KR102025785B1

KR102025785B1 - Lng 처리 시스템

Info

Publication number: KR102025785B1
Application number: KR1020130064917A
Authority: KR
Inventors: 김기홍; 곽정민
Original assignee: 한국조선해양 주식회사
Priority date: 2013-06-05
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2019-09-26
Also published as: KR20140143023A

Abstract

본 발명은 LNG 처리 시스템에 관한 것으로서, LNG 저장탱크로부터 제1 수요처까지 연결된 LNG 공급 라인; 상기 LNG 공급 라인 상에 설치되며, 상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 LNG를 가압하는 펌프; 상기 제1 수요처와 상기 펌프 사이의 상기 LNG 공급 라인 상에 마련되는 열교환기; 상기 LNG 저장탱크와 상기 펌프 사이의 상기 LNG 공급 라인 상에 설치되는 임시 저장탱크; 상기 증발가스 공급 라인 상에 설치되며, 상기 LNG 저장탱크에서 발생된 증발가스를 가압하여 상기 제1 수요처에 공급하는 복수 개의 증발가스 압축기; 일단이 상기 증발가스 공급 라인 상에서 상기 복수 개의 증발가스 압축기 사이에 연결되고, 타단이 상기 임시 저장탱크에 연결되는 증발가스 회수 라인; 상기 LNG 저장탱크와 상기 증발가스 압축기 사이의 상기 증발가스 공급 라인과, 상기 증발가스 압축기와 상기 임시 저장탱크 사이의 상기 증발가스 회수 라인이 만나는 지점에 마련되는 BOG/BOG 열교환기; 상기 펌프와 상기 열교환기 사이의 상기 LNG 공급 라인과, 상기 증발가스 압축기와 상기 임시 저장탱크 사이의 상기 증발가스 회수 라인이 만나는 지점에 마련되는 BOG/LNG 열교환기; 및 상기 임시 저장탱크와 상기 LNG 저장탱크 사이의 증발가스 벤트라인이나, 상기 증발가스 압축기와 상기 BOG/BOG 열교환기 사이의 상기 증발가스 회수 라인에 연결되는 증발가스 복귀 라인이나, 상기 BOG/BOG 열교환기와 상기 BOG/LNG 열교환기 사이의 상기 증발가스 회수 라인에 연결되는 증발가스 복귀 라인에 설치되며, 상기 임시 저장탱크 또는 상기 증발가스 압축기로부터 상기 LNG 저장탱크로 복귀되는 증발가스를 액화시키는 재액화 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 LNG 처리 시스템은, LNG 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 복수 개의 증발가스 압축기를 통해 다단 압축하여 제1 수요처에 공급하거나, 중간 압축 단계에서 제2 수요처에서 공급할 수 있게 함으로써, 증발가스를 활용하여 연료를 절감할 수 있어, 에너지 효율을 향상시킬 수 있으며, 또한 LNG 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 복수 개의 증발가스 압축기를 통해 다단 압축하되, 중간 압축 단계에서 증발가스를 재액화 장치를 통해 LNG 저장탱크로 회수함으로써, 증발가스가 버려지는 것을 방지할 수 있어, 증발가스의 재활용도를 향상시킬 수 있다.

Description

LNG 처리 시스템{A Treatment System of Liquefied Natural Gas}

본 발명은 LNG 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.

또한 LNG를 액상으로 보관할 때 탱크로 열침투가 발생함에 따라 일부 LNG가 기화되어 증발가스(Boil off Gas; BOG)가 생성되는데, 기존에는 탱크 압력을 낮춰 탱크의 파손 위험을 제거하기 위하여 증발가스를 단순히 외부로 배출 처리하였다. 그러나 최근에는 탱크에서 생성된 증발가스를 재액화시켜 엔진에 공급하는 등의 활용 방안에 대해서도 개발의 필요성이 점차 증대되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 LNG 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 복수 개의 증발가스 압축기를 통해 다단 압축하여 제1 수요처에서 요구하는 압력으로 가압시켜서 고압 증발가스를 제1 수요처에 공급함으로써, 증발가스를 활용하여 연료를 절감할 수 있는 LNG 처리 시스템을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 목적은, LNG 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 복수 개의 증발가스 압축기를 통해 다단 압축하되, 중간 압축 단계에서 제2 수요처에서 요구하는 압력으로 가압시켜서 저압 증발가스를 제2 수요처에 공급함으로써, 증발가스를 활용하여 연료를 절감할 수 있는 LNG 처리 시스템을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 목적은, LNG 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 복수 개의 증발가스 압축기를 통해 다단 압축하되, 중간 압축 단계에서 증발가스를 재액화 장치를 통해 LNG 저장탱크로 회수함으로써, 증발가스를 재활용할 수 있게 하는 LNG 처리 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 LNG 처리 시스템은, LNG 저장탱크로부터 제1 수요처까지 연결된 LNG 공급 라인; 상기 LNG 공급 라인 상에 설치되며, 상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 LNG를 가압하는 펌프; 상기 제1 수요처와 상기 펌프 사이의 상기 LNG 공급 라인 상에 마련되는 열교환기; 상기 LNG 저장탱크와 상기 펌프 사이의 상기 LNG 공급 라인 상에 설치되는 임시 저장탱크; 상기 증발가스 공급 라인 상에 설치되며, 상기 LNG 저장탱크에서 발생된 증발가스를 가압하여 상기 제1 수요처에 공급하는 복수 개의 증발가스 압축기; 일단이 상기 증발가스 공급 라인 상에서 상기 복수 개의 증발가스 압축기 사이에 연결되고, 타단이 상기 임시 저장탱크에 연결되는 증발가스 회수 라인; 상기 LNG 저장탱크와 상기 증발가스 압축기 사이의 상기 증발가스 공급 라인과, 상기 증발가스 압축기와 상기 임시 저장탱크 사이의 상기 증발가스 회수 라인이 만나는 지점에 마련되는 BOG/BOG 열교환기; 상기 펌프와 상기 열교환기 사이의 상기 LNG 공급 라인과, 상기 증발가스 압축기와 상기 임시 저장탱크 사이의 상기 증발가스 회수 라인이 만나는 지점에 마련되는 BOG/LNG 열교환기; 및 상기 임시 저장탱크와 상기 LNG 저장탱크 사이의 증발가스 벤트라인이나, 상기 증발가스 압축기와 상기 BOG/BOG 열교환기 사이의 상기 증발가스 회수 라인에 연결되는 증발가스 복귀 라인이나, 상기 BOG/BOG 열교환기와 상기 BOG/LNG 열교환기 사이의 상기 증발가스 회수 라인에 연결되는 증발가스 복귀 라인에 설치되며, 상기 임시 저장탱크 또는 상기 증발가스 압축기로부터 상기 LNG 저장탱크로 복귀되는 증발가스를 액화시키는 재액화 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 제1 수요처는, 고압 엔진인 것을 포함할 수 있다.

구체적으로, 일단이 상기 증발가스 공급 라인 상에서 상기 복수 개의 증발가스 압축기 사이에 연결되고, 타단이 제2 수요처에 연결되어, 상기 증발가스를 상기 제2 수요처으로 공급하는 저압 증발가스 공급 라인을 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 제2 수요처는, 저압 엔진인 것을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 복수 개의 증발가스 압축기 사이에는, 증발가스 냉각기가 구비되는 것을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 증발가스 냉각기는, 상기 복수 개의 증발가스 압축기와 동일한 수로 설치되며, 상기 각 증발가스 압축기의 하류에 마련되는 것을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 펌프는, 고압 펌프이며, 상기 LNG 저장탱크와 상기 임시 저장탱크 사이의 상기 LNG 공급 라인에는, 부스팅 펌프가 구비되는 것을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 임시 저장탱크는, 기액 분리기인 것을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 BOG/BOG 열교환기는, 상기증발가스 공급 라인을 통해 상기 LNG 저장탱크로부터 상기 증발가스 압축기로 공급되는 증발가스와 상기 증발가스 회수 라인을 통해 상기 증발가스 압축기로부터 상기 임시 저장탱크로 회수되는 증발가스를 상호 열교환시키는 것을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 BOG/LNG 열교환기는, 상기 LNG 공급 라인을 통해 상기 펌프로부터 상기 열교환기로 공급되는 LNG와 상기 증발가스 회수 라인을 통해 상기 증발가스 압축기로부터 상기 임시 저장탱크로 회수되는 증발가스를 상호 열교환시키는 것을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 BOG/LNG 열교환기는, 상기 증발가스 회수 라인에서 증발가스의 흐름 방향을 기준으로 했을 때, 상기 BOG/BOG 열교환기의 상류 또는 하류에 위치되는 것을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 재액화 장치는, 냉각재 압축기, 냉각재/냉각재 열교환기, 터빈 및 냉각재/BOG 열교환기가 냉각재 순환 라인에 의해 연결 구성되는 것을 포함하되, 상기 냉각재 압축기는, 상기 냉각재 순환 라인에 설치되어 상기 냉각재를 단열압축하여 고온 고압으로 변화시키고, 상기 고온 고압의 냉각재를 상기 냉각재/냉각재 열교환기로 공급하고, 상기 냉각재/냉각재 열교환기는, 상기 냉각재 압축기와 상기 터빈 사이의 상기 냉각재 순환 라인과 상기 냉각재 압축기와 상기 냉각재/BOG 열교환기 사이의 상기 냉각재 순환 라인이 만나는 지점에 마련되고, 상기 터빈은, 상기 냉각재 순환 라인에 설치되어 상기 냉각재를 단열팽창하여 저온 저압으로 변화시키고, 상기 저온 저압의 냉각재를 상기 냉각재/BOG 열교환기로 공급하고, 상기 냉각재/BOG 열교환기는, 상기 터빈과 상기 냉각재/냉각재 열교환기 사이의 상기 냉각재 순환 라인과, 상기 임시 저장탱크와 상기 LNG 저장탱크 사이의 상기 증발가스 벤트라인이 만나는 지점이나, 상기 증발가스 압축기와 상기 BOG/BOG 열교환기 사이의 상기 증발가스 회수 라인에 연결되는 상기 증발가스 복귀 라인이 만나는 지점이나, 상기 BOG/BOG 열교환기와 상기 BOG/LNG 열교환기 사이의 상기 증발가스 회수 라인에 연결되는 상기 증발가스 복귀 라인이 만나는 지점에 마련되는 것을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 냉각재 압축기와 상기 터빈은, 구동축으로 연결되는 것을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 냉각재/냉각재 열교환기는, 상기 냉각재 압축기로부터 상기 터빈으로 공급되는 고온의 냉각재와 상기 냉각재/BOG 열교환기로부터 상기 냉각재 압축기로 공급되는 상대적으로 저온의 냉각재를 상호 열교환시키는 것을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 냉각재/BOG 열교환기는, 상기 터빈으로부터 상기 냉각재/냉각재 열교환기로 공급되는 저온의 냉각재와, 상기 임시 저장탱크 또는 상기 증발가스 압축기로부터 상기 LNG 저장탱크로 복귀되는 상대적으로 고온의 증발가스를 상호 열교환시키는 것을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 냉각재는, 질소인 것을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 LNG 처리 시스템은, LNG 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 복수 개의 증발가스 압축기를 통해 다단 압축하여 제1 수요처에 공급하거나, 중간 압축 단계에서 제2 수요처에서 공급할 수 있게 함으로써, 증발가스를 활용하여 연료를 절감할 수 있어, 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명에 따른 LNG 처리 시스템은, LNG 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 복수 개의 증발가스 압축기를 통해 다단 압축하되, 중간 압축 단계에서 증발가스를 재액화 장치를 통해 LNG 저장탱크로 회수함으로써, 증발가스가 버려지는 것을 방지할 수 있어, 증발가스의 재활용도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 LNG 처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 LNG 처리 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 LNG 처리 시스템의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 LNG 처리 시스템의 개념도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 LNG 처리 시스템의 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 LNG 처리 시스템(1)은, LNG 저장탱크(10), 엔진(20), 펌프(30), 열교환기(40)를 포함한다. 이때 엔진(20)은 고압 엔진인 MEGI 엔진 또는 저압 엔진인 이중연료 엔진일 수 있고, 펌프(30)는 부스팅 펌프(Boosting Pump; 31)와 고압 펌프(High Pressure Pump; 32)를 포함하여 구성될 수 있다.

이하 본 명세서에서, LNG는 편의상 액체 상태인 NG(Natural Gas) 뿐만 아니라 초임계 상태 등인 NG를 모두 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 증발가스는 기체 상태의 증발가스뿐만 아니라 액화된 증발가스를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

종래의 LNG 처리 시스템(1)은, LNG 저장탱크(10)로부터 액체 상태의 LNG를 빼내어 부스팅 펌프(31), 고압 펌프(32)를 통해 가압시킨 후 열교환기(40)에서 글리콜 워터 등으로 가열하여 엔진(20)에 공급하는 방식을 사용하였다.

그러나 이 경우 LNG 저장탱크(10)에 저장된 액체 상태의 LNG만을 사용하기 때문에, 외부 열침투에 의하여 LNG 저장탱크(10) 내에서 자연스럽게 발생되는 증발가스는 LNG 저장탱크(10)의 내압을 낮추기 위해 증발가스 배출 라인(11)을 따라 외부로 배출 처리하였다. 따라서 종래의 LNG 처리 시스템(1)은 증발가스를 전혀 활용하지 못하여 에너지 낭비가 발생한다는 문제점이 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 LNG 처리 시스템의 개념도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 LNG 처리 시스템(2)은, LNG 저장탱크(10), 제1 수요처(20a), 제2 수요처(20b), 펌프(30), 열교환기(40), 증발가스 압축기(51), 증발가스 냉각기(52), BOG/BOG 열교환기(70), BOG/LNG 열교환기(80), 임시 저장탱크(60), 재액화 장치(90)를 포함한다. 본 발명의 제1 실시예에서 LNG 저장탱크(10), 펌프(30), 열교환기(40) 등은 종래의 LNG 처리 시스템(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.

LNG 저장탱크(10)는, 후술할 제1 및 제2 수요처(20a, 20b)에 공급될 LNG를 저장한다. LNG 저장탱크(10)는 LNG를 액체상태로 보관하여야 하는데, 이때 LNG 저장탱크(10)는 압력 탱크 형태를 가질 수 있다.

LNG 저장탱크(10)는, 외조 탱크(도시하지 않음), 내조 탱크(도시하지 않음), 단열부(도시하지 않음)를 포함한다. 외조 탱크는 LNG 저장탱크(10)의 외벽을 이루는 구조로서, 스틸로 형성될 수 있으며, 단면이 다각형 형태일 수 있다.

내조 탱크는, 외조 탱크의 내부에 구비되며, 서포트(Support; 도시하지 않음)에 의해 외조 탱크의 내부에 지지 설치될 수 있다. 이때 서포트는 내조 탱크의 하단에 구비될 수 있고, 물론 내조 탱크의 좌우 유동을 억제하기 위해 내조 탱크의 측면에도 구비될 수 있다.

내조 탱크는 스테인레스 재질로 형성될 수 있으며, 5bar 내지 10bar(일례로 6bar)의 압력을 견딜 수 있도록 설계될 수 있다. 내조 탱크를 이와 같이 일정 압력에 견딜 수 있도록 설계하는 것은, 내조 탱크의 내부에 구비된 LNG가 증발되어 증발가스가 생성됨에 따라 내조 탱크의 내압이 상승될 수 있기 때문이다.

내조 탱크의 내부에는 배플(Baffle; 도시하지 않음)이 구비될 수 있다. 배플은 격자 형태의 플레이트를 의미하며, 배플이 설치됨에 따라 내조 탱크 내부의 압력은 고르게 분포되어 내조 탱크가 일부분에 집중 압력을 받는 것을 방지할 수 있다.

단열부는, 내조 탱크와 외조 탱크의 사이에 구비되며 외부 열에너지가 내조 탱크로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 이때 단열부는 진공상태일 수 있다. 단열부를 진공으로 형성함에 따라, LNG 저장탱크(10)는 일반적인 탱크와 비교할 때 높은 압력에 더욱 효율적으로 견뎌낼 수 있다. 일례로 LNG 저장탱크(10)는 진공의 단열부를 통해 5bar 내지 20bar의 압력을 버텨낼 수 있다.

이와 같이 본 실시예는 진공 형태의 단열부를 외조 탱크와 내조 탱크 사이에 구비하는 압력 탱크형 LNG 저장탱크(10)를 사용함으로써, 증발가스의 발생을 최소화할 수 있고, 내압이 상승하더라도 LNG 저장탱크(10)가 파손되는 등의 문제가 일어나는 것을 미연에 방지할 수 있다.

또한 본 실시예는, LNG 저장탱크(10)에서 발생하는 증발가스를 후술할 증발가스 압축기(51)로 공급하여 후술할 제2 수요처(20b) 또는 후술할 제1 수요처(20a)의 연료로 활용하거나, 증발가스를 후술할 증발가스 압축기(51)로부터 후술할 재액화 장치(90)를 거쳐 LNG 저장탱크(10)로 회수함으로써, 증발가스를 효율적으로 이용할 수 있다.

제1 및 제2 수요처(20a, 20b)는, LNG 저장탱크(10)로부터 공급되는 LNG를 통해 구동되어 동력을 발생시킬 수 있으며, 이때 제1 수요처(20a)는 고압 엔진인 MEGI 엔진일 수 있고, 제2 수요처(20b)는 저압 엔진인 이중연료 엔진일 수 있다.

제1 및 제2 수요처(20a, 20b)는 LNG의 연소에 의해 실린더(도시하지 않음) 내부의 피스톤(도시하지 않음)이 왕복운동 함에 따라, 피스톤에 연결된 크랭크 축(도시하지 않음)이 회전되고, 크랭크 축에 연결되는 샤프트(도시하지 않음)가 회전될 수 있다. 따라서 제1 및 제2 수요처(20a, 20b) 구동 시 샤프트에 연결된 프로펠러(도시하지 않음)가 회전함에 따라, 선체가 전진 또는 후진할 수 있다.

물론 본 실시예에서 제1 및 제2 수요처(20a, 20b)는 프로펠러를 구동하기 위한 엔진일 수 있으나, 발전을 위한 엔진 또는 기타 동력을 발생시키기 위한 엔진일 수 있다. 즉 본 실시예는 제1 및 제2 수요처(20a, 20b)의 종류를 특별히 한정하지 않는다. 다만 제1 및 제2 수요처(20a, 20b)는 LNG의 연소에 의해 구동력을 발생시키는 내연기관일 수 있다.

제1 수요처(20a)는, 초임계 상태의 LNG를 후술할 열교환기(40)로부터 공급받아 구동력을 발생시키거나, 후술할 증발가스 압축기(51)를 거치면서 가압된 초임계 상태의 증발가스를 공급받아 구동력을 발생시킬 수 있다.

반면, 제2 수요처(20b)는, 증발가스 압축기(51)에 의하여 가압된 증발가스를 공급받아 구동력을 얻을 수 있다. 여기서 제1 수요처(20a)에 공급되는 초임계 상태의 LNG 또는 증발가스는, 예를 들어 온도가 30℃ 내지 60℃이고 압력이 200bar 내지 400bar일 수 있다. 물론 제1 수요처(20a)와 제2 수요처(20b)에 공급되는 LNG 또는 증발가스의 상태는, 제1 및 제2 수요처(20a, 20b)에서 요구하는 상태에 따라 달라질 수 있다.

제2 수요처(20b)의 경우, LNG와 오일이 혼합되어 공급되지 않고 LNG 또는 오일이 선택적으로 공급되는 이중연료 엔진일 수 있다. 이는 연소 온도가 상이한 두 물질이 혼합 공급되는 것을 차단하여, 제2 수요처(20b)의 효율이 떨어지는 것을 방지하기 위함이다.

LNG 저장탱크(10)와 제1 수요처(20a) 사이에는 LNG를 전달하는 LNG 공급 라인(21)이 설치될 수 있고, LNG 공급 라인(21)에는 펌프(30), 열교환기(40), 임시 저장탱크(60), BOG/LNG 열교환기(80) 등이 구비되어 LNG가 제1 수요처(20a)에 공급되도록 할 수 있다.

이때 LNG 공급 라인(21)에는 연료 공급 밸브(부호 도시하지 않음)가 설치되어, 연료 공급 밸브의 개도 조절에 따라 LNG의 공급량이 조절될 수 있다.

펌프(30)는, LNG 저장탱크(10)의 하부에 연결되는 LNG 공급 라인(21) 상에 마련되며, LNG 저장탱크(10)로부터 배출된 LNG를 가압한다. 펌프(30)는 부스팅 펌프(31)와 고압 펌프(32)를 포함할 수 있다.

부스팅 펌프(31)는, LNG 저장탱크(10)와 고압 펌프(32) 사이의 LNG 공급 라인(21) 상에 구비되거나, 또는 LNG 저장탱크(10) 내에 구비될 수 있으며, 고압 펌프(32)에 충분한 양의 LNG가 공급되도록 하여 고압 펌프(32)의 공동현상(cavitation)을 방지한다.

또한 부스팅 펌프(31)는 LNG 저장탱크(10)로부터 LNG를 빼내어서 LNG를 수 내지 수십 bar 이내로 가압할 수 있으며, 부스팅 펌프(31)를 거친 LNG는 1bar 내지 25bar로 가압될 수 있다.

LNG 저장탱크(10)에 저장된 LNG는 액체 상태에 놓여있다. 이때 부스팅 펌프(31)는 LNG 저장탱크(10)로부터 배출되는 LNG를 가압하여 압력 및 온도를 다소 높일 수 있으며, 부스팅 펌프(31)에 의해 가압된 LNG는 여전히 액체 상태일 수 있다.

본 실시예는 부스팅 펌프(31)와 고압 펌프(32) 사이의 LNG 공급 라인(21) 상에 후술할 임시 저장탱크(60)가 구비되는데, 이 경우 부스팅 펌프(31)는 임시 저장탱크(60)로 LNG를 공급하게 된다.

고압 펌프(32)는, LNG 저장탱크(10)로부터 배출된 LNG를 고압으로 가압하여, 제1 수요처(20a)에 공급되도록 한다. LNG는 LNG 저장탱크(10)로부터 약 10bar 정도의 압력으로 배출된 후 부스팅 펌프(31) 또는 후술할 임시 저장탱크(60)에서 1차로 가압되는데, 고압 펌프(32)는 이와 같이 가압된 액체상태의 LNG를 2차로 가압하여, 후술할 열교환기(40)에 공급한다.

이때 고압 펌프(32)는 LNG를 제1 수요처(20a)에서 요구하는 압력, 예를 들어 200bar 내지 400bar까지 가압하여 제1 수요처(20a)에 공급함으로써, 제1 수요처(20a)이 LNG를 통해 동력을 생산하도록 할 수 있다.

고압 펌프(32)는, 부스팅 펌프(31)로부터 배출되는 액체상태의 LNG를 고압으로 가압하되, LNG가 초임계점(Critical Point)보다 높은 온도 및 높은 압력을 갖는 초임계 상태가 되도록 상변화시킬 수 있다. 이때 초임계 상태인 LNG의 온도는 임계온도보다 상대적으로 높은 -20℃ 이하일 수 있다.

또는 고압 펌프(32)는, 액체 상태의 LNG를 고압으로 가압하여 과냉액체 상태로 변화시킬 수 있다. 여기서 과냉액체 상태란 LNG의 압력이 임계압력보다 높고, 온도가 임계온도보다 낮은 상태를 의미한다.

구체적으로 고압 펌프(32)는, 부스팅 펌프(31)로부터 배출되는 액체상태의 LNG를 200bar 내지 400bar까지 고압으로 가압하되, LNG의 온도가 임계온도보다 낮은 온도가 되도록 하여, LNG를 과냉액체 상태로 상변화시킬 수 있다. 여기서, 과냉액체 상태인 LNG의 온도는, 임계온도보다 상대적으로 낮은 -140℃ 내지 -60℃일 수 있다.

고압 펌프(32)와 후술할 열교환기(40) 사이의 LNG 공급 라인(21) 상에 후술할 BOG/LNG 열교환기(80)가 마련될 수 있다.

열교환기(40)는, 제1 수요처(20a)와 펌프(30) 사이의 LNG 공급 라인(21) 상에 마련되며, 펌프(30)로부터 공급되는 LNG를 가열한다. 열교환기(40)에 LNG를 공급하는 펌프(30)는 고압 펌프(32)일 수 있으며, 열교환기(40)는 과냉액체 상태 또는 초임계 상태의 LNG를 고압 펌프(32)에서 배출되는 압력인 200bar 내지 400bar를 유지하면서 가열시켜서, 30℃ 내지 60℃의 초임계 상태의 LNG로 변환한 후 제1 수요처(20a)에 공급할 수 있다.

본 실시예에서 열교환기(40)는, 펌프(30)로부터 공급되는 LNG가 열교환기(40)의 상류에 마련된 후술할 BOG/LNG 열교환기(80)를 거치면서 1차 가열되므로, 펌프(30)로부터 LNG가 직접 공급되는 것에 대비하여 제1 수요처(20a)가 요구하는 온도로 가열할 때 열 에너지를 절감할 수 있게 된다.

열교환기(40)는 보일러(도시하지 않음)를 통해 공급되는 스팀이나 글리콜 히터(도시하지 않음)로부터 공급되는 글리콜 워터를 이용하여 LNG를 가열하거나, 전기에너지를 이용하여 LNG를 가열할 수 있고, 또는 선박에 구비되어 있는 발전기나 기타 설비 등으로부터 발생되는 폐열을 이용하여 LNG를 가열할 수 있다.

증발가스 압축기(51)는, LNG 저장탱크(10)의 상부에 연결되는 증발가스 공급라인(22)에 설치되며, LNG 저장탱크(10)에서 발생되어 10bar 내외의 압력으로 배출되는 증발가스를 가압하여, 제1 수요처(20a)이나 제2 수요처(20b) 또는 후술할 임시 저장탱크(60)나 후술할 재액화 장치(90)로 공급할 수 있다.

증발가스 압축기(51)는, 복수로 구비되어 증발가스를 다단 압축시킬 수 있다. 일례로 증발가스 압축기(51)는 3개가 구비되어 증발가스가 3단 압축되도록 할 수 있는데, 이때 2단 압축된 증발가스는 저압 증발가스 공급 라인(23)을 통해 제2 수요처(20b)에 공급되거나 저압 증발가스 공급 라인(23)으로부터 분지되는 증발가스 회수 라인(24)을 통해 후술할 임시 저장탱크(60)로 공급되거나, 증발가스 회수 라인(25)으로부터 분지되는 증발가스 복귀 라인(25)을 통해 후술할 재액화 장치(90)로 공급될 수 있고, 3단 압축된 증발가스는 증발가스 공급라인(22)에 연결되는 LNG 공급라인(21)을 통해 제1 수요처(20a)에 공급될 수 있다.

증발가스 공급 라인(22)은, 일단이 LNG 저장탱크(10)의 상부에 연결되고 타단이 열교환기(40) 전단의 LNG 공급 라인(21) 또는 제1 수요처(20a) 전단의 LNG 공급 라인(21)에 연결되어, 복수 개의 증발가스 압축기(51)에 의해 가압된 증발가스를 제1 수요처(20a)에 공급하는 통로를 제공할 수 있다. 또한 증발가스 공급 라인(22)은, 복수 개의 증발가스 압축기(51) 사이에서 분지되는 저압 증발가스 공급 라인(23)을 통해 증발가스를 제2 수요처(20b)에 공급하는 통로를 제공할 수 있다. 또한 증발가스 공급 라인(22)은, 복수 개의 증발가스 압축기(51) 사이에서 분지되는 저압 증발가스 공급 라인(23)과, 저압 증발가스 공급 라인(23)으로부터 분지되는 증발가스 회수 라인(24)과, 증발가스 회수 라인(24)으로부터 분지되는 증발가스 복귀 라인(25)과 연통되어, 증발가스를 후술할 임시 저장탱크(60)나 후술할 재액화 장치(90)에 공급하는 통로를 제공할 수 있다.

증발가스 공급 라인(22)과 LNG 공급 라인(21)의 연결지점 상에는 개도 조절 밸브(도시하지 않음)가 구비될 수 있고, 개도 조절 밸브는 제1 수요처(20a)로 공급되는 LNG 또는 증발가스의 유량을 제어하여 제1 수요처(20a)에서 요구하는 연료량이 되도록 개도 조절될 수 있다. 즉, 개도 조절 밸브는 증발가스 공급 라인(22)을 통해 공급되는 증발가스의 유량이 많을 경우 제1 수요처(20a)로 공급되는 LNG의 유량을 줄일 수 있고, 반대로 증발가스의 유량이 적을 경우 LNG의 유량을 늘릴 수 있도록 개도 조절되어, 제1 수요처(20a)에서 요구하는 연료량을 일정하게 공급될 수 있도록 한다.

저압 증발가스 공급 라인(23)은, 일단이 증발가스 공급 라인(22) 상에서 복수 개의 증발가스 압축기(51) 사이에 연결되고, 타단이 제2 수요처(20b)에 연결되어, 압축된 증발가스를 제2 수요처(20b)로 공급하는 통로를 제공할 수 있다. 일례로 3개의 증발가스 압축기(51)가 구비될 경우, 증발가스의 흐름을 기준으로 2번째 증발가스 압축기(51)의 하류에 저압 증발가스 공급 라인(23)이 연결될 수 있다. 따라서 2번째 증발가스 압축기(51)에서 압축된 증발가스는, 제2 수요처(20b) 또는 3번째 증발가스 압축기(51)로 각각 분기되어 공급될 수 있다.

저압 증발가스 공급 라인(23)과 증발가스 공급 라인(22)의 연결지점 상에는 증발가스 공급 밸브(도시하지 않음)가 구비될 수 있고, 증발가스 공급 밸브는 제2 수요처(20b)로 공급되는 증발가스의 유량 또는 3번째 증발가스 압축기(51)를 통하여 제1 수요처(20a)로 공급되는 증발가스의 유량을 제어할 수 있으며, 삼방 밸브일 수 있다.

증발가스 회수 라인(24)은, 일단이 저압 증발가스 공급 라인(23)에 연결되고, 타단이 후술할 임시 저장탱크(60)에 연결되어, 압축된 증발가스를 후술할 BOG/BOG 열교환기(70)와 후술할 BOG/LNG 열교환기(80)를 거쳐 임시 저장탱크(60)로 회수하는 통로를 제공할 수 있다.

증발가스 회수 라인(24)과 저압 증발가스 공급 라인(23)의 연결지점 상에는 제1 증발가스 회수 밸브(도시하지 않음)가 구비될 수 있고, 증발가스 회수 밸브는 임시 저장탱크(60)로 회수되는 증발가스의 유량 또는 제1 수요처(20a)로 공급되는 증발가스의 유량을 제어할 수 있으며, 삼방 밸브일 수 있다.

증발가스 복귀 라인(25)은, 일단이 증발가스 회수 라인(24)에 연결되고, 타단이 LNG 저장탱크(10)에 연결되어, 압축된 증발가스를 재액화 장치(90)를 거쳐 LNG 저장탱크(10)로 복귀시키는 통로를 제공할 수 있다.

증발가스 복귀 라인(25)과 증발가스 회수 라인(24)의 연결지점 상에는 증발가스 복귀 밸브(도시하지 않음)가 구비될 수 있고, 증발가스 복귀 밸브는 LNG 저장탱크(10)로 복귀되는 증발가스의 유량 또는 임시 저장탱크(60)로 회수되는 증발가스의 유량을 제어할 수 있으며, 삼방 밸브일 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 증발가스 회수 라인(24)의 일단이 저압 증발가스 공급 라인(23)에 직접 연결되는 것으로 설명하였지만, 저압 증발가스 공급 라인(23)에 연결하지 않고 증발가스 공급 라인(22) 상에서 복수 개의 증발가스 압축기(51) 사이에서 선택하여 연결할 수 있다. 일례로 3개의 증발가스 압축기(51)가 구비될 경우, 전술한 바와 같이 저압 증발가스 공급 라인(23)이 2번째 증발가스 압축기(51)의 하류에 연결된다면, 증발가스 회수 라인(24)은 1번째 증발가스 압축기(51)의 하류에 연결될 수 있다. 다른 일례로 5개의 증발가스 압축기(51)가 구비될 경우에도 증발가스 회수 라인(24)은 저압 증발가스 압축기(51)와 동일한 위치 또는 다른 위치의 증발가스 공급 라인(22)에 선택적으로 연결될 수 있다.

복수 개의 증발가스 압축기(51) 사이에는 증발가스 냉각기(52)가 구비될 수 있다. 증발가스 압축기(51)에 의하여 증발가스가 압축되면, 압력 상승에 따라 온도 역시 상승될 수 있기 때문에, 본 실시예는 증발가스 냉각기(52)를 사용하여 증발가스의 온도를 다시 낮춰줄 수 있다. 증발가스 냉각기(52)는 증발가스 압축기(51)와 동일한 수로 설치될 수 있으며, 각 증발가스 냉각기(52)는 각 증발가스 압축기(51)의 하류에 마련될 수 있다.

증발가스 압축기(51)가 증발가스를 가압하는 것은, 증발가스의 액화 효율을 높이기 위함이다. 증발가스는 압력이 상승할 경우 끓는점이 상승하게 되며, 이는 곧 상대적으로 높은 온도에서도 액화될 수 있음을 의미한다. 따라서 본 실시예는 증발가스 압축기(51)로 증발가스의 압력을 높임으로써, 증발가스가 쉽게 액화되도록 할 수 있다. 이때 가장 하류에 위치한 증발가스 압축기(51)에서 토출된 증발가스는 제1 수요처(20a)에서 요구하는 압력 및 온도, 예를 들어 제1 수요처(20a)가 고압 펌프일 경우, 200bar 내지 400bar의 압력과 30℃ 내지 60℃의 온도를 가질 수 있고, 저압 증발가스 공급 라인(23)의 상류에 위치한 증발가스 압축기(51)에서 토출된 증발가스는 제2 수요처(20b)에서 요구하는 압력 및 온도, 예를 들어 제2 수요처(20b)가 저압 펌프일 경우, 1bar 내지 50bar의 압력과 30℃ 내지 60℃의 온도를 가질 수 있다.

임시 저장탱크(60)는, 부스팅 펌프(31)와 고압 펌프(32) 사이의 LNG 공급 라인(21) 상에 설치되어, LNG 저장탱크(10)로부터 배출되는 LNG를 임시 저장하여 고압 펌프(32)로 공급하고, 또한 후술할 BOG/BOG 열교환기(70) 및 후술할 BOG/LNG 열교환기(80)를 경유한 증발가스를 증발가스 회수 라인(24)을 통해 회수받아 재액화 시켜 고압 펌프(32)로 공급할 수 있다. 여기서 증발가스 회수 라인(24)을 통해 임시 저장탱크(60)로 회수되는 증발가스는, 후술할 BOG/BOG 열교환기(70)에서 1차로 냉각되고 후술할 BOG/LNG 열교환기(80)에서 2차로 냉각됨으로써, 임시 저장탱크(60)에서 증발가스의 재액화가 더욱 원활하게 이루어질 수 있다.

임시 저장탱크(60)는, 기액 분리기일 수 있으며, 후술할 BOG/BOG 열교환기(70) 및 후술할 BOG/LNG 열교환기(80)를 경유한 증발가스를 회수받아 재액화시킬 수 있고, 액화되지 않은 증발가스를 상부에 설치된 증발가스 벤트라인(61)을 통해 대기중으로 배출시키거나, 증발가스 회수장치(도시하지 않음)를 구비시켜 폐기되는 증발가스를 저장하여 다른 용도로 재활용할 수 있도록 한다.

BOG/BOG 열교환기(70)는, LNG 저장탱크(10)와 증발가스 압축기(51) 사이의 증발가스 공급 라인(22)과 증발가스 압축기(51)와 임시 저장탱크(60) 사이의 증발가스 회수 라인(24)이 만나는 지점에 마련될 수 있다.

BOG/BOG 열교환기(70)에서는, 증발가스 공급 라인(22)을 통해 LNG 저장탱크(10)로부터 증발가스 압축기(51)로 공급되는 증발가스와 증발가스 회수 라인(24)을 통해 증발가스 압축기(51)로부터 임시 저장탱크(60)로 회수되는 증발가스가 상호 열교환이 이루어짐으로써, 증발가스 압축기(51)로 공급되는 증발가스는 열을 얻어 증발가스 압축기(51)에서 압축할 수 있는 온도로 상승되고, 임시 저장탱크(60)로 회수되는 증발가스는 열을 잃어 임시 저장탱크(60)에서 재액화가 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.

BOG/LNG 열교환기(80)는, 고압 펌프(32)와 열교환기(40) 사이의 LNG 공급 라인(21)과 증발가스 압축기(51)와 임시 저장탱크(60) 사이의 증발가스 회수 라인(24)이 만나는 지점에 마련될 수 있다. 여기서 BOG/LNG 열교환기(80)는 증발가스 회수 라인(24)에서 증발가스의 흐름 방향을 기준으로 했을 때, BOG/BOG 열교환기(70)의 상류 또는 하류에 위치될 수 있으며, BOG/BOG 열교환기(70)의 기능 중 하나인 LNG 저장탱크(10)에서 유출되는 증발가스를 가열하여 증발가스 압축기(51)에서 압축할 수 있는 온도로 상승시키는 것을 고려할 때, 하류에 위치되도록 하는 것이 바람직할 수 있다.

BOG/LNG 열교환기(80)에서는, LNG 공급 라인(21)을 통해 고압 펌프(32)로부터 열교환기(40)로 공급되는 LNG와 증발가스 회수 라인(24)을 통해 증발가스 압축기(51)로부터 임시 저장탱크(60)로 회수되는 증발가스가 상호 열교환이 이루어짐으로써, 열교환기(40)로 공급되는 LNG는 열을 얻어 열교환기(40)에 제1 수요처(20a)가 요구하는 온도로 가열할 때 열 에너지를 절감할 수 있게 하고, 임시 저장탱크(60)로 회수되는 증발가스는 열을 잃어 임시 저장탱크(60)에서 재액화가 원활하게 이루어지도록 할 수 있다. 여기서 임시 저장탱크(60)로 회수되는 증발가스는 전술한 BOG/BOG 열교환기(80)에서 1차로 냉각된 증발가스일 수 있다.

재액화 장치(90)는, 증발가스 압축기(51)와 BOG/BOG 열교환기(70) 사이의 증발가스 회수 라인(24)에 연결되는 증발가스 복귀 라인(25)에 설치될 수 있으며, 증발가스 압축기(51)로부터 LNG 저장탱크(10)로 복귀되는 증발가스를 액화시킬 수 있다.

재액화 장치(90)는, 증발가스 압축기(51)에 의해 가압된 증발가스를 냉각시켜서 액상으로 변화시킬 수 있으며, 냉각재 압축기(91), 냉각재/냉각재 열교환기(92), 터빈(93), 냉각재/BOG 열교환기(94)를 포함하며, 이러한 모든 구성 요소들이 냉각재 순환 라인(96)으로 연결된다. 냉각재 순환 라인(96)에서 순환되는 냉각재는 기체 상태의 냉각재뿐만 아니라 액화된 냉각재를 포함하는 의미로 사용될 수 있으며, 냉각재로는 LNG가 대기압하에서 비등점이 약 -162℃인 점을 고려하여 LNG보다 비등점이 낮은 질소, 헬륨, 알곤, 네온 등의 불활성 가스일 수 있으며, 이들 중에서 폭발 위험을 방지할 수 있고 상용화된 질소를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.

냉각재 압축기(91)는, 후술할 냉각재/냉각재 열교환기(92)와 후술할 냉각재/BOG 열교환기(94) 사이의 냉각재 순환 라인(96)에 설치되며, 후술할 터빈(93)과 구동축(95)으로 연결되어 터빈(93)에서 생성되는 에너지를 전달받아 후술할 냉각재/BOG 열교환기(94)로부터 공급되는 냉각재를 단열압축하여 고온 고압으로 변화시켜, 냉각재/냉각재 열교환기(92)로 고온 고압의 냉각재를 공급할 수 있다.

냉각재/냉각재 열교환기(92)는, 냉각재 압축기(91)와 후술할 터빈(93) 사이의 냉각재 순환 라인(96)과 냉각재 압축기(91)와 후술할 냉각재/BOG 열교환기(94) 사이의 냉각재 순환 라인(96)이 만나는 지점에 마련될 수 있다.

냉각재/냉각재 열교환기(92)에서는, 냉각재 압축기(91)로부터 후술할 터빈(93)으로 공급되는 고온의 냉각재와 후술할 냉각재/BOG 열교환기(94)로부터 냉각재 압축기(91)로 공급되는 상대적으로 저온의 냉각재가 상호 열교환이 이루어짐으로써, 후술할 터빈(93)으로 공급되는 증발가스는 열을 잃어 후술할 터빈(93)에서 단열팽창이 원활하게 이루어지도록 할 수 있고, 냉각재 압축기(91)로 공급되는 냉각재는 열을 얻어 냉각재 압축기(91)에서 압축할 수 있는 온도로 상승되게 할 수 있다.

터빈(93)은, 냉각재/냉각재 열교환기(92)와 후술할 냉각재/BOG 열교환기(94) 사이의 냉각재 순환 라인(96)에 설치되며, 냉각재/냉각재 열교환기(92)로부터 공급되는 냉각재를 단열팽창하여 저온 저압으로 변화시켜, 냉각재/BOG 열교환기(94)로 저온 저압의 냉각제를 공급할 수 있다.

또한 터빈(93)은, 냉각재/냉각재 열교환기(92)로부터 공급되는 냉각재에 의해 생성된 에너지를 구동축(95)을 통해 냉각재 압축기(91)에 전달하여 냉각재 압축기(91)를 구동시키는 역할을 할 수 있다.

냉각재/BOG 열교환기(94)는, 터빈(93)과 냉각재/냉각재 열교환기(92) 사이의 냉각재 순환 라인(96)과 증발가스 압축기(51)와 BOG/BOG 열교환기(70) 사이의 증발가스 회수 라인(24)에 연결되는 증발가스 복귀 라인(25)이 만나는 지점에 마련될 수 있다.

냉각재/BOG 열교환기(94)에서는, 터빈(93)으로부터 냉각재/냉각재 열교환기(92)로 공급되는 저온의 냉각재와 증발가스 압축기(51)로부터 LNG 저장탱크(10)로 복귀되는 상대적으로 고온의 증발가스가 상호 열교환이 이루어짐으로써, 냉각재/냉각재 열교환기(92)로 공급되는 냉각재는 열을 얻어 냉각재 압축기(91)에서 압축할 수 있는 온도로 용이하게 상승되도록 할 수 있고, LNG 저장탱크(10)로 복귀되는 증발가스는 열을 잃어 액상으로의 변화를 용이하게 할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 LNG 처리 시스템의 개념도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 LNG 처리 시스템(3)은, LNG 저장탱크(10), 제1 수요처(20a), 제2 수요처(20b), 펌프(30), 열교환기(40), 증발가스 압축기(51), 증발가스 냉각기(52), BOG/BOG 열교환기(70), BOG/LNG 열교환기(80), 임시 저장탱크(60), 재액화 장치(90)를 포함하며, 재액화 장치(90)가 설치되는 증발가스 복귀 라인(25)을 제외한 나머지 구성은 제1 실시예에서 설명한 바와 동일하므로, 각 구성에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

증발가스 복귀 라인(25)은, 제1 실시예와는 달리, 일단이 BOG/BOG 열교환기(70)와 BOG/LNG 열교환기(80) 사이의 증발가스 회수 라인(24)에 연결되고, 타단이 LNG 저장탱크(10)에 연결될 수 있다.

증발가스 복귀 라인(25)이 BOG/BOG 열교환기(70)의 하류에서 분지되어 재액화 장치(90)로 증발가스가 공급되도록 구성함으로써, 재액화 장치(90)로 공급되는 증발가스가 BOG/BOG 열교환기(70)에서 1차로 냉각된 상태로 재액화 장치(90)에 공급되어 재액화 장치(90)의 증발가스 액화 효율을 더욱 증대시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 LNG 처리 시스템의 개념도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 LNG 처리 시스템(4)은, LNG 저장탱크(10), 제1 수요처(20a), 제2 수요처(20b), 펌프(30), 열교환기(40), 증발가스 압축기(51), 증발가스 냉각기(52), BOG/BOG 열교환기(70), BOG/LNG 열교환기(80), 임시 저장탱크(60), 재액화 장치(90)를 포함하며, 재액화 장치(90)가 임시 저장탱크(60)의 상부에 구비되는 증발가스 벤트라인(61)에 설치되는 것을 제외한 나머지 구성은 제1 실시예에서 설명한 바와 동일하므로, 각 구성에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

재액화 장치(90)는, 임시 저장탱크(60)와 LNG 저장탱크(10) 사이의 증발가스 벤트라인(61)에 설치될 수 있으며, 증발가스 압축기(51)로부터 증발가스 회수 라인(24)을 통해 임시 저장탱크(60)로 회수된 증발가스 중에서 액화되지 않은 증발가스를 액화시켜 LNG 저장탱크(10)로 복귀시킬 수 있다.

이러한 구성에 따라 냉각재/BOG 열교환기(94)는, 터빈(93)과 냉각재/냉각재 열교환기(92) 사이의 냉각재 순환 라인(96)과 임시 저장탱크(60)와 LNG 저장탱크(10) 사이의 증발가스 벤트라인(61)이 만나는 지점에 마련될 수 있다.

냉각재/BOG 열교환기(94)에서는, 터빈(93)으로부터 냉각재/냉각재 열교환기(92)로 공급되는 저온의 냉각재와 임시 저장탱크(60)로부터 LNG 저장탱크(10)로복귀되는 상대적으로 고온의 증발가스가 상호 열교환이 이루어짐으로써, 냉각재/냉각재 열교환기(92)로 공급되는 냉각재는 열을 얻어 냉각재 압축기(91)에서 압축할 수 있는 온도로 용이하게 상승되도록 할 수 있고, LNG 저장탱크(10)로 복귀되는 증발가스는 열을 잃어 액상으로의 변화를 용이하게 할 수 있다.

또한 제3 실시예의 재액화 장치(90)가 임시 저장탱크(60)와 LNG 저장탱크(10) 사이의 증발가스 벤트라인(61)에 설치됨으로써, 제1 실시예와 비교하여 증발가스 회수 라인(24)에 연결되는 별도의 증발가스 복귀 라인(25)을 마련할 필요가 없다.

이와 같이 본 실시예는, LNG 저장탱크(10)에서 발생하는 증발가스를 복수 개의 증발가스 압축기(51)를 통해 다단 압축하여 제1 수요처(20a)에 공급하거나, 중간 압축 단계에서 제2 수요처(20b)에서 공급할 수 있게 함으로써, 증발가스를 활용하여 연료를 절감할 수 있어, 에너지 효율을 향상시킬 수 있으며, 또한 LNG 저장탱크(10)에서 발생하는 증발가스를 복수 개의 증발가스 압축기(51)를 통해 다단 압축하되, 중간 압축 단계에서 증발가스를 재액화 장치(90)를 통해 LNG 저장탱크(10)로 회수함으로써, 증발가스가 버려지는 것을 방지할 수 있어, 증발가스의 재활용도를 향상시킬 수 있다.

1: 종래의 LNG 처리 시스템
2, 3, 4: 본 발명의 LNG 처리 시스템
10: LNG 저장탱크 11: 증발가스 배출 라인
20: 엔진 20a: 제1 수요처
20b: 제2 수요처 21: LNG 공급 라인
22: 증발가스 공급 라인 23: 저압 증발가스 공급 라인
24: 증발가스 회수 라인 25: 증발가스 복귀 라인
30: 펌프 31: 부스팅 펌프
32: 고압 펌프 40: 열교환기
51: 증발가스 압축기 52: 증발가스 냉각기
60: 임시 저장탱크 61: 증발가스 벤트라인
70: BOG/BOG 열교환기 80: BOG/LNG 열교환
90: 재액화 장치 91: 냉각재 압축기
92: 냉각재/냉각재 열교환기 93: 터빈
94: 냉각재/BOG 열교환기 95: 구동축
96: 냉각재 순환 라인

Claims

LNG 저장탱크로부터 제1 수요처까지 연결된 LNG 공급 라인;
상기 LNG 공급 라인 상에 설치되며, 상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 LNG를 가압하는 펌프;
상기 제1 수요처와 상기 펌프 사이의 상기 LNG 공급 라인 상에 마련되는 열교환기;
상기 LNG 저장탱크와 상기 펌프 사이의 상기 LNG 공급 라인 상에 설치되는 임시 저장탱크;
일단이 상기 LNG 저장탱크의 상부에 연결되고 타단이 상기 제1 수요처 전단의 상기 LNG 공급 라인에 연결되는 증발가스 공급 라인;
상기 증발가스 공급 라인 상에 설치되며, 상기 LNG 저장탱크에서 발생된 증발가스를 가압하여 상기 제1 수요처에 공급하는 복수 개의 증발가스 압축기;
일단이 상기 증발가스 공급 라인 상에서 상기 복수 개의 증발가스 압축기 사이에 연결되고, 타단이 상기 임시 저장탱크에 연결되는 증발가스 회수 라인;
상기 LNG 저장탱크와 상기 증발가스 압축기 사이의 상기 증발가스 공급 라인과, 상기 증발가스 압축기와 상기 임시 저장탱크 사이의 상기 증발가스 회수 라인이 만나는 지점에 마련되는 BOG/BOG 열교환기;
상기 펌프와 상기 열교환기 사이의 상기 LNG 공급 라인과, 상기 증발가스 압축기와 상기 임시 저장탱크 사이의 상기 증발가스 회수 라인이 만나는 지점에 마련되는 BOG/LNG 열교환기; 및
상기 임시 저장탱크와 상기 LNG 저장탱크 사이의 증발가스 벤트라인이나, 상기 증발가스 압축기와 상기 BOG/BOG 열교환기 사이의 상기 증발가스 회수 라인에 연결되는 증발가스 복귀 라인이나, 상기 BOG/BOG 열교환기와 상기 BOG/LNG 열교환기 사이의 상기 증발가스 회수 라인에 연결되는 증발가스 복귀 라인에 설치되며, 상기 임시 저장탱크 또는 상기 증발가스 압축기로부터 상기 LNG 저장탱크로 복귀되는 증발가스를 액화시키는 재액화 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 처리 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 수요처는,
고압 엔진인 것을 특징으로 하는 LNG 처리 시스템.
제 1 항에 있어서,
일단이 상기 증발가스 공급 라인 상에서 상기 복수 개의 증발가스 압축기 사이에 연결되고, 타단이 제2 수요처에 연결되어, 상기 증발가스를 상기 제2 수요처으로 공급하는 저압 증발가스 공급 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 처리 시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 제2 수요처는,
저압 엔진인 것을 특징으로 하는 LNG 처리 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 복수 개의 증발가스 압축기 사이에는,
증발가스 냉각기가 구비되는 것을 특징으로 하는 LNG 처리 시스템.
제 5 항에 있어서, 상기 증발가스 냉각기는,
상기 복수 개의 증발가스 압축기와 동일한 수로 설치되며, 상기 각 증발가스 압축기의 하류에 마련되는 것을 특징으로 하는 LNG 처리 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 펌프는, 고압 펌프이며,
상기 LNG 저장탱크와 상기 임시 저장탱크 사이의 상기 LNG 공급 라인에는,
부스팅 펌프가 구비되는 것을 특징으로 하는 LNG 처리 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 임시 저장탱크는,
기액 분리기인 것을 특징으로 하는 LNG 처리 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 BOG/BOG 열교환기는,
상기 증발가스 공급 라인을 통해 상기 LNG 저장탱크로부터 상기 증발가스 압축기로 공급되는 증발가스와 상기 증발가스 회수 라인을 통해 상기 증발가스 압축기로부터 상기 임시 저장탱크로 회수되는 증발가스를 상호 열교환시키는 것을 특징으로 하는 LNG 처리 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 BOG/LNG 열교환기는,
상기 LNG 공급 라인을 통해 상기 펌프로부터 상기 열교환기로 공급되는 LNG와 상기 증발가스 회수 라인을 통해 상기 증발가스 압축기로부터 상기 임시 저장탱크로 회수되는 증발가스를 상호 열교환시키는 것을 특징으로 하는 LNG 처리 시스템.
제 10 항에 있어서, 상기 BOG/LNG 열교환기는,
상기 증발가스 회수 라인에서 증발가스의 흐름 방향을 기준으로 했을 때, 상기 BOG/BOG 열교환기의 상류 또는 하류에 위치되는 것을 특징으로 하는 LNG 처리 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 재액화 장치는,
냉각재 압축기, 냉각재/냉각재 열교환기, 터빈 및 냉각재/BOG 열교환기가 냉각재 순환 라인에 의해 연결 구성되는 것을 포함하되,
상기 냉각재 압축기는, 상기 냉각재 순환 라인에 설치되어 상기 냉각재를 단열압축하여 고온 고압으로 변화시키고, 상기 고온 고압의 냉각재를 상기 냉각재/냉각재 열교환기로 공급하고,
상기 냉각재/냉각재 열교환기는, 상기 냉각재 압축기와 상기 터빈 사이의 상기 냉각재 순환 라인과 상기 냉각재 압축기와 상기 냉각재/BOG 열교환기 사이의 상기 냉각재 순환 라인이 만나는 지점에 마련되고,
상기 터빈은, 상기 냉각재 순환 라인에 설치되어 상기 냉각재를 단열팽창하여 저온 저압으로 변화시키고, 상기 저온 저압의 냉각재를 상기 냉각재/BOG 열교환기로 공급하고,
상기 냉각재/BOG 열교환기는, 상기 터빈과 상기 냉각재/냉각재 열교환기 사이의 상기 냉각재 순환 라인과, 상기 임시 저장탱크와 상기 LNG 저장탱크 사이의 상기 증발가스 벤트라인이 만나는 지점이나, 상기 증발가스 압축기와 상기 BOG/BOG 열교환기 사이의 상기 증발가스 회수 라인에 연결되는 상기 증발가스 복귀 라인이 만나는 지점이나, 상기 BOG/BOG 열교환기와 상기 BOG/LNG 열교환기 사이의 상기 증발가스 회수 라인에 연결되는 상기 증발가스 복귀 라인이 만나는 지점에 마련되는 것을 특징으로 하는 LNG 처리 시스템.
제 12 항에 있어서, 상기 냉각재 압축기와 상기 터빈은,
구동축으로 연결되는 것을 특징으로 하는 LNG 처리 시스템.
제 12 항에 있어서, 상기 냉각재/냉각재 열교환기는,
상기 냉각재 압축기로부터 상기 터빈으로 공급되는 고온의 냉각재와 상기 냉각재/BOG 열교환기로부터 상기 냉각재 압축기로 공급되는 상대적으로 저온의 냉각재를 상호 열교환시키는 것을 특징으로 하는 LNG 처리 시스템.
제 12 항에 있어서, 상기 냉각재/BOG 열교환기는,
상기 터빈으로부터 상기 냉각재/냉각재 열교환기로 공급되는 저온의 냉각재와, 상기 임시 저장탱크 또는 상기 증발가스 압축기로부터 상기 LNG 저장탱크로 복귀되는 상대적으로 고온의 증발가스를 상호 열교환시키는 것을 특징으로 하는 LNG 처리 시스템.
제 12 항에 있어서, 상기 냉각재는,
질소인 것을 특징으로 하는 LNG 처리 시스템.