KR102010931B1 - 초저온 액화가스 저장탱크 및 충진방법 - Google Patents

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Abstract

외부에 판매되는 초저온 액화가스 충진 시 높은 수두압을 일정하게 유지하여 탱크로리의 충진 시간을 예측 가능하게 함으로써 초저온 액화가스를 효율적으로 공급하도록, 초저온 액화가스를 저장하여 이를 소비하는 공장으로 공급하는 탱크 몸체, 및 상기 탱크 몸체의 내부에 탱크 몸체와 분리된 공간을 형성하며 상기 탱크 몸체의 내경 보다 작은 직경으로 탱크 몸체 상부까지 연장된 보조 탱크를 포함하는 초저온 액화가스 저장탱크를 제공한다.

Description

초저온 액화가스 저장탱크 및 충진방법{CRYOGENIC STORAGE TANK FOR LIQUEFIED NATURAL GAS AND THIS FILLED METHOD}
초저온 액화가스를 저장하여 탱크로리를 통해 외부업체에 공급하는 저장탱크를 개시한다.
일반적으로 초저온 액화가스를 저장하는 저장탱크는 내부를 극저온 상태로 유지하여야 하기 때문에 외부 공기와의 복사, 대류, 및 전도 등의 열 접촉을 차단한다.
이에 따라, 상기 초저온 액화가스 저장탱크는 탱크 벽면을 외측과 내측으로 이중화하여 그 사이에 단열처리를 한다. 상기 저장탱크의 단열을 위하여 탱크 벽면의 외측과 내측 사이에 필라이트 분말가루를 충진하고 질소가스를 봉입한다. 상기 필라이트 분말가루 사이 공간에 질소가스가 충진되어 우수한 단열효과를 가질 수 있다.
또한, 상기 저장탱크에 저장된 초저온(-187 ~ -196℃) 상태의 액체산소, 액체질소, 및 액체알곤은 조업 상황에 따라 펌프로 압축하여 기화기에 의해 상온의 가스로 기화시킨다. 기화된 가스는 제철소 조업현장으로 공급된다. 상기 저장탱크에 남아있는 잉여 초저온 액화가스는 탱크로리에 공급되어 판매됨으로써 다양한 용도로 산업현장에 공급된다.
상기 저장탱크의 초저온 액화가스 저장 레벨은 사용처 공장의 조업 형태에 따라 생산되는 초저온 액화가스의 충진량 보다 많은 양을 공장에 공급하기도 하고, 정상적인 운전 상황에서는 초저온 액화가스의 생산량 모두를 저장탱크에 저장하기도 한다.
즉, 사용처 공장의 조업 상황에 따라 상기 저장탱크의 초저온 액화가스 저장 레벨이 100%인 경우도 있다. 산소공장의 공기 분리장치 중 특정 공기 분리장치가 돌발 정지할 때, 부족한 가스 공급량을 대처하기 위해 상기 저장탱크에 저장된 초저온 액화가스를 단기간에 다량 사용함으로써 초저온 액화가스 저장 레벨이 20% 이하인 경우도 있다.
상기와 같이 초저온 액화가스 저장 레벨의 편차가 심하기 때문에 상기 저장탱크의 초저온 액화가스를 탱크로리에 공급 시 수두압 편차가 크다. 상기 수두압이 높으면 상기 저장탱크의 초저온 액화가스가 빠른 시간에 상기 탱크로리에 공급될 수 있다. 이에 비해, 상기 수두압이 낮으면 상기 저장탱크의 초저온 액화가스가 상기 탱크로리에 늦게 공급될 수 있다.
상기 저장탱크의 수두압 차이에 따라 초저온 액화가스가 탱크로리에 공급되는 시간 편차가 크다는 문제가 있다. 상기 초저온 액화가스의 공급 시간 편차 때문에 충진 시간을 예측하기 어려워 고객이 원하는 시간에 제품을 공급하기 어렵다.
또한, 상기 저장탱크의 초저온 액화가스 저장 레벨이 일정치 이하로 하락 시 유효 흡입수두의 감소로 인해 펌프의 기동이 불가능해지는 현상이 발생할 수 있다. 이에 따라, 상기 저장탱크에서 유효 흡입수두가 일정치 이상의 레벨로 올라갈 때까지 탱크로리에 초저온 액화가스를 공급할 수 없다. 초저온 액화가스의 탱크로리 공급중단으로 초저온 액화가스의 판매가 중단되고, 갑작스러운 판매 중단으로 고객 회사의 초저온 액화가스 수급이 어려워지는 문제가 있다.
외부에 판매되는 초저온 액화가스 충진 시 높은 수두압을 일정하게 유지하여 탱크로리의 충진 시간을 예측 가능하게 함으로써 초저온 액화가스를 효율적으로 공급하는 초저온 액화가스 저장탱크 및 충진방법을 제공한다.
초저온 액화가스 저장탱크는, 초저온 액화가스를 저장하여 이를 소비하는 공장으로 공급하는 탱크 몸체, 및 상기 탱크 몸체의 내부에 탱크 몸체와 분리된 공간을 형성하며 상기 탱크 몸체의 내경 보다 작은 직경으로 탱크 몸체 상부까지 연장된 보조 탱크를 포함할 수 있다.
상기 보조 탱크는 하단이 막히고 상단이 개방되어 상기 탱크 몸체의 중앙부에 설치되는 구조이다.
상기 초저온 액화가스 저장탱크는 상기 탱크 몸체에 초저온 액화가스를 공급하는 공급관이 상기 보조 탱크로 연결되어 탱크로리에 초저온 액화가스를 공급하는 구조이다.
상기 초저온 액화가스 저장탱크는 상기 보조 탱크에 공급되는 초저온 액화가스가 보조 탱크를 먼저 채우고 흘러 넘쳐 상기 탱크 몸체에 채워지는 구조이다.
상기 탱크 몸체는 바닥부에 설치되어 상기 보조 탱크의 하부를 고정하는 고정브라켓을 더 포함할 수 있다.
상기 보조 탱크는 상기 탱크 몸체 내부에서 상기 고정브라켓에 탈착 가능하게 설치된 구조이다.
상기 보조 탱크는 상기 탱크로리에 초저온 액화가스 공급 시 초저온 액화가스의 저장 레벨이 100%를 유지하는 구조이다.
상기 탱크 몸체는 상기 공장에 초저온 액화가스 공급 시 공장의 가동률에 따라 초저온 액화가스의 저장 레벨이 가변되는 구조이다.
초저온 액화가스 충진방법은, 액화가스를 보관하는 탱크 몸체 및 상기 탱크 몸체 내에 구비되고 탱크 몸체 보다 부피가 작은 보조 탱크를 구비하는 저장탱크를 준비하는 단계, 상기 보조 탱크에 액화가스를 먼저 공급하고, 이를 초과하는 부분이 넘쳐 상기 탱크 몸체에 액화가스가 공급되는 단계, 상기 보조 탱크 내의 액화가스는 외부 탱크로리로 충진되는 단계, 상기 탱크 몸체 내의 액화가스는 별도 공급 라인을 통해 액화가스가 필요한 공정에 투입되는 단계를 포함할 수 있다.
본 장치에 따르면, 저장탱크를 이분화하여 제철소 조업현장 및 외부업체의 탱크로리에 보다 효과적으로 초저온 액화가스를 공급할 수 있다. 외부업체의 탱크로리에 초저온 액화가스의 충진 시 저장탱크의 수두압을 일정하게 유지하여 탱크로리의 충진 시간을 일정하게 할 수 있다.
또한, 탱크로리의 초저온 액화가스 충진 시간을 일정하게 유지함으로써 충진 시 작업 및 제품 공급의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 저장탱크의 수두압을 항상 높은 상태로 유지함으로써 탱크로리의 충진 시간을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 초저온 액화가스 저장탱크를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 저장탱크의 초저온 액화가스 저장 레벨을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 저장탱크의 초저온 액화가스 저장 레벨이 가변되는 상태를 도시한 도면이다.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는”의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 이에, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 실시예에 따른 초저온 액화가스 저장탱크를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 공기 분리장치(도시되지 않음)에서 생산된 초저온 액화가스인 액체산소, 액체질소, 및 액체알곤 등이 공급관(2)을 통해 초저온 액화가스 저장탱크(1)에 저장된다.
상기 초저온 액화가스 저장탱크(1)의 내부에 저장된 초저온 액화가스는 제철소의 각 공장(3)에 공급되거나 외부 가스 업체에 판매하기 위하여 탱크로리(4)에 공급된다.
본 실시예에서, 상기 저장탱크(1)는, 초저온 액화가스를 저장하여 이를 소비하는 공장(3)으로 공급하도록 구비된 탱크 몸체(10), 및 상기 탱크 몸체(10)의 내부에 탱크 몸체(10)와 분리된 공간을 형성하며 상기 탱크 몸체(10)의 내경 보다 작은 직경으로 탱크 몸체(10) 상부까지 연장된 보조 탱크(20)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 보조 탱크(20)는 하단이 막히고 상단이 개방되어 상기 탱크 몸체(10)의 중앙부에 설치된 구조이다. 상기 보조 탱크(20)는 별도의 용기 형태로 상기 탱크 몸체(10)의 내부에 설치된다. 상기 보조 탱크(20)는 상기 저장탱크(1)의 중앙에 수직되게 배치된다.
상기 저장탱크(1)는 상기 탱크 몸체(10)에 초저온 액화가스를 공급하는 공급관(2)이 상기 보조 탱크(20)로 연결되어 탱크로리(4)에 초저온 액화가스를 공급하는 구조이다. 상기 보조 탱크(20)와 탱크로리(4)가 연결되어 보조 탱크(20)로부터 초저온 액화가스가 탱크로리(4)로 공급된다.
상기 저장탱크(1)는 초저온 액화가스를 공장(3)에 공급하는 탱크 몸체(10) 및 탱크로리(4)에 공급하는 보조 탱크(20)의 이중 구조이다. 상기 탱크 몸체(10)의 내부 중앙에 상기 보조 탱크(20)가 설치되어 탱크 몸체(10)와 보조 탱크(20)에 각각 초저온 액화가스가 채워진다.
즉, 상기 초저온 액화가스 저장탱크(1)는 상기 보조 탱크(20)에 공급관(2)을 통해 공급되는 초저온 액화가스가 보조 탱크(20)를 먼저 채우고 흘러 넘쳐 상기 탱크 몸체(10)에 채워지는 구조이다.
상기 보조 탱크(20)의 상부에 상기 공급관(2)의 출구(2a)가 배치되어 공급관(2)에서 공급되는 초저온 액화가스가 우선 보조 탱크(20)를 채우게 된다. 상기 보조 탱크(20)에 초저온 액화가스가 완전히 차면, 그 이후로는 초저온 액화가스가 상기 보조 탱크(20)에서 흘러 넘쳐 보조 탱크(20) 외측의 탱크 몸체(10) 내부를 채우게 된다.
상기 탱크 몸체(10)의 내부까지 초저온 액화가스가 완전히 차면, 상기 공급관(2)의 초저온 액화가스 공급을 차단하게 된다. 이 경우 상기 보조 탱크(20)의 초저온 액화가스 저장 레벨(L)과 상기 탱크 몸체(10)의 초저온 액화가스 저장 레벨(L1)이 거의 비슷하게 유지될 수 있다.
상기 보조 탱크(20)는 공급관(2)을 통해 초저온 액화가스를 상기 탱크로리(4)에 공급할 수 있다. 상기 보조 탱크(20)는 상기 탱크로리(4)에 초저온 액화가스를 공급 시 항상 100% 채워진 저장 레벨(L)을 유지하기 때문에 일정한 속도로 초저온 액화가스를 공급할 수 있다. 상기 초저온 액화가스가 일정한 속도로 상기 탱크로리(4)에 공급되기 때문에 작업자는 초저온 액화가스의 공급 시간을 예측할 수 있다.
상기와 같이 초저온 액화가스의 공급 시간이 예측 가능하기 때문에 초저온 액화가스의 판매 시 고객과의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 상기 저장탱크(1)를 이분화하여 제철소 조업현장 및 외부업체의 탱크로리(4)에 보다 효과적으로 초저온 액화가스를 공급할 수 있다.
또한, 상기 저장탱크(1)의 탱크 몸체(10)에 저장된 초저온 액화가스를 제철소의 각 공장(3)에 공급할 수 있다. 상기 탱크 몸체(10)에 저장된 초저온 액화가스를 펌프(5)로 압축하여 기화기(6)에 의해 상온의 가스로 기화시켜 가스가 필요한 각 공장(3)에 공급하게 된다.
상기 탱크 몸체(10)의 초저온 액화가스 저장 레벨(L1)은 상기 공장(3)의 가동률에 따라 변하게 된다. 상기 초저온 액화가스의 사용량이 많을수록 저장 레벨(L1)은 낮아지게 된다. 상기 저장 레벨(L1)이 상기 펌프(5)의 가동이 불가할 정도로 낮아지는 경우, 초저온 액화가스를 상기 저장탱크(1)의 보조 탱크(20)에 공급한다. 상기 보조 탱크(20)에서 흘러 넘친 초저온 액화가스는 상기 탱크 몸체(10)를 다시 채우게 된다.
그러므로, 상기 탱크 몸체(10)에 초저온 액화가스를 채우기 위해서는 우선적으로 상기 보조 탱크(20)에 초저온 액화가스를 채워야 하기 때문에 보조 탱크(20)의 저장 레벨(L)은 항상 100%를 유지시킬 수 있다.
본 실시예에서, 상기 저장탱크(1)는 상기 탱크 몸체(10)의 바닥부에 설치되어 상기 보조 탱크(20)의 하부를 고정하는 고정브라켓(30)을 더 포함할 수 있다. 상기 보조 탱크(20)는 상기 탱크 몸체(10) 내부에서 상기 고정브라켓(30)에 탈착 가능하게 설치된 구조이다.
상기 보조 탱크(20)는 상기 탱크 몸체(10) 내부에서 상기 고정브라켓(30)에 의해 고정된 상태를 유지할 수 있다. 상기 보조 탱크(20)는 상기 저장탱크(1)의 유지 및 보수를 위해 상기 탱크 몸체(10) 내부에서 탈착 가능한 상태로 설치될 수 있다.
도 2는 본 실시예에 따른 저장탱크의 초저온 액화가스 저장 레벨을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3은 본 실시예에 따른 저장탱크의 초저온 액화가스 저장 레벨이 가변되는 상태를 도시한 도면이다.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 보조 탱크(20)는 상기 탱크로리(4)에 초저온 액화가스 공급 시 초저온 액화가스의 저장 레벨(L)이 100%를 유지하는 구조이다. 상기 보조 탱크(20)에서 초저온 액화가스의 저장 레벨(L)이 100%인 것은 보조 탱크(20)에 초저온 액화가스가 가득 채워진 상태를 의미한다. 이는 초저온 액화가스의 수두압이 가장 높은 상태를 유지하는 것을 의미한다.
상기와 같이 보조 탱크(20)에서 초저온 액화가스의 저장 레벨(L)이 100%인 수두압 최상의 상태에서 초저온 액화가스를 탱크로리(4)에 공급하게 된다. 이에 따라, 탱크로리(4)에 초저온 액화가스를 최단시간에 채울 수 있다. 항상 초저온 액화가스의 저장 레벨(L)이 100%인 상태에서 초저온 액화가스를 공급함에 따라 공급 시간이 일정하게 유지될 수 있다.
초저온 액화가스를 탱크로리(4)에 채우는 시간이 예측 가능해지기 때문에 초저온 액화가스 구입 업체들에게는 고객과의 공급 일정을 예측 가능하게 하고 판매 계획을 안정적으로 수립할 수 있다.
또한, 상기 탱크 몸체(10)는 상기 공장(3)에 초저온 액화가스 공급 시 공장(3)의 가동률에 따라 초저온 액화가스의 저장 레벨(L1, L2, L3)이 가변되는 구조이다. 상기 공장(3)에서 사용되는 가스의 사용량에 따라 상기 탱크 몸체(10)에 저장된 초저온 액화가스의 저장 레벨은 50%(L2)가 될 수 있고, 저장 레벨(L3)이 30%가 될 수도 있다.
상기와 같이 탱크 몸체(10) 내부의 초저온 액화가스의 저장 레벨(L1, L2, L3)은 가스의 공급량에 따라 수시로 변하게 된다. 상기 저장 레벨(L1, L2, L3)의 지속적인 하락으로 가스 공급을 위한 펌프(5)의 가동이 불가능해지는 시점이 되면, 상기 저장탱크(1)에 초저온 액화가스를 공급한다.
상기 저장탱크(1)에 초저온 액화가스가 공급됨에 따라 상기 보조 탱크(20)에 초저온 액화가스가 가득 채워지고, 그 다음 상기 탱크 몸체(10)에 초저온 액화가스가 채워지게 된다.
이에 따라, 상기 탱크로리(4)에 초저온 액화가스를 공급하는 경우, 상기 보조 탱크(20)에는 초저온 액화가스의 저장 레벨(L)이 항상 100%를 유지한 상태로 공급을 시작할 수 있다. 상기 탱크로리(4)에 초저온 액화가스의 충진 시 상기 저장탱크(1)의 수두압을 일정하게 유지하여 탱크로리(4)의 충진 시간을 일정하게 할 수 있다.
본 실시예에서, 초저온 액화가스 충진방법은, 액화가스를 보관하는 탱크 몸체(10) 및 상기 탱크 몸체(10) 내에 구비되고 탱크 몸체(10) 보다 부피가 작은 보조 탱크(20)를 구비하는 저장탱크(1)를 준비하는 단계, 상기 보조 탱크(20)에 액화가스를 먼저 공급하고, 이를 초과하는 부분이 넘쳐 상기 탱크 몸체(10)에 액화가스가 공급되는 단계, 상기 보조 탱크(20) 내의 액화가스는 외부 탱크로리(4)로 충진되는 단계, 및 상기 탱크 몸체(10) 내의 액화가스는 별도 공급 라인을 통해 액화가스가 필요한 공정에 투입되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 초저온 액화가스 충진방법을 통해 상기 보조 탱크(20)에 저장된 액화가스를 외부의 탱크로리(4)에 충진할 수 있다. 상기 보조 탱크(20)에는 항상 일정한 량의 액화가스가 저장되어 일정한 시간 내에 탱크로리(4)에 액화가스를 충진할 수 있다.
또한, 상기 초저온 액화가스 충진방법을 통해 상기 탱크 몸체(10)에 저장된 액화가스를 별도의 공급 라인으로 액화가스가 필요한 공정에 공급할 수 있다.
이를 위하여 액화가스가 저장되는 저장탱크(1)가 탱크 몸체(10) 및 보조 탱크(20)로 구분될 수 있다. 상기 탱크 몸체(10)에는 제품 생산을 위한 공장(3)으로 공급되는 액화가스가 저장된다. 상기 보조 탱크(20)에는 탱크로리(4)에 공급될 액화가스가 저장된다.
따라서, 상기 탱크로리(4)의 초저온 액화가스 충진 시간을 일정하게 유지함으로써 충진 시 작업 및 제품 공급의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 상기 저장탱크(1)의 수두압을 항상 높은 상태로 유지함으로써 탱크로리(4)의 충진 시간을 최소화할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.
1 : 저장탱크 2 : 공급관
2a : 출구 3 : 공장
4 : 탱크로리 5 : 펌프
6 : 기화기 10 : 탱크 몸체
20 : 보조 탱크 30 : 고정브라켓
L,L1,L2,L3 : 저장 레벨

Claims (10)

  1. 초저온 액화가스를 저장하여 이를 소비하는 공장으로 공급하는 탱크 몸체, 및
    상기 탱크 몸체의 내부에 탱크 몸체와 분리된 공간을 형성하며 상기 탱크 몸체의 내경 보다 작은 직경으로 탱크 몸체 상부까지 연장된 보조 탱크를 포함하고,
    상기 탱크 몸체에 상기 초저온 액화가스를 공급하는 공급관이 상기 보조 탱크로 연결되어 탱크로리에 상기 초저온 액화가스를 공급하는 구조의 초저온 액화가스 저장탱크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크 몸체 및 상기 보조 탱크에 공급되는 상기 초저온 액화가스는 액체산소, 액체질소, 및 액체알곤을 포함하는 초저온 액화가스 저장탱크.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 탱크는 하단이 막히고 상단이 개방되어 상기 탱크 몸체의 중앙부에 설치된 구조의 초저온 액화가스 저장탱크.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 탱크에 공급되는 상기 초저온 액화가스가 상기 보조 탱크를 먼저 채우고 흘러 넘쳐 상기 탱크 몸체에 채워지는 구조의 초저온 액화가스 저장탱크.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크 몸체는 바닥부에 설치되어 상기 보조 탱크의 하부를 고정하는 고정브라켓을 더 포함하는 초저온 액화가스 저장탱크.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 보조 탱크는 상기 탱크 몸체 내부에서 상기 고정브라켓에 탈착 가능하게 설치된 구조의 초저온 액화가스 저장탱크.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 탱크는 상기 탱크로리에 상기 초저온 액화가스 공급 시 초저온 액화가스의 저장 레벨이 100%를 유지하는 구조의 초저온 액화가스 저장탱크.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크 몸체는 상기 공장에 상기 초저온 액화가스 공급 시 상기 공장의 가동률에 따라 초저온 액화가스의 저장 레벨이 가변되는 구조의 초저온 액화가스 저장탱크.
  10. 액화가스를 보관하는 탱크 몸체 및 상기 탱크 몸체 내에 구비되고 상기 탱크 몸체 보다 부피가 작은 보조 탱크를 구비하는 저장탱크를 준비하는 단계;
    상기 보조 탱크에 액화가스를 먼저 공급하고, 이를 초과하는 부분이 넘쳐 상기 탱크 몸체에 액화가스가 공급되는 단계;
    상기 보조 탱크 내의 상기 액화가스는 외부 탱크로리로 충진되는 단계; 및
    상기 탱크 몸체 내의 상기 액화가스는 별도 공급 라인을 통해 상기 액화가스가 필요한 공정에 투입되는 단계를 포함하는 초저온 액화가스 충진방법.
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