KR101996288B1 - 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법 - Google Patents

선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저장 탱크 내에서 발생한 증발가스를 공급받아 압축하는 고압 압축기에서 압축된 증발가스 중 엔진에 공급되지 않은 일부의 증발가스를 냉각시키기 위한 열교환기와, 상기 열교환기에 의해 냉각된 증발가스를 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 기액 분리기의 기체를 상기 열교환기로 재순환시키는 라인에 설치된 압력조절용 밸브와, 상기 기액 분리기의 액체를 상기 저장탱크로 복귀시키는 라인에 설치된 레벨조절용 밸브와, 상기 팽창밸브를 통과하면서 팽창된 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하기 위한 기액 분리기와, 상기 고압 압축기로부터 압축되어 상기 열교환기로 공급되는 증발가스의 양을 모니터링하여 상기 팽창밸브의 개도를 제어하는 메인 컨트롤러와, 상기 압력조절용 밸브 또는 상기 레벨조절용 밸브가 최대로 열렸을 때 상기 기액 분리기의 압력 또는 레벨이 설정치 이상으로 상승하는 경우 상기 메인 컨트롤러의 출력값에 데드밴드를 더한값을 출력값으로 보내는 기액분리기 보호용 컨트롤러를 포함하는 부분 재액화 시스템을 포함하되, 상기 메인 컨트롤러는 상기 기액 분리기 보호용 컨트롤러로부터 수신한 출력값을 출력값 상향 제한값으로 설정하여 상기 팽창밸브의 개도를 제어하는, 선박의 증발가스 처리 시스템이 제공된다.

Description

선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR TREATING BOIL-OFF GAS OF SHIP}
본 발명은 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부분 재액화 시스템에 포함된 기액 분리기 보호용 컨트롤러의 출력값을 메인 컨트롤러의 출력값에 여유분의 데드밴드를 더한 값으로 제한함으로써, 빠른 응답성을 확보할 수 있으면서도 부분 재액화 공정이 중단되는 일 없이 운전 지속성도 확보할 수 있게 한 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
근래, LNG(Liquefied Natural Gas)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 액화가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는, 액화된 상태로 액화가스 운반선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. LNG나 LPG 등의 액화가스는 천연가스 혹은 석유가스를 극저온(LNG의 경우 대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭적으로 감소되므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
LNG 운반선 등의 액화가스 운반선은, 액화가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 이 액화가스를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해, 액화가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히, '화물창'이라 함)를 포함한다.
천연가스의 액화온도는 상압에서 약 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압에서 -163℃ 보다 약간만 높아도 증발된다. 종래의 LNG 운반선의 경우를 예를 들어 설명하면, LNG 운반선의 LNG 저장탱크는 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG에 지속적으로 전달되므로, LNG 운반선에 의해 LNG를 수송하는 도중에 LNG가 LNG 저장탱크 내에서 지속적으로 기화되어 LNG 저장탱크 내에 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 발생한다.
발생된 증발가스는 저장탱크 내의 압력을 증가시키며 선박의 요동에 따라 액화가스의 유동을 가속시켜 구조적인 문제를 야기시킬 수 있기 때문에, 증발가스의 발생을 억제할 필요가 있다.
종래, 액화가스 운반선의 저장탱크 내에서의 증발가스를 억제 및 처리하기 위해, 증발가스를 저장탱크의 외부로 배출시켜 소각해 버리는 방법, 증발가스를 저장탱크의 외부로 배출시켜 재액화 장치를 통해 재액화시킨 후 다시 저장탱크로 복귀시키는 방법, 선박의 추진기관에서 사용되는 연료로서 증발가스를 사용하는 방법, 저장탱크의 내부압력을 높게 유지함으로써 증발가스의 발생을 억제하는 방법 등이 단독으로 혹은 복합적으로 사용되고 있었다.
증발가스 재액화 장치가 탑재된 종래의 선박의 경우, 저장탱크의 적정 압력 유지를 위해 저장탱크 내부의 증발가스를 저장탱크 외부로 배출시켜 재액화 장치를 통해 재액화시키게 된다. 이때, 배출된 증발가스는 냉동 사이클을 포함하는 재액화 장치에서 초저온으로 냉각된 냉매, 예를 들어 질소냉매, 혼합냉매 등과의 열교환을 통해 재액화된 후 저장탱크로 복귀된다.
종래 DFDE 추진시스템을 탑재한 LNG 운반선의 경우, 재액화 설비를 설치하지 않고 증발가스 압축기와 가열만을 통해 증발가스를 처리한 후 DFDE에 연료로서 공급하여 증발가스를 소비하였기 때문에 엔진의 연료 필요량이 증발가스의 발생량보다 적을 때는 증발가스를 가스연소기(GCU; Gas Combustion Unit)에서 연소시켜 버리거나 대기중으로 버릴(venting) 수밖에 없는 문제가 있었다.
그리고 종래 재액화 설비와 저속 디젤 엔진을 탑재한 LNG 운반선은 재액화 설비를 통해 BOG를 처리할 수 있음에도 불구하고 질소가스를 이용한 재액화 장치 운전의 복잡성으로 인해 전체 시스템의 제어가 복잡하고 상당한 양의 동력이 소모되는 문제가 있었다.
한국공개특허 제2014-0075574호 "선박의 증발가스 부분 재액화 시스템"
상기한 바와 같은 문제점을 해결하고자, 저장탱크에서 배출된 증발가스를 가압한 후 대부분은 선박 엔진의 연료로 사용하고 나머지 일부는 저장탱크로부터 새롭게 배출되는 증발가스의 냉열로 액화시켜 저장탱크로 복귀시킴으로써, 증발가스를 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 부분 재액화 시스템이 제안되었다.
그러나, 이러한 부분 재액화 시스템의 팽창밸브(JTV) 제어를 위한 컨트롤러 중 기액 분리기 보호 역할을 위한 목적을 가지는 컨트롤러가 있는데, 기액 분리기 보호 역할의 제어기 응답성 속도로 인해 부분 재액화 공정이 중단되는 경우가 발생하게 되었다.
이에, 기액 분리기 보호 역할의 제어기 응답 속도를 개선하여 안정적으로 기액 분리기를 보호할 수 있으면서도 지속적으로 부분 재액화 공정을 운전할 수 있는 선박의 증발가스 처리 시스템의 요구가 존재한다.
본 발명의 목적은, 부분 재액화 시스템에 포함된 기액 분리기 보호용 컨트롤러의 출력값을 메인 컨트롤러의 출력값에 여유분의 데드밴드를 더한 값으로 제한함으로써, 빠른 응답성을 확보할 수 있으면서도 부분 재액화 공정이 중단되는 일 없이 운전 지속성도 확보할 수 있게 한 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 액화천연가스 및 상기 액화천연가스로부터 발생된 증발가스를 저장하고 있는 저장탱크에서 배출되는 증발가스를 연료로서 사용하는 엔진을 포함하는 선박의 증발가스 처리 시스템으로서, 상기 저장 탱크 내에서 발생한 증발가스를 공급받아 압축하는 고압 압축기에서 압축된 증발가스 중 상기 엔진에 공급되지 않은 일부의 증발가스를 냉각시키기 위한 열교환기와, 상기 열교환기에 의해 냉각된 증발가스를 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 기액 분리기의 기체를 상기 열교환기로 재순환시키는 라인에 설치된 압력조절용 밸브와, 상기 기액 분리기의 액체를 상기 저장탱크로 복귀시키는 라인에 설치된 레벨조절용 밸브와, 상기 팽창밸브를 통과하면서 팽창된 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하기 위한 기액 분리기와, 상기 고압 압축기로부터 압축되어 상기 열교환기로 공급되는 증발가스의 양을 모니터링하여 상기 팽창밸브의 개도를 제어하는 메인 컨트롤러와, 상기 압력조절용 밸브 또는 상기 레벨조절용 밸브가 최대로 열렸을 때 상기 기액 분리기의 압력 또는 레벨이 설정치 이상으로 상승하는 경우 상기 메인 컨트롤러의 출력값에 데드밴드를 더한값을 출력값으로 보내는 기액분리기 보호용 컨트롤러를 포함하는 부분 재액화 시스템을 포함하되, 상기 메인 컨트롤러는 상기 기액 분리기 보호용 컨트롤러로부터 수신한 출력값을 출력값 상향 제한값으로 설정하여 상기 팽창밸브의 개도를 제어하는, 선박의 증발가스 처리 시스템이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템은, 상기 기액 분리기 보호용 컨트롤러는 상기 기액 분리기의 과압 및 하이레벨을 각각 제어하기 위한 과압 컨트롤러 및 하이레벨 컨트롤러를 포함할 수 있다.
상기 과압 컨트롤러는 상기 기액 분리기의 내부압력이 기준압력보다 높은 설정치 이상으로 상승하는 경우 상기 메인 컨트롤러의 출력값에 데드밴드를 더한 값을 출력값으로 보낼 수 있다.
상기 하이레벨 컨트롤러는 상기 기액 분리기에 저장된 액체의 레벨이 기준레벨보다 높은 설정치 이상으로 상승하는 경우 상기 메인 컨트롤러의 출력값에 데드밴드를 더한 값을 출력값으로 보낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템은, 상기 기액 분리기의 내부압력 및 레벨을 각각 제어하기 위한 압력 컨트롤러 및 레벨 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템은, 상기 저장탱크의 압력을 설정값으로 유지하기 위해 상기 메인 컨트롤러의 출력값을 제한하는 탱크 압력 조절용 컨트롤러와, 상기 저장탱크의 압력이 저압력 조건에 도달되면 상기 팽창밸브의 개도가 닫혀지도록 상기 메인컨트롤러의 출력값을 제한하는 탱크 저압력 조절용 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템은, 상기 기액 분리기 보호용 컨트롤러에 포함된 과압 컨트롤러 및 하이레벨 컨트롤러, 상기 탱크 압력 조절용 컨트롤러, 및 상기 탱크 저압력 조절용 컨트롤러로부터 출력된 출력값 중 가장 작은 값을 상기 메인 컨트롤러로 보내는 LS를 더 포함할 수 있다.
상기 메인 컨트롤러는 상기 LS로부터 출력된 출력값을 상기 출력값 상향 제한값으로 설정할 수 있다.
상기 메인 컨트롤러는 상기 출력값 상항 제한값의 데드밴드만큼 상기 팽창밸브의 개도를 추가적으로 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 액화천연가스 및 상기 액화천연가스로부터 발생된 증발가스를 저장하고 있는 저장탱크에서 배출되는 증발가스를 연료로서 사용하는 엔진을 포함하는 선박의 증발가스 처리 시스템을 이용한 증발가스 처리 방법으로서, 부분 재액화 시스템에 포함된 기액 분리기에 의해 분리된 기체를 열교환기로 복귀시키는 라인에 설치된 압력조절용 밸브의 개도가 최대로 열렸을때 상기 기액 분리기의 내부압력이 설정치 이상으로 상승하는 경우 메인 컨트롤러의 출력값에 데드밴드를 더한값을 출력값으로 출력하는 단계; 및 상기 출력된 출력값을 출력값 상향 제한값으로 설정하여 상기 열교환기를 거쳐 상기 기액 분리기로 공급되는 증발가스의 양을 줄이게 팽창밸브의 개도를 제어하는 단계를 포함하는, 선박의 증발가스 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 방법은 상기 출력하는 단계 이전에, 상기 기액 분리기 내부압력을 수신하는 단계; 및 상기 기액 분리기의 내부압력이 기준압력이상으로 상승하는 경우 상기 기액 분리기의 내부 압력이 기준압력을 유지하도록 상기 압력조절용 밸브의 개도를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 액화천연가스 및 상기 액화천연가스로부터 발생된 증발가스를 저장하고 있는 저장탱크에서 배출되는 증발가스를 연료로서 사용하는 엔진을 포함하는 선박의 증발가스 처리 시스템을 이용한 증발가스 처리 방법으로서, 부분 재액화 시스템에 포함된 기액 분리기에 의해 분리된 액체를 상기 저장탱크로 복귀시키는 라인에 설치된 레벨조절용 밸브의 개도가 최대로 열렸을때 상기 기액 분리기의 레벨이 설정치 이상으로 상승하는 경우 메인 컨트롤러의 출력값에 데드밴드를 더한값을 출력값으로 출력하는 단계; 및 상기 출력된 출력값을 출력값 상향 제한값으로 설정하여 열교환기를 거쳐 상기 기액 분리기로 공급되는 증발가스의 양을 줄이게 팽창밸브의 개도를 제어하는 단계를 포함하는, 선박의 증발가스 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 방법은 상기 출력하는 단계 이전에, 상기 기액 분리기에 저장된 액체의 레벨을 수신하는 단계; 및 상기 기액 분리기의 레벨이 기준레벨이상으로 상승하는 경우 상기 기액 분리기의 액체가 상기 기준레벨을 유지하도록 상기 레벨조절용 밸브의 개도를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 부분 재액화 시스템에 포함된 기액 분리기 보호용 컨트롤러의 출력값을 메인 컨트롤러의 출력값에 여유분의 데드밴드를 더한 값으로 제한함으로써, 빠른 응답성을 확보할 수 있으면서도 부분 재액화 공정이 중단되는 일 없이 운전 지속성도 확보할 수 있는 효과도 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 압력조절용 밸브의 개도를 최대로 열렸을때 기액 분리기의 내부압력이 기준압력보다 높은 설정치 이상으로 상승하면, 기액 분리기 보호용 컨트롤러 중 과압 컨트롤러의 출력값을 메인 컨트롤러의 출력값에 데드밴드를 더한 값으로 LS에 보내져 메인 컨트롤러의 출력값 상향 제한값으로 설정하여 팽창밸브 또는 제 2 팽창밸브를 제어함으로써, 빠른 응답으로 기액 분리기가 과압 상태에 노출되는 것을 피할 수 있는 효과도 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따르면, 레벨조절용 밸브의 개도가 최대로 열렸을때 기액 분리기의 레벨이 기준레벨보다 높은 설정치 이상으로 상승하면, 기액 분리기 보호용 컨트롤러 중 하이레벨 컨트롤러의 출력값을 메인 컨트롤러의 출력값에 데드밴드를 더한 값으로 LS에 보내져 메인 컨트롤러의 출력값 상향 제한값으로 설정하여 팽창밸브 또는 제 2 팽창밸브를 제어함으로써, 제어해야 할 시점에 빠른 응답성을 가져 기액 분리기의 하이레벨에 도달하는 상황을 방지할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템을 도시한 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템을 이용한 증발가스 처리 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템을 이용한 증발가스 처리 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
본 발명에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템은, 선체의 내부에 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크를 설치한 해상 구조물에 적용될 수 있다.
극저온 상태의 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크가 마련된 해상 구조물의 예로서는 액화가스 운반선 이외에도 LNG RV (Regasification Vessel)와 같은 선박이나 LNG FSRU (Floating Storage and Regasification Unit), LNG FRU (Floating and Regasification Unit), LNG FPSO (Floating, Production, Storage and Off-loading), FSPP (Floating Storage Power Plant), BMPP (Barge Mounted Power Plant)와 같은 플랜트 등을 들 수 있다.
LNG RV는 자력 항해 및 부유가 가능한 액화천연가스 운반선에 LNG 재기화 설비를 설치한 것이고, LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 액화천연가스를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 액화천연가스를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 구조물이고, LNG FRU는 저장기능이 생략된 채 별도의 저장탱크와 협력하여 사용되면서 해상에서 액화천연가스를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 구조물이고, LNG FPSO는 채굴된 천연가스를 해상에서 정제한 후 직접 액화시켜 저장탱크 내에 저장하고, 필요시 이 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨싣기 위해 사용되는 구조물이다. 그리고 FSPP는 해상에 부유된 선체에 LNG 저장탱크와 발전설비를 탑재하여 해상에서 전기를 생산하기 위해 사용되는 구조물이고, BMPP는 바지선에 발전설비를 탑재하여 해상에서 전기를 생산하기 위해 사용되는 구조물이다.
본 명세서에서 선박이란, LNG 운반선과 같은 액화가스 운반선, LNG RV 등을 비롯하여, LNG FPSO, LNG FSRU, LNG FRU, FSPP, BMPP 등의 구조물까지도 모두 포함하는 개념이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템의 개략 구성도가 도시되어 있다.
도 1에는, 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 선박 엔진으로서, 고압 천연가스 분사 엔진, 예컨대 MEGI 엔진을 설치한 LNG 운반선에 본 발명에 의한 선박의 증발가스 처리 시스템이 적용된 예가 도시되어 있지만, 본 발명에 의한 선박의 증발가스 처리 시스템은 액화가스 저장탱크가 설치된 모든 종료의 선박, 즉 LNG 운반선, LNG RV 등을 비롯하여, FSPP, BMPP, LNG FRU, LNG FPSO, LNG FSRU와 같은 해상 플랜트에 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 선박의 증발가스 처리 시스템에 따르면, 액화가스를 저장하는 저장탱크(5)에서 발생되어 배출되는 증발가스(NBOG)는, 증발가스 공급라인(L1)을 따라 이송되어 고압 압축기(10)에서 압축된 후 연료소모처(1)에 포함되는 메인 엔진, 예컨대 MEGI 엔진과 같은 고압 천연가스 분사 엔진에 공급된다. 증발가스는 고압 압축기(10)에 의해 대략 150 내지 400 bara 정도의 고압으로 압축된 후 메인 엔진에 연료로서 공급된다. 연료 소모처(1)는 고압 압축기(10)에서 압축된 증발가스를 소비하는 소비처로서, 메인 엔진 외에도 GCU(Gas Combustion Unit) 등이 포함될 수 있다.
저장탱크(5)는 LNG 등의 액화가스를 극저온 상태로 저장할 수 있도록 밀봉 및 단열 방벽을 갖추고 있지만, 외부로부터 전달되는 열을 완벽하게 차단할 수는 없다. 그에 따라 저장탱크(5) 내에서는 액화가스의 증발이 지속적으로 이루어지며, 증발가스의 압력을 적정한 수준으로 유지하기 위해 저장탱크(5) 내부의 증발가스를 배출시킨다.
저장탱크(5)의 내부에는 필요시 LNG를 저장탱크(5)의 외부로 배출시키기 위해 배출 펌프(미도시)가 설치된다. 저장탱크(5)는 선박 내에 하나 이상 포함될 수 있으며, 극저온 상태의 액화가스를 저장할 수 있다면 멤브레인형이나 독립형 등 어떤 종류의 것도 사용될 수 있다.
고압 압축기(10)는, 하나의 다단 압축기로 구성될 수 있다. 또는, 고압 압축기(10)는 예컨대 연료가스(FG: Fuel Gas) 압축기 및 부스팅(Boosting) 압축기를 포함할 수 있다.
연료가스 압축기는 하나 이상의 압축단과, 압축되면서 온도가 상승한 증발가스를 냉각시키기 위한 하나 이상의 중간 냉각기(도시생략)를 포함하는 다단 압축기일 수 있다.
고압 압축기(10)가 연료가스 압축기 및 부스팅 압축기를 포함할 경우, 연료가스 압축기는 엔진 등의 수요처에서 요구하는 압력으로 연료가스, 즉, 증발가스를 압축시키고, 부스팅 압축기는 연료가스 압축기에 의해 압축된 증발가스를 2차적으로 더 압축시킨다.
다단 압축기는 5개의 압축단을 포함할 수 있으며, 압축단과 중간 냉각기의 개수는 필요에 따라 변경될 수 있다. 또한, 하나의 연료가스 압축기 내에 복수개의 압축 실린더가 배열된 구조 이외에, 복수개의 압축기를 직렬로 연결한 구조를 가지도록 변경될 수도 있다.
고압 압축기(10)에서 압축된 증발가스는 메인엔진에 공급되는데, 메인엔진에서 필요로 하는 연료의 필요량에 따라 압축된 증발가스 전부를 메인엔진에 공급하거나 압축된 증발가스 중 일부만을 메인엔진에 공급할 수 있다.
상술된 저장탱크(5)로부터 배출되어 고압 압축기(10)에서 압축되는 증발가스(즉, 저장탱크에서 배출된 증발가스 전체)를 제 1 스트림이라 할 때, 증발가스의 제 1 스트림을 압축 후에 제 2 스트림과 제 3 스트림으로 나누어, 제 2 스트림은 고압 천연가스 분사 엔진에 연료로서 공급하고 제 3 스트림은 재액화시켜 저장탱크(5)로 복귀시키도록 구성할 수 있다.
이때, 압축된 증발가스의 제 3 스트림을 재액화시켜 저장탱크(5)로 복귀시킬 수 있도록 도 1에 도시된 바와 같이 증발가스 복귀라인(L2)에 열교환기(21)가 설치된다. 열교환기(21)에서는 압축된 증발가스의 제 3 스트림을 저장탱크(5)로부터 배출된 후 고압 압축기(10)로 공급되는 증발가스의 제 1 스트림과 열교환시킨다. 압축된 증발가스의 제 3 스트림은 압축되기 전의 증발가스의 제 1 스트림으로부터 냉열을 공급받아 냉각될 수 있다.
이와 같이 열교환기(21)에서는 저장탱크(5)로부터 배출된 직후의 극저온의 증발가스와 고압 압축기(10)에서 압축된 고압 및 고온 상태의 증발가스를 열교환시켜 이 고압 및 고온 상태의 증발가스를 냉각시킨다.
부분 재액화 시스템(40)은 상술된 열교환기(21)와, 제 1 및 제 2 팽창밸브(JTV1, JTV2)와, 기액 분리기(22)와, 도 1에 도시된 바와 같이 증발가스의 재액화를 위한 총 7개의 컨트롤러(11, 12, 13, 14, 15, 16, 17)를 포함한다.
상술된 7개의 컨트롤러(11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) 중 압력조절용 밸브(V04) 및 레벨조절용 밸브(V05)를 제어하기 위하여 압력 컨트롤러(15) 및 레벨 컨트롤러(17)가 활용되고, 제 1 팽창밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창밸브(JTV2)를 제어하기 위하여 메인 컨트롤러(11), 탱크 압력조절용 컨트롤러(12), 탱크 저압력조절용 컨트롤러(13), 과압 컨트롤러(14) 및 하이레벨 컨트롤러(16)가 활용된다.
제 1 및 제 2 팽창밸브(JTV1, JTV2)는 열교환기(21)에서 냉각된 증발가스(LBOG)를 감압한다.
기액 분리기(22)는 제 1 및 제 2 팽창밸브(JTV1, JTV2), 아이솔레이션 밸브(V08, V09, V10, V11)를 통과하면서 감압되어 적어도 부분적으로 액화된 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리한다.
부분 재액화 시스템(40)의 메인 컨트롤러(11)는 고압 압축기(10)의 출력 압력 또는 고압 압축기(10)에 의해 압축된 증발가스 중 열교환기(21)로 공급되는 증발가스의 양을 모니터링하여 제 1 팽창밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창밸브(JTV2)를 거쳐 기액 분리기(22)로 공급되는 증발가스의 양을 제어한다.
압력 컨트롤러(15)는 압력 측정센서(23)에 의해 측정된 기액 분리기(22)의 내부압력을 수신하고, 수신된 내부압력이 미리 설정된 기준압력(예를 들면 3.5barG) 이상으로 상승하는지 여부를 판단하여 내부압력이 기준압력 이상으로 일정시간동안 상승하는 경우 기액 분리기(22)의 내부압력이 기준 압력을 유지하도록 압력조절용 밸브(V04)의 개도를 제어한다.
보다 구체적으로, 압력 컨트롤러(15)는 기액 분리기(22)의 압력이 미리 설정된 기준압력 이상으로 상승하는 경우 증발가스 재순환라인(L4)에 설치된 압력조절용 밸브(V04)의 개도를 늘려서 기액 분리기(22)의 압력이 기준압력 이상으로 상승되지 않도록 제어한다.
압력 컨트롤러(15)는 기액 분리기(22)의 압력이 기준압력 이상으로 상승하면 압력조절용 밸브(V04)를 열고, 기준 압력 이하로 낮아지면 압력조절용 밸브(V04)를 닫는다. 정상 운전시 압력 컨트롤러(15)가 기액 분리기(22)의 압력을 조절하지만, 기액 분리기(22) 내부 기체 생성량이 많아질 경우 압력은 계속 올라가게 되고, 압력조절용 밸브(V04)의 개도가 100%가 되도록 열 수 있다.
압력 컨트롤러(15)에 의해 압력조절용 밸브(V04)의 개도가 100%까지 열렸음에도 불구하고 기액 분리기(22)의 압력이 미리 설정된 기준 압력보다 높은 설정압력인 설정치에 도달하거나 또는 설정치 이상으로 상승하면 과압 컨트롤러(14)가 작동하여 제 1 팽창 밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창 밸브(JTV2)의 개도를 제어한다. 이에, 기액 분리기(22)에 과도한 압력이 형성되지 않도록 보호할 수 있다. 이때, 과압 컨트롤러(14)가 빠른 응답 및 안정적인 공정 운전을 하기 위해 해당 과압 컨트롤러(14)의 출력값에 제한을 두는 제어 방식으로 안정성을 높일 수 있게 된다. 여기서 설정압력은 4-10barG로, 바람직하게 5barG 이상일 수 있다.
일반적으로, 과압 컨트롤러(14)의 출력값은 0~ 100%로 구성되어 있지만, 과압 컨트롤러(14)의 빠른 응답을 구현하기 위해 출력값의 상향 제한을, 메인 컨트롤러(11)의 출력값에 여유분의 데드밴드를 더한 값으로 출력값 상향 제한값을 설정한다. 그러면 메인 컨트롤러(11)의 출력값이 100%에서 낮아지지 않고, 메인 컨트롤러(11)의 출력값에 데드밴드를 더한 값인 출력값 상향 제한값에서 낮아지기에 빠른 응답성을 가지고 제 1 팽창밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창 밸브(JTV2)를 닫으면서 기액 분리기(22) 내에 과도한 압력이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 메인 컨트롤러(11)는 데드밴드만큼 제 1 팽창밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창 밸브(JTV2)의 개도를 추가적으로 제어한다.
과압 컨트롤러(14)의 출력값은 LS로 보낸다.
메인 컨트롤러(11)는 탱크 압력조절용 컨트롤러(12), 탱크 저압력조절용 컨트롤러(13), 과압 컨트롤러(14) 및 하이레벨 컨트롤러(16)의 출력값 중에서 LS를 통해 가장 작은 값을 메인 컨트롤러(11)의 출력값 상향 제한값으로 설정하여 제 1 팽창 밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창 밸브(JTV2)의 개도를 제어한다.
탱크 압력조절용 컨트롤러(12)는 저장탱크(5)의 압력을 수신하여 수신된 압력을 설정값으로 유지시키기 위한 출력값을 결정하여 LS로 보낸다.
탱크 저압력조절용 컨트롤러(13)는 저장탱크(5)의 압력이 저압력 상황을 방지하기 위한 출력값을 결정하여 LS로 보낸다.
과압 컨트롤러(14)는 메인 컨트롤러(11)에 의해 제어하는 중에 정상적인 제어가 진행되지 않을 경우에 작동되어 제 1 및 제 2 팽창밸브(JTV1, JTV2)를 닫아 기액 분리기(22)로 유입되는 증발가스를 줄이기 위한 출력값을 설정하여 LS로 보낸다. 이때, 과압 컨트롤러(14)에서 LS로 보내는 출력값은 메인 컨트롤러(11)의 출력값에 데드밴드(Deadband), 예컨대 -10%를 더한 값으로 정해진다.
상술된 메인 컨트롤러(11)는 압력조절용 밸브(V04)의 개도가 다 열렸음에도 불구하고 기액 분리기(22)의 내부압력이 설정압력 이상으로 상승하거나, 압력조절용 밸브(V04)의 오작동으로 인해 기액 분리기(22)의 내부압력이 제어되지 않을 시 제 1 팽창 밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창 밸브(JTV2)의 압력을 조절한다.
보다 구체적으로, 메인 컨트롤러(11)는 압력 컨트롤러(15)에 의해 기액 분리기(22)의 압력이 제어되지 않고 기준압력보다 큰 설정압력(예컨대, 5barG) 이상으로 상승되면 과압 컨트롤러(14)로부터 설정된 출력값을 출력값 상향 제한값으로 설정하고, 설정된 출력값 상향 제한값에 따라 제 1 팽창 밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창밸브(JTV2)의 개도를 제어함으로써, 제 1 팽창 밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창밸브(JTV2)의 개도를 닫아주어 기액 분리기(22)로 유입되는 증발가스의 양을 줄이게 된다.
이에, 메인 컨트롤러(11)의 출력값에 데드밴드를 확보하여 출력 제한을 둠으로써 빠른 응답성으로 기액 분리기(22)가 과압 상태에 노출되는 것을 피할 수 있고, 부분 재액화 시스템(PRS)의 트립(Trip)을 방지할 수 있어 부분 재액화 운전의 안전성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
반면에, 종래의 부분 재액화 시스템은 기액 분리기(22)의 내부압력이 기준압력 이상으로 상승할 때 메인 컨트롤러(11)의 출력값을 100에서 시작하게 되면 제 1 팽창 밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창밸브(JTV2)의 개도값(증발가스의 양에 따라 조절된 개도값)인 출력값과 차이가 많이 나므로, 메인 컨트롤러(11)의 출력값을 제 1 팽창 밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창밸브(JTV2)의 개도값까지 낮춰야 하여 빠른 응답성을 확보하기 어려운 실정이다.
레벨 컨트롤러(17)는 기액 분리기(22) 내 응축된 액체의 레벨을 기준레벨을 유지하도록 제어한다. 액체의 레벨은 레벨 측정센서(24)에 의해 측정된다.
하이레벨 컨트롤러(16)는 레벨 컨트롤러(17)에 의해 기액 분리기(22)에 저장된 액체의 레벨을 제어하는 중에 정상적이지 않은 상황으로 레벨 제어가 되지 않을 경우에 작동되어 제 1 및 제 2 팽창밸브(JTV1, JTV2)를 닫아 기액 분리기(22)로 유입되는 증발가스를 줄이기 위한 출력값을 LS로 보낸다. 이때, 하이레벨 컨트롤러(16)에서 LS로 보내는 출력값은 메인 컨트롤러(11)의 출력값에 데드밴드(Deadband), 예컨대 -10%를 더한 값으로 정해진다.
메인 컨트롤러(15)는 로이어 선택기(LS)로부터 받은 출력값을 출력값 상한 제한값으로 적용하여 저장 탱크(5)의 압력 조절 상황이 오거나, 기액 분리기(22)를 보호해야할 상황에 빠른 응답성을 확보할 수 있다.
즉, 저장 탱크(5)의 압력이 기준압력보다 높거나 기액 분리기(22)의 레벨이 기준레벨보다 낮아지면 메인 컨트롤러(15)는 100%부터 제어를 시작하게 되면 증발가스의 양에 따라 제어되는 제 1 및 제 2 팽창밸브(JTV1, JTV2)의 개도값인 출력값, 예컨대 50%와 차이가 많이 나지만, 본 발명의 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템은 과압 컨트롤러(14) 또는 하이레벨 컨트롤러(16)에서 출력되는 출력 제한값이 메인 컨트롤러(25)의 출력값인 50%에서 데드밴드(예컨대 -10%)를 더한 값으로 출력값 상향 제한값을 설정하기 때문에 100%가 아닌 40%가 되어 데드밴드만큼 제 1 및 제 2 팽창밸브(JTV1, JTV2)의 개도를 닫도록 추가적으로 제어하여 빠른 응답성을 제공할 수 있다.
레벨 컨트롤러(17)는 기액 분리기(22)에서 액화된 액체의 레벨을 수신하고, 수신된 레벨이 지속적으로 상승하는지 여부를 판단하여 그 판단결과에 따라 기액 분리기(22)의 액체를 저장탱크(5)로 복귀시키는 액체 복귀라인(L3)에 설치된 레벨조절용 밸브(V05)의 개도를 제어한다.
하이레벨 컨트롤러(16)는 레벨 컨트롤러(17)에 의해 레벨조절용 밸브(V05)의 개도를 최대로 개방했음에도 불구하고 지속적으로 레벨이 상승하는 경우, 제 1 팽창밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창밸브(JTV2)의 개도를 제어하여 기액 분리기(22)에 공급되는 증발가스의 양을 조절한다.
더 설명하면, 하이레벨 컨트롤러(16)는 기액 분리기(22)에서 분리된 액체가 레벨조절용 밸브(V05)를 통해 저장 탱크(5)로 유입되어야 하지만, 레벨조절용 밸브(V05)가 100% 열렸음에도 불구하고 기액 분리기(22)의 레벨이 지속적으로 상승하거나, 레벨조절용 밸브(V05)의 오작동으로 인해 기액 분리기(22)의 내부 레벨이 제어되지 않을 시 제 1 팽창밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창밸브(JTV2)를 압력 제어(Throttling)하여 기액 분리기(22)의 레벨이 기준레벨 이상이 되는 상황이 되지 않도록 제어한다.
즉, 메인 컨트롤러(11)는 출력값 상향 제한값을 100%부터 낮아지게 하면 증발가스의 양에 따라 제어되는 제 1 팽창밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창밸브(JTV2)의 밸브의 개도값인 출력값, 예컨대 50%와 차이가 많이 나서 빠른 응답성을 확보하지 못했던 점을 해결하기 위해, 레벨조절용 밸브(V050)의 개도가 최대로 열렸지만 기액 분리기(22)의 레벨이 상승하면 하이레벨 컨트롤러(16)에서 출력되는 출력 제한값을 메인 컨트롤러(25)의 출력값인 50%에서 데드밴드(예컨대 -10%)를 더한 값으로 출력값 상향 제한값을 설정하기 때문에, 100%부터 낮추는 것이 아니고 40%부터 낮아지기에 빠른 응답성을 가지고 제 1 팽창밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창 밸브(JTV2)를 닫으면서 기액 분리기(22) 내에 레벨이 하이 레벨에 도달하는 상황을 방지할 수 있다.
반면에, 종래의 부분 재액화 시스템은 기액 분리기(22)의 레벨이 기준레벨 이상일 때 메인 컨트롤러(11)의 출력값을 100%부터 낮아지게 하여 출력값에 제한을 두기 전에 기준레벨 이상인 상황이 발생될 가능성이 있어, 부분 재액화 공정의 셧다운(shutdown) 상황이 야기되어 운전 지속성 확보가 부족해 질 수 있다.
로이어 선택기(LS)는 탱크 압력조절용 컨트롤러(12), 탱크 저압력조절용 컨트롤러(13), 과압 컨트롤러(14) 및 하이레벨 컨트롤러(16) 중에서 가장 낮은 출력값을 메인 컨트롤러(15)에 전달한다.
제 1 및 제 2 팽창밸브(JTV1, JTV2)는 리던던시 개념으로 둘 중에 하나만 사용하도록 선택기(SS)(Selector)에 의해 미리 선택된다.
이하에서는 본 발명에 의한 선박의 증발가스 처리 시스템을 이용한 증발가스 처리 방법을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 방법을 설명하기 위한 동작 흐르도로서, 부분 재액화 시스템에 포함된 기액 분리기의 내부압력을 제어하는 방법을 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 방법을 설명하기 위한 동작 흐르도로서, 기액 분리기의 레벨을 제어하는 방법을 도시하고 있다.
도 2를 참조하면, 부분 재액화 시스템에 포함된 압력 컨트롤러(15)는 기액 분리기(22)의 내부압력을 측정한 압력 측정센서(23)로부터 측정된 내부압력을 수신한다(S11).
다음, 압력 컨트롤러(15)는 수신된 내부압력이 미리 설정된 기준압력(예컨대, 3.5barg) 이상으로 상승하는지 여부를 판단한다(S13).
상기 S13 단계의 판단결과, 기액 분리기(22)의 내부압력이 기준압력 이상으로 상승하지 않으면 압력 컨트롤러(15)는 상술된 S11 단계로 프로세스를 이동한다.
상기 S13 단계의 판단결과, 기액 분리기(22)의 내부압력이 기준압력 이상으로 상승하면 압력 컨트롤러(15)는 기액 분리기(22)의 내부압력을 기준압력이 유지되도록 압력조절용 밸브(V04)의 개도를 제어한다(S15). 이때, 압력 컨트롤러(15)는 기액 분리기(22)이 내부압력이 기준압력을 유지하도록 압력조절용 밸브(V04)의 개도 정도를 서서히 개방시켜 100%까지 개방시킬 수 있다.
과압 컨트롤러(14)는 압력조절용 밸브(V04)의 개도를 100% 열렸음에도 불구하고 기액 분리기(22)의 내부압력이 기준압력보다 높은 설정압력(예컨대, 5.0barg)인 설정치 이상으로 상승하는지 여부를 판단한다(S17).
상기 S17 단계의 판단결과, 내부압력이 설정압력 이상으로 상승하지 않으면 과압 컨트롤러(14)는 상술된 S11 단계로 프로세스를 이동하여 기액 분리기(22)의 내부 압력을 수신한다.
상기 S17 단계의 판단결과, 내부압력이 설정압력 이상으로 상승하면 과압 컨트롤러(14)는 제 1 팽창밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창밸브(JTV2)의 개도값인 출력값에 데드밴드를 더한 값을 출력값으로 LS에 보낸다(S19).
다음, 메인 컨트롤러(11)는 LS로부터 출력된 가장 작은 값, 여기서는 과압 컨트롤러(14)의 출력값을 출력값 상향 제한값으로 설정한다(S21).
메인 컨트롤러(11)는 설정된 출력값 상향 제한값에 따라 제 1 팽창밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창밸브(JTV2)의 개도를 제어한다(S23). 이에, 메인 컨트롤러(11)가 기액 분리기(22)의 내부압력이 설정압력이상으로 상승한 경우에 출력값을 100%에서 시작하지 않고 출력값 상향 제한값에서 시작하게 되므로 출력값과의 차이가 많지 않으므로 빠른 응답성으로 기액 분리기(22)가 과압 상태에 노출되는 것을 피할 수 있고, 부분 재액화 시스템(40)의 트립을 방지할 수 있다. 이와 같이 빠른 응답성의 확보로 인해 부분 재액화 공정이 중단되는 일 없이 지속적으로 부분 재액화 공정을 운전할 수 있다.
도 3을 참조하면, 부분 재액화 시스템에 포함된 레벨 컨트롤러(17)는 기액 분리기(22)에 저장된 액체의 레벨을 측정한 레벨 측정센서(24)로부터 측정된 레벨을 수신한다(S51).
다음, 레벨 컨트롤러(17)는 수신된 레벨이 미리 설정된 기준레벨 이상으로 상승하는지 여부를 판단한다(S53).
상기 S53 단계의 판단결과, 기액 분리기(22)의 레벨이 기준레벨 이상으로 상승하지 않으면 레벨 컨트롤러(17)는 상술된 S51 단계로 프로세스를 이동한다.
상기 S53 단계의 판단결과, 기액 분리기(22)의 레벨이 기준레벨 이상으로 상승하면 레벨 컨트롤러(17)는 기준레벨을 유지되도록 레벨조절용 밸브(V05)의 개도를 제어한다(S55). 이때, 레벨 컨트롤러(17)는 기액 분리기(22)의 레벨이 기준레벨을 유지하도록 레벨조절용 밸브(V05)의 개도 정도를 서서히 개방시켜 100%까지 개방시킬 수 있다.
레벨 컨트롤러(17)는 레벨조절용 밸브(V05)의 개도를 100% 열렸음에도 불구하고 기액 분리기(22)의 레벨이 기준레벨보다 높은 설정레벨인 설정치 이상으로 상승하는지 여부를 판단한다(S57).
상기 S57 단계의 판단결과, 측정레벨이 설정레벨 이상으로 상승하지 않으면 레벨 컨트롤러(17)는 상술된 S51 단계로 프로세스를 이동하여 기액 분리기(22)의 내부 압력을 수신한다.
상기 S57 단계의 판단결과, 측정레벨이 설정레벨 이상으로 상승하면 하이레벨 컨트롤러(16)는 제 1 팽창밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창밸브(JTV2)의 개도값인 출력값에 데드밴드를 더한 값을 출력값으로 LS에 보낸다(S59).
다음, 메인 컨트롤러(11)는 LS로부터 출력된 가장 작은 값, 여기서는 하이레벨 컨트롤러(16)의 출력값을 출력값 상향 제한값으로 설정한다(S61).
메인 컨트롤러(11)는 설정된 출력값 상향 제한값에 따라 제 1 팽창밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창밸브(JTV2)의 개도를 제어한다(S63). 이에, 메인 컨트롤러(11)가 기액 분리기(22)의 레벨이 설정레벨 이상으로 상승한 경우에 출력값을 100%에서 낮추게 하지 않고 출력값 상향 제한값에서 낮추게 하므로 출력값과의 차이가 많지 않으므로 빠른 응답성으로 기액 분리기(22)의 설정레벨(high level) 이상이 도달하는 상황을 방지할 수 있다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
1 : 연료 소모처 5 : 저장탱크
10 : 고압 압축기 11 : 메인 컨트롤러
12 : 탱크 압력조절용 컨트롤러 13 : 탱크 저압력조절용 컨트롤러
14 : 과압 컨트롤러 15 : 압력 컨트롤러
16 : 하이레벨 컨트롤러 17 : 레벨 컨트롤러
21 : 열교환기 22 : 기액 분리기
23 : 압력 측정센서 24 : 레벨 측정센서

Claims (13)

  1. 액화천연가스가 저장된 저장탱크에서 배출되는 증발가스를 연료로서 사용하는 엔진을 포함하는 선박의 증발가스 처리 시스템으로서,
    상기 저장탱크 내에서 발생한 증발가스를 공급받아 압축하는 고압 압축기로부터 압축된 증발가스 중 상기 엔진에 공급되지 않은 일부의 증발가스를 미압축된 증발가스와 열교환으로 냉각시키는 열교환기; 상기 열교환기에서 냉각된 증발가스를 팽창시키는 팽창밸브; 상기 팽창밸브를 통과하며 팽창된 증발가스를 기액 분리하는 기액분리기; 및 상기 고압 압축기로부터 압축되어 상기 열교환기로 공급되는 증발가스의 양을 모니터링하여 상기 팽창밸브의 개도를 제어하는 메인 컨트롤러;를 포함하되,
    상기 기액분리기에서 분리된 기체를 상기 열교환기로 재순환시키는 라인에는 압력조절용 밸브가, 상기 기액 분리기에서 분리된 액체를 상기 저장탱크로 복귀시키는 라인에는 레벨조절용 밸브가 각각 설치되며,
    상기 압력조절용 밸브 또는 상기 레벨조절용 밸브가 최대로 열렸을 때 상기 기액 분리기의 압력 또는 레벨이 설정치 이상으로 상승하는 경우, 기액분리기 보호용 컨트롤러에서는 상기 메인 컨트롤러의 출력값에 데드밴드를 더한값을 출력값으로 보내고, 상기 메인 컨트롤러는 상기 기액 분리기 보호용 컨트롤러로부터 수신한 상기 출력값을 출력값 상향 제한값으로 설정하여 상기 팽창밸브의 개도를 제어하는, 선박의 증발가스 처리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 기액 분리기 보호용 컨트롤러는
    상기 팽창밸브의 개도를 제어하여 상기 기액 분리기의 과압을 제어하기 위한 과압 컨트롤러; 및
    상기 팽창밸브의 개도를 제어하여 상기 기액 분리기의 하이레벨을 제어하기 위한 하이레벨 컨트롤러;를 포함하는, 선박의 증발가스 처리 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 과압 컨트롤러는 상기 기액 분리기의 내부압력이 기준압력보다 높은 설정치 이상으로 상승하는 경우 상기 메인 컨트롤러의 출력값에 데드밴드를 더한 값을 출력값으로 보내고,
    상기 하이레벨 컨트롤러는 상기 기액 분리기에 저장된 액체의 레벨이 기준레벨보다 높은 설정치 이상으로 상승하는 경우 상기 메인 컨트롤러의 출력값에 데드밴드를 더한 값을 출력값으로 보내는, 선박의 증발가스 처리 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 압력조절용 밸브의 개도를 제어하여 상기 기액 분리기의 내부압력을 제어하기 위한 압력 컨트롤러; 및
    상기 레벨조절용 밸브의 개도를 제어하여 상기 기액 분리기의 레벨을 제어하기 위한 레벨 컨트롤러;를 더 포함하는, 선박의 증발가스 처리 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    정상 운전시 상기 압력 컨트롤러에 의해 상기 압력조절용 밸브의 개도를 제어하여 상기 기액 분리기의 압력을 조절하고, 상기 레벨 컨트롤러에 의해 상기 레벨조절용 밸브의 개도를 제어하여 상기 기액분리기의 레벨을 조절하되,
    상기 압력조절용 밸브를 최대로 개방했음에도 상기 기액 분리기의 압력이 설정치 이상으로 상승하면 상기 과압 컨트롤러에 의해 상기 팽창밸브의 개도를 제어하여 상기 기액 분리기를 과도한 압력 형성으로부터 보호하고,
    상기 레벨조절용 밸브를 최대로 개방했음에도 상기 기액 분리기의 레벨이 지속적으로 상승하거나, 상기 레벨조절용 밸브의 오작동으로 상기 기액 분리기의 내부 레벨이 제어되지 않을 때, 상기 하이레벨 컨트롤러에 의해 상기 팽창밸브를 압력 제어하여 기액 분리기의 레벨이 기준레벨 이상이 되지 않도록 제어하는, 선박의 증발가스 처리 시스템.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 저장탱크의 압력을 설정값으로 유지하기 위해 상기 메인 컨트롤러의 출력값을 제한하는 탱크 압력 조절용 컨트롤러와,
    상기 저장탱크의 압력이 저압력 조건에 도달되면 상기 팽창밸브의 개도가 닫혀지도록 상기 메인컨트롤러의 출력값을 제한하는 탱크 저압력 조절용 컨트롤러를 더 포함하는, 선박의 증발가스 처리 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 기액 분리기 보호용 컨트롤러에 포함된 과압 컨트롤러 및 하이레벨 컨트롤러, 상기 탱크 압력 조절용 컨트롤러, 및 상기 탱크 저압력 조절용 컨트롤러로부터 출력된 출력값 중 가장 작은 값을 상기 메인 컨트롤러로 보내는 LS를 더 포함하는, 선박의 증발가스 처리 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 메인 컨트롤러는 상기 LS로부터 출력된 출력값을 상기 출력값 상향 제한값으로 설정하는, 선박의 증발가스 처리 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 컨트롤러는 상기 출력값 상향 제한값의 데드밴드만큼 상기 팽창밸브의 개도를 추가적으로 제어하여, 상기 저장탱크의 압력 조절 상황 또는 상기 기액 분리기 보호 상황에서 빠른 응답성을 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는, 선박의 증발가스 처리 시스템.
  10. 액화천연가스가 저장된 저장탱크에서 배출되는 증발가스를 연료로서 사용하는 엔진을 포함하는 선박의 증발가스 처리 방법으로서,
    상기 저장탱크 내에서 발생한 증발가스를 공급받아 압축하고, 압축된 증발가스 중 상기 엔진에 공급되지 않은 일부의 증발가스를 열교환기에서 미압축된 증발가스와 열교환으로 냉각시키고, 냉각된 증발가스를 팽창밸브로 팽창시키고, 이를 기액분리기에서 기액 분리하는 부분 재액화 시스템에서, 상기 기액 분리기에 의해 분리된 기체를 열교환기로 복귀시키는 라인에 설치된 압력조절용 밸브의 개도가 최대로 열렸을 때 상기 기액 분리기의 내부압력이 설정치 이상으로 상승하는 경우 메인 컨트롤러의 출력값에 데드밴드를 더한값을 출력값으로 출력하는 단계; 및
    상기 출력된 출력값을 출력값 상향 제한값으로 설정하여 상기 열교환기를 거쳐 상기 기액 분리기로 공급되는 증발가스의 양을 줄이도록 팽창밸브의 개도를 제어하는 단계;를 포함하여,
    상기 메인 컨트롤러는 상기 출력값 상향 제한값의 데드밴드만큼 상기 팽창밸브의 개도를 추가적으로 제어하여, 상기 저장탱크의 압력 조절 상황 또는 상기 기액 분리기 보호 상황에서 빠른 응답성을 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는, 선박의 증발가스 처리 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 출력하는 단계 이전에,
    상기 기액 분리기 내부압력을 수신하는 단계; 및
    상기 기액 분리기의 내부압력이 기준압력이상으로 상승하는 경우 상기 기액 분리기의 내부 압력이 기준압력을 유지하도록 상기 압력조절용 밸브의 개도를 제어하는 단계를 더 포함하는, 선박의 증발가스 처리 방법.
  12. 액화천연가스가 저장된 저장탱크에서 배출되는 증발가스를 연료로서 사용하는 엔진을 포함하는 선박의 증발가스 처리 방법으로서,
    상기 저장탱크 내에서 발생한 증발가스를 공급받아 압축하고, 압축된 증발가스 중 상기 엔진에 공급되지 않은 일부의 증발가스를 열교환기에서 미압축된 증발가스와 열교환으로 냉각시키고, 냉각된 증발가스를 팽창밸브로 팽창시키고, 이를 기액분리기에서 기액 분리하는 부분 재액화 시스템에서, 상기 기액 분리기에 의해 분리된 액체를 상기 저장탱크로 복귀시키는 라인에 설치된 레벨조절용 밸브의 개도가 최대로 열렸을때 상기 기액 분리기의 레벨이 설정치 이상으로 상승하는 경우 메인 컨트롤러의 출력값에 데드밴드를 더한값을 출력값으로 출력하는 단계; 및
    상기 출력된 출력값을 출력값 상향 제한값으로 설정하여 열교환기를 거쳐 상기 기액 분리기로 공급되는 증발가스의 양을 줄이게 팽창밸브의 개도를 제어하는 단계를 포함하여,
    상기 메인 컨트롤러는 상기 출력값 상향 제한값의 데드밴드만큼 상기 팽창밸브의 개도를 추가적으로 제어하여, 상기 저장탱크의 압력 조절 상황 또는 상기 기액 분리기 보호 상황에서 빠른 응답성을 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는, 선박의 증발가스 처리 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 출력하는 단계 이전에,
    상기 기액 분리기에 저장된 액체의 레벨을 수신하는 단계; 및
    상기 기액 분리기의 레벨이 기준레벨이상으로 상승하는 경우 상기 기액 분리기의 액체가 상기 기준레벨을 유지하도록 상기 레벨조절용 밸브의 개도를 제어하는 단계를 더 포함하는, 선박의 증발가스 처리 방법.
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KR20170041405A (ko) * 2015-10-07 2017-04-17 삼성중공업 주식회사 연료가스 공급시스템

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