KR102051648B1

KR102051648B1 - Lng 운반선의 증발가스 처리 시스템

Info

Publication number: KR102051648B1
Application number: KR1020130086929A
Authority: KR
Inventors: 박종완; 장재형
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2019-12-03
Also published as: KR20150011674A

Abstract

본 발명은 증발가스(BOG)를 감지하는 압력센서를 구비한 LNG 저장탱크; 상기 LNG 저장탱크와 연결되는 LNG 운송관 및 증발가스(BOG) 운송관을 수용하는 구조를 가지는 이덕터; 및 상기 이덕터와 연동되는 가액분리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 증발가스 처리 시스템에 관한 것이다.
상기와 같은 증발가스 처리 시스템을 통해, 본 발명은 BOG 회수를 효율적으로 할 수 있어 CARGO 탱크 내부의 압력 조절이 간편해지는 효과가 있을 뿐 아니라, 유출되는 BOG를 조절함으로써, 천연가스를 효율적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

Description

LNG 운반선의 증발가스 처리 시스템{BOG PROCESSING SYSTEM OF LNG SHIP}

본 발명은 LNG 운반선의 증발가스 처리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이덕터를 사용하여 BOG 회수를 효율적으로 할 수 있고, 이에 따라 천연가스를 효과적으로 사용할 수 있는 증발가스 처리 시스템에 관한 것이다.

천연가스는 통상 액화되어 LNG 상태로 원거리에 걸쳐 수송된다. 이때 천연가스를 액화하여 LNG로 만드는 제1위치로부터 LNG를 기화하여 각 사용처로 분배하는 제 2 위치까지 LNG를 수송하는 데에는 LNG 운반선이 사용된다.

천연가스의 액화온도는 대략 상압 -163℃ 근처의 극저온이므로, LNG 저장탱크를 단열하여도 외부의 열이 LNG에 전달된다. 그에 따라 LNG 운반선에 의해 LNG를 수송하는 도중에 LNG는 저장탱크 내에서 지속적으로 기화하여 BOG가 발생한다. BOG의 발생으로 인하여 저장탱크의 압력이 설정된 안전압력 이상이 되면, BOG는 안전밸브를 통하여 저장탱크의 외부로 배출된다. 이와 같이 배출된 BOG는 선박의 연료로 사용하거나 재액화하여 다시 저장탱크로 돌려보내야 한다.

상기와 같이, 액화천연가스(LNG)를 저장하고 있는 탱크내부에서는 열 침입으로 인하여 LNG가 기화함으로써 BOG(boiled of gas)가 생성되게 되므로, 생성된 BOG로 인하여 저장 내부의 압력이 상승하게 되면 폭발 등의 위험이 따르기 때문에 BOG는 반드시 처리를 해야 한다.

현재 운항되고 있는 LNG Carrier에서는 발생한 BOG를 DFDE(이중연료 추진방식)에 활용하거나, BOG를 모두 활용하지 못한 경우에는 GCU를 사용하여 태워서 방출하고 있다. 하지만 BOG를 활용하는 장비들은 효율성이 떨어질 뿐 아니라, 시스템 구축에도 많은 비용이 소모되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 생성된 BOG를 회수하기 위한 수단으로 이덕터를 설치하여 LNG와 BOG를 혼합시켜 액화시킬 수 있는 처리 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 이덕터 후단에 기액분리기를 추가로 설치하여 BOG 양을 컨트롤할 수 있는 처리 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 증발가스(BOG)를 감지하는 압력센서를 구비한 LNG 저장탱크; 상기 LNG 저장탱크와 연결되는 LNG 운송관 및 증발가스(BOG) 운송관을 수용하는 구조를 가지는 이덕터; 및 상기 이덕터와 연동되는 가액분리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 증발가스 처리 시스템을 제공한다.

상기 압력센서에서 감지된 증발가스(BOG) 압력이 일정수준 이상시 상기 LNG 운송관을 통해 LNG를 운송시킬 수 있도록 펌프가 구비되고, 상기 이덕터는 상기 LNG 운송관을 통해 운송된 LNG를 모티브 유체로 하고, 상기 증발가스 운송관을 통해 운송된 증발가스(BOG)를 액화시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 가액분리기는 액화되지 않은 증발가스(BOG)를 다시 상기 이덕터로 재순환시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 이덕터 및 기액분리기로 구성된 LNG 운반선의 증발가스(BOG) 처리 시스템을 제시한다.

이에 따라, BOG 회수를 효율적으로 할 수 있어 CARGO 탱크 내부의 압력 조절이 간편해지는 효과가 있다.

또한, 유출되는 BOG를 조절함으로써, 천연가스를 효율적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 운반선의 BOG 처리 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 HYSYS 모델링에 대한 개략도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 LNG 운반선의 증발가스(BOG) 처리 시스템에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 운반선의 BOG 처리 시스템을 나타내는 개략도이다.

상기 도 1을 참조하여, 이하 BOG 처리 시스템에 대해 설명한다.

본 발명에 다른 LNG 운반선의 증발가스 처리 시스템은 LNG 저장탱크(100), LNG 운송관(110) 및 증발가스 운송관(120)을 수용하는 이덕터(200) 및 상기 이덕터(200)와 연동되는 가액분리기(300)를 포함한다.

액화천연가스(LNG)를 저장하고 있는 탱크(100) 내부에서는 열 침입으로 인하여 LNG가 기화함으로써 BOG(boiled of gas)가 생성되게 되므로, 생성된 BOG로 인하여 저장 내부의 압력이 상승하게 되면 폭발 등의 위험이 따르기 때문에 BOG는 반드시 처리를 해야 한다. 본 발명은 이와 같은 BOG의 처리 및 회수에 있어서 이덕터(200)를 활용하는 것이 특징이다.

도 1을 참조하면, LNG 저장탱크(100) 내부의 압력은 압력 감지기(PT, 101)로 모니터링 되고 있다. 상기 압력 감지기(101)는 LNG 저장탱크(100)의 상부측에 설치되고, 저장탱크 내의 압력을 감지하여, 일정수준 이상의 증발가스(BOG) 감지시 이를 운송관(120)을 통하여 탱크 외부로 배출시키는 작업을 모니터링한다.

또한, 상기와 같이 상기 일정 수준의 압력보다 높아져 BOG를 방출해야 하는 상황이 발생되면, LNG 저장탱크(100) 내부의 펌프(105)도 동시에 작동시킨다. 이와 같이, 증발가스와 LNG를 동시에 저장탱크(100)로부터 배출시키는 이유는 본 발명에서 적용하는 이덕터(200)를 활용하기 위함이다.

즉, 펌프(105)의 작동으로 인하여 LNG는 LNG 운송관(110)을 통하여 이덕터(120)의 모티브 유체로 활용되고, BOG도 마찬가지로 운송관(120)을 통해서 이덕터(120)의 suction유체로 작동하게 된다. 상기 작동방식은 이덕터(120)로 motive 유체인 LNG가 유입되면 이덕터의 suction 부분은 진공상태가 되므로 BOG를 빨아들이게 된다. 이렇게 빨려 들어간 BOG가 극저온의 LNG와 혼합되어 액화된 후, 이덕터(200) 후단에 장착되는 기액분리기(300)를 통과하게 된다. 여기서, 상기 이덕터(200)를 통과한 혼합유체가 상기 기액분리기(300)에 투입되기 전 추가로 LNG를 주입하기 위한 LNG 보충관(130)을 더 포함할 수 있는데, 이는 BOG를 더욱 확실하게 액화시키기 위함이다.

마지막으로 기액분리기(300)에서 BOG와 LNG를 분리하여 LNG는 저장탱크로 회수되고, BOG는 활용을 위해 별도 라인(140)으로 빼내어 이덕터로 재순환시킬 수 있다. 이후, LNG 저장탱크(100)의 압력이 일정 수준아래로 내려가면 펌프(105)의 작동을 멈춘다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 적용되는 BOG 발생량을 1ton/h로 가정했을 때 약 30ton/h의 LNG를 motive 유체로 사용하면 된다는 것을 HYSYS modeling을 통해서 확인하였다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 이덕터(200)를 활용한 BOG 처리 시스템을 통하여, LNG 저장탱크(100)에 저장된 LNG를 이덕터(200)의 motive 유체로 활용하고, BOG를 suction 유체로 적용 시킴으로써, BOG는 LNG 펌프의 작동만으로도 효과적으로 LNG와 혼합되어 액화시킬 수 있을 뿐 아니라, 이덕터(200) 후단에 기액분리기(300)를 두어 액화되지 않은 BOG를 활용하거나 이덕터(200)로 재 순환시켜 활용되는 방출하는 BOG양을 컨트롤할 수 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 BOG 처리 시스템이 작동하는 방법에 대해 설명하면 하기와 같다.

먼저, LNG 저장탱크(100) 내부의 압력을 체크하는 압력감지기(101)를 통하여 실시간 모니터링을 하게 되고, 이 때 일정수준 이상의 압력이 감지되면 탱크 내부의 펌프(105)를 작동시킨다. 이와 같이, 펌프(105)를 통해서 LNG가 이덕터에 도달하여 모티브 유체로 기능을 하고, 증발가스도 마찬가지로 이덕터에 도달하여 석션(SUCTION) 유체로 기능을 하여 액화된다.

다음으로, 이덕터(200) 후단에 설치된 기액분리기(300)를 통하여 액화되지 않은 BOG를 활용하거나 이덕터로 재순환시켜 BOG를 컨트롤한다. 이 후, 저장탱크 내부의 압력감지기가 일정수준 이하로 압력을 감지한 후, 상기 펌프의 작동은 멈추게 된다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

100: LNG 저장탱크 101: 압력 감지기
105: 펌프 110: LNG 운송관
120: BOG 운송관 200: 이덕터
300: 기액분리기

Claims

증발가스(BOG)를 감지하는 압력센서(101)를 구비한 LNG 저장탱크(100);
상기 LNG 저장탱크(100)와 연결되는 LNG 운송관(110) 및 증발가스(BOG) 운송관(120)을 수용하는 구조를 가지는 이덕터(200); 및
상기 이덕터(200)와 연동되는 기액분리기(300)를 포함하고,
상기 압력센서(101)에서 감지된 증발가스(BOG) 압력이 일정수준 이상시 상기 LNG 운송관(110)을 통해 LNG를 운송시킬 수 있도록 펌프(105)가 구비된 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 증발가스 처리 시스템.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 이덕터(200)는 상기 LNG 운송관(110)을 통해 운송된 LNG를 모티브 유체로 하고, 상기 증발가스 운송관(120)을 통해 운송된 증발가스(BOG)를 액화시키는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 증발가스 처리 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 기액분리기(300)는 액화되지 않은 증발가스(BOG)를 다시 상기 이덕터(200)로 재순환시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 증발가스 처리 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 이덕터(200)를 통과한 혼합유체가 상기 기액분리기(300)에 투입되기 전 추가로 LNG를 주입하기 위한 LNG 보충관(130)을 더 포함하는 LNG 운반선의 증발가스 처리 시스템.