KR102153779B1 - 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템은, 냉매와 가스를 열교환시켜 상기 가스를 재액화하는 재액화 장치; 상기 재액화 장치에서 적어도 일부 재액화된 가스를 공급받아 기액으로 분리하는 기액 분리기; 및 상기 재액화 장치에 상기 냉매를 공급하는 냉매 장치를 포함하고, 상기 기액 분리기는, 분리된 기상을 상기 냉매와 열교환시키는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박{Gas Treatment System and Vessel having the same}
본 발명은 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박에 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 선박의 연료로서, 가솔린이나 디젤을 대체하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas) 등과 같은 액화가스를 사용하여 LNG 운반선 및 컨테이너 운반선 등 다양한 선박의 추진에 사용되고 있다.
액화가스가 액상으로 보관될 때 액화가스 저장탱크로 열침투가 발생함에 따라 일부 액화가스는 기화되어 증발가스(Boiled off Gas)가 생성되는데, 이러한 증발가스는 자연증발가스(Natural Boiled off Gas; NBOG)로 액화가스 처리 시스템에 문제를 일으킬 수 있어, 기존에는 증발가스를 외부로 배출시켜 태우는 방법(기존에는 탱크 압력을 낮춰 탱크의 파손 위험을 제거하기 위해서 증발가스를 단순히 외부로 배출 처리하였다.)으로 소비시켜 문제를 해결하고자 하였다.
그러나 이는 환경오염과 자원낭비의 문제를 일으키고 있다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해, 액화가스를 재액화시키는 기술에 대해서 수많은 연구 및 개발이 진행되고 있는 실정이다.
본 발명은 종래의 기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 액화가스의 재액화 장치에서 냉매 장치의 효율을 극대화시킬 수 있는 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 가스 처리 시스템은, 냉매와 가스를 열교환시켜 상기 가스를 재액화하는 재액화 장치; 상기 재액화 장치에서 적어도 일부 재액화된 가스를 공급받아 기액으로 분리하는 기액 분리기; 및 상기 재액화 장치에 상기 냉매를 공급하는 냉매 장치를 포함하고, 상기 기액 분리기는, 분리된 기상을 상기 냉매와 열교환시키는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 냉매 장치는, 상기 냉매를 압축하는 냉매 압축기; 상기 냉매 압축기에서 압축된 냉매에 냉열을 공급하는 냉매 쿨러; 및 상기 냉매 압축기와 상기 냉매 쿨러 사이에 구비되는 제1 냉매 열교환기를 더 포함하고, 상기 제1 냉매 열교환기는, 상기 기액 분리기에서 상기 분리된 기상을 공급받아 상기 냉매 압축기에서 공급되는 상기 냉매와 열교환시켜 상기 냉매를 예냉시킨 후 상기 냉매 쿨러로 공급할 수 있다.
구체적으로, 상기 냉매 장치는, 상기 재액화 장치와 상기 냉매 압축기의 유입단 사이에 구비되는 제2 냉매 열교환기를 더 포함하고, 상기 제2 냉매 열교환기는, 상기 제1 냉매 열교환기에서 열교환된 상기 분리된 기상을 공급받아 상기 재액화 장치에서 열교환된 상기 냉매와 열교환시켜 상기 냉매를 후냉시킨 후 상기 냉매 압축기로 공급할 수 있다.
구체적으로, 상기 냉매 장치에서 토출되는 상기 분리된 기상을 공급받아 압축한 후 수요처로 공급하는 연료가스 압축기를 더 포함하고, 상기 연료가스 압축기는, 상온용 압축기일 수 있다.
구체적으로, 상기 냉매 장치는, 상기 냉매 쿨러의 하류에 구비되어 상기 냉매 쿨러에서 쿨링된 냉매를 감압시키는 감압 수단; 및 상기 감압 수단과 상기 재액화 장치 사이에 구비되어, 상기 감압 수단에 의해 감압된 냉매를 기액으로 분리하는 냉매 기액분리기를 더 포함하고, 상기 냉매 기액분리기는, 분리된 기상의 냉매를 상기 제2 냉매 열교환기로 공급하고, 분리된 액상의 냉매를 상기 재액화 장치로 공급할 수 있다.
구체적으로, 상기 냉매 압축기와 상기 냉매 기액분리기를 연결하되, 상기 제1 냉매 열교환기, 상기 냉매 쿨러 및 상기 감압 수단을 구비하는 냉매 순환 제1 라인; 상기 냉매 기액분리기와 상기 재액화 장치를 연결하는 냉매 순환 제2 라인; 및 상기 재액화 장치와 상기 냉매 압축기를 연결하되, 상기 제2 냉매 열교환기를 구비하는 냉매 순환 제3 라인을 더 포함하고, 상기 냉매 순환 제3 라인은, 상기 제2 냉매 열교환기와 상기 재액화 장치 사이에서 분기되어 상기 냉매 기액분리기와 연결되어, 상기 냉매 기액분리기에서 분리된 기상의 냉매를 배출하는 기체 배출라인을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 액화가스 저장탱크와 상기 기액 분리기를 연결하며, 상기 액화가스 저장탱크에서 발생되는 증발가스를 상기 기액 분리기로 공급하는 가스 공급라인; 상기 기액 분리기와 상기 액화가스 저장탱크를 연결하며, 상기 기액 분리기에서 분리된 액상을 상기 액화가스 저장탱크로 복귀시키는 액화가스 복귀라인; 및 상기 기액 분리기와 상기 연료가스 압축기를 연결하되, 상기 제1 냉매 열교환기 및 상기 제2 냉매 열교환기를 구비하는 플래시 가스 공급라인; 및 상기 연료가스 압축기와 상기 수요처를 연결하는 연료가스 공급라인을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 감압 수단은, 줄-톰슨 밸브일 수 있다.
구체적으로, 상기 가스는, 액화가스 저장탱크에서 발생되는 증발가스(Boil-Off Gas) 또는 천연가스(Natural Gas)일 수 있다.
구체적으로, 상기 가스 처리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박일 수 있다.
본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박은, 재액화된 액화가스에서 발생되는 플래시 가스의 냉열을 재액화 장치의 냉매 장치에의 열교환에 사용함으로써 재액화 효율이 증대되고 냉매 압축기의 운전 효율이 상승하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박은, 재액화된 액화가스에서 발생되는 플래시 가스를 연료 가스로 사용 시, 연료 가스를 압축하는 증발가스 압축기를 상온용 압축기로 사용할 수 있어 구축 비용이 절감되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 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.
이하에서 액화가스는 LPG, LNG, 에탄 등일 수 있으며, 예시적으로 LNG(Liquefied Natural Gas)를 의미할 수 있으며, 증발가스는 자연 기화된 LNG 등인 BOG(Boil-Off Gas)를 의미할 수 있다.
액화가스는 액체 상태, 기체 상태, 액체와 기체 혼합 상태, 과냉 상태, 초임계 상태 등과 같이 상태 변화와 무관하게 지칭될 수 있으며, 증발가스 역시 마찬가지임을 알려 둔다. 또한 본 발명은 처리 대상이 액화가스로 한정되지 않고, 액화가스 처리 시스템 및/또는 증발가스 처리 시스템일 수 있고, 하기 실시할 각 도면의 시스템은 서로 적용될 수 있음은 자명하다. 또한, 이하에서 기술하는 혼합 유체는, 혼합된 증발가스 또는 적어도 일부 액상이 포함된 유체일 수 있다.
이때, 선박(1)은 LNG를 연료로 사용하는 선박, FLNG, FSRU 또는 LNG Carrier 등의 선박일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(2)은, 증발가스 압축기(10), 재액화 장치(20), 기액 분리기(30), 냉매 장치(40), 연료가스 압축기(50) 및 수요처(60)를 포함하며, 가스 처리 시스템(2)이 설치된 선박(1)은, 상갑판(D), 상갑판(D) 상측에 구축되는 상부구조물인 탑사이드(C) 및 액화가스 저장탱크(T)가 구축되는 선내부(부호 도시하지 않음)로 구성된 선체(S)를 가지고 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(2)을 포함하는 선박(1)은, 해상에서 액화가스를 재기화하여 액화가스를 육상 터미널로 공급할 수 있도록 하기 위해, 액화가스 운반선에 가스 처리 시스템(2)을 설치한 액화가스 재기화 선박(LNG RV) 또는 부유식 액화가스 저장 및 재기화 설비(FSRU)일 수 있다.
이하에서는, 도 1 및 도 2을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(2)을 포함하는 선박(1)에 대해서 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(2)의 개별적인 구성을 기술하기에 앞서, 개별적인 구성들을 유기적으로 연결하는 기본적인 유로들에 대해서 설명하기로 한다. 여기서 유로는 유체가 흐르는 통로로 라인(Line)일 수 있으며 이에 한정되지 않고 유체가 유동하는 구성이면 모두 가능하다.
본 발명의 실시예에서는, 가스 공급라인(L1), 액화가스 복귀라인(L2), 플래시가스 공급라인(L3), 연료가스 공급라인(L4), 바이패스 라인(BL)을 더 포함할 수 있다. 각각의 라인에는 개도 조절이 가능한 밸브(도시하지 않음)들이 설치될 수 있으며, 각 밸브의 개도 조절에 따라 증발가스 또는 액화가스의 공급량이 제어될 수 있다.
가스 공급라인(L1)은, 액화가스 저장탱크(T)와 기액분리기(30)를 연결하며, 증발가스 압축기(10) 및 재액화 장치(20)를 구비하고, 액화가스 저장탱크(T)에서 발생되는 증발가스를 기액 분리기(30)로 공급할 수 있다.
액화가스 복귀라인(L2)은, 기액 분리기(30)와 액화가스 저장탱크(T)를 연결하며, 기액 분리기(30)에서 분리된 액상을 액화가스 저장탱크(T)로 복귀시킬 수 있다.
플래시가스 공급라인(L3)은, 기액 분리기(30)와 연료가스 압축기(50)를 연결하며 제1 및 제2 냉매 열교환기(42a,42b)를 구비하고, 기액 분리기(30)에서 분리된 기상을 제1 및 제2 냉매 열교환기(42a,42b)를 경유하여 연료가스 압축기(50)로 공급할 수 있다.
연료가스 공급라인(L4)은, 연료가스 압축기(50)와 수요처(60)를 연결하며, 연료가스 압축기(50)에서 압축된 플래시가스를 수요처(60)로 공급할 수 있다.
바이패스 라인(BL)은, 연료 공급라인(L4) 상의 연료가스 압축기(50)의 전단과 후단을 연결하여, 연료가스 압축기(50)로 공급되는 플래시 가스의 적어도 일부를 연료가스 압축기(50)의 전단에서 후단으로 바이패스시킬 수 있다.
이하에서는 상기 설명한 각 라인들(L1~L4, BL)에 의해 유기적으로 형성되어 가스 처리 시스템(2)을 구현하는 개별적인 구성들에 대해서 설명하도록 한다.
액화가스 저장탱크(T)는, 액화가스를 저장한다. 액화가스 저장탱크(T)는, 액화가스를 액체상태로 보관하여야 하는데, 이때, 액화가스 저장탱크(T)는 압력 탱크 형태를 가질 수 있다.
여기서 액화가스 저장탱크(T)는, 선체의 내부에 배치되며, 일례로 4개 형성될 수 있다. 또한, 액화가스 저장탱크(T)는 일례로 멤브레인 형 탱크이나, 이에 한정되지 않고 독립형 탱크 등, 다양한 형태로 그 종류를 특별히 한정하지는 않는다.
액화가스 저장탱크(T)는, 가스 공급라인(L1)에 의해서 증발가스 압축기(10) 및 재액화 장치(20)를 경유하여 기액 분리기(30)와 연결될 수 있고, 다시 액화가스 복귀라인(L2)에 의해 기액 분리기(30)와 연결될 수 있다.
증발가스 압축기(10)는, 가스 공급라인(L1) 상에 액화가스 저장탱크(T)와 재액화 장치(20) 사이에 구비되어, 액화가스 저장탱크(T)에서 발생되는 증발가스를 압축하여 재액화 장치(20)로 공급할 수 있다.
이때, 증발가스 압축기(10)는, 1 내지 1.05bar의 압력을 가진 액화가스 저장탱크(T)에서 발생되는 증발가스를 재액화 장치(20)가 요구하는 압력까지 가압하여 재액화 장치(20)로 공급할 수 있다.
증발가스 압축기(10)는, 왕복동형 또는 원심형으로 구성될 수 있으며, 재액화 장치(20)가 요구하는 압력 일례로 15 내지 20bar의 압력까지 가압할 수 있다. 여기서, 상기 압력은 하나의 실시예로 이에 한정되지 않으며 재액화 장치(20)의 종류에 의해 그 압력 범위는 탄력적으로 변동될 수 있음은 물론이다.
재액화 장치(20)는, 냉매와 가스를 열교환시켜 가스를 재액화시킨다. 여기서 가스는 액화가스 저장탱크(T)에서 발생되는 증발가스(Boil-Off Gas)이거나 또는 천연가스(Natural Gas)일 수 있다.
재액화 장치(20)는, 가스 공급라인(L1)을 통해서 증발가스 압축기(10)에서 압축된 증발가스(Boil-Off Gas)를 공급받을 수 있으며, 또는 가스 공급라인(L1)을 통해서 천연가스(Natural Gas)를 공급받을 수 있다.
재액화 장치(20)는, 가스 공급라인(L1)을 통해서 공급받은 증발가스 또는 천연가스를 냉매 순환 제2 라인(402)을 통해 냉매 장치(40)에서 공급되는 냉매와 열교환기(21)를 통해서 열교환시킬 수 있다.
열교환된 증발가스는 적어도 일부 재액화되어 가스 공급라인(L1)을 통해서 기액 분리기(30)로 공급될 수 있고, 열교환된 냉매는 가열되어 냉매 순환 제3 라인(403)을 통해 제2 냉매 열교환기(42b)를 거쳐 냉매 압축기(41)로 공급될 수 있다.
즉, 재액화 장치(20)는, 열교환기(21)를 통해서 증발가스 또는 천연가스를 -160 내지 -155도까지 냉각하여 재액화시킬 수 있다.
기액 분리기(30)는, 재액화 장치(20)에서 적어도 일부 재액화된 가스를 공급받아 기액으로 분리하며, 분리된 기상을 냉매와 열교환시킨다.
기액 분리기(30)는, 가스 공급라인(L1)을 통해서 재액화 장치(20)와 연결되어 열교환기(21)에서 적어도 일부 재액화된 증발가스를 공급받아 기상과 액상으로 분리할 수 있다.
기액 분리기(30)는, 플래시가스 공급라인(L3)을 통해서 제1 냉매 열교환기(42a) 및 제2 냉매 열교환기(42b)를 경유하여 연료가스 압축기(50)와 연결되며, 분리된 기상을 제1 냉매 열교환기(42a) 및 제2 냉매 열교환기(42b)에 공급하여 냉열을 공급한 후 연료가스 압축기(50)로 공급할 수 있다.
이를 통해서 본 발명에서는 분리된 기상 즉 플래시 가스를 바로 연료가스 압축기(50)로 공급하지 않고 플래시 가스의 냉열을 냉매 장치(40)의 냉매에 공급하여 에너지를 효율적으로 사용할 수 있음과 동시에 연료가스 압축기(50)를 값이 저렴한 상온용 압축기로 사용할 수 있어 구축비용이 절감되고 운용 효율이 극대화되는 효과가 있다.
기액 분리기(30)는, 액화가스 복귀라인(L2)을 통해서 액화가스 저장탱크(T)와 연결되어 분리된 액상을 액화가스 저장탱크(T)로 공급할 수 있다.
냉매 장치(40)는, 재액화 장치(20)에 냉매를 공급한다. 여기서 냉매는 불활성 기체일 수 있으며 일례로 질소(N2)일 수 있다.
냉매 장치(40)는, 냉매 압축기(41), 제1 및 제2 냉매 열교환기(42a,42b), 냉매 쿨러(43), 감압 수단(44) 및 냉매 기액분리기(45)를 구비하며, 냉매 순환 제1 내지 제3 라인(401~403) 및 기체 배출라인(404)을 통해 냉매가 순환하는 라인을 구축할 수 있다.
냉매 순환 제1 라인(401)은, 냉매 압축기(41)와 냉매 기액분리기(45)를 연결하되 제1 냉매 열교환기(42a), 냉매 쿨러(43), 감압 수단(44)을 구비할 수 있다.
냉매 순환 제2 라인(402)은, 냉매 기액분리기(45)와 재액화 장치(20)를 연결할 수 있다.
냉매 순환 제3 라인(403)은, 재액화 장치(20)와 냉매 압축기(41)를 연결하되 제2 냉매 열교환기(42b)를 구비할 수 있다.
기체 배출라인(404)은, 냉매 순환 제3 라인(403) 상의 제2 냉매 열교환기(42b)와 재액화 장치(20) 사이에서 분기되어 냉매 기액분리기(45)와 연결되며, 냉매 기액분리기(45)에서 분리된 기상의 냉매를 배출시킬 수 있다.
이때, 냉매 기액분리기(45)에서 분리된 기상의 냉매는, 냉매 순환 제3 라인(403)으로 공급되어 냉매 제2 열교환기(42b)로 재액화 장치(20)와 열교환된 냉매와 혼합되어 공급될 수 있다.
냉매 압축기(41)는, 냉매를 압축할 수 있다. 구체적으로, 냉매 압축기(41)는, 재액화 장치(20)와 냉매 순환 제3 라인(403)을 통해 연결되어 재액화 장치(20)에 냉열을 공급하고 난 후의 냉매를 공급받아 압축하고, 냉매 쿨러(43) 및 감압 수단(44)과 냉매 순환 제1 라인(401)을 통해 연결되어 압축된 냉매를 냉매 쿨러(43) 및 감압 수단(44)에 공급할 수 있다. 이때, 냉매는 냉매 압축기(41)에 의해 압력 및 온도가 상승할 수 있다.
제1 냉매 열교환기(42a)는, 냉매 압축기(41)와 냉매 쿨러(43) 사이에 구비되며, 기액 분리기(30)에서 분리된 기상을 공급받아 냉매 압축기(41)에서 공급되는 냉매와 열교환시켜 냉매를 예냉시킨 후 냉매 쿨러(43)로 공급할 수 있다. 이때, 제1 냉매 열교환기(42a)는, 냉매 순환 제1 라인(401) 상의 냉매 압축기(41)와 냉매 쿨러(43) 사이에 구비될 수 있다.
이를 통해서 본 발명에서는 냉매 쿨러(43)의 냉열 공급 능력을 줄일 수 있어 냉매 쿨러(43)의 크기를 줄일 수 있게 되므로 구축 비용이 절감되는 효과가 있다. 또한, 냉매 쿨러(43)의 오작동 또는 셧다운(shut down) 시 제1 냉매 열교환기(42a)를 통해서 냉매에 냉열을 공급할 수 있으므로 냉매 장치(40)의 구동 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
제2 냉매 열교환기(42b)는, 재액화 장치(20)와 냉매 압축기(41)의 유입단 사이에 구비되며, 제1 냉매 열교환기(42a)에서 열교환된 분리된 기상을 공급받아 재액화 장치(20)에서 열교환된 냉매와 열교환시켜 냉매를 후냉시킨 후 냉매 압축기(41)로 공급할 수 있다. 이때, 제2 냉매 열교환기(42b)는, 냉매 순환 제3 라인(403) 상의 냉매 압축기(41)와 열교환기(21) 사이에 구비될 수 있다.
이를 통해서 본 발명에서는 냉매 압축기(41)로 공급되는 냉매의 온도를 낮출 수 있어 냉매 압축기(41)의 구동 부하를 절감할 수 있게 되므로 전력의 소모를 절감할 수 있고 구동 효율이 증대되는 효과가 있다.
냉매 쿨러(43)는, 냉매 압축기(41)에서 압축된 냉매에 냉열을 공급할 수 있으며, 냉매 순환 제1 라인(401) 상의 제1 냉매 열교환기(42a)와 감압 수단(44) 사이에 구비될 수 있다.
냉매 쿨러(43)는, 냉매 압축기(41)에서 압축되어 온도가 상승한 냉매에 냉열을 공급하여 온도를 낮춘 후 감압 수단(44)으로 공급할 수 있다.
감압 수단(44)은, 냉매 쿨러(43)의 하류에 구비되어 냉매 쿨러(43)에서 쿨링된 냉매를 감압시킬 수 있다. 여기서 감압 수단(44)은, 줄-톰슨 밸브(Joule-Thomson valve)일 수 있으며, 감압 또는 팽창된 냉매는 온도가 급격히 하강하여 극저온을 가질 수 있게 된다.
감압 수단(44)은, 냉매 순환 제1 라인(401) 상의 냉매 쿨러(43)와 냉매 기액분리기(45) 사이에 구비되어 극저온이 형성된 냉매를 냉매 기액분리기(45)로 공급할 수 있다.
이를 통해서 냉매 장치(40)는, 냉매가 다시 극저온을 가질 수 있게 하는 냉열 공급원으로 냉매 제1 열교환기(42a), 냉매 쿨러(43) 및 감압 수단(44)을 가질 수 있게 되어, 극저온의 냉매를 구현할 수 있는 장치를 다수 가지게 되므로 냉매의 구동 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
냉매 기액분리기(45)는, 감압 수단(44)과 재액화 장치(20) 사이에 구비되어, 감압 수단(44)에 의해 감압된 냉매를 기액으로 분리할 수 있다. 냉매 기액분리기(45)는, 분리된 기상의 냉매를 기체 배출라인(404)을 통해서 제2 냉매 열교환기(42b)로 공급하고, 분리된 액상의 냉매를 냉매 순환 제2 라인(402)을 통해서 재액화 장치(20)로 공급할 수 있다.
연료가스 압축기(50)는, 냉매 장치(40)에서 토출되는 기액 분리기(30)에서 분리된 기상을 공급받아 압축한 후 수요처(60)로 공급할 수 있으며, 상온용 압축기일 수 있다.
연료가스 압축기(50)는, 플래시가스 공급라인(L3)을 통해 기액 분리기(30)에서 분리된 기상 즉, 플래시 스를 공급받아 압축할 수 있고, 압축된 플래시 가스를 연료가스 공급라인(L4)을 통해서 수요처(60)로 공급할 수 있다.
이때, 플래시가스 공급라인(L3)은, 냉매 제1 및 제2 열교환가(42a,42b)에서 분리된 기상의 냉열을 소모하고 연료가스 압축기(50)로 냉매를 공급하므로 연료가스 압축기(50)가 상온용으로 구축될 수 있게 되어 구축 비용이 절감되는 효과가 있다.
또한, 연료가스 압축기(50)가 상온용으로 사용됨으로써, 기존 극저온용으로 사용 시 구축되어야 했던 LNG 주입장치를 설치할 필요가 없어 구축 비용이 절감되는 효과가 있다.
수요처(60)는, 연료가스 공급라인(L4)을 통해서 연료가스 압축기(50)에서 압축된 플래시 가스를 공급받아 소비할 수 있다.
수요처(60)는 일례로 선박(1)의 추진엔진일 수 있으며, 이에 한정되지 않고 발전엔진, 보일러 등 다양한 수요처일 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 가스 처리 시스템(2) 및 이를 포함하는 선박(1)은, 재액화된 액화가스에서 발생되는 플래시 가스의 냉열을 재액화 장치(20)의 냉매 장치에(40)의 열교환에 사용함으로써 재액화 효율이 증대되고 냉매 압축기(41)의 운전 효율이 상승하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 가스 처리 시스템(2) 및 이를 포함하는 선박(1)은, 재액화된 액화가스에서 발생되는 플래시 가스를 연료 가스로 사용 시, 연료 가스를 압축하는 연료가스 압축기(50)를 상온용 압축기로 사용할 수 있어 구축 비용이 절감되는 효과가 있다.
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.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 선박 2: 가스 처리 시스템
10: 증발가스 압축기 20: 재액화 장치
21: 재액화 열교환기 30: 기액분리기
40: 냉매 장치 401: 냉매 순환 제1 라인
402: 냉매 순환 제2 라인 403: 냉매 순환 제3 라인
404: 기체 배출라인 41: 냉매 압축기
42a: 제1 냉매 열교환기 42b: 제2 냉매 열교환기
43: 냉매 쿨러 44: 감압 수단
45: 냉매 기액분리기 50: 연료가스 압축기
60: 수요처
L1: 가스 공급라인 L2: 액화가스 복귀라인
L3: 플래시가스 공급라인 L4: 연료가스 공급라인
BL: 바이패스 라인
T: 액화가스 저장탱크 C: 탑 사이드(Top side)
S: 선체 D: 상갑판(Upper Deck)

Claims (10)

  1. 천연가스(Natural Gas)인 가스를 공급받아 압축하는 증발가스 압축기;
    압축된 가스를 냉매와 열교환시켜 상기 가스를 재액화하는 재액화 장치;
    상기 재액화 장치에서 적어도 일부 재액화된 가스를 공급받아 기액으로 분리하는 기액 분리기; 및
    상기 재액화 장치에 상기 냉매를 공급하는 냉매 장치를 포함하고,
    상기 냉매 장치는,
    상기 냉매를 압축하는 냉매 압축기; 및
    상기 기액 분리기에서 분리된 기상을 이용하여 상기 냉매 압축기의 상류 또는 하류 중 적어도 어느 하나에서 상기 냉매를 냉각하는 냉매 열교환기를 포함하며,
    상기 기액 분리기에서 분리된 후 상기 냉매 장치에서 상기 냉매와 열교환하여 가열된 기상을 압축하여 수요처로 공급하는 연료가스 압축기를 더 포함하며,
    상기 연료가스 압축기는, 상온용 압축기인 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 장치는,
    상기 냉매 압축기에서 압축된 냉매에 냉열을 공급하는 냉매 쿨러를 더 포함하고,
    상기 냉매 열교환기는,
    상기 냉매 압축기와 상기 냉매 쿨러 사이에 구비되며,
    상기 기액 분리기에서 상기 분리된 기상을 공급받아 상기 냉매 압축기에서 공급되는 상기 냉매와 열교환시켜 상기 냉매를 예냉시킨 후 상기 냉매 쿨러로 공급하는 제1 냉매 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 냉매 열교환기는,
    상기 재액화 장치와 상기 냉매 압축기의 유입단 사이에 구비되며,
    상기 제1 냉매 열교환기에서 열교환된 상기 분리된 기상을 공급받아 상기 재액화 장치에서 열교환된 상기 냉매와 열교환시켜 상기 냉매를 후냉시킨 후 상기 냉매 압축기로 공급하는 제2 냉매 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 냉매 장치는,
    상기 냉매 쿨러의 하류에 구비되어 상기 냉매 쿨러에서 쿨링된 냉매를 감압시키는 감압 수단; 및
    상기 감압 수단과 상기 재액화 장치 사이에 구비되어, 상기 감압 수단에 의해 감압된 냉매를 기액으로 분리하는 냉매 기액분리기를 더 포함하고,
    상기 냉매 기액분리기는,
    분리된 기상의 냉매를 상기 제2 냉매 열교환기로 공급하고, 분리된 액상의 냉매를 상기 재액화 장치로 공급하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 냉매 압축기와 상기 냉매 기액분리기를 연결하되, 상기 제1 냉매 열교환기, 상기 냉매 쿨러 및 상기 감압 수단을 구비하는 냉매 순환 제1 라인;
    상기 냉매 기액분리기와 상기 재액화 장치를 연결하는 냉매 순환 제2 라인; 및
    상기 재액화 장치와 상기 냉매 압축기를 연결하되, 상기 제2 냉매 열교환기를 구비하는 냉매 순환 제3 라인을 더 포함하고,
    상기 냉매 순환 제3 라인은,
    상기 제2 냉매 열교환기와 상기 재액화 장치 사이에서 분기되어 상기 냉매 기액분리기와 연결되어, 상기 냉매 기액분리기에서 분리된 기상의 냉매를 배출하는 기체 배출라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    천연가스인 가스를 상기 기액 분리기로 전달하며 상기 증발가스 압축기 및 상기 재액화 장치가 마련되는 가스 공급라인;
    상기 기액 분리기와 액화가스 저장탱크를 연결하며, 상기 기액 분리기에서 분리된 액상을 상기 액화가스 저장탱크로 복귀시키는 액화가스 복귀라인; 및
    상기 기액 분리기와 상기 연료가스 압축기를 연결하되, 상기 냉매 열교환기를 구비하는 플래시 가스 공급라인; 및
    상기 연료가스 압축기와 상기 수요처를 연결하는 연료가스 공급라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 감압 수단은,
    줄-톰슨 밸브인 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  9. 삭제
  10. 제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 상기 가스 처리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 FLNG.
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