KR102039621B1 - 가압식 액체 화물 이송 장치 및 방법 - Google Patents

가압식 액체 화물 이송 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액체 화물 이송 장치를 제공한다. 본 발명의 액체 화물 이송 장치는 액체 화물 저장 탱크에 연결되는 액체화물 이송 라인; 상기 액체 화물 이송 라인과 연결되고, 액체 화물이 저장되는 공간을 제공하는 드럼; 상기 액체 화물 저장 탱크에 저장된 액체 화물이 상기 액체 화물 이송 라인을 통해 상기 드럼으로 공급되도록 상기 액체 화물 저장 탱크를 가압하는 가압부; 상기 드럼에 저장된 액체 화물을 하역하기 위해 상기 드럼의 하부에 연결되고 액체 화물에 이송압력을 제공하기 위한 메인 펌프가 설치된 방출 라인; 및 상기 방출 라인을 통해 배출되는 액체 화물의 유량을 일정하게 유지시키기 위해 상기 드럼의 압력을 조절하는 드럼 압력 조절부를 포함할 수 있다.

Description

가압식 액체 화물 이송 장치 및 방법{ method and Apparatus for transferring liquid cargo}
본 발명은 가압식 액체 화물 이송 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래 GTT 멤브레인(Membrane) 타입의 화물창을 적용한 LNG 운반선에는 LNG를 선적하거나 배출하기 위해 화물창 내부에 파이프(Pipe) 구조물인 펌프 타워(Pump tower)가 형성된다. 상기 펌프 타워(Pump tower)는 각종 배관류와 LNG 카고 펌프(Cargo Pump)를 지지하는 동시에 파이프(Pipe)를 통해 LNG를 배출하는 배관으로도 사용된다.
도 1은 종래 화물창에 설치되는 펌프 타워를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 LNG의 선적 및 배출 시 화물창 외부에서는 동일한 수송 배관(Liquid line)을 통해 LNG를 운송하지만, 화물창 내에서는 선적시에는 필링 파이프(Filling Pipe;2)를 통해, 배출시에는 방출 파이프(Discharge Pipe,4)를 통해 LNG를 로딩 및 언로딩시킨다. 이는 LNG 카고 펌프(Cargo Pump;5)가 수중(Submerged) 타입으로 방출 파이프(4)의 최하단에 부착되어 있기 때문에 상기 방출 파이프(4)가 필링(Filling)용으로 사용되면 상기 카고 펌프(5)가 역회전하여 손상될 수 있고 구조 지지용인 방출 파이프를 통해 냉각된 LNG가 유입되면 열 수축에 의해 구조 전체에 응력을 발생시키기 때문이다.
특히, LNG 카고 펌프(Cargo Pump;5)의 고장 발생시 곧바로 수리가 불가능 하기 때문에 각 화물창(1)마다 2대씩 구성해야 하며, 비상 펌프를 설치할 수 있도록 별도의 추가 라인이 요구됨으로 설비의 구축에 많은 경제적 비용이 부담된다.
또한, 별도의 분기 배관(branch line)을 구성하여 상기 문제를 해결하기 위해서는 원격 조종 가능한 밸브가 필요한데 극저온의 환경에서 작동 가능한 작동장치(Actuator)의 개발에 어려움이 있기 때문에 이 방법 역시 불가능하다. 따라서 종래 선박의 탱크 내 LNG의 유입 및 배출 시스템에서는 방출 파이프(4)와는 별도로 필링 파이프(2)를 형성하여 LNG를 선적하고 있다.
그러나, 종래 선박의 탱크 내 유체 유입 및 배출 구조물의 경우 별도의 필링 파이프(2)가 요구되기 때문에 그 구조가 복잡하고, 필링 파이프(2) 외에도 상기 필링 파이프(2)의 지지에 소요되는 부재가 요구됨으로 설비의 구축에 많은 경제적 비용이 부담된다. 따라서 관련 배관품의 사용을 최소화하여 경제성을 높인 탱크 내 유체 유입 및 배출 구조물의 개발이 요구된다.
탱크 내 유체의 유입 및 배출 구조물이 이러한 요구사항을 만족시키기 위해서는 방출 파이프(4)를 통해 유체의 필링(Filling)이 가능하도록 하는 기술의 개발이 요구된다.
본 발명의 일 과제는, 필링 파이프(Filling Pipe)와 방출 파이프(Discharge Pipe)를 단일화하여 화물창 내 액체화물의 유입 및 배출 구조를 간단히 할 수 있는 가압식 액체 화물 이송 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액체 화물 저장 탱크에 연결되는 액체화물 이송 라인; 상기 액체 화물 이송 라인과 연결되고, 액체 화물이 저장되는 공간을 제공하는 드럼; 상기 액체 화물 저장 탱크에 저장된 액체 화물이 상기 액체 화물 이송 라인을 통해 상기 드럼으로 공급되도록 상기 액체 화물 저장 탱크를 가압하는 가압부; 상기 드럼에 저장된 액체 화물을 하역하기 위해 상기 드럼의 하부에 연결되고 액체 화물에 이송압력을 제공하기 위한 메인 펌프가 설치된 방출 라인; 및 상기 방출 라인을 통해 배출되는 액체 화물의 유량을 일정하게 유지시키기 위해 상기 드럼의 압력을 조절하는 드럼 압력 조절부를 포함하는 액체 화물 이송 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 드럼 압력 조절부는 상기 드럼 내의 액체 화물 수위를 측정하는 수위 감지부재; 상기 드럼 내의 증발가스 압력을 측정하는 압력 측정부재; 및 상기 수위 감지부재 및 상기 압력 측정부재로부터 측정값을 제공받아 상기 드럼 내의 증발가스 배출량을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 드럼 내의 증발가스가 배기되는 가스 이송 라인상에 설치된 베이퍼 컨트롤 밸브; 및 상기 메인 펌프 그리고 상기 방출 라인에 설치된 컨트롤 밸브를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 드럼 내의 액체 화물 수위가 기설정된 수위보다 상승되고, 상기 드럼 내의 증발가스 압력이 낮으면 상기 가스 이송 라인을 통해 배기되는 증발가스량이 감소되도록 상기 베이퍼 컨트롤 밸브를 제어하고, 상기 드럼 내의 액체 화물 수위가 기설정된 수위보다 상승되고, 상기 드럼 내의 증발가스 압력이 높으면 상기 가스 이송 라인을 통해 배기되는 증발가스량이 증가되도록 상기 베이퍼 컨트롤 밸브를 제어할 수 있다.
또한, 상기 액체 화물 이송 라인에 연결되고, 외부로부터 액체 화물을 공급받는 필링 라인을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가압부는 상기 드럼으로부터 증발가스를 제공 받아 압축하는 압축기를 더 포함하고, 상기 압축기에서 압축된 증발가스는 상기 가스 이송 라인을 통해 상기 액체 화물 저장 탱크에 제공될 수 있다.
또한, 상기 가압부는 상기 압축기와 연결되고, 액체 화물 저장 터미널로부터 증발가스를 제공하는 터미널 가스라인을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 압축된 증발가스가 상기 액체 화물 저장 탱크에 공급될 때 상기 액체 화물 저장 탱크의 온도 상승을 방지하는 쿨링부를 더 포함하되; 상기 쿨링부는 상기 액체 화물 저장 탱크 내부에 설치되어 액체 화물을 스프레이하는 분사 노즐; 및 상기 분사 노즐과 상기 드럼을 연결하며, 보조 펌프에 의해 상기 드럼에 저장된 액체 화물의 일부를 상기 분사 노즐로 공급하기 위해 제공되는 쿨링용 공급 라인을 포함할 수 있다.
또한, 상기 가압부는 상기 액체 화물 저장 탱크에서 발생되는 증발가스를 가압하기 위해 상기 가스 이송 라인에 상기 압축기를 우회하여 연결되는 우회 라인을 더 포함하고, 상기 액체 화물 저장 탱크에서 발생되는 증발가스는 상기 우회 라인을 통해 상기 압축기에서 압축된 후 가스 수요처로 공급될 수 있다.
또한, 상기 압축기에서 압축된 증발가스 중에 상기 가스 수요처로 공급되고 남은 잉여 증발가스를 상기 드럼에 저장하기 위해 제공되는 회수 라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 액체 화물 저장 탱크에 저장된 액체 화물이 드럼까지 이송되도록 증발가스를 이용하여 액체 화물 저장 탱크를 가압하는 단계;
상기 드럼에 저장되는 액체 화물을 메인 펌프의 펌핑을 통해 액체 화물 저장 터미널로 방출하는 단계를 포함하되, 상기 액체 화물 저장 탱크를 가압하는데 사용되는 증발가스는 상기 드럼 내에서 발생되는 증발가스를 압축기에서 압축한 압축 증발 가스를 사용하며, 상기 방출 단계는 상기 드럼으로부터 방출되는 액체 화물의 유량을 일정하게 유지시키기 위해 상기 드럼의 압력을 조절하는 액체 화물 이송 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 드럼의 압력 조절은 상기 드럼 내의 액체 화물 수위가 기설정된 수위보다 상승되고, 상기 드럼 내의 증발가스 압력이 낮으면 상기 드럼으로부터 배기되는 증발가스량을 감소시키고, 상기 드럼 내의 액체 화물 수위가 기설정된 수위보다 상승되고, 상기 드럼 내의 증발가스 압력이 높으면 상기 드럼으로부터 배기되는 증발가스량을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 가압 단계에서 상기 액체 화물 저장 탱크를 가압하는데 사용되는 증발가스가 부족한 경우 상기 가스 저장 터미널에서 발생되는 증발가스를 제공받아 사용하고, 상기 압축 증발가스를 상기 액체 화물 저장 탱크 내부로 가압함과 동시에 액체 화물을 스프레이하여 하는 상기 액체 화물 저장 탱크의 온도 상승을 방지할 수 있다.
또한, 상기 액체 화물 저장 탱크 내부로 스프레이되는 액체 화물은 상기 드럼으로부터 제공받을 수 있다.
또한, 상기 액체 화물 저장 탱크에 액체 화물이 하역될 때 액체화물 일부가 상기 드럼에 저장되며, 상기 메인 펌프를 사용하기 전에 진행하는 펌프 쿨다운은 상기 드럼에 저장되어 있는 액체 화물을 이용하여 수행하고, 상기 펌프 쿨다운 과정에서 발생되는 증발가스는 상기 액체 화물 저장 탱크로 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 드럼의 압력 조절을 통해 배출되는 유량을 항상 일정하게 유지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 액체 화물 이송 라인을 통해 액체 화물의 필링 및 방출이 가능함으로써 저장탱크 내부에 별도의 펌프 타워(Pump tower)를 구현할 필요가 없어 구성이 단순해지고 가격 경쟁력을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 드럼에 저장되어 있는 액체 화물을 다용도로 활용할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 화물창에 설치되는 펌프 타워를 보여주는 도면이다.
도 2는 액체 화물 이송 장치가 적용된 부유식 해양 구조물을 보여주는 도면이다.
도 3은 저장탱크에 액체 화물을 선적(필링)하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 만선 항해시 증발 가스의 이동 경로를 보여주는 도면이다.
도 5는 증발 가스의 또 다른 이동 경로를 보여주는 도면이다.
도 6은 메인 펌프의 쿨다운 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 저장탱크로부터 액체 화물을 하역하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 공선 항해시 증발가스의 이동 경로를 보여주는 도면이다.
도 9는 액체 화물 이송 장치에서 드럼의 압력 조절을 위한 구성을 보여주는 도면이다.
도 10은 드럼 내에 수위와 증발가스의 압력 곡선을 보여주는 표이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 액체 화물 이송 장치가 적용된 부유식 해양 구조물을 보여주는 도면이다.
도 2에서 알 수 있듯이, 부유식 해상 구조물(10)은 액체 화물 저장 탱크(20)들을 포함하는 선체(30)를 갖는다. 액체 화물 저장 탱크(20)에서의 액체 화물 하역은 선체(30)에 설치되는 액체 화물 이송 장치(100)에 의해 이루어진다.
여기서, 부유식 해상 구조물(10)은 천연가스나 원유의 시추가 해상에서 이루어지는 경우 일시적으로 저장을 하거나 그 처리를 위한 해양 부유 구조물인 FPSO (Floating Production, Storage and Offloading) 및 천연가스 생산저장 설비인 FLNG(Floating Liquefied Natural Gas), 또는 부유식 액화물 저장선(FSRU; Floating Storage and Regasification Unit)일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 액화물을 저장하는 저장탱크가 설치된 구조물일 수 있다.
본 발명의 액체 화물 이송 장치(100)는 필링 파이프(Filling Pipe)와 방출 파이프(Discharge Pipe)를 단일화하여 액체 화물의 선적 및 하적을 실시할 수 있으며, 하적 작업시에는 액체 화물에 이송압력을 부여하기 위한 수중 이송펌프의 구성없이 드럼(120)에 저장된 증발가스를 이용하여 액체 화물 저장 탱크(이하 저장탱크라고 함;20)에 저장된 액체 화물을 가압함으로써 이송할 수 있는 장치이다.
본 발명의 액체 화물 이송 장치(10)는 소형 LNG 탱크나 밀도가 현저하게 낮은 액체 화물(예를 들면, 액화 수소)의 저장 탱크와 같은 수두압이 낮아 경우에 적용하기 적합할 수 있다.
액체 화물 이송 장치(100)는 액체화물 이송 라인(110), 드럼(120), 필링 라인(130), 가압부(200), 쿨링부(300), 방출 라인(140) 그리고 메인 펌프(150)를 포함할 수 있다.
액체화물 이송 라인(110)은 저장탱크(20)의 하부로부터 상부를 거쳐 선체(30)의 데크 상에 설치되는 드럼(120)과 연결된다. 액체 화물 이송 라인(110)에는 필링 라인(130)이 연결된다.
드럼(120)은 액체 화물이 저장되는 저장 공간을 가지며, 저장탱크(20)보다 적은 용량을 갖는다.
가압부(200)는 액체 화물 저장 탱크에 저장된 액체 화물이 액체 화물 이송 라인(110)을 통해 드럼(120)으로 공급되도록 액체 화물 저장 탱크(20)를 가압하기 위해 제공된다.
일 예로, 가압부(200)는 압축기(220), 가스 이송 라인(210), 터미널 가스라인(230), 펌프 가스라인(240) 그리고 우회 라인(250)을 포함할 수 있다. 압축기(220)는 가스 이송 라인(210) 상에 설치된다. 압축기(220)는 드럼(120)으로부터 증발가스를 제공 받아 압축하고, 압축기(220)에서 압축된 증발가스(이하, 압축 증발가스)는 가스 이송 라인(210)을 통해 각각의 저장 탱크(20)로 제공된다.
가스 이송 라인(210)은 저장탱크(20)의 상단에 연결된다. 가스 이송 라인(210)은 압축 증발가스를 저장탱크(20)에 공급하기 위한 경로, 저장탱크의 증발가스를 방출시키는 경로로 사용될 수 있다. 가스 이송 라인(210)에는 수요처로 증발 가스를 공급하기 위한 수요처 공급 라인(212)이 연결될 수 있다. 수요처 공급라인(212)에는 제1드럼 가스 라인(214)이 연결될 수 있다. 제1드럼 가스 라인(214)은 압축기(220)와 드럼(120) 사이 구간에 해당되는 가스 이송 라인(210)으로부터 분기되어 수요처 공급라인(212)과 연결된다. 제1드럼 가스 라인(214)은 압축기와 저장탱크 사이 구간에 해당되는 가스 이송 라인(210) 상의 제1지점(P1)과 연결될 수 있다.
제1드럼 가스 라인(214)에는 제2드럼 가스 라인(216)이 분기되며, 제2드럼 가스 라인(216)은 우회라인(250)과 가스 이송 라인(210)이 합류하는 제2지점(P2)에 연결될 수 있다.
우회 라인(250)은 저장 탱크(20)에서 발생되는 증발가스를 가압하기 위해 압축기(220)를 우회하도록 가스 이송 라인(210)에 연결될 수 있다. 우회 라인의 일단은 압축기와 저장 탱크 사이 구간의 가스 이송 라인 상의 제1지점(P2)에 연결되고, 타단은 압축기(220)와 드럼(120) 사이 구간에 해당되는 가스 이송 라인(210)의 제3지점(P3)에 연결될 수 있다. 한편, 압축기(220)에서 압축된 증발가스 중에 가스 수요처로 공급되고 남은 잉여 증발가스는 제1드럼 가스 라인(214)을 통해 압축기(220)로부터 드럼(120)으로 이동될 수 있다. 이처럼, 제1드럼 가스 라인(214)은 필요에 따라 증발가스를 회수하기 위한 회수 라인으로 사용될 수 있다.
배기 라인(260)은 우회 라인(250)과 연결된다. 배기 라인(260)은 증발 가스를 필요로 하는 또 다른 수요처(추가 수요처)와 연결될 수 있다.
압축기(200)에는 액체 화물 저장 터미널(미도시됨)로부터 증발가스를 제공받는 터미널 가스라인(230)이 연결된다. 가압부(200)는 저장 탱크(20)로 제공되어야 할 압축 증발 가스가 부족한 경우 터미널 가스라인(230)을 통해 액체 화물 저장 터미널로부터 증발가스를 공급받을 수 있다. 또한, 압축기(220)에는 메인 펌프(150)로부터 증발가스를 제공받는 펌프 가스 라인(240)이 연결될 수 있다.
방출 라인(140)은 드럼(120)의 하부에 연결된다. 방출 라인(140) 상에는 메인 펌프(150)가 설치된다. 메인 펌프(150)는 드럼(120)에 저장되어 있는 액체 화물에 이송압력을 부여하기 제공된다.
쿨링부(300)는 압축 증발가스가 저장 탱크(20)에 공급될 때 저장 탱크(20)의 온도 상승을 방지하기 위해 제공된다. 일 예로, 쿨링부(300)는 분사 노즐(310), 쿨링용 공급 라인(320) 그리고 보조 펌프(330)를 포함할 수 있다.
분사 노즐(310)은 저장 탱크(20) 내부의 상부에 설치되어 액체 화물을 스프레이한다.
쿨링용 공급 라인(320)은 분사 노즐(310)과 드럼(120)을 연결한다. 보조 펌프(330)는 드럼(120)에 저장된 액체 화물의 일부를 분사 노즐(310)로 공급하기 위한 이송 압력을 부여한다.
도 3은 저장탱크에 액체 화물을 선적(필링)하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 참고로, 설명 편의상 액체 화물의 이송 경로는 점선으로 표시하였고, 증발 가스의 이송 경로는 굵은 실선으로 표시하였다. 그리고, 도 3 내지 도 8에서 각 라인들에 설치된 밸브들 중 내부가 검은색으로 표시된 밸브는 닫힌 상태를 나타내고, 그렇지 않은 밸브는 오픈된 상태를 나타낸다.
도 3에서와 같이, 액체 화물은 필링 라인(130)을 통해 액체화물 이송 라인(110)을 거쳐 저장탱크(20)에 저장된다. 이때, 액체 화물 일부는 드럼(120)의 저장 공간에 저장된다. 드럼(120)의 저장 공간에 저장된 액체 화물은 메인펌프(150)의 쿨다운에 사용될 수 있다. 드럼(120)의 저장 공간에서 발생되는 증발가스 및 저장 탱크(20)에서 발생되는 증발가스는 우회 라인(250)과 연결된 배기 라인(260)을 통해 추가 수요처로 제공될 수 있다.
여기서 추가 수요처는 증발가스를 필요로 하며 이를 원료로 하여 구동될 수 있다. 일 예로, 추가 수요처는, 발전기(예를들어 DFDG), 가스연소장치(GCU), 보일러(예를들어 스팀을 생성하는 보일러)일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
도 4는 만선 항해시 증발 가스의 이동 경로를 보여주는 도면이다.
참고로, 설명 편의상 액체 화물의 이송 경로는 점선으로 표시하였고, 증발 가스의 이송 경로는 굵은 실선으로 표시하였다.
도 4를 참조하면, 저장탱크에 액체 화물이 가득 실은 만선항해(Laden Voyage)시에 저장 탱크(20)에서 발생되는 증발가스는 가스 이송라인(210)과 우회라인(250)을 거쳐 압축기(220)에서 압축된 후 수요처 공급라인(212)을 통해 수요처로 공급될 수 있다. 그리고 저장 탱크(20)에서 발생되는 증발 가스량이 부족한 경우 드럼(120) 내의 증발 가스를 제공받을 수 있다. 또 다른 방법으로, 쿨링용 공급라인(320)에 설치된 보조펌프(330)를 활용하여 액체 화물을 수요처로 공급할 수도 있다.
참고로, 수요처는, 압축기에 의해 약 200 내지 400bar로 가압되고 기화된 증발가스(또는 액화가스)를 사용할 수 있고, 약 300bar 정도의 고압 증발가스를 사용하는 고압용 엔진일 수 있으며, 프로펠러를 구동하기 위해 직접 프로펠러 축을 회전시키는 엔진 또는 기타 동력을 발생시키기 위한 엔진일 수 있다.
도 5는 증발 가스의 또 다른 이동 경로를 보여주는 도면이다.
참고로, 설명 편의상 증발 가스의 이송 경로는 굵은 실선으로 표시하였다.
도 5를 참조하면, 서행 운항으로 수요처에서 사용되는 증발 가스량이 감소되는 경우, 잉여 증발가스는 압축기(220)를 통해 압축된 후 제1지점(P1)에서 제1드럼 가스 라인(214)을 통해 드럼(120)에 저장될 수 있다.
도 6은 메인 펌프의 쿨다운 과정을 설명하기 위한 도면이다.
참고로, 설명 편의상 증발 가스의 이송 경로는 굵은 실선으로 표시하였다.
도 6을 참조하면, 메인 펌프(150)는 기존에 저장탱크 내에 설치되는 수중 펌프와는 다르게 외부의 대기 중에 노출됨으로, 하적 작업을 실시하기 전에 쿨-다운을 수행해야 한다. 메인 펌프(150)의 쿨다운은 드럼(120) 내에 저장되어 있는 액체화물을 이용하여 선 수행한다.
이 과정에서 메인 펌프(150)에서 발생되는 증발가스는 펌프 가스 라인(240)을 통해 압축기(220)로 제공된다. 또한, 드럼(120) 및 우측의 저장탱크 내의 증발가스도 압축기(220)로 제공될 수 있다. 압축기(220)에서 압축된 증발가스(이하, 압축 증발가스)는 가스 이송 라인(210)을 통해 2개의 저장 탱크 중에서 좌측의 저장탱크로 공급된다. 좌측의 저장탱크에서는 압축 증발가스의 가압력에 의해 액체 화물이 액체 화물 이송라인(110)을 통해 드럼(120)으로 이송된다. 따라서, 드럼(120)은 메인 펌프(150)의 쿨 다운에 사용되는 액체 화물을 공급받게 된다.
도 7은 저장탱크로부터 액체 화물을 하역하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 참고로, 설명 편의상 액체 화물의 이송 경로는 점선으로 표시하였고, 증발 가스의 이송 경로는 굵은 실선으로 표시하였다.
도 7에서와 같이, 하역 작업은 가압부(200)가 두 개의 저장 탱크(20)를 가압하고, 압축 증발가스의 가압력에 의해 저장 탱크(20)에 저장된 액체 화물은 액체 화물 이송 라인(110)을 통해 드럼(120)으로 이동된다.
이러한 가압 과정에서 압축기(220)를 통과한 압축 증발가스는 온도가 상온으로 저장탱크(20) 내부의 액체 화물 대비 온도가 높기 때문에 저장탱크(20) 내부의 온도를 상승시키는 원인이 될 수 있다. 이러한 문제를 최소화하기 위해, 가압 과정에서는 쿨링부(300)를 통해 저장 탱크(20) 내부 온도 상승을 억제시킨다. 즉, 압축 증발가스를 저장 탱크(20) 내부로 가압함과 동시에 액체 화물을 저장 탱크(20) 내부에서 스프레이하면 저온의 액체화물이 압축 증발가스를 냉각시키게 되면서 저장 탱크(20)의 온도 상승을 방지하고, 압축기(220)를 통해 배출되는 압축 증발가스의 필요량을 줄일 수 있게 됨으로써 압축기(220)의 용량을 줄일 수 있다. 저장 탱크(20) 내부로 스프레이되는 액체 화물은 드럼(120)으로부터 제공받는다.
한편, 저장탱크(20)에서 드럼(120)으로 이동된 액체 화물은 방출 라인(140)을 통해 액체 화물 저장 터미널(일 예로, 운반선 또는 지상의 저장 탱크)(미도시됨)로 이송되며, 이때 액체 화물의 이송은 메인 펌프(150)에 의해 이루어진다.
도 8은 공선항해시 증발가스의 이동 경로를 보여주는 도면이다.
참고로, 설명 편의상 증발 가스의 이송 경로는 굵은 실선으로 표시하였다.
도 8을 참조하면, 공선 항해시에는 저장탱크(20)로부터 발생되는 증발가스 발생량이 줄어들기 때문에 운항하기 위해 필요한 증발가스는 드럼(120)에 저장된 액체 화물로부터 제공받을 수 있다. 즉, 드럼(120)의 액체 화물은 쿨링용 공급라인(320)을 통해 증발기(미도시됨)로 제공된 후 수요처로 제공될 수 있다.
도 9는 액체 화물 이송 장치에서 드럼의 압력 조절을 위한 구성을 보여주는 도면이다.
도 9를 참조하면, 액체 화물 이송 장치(100)는 드럼 압력 조절부(1220를 갖는다. 드럼 압력 조절부(122)는 방출 라인(142)을 통해 배출되는 액체 화물의 유량을 일정하게 유지시키기 위해 드럼(120)의 압력을 조절한다.
일 예로, 드럼 압력 조절부(122)는 드럼(120) 내의 액체 화물 수위를 측정하는 수위 감지부재(124), 드럼(120) 내의 증발가스 압력을 측정하는 압력 측정부재(126) 및 수위 감지부재(124) 및 압력 측정부재(126)로부터 측정값을 제공받아 드럼(120) 내의 증발가스 배출량을 제어하는 제어부(128)를 포함할 수 있다.
제어부(128)는 드럼(120) 내의 증발가스가 배기되는 가스 이송 라인(210)상에 설치된 베이퍼 컨트롤 밸브(211), 메인 펌프(150) 그리고 방출 라인(140)에 설치된 컨트롤 밸브(142)를 각각 제어할 수 있다.
제어부(128)는 드럼(120) 내의 액체 화물 수위가 기설정된 수위보다 상승되고, 드럼(120) 내의 증발가스 압력이 낮으면 가스 이송 라인(210)을 통해 배기되는 증발가스량이 감소되도록 베이퍼 컨트롤 밸브(211)를 제어한다. 또한, 제어부(128)는 드럼(120) 내의 액체 화물 수위가 기설정된 수위보다 상승되고, 드럼(120) 내의 증발가스 압력이 높으면 가스 이송 라인(210)을 통해 배기되는 증발가스량이 증가되도록 베이퍼 컨트롤 밸브(211)를 제어한다.
이와 같이, 드럼(120)에 유입되는 유량이 방출 라인(140)으로 나가는 유량보다 많으면 드럼(120)의 수위가 상승되게 되고, 이에 따라 드럼(120) 내 압력도 올라가게 된다. 이는 저장 탱크(20)와 드럼(120) 간 압력차가 줄어들게 되어 자연적으로 드럼(120)으로 유입되는 유량이 줄어들게 된다. 반대로, 드럼(120)의 수위가 내려가면 드럼(120) 내의 압력이 줄어들게 되면서 드럼(120)으로 유입되는 유량이 증가하게 되어 드럼(120)으로 유입되는 유량과 나가는 유량을 일정하게 조절할 수 있다. 다만, 유입되는 열에 의하여 드럼(120) 내의 액체 화물이 기화하게 되고 이 때문에 드럼(120) 내에 가압되는데 이 부분은 도 10에서와 같이 드럼 내에 압력을 수위와 증발가스의 압력 곡선(P)을 기준으로 컨트롤할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110 : 액체 화물 이송 라인 120 : 드럼
130 : 필링 라인 140 : 방출 라인
150 : 메인 펌프 200 : 가압부
300 : 쿨링부

Claims (15)

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  6. 액체 화물 저장 탱크에 연결되는 액체화물 이송 라인;
    상기 액체 화물 이송 라인과 연결되고, 액체 화물이 저장되는 공간을 제공하는 드럼;
    상기 액체 화물 저장 탱크에 저장된 액체 화물이 상기 액체 화물 이송 라인을 통해 상기 드럼으로 공급되도록 상기 액체 화물 저장 탱크를 가압하는 가압부;
    상기 드럼에 저장된 액체 화물을 하역하기 위해 상기 드럼의 하부에 연결되고 액체 화물에 이송압력을 제공하기 위한 메인 펌프가 설치된 방출 라인; 및
    상기 방출 라인을 통해 배출되는 액체 화물의 유량을 일정하게 유지시키기 위해 상기 드럼의 압력을 조절하는 드럼 압력 조절부를 포함하되;
    상기 가압부는
    상기 드럼으로부터 증발가스를 제공 받아 압축하는 압축기를 더 포함하고,
    상기 압축기에서 압축된 증발가스는 상기 드럼 내의 증발가스가 배기되는 가스 이송 라인을 통해 상기 액체 화물 저장 탱크에 제공되는 액체 화물 이송 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가압부는
    상기 압축기와 연결되고, 액체 화물 저장 터미널로부터 증발가스를 제공하는 터미널 가스라인을 더 포함하는 액체 화물 이송 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 압축된 증발가스가 상기 액체 화물 저장 탱크에 공급될 때 상기 액체 화물 저장 탱크의 온도 상승을 방지하는 쿨링부를 더 포함하되;
    상기 쿨링부는
    상기 액체 화물 저장 탱크 내부에 설치되어 액체 화물을 스프레이하는 분사 노즐; 및
    상기 분사 노즐과 상기 드럼을 연결하며, 보조 펌프에 의해 상기 드럼에 저장된 액체 화물의 일부를 상기 분사 노즐로 공급하기 위해 제공되는 쿨링용 공급 라인을 포함하는 액체 화물 이송 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 가압부는
    상기 액체 화물 저장 탱크에서 발생되는 증발가스를 가압하기 위해 상기 가스 이송 라인에 상기 압축기를 우회하여 연결되는 우회 라인을 더 포함하고,
    상기 액체 화물 저장 탱크에서 발생되는 증발가스는 상기 우회 라인을 통해 상기 압축기에서 압축된 후 가스 수요처로 공급되는 액체 화물 이송 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 압축기에서 압축된 증발가스 중에 상기 가스 수요처로 공급되고 남은 잉여 증발가스를 상기 드럼에 저장하기 위해 제공되는 회수 라인을 더 포함하는 액체 화물 이송 장치.
  11. 액체 화물 저장 탱크에 저장된 액체 화물이 드럼까지 이송되도록 증발가스를 이용하여 액체 화물 저장 탱크를 가압하는 단계;
    상기 드럼에 저장되는 액체 화물을 메인 펌프의 펌핑을 통해 액체 화물 저장 터미널로 방출하는 단계를 포함하되,
    상기 액체 화물 저장 탱크를 가압하는데 사용되는 증발가스는 상기 드럼 내에서 발생되는 증발가스를 압축기에서 압축한 압축 증발 가스를 사용하며,
    상기 방출 단계는
    상기 드럼으로부터 방출되는 액체 화물의 유량을 일정하게 유지시키기 위해 상기 드럼의 압력을 조절하는 액체 화물 이송 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 드럼의 압력 조절은
    상기 드럼 내의 액체 화물 수위에 대한 상기 드럼 내의 증발가스 압력이 기 설정된 비율보다 낮으면 상기 드럼으로부터 배기되는 증발가스량을 감소시키고,
    상기 드럼 내의 액체 화물 수위에 대한 상기 드럼 내의 증발가스 압력이 기 설정된 비율보다 높으면 상기 드럼으로부터 배기되는 증발가스량을 증가시키는 액체 화물 이송 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 가압 단계에서
    상기 액체 화물 저장 탱크를 가압하는데 사용되는 증발가스가 부족한 경우 상기 가스 저장 터미널에서 발생되는 증발가스를 제공받아 사용하고,
    상기 압축 증발가스를 상기 액체 화물 저장 탱크 내부로 가압함과 동시에 액체 화물을 스프레이하여 하는 상기 액체 화물 저장 탱크의 온도 상승을 방지하는 액체 화물 이송 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 액체 화물 저장 탱크 내부로 스프레이되는 액체 화물은 상기 드럼으로부터 제공받는 액체 화물 이송 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 액체 화물 저장 탱크에 액체 화물이 하역될 때 액체화물 일부가 상기 드럼에 저장되며,
    상기 메인 펌프를 사용하기 전에 진행하는 펌프 쿨다운은 상기 드럼에 저장되어 있는 액체 화물을 이용하여 수행하고, 상기 펌프 쿨다운 과정에서 발생되는 증발가스는 상기 액체 화물 저장 탱크로 제공하는 액체 화물 이송 방법.
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