KR101924536B1 - 벙커링 선박 및 이의 회수가스 처리 방법 - Google Patents

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최성윤
황예림
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삼성중공업(주)
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Abstract

벙커링 선박 및 이의 회수가스 처리 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 벙커링 선박은 선체; 선체에 마련되고, 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크; 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 부유체에 벙커링하기 위해 액화가스 저장탱크와 부유체의 연료탱크 간에 연결되는 액화가스 라인; 연료탱크로부터 액화가스 저장탱크로 회수가스를 전달하도록 연료탱크에 연결되는 회수가스 라인; 및 회수가스 라인에 흐르는 회수가스와, 액화가스 라인에 흐르는 액화가스 중의 일부를 혼합하는 혼합 장치를 포함한다.

Description

벙커링 선박 및 이의 회수가스 처리 방법{Bunkering vessel, and method of processing return gas of the same}
본 발명은 벙커링 선박(bunkering vessel)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 벙커링 선박의 회수가스(return gas) 처리 방법에 관한 것이다.
환경규제가 강화되면서 선박 운항시 공해 물질이 다량 배출되는 디젤 연료를 대신하여 환경오염 물질의 배출을 줄일 수 있는 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)와 같은 액화가스를 연료로 하는 선박이 각광받고 있다. LNG 벙커링은 다른 선박 또는 해양구조물에 LNG 연료를 공급하는 것을 말하며, 그와 같이 벙커링을 수행하는 선박을 벙커링 선박이라 한다. 연료선으로 LNG를 벙커링하는 경우, 극저온 상태의 액화연료가 상대적으로 고온인 연료선의 연료탱크로 공급되면서 다량의 증발가스(Boil-Off Gas)가 발생하며, 연료선으로부터 많은 양의 회수가스가 벙커링 선박으로 넘어오게 된다. 연료선으로부터 벙커링 선박으로 공급된 회수가스는 벙커링 선박의 액화가스 저장탱크에 저장되거나, 회수가스 처리 장치에 의하여 처리될 수 있다. 회수가스의 온도나 압력이 높을 경우, 액화가스 저장탱크로 유입되는 과정에서 저장탱크 내의 액화가스의 기화를 촉진시키는 효과를 동반하여 더 많은 과잉 가스가 생성되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 회수가스 처리 장치의 용량 역시 커져야 하는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 회수가스와 송출되는 액화가스를 이용하여 경제적으로 에너지 효율을 높일 수 있는 벙커링 선박 및 이의 회수가스 처리 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 고온 고압의 회수가스로 인해 벙커링 선박의 액화가스 저장탱크 내부 가스 온도가 증가하는 것을 억제하고자 한다.
또한, 본 발명은 회수가스의 온도 및 압력을 감소시켜 벙커링 선박의 액화가스 저장탱크 내부로 유입시킴에 따라, 저장탱크 내부에 다량의 가스를 저장할 수 있으며, 기액간의 온도차 감소에 따른 저장탱크 내의 추가적인 증발 가스의 발생을 감소시킬 뿐만 아니라, 벙커링시의 과도한 가스성분을 재액화하기 위한 장치들의 최적화를 통하여 적은 비용으로 재액화를 수행할 수 있는 벙커링 선박 및 이의 회수가스 처리방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 회수가스의 조건에 상관없이 벙커링 및/또는 재액화를 안정적이고 효과적으로 운용할 수 있는 벙커링 선박 및 이의 회수가스 처리 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 벙커링 선박은 선체; 상기 선체에 마련되고, 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크; 상기 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 부유체에 벙커링하기 위해 상기 액화가스 저장탱크와 상기 부유체의 연료탱크 간에 연결되는 액화가스 라인; 상기 연료탱크로부터 상기 액화가스 저장탱크로 회수가스를 전달하도록 상기 연료탱크에 연결되는 회수가스 라인; 및 상기 회수가스 라인에 흐르는 회수가스와, 상기 액화가스 라인에 흐르는 액화가스 중의 일부를 혼합하는 혼합 장치를 포함한다.
상기 벙커링 선박은 상기 액화가스 라인에 흐르는 액화가스 중의 일부가 상기 회수가스 라인으로 유입될 수 있도록 상기 액화가스 라인으로부터 분지되는 분지 라인을 더 포함할 수 있다.
상기 혼합 장치는 상기 회수가스 라인에 흐르는 회수가스와 상기 분지 라인을 통해 유입되는 액화가스를 혼합하여 상기 회수가스보다 낮은 온도의 혼합가스를 생성할 수 있다.
상기 혼합 장치는 상기 회수가스의 온도 및 압력에 따라 상기 액화가스의 혼합량이 조절되는 이덕터 또는 스태틱 믹서를 포함할 수 있다.
상기 혼합 장치는 상기 회수가스의 온도 및 압력에 따라 상기 액화가스의 혼합량을 조절하여 상기 회수가스 라인 또는 상기 액화가스 저장탱크 내에 분사할 수 있는 노즐을 포함할 수 있다.
상기 혼합 장치는 상기 혼합가스의 온도가 일정하게 유지되도록 상기 노즐을 통해 분사되는 액화가스의 분사량을 조절하는 조절 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 벙커링 선박은 상기 선체에 제공되고, 상기 액화가스 저장탱크 내의 증발가스를 액화하는 재액화 장치; 및 상기 재액화 장치에 의해 액화된 재액화가스를 상기 혼합 장치로 공급하는 공급라인;을 더 포함할 수 있다.
상기 혼합 장치는 상기 회수가스 또는 상기 혼합가스에 상기 공급라인을 통해 공급되는 상기 재액화가스를 혼합하도록 구성될 수 있다.
상기 재액화 장치는, 상기 액화가스 저장탱크의 증발가스를 압축하여 압축가스를 생성하는 압축기; 상기 압축가스를 상기 혼합 장치에 의해 생성되는 상기 혼합가스와 열교환시켜 압축냉각가스를 생성하는 열교환기; 상기 압축냉각가스를 팽창시키는 감압기; 및 상기 감압기에 의해 팽창된 냉각팽창가스로부터 액화가스를 분리하는 2상 분리기를 포함할 수 있다.
상기 재액화 장치는, 상기 압축가스를 냉각시키는 냉각기; 및 상기 냉각기와 상기 열교환기 사이에 마련되고, 상기 냉각기에 의해 냉각된 압축가스를 저장하는 압력탱크를 더 포함할 수 있다.
상기 열교환기는 상기 압력탱크로부터 공급되는 압축가스를 상기 혼합가스와 열교환시켜 상기 압축냉각가스를 생성할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 벙커링 선박으로부터 부유체로 액화가스를 벙커링하는 단계; 상기 부유체로부터 상기 벙커링 선박으로 회수되는 회수가스와, 상기 부유체로 벙커링되는 액화가스 중의 일부를 혼합하여 혼합가스를 생성하는 단계; 및 상기 혼합가스를 상기 벙커링 선박으로 전달하는 단계를 포함하는 벙커링 선박의 회수가스 처리 방법이 제공된다.
상기 혼합가스를 생성하는 단계는 상기 회수가스의 온도 및 압력에 따라 상기 액화가스의 혼합량을 조절할 수 있다.
상기 벙커링 선박의 회수가스 처리 방법은 상기 벙커링 선박에 마련된 액화가스 저장탱크 내의 증발가스를 액화하는 단계; 및 상기 증발가스를 액화시켜 얻은 재액화가스를 상기 회수가스 또는 상기 혼합가스에 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 증발가스를 액화하는 단계는, 상기 벙커링 선박에 마련된 액화가스 저장탱크 내의 증발가스를 압축하여 압축가스를 생성하는 단계; 상기 압축가스를 상기 혼합가스와 열교환시켜 압축냉각가스를 생성하는 단계; 상기 압축냉각가스를 팽창시켜 감압하는 단계; 및 상기 압축냉각가스를 감압하여 얻은 냉각팽창가스로부터 액화가스를 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 회수가스와 송출되는 액화가스를 이용하여 경제적으로 에너지 효율을 높일 수 있는 벙커링 선박 및 이의 회수가스 처리 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 고온 고압의 회수가스로 인해 벙커링 선박의 액화가스 저장탱크 내부 가스 온도가 증가하는 것을 억제할 수 있는 벙커링 선박 및 이의 회수가스 처리 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 회수가스의 온도 및 압력을 감소시켜 벙커링 선박의 액화가스 저장탱크 내부로 유입시킴에 따라, 저장탱크 내부에 다량의 가스를 저장할 수 있는 벙커링 선박 및 이의 회수가스 처리방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 기액간의 온도차 감소에 따른 저장탱크 내의 추가적인 증발 가스의 발생을 감소시킬 뿐만 아니라, 벙커링시의 과도한 가스성분을 재액화하기 위한 장치들의 최적화를 통하여 적은 비용으로 재액화를 수행할 수 있는 벙커링 선박 및 이의 회수가스 처리방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 다량의 회수가스가 유입되는 벙커링시에 회수가스를 처리하기 위한 장치를 효율적으로 운용할 수 있는 방안을 확보할 수 있으며, 회수가스의 조건에 상관없이 벙커링 및 재액화를 안정적이고 효과적으로 운용할 수 있는 벙커링 선박 및 이의 회수가스 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 벙커링 선박의 회수가스 처리 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 벙커링 선박의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 벙커링 선박을 구성하는 재액화 장치의 일 예를 보여주는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 벙커링 선박을 구성하는 혼합 장치의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 벙커링 선박을 구성하는 재액화 장치의 다른 예를 보여주는 구성도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 벙커링 선박의 구성도이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 벙커링 선박으로부터 부유체로 벙커링되는 액화가스의 일부를 부유체로부터 벙커링 선박으로 회수되는 회수가스에 혼합시켜 회수가스보다 낮은 온도의 혼합가스를 생성하고, 상기 혼합가스를 벙커링 선박의 액화가스 저장탱크로 공급하여, 벙커링시에 유입되는 회수가스의 대부분을 액화가스 저장탱크 내로 저장하여 벙커링시에 회수가스를 처리하기 위한 장치의 설치 및 운용비용을 최적화할 수 있는 벙커링 선박 및 이의 회수가스 처리 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 벙커링 선박의 회수가스 처리 방법의 흐름도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 벙커링 선박의 회수가스 처리 방법은 벙커링 선박으로부터 부유체로 액화가스를 벙커링하는 단계(S10)와, 부유체로부터 벙커링 선박으로 회수되는 회수가스와, 부유체로 벙커링되는 액화가스 중의 일부를 혼합하여 혼합가스를 생성하는 단계(S20)와, 회수가스보다 낮은 온도의 혼합가스를 벙커링 선박으로 전달하는 단계(S30)를 포함한다. 필요에 따라 벙커링 선박에 제공되는 액화가스 저장탱크로부터 유출되는 증발가스를 재액화하는 단계(S40)를 더 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 벙커링 선박의 구성도이다. 도 2에서 액화가스의 흐름은 실선 화살표로 도시되어 있고, 회수가스의 흐름은 점선 화살표로 도시되어 있으며, 회수가스와 액화가스가 혼합된 혼합가스의 흐름은 일점쇄선 화살표로 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 벙커링 선박(100)은 선체(110), 액화가스 저장탱크(120), 액화가스 라인(130), 회수가스 라인(140), 분지 라인(150), 혼합 장치(160), 혼합가스 라인(170) 및 재액화 장치(180)를 포함할 수 있다.
액화가스 저장탱크(120)는 벙커링 선박(100)의 선체(110)에 마련되고, 액화가스를 저장한다. 액화가스 저장탱크(120)는 예를 들어, 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)와 같은 액화가스를 약 -160℃의 극저온 상태로 저장할 수 있다.
액화가스 라인(130)은 액화가스 저장탱크(120)에 저장된 액화가스를 부유체(200)의 연료탱크(220)로 벙커링하기 위하여, 액화가스 저장탱크(120)와 부유체(200)의 연료탱크(220) 간에 연결된다. 부유체(200)는 액화가스를 연료로 사용하는 선박 또는 해양구조물로 제공될 수 있다. 액화가스는 펌프(pump)에 의해 액화가스 저장탱크(120)로부터 연료탱크(220)로 공급될 수 있다.
회수가스 라인(140)은 벙커링 선박(100)으로부터 부유체(200)로 액화가스를 벙커링하는 동안, 부유체(200)의 연료탱크(220)로부터 벙커링 선박(100)의 액화가스 저장탱크(120)로 회수가스를 전달하도록 연료탱크(220)에 연결된다. 회수가스는 연료탱크(220) 내에서 액화가스 연료의 증발에 의해 생성된 증발가스(BOG; Boil-Off Gas) 및 벙커링 과정 중에 발생할 수 있는 증발가스와 플래쉬 가스(flash gas)를 포함할 수 있다.
분지 라인(150)은 액화가스 라인(130)에 흐르는 액화가스 중의 일부가 회수가스 라인(140)으로 유입될 수 있도록 액화가스 라인(130)으로부터 분지된다. 액화가스 라인(130)에 흐르는 액화가스 중의 일부는 분지 라인(150)을 통해 혼합 장치(160)로 유입된다.
혼합 장치(160)는 회수가스 라인(140)에 흐르는 회수가스와, 분지 라인(150)을 통해 유입되는 액화가스를 혼합하여, 회수가스보다 낮은 온도의 혼합가스를 생성한다.
일 실시예에서, 혼합 장치(160)는 회수가스 라인(140)에 흐르는 회수가스의 온도 및/또는 압력에 따라 액화가스의 혼합량이 조절되는 이덕터(eductor) 또는 스태틱 믹서(static mixer)를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 혼합 장치(160)는 분지라인(150)을 통해 유입되는 액화가스를 분사하여 회수가스에 혼입될 수 있도록 하는 노즐을 포함할 수 있다. 혼합 장치(160)는 분지라인(150)을 통해 이송되는 액화가스를 회수가스 라인(140)에 분사하거나, 혹은 액화가스 저장탱크(120) 내부에 분사하도록 구성될 수도 있다.
혼합 장치(160)에 의해 생성된 혼합가스는 혼합가스 라인(170)을 통해 벙커링 선박(100)의 액화가스 저장탱크(120) 및/또는 재액화 장치(180)로 공급된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 벙커링 선박을 구성하는 재액화 장치의 일 예를 보여주는 구성도이다. 도 3을 참조하면, 혼합 장치(160)에 의해 생성된 혼합가스는 혼합가스 라인(170)을 통해 액화가스 저장탱크(120)로 공급된다. 혼합가스는 연료탱크(220)로부터 유입되는 회수가스에 극저온의 액화가스가 혼합된 가스이고, 혼합가스는 회수가스의 온도보다 대략 30℃ 이하의 온도를 가진다.
따라서, 회수가스 대신 혼합가스를 액화가스 저장탱크(120)에 유입시킴으로써, 액화가스가 혼합되지 않은 채로 회수가스를 유입시키는 경우보다 액화가스 저장탱크(120)의 기상부분의 온도를 낮출 수 있다.
또한, 액화가스 저장탱크(120) 내의 온도를 감소시킬 경우 밀도를 높여 액화 가스 저장탱크(120)의 설계압력을 유지하면서도 더 많은 가스성분을 저장할 수 있으며, 비교적 높은 온도의 (증발)가스와 극저온의 액화가스의 열교환에 의하여 발생할 수 있는 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)의 추가적인 발생 역시 감소시킬 수 있다.
액화가스 저장탱크(120)의 내부 압력을 안정적으로 유지하기 위하여는 액화가스 저장탱크(120) 내부의 과잉가스(Excessive gas)를 저장탱크 외부로 배출하여 처리해야 한다. 벙커링 선박에서 주어진 시간 동안 가장 많은 가스성분이 유입 혹은 발생하는 기간이 벙커링을 수행하는 과정이다. 이러한 과잉가스를 처리하기 위하여 압축 저장 혹은 재액화 공정이 요구될 수 있다.
상기 혼합가스를 액화가스 저장탱크로 유입시킬 경우, 회수가스의 온도 및 압력 조건에 상관없이 일정하게 낮은 온도를 가지는 비교적 높은 밀도의 혼합가스가 액화가스 저장탱크(120) 내로 유입되므로, 저장탱크의 압력을 유지하기 위하여 배출해야 하는 과잉가스의 양이 상당히 감소하게 된다.
이에 따라 벙커링시에 유입되는 회수가스의 처리를 위하여 고려되어야 하는 압축 저장 및 재액화 공정을 위한 장비의 크기(capacity)의 감소를 동반할 수 있다. 또한, 재액화 공정의 열교환기에서 활용할 수 있는 냉열 에너지를 증대시킬 수 있어서 재액화 공정의 효율을 증대시킬 수 있다.
도 3에 도시된 실시예에서, 재액화 장치(180)는 압축기(181), 열교환기(182) 및 감압기(183)를 포함하여 구성된다. 압축기(181)는 액화가스 저장탱크(120) 내의 증발가스 중 과잉가스를 압축한다. 압축기(181)는 단일 또는 다수의 컴프레서와 냉각기가 순차 연결되어 구성될 수 있다.
열교환기(182)는 압축기(181)에 의해 압축된 압축가스를 액화가스 저장탱크(120)로부터 공급되는 증발가스(압축기에 의해 압축되기 전의 과잉가스)와 열교환하여 압축가스를 냉각한다.
감압기(183)는 열교환기(182)에 의해 냉각된 압축냉각가스의 압력을 강하시킴으로써, 압축냉각가스의 온도를 더욱 감소시켜 압축냉각가스의 재액화율을 증가시켜준다.
일 실시예에서, 감압기(183)는 줄 톰슨 밸브(Joule thomson valve)와 같은 감압 밸브 등으로 구성될 수 있다. 감압기(183)에 의해 액화된 재액화가스는 액화가스 저장탱크(120)로 유입된다.
도 3의 실시예와 같은 다단 압축기의 경우 각 압축단을 지나면서 압력이 증가하게 된다. 압축기(181)의 중간에서 분지된 압축기체는 엔진을 비롯한 다양한 수요처에 연료로 공급될 수 있다. 만약, 압축기(181)에서 공급되는 가스의 양이 수요처에서 요구하는 양에 비하여 작을 경우에는 액화가스 저장탱크(120) 내의 액화가스를 기화기(190)로 공급하여 기화시킨 이후 수요처들로 공급할 수 있다.
또한, 혼합 장치(160)로 유입되는 회수가스의 온도 및 압력을 고려하여 혼합 장치(160)로 유입되는 액화가스의 양을 조절하여 회수가스의 조건에 상관없이 혼합가스의 온도 변화를 최소화할 수 있으며, 안정적인 벙커링 조건을 지속적으로 유지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 벙커링 선박을 구성하는 혼합 장치의 예시도이다. 도 4를 참조하면, 혼합 장치(160)는 노즐(162)과 조절 장치(164)를 포함하여 구성될 수 있다.
노즐(162)은 회수가스의 온도 및 압력에 따라 액화가스의 혼합량을 조절하여 회수가스 라인(140) 내에 분사하도록 구성될 수 있다. 조절 장치(164)는 혼합가스의 온도가 일정하게 유지되도록 노즐(162)을 통해 분사되는 액화가스의 분사량을 조절할 수 있다. 혼합 장치(160)로 유입되는 액화가스의 압력이 충분하여, 액화가스가 노즐(162)을 통하여 분사됨으로써, 유입되는 회수가스에 충분히 혼합될 수 있다. 노즐(162)은 분지라인(150)을 통해 이송되는 액화가스를 회수가스 라인(140)에 분사하거나, 액화가스 저장탱크(120) 내에 분사하도록 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 벙커링 선박을 구성하는 재액화 장치의 다른 예를 보여주는 구성도이다. 도 5의 실시예를 설명함에 있어서, 앞서 설명한 실시예와 동일하거나 상응하는 구성요소 및 그에 따른 작용효과에 대한 중복 설명은 생략될 수 있다. 도 5에서 증기 흐름은 실선 화살표로 도시되고, 액체 흐름은 점선으로 도시된다.
도 5에 도시된 실시예에 따른 벙커링 선박(100)의 재액화 장치(180)는 2상 분리기(2 phase separator)(185)(기액 분리기)를 더 포함하는 점에서 앞서 설명한 실시예와 차이가 있다. 2상 분리기(185)는 감압기(183)에 의해 감압 냉각된 압축냉각가스로부터 기상 및 액상을 분리한다.
분리된 액상성분은 액화가스 저장탱크(120)로 이송되며, 기상성분은 액화가스 저장탱크(120)로부터 열교환기(182)로 유입되는 가스성분에 혼입되어 열교환기(182)로 공급될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 벙커링 선박의 구성도이다. 도 5의 실시예를 설명함에 있어서, 앞서 설명한 실시예와 동일하거나 상응하는 구성요소 및 그에 따른 작용효과에 대한 중복 설명은 생략될 수 있다.
도 6에 도시된 실시예에 따른 벙커링 선박(100)의 재액화 장치(180)는 혼합가스 라인(170)으로부터 분기되는 분기관(180a)을 통해 혼합가스의 일부를 공급받아 혼합가스의 냉열을 이용하여 액화가스 저장탱크(120) 내의 증발가스를 액화하도록 구성되는 점에서, 앞서 설명한 실시예와 차이가 있다.
재액화 장치(180)는 압축기(181)에 의해 압축된 증발가스를 냉각시키는 냉각기(186)와, 냉각기(186)와 열교환기(182) 사이에 마련되어 냉각기(186)에 의해 냉각된 압축가스를 저장하는 압력탱크(187)를 포함한다. 열교환기(182)는 압력탱크(187)에 저장된 고압가스를 공급받아 혼합 장치(160)에 의해 생성되는 혼합가스와 열교환시켜 감압기(183)로 공급하도록 구성된다.
또한, 벙커링 선박(100)에는 재액화 장치(180)에 의해 액화된 재액화가스를 혼합 장치(160)로 공급하는 공급라인(188)이 마련된다. 혼합 장치(160)는 공급라인(188)을 통해 공급되는 재액화가스를 회수가스 및/또는 혼합가스에 혼합하도록 구성된다.
혼합 장치(160)에 의해 생성되는 혼합가스는 회수가스보다 낮은 온도를 갖기 때문에, 압력탱크(187)에 저장된 고압가스를 효율적으로 냉각시킬 수 있으며, 높은 열교환 효율을 얻을 수 있다. 열교환기(182)에서 혼합가스에 의해 열교환되어 온도가 낮아진 고압가스는 감압기(183)를 이용하여 감압됨으로써 냉각 및 재액화된다. 2상 분리기(185)에 의해 재액화가스는 액화가스 저장탱크(120)로 보내지며, 기체는 필요량 만큼 엔진 혹인 보일러 등의 연료 수요처로 공급될 수 있다.
벙커링 과정중에는 상기 액화가스저장 탱크로 일정량의 가스가 유입되어 상기 저장탱크(120)의 압력을 유지하여야 한다. 이에, 혼합가스가 재액화 장치(180)로 유입되기 전 일정량이 액화가스 저장탱크(120)로 이송될 수 있도록 분지관(180b)이 제공된다.
앞서 설명한 작용효과 외에, 도 6의 실시예에 의하면, 혼합가스의 냉열을 활용하여 별도의 냉매를 공급하지 않고도 재액화를 수행할 수 있으며, 혼합가스 이외의 별도 냉매를 이용한 재액화 장치에 비해 적은 비용으로 회수가스를 처리할 수 있으며, 높은 재액화 효율을 얻을 수 있다.
일 실시예에서, 분지 라인(150) 및 공급라인(188)에는 각각 밸브가 설치될 수 있다. 또한, 액화가스 저장탱크(120), 액화가스 라인(130), 분지 라인(150) 및/또는 공급라인(188)에는 액화가스와, 재액화가스 및/또는 증기 가스의 온도와 압력 등을 측정하기 위한 센서들(도시생략)이 제공될 수 있다.
제어부(도시생략)는 센서들에 의해 측정되는 회수가스, 재액화가스의 온도와 압력, 액화가스 저장탱크(120) 내의 증기 온도, 압력 등의 다양한 벙커링 및 재액화 공정 조건에 따라, 분지 라인(150) 및 공급라인(188)에 설치된 밸브를 제어하여, 분지 라인(150) 및 공급라인(188)을 통해 회수가스와 혼합될 액화가스와, 재액화가스의 혼입량을 조절할 수 있다.
일 예로, 회수가스의 온도가 높은 경우, 회수가스의 냉각 효율을 높이기 위해 제어부는 액화가스와 재액화가스 중에서 보다 낮은 온도의 유체가 혼입되도록 밸브를 제어할 수 있으며, 회수가스에 액화가스 및 재액화가스가 동시에 혼입되도록 할 수도 있다.
이상의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
100: 벙커링 선박 110: 선체
120: 액화가스 저장탱크 130: 액화가스 라인
140: 회수가스 라인 150: 분지 라인
160: 혼합 장치 162: 노즐
164: 조절 장치 170: 혼합가스 라인
180: 재액화 장치 180a: 분기관
180b: 분지관 181: 압축기
182: 열교환기 183: 감압기
185: 2상 분리기 186: 냉각기
187: 압력탱크 188: 공급라인
190: 기화기 200: 부유체
220: 연료탱크

Claims (13)

  1. 선체;
    상기 선체에 마련되고, 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크;
    상기 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 부유체에 벙커링하기 위해 상기 액화가스 저장탱크와 상기 부유체의 연료탱크 간에 연결되는 액화가스 라인;
    상기 연료탱크로부터 상기 액화가스 저장탱크로 회수가스를 전달하도록 상기 연료탱크에 연결되는 회수가스 라인;
    상기 회수가스 라인에 흐르는 회수가스와, 상기 액화가스 라인에 흐르는 액화가스 중의 일부를 혼합하는 혼합 장치; 및
    상기 액화가스 라인에 흐르는 액화가스 중의 일부가 상기 회수가스 라인으로 유입될 수 있도록 상기 액화가스 라인으로부터 분지되는 분지 라인을 포함하고,
    상기 혼합 장치는 상기 회수가스 라인에 흐르는 회수가스와 상기 분지 라인을 통해 유입되는 액화가스를 혼합하여 상기 회수가스보다 낮은 온도의 혼합가스를 생성하는 벙커링 선박.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합 장치는 상기 회수가스의 온도 및 압력에 따라 상기 액화가스의 혼합량이 조절되는 이덕터 또는 스태틱 믹서를 포함하는 벙커링 선박.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합 장치는 상기 회수가스의 온도 및 압력에 따라 상기 액화가스의 혼합량을 조절하여 상기 회수가스 라인 또는 상기 액화가스 저장탱크 내에 분사할 수 있는 노즐을 포함하는 벙커링 선박.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 혼합 장치는 상기 혼합가스의 온도가 일정하게 유지되도록 상기 노즐을 통해 분사되는 액화가스의 분사량을 조절하는 조절 장치를 더 포함하는 벙커링 선박.
  6. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선체에 제공되고, 상기 액화가스 저장탱크 내의 증발가스를 액화하는 재액화 장치; 및
    상기 재액화 장치에 의해 액화된 재액화가스를 상기 혼합 장치로 공급하는 공급라인;을 더 포함하는 벙커링 선박.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 혼합 장치는 상기 회수가스 또는 상기 혼합가스에 상기 공급라인을 통해 공급되는 상기 재액화가스를 혼합하도록 구성되는 벙커링 선박.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 재액화 장치는,
    상기 액화가스 저장탱크의 증발가스를 압축하여 압축가스를 생성하는 압축기;
    상기 압축가스를 상기 혼합 장치에 의해 생성되는 상기 혼합가스와 열교환시켜 압축냉각가스를 생성하는 열교환기;
    상기 압축냉각가스를 팽창시키는 감압기; 및
    상기 감압기에 의해 팽창된 냉각팽창가스로부터 액화가스를 분리하는 2상 분리기를 포함하는 벙커링 선박.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 재액화 장치는,
    상기 압축가스를 냉각시키는 냉각기; 및
    상기 냉각기와 상기 열교환기 사이에 마련되고, 상기 냉각기에 의해 냉각된 압축가스를 저장하는 압력탱크를 더 포함하고,
    상기 열교환기는 상기 압력탱크로부터 공급되는 압축가스를 상기 혼합가스와 열교환시켜 상기 압축냉각가스를 생성하는 벙커링 선박.
  10. 액화가스 라인을 통해 벙커링 선박으로부터 부유체로 액화가스를 벙커링하는 단계;
    회수가스 라인을 통해 상기 부유체로부터 상기 벙커링 선박으로 회수되는 회수가스와, 상기 부유체로 벙커링되는 액화가스 중의 일부를 혼합 장치에 의해 혼합하여 혼합가스를 생성하는 단계; 및
    상기 혼합가스를 상기 벙커링 선박으로 전달하는 단계를 포함하고,
    상기 혼합가스를 생성하는 단계는,
    상기 액화가스 라인에 흐르는 액화가스 중의 일부를 상기 액화가스 라인으로부터 분지되는 분지 라인을 통해 상기 회수가스 라인으로 유입시키는 단계; 및
    상기 회수가스 라인에 흐르는 회수가스와 상기 분지 라인을 통해 유입되는 액화가스를 상기 혼합 장치에 의해 혼합하여 상기 회수가스보다 낮은 온도의 혼합가스를 생성하는 단계를 포함하는 벙커링 선박의 회수가스 처리 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 혼합가스를 생성하는 단계는 상기 회수가스의 온도 및 압력에 따라 상기 액화가스의 혼합량을 조절하는 벙커링 선박의 회수가스 처리 방법.
  12. 벙커링 선박으로부터 부유체로 액화가스를 벙커링하는 단계;
    상기 부유체로부터 상기 벙커링 선박으로 회수되는 회수가스와, 상기 부유체로 벙커링되는 액화가스 중의 일부를 혼합하여 혼합가스를 생성하는 단계;
    상기 혼합가스를 상기 벙커링 선박으로 전달하는 단계;
    상기 벙커링 선박에 마련된 액화가스 저장탱크 내의 증발가스를 액화하는 단계; 및
    상기 증발가스를 액화시켜 얻은 재액화가스를 상기 회수가스 또는 상기 혼합가스에 혼합하는 단계를 포함하는 벙커링 선박의 회수가스 처리 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 증발가스를 액화하는 단계는,
    상기 벙커링 선박에 마련된 액화가스 저장탱크 내의 증발가스를 압축하여 압축가스를 생성하는 단계;
    상기 압축가스를 상기 혼합가스와 열교환시켜 압축냉각가스를 생성하는 단계;
    상기 압축냉각가스를 팽창시켜 감압하는 단계; 및
    상기 압축냉각가스를 감압하여 얻은 냉각팽창가스로부터 액화가스를 분리하는 단계를 포함하는 벙커링 선박의 회수가스 처리 방법.
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