KR102051685B1 - 액화가스 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크; 상기 액화가스 저장탱크로부터 액화가스를 공급받아 가압하는 펌프; 상기 액화가스 저장탱크에서 상기 펌프로 공급되는 액화가스의 양을 조절하는 조절밸브; 및 상기 펌프를 수용하여, 상기 액화가스 저장탱크와 상기 펌프를 구획하는 콜드박스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액화가스 처리 시스템은, 온도센서나 액화가스 감지 센서를 이용하여 제2 룸 내부의 액화가스의 누출여부를 감지하고, 제2 룸 내부로 액화가스가 누출되는 경우, 핸들부의 조작이나 블록밸브를 통해 제2 룸 내부로 누출되는 액화가스의 양이 증가하지 않도록 방지할 수 있다.

Description

액화가스 처리 시스템{A Treatment System of Liquefied Gas}
본 발명은 액화가스 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 하는 엔진으로서, 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.
국내등록특허 제808777호, 국내등록특허 제1280185호 등에는 LNG를 처리하기 위한 장비(기화기 등)가 기술되어 있다. 하지만, 탱크(액화가스 저장탱크)로부터 LNG가 공급되는 과정에서 액화가스가 누출될 위험이 있고, 일반적으로 탱크 내부에 잠형 펌프를 설치하고 펌프의 고장을 대비하여 2개를 설치하게 되며, 펌프의 정비시 탱크 내부의 액화가스를 비우고 탱크의 내부로 들어가야 하는 번거로움이 발생할 우려가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 액화가스의 누출 위험을 감소시키고, 펌프의 관리가 용이한 액화가스 처리 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크; 상기 액화가스 저장탱크로부터 액화가스를 공급받아 가압하는 펌프; 상기 액화가스 저장탱크에서 상기 펌프로 공급되는 액화가스의 양을 조절하는 조절밸브; 및 상기 펌프를 수용하여, 상기 액화가스 저장탱크와 상기 펌프를 구획하는 콜드박스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 콜드박스는, 상기 액화가스 저장탱크를 더 수용하고, 상기 액화가스 저장탱크와 상기 펌프를 구획하도록 격벽을 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 액화가스 저장탱크에서 상기 펌프를 경유하여 마련되는 공급라인을 더 포함하되, 상기 공급라인의 일단은 상기 액화가스 저장탱크의 하부에 마련되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 액화가스 저장탱크는 상하 일렬로 복수개 포함되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 콜드박스는, 상기 액화가스 저장탱크를 수용하는 제1 룸; 및 상기 펌프를 수용하는 제2 룸을 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 제2 룸에서 상기 액화가스 저장탱크와 상기 펌프 사이의 상기 공급라인에 연결되되, 상기 제2 룸의 외부로 돌출되는 핸들부; 및 상기 제2 룸 내부에 마련되는 액화가스 감지 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 조절밸브는 블록밸브로 이루어지고, 상기 제2 룸 내부에 마련되어 온도를 감지하는 온도센서를 더 포함하고, 상기 제2 룸 내부로 액화가스가 누출되는 것으로 상기 온도센서가 감지하는 경우, 상기 블록밸브는 액화가스의 공급을 차단하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 액화가스 저장탱크의 위치는 상기 펌프 보다 높게 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액화가스 처리 시스템은, 온도센서나 액화가스 감지 센서를 이용하여 제2 룸 내부의 액화가스의 누출여부를 감지하고, 제2 룸 내부로 액화가스가 누출되는 경우, 핸들부의 조작이나 블록밸브를 통해 제2 룸 내부로 누출되는 액화가스의 양이 증가하지 않도록 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은, 누출된 액화가스가 외부로 방출되지 않고, 제2 룸 내부에 저장되도록 커버할 수 있어, 추후 누출된 액화가스를 수거할 수도 있다.
또한, 본 발명은, 액화가스 저장탱크의 누설 방지를 위해 잠형 펌프를 사용할 필요가 없어, 고장을 대비하여 펌프를 복수로 설치할 필요가 없으므로 장비를 절감할 수 있고, 잠형 펌프의 수리를 위해 액화가스 저장탱크 내부의 액화가스를 비울 필요가 없으므로 펌프의 수리가 용이할 수 있다.
또한, 본 발명은, 열교환기 및 수요처를 콜드박스의 외부에 마련하고, 콜드박스에 펌프를 설치하거나, 펌프와 액화가스 저장탱크를 설치함으로써, 콜드박스의 크기를 최소화하여 펌프 및 공급라인으로부터 누출되는 액화가스를 커버할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 펌프(20), 공급라인(30), 콜드박스(40), 핸들부(50) 및 액화가스 감지 센서(60)를 포함한다.
액화가스 저장탱크(10)는 액화가스를 주유원(도시하지 않음, 탱크 로리 등)으로부터 공급받기 위하여, 액화가스 주유라인(도시하지 않음)에 의해 주유원과 연결될 수 있고, 액화가스를 운반하거나 액화가스를 연료로 사용하는 모든 선박, 예를 들어, 액화가스 운반선 또는 액화가스 추진선에 구비될 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)는, 수요처(일 예로 엔진, 도시하지 않음)에 공급될 액화가스를 저장한다. 액화가스 저장탱크(10)는 액화가스를 액체상태로 보관하여야 하는데, 이때 액화가스 저장탱크(10)는 압력 탱크 형태를 가질 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)는, 외조 탱크(도시하지 않음), 내조 탱크(도시하지 않음), 단열부(도시하지 않음)를 포함한다. 외조 탱크는 액화가스 저장탱크(10)의 외벽을 이루는 구조로서, 스틸로 형성될 수 있으며, 내조 탱크는 스테인레스 재질로 형성될 수 있으며, 5bar 내지 10bar(일례로 6bar)의 압력을 견딜 수 있도록 설계될 수 있다. 그리고 단열부는, 내조 탱크와 외조 탱크의 사이에 구비되며 외부 열에너지가 내조 탱크로 전달되는 것을 차단할 수 있다.
펌프(20)는 액화가스 저장탱크(10)로부터 배출되는 액화가스를 공급받아 가압한다. 이러한, 펌프(20)는 부스팅 펌프(Boosting Pump)와 고압 펌프(High Pressure)를 포함할 수 있다.
펌프(20)는 수요처에서 요구하는 액화가스의 양이 충분히 공급되도록 하고, 액체 상태에 놓여있는 액화가스를 가압하여 온도를 다소 높일 수 있다. 물론, 펌프(20)는 수요처에서 요구하는 압력으로 액화가스를 가압하여 수요처에 공급함으로써, 수요처가 액화가스를 통해 동력을 생산하도록 할 수 있다.
게다가, 펌프(20)의 위치는 액화가스 저장탱크(10)의 위치 보다 낮게 이루어져, 액화가스 저장탱크(10)에서 배출되는 액화가스의 흐름이 원활히 이루어질 수 있다.
뿐만 아니라, 본 실시예는 펌프(20)가 콜드박스(40) 내부에 마련되어 액화가스 누출을 감소시키고 커버할 수 있으므로, 액화가스 저장탱크(10)의 누설 방지를 위해 잠형 펌프를 사용할 필요가 없어, 고장을 대비하여 펌프를 복수로 설치할 필요가 없으므로 장비를 절감할 수 있고, 펌프(20)가 액화가스 저장탱크(10)의 외부에 마련되므로 펌프의 수리를 위해 액화가스 저장탱크(10) 내부의 액화가스를 비울 필요가 없으므로 펌프(20)의 수리가 용이할 수 있다.
본 실시예에서, 펌프(20)에 의해 가압된 액화가스는 수요처로 공급되는데, 수요처는 가스터빈 또는 엔진일 수 있으며, 엔진은 프로펠러를 구동하기 위한 엔진일 수 있고, 액화가스의 연소에 의해 구동력을 발생시키는 내연기관일 수 있다.
공급라인(30)은 액화가스 저장탱크(10)에서 펌프(20)를 경유하여 수요처까지 연결될 수 있다. 게다가, 도면에 도시하지는 않았으나, 공급라인(30) 상에서 후술되는 콜드박스(40)의 외부에 열교환기 등이 마련되어 수요처로 공급되는 액화가스의 상태를 변화시킬 수 있다.
여기서, 공급라인(30)의 일단은 액화가스 저장탱크(10)의 하부에 마련될 수 있다. 즉, 공급라인(30)의 일단이 액화가스 저장탱크(10)의 하부에서 이루어지도록, 액화가스 저장탱크(10)에 마련되는 연결구는 액화가스 저장탱크(10)의 하측에 이루어질 수 있다. 이러한, 공급라인(30) 상에는 액화가스 저장탱크(10)로부터 배출되는 액화가스의 공급량을 조절하도록 조절밸브(31)가 마련될 수 있다.
콜드박스(40)는 액화가스 저장탱크(10)와 펌프(20)를 수용할 수 있다.
예를 들어, 콜드박스(40)는 이중 구조를 이룰 수 있으며, 이중 구조에 의해 공기층으로 단열을 이루어, 외부로부터 내부로 온도가 전달되는 것을 감소시킬 수 있다. 본 실시예는 콜드박스(40)에 펌프(20)가 마련됨은 물론 액화가스 저장탱크(10)가 마련됨으로써, 외부로부터 콜드박스(40) 내에 상온의 영향이 미치는 것을 감소시킨다.
콜드박스(40)는 액화가스 저장탱크(10)와 펌프(20)가 내부에 위치하여, 액화가스 저장탱크(10)가 상온에 노출되는 것을 감소시켜 액화가스 저장탱크(10) 내의 액화가스의 보냉을 유지함으로써 액화가스가 상온에 노출되어 기화됨에 따라 발생하는 증발가스를 줄일 수 있다.
콜드박스(40)는 액화가스 저장탱크(10)와 펌프(20)를 구획하는 격벽(41)을 포함한다. 예를 들어, 콜드박스(40)는 제1 룸(42) 및 제2 룸(43)을 포함한다. 제1 룸(42)은 하나의 공간을 이루어 액화가스 저장탱크(10)를 수용할 수 있고, 제2 룸(43)은 제1 룸(42)과 별도의 공간을 이루어 펌프(20)를 수용할 수 있다. 제1 룸(42)과 제2 룸(43)은 개별의 컨테이너 형태로 이루어지거나, 하나의 컨테이너가 2 공간으로 구획된 형태일 수 있다. 여기서, 제1 룸(42)과 제2 룸(43)은 사이에 격벽(41)이 마련되어, 제1 룸(42)과 제2 룸을 구획한다. 이와 같이, 펌프(20)는 액화가스 저장탱크(10)의 외부에 마련되되, 액화가스 저장탱크(10)와 별도의 공간인 제2 룸(43)에 수용될 수 있다.
게다가, 본 실시예는 열교환기 및 수요처를 콜드박스(40)의 외부에 마련하고, 콜드박스(40)에 펌프(20)를 설치하거나, 펌프(20)와 액화가스 저장탱크(10)를 설치함으로써, 콜드박스(40)의 크기를 최소화하여 펌프(20) 및 공급라인(30)으로부터 누출되는 액화가스를 제2 룸(43)에 저장하여 커버할 수 있다.
핸들부(50)는 제2 룸(43)에서 액화가스 저장탱크(10)와 펌프(20) 사이의 공급라인(30)에 연결되되, 제2 룸(43)의 외부로 돌출될 수 있다. 예를 들어, 핸들부(50)는 일단이 조절밸브(31)에 연결되고, 타단이 제2 룸(43)의 외부로 돌출되는 핸들의 형태로 이루어진다.
여기서, 액화가스 감지 센서(60)가 제2 룸(43) 내부에 마련될 수 있으며, 공급라인(30)의 파손 등에 의해 액화가스가 누출되면, 액화가스 감지 센서(60)가 제2 룸(43) 내부의 액화가스를 감지하게 된다. 공급라인(30)의 일부 중 제2 룸(43) 내부에서, 조절밸브(31)의 개방으로 액화가스가 경유하는 경우, 액화가스의 누출을 방지하도록 조절밸브(31)를 잠구어 공급라인(30)을 폐쇄시킬 필요가 있다.
이때, 작업자는 제2 룸(43)으로 진입할 필요없이 제2 룸(43)의 외부로 돌출되는 핸들부(50)를 조작하여 제2 룸(43)의 내부로 액화가스가 추가로 누출되지 않도록 방지할 수 있으며, 콜드박스(40)는 폐쇄된 상태로 이루어져 누출된 액화가스가 제2 룸(43) 내부에 저장된 형태가 되어 추후 수거할 수도 있다.
또한, 본 실시예에서 조절밸브(31)는 제2 룸(43) 내부에서 공급라인(30) 상에 마련되되, 액화가스 저장탱크(10)에 인접하게 마련되어, 공급라인(30)의 파손 등에 의한 누출을 조절밸브(31)의 폐쇄로 미연에 방지할 수 있다.
게다가, 액화가스 감지 센서(60)로부터 제2 룸(43) 내부에 액화가스가 감지되는 경우, 이를 수신받아 작업자에게 알람하는 알람부(도시하지 않음)가 제2 룸(43)의 외부에 마련될 수도 있다.
이와 같이 본 실시예는, 액화가스 감지 센서(60)에 의해 제2 룸(43) 내부의 액화가스의 누출여부를 감지하고, 핸들부(50)를 조작하여 제2 룸(43) 내부로 누출되는 액화가스의 양이 증가하지 않도록 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다. 앞서 설명한 제1 실시예와 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2를 참조하여 액화가스 처리 시스템(2)을 설명하도록 한다. 본 실시예의 액화가스 처리 시스템(2)은, 액화가스 저장탱크(100), 펌프(20), 공급라인(30) 및 콜드박스(40)를 포함한다.
본 실시예는 제1 실시예와 액화가스 저장탱크(100)가 다르게 구성된다.
본 실시예의 액화가스 저장탱크(100)는 상하 일렬로 복수개 포함된다. 예를 들어, 액화가스 저장탱크(100)는 2개 포함되어 상하 일렬로 마련되고, 복수의 액화가스 저장탱크(100)가 하나의 제1 룸(42)에 마련될 수 있다. 이와 달리, 액화가스 저장탱크(100)의 수에 대응하여 제1 룸이 마련될 수도 있다.
본 실시예에서 핸들부(도 1 참조; 50) 및 액화가스 감지 센서(도 1 참조; 60)는 생략하였으나, 제1 실시예와 동일 또는 유사하게 조절밸브(31)에 마련될 수 있음은 물론이다.
게다가, 본 실시예에서는 각각의 액화가스 저장탱크(100)에 공급라인(30)이 연결되고, 각각의 액화가스 저장탱크(100)에 연결되는 공급라인(30)이 합류하여 펌프(20)로 연결될 수 있다. 이때, 복수의 액화가스 저장탱크(100) 각각의 액화가스 공급량을 조절하도록 조절밸브(31)는 액화가스 저장탱크(100) 각각에 대응하여 공급라인(30) 상에 마련될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예는 액화가스 저장탱크(100)의 누설 방지를 위해 잠형 펌프를 사용할 필요가 없어, 잠형 펌프의 수리를 위해 액화가스 저장탱크(100) 내부의 액화가스를 비울 필요가 없으므로 펌프의 수리가 용이할 수 있으며, 누출된 액화가스가 외부로 방출되지 않고, 제2 룸(43) 내부에 저장되도록 커버할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다. 앞서 설명한 제1 실시예와 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3을 참조하여 액화가스 처리 시스템(3)을 설명하도록 한다. 본 실시예의 액화가스 처리 시스템(3)은, 액화가스 저장탱크(10), 펌프(20), 공급라인(30), 콜드박스(40), 온도센서(70) 및 블록밸브(80)를 포함하고, 본 실시예는 제1 실시예의 핸들부(50)와 액화가스 감지 센서(60)가 생략되고, 온도센서(70) 및 블록밸브(80)가 추가되는 것이 다르다.
온도센서(70)는 제2 룸(43) 내의 하부에 마련될 수 있다. 제2 룸(43)내부로 액화가스가 누출되는 경우, 액화가스는 극저온을 이루므로 온도가 누출되지 않는 평시에 대비하여 온도가 떨어질 수 있다. 이와 같이, 온도센서(70)를 통해 제2 룸(43) 내부의 온도변화를 감지하여 액화가스의 누출여부를 감지한다.
블록밸브(예를 들어 PNEUMATIC VALVE, 80)는 유압 또는 공압을 사용하는 밸브로 이루어져, 제2 룸(43) 내부에 액화가스가 누출되는 경우 제2 룸(43) 내부의 누출되는 액화가스의 양이 증가되지 않도록 차단한다.
이와 같이 본 실시예는, 온도센서(70)에 의해 제2 룸(43) 내부의 온도변화를 통해 액화가스의 누출여부를 감지하고, 변화된 온도에 의해 액화가스가 누출된 것으로 판단하여 블록밸브(80)는 자동으로 공급라인(30)을 폐쇄하여 누출되는 액화가스의 양이 증가하지 않도록 방지할 수 있다.
1,2,3: 액화가스 처리 시스템 10, 100: 액화가스 저장탱크
20: 펌프 30: 공급라인
31: 조절밸브 40: 콜드박스
41: 격벽 42: 제1 룸
43: 제2 룸 50: 핸들부
60: 액화가스 감지 센서 70: 온도센서
80: 블록밸브

Claims (8)

  1. 액화가스 저장탱크;
    상기 액화가스 저장탱크로부터 액화가스를 공급받아 가압하는 펌프;
    상기 액화가스 저장탱크에서 상기 펌프로 공급되는 액화가스의 양을 조절하는 조절밸브; 및
    상기 펌프를 수용하여, 상기 액화가스 저장탱크와 상기 펌프를 구획하는 콜드박스를 포함하고,
    상기 콜드박스는,
    상기 액화가스 저장탱크를 더 수용하고,
    상기 액화가스 저장탱크와 상기 펌프를 구획하도록 격벽을 포함하며,
    상기 콜드박스는,
    상기 액화가스 저장탱크를 수용하는 제1 룸; 및
    상기 펌프를 수용하는 제2 룸을 포함하고,
    상기 제2 룸에서 상기 액화가스 저장탱크와 상기 펌프 사이의 공급라인에 연결되되, 상기 제2 룸의 외부로 돌출되는 핸들부; 및
    상기 제2 룸 내부에 마련되는 액화가스 감지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조절밸브가 마련되며, 상기 액화가스 저장탱크에서 상기 펌프를 경유하여 마련되는 공급라인을 더 포함하되,
    상기 공급라인의 일단은 상기 액화가스 저장탱크의 하부에 마련되는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 액화가스 저장탱크는 상하 일렬로 복수개 포함되는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 액화가스 저장탱크;
    상기 액화가스 저장탱크로부터 액화가스를 공급받아 가압하는 펌프;
    상기 액화가스 저장탱크에서 상기 펌프로 공급되는 액화가스의 양을 조절하는 조절밸브; 및
    상기 펌프를 수용하여, 상기 액화가스 저장탱크와 상기 펌프를 구획하는 콜드박스를 포함하고,
    상기 콜드박스는,
    상기 액화가스 저장탱크를 더 수용하고,
    상기 액화가스 저장탱크와 상기 펌프를 구획하도록 격벽을 포함하며,
    상기 콜드박스는,
    상기 액화가스 저장탱크를 수용하는 제1 룸; 및
    상기 펌프를 수용하는 제2 룸을 포함하고,
    상기 조절밸브는 블록밸브로 이루어지고,
    상기 제2 룸 내부에 마련되어 온도를 감지하는 온도센서를 포함하고,
    상기 제2 룸 내부로 액화가스가 누출되는 것으로 상기 온도센서가 감지하는 경우, 상기 블록밸브는 액화가스의 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 액화가스 저장탱크의 위치는 상기 펌프 보다 높게 이루어지는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
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