KR102032424B1 - A Regasification System and Vessel having the same - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 재기화 시스템은, 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크; 상기 액화가스를 기화시키는 기화기; 및 상기 기화기에 열을 공급하도록 해수와 열교환하는 중간 열매체 공급장치를 포함하고, 상기 중간 열매체 공급장치는, 상기 기화기에 상기 열을 공급하는 중간 열매체를 순환시키는 순환 펌프; 상기 순환 펌프로부터 상기 중간 열매체를 공급받아 상기 해수를 통해 가열하여 상기 기화기로 공급하는 해수 열교환기; 및 상기 순환 펌프가 정지되는 경우, 상기 해수 열교환기로 상기 중간 열매체가 이동하는 것을 방지하도록 상기 해수 열교환기의 상류에 마련되는 셧다운 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다. Regasification system according to the present invention, liquefied gas storage tank for storing the liquefied gas; A vaporizer for vaporizing the liquefied gas; And an intermediate heat medium supply device for exchanging heat with seawater to supply heat to the vaporizer, wherein the intermediate heat medium supply device includes: a circulation pump for circulating the intermediate heat medium for supplying the heat to the vaporizer; A seawater heat exchanger receiving the intermediate heat medium from the circulation pump and heating the seawater to supply the vaporizer to the vaporizer; And a shutdown valve provided upstream of the seawater heat exchanger to prevent the intermediate heat medium from moving to the seawater heat exchanger when the circulation pump is stopped.
Description
본 발명은 재기화 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.The present invention relates to a regasification system and a vessel comprising the same.
일반적으로, 액화천연가스(Liquefied Nature Gas)는 청정연료이고 매장량도 석유보다 풍부하다고 알려져 있고, 채광과 이송기술이 발달함에 따라 그 사용량이 급격히 증가하고 있다. 이러한 LNG는 주성분인 메탄을 1기압 하에서 -162 이하로 온도를 내려서 액체 상태로 보관하는 것이 일반적인데, 액화된 메탄의 부피는 표준 상태인 기체상태의 메탄 부피의 600분의 1 정도이고, 비중은 0.42로 원유 비중의 약 2분의 1이 된다.In general, liquefied natural gas (Liquefied Nature Gas) is known to be a clean fuel and abundant reserves than petroleum, and its use is rapidly increasing with the development of mining and transport technology. It is common to store LNG in liquid state by reducing the temperature of methane, its main component, to below -162 at 1 atm, and the volume of liquefied methane is about 1/600 of the volume of gaseous methane in the standard state. 0.42, about one-half the share of crude oil.
LNG는 운반의 용이성으로 액화시켜 운송 후 사용처에서 기화시켜서 사용한다. 안정적인 LNG 수요가 있는 지역에서는 육상에 LNG 저장소 및 재기화 시스템을 설치하지만 수요가 일정하지 않거나, 자연재해 및 테러의 위험을 가진 국가에서는 육상에 LNG 기화설비를 설치하는 것을 우려한다.LNG is liquefied for ease of transportation and vaporized at the point of use after transportation. In areas where there is a stable demand for LNG, LNG storage and regasification systems are installed on land, but in countries where demand is not constant or where there is a risk of natural disasters and terrorism, there is concern about installing LNG vaporization facilities on land.
이로 인하여 종래 육상에 설치하는 액화천연가스 재기화 시스템 대신에, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)를 운반하는 LNG 운반선에 재기화 장치를 설치하여 육상으로 기화된 천연가스(Natural Gas)를 공급하는 선박(일례로 LNG FSRU)가 각광을 받고 있다.Therefore, instead of the conventional liquefied natural gas regasification system installed on land, a vessel that supplies natural gas vaporized to the land by installing a regasification device on an LNG carrier carrying liquefied natural gas (Liquefied Natural Gas) LNG FSRU, for example, is in the spotlight.
현재 LNG 재기화 장치를 포함하는 선박에서는, LNG를 기화시키기 위한 열원의 공급장치를 효율적으로 구동하기 위한 다양한 연구 및 개발이 이루어지고 있는 실정이다. Currently, in ships including LNG regasification apparatus, various researches and developments for efficient driving of a heat source supply device for vaporizing LNG have been conducted.
본 발명은 종래의 기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 재기화 장치에 공급되는 재기화 열매를 최적으로 선택하여 재기화 효율을 극대화시킴과 동시에 구축 비용을 절감하고 공간 활용성을 극대화 시킬 수 있는 재기화 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.The present invention has been created to improve the prior art, the optimum re-selected fruit to be supplied to the regasification device to maximize the regasification efficiency while reducing the construction cost and regasification can maximize space utilization To provide a system and a ship comprising the same.
본 발명에 따른 재기화 시스템은, 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크; 상기 액화가스를 기화시키는 기화기; 및 상기 기화기에 열을 공급하도록 해수와 열교환하는 중간 열매체 공급장치를 포함하고, 상기 중간 열매체 공급장치는, 상기 기화기에 상기 열을 공급하는 중간 열매체를 순환시키는 순환 펌프; 상기 순환 펌프로부터 상기 중간 열매체를 공급받아 상기 해수를 통해 가열하여 상기 기화기로 공급하는 해수 열교환기; 및 상기 순환 펌프가 정지되는 경우, 상기 해수 열교환기로 상기 중간 열매체가 이동하는 것을 방지하도록 상기 해수 열교환기의 상류에 마련되는 셧다운 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다. Regasification system according to the present invention, liquefied gas storage tank for storing the liquefied gas; A vaporizer for vaporizing the liquefied gas; And an intermediate heat medium supply device for exchanging heat with seawater to supply heat to the vaporizer, wherein the intermediate heat medium supply device includes: a circulation pump for circulating the intermediate heat medium for supplying the heat to the vaporizer; A seawater heat exchanger receiving the intermediate heat medium from the circulation pump and heating the seawater to supply the vaporizer to the vaporizer; And a shutdown valve provided upstream of the seawater heat exchanger to prevent the intermediate heat medium from moving to the seawater heat exchanger when the circulation pump is stopped.
구체적으로, 상기 순환 펌프의 유효흡입수두를 만족시키는 석션 드럼을 더 포함하고, 상기 석션 드럼은, 상기 순환 펌프보다 높은 위치에 설치될 수 있다. Specifically, the apparatus may further include a suction drum satisfying the effective suction head of the circulation pump, and the suction drum may be installed at a higher position than the circulation pump.
구체적으로, 상기 해수 열교환기, 상기 석션 드럼 및 상기 순환 펌프를 포함하며, 상기 중간 열매체를 순환시키는 열매체 순환라인을 포함하고, 상기 셧다운 밸브는 상기 순환 펌프의 하류와 상기 해수 열교환기 사이에 배치될 수 있다. Specifically, the seawater heat exchanger, the suction drum and the circulation pump, and includes a heat medium circulation line for circulating the intermediate heat medium, the shutdown valve is disposed between the downstream of the circulation pump and the sea water heat exchanger Can be.
구체적으로, 상기 열매체 순환라인은, 상기 석션 드럼과 상기 순환 펌프 사이의 높이 차가 3m 이상이 되도록 형성되고, 상기 셧다운 밸브는, 상기 중간 열매체 공급장치의 셧다운 시 작동되어 상기 석션 드럼 내부의 액위 변동을 방지함으로써, 상기 중간 열매체 공급장치의 재가동 시, 상기 순환 펌프의 유효흡입수두를 만족하도록 할 수 있다. Specifically, the heat medium circulation line is formed such that a height difference between the suction drum and the circulation pump is 3 m or more, and the shutdown valve is operated when the intermediate heat medium supply device is shut down to change the liquid level inside the suction drum. By preventing, the effective suction head of the circulation pump can be satisfied when the intermediate heat medium supply device is restarted.
구체적으로, 상기 열매체 순환라인 상의 상기 순환 펌프와 상기 석션 드럼 사이에 구비되는 셧다운 제1 보조밸브; 상기 해수 열교환기와 상기 열매체 순환라인 상의 상기 순환 펌프 상류에 연결되며, 제1 밸브를 포함하는 제1 라인; 상기 열매체 순환라인 상의 상기 순환 펌프와 상기 셧다운 밸브 사이에서 분기되어 상기 석션 드럼과 연결되며, 제2 밸브를 포함하는 제2 라인; 및 상기 중간 열매체 공급장치의 셧다운 시 상기 제1 및 제2 라인을 통해서 상기 해수 열교환기 내에 잔존하는 중간 열매체를 상기 석션 드럼으로 회수시키는 제1 제어부를 더 포함할 수 있다. Specifically, a shutdown first auxiliary valve provided between the circulation pump and the suction drum on the heat medium circulation line; A first line connected to said seawater heat exchanger and said circulation pump upstream on said heat medium circulation line, said first line comprising a first valve; A second line branched between the circulation pump on the heat medium circulation line and the shutdown valve and connected to the suction drum, the second line including a second valve; And a first control unit which recovers the intermediate heat medium remaining in the seawater heat exchanger to the suction drum through the first and second lines when the intermediate heat medium supply device is shut down.
구체적으로, 상기 제1 제어부는, 상기 중간 열매체 공급장치의 셧다운 시, 상기 셧다운 밸브 및 상기 셧다운 제1 보조밸브의 개도를 폐쇄하고 상기 제1 및 제2 밸브의 개도를 개방하여, 상기 해수 열교환기에 잔존하는 중간 열매체가 상기 순환 펌프를 통해서 상기 제1 라인에 의해 흡입되어 상기 제2 라인으로 공급된 후, 상기 제2 라인을 통해서 상기 석션 드럼으로 공급되도록 제어할 수 있다. Specifically, the first control unit closes the openings of the shutdown valve and the shutdown first auxiliary valve and opens the openings of the first and second valves when the intermediate heat medium supply device is shut down, thereby providing the seawater heat exchanger. The remaining intermediate heat medium may be controlled to be sucked by the first line through the circulation pump, supplied to the second line, and then supplied to the suction drum through the second line.
구체적으로, 상기 열매체 순환라인 상의 상기 해수 열교환기 하류에 구비되는 셧다운 제2 보조밸브; 상기 해수 열교환기와 상기 석션 드럼을 연결하며, 제3 밸브를 포함하는 제3 라인; 상기 제3 라인 상의 상기 제3 밸브와 상기 석션 드럼 사이에 구비되며, 상기 해수 열교환기에 잔존하는 중간 열매체를 상기 석션 드럼으로 공급하는 회수 펌프; 및 상기 중간 열매체 공급장치의 셧다운 시, 상기 제3 라인과 상기 회수 펌프를 통해서 상기 해수 열교환기 내에 잔존하는 중간 열매체를 상기 석션 드럼으로 회수시키는 제2 제어부를 더 포함할 수 있다. Specifically, a shutdown second auxiliary valve provided downstream of the sea water heat exchanger on the heat medium circulation line; A third line connecting the seawater heat exchanger and the suction drum, the third line including a third valve; A recovery pump provided between the third valve on the third line and the suction drum and supplying the intermediate heat medium remaining in the seawater heat exchanger to the suction drum; And a second controller configured to recover the intermediate heat medium remaining in the seawater heat exchanger through the third line and the recovery pump to the suction drum when the intermediate heat medium supply device is shut down.
구체적으로, 상기 제2 제어부는, 상기 중간 열매체 공급장치의 셧다운 시, 상기 셧다운 밸브 및 상기 셧다운 제2 보조밸브의 개도를 폐쇄하고 상기 제3 밸브의 개도를 개방하며 상기 회수 펌프를 가동하여, 상기 해수 열교환기에 잔존하는 중간 열매체가 상기 회수 펌프를 통해서 상기 제3 라인에 의해 흡입되어 상기 석션 드럼으로 공급되도록 제어할 수 있다. Specifically, the second control unit closes the opening degree of the shutdown valve and the shutdown second auxiliary valve, opens the opening degree of the third valve, and operates the recovery pump when the intermediate heating medium supply device is shut down. The intermediate heat medium remaining in the seawater heat exchanger may be controlled to be sucked by the third line and supplied to the suction drum through the recovery pump.
구체적으로, 상기 중간 열매체는, 상변화 현상으로 발생되는 잠열을 통해 상기 액화가스를 재기화시키는 혼합 냉매이고, 상기 해수 열교환기는, 상기 순환 펌프로부터 액상의 열매를 공급받아 상기 해수를 통해 완전 기화시켜 기상의 중간 열매체를 형성한 후 상기 기화기로 공급하고, 상기 기화기는, 상기 해수 열교환기로부터 상기 기상의 중간 열매체를 공급받아 상기 액화가스와 열교환시켜 상기 기상의 중간 열매체를 완전한 액상의 중간 열매체로 변화시킬 수 있다. Specifically, the intermediate heat medium is a mixed refrigerant for regasifying the liquefied gas through latent heat generated by a phase change phenomenon, and the seawater heat exchanger receives a liquid fruit from the circulation pump and completely vaporizes the gas through the seawater. After forming the intermediate heat medium of the gas is supplied to the vaporizer, the vaporizer is supplied with the intermediate heat medium of the gaseous phase from the sea water heat exchanger to heat exchange with the liquefied gas to change the intermediate heat medium of the gas phase to a complete liquid medium heat medium Can be.
구체적으로, 상기 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크; 상기 액화가스 저장탱크에 저장된 상기 액화가스를 공급하는 피딩 펌프; 상기 피딩 펌프로부터 상기 액화가스를 공급받아 임시 저장하는 버퍼 탱크; 상기 버퍼 탱크로부터 상기 액화가스를 공급받아 가압하여 상기 기화기로 공급하는 부스팅 펌프; 상기 기화기로부터 재기화된 액화가스를 공급받아 소비하는 수요처; 및 상기 액화가스 저장탱크와 상기 수요처를 연결하며, 상기 피딩 펌프, 상기 버퍼 탱크, 상기 부스팅 펌프 및 상기 기화기를 포함하는 액화가스 공급라인을 더 포함할 수 있다. Specifically, liquefied gas storage tank for storing the liquefied gas; A feeding pump for supplying the liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank; A buffer tank for temporarily receiving the liquefied gas from the feeding pump; A boosting pump which receives the liquefied gas from the buffer tank and pressurizes the liquefied gas and supplies the pressurized gas to the vaporizer; A demand source for receiving and liquefied liquefied gas from the vaporizer; And a liquefied gas supply line connecting the liquefied gas storage tank and the demand destination and including the feeding pump, the buffer tank, the boosting pump, and the vaporizer.
구체적으로, 상기 혼합 냉매는, R134a를 포함할 수 있다. Specifically, the mixed refrigerant may include R134a.
구체적으로, 상기 혼합 냉매는, R407c 또는 R421a일 수 있다. Specifically, the mixed refrigerant may be R407c or R421a.
구체적으로, 상기 재기화 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박일 수 있다.Specifically, it may be a ship comprising the regasification system.
본 발명에 따른 재기화 시스템 및 이를 포함하는 선박은, 재기화 시스템에 공급되는 열매를 상변화가 발생하는 혼합 열매로 선택하여 재기화 효율을 극대화시키고 재기화 장치의 구축 비용을 절감하며 선박 내 공간 활용성을 극대화하는 효과가 있다. The regasification system and the ship including the same according to the present invention, by selecting the fruit to be supplied to the regasification system as a mixed fruit in which the phase change occurs to maximize the regasification efficiency, reduce the construction cost of the regasification apparatus and space in the ship Effective in maximizing usability.
또한 본 발명에 따른 재기화 시스템 및 이를 포함하는 선박은, 기화기를 재기화시키는 열매체로 상변화가 가능한 혼합 냉매를 사용하여, 혼합 냉매를 기화기로 공급하는 장치에 별도의 동력원을 설치하지 않고도 혼합 냉매의 물질변화에 따른 성질만으로 순환하도록 함으로써 구축비용이 절감되고 동력 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다. In addition, the regasification system and the ship including the same according to the present invention, by using a mixed refrigerant capable of phase change as a heat medium for regasifying the carburetor, without supplying a separate power source to the device for supplying the mixed refrigerant to the carburetor of the mixed refrigerant It is possible to reduce construction costs and reduce power consumption by circulating only properties due to material changes.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 재기화 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 재기화 시스템의 개념도이다.
도 3은 종래의 실시예에 따른 재기화 시스템에서 해수 열교환기의 열유량 대비 온도에 대한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 재기화 시스템에서 해수 열교환기의 열유량 대비 온도에 대한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 재기화 시스템의 배치 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 재기화 시스템의 배치 정면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 재기화 시스템의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of a ship including a regasification system according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram of a regasification system according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph of heat flow versus temperature of a seawater heat exchanger in a regasification system according to a conventional embodiment.
4 is a graph of heat flow versus temperature of a seawater heat exchanger in a regasification system according to an embodiment of the present invention.
5 is a layout plan view of a regasification system according to an embodiment of the present invention.
6 is a layout front view of a regasification system according to an embodiment of the present invention.
7 is a conceptual diagram of a regasification system according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 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.The objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. In the present specification, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
이하 본 명세서에서, 액화가스는 LNG 또는 LPG, 에틸렌, 암모니아 등과 같이 일반적으로 액체 상태로 보관되는 모든 가스 연료를 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 가열이나 가압에 의해 액체 상태가 아닌 경우 등도 편의상 액화가스로 표현할 수 있다. 이는 증발가스도 마찬가지로 적용될 수 있다. 또한, 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.Hereinafter, in the present specification, liquefied gas may be used to encompass all gaseous fuels which are generally stored in a liquid state, such as LNG or LPG, ethylene, ammonia, and the like. Can be expressed as This can be applied to the boil-off gas as well. In addition, LNG may be used for the purpose of encompassing not only liquid NG (Natural Gas) but also supercritical NG for convenience, and evaporation gas may be used to include not only gaseous evaporation gas but also liquefied evaporation gas. Can be.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 재기화 시스템을 포함하는 선박의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 재기화 시스템의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of a ship including a regasification system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a conceptual diagram of a regasification system according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 재기화 시스템(2)을 포함하는 선박(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 피딩 펌프(20), 버퍼탱크(30), 부스팅 펌프(40), 기화기(50), 중간 열매체 공급장치(60) 및 수요처(70)를 포함하며, 재기화 시스템(2)이 설치된 선박(1)은, 선수부(101), 중앙부(102), 선미부(103), 상갑판(104) 및 선저부(105)로 구성된 선체(부호 도시하지 않음)를 가지고 있다. 1 and 2, the
본 발명의 실시예에 따른 재기화 시스템(2)을 포함하는 선박(1)은, 선미부(103)에 배치되는 엔진룸(ER)의 추진 엔진(E)에서 생산한 동력을 프로펠러 축(S)이 프로펠러(P)로 전달하여 작동함으로써 추진되며, 재기화 시스템(2)은, 선박(1)의 선수부(101)의 상갑판(104) 상에 배치될 수 있으며, 배치위치는 이에 한정되지는 않는다. The
또한, 상기 선박(1)은, 해상에서 액화가스를 재기화하여 액화가스를 육상 터미널로 공급할 수 있도록 하기 위해, 액화가스 운반선(선박; 1)에 재기화 시스템(2)을 설치한 액화가스 재기화 선박(LNG RV) 또는 부유식 액화가스 저장 및 재기화 설비(FSRU)일 수 있다.In addition, the
이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 재기화 시스템(2)을 포함하는 선박(1)에 대해서 설명하도록 한다. Hereinafter, a
본 발명의 실시예에 따른 재기화 시스템(2)을 포함하는 선박(1)에 대해서 설명하기에 앞서, 선박(1)에 배치되는 재기화 시스템(2)의 각 구성들 및 이 개별적인 구성들을 유기적으로 연결하는 기본적인 유로에 대해서 설명하기로 한다. 여기서 유로는 유체가 흐르는 통로로 라인(Line)일 수 있으며 이에 한정되지 않고 유체가 유동하는 구성이면 모두 가능하다. Prior to describing a
본 발명의 실시예에서는, 액화가스 공급라인(L1)을 포함한다. 여기서 각각의 라인에는 개도 조절이 가능한 밸브(도시하지 않음)들이 설치될 수 있으며, 각 밸브의 개도 조절에 따라 증발가스 또는 액화가스의 공급량이 제어될 수 있다.In the embodiment of the present invention, the liquefied gas supply line (L1) is included. Here, each of the lines may be provided with valves (not shown) that can adjust the opening degree, and the supply amount of the boil-off gas or liquefied gas may be controlled by adjusting the opening degree of each valve.
액화가스 공급라인(L1)은, 액화가스 저장탱크(10)와 수요처(70)를 연결하고 피딩 펌프(20), 버퍼 탱크(30), 부스팅 펌프(40) 및 기화기(50)를 구비하여, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 피딩 펌프(20)를 통해 버퍼 탱크(30)로 공급한 후 부스팅 펌프(40)로 공급하고, 부스팅 펌프(40)에서 고압으로 압축하여 기화기(50)로 공급한 후 기화시켜 수요처(70)로 공급할 수 있다. The liquefied gas supply line L1 connects the liquefied
이하에서는 상기 설명한 라인(L1)에 의해 유기적으로 형성되어 재기화 시스템(2)을 구현하는 개별적인 구성들에 대해서 설명하도록 한다. Hereinafter, individual configurations that are organically formed by the above-described line L1 to implement the
액화가스 저장탱크(10)는, 수요처(70)에 공급될 액화가스를 저장한다. 액화가스 저장탱크(10)는, 액화가스를 액체상태로 보관하여야 하는데, 이때, 액화가스 저장탱크(10)는 압력 탱크 형태를 가질 수 있다.The liquefied
여기서 액화가스 저장탱크(10)는, 선체의 내부에 배치되며, 엔진룸(ER)의 전방에 일례로 4개 형성될 수 있다. 또한, 액화가스 저장탱크(10)는 일례로 멤브레인 형 탱크이나, 이에 한정되지 않고 독립형 탱크 등, 다양한 형태로 그 종류를 특별히 한정하지는 않는다.Here, the liquefied
액화가스 저장탱크(10)는, 각각의 액화가스 저장탱크(10) 사이에 코퍼댐(도시하지 않음)이 배치될 수 있으며, 엔진룸(ER)과 액화가스 저장탱크(10) 사이에도 코퍼댐이 배치될 수 있다. In the liquefied
피딩 펌프(20)는, 액화가스 공급라인(L1) 상에 구비되고, 액화가스 저장탱크(10)의 내부 또는 외부에 설치되어 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 버퍼 탱크(30)로 공급할 수 있다. The feeding
구체적으로, 피딩 펌프(20)는, 액화가스 공급라인(L1) 상에 액화가스 저장탱크(10)와 버퍼 탱크(30) 사이에 구비되어 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 1차 가압하여 버퍼 탱크(30)로 공급할 수 있다. Specifically, the feeding
피딩 펌프(20)는, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 6 내지 8bar로 가압하여 버퍼 탱크(30)로 공급할 수 있다. 여기서 피딩 펌프(20)는, 액화가스 저장탱크(10)로부터 배출되는 액화가스를 가압하여 압력 및 온도가 다소 높아질 수 있으며, 가압된 액화가스는 여전히 액체상태일 수 있다.The feeding
이때, 피딩 펌프(20)는, 액화가스 저장탱크(10) 내부에 구비되는 경우 잠형 펌프일 수 있고, 액화가스 저장탱크(10)의 외부에 설치되는 경우에는 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스의 수위보다 낮은 선체 내부의 위치에 구비될 수 있고 원심형 펌프일 수 있다.In this case, the feeding
버퍼 탱크(30)는, 액화가스 공급라인(L1)과 연결되어 액화가스 저장탱크(10)로부터 액화가스를 공급받아 임시저장할 수 있다. The
구체적으로, 버퍼 탱크(30)은, 액화가스 공급라인(L1)을 통해 피딩 펌프(20)로부터 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 공급받을 수 있고, 공급받은 액화가스를 임시 저장함으로써 액화가스를 액상과 기상으로 분리할 수 있으며, 분리된 액상은 부스팅 펌프(40)로 공급될 수 있다. Specifically, the
즉, 버퍼 탱크(30)는, 액화가스를 임시 저장하여 액상과 기상을 분리한 후 완전한 액상을 부스팅 펌프(40)로 공급하여, 부스팅 펌프(40)가 유효흡입수두(Net Positive Suction Head; NPSH)를 만족하도록 하며, 이로 인해 부스팅 펌프(40)에서의 공동현상(Cavitation)을 방지할 수 있도록 한다.That is, the
또한, 버퍼 탱크(30)는, 증발가스 공급라인(도시하지 않음)과 연결되어 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 공급받아 임시저장할 수 있다.In addition, the
구체적으로, 버퍼 탱크(30)는, 증발가스 공급라인을 통해 증발가스 압축기(도시하지 않음)로부터 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 공급받아 임시 저장할 수 있다. Specifically, the
이를 통해 버퍼 탱크(30)는, 액화가스 공급라인(L1)으로부터 공급받아 임시저장된 액화가스와 증발가스 공급라인으로부터 공급받아 임시저장된 증발가스를 서로 열교환시켜 재응축시킬 수 있다. 여기서 버퍼 탱크(30)는 압력을 견딜 수 있는 압력 용기형으로 형성될 수 있으며, 6 내지 8바(bar) 또는 6 내지 15바(bar)를 견딜 수 있다. Through this, the
따라서, 버퍼 탱크(30)는, 증발가스 압축기 및 피딩 펌프(20)를 통해 증발가스와 액화가스를 약 6 내지 8bar(또는 6 내지 15bar까지도 가능함)의 압력으로 공급받아 저압의 증발가스 또는 액화가스보다 재응축 효율이 향상되며, 상기 압력을 유지한 상태로 재응축시켜 부스팅 펌프(40)로 공급하여 부스팅 펌프(40)의 압축 부하를 낮출 수 있는 효과가 있다.Therefore, the
부스팅 펌프(40)는, 액화가스 공급라인(L1) 상에 버퍼 탱크(30)와 기화기(50) 사이에 구비될 수 있으며, 피딩 펌프(20)로부터 공급받은 액화가스 또는 버퍼 탱크(30)로부터 공급받은 액화가스를 50 내지 120bar로 가압하여 기화기(50)로 공급할 수 있다. Boosting
부스팅 펌프(40)는, 수요처(70)가 요구하는 압력에 맞춰 액화가스를 가압할 수 있으며, 원심형 펌프로 구성될 수 있다. The boosting
기화기(50)는, 액화가스 공급라인(L1) 상에 마련되어 부스팅 펌프(40)로부터 배출되는 고압의 액화가스를 재기화시킬 수 있다. The
구체적으로, 기화기(50)는, 수요처(70)와 부스팅 펌프(40) 사이의 액화가스 공급라인(L1) 상에 마련되어, 부스팅 펌프(40)로부터 공급되는 고압의 액화가스를 기화시켜 수요처(70)가 원하는 상태로 공급할 수 있다. Specifically, the
기화기(50)는, 중간 열매체 공급장치(60)를 통해서 중간 열매체를 공급받아 액화가스와 열교환시켜 액화가스를 기화시킨다. The
기화기(50)는, 액화가스를 기화시키기 위한 중간 열매체로 상변화가 존재하는 혼합 냉매를 사용할 수 있으며, 고압의 기화된 액화가스를 압력 변동없이 수요처(70)로 공급할 수 있다. 이때 기화기(50)는, 완전 기화된 혼합 냉매를 해수 열교환기(62)로부터 공급받아 액화가스와 열교환시켜 액화가스를 재기화시킬 수 있다. The
기화기(50)는, 액화가스 공급라인(L1) 상에 별도의 트림히터를 구비하지 않고서 단일하게 구비될 수 있다. The
즉, 본 발명에서는, 기화기(50)에 열을 공급하는 중간 열매체로 상변화 가능한 혼합 냉매를 사용함으로써, 추가적으로 액화가스에 열을 공급하는 장치의 별도 구축없이도 수요처(70)에 적절한 온도의 재기화 액화가스를 공급할 수 있게되므로, 액화가스 공급라인(L1) 상에 별도의 트림히터를 구비하지 않고서 단일하게 구비될 수 있다. That is, in the present invention, by using a mixed refrigerant phase-changeable as an intermediate heat medium for supplying heat to the
중간 열매체 공급장치(60)는, 기화기(50)에 열을 공급하도록 해수와 열교환하며 열교환 시 상변화되는 혼합냉매를 사용한다. The intermediate heat
혼합 냉매는, 해수와 열교환 시 상변화가 발생되는 물질이며 증발온도 곡선이 양의 기울기를 가질 수 있고, 해수와의 열교환 이후에 별도의 추가 열교환 즉 추가 열유입 없이 기화기(50)에서 액화가스와 열교환될 수 있다. 여기서 증발온도 곡선은 온도-질량유량 선도 그래프 상의 곡선이다. The mixed refrigerant is a substance in which a phase change occurs during heat exchange with seawater, and the evaporation temperature curve may have a positive slope, and after the heat exchange with seawater, the liquefied gas may be separated from the
이때 혼합 냉매는, 해수와의 열교환으로 액상에서 기상으로 상변화되고, 액화가스와 열교환 시 기상에서 액상으로 상변화될 수 있다. In this case, the mixed refrigerant may be phase-changed from the liquid phase to the gas phase by heat exchange with seawater, and may be phase-changed from the gas phase to the liquid phase upon heat exchange with liquefied gas.
혼합 냉매는, 해수 열교환기(62)에서 해수와 열교환하여 액상에서 완전한 기상으로 상변화하여 기화기(50)로 공급되고, 기화기(50)에서 잠열을 통해 액화가스를 기화시킨 후 다시 완전한 액상으로 상변화되어 석션 드럼(63)으로 공급될 수 있다.The mixed refrigerant is heat-exchanged with seawater in a seawater heat exchanger (62), and is phase-changed from a liquid phase to a complete gaseous phase and supplied to the vaporizer (50). Can be supplied to the
혼합 냉매는, R134a 계열을 포함하는 냉매이며, 바람직하게는 R407c 일 수 있고, 가장 바람직하게는 R421a일 수 있다. The mixed refrigerant is a refrigerant including an R134a series, preferably R407c, and most preferably R421a.
구체적으로 도 3 및 도 4를 참고하여 설명하도록 한다. Specifically, it will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
도 3은 종래의 실시예에 따른 재기화 시스템에서 해수 열교환기의 열유량 대비 온도에 대한 그래프이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 재기화 시스템에서 해수 열교환기의 열유량 대비 온도에 대한 그래프이다. 3 is a graph of heat flux versus temperature of a seawater heat exchanger in a regasification system according to a conventional embodiment, and FIG. 4 is a graph of heat flux versus temperature of a seawater heat exchanger in a regasification system according to an embodiment of the present invention. It is a graph.
도 3 및 도 4를 토대로 본 발명의 해수 열교환기(62)에서 발생하는 혼합 냉매의 상변화에 대해서 이하 살펴보도록 한다. 3 and 4 will be described below with respect to the phase change of the mixed refrigerant generated in the
도 3에서 보면 혼합 냉매가 아닌 단일 냉매를 사용하였을 때의 해수 열교환기에서 열유량 대비 온도에 대한 그래프로, C1은 해수에 의한 열 선도이고, C2는 단일 냉매의 열 선도이다. 3 is a graph of heat flow versus temperature in a seawater heat exchanger when a single refrigerant is used instead of a mixed refrigerant, wherein C1 is a heat diagram by seawater and C2 is a heat diagram of a single refrigerant.
C2를 살펴보면, 단일 냉매의 경우 상변화 과정에서 압력이 일정하게 되면 온도의 변화가 없다. 그에 따라 상변화 온도가 압력의 감소에 따라 낮아지게 되는 특성을 가지므로, 해수 열교환기 내에서 자연스레 단일 냉매의 압력 손실이 발생함에 따라 단일 냉매의 상변화 과정 중에 단일 냉매의 온도가 낮아지게 된다(도 3에서 A 부터 B까지의 구간; 증발온도곡선) Looking at C2, in the case of a single refrigerant there is no change in temperature if the pressure is constant during the phase change process. Accordingly, since the phase change temperature is lowered as the pressure decreases, the pressure loss of the single refrigerant naturally occurs in the seawater heat exchanger, so that the temperature of the single refrigerant is lowered during the phase change process of the single refrigerant. (A to B in Fig. 3; evaporation temperature curve)
따라서, 도 3에 C2로 도시된 바와 같이 해수 열교환기로 첫 유입 시에는 단일 냉매의 온도가 상승하다가 상변화 구간(A지점부터 B지점까지 구간)인 X1으로 표시된 A 지점에서부터 온도가 하락하게 되고 다시 B지점에서 온도가 상승하게 되는 선도를 가지게 된다. Therefore, as shown by C2 in FIG. 3, when the first inflow into the seawater heat exchanger, the temperature of a single refrigerant rises, and then the temperature drops from the point A indicated by X1, which is a phase change section (from point A to point B), and then again. At point B, the temperature rises.
이는 X1 지점에서 C1과 C2의 온도 차이가 작아 Log Mean Difference Temperature(LMDT) 및 Minimum Approach Temperature가 상당히 좁은 것을 알 수 있고 이는 열교환기의 크기 증가 및 그에 따른 구매 비용의 증가를 가져오는 단점이 있다. It can be seen that the logarithm difference temperature (LMDT) and minimum approach temperature are very narrow because the temperature difference between C1 and C2 is small at the X1 point, which leads to an increase in the size of the heat exchanger and an increase in purchase cost.
이를 해결하기 위해서 본 발명에서는 혼합 냉매를 사용함과 동시에 혼합 냉매 중에서도 R134a 계열을 포함하는 냉매(바람직하게는 R407c, 가장 바람직하게는 R421a)를 사용함으로써 이를 해결하고 있다. In order to solve this problem, the present invention solves this problem by using a mixed refrigerant and using a refrigerant including the R134a series (preferably R407c, most preferably R421a) among the mixed refrigerants.
도 4에서 보면 단일 냉매가 아닌 혼합 냉매를 사용하였을 때의 해수 열교환기에서 열유량 대비 온도에 대한 그래프로, C1은 해수에 의한 열 선도이고, C3는 혼합 냉매의 열 선도이다. 4 is a graph of heat flow versus temperature in a seawater heat exchanger when a mixed refrigerant is used instead of a single refrigerant, wherein C1 is a heat diagram by seawater and C3 is a heat diagram of the mixed refrigerant.
C3를 살펴보면, 혼합 냉매의 경우 상변화 과정에서 압력이 일정하게 유지되더라도 온도가 상승하게 된다. 이러한 현상은 특히 R134a 계열을 포함하는 냉매에서 두드러지게 발생한다. 그에 따라 상변화 온도가 압력의 감소하더라도 상승하게 되는 특성을 가지므로, 해수 열교환기 내에서 자연스레 혼합 냉매의 압력 손실이 발생하더라도 혼합 냉매의 상변화 과정 중에 혼합 냉매의 온도가 상승하게 된다. Looking at C3, the temperature of the mixed refrigerant is increased even if the pressure is kept constant during the phase change process. This is especially true for refrigerants containing the R134a family. Accordingly, since the phase change temperature rises even if the pressure decreases, the temperature of the mixed refrigerant rises during the phase change process of the mixed refrigerant even if a pressure loss of the mixed refrigerant occurs naturally in the seawater heat exchanger.
따라서, 도 4에 C3로 도시된 바와 같이 해수 열교환기로 첫 유입 시에 혼합 냉매의 온도가 상승하며 상변화 구간(증발온도곡선)인 X2로 표시된 A' 지점에서도 온도가 상승하게 되고 B'지점에서도 온도가 계속해서 상승하게 되는 선도를 가지게 된다. Therefore, the temperature of the mixed refrigerant rises at the first inflow into the seawater heat exchanger as shown by C3 in FIG. 4, and the temperature rises at the point A 'indicated by the phase change section (evaporation temperature curve) X2 and also at the point B'. It has a curve in which the temperature continues to rise.
이로 인해 본 발명의 해수 열교환기(62)는, 열교환기 내 LMDT 및 Minimum Approach Temperature를 증가시킬 수 있고 이는 열교환 효율을 증대시켜 열교환기의 크기를 소형화할 수 있고 구축 비용을 절감할 수 있는 효과를 가져온다.Due to this, the
중간 열매체 공급장치(60)는, 순환 펌프(61), 해수 열교환기(62), 석션 드럼(63), 열매체 순환라인(64), 압력보상라인(65) 및 최소유량순환라인(66)을 포함할 수 있다. The intermediate heat
순환 펌프(61)는, 열매체 순환라인(64) 상에 석션 드럼(63)과 해수 열교환기(62) 사이에 배치되며, 중간 열매체 즉, 혼합 냉매가 열매체 순환라인(64) 상에서 순환할 수 있도록 하여 혼합 냉매를 기화기(50)에 공급할 수 있도록 한다.The
순환 펌프(61)는, 혼합 냉매를 가압할 수 있는 압력 마진(Pressure Margine)이 혼합 냉매의 증발온도 곡선이 음의 기울기를 가질 때의 압력 마진보다 높도록 구동될 수 있다. 여기서 압력 마진은 일례로 2 내지 4.5 바아(bar)일 수 있다. 이를 통해서 해수 열교환기(62) 및 기화기(50)에서 혼합 냉매의 열교환 효율이 극대화될 수 있도록 하는 효과가 있다. The
순환 펌프(61)는, 액화가스에 잠겨있지 않도록 형성되되, 석션 드럼(63)으로부터 유효흡입수두가 만족된 액화가스를 공급받도록 형성될 수 있다. 이때 순환 펌프(61)는, 원심형 또는 왕복동형으로 형성될 수 있다. The
즉, 순환 펌프(61)는, 석션 드럼(63)으로부터 유효흡입수두가 만족된 액화가스를 공급받도록 형성됨으로써 캐비테이션의 발생을 방지할 수 있어, 잠형 펌프로 구성되지 않을 수 있고 일반적인 펌프를 사용할 수 있어 구축 비용이 절감되고 안전성이 극대화되는 효과가 있다. That is, the
해수 열교환기(62)는, 열매체 순환라인(64) 상에 순환 펌프(61)과 해수 열교환기(62) 사이에 배치되며, 순환 펌프(61)로부터 액상의 혼합 냉매를 공급받아 해수를 통해 혼합 냉매를 액상에서 완전한 기상으로 완전 기화시킬 수 있다. The
석션 드럼(63)은, 열매체 순환라인(64) 상에 기화기(50)와 순환 펌프(61) 사이에 배치되며, 기화기(50)로부터 공급받은 완전한 액상의 혼합 냉매를 임시 저장한 후 순환 펌프(61)로 공급할 수 있다. The
또한, 석션 드럼(63)은, 순환 펌프(61)의 유효흡입수두를 만족시키도록 형성될 수 있다. In addition, the
석션 드럼(63)은, 순환 펌프(61)의 초기 운전 시 순환 펌프(61)의 유효흡입수두를 만족시키기 위해서 순환 펌프(61)보다 높은 위치에 설치될 수 있다. 즉, 석션 드럼(63)은, 순환 펌프(61)와의 높이 차가 3m 이상이 되도록 형성되어 열매체 순환라인(64)을 통해 순환 펌프(61)와 연결될 수 있다. The
이때, 석션 드럼(63)은, 순환 펌프(61)의 중기 운전 시 즉, 초기 운전 이후와 운전 종료 이전의 시기에 순환 펌프(61)의 유효흡입수두를 추가적으로 만족시키기 위해서 압력보상라인(65)을 통해서 내부 압력을 보상받음으로써 순환 펌프(61)의 유효흡입수두가 만족되도록 할 수 있다. At this time, the
이를 통해서 순환 펌프(61)로 안전한 구동이 가능하게 되고 내구성이 향상되므로 중간 열매체 공급장치(60)의 구동 신뢰성이 향상되는 효과가 있다. Through this, the safe driving is possible with the
열매체 순환라인(64)은, 기화기(50), 석션 드럼(63), 순환 펌프(61), 해수 열교환기(62) 순으로 구축되며, 혼합 냉매를 기화기(50), 석션 드럼(63), 순환 펌프(61), 해수 열교환기(62) 순으로 순환시킬 수 있다. The heat
이때 열매체 순환라인(64)은, 기화기(50)와 석션 드럼(63)을 연결 시, 석션 드럼(63)의 하측에 연결될 수 있다. At this time, the heat
압력보상라인(65)은, 열매체 순환라인(64) 상에 분기되어 연결되며, 석션 드럼(63)의 내부 압력을 보상한다.The
구체적으로 압력보상라인(65)은, 열매체 순환라인(64) 상의 기상의 중간 열매체(혼합 냉매)가 유동하는 구간, 즉 해수 열교환기(62)의 하류와 기화기(50)의 상류 사이에서 분기되어 석션 드럼(63)과 연결되어, 기상의 중간 열매체를 석션 드럼(63)으로 공급함으로써 석션 드럼(63)의 내부 압력을 보상할 수 있다. Specifically, the
압력보상라인(65)은, 중간 열매체 공급장치(60)의 정상 작동 시에는 석션 드럼(63)의 내부 압력을 증가시키고, 중간 열매체 공급장치(60)의 정지 시에는 석션 드럼(63)의 내부 압력을 감소시킬 수 있다. 이때, 압력보상라인(65)을 통해 석션 드럼(63)에서 빠져나온 기체는, 기화기(50)로 유입되어 액화될 수 있다. The
이러한 제어를 위해 본 발명에서는, 별도의 제어부(도시하지 않음)가 추가적으로 구비될 수 있으며, 압력보상라인(65)은, 리턴밸브(651) 및 공급수단(652)을 더 포함할 수 있다. In the present invention for this control, a separate control unit (not shown) may be additionally provided, and the
제어부는, 중간 열매체 공급장치(60)의 정지 시, 석션 드럼(63)의 내부 압력 상승을 방지하도록 압력보상라인(65)을 제어할 수 있다.The controller may control the
즉, 제어부는, 중간 열매체 공급장치(60)의 정지 시, 석션 드럼(63)의 내부 압력이 상승 시, 석션 드럼(63) 내부의 기체가 냉각되도록 제어할 수 있다. That is, the controller may control the gas inside the
구체적으로 제어부는, 중간 열매체 공급장치(60)의 정지 시, 석션 드럼(63) 내부의 압력이 상승하는 경우, 리턴 밸브(651)의 개도를 개방하고 공급수단(652)을 가동하여, 석션 드럼(63) 내부의 기체를 압력보상라인(65)을 통해 기화기(50)로 공급하도록 하고, 기화기(50)로 액화가스가 유동하도록 제어하여, 압력보상라인(65)을 통해 공급되는 석션 드럼(63) 내부의 기체가 냉각되도록 한 후, 다시 석션 드럼(63)으로 리턴하도록 제어할 수 있다. Specifically, when the pressure in the
이를 통해서 상변화가 발생하는 혼합 냉매를 임시 저장하는 석션 드럼(63)의 내부 압력을 효율적으로 조절할 수 있어 중간 열매체 공급장치(60)의 구동 신뢰성이 향상되며, 석션 드럼(63)의 내부 압력을 조절하기 위해 별도의 조절장치를 구축하지 않고 압력보상라인(65)과 기화기(50)를 사용함으로써 구축 비용이 절감되는 효과가 있다. Through this, the internal pressure of the
최소유량순환라인(66)은, 열매체 순환라인(64) 상의 순환 펌프(61)의 하류에서 분기되어 석션 드럼(63)과 연결되며, 순환 펌프(61)로 유입되는 중간 열매체의 최소유량이 확보될 수 있도록 석션 드럼(63)과 순환 펌프(61) 사이로 중간 열매체를 순환시킬 수 있다. 여기서 최소유량순환라인(66)은, 제2 라인으로도 호칭될 수 있으며 제2 밸브(661)를 포함할 수 있다. The minimum flow
본 발명에서는 순환 펌프(61)의 정지 후 재가동 시에도 유효흡입수두를 만족하도록 구성하기 위해서 셧다운 밸브(81), 셧다운 제1 보조밸브(811), 제1 라인(82), 제1 밸브(821), 제3 라인(83), 제3 밸브(831), 회수 펌프(832), 셧다운 제2 보조밸브(84) 및 제1 및 제2 제어부(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다. In the present invention, the
셧다운 밸브(81)는, 순환 펌프(61)가 정지되는 경우 해수 열교환기(62)로 중간 열매체가 이동하는 것을 방지하도록, 해수 열교환기(62)의 상류에 열매체 순환라인(64) 상에 마련된다. The
셧다운 밸브(81)는, 열매체 순환라인(64) 상의 순환 펌프(61) 하류와 해수 열교환기(62)의 상류 사이에 배치되며, 중간 열매체 공급장치(60)의 셧다운 시 작동되어 석션 드럼(63) 내부의 액위 변동을 방지함으로써, 중간 열매체 공급장치(60)의 재가동 시 순환 펌프(61)의 유효흡입수두를 석션 드럼(63)을 통해서 충분히 만족할 수 있도록 한다. The
셧다운 제1 보조밸브(811)는, 열매체 순환라인(64) 상의 순환 펌프(61)와 석션 드럼(63) 사이에 구비되며, 제1 제어부와 유선 또는 무선으로 연결되어 개도가 개폐될 수 있다. The shutdown first
제1 라인(82)은, 해수 열교환기(62)와 열매체 순환라인(64) 상의 순환 펌프(61) 상류에 연결되며, 제1 밸브(821)를 포함할 수 있다. The
제1 밸브(821)는, 제1 라인(82) 상에 배치되어 제1 제어부와 유선 또는 무선으로 연결되어 개도가 개폐될 수 있다. The
제2 라인(66)은, 열매체 순환라인(64) 상의 순환 펌프(61)와 셧다운 밸브(81) 사이에서 분기되어 석션 드럼(63)과 연결될 수 있으며, 제2 밸브(661)를 추가 구비될 수 있다. The
제2 밸브(661)는, 제2 라인(66) 상에 배치되어 제1 제어부와 유선 또는 무선으로 연결되어 개도가 개폐될 수 있다. The
제3 라인(83)은, 해수 열교환기(62)와 석션 드럼(63)을 연결하며, 제3 밸브(831) 및 회수 펌프(832)를 추가 구비할 수 있다. The
제3 밸브(831)는, 제3 라인(83) 상에서 회수 펌프(832)보다 해수 열교환기(62)에 더 가깝게 배치되며, 제2 제어부와 유선 또는 무선으로 연결되어 개도가 개폐될 수 있다. The
회수 펌프(832)는, 제3 라인(83) 상에서 제3 밸브(831)보다 석션 드럼(63)에 더 가깝게 배치되며, 해수 열교환기(62)에 잔존하는 중간 열매체를 석션 드럼(63)으로 공급할 수 있다. The
회수 펌프(832)는, 제2 제어부와 유선 또는 무선으로 연결되어 개도가 개폐될 수 있다. The
셧다운 제2 보조밸브(84)는, 열매체 순환라인(64) 상의 해수 열교환기(62) 하류에 구비되며, 제2 제어부와 유선 또는 무선으로 연결되어 개도가 개폐될 수 있다. The shutdown second
제1 제어부는, 중간 열매체 공급장치(60)의 셧다운 시 제1 및 제2 라인(82,66)을 통해서 해수 열교환기(62) 내에 잔존하는 중간 열매체를 석션 드럼(63)으로 회수시키도록 제어할 수 있다. The first control unit controls the
구체적으로, 제1 제어부는, 중간 열매체 공급장치(60)의 셧다운 시 셧다운 밸브(81) 및 셧다운 제1 보조밸브(811)의 개도를 폐쇄하고 제1 및 제2 밸브(821, 661)의 개도를 개방하여, 해수 열교환기(62)에 잔존하는 중간 열매체가 순환 펌프(61)를 통해서 제1 라인(82)에 의해 흡입되어 제2 라인(66)으로 공급된 후, 제2 라인(66)을 통해서 석션 드럼(63)으로 공급되도록 제어할 수 있다. Specifically, the first control unit closes the opening degree of the
제2 제어부는, 중간 열매체 공급장치(60)의 셧다운 시 제3 라인(83)과 회수 펌프(832)를 통해서 해수 열교환기(62) 내에 잔존하는 중간 열매체를 석션 드럼(63)으로 회수시킬 수 있다. The second control unit may recover the intermediate heat medium remaining in the
구체적으로, 제2 제어부는, 중간 열매체 공급장치(60)의 셧다운 시, 셧다운 밸브(81) 및 셧다운 제2 보조밸브(84)의 개도를 폐쇄하고 제3 밸브(831)의 개도를 개방하고 회수 펌프(832)를 가동하여, 해수 열교환기(62)에 잔존하는 중간 열매체가 회수 펌프(832)를 통해서 제3 라인(83)에 의해 흡입되어 석션 드럼(63)으로 공급되도록 제어할 수 있다. Specifically, when the intermediate heating
이를 통해서 본 발명에서는 중간 열매체 공급장치(60)의 중단 후 재가동시에도 안정적인 중간 열매체의 순환이 가능하므로 구동 신뢰성이 향상되는 효과가 있다. As a result, in the present invention, stable circulation of the intermediate heat medium is possible even when the intermediate heat
수요처(70)는, 기화가(50)에 의해 재기화된 액화가스를 공급받아 소비할 수 있다.The
본 발명에서 액화가스 공급라인(L1) 상에서 기화기(50)가 단일하게 구비되므로, 수요처(70)는, 기화기(50) 외의 추가적인 가열없이 기화기(50)만을 통해서 재기화된 액화가스를 공급받아 소비할 수 있다. Since the
여기서 수요처(70)는, 액화가스를 기화시켜 기상의 액화가스를 공급받아 사용할 수 있으며, 육상에 설치되는 육상 터미널 또는 해상에 부유되어 설치되는 해상 터미널일 수 있다. Here, the
이하에서는, 도 5 및 도 6을 통해서 상기 재기화 시스템(2)의 구성들의 배치에 대해서 기술하도록 한다.Hereinafter, the arrangement of the components of the
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 재기화 시스템의 배치 평면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 재기화 시스템의 배치 정면도이다.5 is a layout plan view of a regasification system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a layout front view of a regasification system according to an embodiment of the present invention.
본 발명에서는 부스팅 펌프(40)가 복수 개 마련되어, 버퍼 탱크(30) 1 개에 연결되도록 형성되며, 버퍼 탱크(30) 1 개를 중심으로 방사형으로 배치될 수 있다. In the present invention, a plurality of boosting
또한 본 발명에서는 기화기(50)가 복수 개 마련되어, 복수 개의 부스팅 펌프(40) 상부에 배치될 수 있고, 인쇄회로기판형 열교환기(PCHE)로 형성될 수 있다. In addition, in the present invention, a plurality of
또한 본 발명에서는 중간 열매체 공급장치(60)가 복수 개 마련되어, 버퍼 탱크(30) 1개를 중심으로 방사형으로 배치돌 수 있다. In addition, in the present invention, a plurality of intermediate heat
중간 열매체 공급장치(60)는, 해수 열교환기(62), 순환 펌프(61) 및 석션 드럼(63)이 버퍼 탱크(30) 1 개를 중심으로 하여 방사형으로 배치될 수 있다. In the intermediate heat
여기서 복수 개의 부스팅 펌프(40) 및 중간 열매체 공급장치(60)의 순환 펌프(61)와 1 개의 버퍼 탱크(30)는, 모두 상갑판(104) 상에 배치될 수 있고, 기화기(50)와 중간 열매체 공급장치(60)의 해수 열교환기(62) 및 석션 드럼(63)은, 부스팅 펌프(40) 및 순환 펌프(61)의 상부에 적층되어 제1 데크(D) 상에 배치되되 버퍼 탱크(30)보다 낮은 위치로 배치되도록 형성될 수 있다. Here, the plurality of boosting
여기서 석션 드럼(30)과 순환 펌프(61)는, 높이 차가 대략 3m 이상이 되도록 배치될 수 있다. Here, the
상기와 같은 구성들의 배치로 인해 선박(1)의 상갑판(104) 상에 적절히 배치할 수 있어 공간 활용성이 극대화되는 효과가 있다. Due to the arrangement of the above configuration it can be properly disposed on the
이와 같이 본 발명에 따른 재기화 시스템(2) 및 이를 포함하는 선박(1)은, 재기화 시스템(2)에 공급되는 열매를 상변화가 발생하는 혼합 열매로 선택하여 재기화 효율을 극대화시키고 재기화 장치의 구축 비용을 절감하며 선박(1) 내 공간 활용성을 극대화하는 효과가 있다. As described above, the
이하에서는, 도 7을 통해서 본 발명의 다른 실시예에 따른 재기화 시스템(2)에 대해서 기술하도록 한다. Hereinafter, the
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 재기화 시스템의 개념도이다. 7 is a conceptual diagram of a regasification system according to another embodiment of the present invention.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 재기화 시스템(2)을 포함하는 선박(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 피딩 펌프(20), 버퍼탱크(30), 부스팅 펌프(40), 기화기(50), 중간 열매체 공급장치(60a) 및 수요처(70)를 포함한다. As shown in FIG. 7, the
본 실시 예에서 중간 열매체 공급장치(60a)를 제외한 구성은, 이전 실시예에서의 구성들과 동일 또는 유사하므로 이에 갈음하도록 하고, 각 구성과 편의상 동일한 도면부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.In this embodiment, the configuration except for the intermediate heat
이하에서는, 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 재기화 시스템(2)을 포함하는 선박(1)에 대해서 설명하도록 하며, 중간 열매체 공급장치(60a)를 중점적으로 기술하도록 한다. Hereinafter, a
중간 열매체 공급장치(60a)는, 기화기(50)에 상변화 현상을 통한 잠열을 공급하는 혼합 냉매를 가지며, 혼합 냉매를 액상으로 운전하는 구역보다 혼합 냉매를 기상으로 운전하는 구역을 상측에 배치하여 혼합 냉매의 열사이펀(thermosiphon) 효과를 통해 별도의 동력원이 없이도 혼합 냉매가 순환할 수 있도록 한다. The intermediate heat
즉, 본 발명에서 중간 열매체 공급장치(60a)는, 펌프 또는 압축기와 같이 중간 열매체를 순환시키는 동력장치가 구비되지 않으며, 그로 인해 석션 드럼과 같은 구성도 별도로 구비되지 않고, 해수 열교환기(62a), 열매체 순환라인(64a) 및 유량 조절 밸브(67)를 포함할 수 있다.That is, in the present invention, the intermediate heat
해수 열교환기(62a)는, 열매체 순환라인(64a) 상에 배치되되 중간 열매체 즉 혼합 냉매와 해수를 열교환하여 혼합 냉매를 완전 기화시킬 수 있으며, 기화기(50)보다 하측에 배치될 수 있다. The
해수 열교환기(62a)는, 상갑판(104) 하부 즉 하측에 배치될 수 있고, 기화기(50)와의 높이 차가 15 내지 25m가 되도록 배치할 수 있다. 이때, 기화기(50)는 상갑판(104) 상측에 배치될 수 있다. The
이로 인해 기화기(50)에서 액상이 된 중간 열매체는, 중력 및 높은 밀도에 의해 해수 열교환기(62a) 까지 수두압(밀도*중력가속도*물질(유체)의 높이)이 쌓이게 되어 자연스레 기화기(50)에서 해수 열교환기(62a)로 중간 열매체가 하강하게 되고, 해수 열교환기(62a)에서 기상이 된 중간 열매체는, 낮은 밀도를 가지는 기체의 특성으로 인해 상승힘이 발생하여 기화기(50)로 자연스레 상승하게 된다. 이때, 기체는 낮은 밀도를 가지므로 열매체 순환라인(64a) 자체에 의한 압력 손실을 적게 받으므로, 해수 열교환기(62a)에서 기화기(50)로의 상승이 충분히 가능하게 된다. As a result, the intermediate heat medium that becomes liquid in the
따라서, 열매체 순환라인(64a)은, 해수 열교환기(62a)와 기화기(50) 및 유량 조절 밸브(67)를 구비하며, 유량 조절 밸브(67)의 제어를 통해 유량제어를 수행하고 별도의 동력원없이 단지 중간 열매체 즉 혼합 냉매의 물질 특성으로 인한 상승과 하락을 통해서 이동하도록 한다.Therefore, the heat
이와 같이 본 발명에 따른 재기화 시스템(2) 및 이를 포함하는 선박(1)은, 기화기(50)를 재기화시키는 열매체로 상변화가 가능한 혼합 냉매를 사용하여, 혼합 냉매를 기화기(50)로 공급하는 장치에 별도의 동력원을 설치하지 않고도 혼합 냉매의 물질변화에 따른 성질만으로 순환하도록 함으로써 구축비용이 절감되고 동력 소모를 50% 가까이 현격하게 줄일 수 있는 효과가 있다. As described above, the
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.Although the present invention has been described in detail through specific examples, it is intended to describe the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and should be understood by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. It is obvious that the modifications and improvements are possible.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications and variations of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be apparent from the appended claims.
1: 선박 2: 재기화 시스템
10: 액화가스 저장탱크 20: 피딩 펌프
30: 버퍼 탱크 40: 부스팅 펌프
50: 기화기 60,60a: 중간 열매체 공급장치
61: 순환 펌프 62,62a: 해수 열교환기
63: 석션 드럼 64,64a: 열매체 순환라인
65: 압력보상라인 651: 리턴 밸브
652: 공급 수단 66: 제2 라인(최소유량순환라인)
661: 제2 밸브 67:유량 조절 밸브
70: 수요처 81: 셧다운 밸브
811: 셧다운 제1 보조밸브 82: 제1 라인
821: 제1 밸브 83: 제3 라인
831: 제3 밸브 832: 회수 펌프
84: 셧다운 제2 보조밸브 101: 선수부
102: 중앙부 103: 선미부
104: 상갑판 105: 선저부
ER: 엔진룸 E: 엔진
S: 프로펠러 축 P: 프로펠러
D: 제1 데크 L1: 액화가스 공급라인1: ship 2: regasification system
10: liquefied gas storage tank 20: feeding pump
30: buffer tank 40: boosting pump
50:
61: circulating
63:
65: pressure compensation line 651: return valve
652: supply means 66: second line (minimum flow rate circulation line)
661: 2nd valve 67: flow control valve
70: customer 81: shutdown valve
811: shutdown first auxiliary valve 82: first line
821: first valve 83: third line
831: third valve 832: recovery pump
84: shutdown second auxiliary valve 101: bow portion
102: center portion 103: stern portion
104: upper deck 105: bottom
ER: Engine Room E: Engine
S: Propeller Shaft P: Propeller
D: First deck L1: Liquefied gas supply line
Claims (13)
상기 액화가스를 기화시키는 기화기; 및
상기 기화기에 열을 공급하도록 해수와 열교환하는 중간 열매체 공급장치를 포함하고,
상기 중간 열매체 공급장치는,
상기 기화기에 상기 열을 공급하는 중간 열매체를 순환시키는 순환 펌프;
상기 순환 펌프로부터 상기 중간 열매체를 공급받아 상기 해수를 통해 가열하여 상기 기화기로 공급하는 해수 열교환기; 및
상기 순환 펌프가 정지되는 경우, 상기 해수 열교환기로 상기 중간 열매체가 이동하는 것을 방지하도록 상기 해수 열교환기의 상류에 마련되는 셧다운 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 재기화 시스템.Liquefied gas storage tank for storing the liquefied gas;
A vaporizer for vaporizing the liquefied gas; And
An intermediate heat medium supply device for heat exchange with sea water to supply heat to the vaporizer,
The intermediate heat medium supply device,
A circulation pump circulating an intermediate heating medium for supplying the heat to the vaporizer;
A seawater heat exchanger receiving the intermediate heat medium from the circulation pump and heating the seawater to supply the vaporizer to the vaporizer; And
And a shutdown valve provided upstream of said seawater heat exchanger to prevent said intermediate heat medium from moving to said seawater heat exchanger when said circulation pump is stopped.
상기 순환 펌프의 유효흡입수두를 만족시키는 석션 드럼을 더 포함하고,
상기 석션 드럼은,
상기 순환 펌프보다 높은 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 재기화 시스템.The method of claim 1,
Further comprising a suction drum to satisfy the effective suction head of the circulation pump,
The suction drum,
Regasification system, characterized in that installed in a higher position than the circulation pump.
상기 해수 열교환기, 상기 석션 드럼 및 상기 순환 펌프를 포함하며, 상기 중간 열매체를 순환시키는 열매체 순환라인을 포함하고,
상기 셧다운 밸브는
상기 순환 펌프의 하류와 상기 해수 열교환기 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 재기화 시스템.The method of claim 2,
It includes the seawater heat exchanger, the suction drum and the circulation pump, and comprises a heat medium circulation line for circulating the intermediate heat medium,
The shutdown valve
And a regasification system disposed downstream of the circulation pump and between the seawater heat exchanger.
상기 열매체 순환라인은, 상기 석션 드럼과 상기 순환 펌프 사이의 높이 차가 3m 이상이 되도록 형성되고,
상기 셧다운 밸브는, 상기 중간 열매체 공급장치의 셧다운 시 작동되어 상기 석션 드럼 내부의 액위 변동을 방지함으로써, 상기 중간 열매체 공급장치의 재가동 시, 상기 순환 펌프의 유효흡입수두를 만족하도록 하는 것을 특징으로 하는 재기화 시스템. The method of claim 3, wherein
The heat medium circulation line is formed such that a height difference between the suction drum and the circulation pump is 3 m or more,
The shutdown valve is operated when the intermediate heat medium supply device is shut down to prevent the liquid level fluctuation inside the suction drum, so that the effective suction head of the circulation pump is satisfied when the intermediate heat medium supply device is restarted. Regasification system.
상기 열매체 순환라인 상의 상기 순환 펌프와 상기 석션 드럼 사이에 구비되는 셧다운 제1 보조밸브;
상기 해수 열교환기와 상기 열매체 순환라인 상의 상기 순환 펌프 상류에 연결되며, 제1 밸브를 포함하는 제1 라인;
상기 열매체 순환라인 상의 상기 순환 펌프와 상기 셧다운 밸브 사이에서 분기되어 상기 석션 드럼과 연결되며, 제2 밸브를 포함하는 제2 라인; 및
상기 중간 열매체 공급장치의 셧다운 시 상기 제1 및 제2 라인을 통해서 상기 해수 열교환기 내에 잔존하는 중간 열매체를 상기 석션 드럼으로 회수시키는 제1 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재기화 시스템.The method of claim 4, wherein
A shutdown first auxiliary valve provided between the circulation pump on the heat medium circulation line and the suction drum;
A first line connected to said seawater heat exchanger and said circulation pump upstream on said heat medium circulation line, said first line comprising a first valve;
A second line branched between the circulation pump on the heat medium circulation line and the shutdown valve and connected to the suction drum, the second line including a second valve; And
And a first control unit for recovering the intermediate heat medium remaining in the seawater heat exchanger to the suction drum through the first and second lines when the intermediate heat medium supply device is shut down.
상기 중간 열매체 공급장치의 셧다운 시, 상기 셧다운 밸브 및 상기 셧다운 제1 보조밸브의 개도를 폐쇄하고 상기 제1 및 제2 밸브의 개도를 개방하여,
상기 해수 열교환기에 잔존하는 중간 열매체가 상기 순환 펌프를 통해서 상기 제1 라인에 의해 흡입되어 상기 제2 라인으로 공급된 후, 상기 제2 라인을 통해서 상기 석션 드럼으로 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 재기화 시스템. The method of claim 5, wherein the first control unit,
Upon shutting down the intermediate heat supply device, by closing the opening degree of the shutdown valve and the shutdown first auxiliary valve and opening the opening degree of the first and second valves,
The intermediate heat medium remaining in the sea water heat exchanger is sucked by the first line through the circulation pump and supplied to the second line, and then controlled to be supplied to the suction drum through the second line. System.
상기 열매체 순환라인 상의 상기 해수 열교환기 하류에 구비되는 셧다운 제2 보조밸브;
상기 해수 열교환기와 상기 석션 드럼을 연결하며, 제3 밸브를 포함하는 제3 라인;
상기 제3 라인 상의 상기 제3 밸브와 상기 석션 드럼 사이에 구비되며, 상기 해수 열교환기에 잔존하는 중간 열매체를 상기 석션 드럼으로 공급하는 회수 펌프; 및
상기 중간 열매체 공급장치의 셧다운 시, 상기 제3 라인과 상기 회수 펌프를 통해서 상기 해수 열교환기 내에 잔존하는 중간 열매체를 상기 석션 드럼으로 회수시키는 제2 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재기화 시스템.The method of claim 4, wherein
A shutdown second auxiliary valve provided downstream of the seawater heat exchanger on the heat medium circulation line;
A third line connecting the seawater heat exchanger and the suction drum, the third line including a third valve;
A recovery pump provided between the third valve on the third line and the suction drum and supplying the intermediate heat medium remaining in the seawater heat exchanger to the suction drum; And
And a second control unit for recovering the intermediate heat medium remaining in the seawater heat exchanger to the suction drum through the third line and the recovery pump when the intermediate heat medium supply device is shut down.
상기 중간 열매체 공급장치의 셧다운 시, 상기 셧다운 밸브 및 상기 셧다운 제2 보조밸브의 개도를 폐쇄하고 상기 제3 밸브의 개도를 개방하며 상기 회수 펌프를 가동하여,
상기 해수 열교환기에 잔존하는 중간 열매체가 상기 회수 펌프를 통해서 상기 제3 라인에 의해 흡입되어 상기 석션 드럼으로 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 재기화 시스템. The method of claim 7, wherein the second control unit,
Upon shutdown of the intermediate heat supply device, closing the opening degree of the shutdown valve and the shutdown second auxiliary valve, opening the opening degree of the third valve, and operating the recovery pump,
And the intermediate heat medium remaining in the seawater heat exchanger is controlled to be sucked by the third line through the recovery pump and supplied to the suction drum.
상기 중간 열매체는, 상변화 현상으로 발생되는 잠열을 통해 상기 액화가스를 재기화시키는 혼합 냉매이고,
상기 해수 열교환기는,
상기 순환 펌프로부터 액상의 열매를 공급받아 상기 해수를 통해 완전 기화시켜 기상의 중간 열매체를 형성한 후 상기 기화기로 공급하고,
상기 기화기는,
상기 해수 열교환기로부터 상기 기상의 중간 열매체를 공급받아 상기 액화가스와 열교환시켜 상기 기상의 중간 열매체를 완전한 액상의 중간 열매체로 변화시키는 것을 특징으로 하는 재기화 시스템.The method of claim 4, wherein
The intermediate heat medium is a mixed refrigerant for regasifying the liquefied gas through latent heat generated by a phase change phenomenon,
The sea water heat exchanger,
Receiving liquid fruit from the circulation pump to completely vaporize through the sea water to form an intermediate heat medium of the gaseous phase and then supply to the vaporizer,
The carburetor,
And receiving the intermediate heat medium of the gaseous phase from the seawater heat exchanger to heat exchange with the liquefied gas to change the intermediate heat medium of the gas phase into a complete liquid medium heat medium.
상기 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크;
상기 액화가스 저장탱크에 저장된 상기 액화가스를 공급하는 피딩 펌프;
상기 피딩 펌프로부터 상기 액화가스를 공급받아 임시 저장하는 버퍼 탱크;
상기 버퍼 탱크로부터 상기 액화가스를 공급받아 가압하여 상기 기화기로 공급하는 부스팅 펌프;
상기 기화기로부터 재기화된 액화가스를 공급받아 소비하는 수요처; 및
상기 액화가스 저장탱크와 상기 수요처를 연결하며, 상기 피딩 펌프, 상기 버퍼 탱크, 상기 부스팅 펌프 및 상기 기화기를 포함하는 액화가스 공급라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재기화 시스템.The method of claim 9,
Liquefied gas storage tank for storing the liquefied gas;
A feeding pump for supplying the liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank;
A buffer tank for temporarily receiving the liquefied gas from the feeding pump;
A boosting pump which receives the liquefied gas from the buffer tank and pressurizes the liquefied gas and supplies the pressurized gas to the vaporizer;
A demand source for receiving and liquefied liquefied gas from the vaporizer; And
And a liquefied gas supply line connecting said liquefied gas storage tank and said demand destination, said liquefied gas supply line including said feeding pump, said buffer tank, said boosting pump and said vaporizer.
R134a를 포함하는 것을 특징으로 하는 재기화 시스템.The method of claim 9, wherein the mixed refrigerant,
A regasification system comprising R134a.
R407c 또는 R421a 인 것을 특징으로 하는 재기화 시스템.The method of claim 11, wherein the mixed refrigerant,
Regasification system, characterized in that R407c or R421a.
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