에 삽입 배치되어 열효율을 개선하도록 구비된 스파이럴구조체; 를 포함하되,
   상기 스파이럴구조체는 판형몸체를 구비하되 길이방향을 따라 스파이럴(spiral) 구조를 갖도록 비틀어 꼬아서 형성시킨 것으로서, 상기 이송파이프의 내부를 통과하는 액화천연가스가 상기 스파이럴구조체의 스파이럴 구조면을 타고 회전 이송되면서 위치 이동함과 더불어 혼합되게 유도하도록 구성하고;
   상기 버블생성파이프는 상기 다운커머의 둘레를 따라 방사상 구조로 다수개가 연결되는 구성이고, 상기 이송파이프는 스파이럴구조체가 삽입 배치된 일부영역이 상기 다운커머의 외면에 코일형태로 감겨지게 배치하며;
   상기 다운커머와 상기 버블생성파이프가 연통되게 연결되는 하단부 경계영역에 직선형 돌출구조 또는 라운드지는 곡면형 돌출구조로 공기압출유도판을 돌출시켜 형성하고, 상기 공기압출유도판을 통해 버너의 가동으로 가열되는 고온 공기에 대해 이젝팅(ejecting) 처리에 의한 분출압을 높여 버블생성파이프 측으로 충격공기(pulsed aeration)를 보냄으로써 충격공기에 의해 생성된 분사압이 커진 버블을 이송파이프의 외부 표면에 부딪히게 하여 이송파이프의 외부 표면에 쌓인 스케일에 의한 경계층을 제거하는 클리닝효율을 높이고 열전달효율을 높임에 의해 열효율을 개선하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 열효율이 개선된 이동형 액화천연가스 기화장치.
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