KR101938930B1 - 액화가스 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크부터 수요처까지 연결되며, 압력측정센서가 구비되는 연료 공급 라인; 상기 연료 공급 라인 상에 마련되며, 상기 액화가스 저장탱크로부터 배출된 연료를 가압하는 펌프; 상기 펌프와 상기 수요처 사이의 상기 연료 공급 라인 상에 마련되며, 상기 펌프로부터 배출된 연료를 가열하는 열교환기; 상기 연료 공급 라인 상에서 상기 열교환기의 전단에 마련되어 연료를 상기 연료 공급 라인으로부터 회수하는 제1 회수라인; 상기 연료 공급 라인 상에서 상기 열교환기의 후단에 마련되어 연료를 상기 연료 공급 라인으로부터 회수하는 제2 회수라인; 상기 제1 회수라인 또는 상기 제2 회수라인 상에 마련되어, 연료가 저장되는 버퍼탱크; 및 상기 버퍼탱크에서 상기 연료 공급 라인까지 연결되어, 상기 버퍼탱크로 회수되는 연료를 상기 연료 공급 라인으로 공급하는 회수공급라인을 포함하고, 상기 압력측정센서에 의해 연료의 압력이 일정압력 이상으로 감지되는 경우, 상기 제1 회수라인 또는 상기 제2 회수라인을 통해 연료가 회수되는 것을 특징으로 한다.

Description

액화가스 처리 시스템{Treatment system of liquefied gas}
본 발명은 액화가스 처리 시스템에 관한 것이다.
선박은 대량의 광물이나 원유, 천연가스, 또는 몇천 개 이상의 컨테이너 등을 싣고 대양을 항해하는 운송수단으로서, 강철로 이루어져 있고 부력에 의해 수선면에 부유한 상태에서 프로펠러의 회전을 통해 발생되는 추력을 통해 이동한다.
이러한 선박은 엔진을 구동함으로써 추력을 발생시키는데, 이때 엔진은 가솔린 또는 디젤을 사용하여 피스톤을 움직여서 피스톤의 왕복운동에 의해 크랭크 축이 회전되도록 함으로써, 크랭크 축에 연결된 샤프트가 회전되어 프로펠러가 구동되도록 하는 것이 일반적이었다.
그러나 최근에는, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)를 운반하는 LNG 운반선에서 LNG를 연료로 사용하여 엔진을 구동하는 LNG 연료공급 방식이 사용되고 있으며, 이와 같이 엔진의 연료로 LNG를 사용하는 방식은 LNG 운반선 외의 다른 선박에도 적용되고 있다.
일반적으로, LNG는 청정연료이고 매장량도 석유보다 풍부하다고 알려져 있고, 채광과 이송기술이 발달함에 따라 그 사용량이 급격히 증가하고 있다. 이러한 LNG는 주성분인 메탄을 1기압 하에서 -162℃도 이하로 온도를 내려서 액체 상태로 보관하는 것이 일반적인데, 액화된 메탄의 부피는 표준상태인 기체상태의 메탄 부피의 600분의 1 정도이고, 비중은 0.42로 원유비중의 약 2분의 1이 된다.
그러나 엔진이 구동되기 위해 필요한 온도 및 압력 등은, 탱크에 저장되어 있는 LNG의 상태와는 다를 수 있다. 따라서 최근에는 액체 상태로 저장되는 LNG의 온도 및 압력 등을 제어하여 엔진에 공급하는 기술에 대하여, 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있다.
이러한 종래기술로는 국내등록공보 제10-1277965호 (2013.06.17) 등이 공개되어 있다.
본 발명은 종래기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 수요처의 과부하를 방지하면서, 회수되는 연료의 분배를 효율적으로 이룰 수 있는 액화가스 처리 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크부터 수요처까지 연결되며, 압력측정센서가 구비되는 연료 공급 라인; 상기 연료 공급 라인 상에 마련되며, 상기 액화가스 저장탱크로부터 배출된 연료를 가압하는 펌프; 상기 펌프와 상기 수요처 사이의 상기 연료 공급 라인 상에 마련되며, 상기 펌프로부터 배출된 연료를 가열하는 열교환기; 상기 연료 공급 라인 상에서 상기 열교환기의 전단에 마련되어 연료를 상기 연료 공급 라인으로부터 회수하는 제1 회수라인; 상기 연료 공급 라인 상에서 상기 열교환기의 후단에 마련되어 연료를 상기 연료 공급 라인으로부터 회수하는 제2 회수라인; 상기 제1 회수라인 또는 상기 제2 회수라인 상에 마련되어, 연료가 저장되는 버퍼탱크; 및 상기 버퍼탱크에서 상기 연료 공급 라인까지 연결되어, 상기 버퍼탱크로 회수되는 연료를 상기 연료 공급 라인으로 공급하는 회수공급라인을 포함하고, 상기 압력측정센서에 의해 연료의 압력이 일정압력 이상으로 감지되는 경우, 상기 제1 회수라인 또는 상기 제2 회수라인을 통해 연료가 회수되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 버퍼탱크는 기액분리기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회수공급라인은, 상기 버퍼탱크 내의 액체 상태의 연료를 상기 열교환기의 상류로 공급하는 액체공급라인; 및 상기 버퍼탱크 내의 기체 상태의 연료를 상기 수요처의 상류로 공급하는 기체공급라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 펌프는, 부스팅 펌프와 상기 부스팅 펌프로부터 연료를 공급받아 가압하는 고압 펌프를 포함하며, 상기 액체공급라인은 분기되어 상기 고압 펌프의 상류와 하류 각각에 연결되고, 상기 기체공급라인은 분기되어 상기 열교환기의 상류와 하류 각각에 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 액체공급라인이 분기되는 지점에 마련되어, 연료의 이동량을 조절하는 제1 밸브; 및 상기 기체공급라인에서 분기되는 지점에 마련되어, 연료의 이동량을 조절하는 제2 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 밸브는, 상기 버퍼탱크에서 공급되는 연료의 압력이 상기 수요처에서 요구하는 압력의 범위 이하인 경우에는 상기 액체공급라인에서 상기 고압 펌프의 상류를 개방하고, 연료의 압력이 200bar 이상인 경우에는 상기 액체공급라인에서 상기 고압 펌프의 하류를 개방하며, 상기 제2 밸브는, 상기 버퍼탱크에서 공급되는 연료의 온도가 상기 열교환기의 상류를 경유하는 연료의 온도 범위 내인 경우에는 상기 기체공급라인에서 상기 열교환기의 상류를 개방하고, 연료의 온도가 상기 열교환기의 하류를 경유하는 연료의 온도범위 내외이거나 상기 수요처에서 요구하는 온도범위 이상인인 경우에는 상기 기체공급라인에서 상기 열교환기의 하류를 개방하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액화가스 처리 시스템은, 연료 공급 라인으로부터 회수되어 버퍼탱크에 저장되는 액체나 기체 상태의 연료를 온도와 압력 조건에 따라, 액화가스 저장탱크, 고압 펌프, 열교환기 또는 수요처로 공급하여 수요처의 과부하를 방지하면서도 연료를 효율적으로 분배하여 이용할 수 있다.
도 1은 종래의 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 액화가스 처리 시스템(1)은 액화가스 저장탱크(10), 수요처(20), 펌프(30), 열교환기(50)를 포함한다. 이때 펌프(30)는 부스팅 펌프(Boosting Pump; 31)와, 고압 펌프(High Pressure Pump; 32)를 포함할 수 있다. 이하 본 명세서에서, 연료는 LNG일 수 있고, 편의상 액체 상태인 NG(Natural Gas) 뿐만 아니라 초임계 상태 등인 NG를 모두 포괄하는 의미로 사용될 수 있다.
종래의 액화가스 처리 시스템(1)은, 부스팅 펌프(31)가 액화가스 저장탱크(10)로부터 연료 공급 라인(21)을 통해 배출되는 연료를 수 내지 수십 bar로 가압한 뒤, 고압 펌프(32)가 수요처(20)에서 요구하는 압력(일례로 200bar 내지 400bar)으로 연료를 가압하여 열교환기(50)에 공급한다. 이후 열교환기(50)는 펌프(30)로부터 공급받은 연료의 온도를 높인 뒤 초임계 상태의 연료가 수요처(20)에 공급되도록 할 수 있다. 이때 수요처(20)에 공급되는 연료는 200bar 내지 400bar의 압력을 가지며 30도 내지 60도의 온도를 갖는 초임계 상태일 수 있다.
한편, 운전을 멈추는 신호에 의해 수요처(20)가 급정지되는 경우, 펌프(30)로부터 배출된 연료에 의해 열교환기(50) 또는 연료 공급 라인(21)에 과부하(overpressure)가 발생하여 전원고장, 오류 등에 의한 시스템중지(shutdown)가 발생될 우려가 존재하여 이를 위한 개선하기 위한 연구가 진행되는 실정이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(100)은, 액화가스 저장탱크(10), 수요처(20), 펌프(30), 버퍼탱크(40), 열교환기(50)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서 액화가스 저장탱크(10), 수요처(20), 펌프(30) 및 열교환기(50) 등은 종래의 액화가스 처리 시스템(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.
액화가스 저장탱크(10)는 수요처(20)에 공급될 연료를 저장한다. 액화가스 저장탱크(10)는 연료를 액체상태로 보관하여야 하는데, 이때 액화가스 저장탱크(10)는 압력 탱크 형태를 가질 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)는, 이중 구조의 탱크(도시하지 않음)와 단열부(도시하지 않음)로 이루어져 1bar 내지 10bar(일례로 6bar)의 압력을 견딜 수 있도록 설계될 수 있다.
수요처(20)는, 액화가스 저장탱크(10)로부터 공급되는 연료를 통해 구동되어 추력을 발생시킨다. 이때 수요처(20)는 MEGI 엔진일 수 있고, 이중연료 엔진일 수도 있다.
수요처(20)가 이중연료 엔진일 경우, 연료와 오일이 혼합되어 공급되지 않고 연료 또는 오일이 선택적으로 공급될 수 있다. 이는 연소 온도가 상이한 두 물질이 혼합 공급되는 것을 차단하여, 수요처(20)의 효율이 떨어지는 것을 방지하기 위함이다.
수요처(20)는 샤프트에 연결된 프로펠러(도시하지 않음)가 회전함에 따라, 선체가 전진 또는 후진하게 된다. 물론 본 실시예에서 수요처(20)는 프로펠러를 구동하기 위한 수요처(20)일 수 있으나, 발전을 위한 수요처(20) 또는 기타 동력을 발생시키기 위한 수요처(20)일 수 있다. 즉 본 실시예는 수요처(20)의 종류를 특별히 한정하지 않는다. 다만 수요처(20)는 연료의 연소에 의해 구동력을 발생시키는 내연기관일 수 있다.
*액화가스 저장탱크(10)와 수요처(20) 사이에는 연료를 전달하는 연료 공급 라인(21)이 설치될 수 있고, 연료 공급 라인(21)에는 부스팅 펌프(31), 고압 펌프(32) 및 열교환기(50) 등이 구비되어 연료가 수요처(20)에 공급되도록 할 수 있다. 이때 연료 공급 라인(21)에는 연료 공급 밸브(부호 도시하지 않음)가 설치되어, 연료 공급 밸브의 개도 조절에 따라 연료의 공급량이 조절될 수 있다.
게다가, 연료 공급 라인(21)에는 압력측정센서(21A)가 구비된다. 압력측정센서(21A)는 연료 공급 라인(21) 내의 연료의 압력을 측정하는 센서로서, 복수개로 구비될 수 있으며, 본 실시예에서는 이해의 편의상 열교환기(50)의 하류에 구비되는 것으로 도시한다. 이와 달리, 열교환기(50)의 상류에 압력측정센서가 더 구비될 수도 있다.
압력측정센서(21A)에 의해 연료의 압력이 일정압력(제1 설정값, 제2 설정값을 포함하며 아래에서 설명하도록 함)이상으로 감지되는 경우, 회수라인어셈블리(22)를 통해 연료가 회수되도록 한다.
펌프(30)는 연료 공급 라인(21) 상에 마련되며, 액화가스 저장탱크(10)로부터 배출된 연료를 고압으로 가압한다. 펌프(30)는 부스팅 펌프(31)와 고압 펌프(32)를 포함한다.
부스팅 펌프(31)는, 액화가스 저장탱크(10)와 고압 펌프(32) 사이의 연료 공급 라인(21) 상에 구비될 수 있으며, 고압 펌프(32)에 충분한 양의 연료가 공급되도록 하여 고압 펌프(32)의 공동현상(cavitation)을 방지하고, 액화가스 저장탱크(10) 내에 구비될 수 있다.
고압 펌프(32)는, 부스팅 펌프(31)로부터 배출된 연료를 고압으로 가압하여, 수요처(20)에 연료가 공급되도록 한다. 연료는 액화가스 저장탱크(10)로부터 약 10bar 정도의 압력으로 배출된 후 부스팅 펌프(31)에 의해 1차로 가압되는데, 고압 펌프(32)는 부스팅 펌프(31)에 의해 가압된 액체상태의 연료를 수요처(20)에서 요구하는 압력으로 2차 가압하여, 후술할 열교환기(50)에 공급하여, 수요처(20)가 연료를 통해 추력을 생산하도록 할 수 있다.
열교환기(50)는 고압 펌프(32)와 수요처(20) 사이의 연료 공급 라인(21) 상에 마련되며, 고압 펌프(32)로부터 배출된 연료를 가열할 수 있다. 열교환기(50)로 고압 펌프(32)에 의해 연료가 공급될 수 있으며, 열교환기(50)는 고압 펌프(32)에서 배출되는 압력인 200bar 내지 400bar를 유지하면서 가열시켜서, 30도 내지 60도의 초임계 상태의 연료로 변환한 후 수요처(20)에 공급할 수 있다.
열교환기(50)는 보일러(도시하지 않음)를 통해 공급되는 스팀이나 글리콜 히터(도시하지 않음)로부터 공급되는 글리콜 워터를 이용하여 연료를 가열하거나, 전기에너지를 이용하여 연료를 가열할 수 있고, 또는 선박에 구비되어 있는 발전기나 기타 설비 등으로부터 발생되는 폐열을 이용하여 연료를 가열할 수 있다.
회수라인어셈블리(22)는 연료 공급 라인(21)상에서 수요처(20)의 상류에 연결되어 연료를 상류로 회수하며, 연료 공급 라인(21)에서 분기되어 형성될 수 있다.
여기서, 회수라인어셈블리(22)는 수요처(20) 상류에서 과부하(overpressure)가 발생될 때 펌프(30)가 셧다운(shutdown) 되지 않도록 한다. 이는, 수요처(20)의 급정지에도 연료가 펌프(30)로부터 배출되지만, 연료가 수요처(20)측으로 공급되지 못하여 수요처(20)의 상류가 과압되는 것을 방지함으로써 펌프(30)의 트립(trip)을 방지하는 것이다.
이를 위해, 회수라인어셈블리(22)는 펌프(30)로부터 배출되거나 열교환기(50)를 경유한 연료가 수요처(20)로 유입되지 않도록 회수하는 것이며, 제1 회수라인(22A), 상류과압밸브(22B), 제2 회수라인(22C) 및 하류과압밸브(22D)를 포함할 수 있다.
제1 회수라인(22A)은 열교환기(50)의 전단에 마련될 수 있다. 본 실시예에서 제1 회수라인(22A)은 액화가스 저장탱크(10)와 연결되어 연료를 연료 공급 라인(21)으로부터 회수하도록 버퍼탱크(40)로 회수할 수 있다.
상류과압밸브(22B)는 제1 회수라인(22A) 상에 구비되며 제1 회수라인(22A)을 개폐할 수 있도록 연료의 이동량을 조절할 수 있다. 이러한, 상류과압밸브(22B)는 수요처(20) 상류에서 압력측정센서(21A)에 의해 제1 설정값 이상의 압력이 감지되면 제1 회수라인(22A)을 개방시킬 수 있다. 일 예로, 운전 압력(엔진 요구압력)이 300bar인 경우 운전 압력보다 5bar 더 가해진 305bar이상이 제1 설정값이 될 수 있으며, 이 경우 상류과압밸브(22B)는 제1 회수라인(22A)을 개방시킨다.
한편, 상류과압밸브(22B)는 삼방밸브로 이루어져 연료 공급 라인(21)과 제1 회수라인(22A)이 연결되는 지점에 구비되어 열교환기로 유입되는 연료의 경로를 폐쇄할 수 있다. 또는 상류과압밸브(22B)는 제1 회수라인(22A) 상에 마련되는 고차압밸브일 수 있다. 이때, 열교환기(50)의 전단에 별도의 밸브(도시하지 않음)가 설치되어 상류과압밸브(22B)가 개방시 이와 연동하여 잠김으로써 열교환기(50)로 연료가 유입되는 것을 차단할 수 있다.
제2 회수라인(22C)은 열교환기(50)의 후단인 열교환기(50)와 수요처(20) 사이에 마련되어 연료를 연료 공급 라인(21)으로부터 회수할 수 있다. 제2 회수라인(22C)은 제1 회수라인(22A)과 합류되어, 연료가 버퍼탱크(40)로 회수될 수 있다. 이때 제2 회수라인(22C)을 통해 회수되는 연료는 열교환기(50)에서 가열된 상태이므로, 제1 회수라인(22A)을 통해 회수되는 연료 대비 온도가 높은 상태일 수 있다.
하류과압밸브(22D)는 제2 회수라인(22C) 상에 구비되며 제2 회수라인(22C)을 개폐할 수 있도록 연료의 이동량을 조절할 수 있다. 이러한, 하류과압밸브(22D)는 수요처(20) 상류에서 압력측정센서(21A)에 의해 제2 설정값 이상의 압력이 감지되면 제2 회수라인(22C)을 개방시킬 수 있다. 일 예로, 운전 압력(엔진 요구압력)이 300bar인 경우 운전 압력보다 10bar 더 가해진 310bar이상이 제2 설정값이 될 수 있으며, 이 경우 하류과압밸브(22D)는 제2 회수라인(22C)을 개방시킨다.
이와 같이, 제2 설정값은 제1 설정값보다 크게 이루어질 수 있고, 제1 회수라인(22A)에서 연료를 회수할 때 연료 공급 라인(21) 내 압력이 일정압력 이하로 저하되지 않으면, 제2 회수라인(22C)에서 연료를 추가로 회수하여 수요처(20)의 상류에서 과부하가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 즉 수요처(20) 정지로 인해 과압이 발생되어 시스템 정지가 우려될 경우, 본 실시예는 1차적으로 제1 회수라인(22A)을 통해 연료를 회수하고, 2차적으로 제2 회수라인(22C)을 통해 연료를 회수할 수 있다.
한편, 하류과압밸브(22D)는 상류과압밸브(22B)와 동일 또는 유사하게 삼방밸브로 이루어져 연료 공급 라인(21)과 제2 회수라인(22C)이 연결되는 지점에 구비되어 수요처(20)로 유입되는 연료의 경로를 폐쇄할 수 있다. 물론 앞서 언급한 바와 같이 하류과압밸브(22D) 역시 제2 회수라인(22C) 상에 마련되는 고차압밸브일 수 있으며, 수요처(20)의 전단에 별도의 밸브(도시하지 않음)가 설치되어 하류과압밸브(22D)가 개방시 이와 연동하여 잠김으로써 수요처(20)로 연료가 유입되는 것을 차단할 수 있다.
본 실시예의 제1 회수라인(22A)과 제2 회수라인(22C)은 합류하여 액화가스 저장탱크(10)로 연료를 회수할 수 있다. 일단부 각각이 연료 공급 라인(21)으로부터 분기된 제1 회수라인(22A)과 제2 회수라인(22C)에서, 제2 회수라인(22C)의 타단부가 제1 회수라인(22A)에 연결되어 합류하고, 제1 회수라인(22A)은 액화가스 저장탱크(10)에 연결될 수 있다.
다만 제1 회수라인(22A) 또는 제2 회수라인(22C)으로부터 배출되는 연료는 300bar 이상의 고압인 반면 액화가스 저장탱크(10)는 수 bar의 내압을 가지므로 연료의 회수에 의하여 액화가스 저장탱크(10)의 내압 상승이 우려될 수 있으나, 회수되는 연료는 제1 회수라인(22A)이나 제2 회수라인(22C)을 따라 유동하면서 저압인 액화가스 저장탱크(10)의 내압으로 수렴하게 되므로, 액화가스 저장탱크(10)의 내압은 액화가스 저장탱크(10)가 견딜 수 있는 범위 내에서 가변될 수 있다.
이와 같이 본 실시예는 수요처(20)의 작동이 정지함에 따라 연료 공급 라인(21) 상에서의 압력이 일정값 이상으로 상승할 경우, 제1 회수라인(22A)과 제2 회수라인(22C)을 통해 연료를 회수하여, 연료에 의해 펌프(30), 열교환기(50) 등이 shutdown되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
버퍼탱크(40)는 회수라인어셈블리(22) 상에 마련될 수 있으며, 예를 들어, 제1 회수라인(22A) 상에서 제2 회수라인(22C)이 합류되는 지점의 하류에 마련되거나, 제1 회수라인(22A)상에 마련되어, 제2 회수라인(22C)이 버퍼탱크(40)에 연결될 수 있다.
버퍼탱크(40)는 제1 회수라인(22A) 및 제2 회수라인(22C)을 통해 회수되는 연료를 저장하는 공간이 형성되고, 기액분리기일 수 있으며, 회수된 연료에서 기체를 분리한 후 연료를 액화가스 저장탱크(10)로 회수시킬 수 있다.
액체공급라인(23)은 버퍼탱크(40)에서 액체 상태의 연료를 열교환기(50)의 상류로 공급할 수 있다. 예를 들어, 액체공급라인(23)은 제1 회수라인(22A) 상에서 버퍼탱크(40)의 하류로부터 분기되어 연료 공급 라인(21)까지 연결되거나, 버퍼탱크(40)로부터 연료 공급 라인(21)까지 연결될 수 있다.
또한, 연료 공급 라인(21)에 연결되는 액체공급라인(23)의 후단은 분기되어 고압 펌프(32)의 상류와 하류 각각에 연결되어, 버퍼탱크(40) 내의 액체 상태의 연료를 고압 펌프(32)로 공급하거나 열교환기(50)로 공급할 수 있다. 이때, 고압 펌프(32)로 분기되는 액체공급라인(23) 상에는 제1 밸브(23A)가 마련될 수 있다. 제1 밸브(23A)는 삼방밸브로 이루어질 수 있으며, 연료의 이동량을 조절하여 고압 펌프(32)나 열교환기(50)로 공급되는 연료의 양을 조절할 수 있다.
제1 밸브(23A)는 버퍼탱크(40)에서 공급되는 연료의 압력이 수요처(20)에서 요구하는 압력의 범위 이하인 경우 예를 들어, 15bar 이하인 경우에는 액체공급라인(23)에서 고압 펌프(32)의 상류를 개방하고, 연료의 압력이 200bar이상인 경우에는 액체공급라인(23)에서 고압 펌프(32)의 하류를 개방할 수 있다.
또한, 버퍼탱크(40)에서 공급되는 연료의 압력이 15bar 내지 200bar 인 경우에는 고압 펌프(32)의 상류 및 하류를 모두 개방할 수 있으며, 압력에 따라 개도를 다르게 이룰 수 있다.
기체공급라인(24)은 버퍼탱크(40) 내의 기체 상태의 연료를 수요처(20)의 상류로 공급할 수 있다. 예를 들어, 기체공급라인(24)은 버퍼탱크(40)로부터 연료 공급 라인(21)까지 연결될 수 있다.
기체공급라인(24)은 분기되어 열교환기(50)의 상류와 하류 각각에 연결되어, 버퍼탱크(40) 내의 기체 상태의 연료를 열교환기(50)나 수요처(20)로 공급할 수 있다. 이때, 기체공급라인(24)에서 분기되는 지점에는 제2 밸브(24A)가 마련될 수 있다. 제2 밸브(24A)는 삼방밸브로 이루어질 수 있으며, 연료의 이동량을 조절하여 열교환기(50)나 수요처(20)로 공급되는 연료의 양을 조절할 수 있다.
제2 밸브(24A)는, 버퍼탱크(40)에서 공급되는 연료의 온도가 열교환기(50)의 상류를 경유하는 연료의 온도 범위 예를 들어, -15℃ 내외인 경우에는 기체공급라인(24)에서 열교환기(50)의 상류를 개방하고, 연료의 온도가 열교환기(50)의 하류를 경유하는 연료의 온도범위 예를 들어, 30℃ 이상 경우에는 기체공급라인(24)에서 열교환기(50)의 하류를 개방할 수 있다.
또한, 버퍼탱크(40)에서 공급되는 연료의 온도가 -15℃ 내지 30℃인 경우에는 열교환기(50)의 상류 및 하류를 모두 개방할 수 있으며, 온도에 따라 개도를 다르게 이룰 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 연료 공급 라인(21)으로부터 회수되어 버퍼탱크(40)에 저장되는 액체나 기체 상태의 연료를 온도와 압력 조건에 따라, 액화가스 저장탱크(10), 고압 펌프(32), 열교환기(50) 또는 수요처(20)로 공급하여 수요처(20)의 과부하를 방지하면서도 연료를 효율적으로 분배하여 이용할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1,2: 액화가스 처리 시스템 10: 액화가스 저장탱크
20: 수요처 21: 연료 공급 라인
22: 회수라인어셈블리 22A: 제1 회수라인
22B: 상류과압밸브 22C: 제2 회수라인
22D: 하류과압밸브 23: 액체공급라인
24: 기체공급라인 30: 펌프
31: 부스팅 펌프 32: 고압 펌프
40: 버퍼탱크 50: 열교환기

Claims (6)

  1. 액화가스 저장탱크부터 수요처까지 연결되며, 압력측정센서가 구비되는 연료 공급 라인;
    상기 연료 공급 라인 상에 마련되며, 상기 액화가스 저장탱크로부터 배출된 연료를 가압하는 고압 펌프;
    상기 고압 펌프와 상기 수요처 사이의 상기 연료 공급 라인 상에 마련되며, 상기 고압 펌프로부터 배출된 연료를 가열하는 열교환기;
    상기 연료 공급 라인 상에서 상기 열교환기의 전단에 마련되어 연료를 상기 연료 공급 라인으로부터 회수하는 제1 회수라인;
    상기 연료 공급 라인 상에서 상기 열교환기의 후단에 마련되어 연료를 상기 연료 공급 라인으로부터 회수하는 제2 회수라인;
    상기 제1 회수라인 또는 상기 제2 회수라인 상에 마련되어, 연료가 저장되는 버퍼탱크; 및
    상기 버퍼탱크에서 상기 연료 공급 라인까지 연결되어, 상기 버퍼탱크로 회수되는 연료를 상기 연료 공급 라인으로 공급하는 회수공급라인을 포함하고,
    상기 회수공급라인은,
    상기 버퍼탱크 내의 액체 상태의 연료를 상기 열교환기의 상류로 공급하는 액체공급라인; 및
    상기 버퍼탱크 내의 기체 상태의 연료를 상기 수요처의 상류로 공급하는 기체공급라인을 포함하고,
    상기 액체공급라인은 분기되어 상기 고압 펌프의 상류와 하류 각각에 연결되고,
    상기 기체공급라인은 분기되어 상기 열교환기의 상류와 하류 각각에 연결되며,
    상기 압력측정센서에 의해 연료의 압력이 일정압력 이상으로 감지되는 경우, 상기 제1 회수라인 또는 상기 제2 회수라인을 통해 연료가 회수되는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼탱크는 기액분리기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고압 펌프 측으로 연료를 공급하는 부스팅 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 액체공급라인이 분기되는 지점에 마련되어, 연료의 이동량을 조절하는 제1 밸브; 및
    상기 기체공급라인에서 분기되는 지점에 마련되어, 연료의 이동량을 조절하는 제2 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 밸브는, 상기 버퍼탱크에서 공급되는 연료의 압력이 상기 수요처에서 요구하는 압력의 범위 이하인 경우에는 상기 액체공급라인에서 상기 고압 펌프의 상류를 개방하고, 연료의 압력이 200bar 이상인 경우에는 상기 액체공급라인에서 상기 고압 펌프의 하류를 개방하며,
    상기 제2 밸브는, 상기 버퍼탱크에서 공급되는 연료의 온도가 상기 열교환기의 상류를 경유하는 연료의 온도 범위 내인 경우에는 상기 기체공급라인에서 상기 열교환기의 상류를 개방하고, 연료의 온도가 상기 열교환기의 하류를 경유하는 연료의 온도범위 내외이거나 상기 수요처에서 요구하는 온도범위 이상인인 경우에는 상기 기체공급라인에서 상기 열교환기의 하류를 개방하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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