KR102161113B1 - Ammonia tank container and gas ammonia supply method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 암모니아 탱크컨테이너 및 이를 이용한 기상암모니아 공급방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탱크컨테이너를 이용해 액상암모니아 운반하고 기체상태로 공급할 수 있는 암모니아 탱크컨테이너 및 이를 이용한 기상암모니아 공급방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ammonia tank container and a gaseous ammonia supply method using the same, and more particularly, to an ammonia tank container capable of transporting liquid ammonia using a tank container and supplying it in a gaseous state, and a gaseous ammonia supply method using the same.
일반적으로 암모니아는 열처리공정이나 냉동창고의 냉매 또는 발전소 및 소각장 등의 중화용으로 널리 사용되고 있으며, 최근에는 반도체나 LED 공정용 특수가스로써 그 수요가 급격히 늘어나고 있다.In general, ammonia is widely used for heat treatment processes, refrigerants in freezing warehouses, or neutralization of power plants and incineration plants, and recently, the demand for ammonia is rapidly increasing as a special gas for semiconductor or LED processes.
반도체나 LED 제조공정에서 사용되는 암모니아의 경우, 높은 순도가 요구되는 바, 암모니아 가스를 생성하고, 생성된 암모니아 가스를 장비로 공급하는데 많은 주의가 요구된다.In the case of ammonia used in a semiconductor or LED manufacturing process, high purity is required, and a great deal of care is required in generating ammonia gas and supplying the generated ammonia gas to the equipment.
종래 암모니아 가스 공급을 위한 설비로는 y-cylinder를 이용한 방식이 주로 사용되고 있다.Conventionally, a method using a y-cylinder is mainly used as a facility for supplying ammonia gas.
그런데 y-cylinder를 이용한 암모니아 가스 공급설비는 간단한 구조로써 고순도의 암모니아 가스를 공급할 수 있는 이점을 가지고 있으나, 최근 반도체나 LED 제조공장의 경우 대규모화 되고 있는 추세로써, 이러한 가스 공급설비로는 충분한 양의 암모니아 가스를 공급할 수 없는 문제점이 있다.However, the ammonia gas supply facility using a y-cylinder has the advantage of supplying high-purity ammonia gas with a simple structure. However, in the case of semiconductor or LED manufacturing plants, the trend is increasing in scale. There is a problem that the ammonia gas cannot be supplied.
본 발명의 목적은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 탱크컨테이너를 이용해 충분한 양의 액상암모니아를 운반하고 기체상태로 공급할 수 있는 암모니아 탱크컨테이너 및 이를 이용한 기상암모니아 공급방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide an ammonia tank container capable of transporting a sufficient amount of liquid ammonia using a tank container and supplying it in a gaseous state, and a gaseous ammonia supply method using the same, in order to solve the above problems.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 액상암모니아가 수용되는 탱크부(100)와, 상기 탱크부(100)를 지지하기 위하여 상기 탱크부(100) 외부면에 설치되는 지지프레임부(200)와, 상기 탱크부(100)의 외주면에 설치되며 상기 탱크부(100) 내부에 수용된 액상암모니아를 기화시키기 위한 열매체가 흐르는 유로를 형성하는 열매체유로부(300)와, 상기 열매체유로부(300)로 공급되는 열매체를 수용하는 열매체섬프부(400)와, 상기 열매체섬프부(400)에 수용된 열매체를 승온하기 위한 히터부(800)와, 상기 열매체유로부(300)와 상기 열매체섬프부(400) 사이에서 열매체를 순환시키기 위한 순환펌프부(500)와, 상기 탱크부(100) 내에서 기화된 기상암모니아를 외부설비로 공급하기 위하여 상기 탱크부(100)의 상측에 결합되는 기상암모니아공급라인(600)과, 상기 기상암모니아공급라인(600)을 통해 미리 설정된 압력조건 및 온도조건으로 기상암모니아를 공급하기 위하여 상기 히터부(800) 및 상기 순환펌프부(500)의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 탱크컨테이너(10)를 개시한다.The present invention was created to achieve the object of the present invention as described above, and installed on the outer surface of the
상기 암모니아 탱크컨테이너(10)는, 상기 탱크부(100)에 설치되어 기상암모니아 및 액상암모니아의 온도를 감지하는 온도센서부(710)를 추가로 포함할 수 있다.The
상기 암모니아 탱크컨테이너(10)는, 상기 탱크부(100) 내부의 압력을 감지하는 압력센서부(720)를 추가로 포함할 수 있다.The
상기 암모니아 탱크컨테이너(10)는, 상기 탱크부(100) 내부에 수용된 액상암모니아의 수위레벨을 감지하는 레벨센서부(730)를 추가로 포함할 수 있다.The
상기 탱크부(100)는, 원통형상으로 이루어져 수평방향으로 눕혀진 상태로 상기 지지프레임부(200)에 지지될 수 있다.The
상기 열매체유로부(300)는, 상기 탱크부(100)의 하부영역에 대응되어 설치될 수 있다.The heat medium
상기 열매체유로부(300)는, 상기 탱크부(100)의 최하부에 설치되어 열매체가 유입되며 한 쌍의 유입구(312)로 분기되는 열매체유입부(310)와, 상기 한 쌍의 유입구(312)에서 대칭형상으로 탱크부(100)의 외주면 양측을 따라 연장되는 한 쌍의 전열관부(320)와, 상기 한 쌍의 전열관부(320)의 끝단에 구비되어 열매체가 유출되는 열매체유출부(330)를 포함할 수 있다.The heat medium
상기 암모니아 탱크컨테이너(10)는, 상기 열매체섬프부(400)에 설치되어 열매체의 온도를 감지하는 열매체온도센서부(740)를 추가로 포함할 수 있다.The
상기 암모니아 탱크컨테이너(10)는, 상기 열매체섬프부(400) 내부에 수용된 열매체의 수위레벨을 감지하는 열매체레벨센서부(750)를 추가로 포함할 수 있다.The
상기 암모니아 탱크컨테이너(10)는, ISO 탱크컨테이너일 수 있다.The
다른 측면에서 본 발명은, 액상암모니아가 수용되는 탱크부(100)와, 상기 탱크부(100)를 지지하기 위하여 상기 탱크부(100) 외부면에 설치되는 지지프레임부(200)와, 상기 탱크부(100)의 외주면에 설치되며 상기 탱크부(100) 내부에 수용된 액상암모니아를 기화시키기 위한 열매체가 흐르는 유로를 형성하는 열매체유로부(300)와, 상기 열매체유로부(300)로 공급되는 열매체를 수용하는 열매체섬프부(400)와, 상기 열매체섬프부(400)에 수용된 열매체를 승온하기 위한 히터부(800)와, 상기 열매체유로부(300)와 상기 열매체섬프부(400) 사이에서 열매체를 순환시키기 위한 순환펌프부(500)와, 상기 탱크부(100) 내에서 기화된 기상암모니아를 외부설비로 공급하기 위하여 상기 탱크부(100)의 상측에 결합되는 기상암모니아공급라인(600)을 포함하는 암모니아 탱크컨테이너(10)를 이용한 기상암모니아 공급방법을 개시한다.In another aspect, the present invention includes a
상기 기상암모니아 공급방법은, 상기 기상암모니아공급라인(600)을 통해 사용자의 요구 조건에 따라 미리 설정된 압력조건 및 온도조건으로 기상암모니아를 필요한 유량만큼 안정적으로 공급하기 위하여 상기 히터부(800) 및 상기 순환펌프부(500)의 동작을 제어할 수 있다.The gaseous ammonia supply method includes the
상기 기상암모니아 공급방법은, 상기 탱크부(100) 내부에 수용된 액상암모니아를 기상암모니아로 기화되도록 상기 열매체유로부(300)를 통해 상기 탱크부(100) 내부에 수용된 액상암모니아를 간접가열시키는 간접가열단계와, 상기 탱크부(100)에서 기화된 기상암모니아를 상기 기상암모니아공급라인(600)을 통해 외부로 공급하는 기상암모니아공급단계를 포함할 수 있다.The gaseous ammonia supply method includes indirect heating of indirect heating of the liquid ammonia accommodated in the
상기 기상암모니아 공급방법은, 상기 탱크부(100)의 기상암모니아의 압력 및 온도, 상기 탱크부(100)의 액상암모니아의 수위레벨, 상기 탱크부(100)의 액상암모니아의 온도, 상기 히터부(800)의 온도, 상기 열매체섬프부(400)의 열매체의 온도 및 수위레벨 중 적어도 하나를 포함하는 제어요소를 기준으로 운전상태가 양호한지 여부를 판단하는 운전상태판단단계와, 상기 운전상태가 비정상상태인 것으로 판단되면 상기 히터부(800) 및 상기 순환펌프부(500) 중 적어도 하나의 동작을 차단하는 동작차단단계를 포함할 수 있다.The gaseous ammonia supply method includes the pressure and temperature of the gaseous ammonia of the
본 발명에 따른 암모니아 탱크컨테이너 및 이를 이용한 기상암모니아 공급방법은, 탱크컨테이너를 이용해 충분한 양의 액상암모니아를 운반하고 기체상태로 공급할 수 있는 이점이 있다.The ammonia tank container and gaseous ammonia supply method using the same according to the present invention has the advantage of being able to transport a sufficient amount of liquid ammonia using the tank container and supply it in a gaseous state.
특히, 본 발명은 ISO 규격의 탱크를 트레일러를 이용해 암모니아가 공급되야할 장소까지 운반함으로써 대용량의 암모니아를 한번에 공급할 수 있어 암모니아 이송주기를 최소화 시킬 수 있으며, 탱크부 내부에 수용된 액상암모니아를 간접가열하는 방식으로 액상암모니아를 기화시켜 탱크에서 바로 기체 상태의 암모니아를 외부설비로 공급할 수 있어 장비운용의 편리성을 크게 향상시킬 수 있는 이점이 있다.In particular, the present invention can supply a large amount of ammonia at a time by transporting an ISO standard tank to a place where ammonia should be supplied using a trailer, thereby minimizing the ammonia transfer cycle, and indirectly heating the liquid ammonia contained in the tank. The liquid ammonia can be vaporized in a way that allows gaseous ammonia to be supplied directly from the tank to external equipment, which has the advantage of greatly improving the convenience of equipment operation.
또한, 본 발명에 따른 암모니아 탱크컨테이너 및 이를 이용한 기상암모니아 공급방법은, 내부의 각종 설비의 상태나, 암모니아의 수위/온도/압력조건, 액상암모니아 가열을 위한 열매체의 수위/온도조건 등을 기준으로 운전상황에 따른 다양한 작동제어방법을 도입함으로써, 폭발위험이 있어 취급에 주의를 요하는 기상암모니아를 외부설비로 안정적이면서 안전하게 공급할 수 있는 이점이 있다.In addition, the ammonia tank container and the gaseous ammonia supply method using the same according to the present invention are based on the state of various facilities inside, the level/temperature/pressure condition of ammonia, the level/temperature condition of the heat medium for heating liquid ammonia. By introducing various operation control methods according to the driving situation, there is an advantage of stably and safely supplying gaseous ammonia, which requires attention in handling due to the risk of explosion, to external facilities.
도 1은, 본 발명에 따른 암모니아 탱크컨테이너가 트레일러를 통해 운반되는 모습을 보여주는 개념도이다.
도 2a 내지 도 2d는, 도 1의 암모니아 탱크컨테이너의 평면도, 저면도, 정면도, 및 배면도이다.
도 3은, 도 1의 암모니아 탱크컨테이너의 구성 및 작동관계를 설명하는 개념도이다.
도 4a 내지 도 4b는, 도 1의 암모니아 탱크컨테이너의 구성 일부를 보여주는 도면이다.
도 5는, 도 1의 암모니아 탱크컨테이너의 작동상태 별 제어방법을 보여주는 표이다.1 is a conceptual diagram showing a state in which an ammonia tank container according to the present invention is transported through a trailer.
2A to 2D are a plan view, a bottom view, a front view, and a rear view of the ammonia tank container of FIG. 1.
3 is a conceptual diagram illustrating the configuration and operation relationship of the ammonia tank container of FIG. 1.
4A to 4B are views showing a part of the configuration of the ammonia tank container of FIG. 1.
5 is a table showing a control method for each operating state of the ammonia tank container of FIG. 1.
이하 본 발명에 따른 암모니아 탱크컨테이너에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an ammonia tank container according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 암모니아 탱크컨테이너(10)는, 도 1 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 액상암모니아가 수용되는 탱크부(100)와, 상기 탱크부(100)를 지지하기 위하여 상기 탱크부(100) 외부면에 설치되는 지지프레임부(200)와, 상기 탱크부(100)의 외주면에 설치되며 상기 탱크부(100) 내부에 수용된 액상암모니아를 기화시키기 위한 열매체가 흐르는 유로를 형성하는 열매체유로부(300)와, 상기 열매체유로부(300)로 공급되는 열매체를 수용하는 열매체섬프부(400)와, 상기 열매체섬프부(400)에 수용된 열매체를 승온하기 위한 히터부(800)와, 상기 열매체유로부(300)와 상기 열매체섬프부(300) 사이에서 열매체를 순환시키기 위한 순환펌프부(500)와, 상기 탱크부(100) 내에서 기화된 기상암모니아를 외부설비로 공급하기 위하여 상기 탱크부(100)의 상측에 결합되는 기상암모니아공급라인(600)과, 상기 기상암모니아공급라인(600)을 통해 미리 설정된 압력조건 및 온도조건으로 기상암모니아를 공급하기 위하여 상기 히터부(800) 및 상기 순환펌프부(500)의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따른 암모니아 탱크컨테이너(10)는, 반도체 또는 디스플레이 제조공정에서 요구되는 고순도의 기상암모니아를 대용량으로 공급하기 위한 설비이며, 탱크로리(20)를 이용해 다양한 장소로 운송될 수 있다.The
상기 암모니아 탱크컨테이너(10)는, 액상의 위험물을 운송하기 위한 ISO(International Organization for Standardization) 표준을 만족하는 ISO 탱크컨테이너일 수 있다.The
상기 탱크부(100)는, 액상암모니아가 수용되는 구성으로, 액체 상태의 위험물을 운송하기 위한 밀폐형 구조를 가질 수 있으며, 외주면에는 단열을 위한 인슐레이터(예로서, 폴리우레탄)가 구비될 수 있다.The
상기 탱크부(100)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 미리 설정된 규격의 지지프레임부(200) 내측에 최대한 큰 용적과 과압에 대응하기 위하여, 원통형상으로 이루어지며 길이방향 양단이 반구형상으로 이루어질 수 있다.The
예로서, 상기 탱크부(100)는, 19,893L의 부피를 가질 수 있다.As an example, the
상기 탱크부(100)는, 안정적인 지지를 위하여 수평방향으로 눕혀진 상태로 운반될 수 있다.The
안정적인 동작을 위하여, 상기 탱크부(100) 내부에는 최대 90%만큼 액상암모니아가 충전될 수 있으며, 10%의 액상암모니아가 잔존할 때까지 기상암모니아를 외부설비로 공급할 수 있다.For stable operation, a maximum of 90% of liquid ammonia may be filled in the
이때, 상기 탱크부(100)에는 액상암모니아 충전을 위한 인렛(102)과 기상암모니아의 외부설비로의 공급을 위한 아웃렛(104)이 구비될 수 있다.In this case, the
상기 인렛(102)은 액상암모니아공급라인(900)을 통해 외부 액상암모니아공급설비와 연결될 수 있으며, 액상암모니아공급라인(900)에는 액상암모니아공급밸브(910)와 비상상황 발생 시 액상암모니아공급을 차단하기 위한 액상암모니아긴급차단밸브(920)가 설치될 수 있다.The
상기 지지프레임부(200)는, 상기 탱크부(100)를 지지하기 위하여 상기 탱크부(100) 외부면에 설치되는 지지구조물로서 다양한 구성이 가능하다.The
예로서, 상기 지지프레임부(200)는, 도 1에 도시된 바와 같이, ISO 규격에 따라 미리 설정된 가로, 세로, 및 높이를 가지는 직사각형 외골격 프레임일 수 있고, 지지프레임부(200)의 내측 공간에 탱크부(100)가 설치되어 지지될 수 있다.As an example, the
상기 열매체유로부(300)는, 탱크부(100)의 외주면에 설치되며 탱크부(100) 내부에 수용된 액상암모니아를 기화시키기 위한 열매체가 흐르는 유로를 형성하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.The heat medium
상기 열매체유로부(300)를 따라 흐르는 열매체는, 탱크부(100)의 외주면을 따라 흐르며 탱크부(100) 내부의 액상암모니아와 열교환할 수 있다.The heat medium flowing along the heat
상기 열매체가 액상암모니아로 열을 전달함에 따라, 액상암모니아는 간접가열되어 기화됨으로써 기상암모니아로 상변이될 수 있다.As the heat medium transfers heat to the liquid ammonia, the liquid ammonia may be indirectly heated and vaporized, thereby transforming the phase into gaseous ammonia.
상기 열매체는, 액상암모니아로의 안정적인 전열이 가능하다면 다양한 유체가 사용될 수 있고, 예로서, 에틸렌글리콜과 물이 일정비율로 혼합된 유체(EG Water)가 열매체로서 사용될 수 있다.The heat medium may be a variety of fluids if stable heat transfer to liquid ammonia is possible, and for example, a fluid (EG Water) in which ethylene glycol and water are mixed in a certain ratio may be used as the heat medium.
상기 열매체유로부(300)는, 탱크부(100)의 외주면을 따라 밀착되어 설치될 수 있고, 보다 구체적으로는, 도 3 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 탱크부(100)의 외주면 전체가 아닌 탱크부(100)의 하부영역에 대응되어 설치됨이 바람직하다.The heat medium
예로서, 상기 열매체유로부(300)는, 도 4a 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 탱크부(100)의 최하부에 설치되어 열매체가 유입되며 한 쌍의 유입구(312)로 분기되는 열매체유입부(310)와, 한 쌍의 유입구(312)에서 대칭형상으로 탱크부(100)의 외주면 양측을 따라 연장되는 한 쌍의 전열관부(320)와, 한 쌍의 전열관부(320)의 끝단에 구비되어 열매체가 유출되는 열매체유출부(330)를 포함할 수 있다.As an example, the heat medium
상기 열매체유입부(310)는, 탱크부(100)의 최하부에 설치되어 열매체가 유입되며 한 쌍의 유입구(312)로 분기되는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.The
상기 열매체유입부(310)는, 도 4a에 도시된 바와 같이, 수평방향으로 눕혀진 상태로 지지된 탱크부(100)의 최하부에 설치될 수 있으며, 특히, 탱크부(100)의 최하부 중 중앙부를 벗어나 길이방향 끝단 측에 치우쳐 설치됨이 바람직하다.The
상기 한 쌍의 전열관부(320)는, 한 쌍의 유입구(312)에서 대칭형상으로 탱크부(100)의 외주면 양측을 따라 연장되는 한 쌍의 관으로 다양한 형상이 가능하다.The pair of heat
예로서, 상기 한 쌍의 전열관부(320)는, 도 4a에 도시된 바와 같이, 탱크부(100)의 길이방향을 따라 왕복하며 탱크부(100)의 최하부에서 상부를 향하는 방향으로 연장되는 지그재그 패턴으로 형성될 수 있다.As an example, the pair of heat
이때, 상기 지그재그 패턴의 전열관부(320)를 따라 흐르는 열매체의 플로우방향이 바뀌는 지점(탱크부(100)의 양끝단 측)에는 열매체의 연통을 위한 연결관부(322)가 설치될 수 있다.At this time, at a point where the flow direction of the heat medium flowing along the zigzag pattern of the heat
상기 연결관부(322) 중 적정지점에는, 도 4a에 도시된 바와 같이, 전열관부(320) 내부에 발생된 공기를 외부로 배출하기 위한 에어벤트(Air vent, 323)가 설치될 수 있다.An
상기 전열관부(320)의 패턴에 따라 복수의 연결관부(322)가 설치되는 경우, 복수의 연결관부(322)는 인접한 전열관부(320) 사이의 간격을 최소화하기 위하여 상호 간섭되지 않도록 서로 어긋나는 위치에 설치됨이 바람직하다.When a plurality of
이를 통해, 전열관부(320)를 통한 전열면적을 최대화 하여 전열효율을 높일 수 있는 이점이 있다.Through this, there is an advantage of increasing the heat transfer efficiency by maximizing the heat transfer area through the heat
또한, 상기 전열관부(320)는, 전열면적을 최대화 하기 위한 방법으로써, 도 4b에 도시된 바와 같이, 단면이 탱크부(100)의 외주면과 면접촉되는 반원형상으로 이루어질 수 있다.In addition, the heat
상기 한 쌍의 전열관부(320) 중 하나는, 평면상 탱크부(100)의 길이방향에 평행한 중심선(L)을 기준으로 일측면(A)을 따라 형성되어 탱크부(100)의 일측면(A)에서 액상암모니아를 간접가열하며, 상기 한 쌍의 전열관부(320) 중 나머지 하나는, 평면상 탱크부(100)의 길이방향에 평행한 중심선(L)을 기준으로 타측면(B)을 따라 형성되어 탱크부(100)의 타측면(B)에서 액상암모니아를 간접가열할 수 있다.One of the pair of heat
이때, 상기 한 쌍의 전열관부(320)는, 평면상 탱크부(100)의 길이방향에 평행한 중심선(L)을 기준으로 대칭형상으로 이루어질 수 있음은 물론이다.At this time, it goes without saying that the pair of heat
이를 통해, 탱크부(100)에 수용된 액상암모니아에 대한 균일한 가열을 가능하게 할 수 있다.Through this, it is possible to uniformly heat the liquid ammonia accommodated in the
한편, 상기 전열관부(320)는, 도 4b에 도시된 바와 같이, 탱크부(100)의 최하부에서 탱크부(100)의 외주면을 타고 올라가 탱크부(100)의 높이기준 중앙부까지 커버하도록 구성될 수 있다.On the other hand, the heat
외부설비로 기상암모니아를 지속적으로 공급함에 따라 탱크부(100)에 수용된 액상암모니아의 수위가 점진적으로 낮아지게 되므로, 전열관부(320)가 탱크부(100)의 외주면 전체를 커버하지 않고 탱크부(100)의 하부에서 중앙부까지만을 커버하더라도 액상암모니아로의 충분한 전열이 가능할 수 있다.As the gaseous ammonia is continuously supplied to an external facility, the level of liquid ammonia contained in the
탱크부(100) 내부의 액상암모니아를 미리 설정된 온도의 기상암모니아로 기화시키기 위해 구체적으로 요구되는 전열관부(320)의 전열면적은 아래와 같이 계산될 수 있다.The heat transfer area of the heat
탱크부(100)의 내부직경을 Di, 탱크부(100)의 직선부(S) 길이(Tan to Tan length)를 Lt, 탱크부(100)의 양끝단 두 개의 헤드부(H)의 부피를 V라 할 때, 이를 통해 계산된 탱크부(100) 내부부피는 Vo로 가정할 수 있다.The inner diameter of the
이때, 사용자에 의해 요구되는 기상암모니아 유량 F(SLPM, kg/min, kg/hr)가 정해지면 액상암모니아의 잠열(291.8 kcal/kg, SRK@130psig VP=1 (24.8℃))을 고려하여, 해당 유량만큼의 기상암모니아 공급을 위해 탱크부(100) 내부의 액상암모니아에 공급되어야 할 열부하 Q1(Heat duty, kcal/hr, kw)가 산출될 수 있다.At this time, when the gaseous ammonia flow rate F (SLPM, kg/min, kg/hr) required by the user is determined, taking into account the latent heat of liquid ammonia (291.8 kcal/kg, SRK@130 psig VP=1 (24.8°C)), Heat load Q1 (heat duty, kcal/hr, kw) to be supplied to the liquid ammonia inside the
전열관부(320)의 열관류율(U value)가 U(kcal/hr·m2·℃), LMTD(log mean temperature difference)가 D(℃)라 할 때, 유량 F의 액상암모니아 기화에 필요한 전열면적 Areq는 아래 수학식 1과 같이 계산될 수 있다.When the heat transfer rate (U value) of the heat
[수학식 1][Equation 1]
Areq = (m2)Areq = (m 2 )
유량 F의 액상암모니아 기화에 필요한 전열면적 Areq이 결정되면, 전열관부(320)는, Areq보다 큰 전열면적(예로서 Areq의 125% 만큼 큰 면적)을 가지도록 길이, 개수, 탱크부(100)와 접촉되는 접촉면적, 단면형상, 및 단면적(DA)이 결정될 수 있다.When the heat transfer area Areq required for vaporization of the liquid ammonia of the flow rate F is determined, the heat
예로서, 상기 전열관부(320)는, 도 4b에 도시된 바와 같이, 전열면적 확보를 위하여 단면이 사다리꼴 형상으로 형성되어 사다리꼴의 긴변(aa)이 탱크부(100)의 외주면과 밀착되도록 설치되며, 유량 F의 액상암모니아 기화에 필요한 전열면적 Areq의 1.25배의 전열면적을 가지도록 미리 설정된 구간길이(RL) 내에서 지그재그 패턴으로 연장형성될 수 있다.As an example, the heat
한편, 상기 전열관부(320)를 통해 액상암모니아로 전달되는 열은, 초기에는 액상암모니아의 온도(예로서, -20℃)를 기화되는 온도(예로서, 28℃)까지 승온하는데 사용되므로, 기상암모니아를 공급하기 전에 액상암모니아를 기화되는 온도까지 승온시키기 위한 승온시간이 소요될 수 있다. 이러한 승온시간은 액상암모니아를 원하는 온도까지 승온하기 위한 열부하나 전열관부(320)를 통한 열전달능력에 따라 달라질 수 있다.On the other hand, the heat transferred to the liquid ammonia through the heat
상기 열매체유출부(330)는, 한 쌍의 전열관부(320)의 끝단에 구비되어 열매체가 유출되는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.The heat
상기 열매체유출부(330)는, 한 쌍의 전열관부(320)의 끝단과 모두 연통되어 한 쌍의 전열관부(320)에서 유출되는 열매체가 합쳐져 한번에 유출되도록 구성될 수 있다.The
상기 열매체유출부(330)는, 전열효율을 위하여 열매체유입구(310)와 대향하는 타측에 위치됨이 바람직하다.The
보다 구체적으로, 상기 열매체유출부(330)는, 도 4a에 도시된 바와 같이, 전열관부(320)를 사이에 두고 열매체유입부(310)의 타측에 설치될 수 있다.More specifically, the
한편, 열매체유로부(300)를 통해 순환이 필요한 열매체의 유량과 순환되는 열매체 가열을 위해 후술하는 히터부(800)에 요구되는 히터용량(heater capacity)은 열매체유입부(310)를 통해 유입되는 열매체의 온도(T1)과 열매체유출부(330)를 통해 유출되는 열매체의 온도(T2)를 기초로 산출될 수 있다.On the other hand, the flow rate of the heat medium that needs to be circulated through the heat medium
상기 열매체섬프부(400)는, 열매체유로부(300)로 공급되는 열매체를 수용하는 섬프(SUMP)로 다양한 구성이 가능하다.The heat
상기 열매체섬프부(400)는 수용된 열매체를 열매체유로부(300)로 공급하며 열매체유로부(300)의 열매체유출부(330)를 통해 유출된 열매체를 저장할 수 있다.The heat
상기 열매체섬프부(400)에는 열매체유로부(300)의 열매체유입부(310)와 연통되어 열매체가 유출되는 열매체아웃렛(402)과 열매체유로부(300)의 열매체유출부(330)와 연통되어 열매체가 유입되는 열매체인렛(404)이 구비될 수 있다.The heat
상기 열매체아웃렛(402) 및 열매체인렛(404)에는 볼밸브(405)가 설치될 수 있으며, 특히 열매체아웃렛(402) 측에는 열매체에서 이물질을 제거하기 위한 스트레이너(407)가 추가로 설치될 수 있다.The
상기 히터부(800)는, 열매체섬프부(400)에 수용된 열매체를 승온하기 위한 가열수단으로 다양한 구성이 가능하다.The
상기 히터부(800)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 균일한 가열을 위하여 복수의 히터(810, 820)들을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3, the
상기 순환펌프부(500)는, 열매체유로부(300)와 열매체섬프부(400) 사이에서 열매체를 순환시키기 위한 펌프로 다양한 구성이 가능하며, 공지의 펌프가 적용될 수 있는 바 자세한 설명은 생략한다.The
상기 순환펌프부(500)는, 열매체섬프부(400)의 열매체아웃렛(402)과 열매체유로부(300)의 열매체유입부(310) 사이 열매체의 유로 상에 설치될 수 있다.The
상기 순환펌프부(500)와 열매체유로부(300)의 열매체유입부(310) 사이에는, 열매체유로부(300)에서의 열매체의 유량을 조절하기 위한 유량조절밸브(510)가 설치될 수 있다.Between the
상기 유량조절밸브(510)는, 외부 설비의 계장에어라인(I.A)와 연결되어 계장에어라인(I.A)을 통한 공압신호를 통해 제어될 수 있다.The
또한, 상기 유량조절밸브(510)에는 유량조절밸브(510)의 유입구와 유출구를 연결하는 바이패스밸브(512)가 설치될 수 있고, 순환펌프부(500)의 유출구에는 열매체섬프부(400)로 열매체가 흐르도록 하는 최소유량밸브(520)가 설치될 수 있다.In addition, the
이를 통해, 열매체섬프부(400)의 열매체아웃렛(402)을 통해 유출된 열매체는 순환펌프부(500)와 유량조절밸브(510)를 순차적으로 지나 열매체유로부(300)의 열매체유입부(310)로 유입되고, 전열관부(320)를 통해 탱크부(100)의 외주면을 따라 흐른 후 열매체유출부(330)를 통해 유출된 후 다시 열매체섬프부(400)의 열매체인렛(404)으로 유입되는 방식으로 순환될 수 있다.Through this, the heat medium flowing out through the
상기 기상암모니아공급라인(600)은, 탱크부(100) 내에서 기화된 기상암모니아를 외부설비로 공급하기 위하여 탱크부(100)의 상측에 결합되는 가스공급관으로 다양한 구성이 가능하다.The gaseous
상기 기상암모니아공급라인(600)을 통해 기상암모니아가 필요한 단위시간당 유량으로 외부설비로 공급될 수 있다.The gaseous ammonia may be supplied to external equipment at a required flow rate per unit time through the gaseous
상기 기상암모니아공급라인(600)은, 반도체 또는 디스플레이 제조를 위한 BSGS(Bulk Special Gas Supply System)에 결합될 수 있다.The gaseous
보다 구체적으로, 상기 기상암모니아공급라인(600)은, 탱크부(100)의 아웃렛(104)과 결합되어 BSGS와 같은 외부 설비와 연결됨으로써 외부 설비에 기상암모니아를 공급할 수 있으며, 기상암모니아공급라인(600)에는 기상암모니아공급밸브(620)와 기상암모니아공급을 긴급 차단하기 위한 기상암모니아긴급차단밸브(630)가 설치될 수 있다.More specifically, the gaseous
상기 기상암모니아긴급차단밸브(630)는, 외부 설비의 계장에어라인(I.A)와 연결되어 계장에어라인(I.A)을 통한 공압신호를 통해 제어될 수 있다.The gaseous ammonia emergency shut-off
또한, 상기 기상암모니아공급라인(600)에는 기상암모니아의 재액화 방지를 위해 배관라인을 따라 열선(610)과 단열보호부재(미도시)가 설치될 수 있다.In addition, the gaseous
한편, 상기 암모니아 탱크컨테이너(10)는, 탱크부(100)에 설치되어 기상암모니아 및 액상암모니아의 온도를 감지하는 온도센서부(710)를 추가로 포함할 수 있다.Meanwhile, the
상기 온도센서부(710)는, 액상암모니아 및 기상암모니아의 온도를 감지할 수 있다면 접촉식이나 비접촉식 또는 RTD이나 TC 등 다양한 온도센서로 구성될 수 있다.The
상기 온도센서부(710)는, 탱크부(100)의 상부에 설치되어 탱크부(100) 내부의 기상암모니아의 온도를 감지하는 제1온도센서부(712)와, 탱크부(100)의 하부에 설치되어 탱크부(100) 내부의 액상암모니아의 온도를 감지하는 제2온도센서부(714)를 포함할 수 있다.The
또한, 상기 암모니아 탱크컨테이너(10)는, 탱크부(100) 내부의 압력을 감지하는 압력센서부(720)를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the
상기 압력센서부(720)는, 액상암모니아의 포화온도에 따라 생성되는 기상암모니아에 의한 탱크부(100) 내부의 압력을 측정할 수 있다면 다양한 종류의 압력센서로 구성될 수 있다.The
또한, 상기 암모니아 탱크컨테이너(10)는, 탱크부(100) 내부에 수용된 액상암모니아의 수위레벨을 감지하는 레벨센서부(730)를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the
상기 레벨센서부(730)는, 탱크부(100) 내부에 수용된 액상암모니아의 수위레벨을 연속적 또는 비연속적으로 감지할 수 있다면 광학식/초음파식/압력식 등 다양한 방식의 레벨센서로 구성될 수 있다.The
또한, 상기 암모니아 탱크컨테이너(10)는, 열매체섬프부(400)에 설치되어 열매체의 온도를 감지하는 열매체온도센서부(740)를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the
상기 열매체온도센서부(740)는, 열매체섬프부(400)에 저장된 열매체의 온도를 감지할 수 있다면 접촉식이나 비접촉식 또는 RTD이나 TC 등 다양한 온도센서로 구성될 수 있다.The heating medium
또한, 상기 암모니아 탱크컨테이너(10)는, 열매체섬프부(400) 내부에 수용된 열매체의 수위레벨을 감지하는 열매체레벨센서부(750)를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the
상기 열매체레벨센서부(750)는, 열매체섬프부(400) 내부에 수용된 열매체의 수위레벨을 연속적 또는 비연속적으로 감지할 수 있다면 광학식/초음파식/압력식 등 다양한 방식의 레벨센서로 구성될 수 있다.The heat medium
또한, 상기 암모니아 탱크컨테이너(10)는, 탱크부(100) 내부의 압력이 미리 설정된 설계압력 이상 상승되는 경우 내부의 기상암모니아를 탱크부(100) 외부로 배출시키기 위해 탱크부(100)에 설치되는 하나 이상의 안전밸브(110)를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the
상기 제어부는, 기상암모니아공급라인(600)을 통해 미리 설정된 압력조건 및 온도조건으로 기상암모니아를 공급하기 위하여 히터부(800) 및 순환펌프부(500)의 동작을 제어하는 제어수단으로서 다양한 구성이 가능하다.The control unit is a control means for controlling the operation of the
이하, 상술한 구성을 포함하는 암모니아 탱크컨테이너(10)를 이용한 기상암모니아 공급방법과 함께 상기 제어부의 동작을 자세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the control unit will be described in detail along with a method of supplying gaseous ammonia using the
먼저, 상기 기상암모니아 공급방법은, 탱크로리(20)를 이용해 액상암모니아가 충전(최대 탱크부(100) 용량의 90%)된 암모니아 탱크컨테이너(10)를 기상암모니아 공급이 필요한 기상암모니아공급장소(외부 설비가 설치된 장소)까지 이동시키는 이동단계와, 기상암모니아공급장소에서 탱크컨테이너(10)의 기상암모니아공급라인(600)과 외부설비를 연결하는 설치단계와, 기상암모니아공급라인(600)을 통해 외부설비로 기상암모니아를 공급하는 공급단계와, 탱크부(100) 내부의 잔존하는 액상암모니아가 미리 설정된 기준 이하가 되면 기상암모니아 공급을 중단하는 종료단계와, 탱크컨테이너(10)의 기상암모니아공급라인(600)과 외부설비의 연결을 해제하는 해제단계를 포함할 수 있다.First, in the gaseous ammonia supply method, the
상기 기상암모니아공급장소에는 탱크컨테이너(10)가 설치된 상태 그대로 탱크로리(20)가 위치될 수 있고, 탱크로리(20)의 지지면에는 탱크컨테이너(10)에 잔존하는 액상암모니아의 양을 측정하기 위한 저울(scale)이 설치될 수 있다. 일단, 탱크로리(20)가 기상암모니아공급장소에 도착하면 저울을 통한 질량측정이 수행될 수 있다.The
상기 설치단계는, 기상암모니아공급라인(600)과 외부설비를 연결하는 것뿐만 아니라, 외부설비의 계장에어라인(I.A)이나 POWER BOX와 같은 전기설비를 탱크컨테이너(10)에 연결하는 단계도 포함할 수 있다.The installation step includes not only connecting the gaseous
상기 설치단계에서, 탱크컨테이너(10)에 설치되는 각 밸브의 개폐상태가 체크될 수 있고, 밸브 개폐상태 체크 후 이상이 없는 경우 기상암모니아공급라인(600), 계장에어라인(I.A), 및 전기설비에 대한 연결이 수행될 수 있다.In the installation step, the open/close state of each valve installed in the
기상암모니아공급라인(600)을 외부설비의 BSGS에 체결한 후, 기상암모니아공급라인(600)의 열선(610)에 일정 시간동안 전원을 공급할 수 있다.After the gaseous
상기 공급단계는, 기상암모니아공급라인(600)을 통해 외부설비로 기상암모니아를 공급하는 공급단계로서, 기상암모니아공급라인(600)을 통해 미리 설정된 압력조건 및 온도조건으로 기상암모니아를 공급하기 위하여 히터부(800) 및 순환펌프부(500)의 동작을 제어할 수 있다. 상기 제어부를 통한 히터부(800) 및 순환펌프부(500)의 동작제어는 도 3의 점선으로 표시된 전력신호라인(electric signal line)을 통해 제어신호를 전달함으로써 달성될 수 있다.The supplying step is a supply step of supplying gaseous ammonia to an external facility through the gaseous
구체적으로, 상기 공급단계는, 탱크부(100) 내부에 수용된 액상암모니아를 기상암모니아로 기화되도록 열매체유로부(300)를 통해 탱크부(100) 내부에 수용된 액상암모니아를 간접가열시키는 간접가열단계와, 탱크부(100)에서 기화된 기상암모니아를 기상암모니아공급라인(600)을 통해 외부로 공급하는 기상암모니아공급단계를 포함할 수 있다.Specifically, the supplying step includes an indirect heating step of indirectly heating the liquid ammonia accommodated in the
상기 간접가열단계는, 순환펌프부(500)를 가동하여 열매체유로부(300)를 통해 열매체를 순환시킬 수 있다. In the indirect heating step, the heat medium may be circulated through the heat medium
이때, 상기 간접가열단계는, 미리 설정된 온도범위에서 순환펌프부(500)를 가동할 수 있다. 즉, 상기 제어부는 간접가열단계에서 열매체의 온도가 미리 설정된 온도범위 하한보다 낮으면 순환펌프부(500)를 가동하고 온도가 상한보다 높으면 순환펌프부(500)의 가동을 중단할 수 있다.In this case, in the indirect heating step, the
이러한 온도범위는 운전조건에 따라 가변될 수 있음은 물론이다.Of course, this temperature range may vary depending on the operating conditions.
그리고, 상기 간접가열단계는, 미리 설정된 온도범위에서 히터부(800)를 가동할 수 있다.In addition, in the indirect heating step, the
즉, 상기 제어부는 간접가열단계에서 열매체의 온도가 미리 설정된 온도범위 하한보다 낮으면 히터부(800)를 가동하고 온도가 상한보다 높으면 히터부(800)의 가동을 중단할 수 있다. 이러한 온도범위는 운전조건에 따라 가변될 수 있음은 물론이다.That is, in the indirect heating step, the control unit may operate the
이때, 상기 제어부는, 순환펌프부(500)의 가동상태에서만 히터부(800)를 가동할 수 있다. 또한, 상기 제어부는, 탱크부(100)의 액상암모니아의 수위레벨 및 열매체섬프부(400)의 열매체 수위레벨가 적정한지 체크한 후 순환펌프부(500) 및 히터부(800)를 가동할 수 있다.At this time, the control unit may operate the
상기 제어부에 의한 히터부(800) 및 순환펌프부(500)의 가동에 의해 탱크부(100) 내부에 수용된 액상암모니아가 간접가열되어 기상암모니아로 기화됨으로써 탱크부(100) 내부의 압력이 상승될 수 있다.By the operation of the
상기 기상암모니아는 제어부를 통한 히터부(800) 및 순환펌프부(500)의 동작제어에 따라 미리 설정된 압력, 유량 및 온도 조건으로 기상암모니아공급라인(600)을 통해 외부설비로 공급될 수 있다.The gaseous ammonia may be supplied to an external facility through the gaseous
상기 공급단계를 통해 기상암모니아공급이 완료되면(예로서, 탱크부(100) 내부의 액상암모니아의 잔존량이 10%에 도달), 기상암모니아공급을 안정적으로 중단하는 종료단계가 수행될 수 있다.When the supply of gaseous ammonia is completed through the supplying step (for example, the residual amount of liquid ammonia in the
상기 종료단계에서 제어부는, 히터부(800)와 순환펌프부(500)의 가동을 중단할 수 있고 기상암모니아공급을 위한 기상암모니아공급밸브(620) 및 기상암모니아긴급차단밸브(630)가 닫혀 기상암모니아공급이 차단될 수 있다.In the end step, the control unit may stop the operation of the
기상암모이아공급차단 후, 탱크컨테이너(10)의 기상암모니아공급라인(600)과 외부설비의 연결을 해제하는 해제단계가 수행될 수 있다.After the supply of gaseous ammonia is cut off, a release step of releasing the connection between the gaseous
상기 해제단계에서, 기상암모니아공급라인(600)과 외부설비가 탈거될 수 있고, 파워케이블을 분리하여 전원공급이 차단될 수 있다.In the release step, the gaseous
그런데, 암모니아의 경우 가연성이 있는 위험물에 해당하는 바 본 발명에 따른 기상암모니아 공급방법은 비정상의 운전상태에서 설비안전을 보장하기 위하여 암모니아 탱크컨테이너(10)의 운전상태가 양호한지 여부를 판단하는 운전상태판단단계와, 운전상태가 비정상상태인 것으로 판단되면 히터부(800) 및 순환펌프부(500) 중 적어도 하나의 동작을 차단하는 동작차단단계를 추가로 포함할 수 있다.However, in the case of ammonia, which is a flammable dangerous substance, the gaseous ammonia supply method according to the present invention is an operation to determine whether the operation state of the
상기 운전상태판단단계는, 탱크부(100)의 기상암모니아의 압력 및 온도, 탱크부(100)의 액상암모니아의 수위레벨, 탱크부(100)의 액상암모니아의 온도, 히터부(800)의 온도, 열매체섬프부(400)의 열매체의 온도 및 수위레벨 중 적어도 하나를 포함하는 제어요소를 기준으로 운전상태가 양호한지 여부를 판단할 수 있다.In the operation state determination step, the pressure and temperature of gaseous ammonia in the
상기 제어요소는, 상술한 온도센서부(710), 압력센서부(720), 레벨센서부(730), 열매체온도센서부(740), 및 열매체레벨센서부(750)를 통해 측정될 수 있다.The control element may be measured through the above-described
이하, 도 5를 참조하여, 운전상태판단단계와 동작차단단계에 따른 히터부(800) 및 순환펌프부(500)의 작동을 자세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the
제1케이스에서, 상기 운전상태판단단계는, 탱크부(100) 내부의 기상암모니아의 압력이 미리 설정된 설정값보다 커지는 경우 운전상태가 비정상상태인 것으로 판단할 수 있다.In the first case, in the operation state determination step, when the pressure of gaseous ammonia inside the
제2케이스에서, 상기 운전상태판단단계는, 탱크부(100) 내부의 기상암모니아의 온도가 미리 설정된 설정값보다 커지는 경우 운전상태가 비정상상태인 것으로 판단할 수 있다.In the second case, in the operation state determination step, when the temperature of gaseous ammonia inside the
제3케이스에서, 상기 운전상태판단단계는, 탱크부(100) 내부의 액상암모니아의 온도가 미리 설정된 설정값보다 커지는 경우 운전상태가 비정상상태인 것으로 판단할 수 있다.In the third case, in the operation state determination step, when the temperature of the liquid ammonia in the
제1케이스 내지 제3케이스의 경우, 상기 동작차단단계에서 제어부는 순환펌프부(500)의 동작을 차단하고, 히터부(800)의 동작을 차단하며, 유량제어밸브(510)를 클로즈(폐쇄)할 수 있고, 그에 따라 탱크부(100) 내부의 기상암모니아의 압력/온도 및 액상암모니아의 온도가 설정값을 초과되지 않도록 할 수 있다. 또한 탱크컨테이너(10)에 구비되는 알람램프(미도시)를 통해 비정상상태임을 경고할 수 있다.In the case of the first case to the third case, in the operation blocking step, the control unit blocks the operation of the
다음으로, 제4케이스 및 제5케이스에서, 상기 운전상태판단단계는, 히터부(800)의 온도, 구체적으로는 복수의 히터(810, 820)들 각각의 온도가 미리 설정된 설정값보다 커지는 경우 운전상태가 비정상상태인 것으로 판단할 수 있다.Next, in the fourth and fifth cases, the operation state determination step is when the temperature of the
제4케이스 내지 제5케이스의 경우, 상기 동작차단단계에서 제어부는 복수의 히터(810, 820)들 중 설정값보다 커진 히터(810, 820)의 작동을 차단할 수 있다.In the case of the fourth to fifth cases, in the operation blocking step, the controller may block the operation of the
다음으로, 제6케이스에서, 상기 운전상태판단단계는, 열매체섬프부(400)에 저장된 열매체의 온도가 미리 설정된 설정값보다 커지는 경우 운전상태가 비정상상태인 것으로 판단할 수 있다.Next, in the sixth case, in the operation state determination step, when the temperature of the heat medium stored in the heat
제6케이스의 경우, 상기 동작차단단계에서 제어부는 순환펌프부(500)의 동작을 차단하고, 히터부(800)의 동작을 차단하며, 유량제어밸브(510)를 클로즈(폐쇄)할 수 있고, 그에 따라 열매체섬프부(400)에 저장된 열매체의 온도가 설정값을 초과되지 않도록 할 수 있다. 또한 탱크컨테이너(10)에 구비되는 알람램프(미도시)를 통해 비정상상태임을 경고할 수 있다.In the case of the sixth case, in the operation blocking step, the controller may block the operation of the
다음으로, 제7케이스에서, 상기 운전상태판단단계는, 열매체섬프부(400)에 저장된 열매체의 수위레벨이 미리 설정된 설정값보다 작아지는 경우 운전상태가 비정상상태인 것으로 판단할 수 있다.Next, in the seventh case, in the operation state determination step, when the water level of the heat medium stored in the heat
제7케이스의 경우, 상기 동작차단단계에서 제어부는 순환펌프부(500)의 동작을 차단하고, 히터부(800)의 동작을 차단할 수 있고, 탱크컨테이너(10)에 구비되는 알람램프(미도시)를 통해 비정상상태임을 경고할 수 있다.In the case of the seventh case, in the operation blocking step, the control unit may block the operation of the
다음으로, 제8케이스에서, 상기 운전상태판단단계는, 열매체섬프부(400)에 저장된 열매체의 수위레벨이 미리 설정된 설정값보다는 크지만 설정값에 가까운 임계값에 도달하는 경우 운전상태가 비정상상태인 것으로 판단할 수 있다.Next, in the eighth case, in the operation state determination step, when the water level of the heat medium stored in the heat
제8케이스의 경우, 상기 제어부는 순환펌프부(500)나 히터부(800)의 동작을 유지한 상태로, 탱크컨테이너(10)에 구비되는 알람램프(미도시)를 통해 비정상상태임을 경고할 수 있다.In the case of the eighth case, the control unit warns of an abnormal state through an alarm lamp (not shown) provided in the
마지막으로, 제9케이스 및 제10케이스에서, 상기 운전상태판단단계는, 탱크부(100)에 저장된 액상암모니아의 수위레벨이 미리 설정된 하한(예로서 10% 잔량)보다 낮아지거나 또는 미리 설정된 상한(예로서 85% 잔량) 보다 높아지면, 운전상태가 비정상상태인 것으로 판단할 수 있다.Finally, in the ninth and tenth cases, in the operation state determination step, the level of the liquid ammonia stored in the
제9케이스 및 제10케이스의 경우, 상기 제어부는 순환펌프부(500)나 히터부(800)의 동작을 유지한 상태로, 탱크컨테이너(10)에 구비되는 알람램프(미도시)를 통해 비정상상태임을 경고할 수 있다.In the case of the ninth and tenth cases, the control unit maintains the operation of the
한편, 본 발명에 따른 기상암모니아 공급방법은 상술한 운전상태판단단계 및 동작차단단계 이외에도, 정전이나 계장에어라인(I.A)의 고장 시에도 대응할 수 있는 비상정지단계를 포함할 수 있다.Meanwhile, the gaseous ammonia supply method according to the present invention may include an emergency stop step capable of responding to a power outage or a failure of the instrumented air line (I.A) in addition to the operation state determination step and operation blocking step described above.
예로서, 상기 비상정지단계는, 탱크컨테이너(10)로의 전원공급이 차단(정전)되면 순환펌프부(500)와 히터부(800)의 동작이 중단되고 유량제어밸브(510)와 기상암모니아긴급차단밸브(630)가 FC(fail closed)될 수 있다.For example, in the emergency stop step, when the power supply to the
다른 예로서, 상기 비상정지단계는, 유량제어밸브(510)로 계장에어라인(IA)으로부터 압력이 공급되지 않으면 유량제어밸브(510)는 FC(fail closed)될 수 있다. 유량제어밸브(510)가 FC(fail closed)되면 열매체가 열매체섬프부(400)와 순환펌프부(500)를 자체순환하도록 구성될 수 있다.As another example, in the emergency stop step, if pressure is not supplied from the instrumented air line IA to the
또 다른 예로서, 상기 비상정지단계는, 기상암모니아긴급차단밸브(630)로 계장에어라인(I.A)으로부터 압력이 공급되지 않으면 기상암모니아긴급차단밸브(630)는 FC(fail closed)될 수 있다. 기상암모니아긴급차단밸브(630)가 FC(fail closed)되면 탱크부(100) 내의 기상암모니아의 압력이 상승될 수 있다. 이러한 경우 상술한 제1케이스에 따라 순환펌프부(500) 및 히터부(800)의 동작이 차단되며, 유량제어밸브(510)가 클로즈(폐쇄)될 수 있다. As another example, in the emergency stop step, if pressure is not supplied from the instrumented air line I.A to the gaseous ammonia
본 발명에 따른 기상암모니아 공급방법의 경우, 정전, 계장에어라인 고장뿐만 아니라 제어요소를 기초로 한 운전상태를 여러 케이스로 나누어 판단하여 히터부(800) 및 순환펌프부(500)의 동작을 제어함으로써 어떤 상황에서도 대용량의 기상암모니아를 안전하고 안정적으로 공급할 수 있는 이점이 있다.In the case of the gas phase ammonia supply method according to the present invention, the operation of the
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.Since the above is only described with respect to some of the preferred embodiments that can be implemented by the present invention, as well known, the scope of the present invention should not be limited to the above embodiments and should not be interpreted. It will be said that both the technical idea and the technical idea together with the fundamental are included in the scope of the present invention.
10 : 암모니아 탱크컨테이너 20 : 탱크로리10: ammonia tank container 20: tank lorry
Claims (12)
액상암모니아가 수용되는 탱크부(100)와; 상기 탱크부(100)를 지지하기 위하여 상기 탱크부(100) 외부면에 설치되는 지지프레임부(200)와; 상기 탱크부(100)의 외주면에 설치되며 상기 탱크부(100) 내부에 수용된 액상암모니아를 기화시키기 위한 열매체가 흐르는 유로를 형성하는 열매체유로부(300)와; 상기 열매체유로부(300)로 공급되는 열매체를 수용하는 열매체섬프부(400)와; 상기 열매체섬프부(400)에 수용된 열매체를 승온하기 위한 히터부(800)와; 상기 열매체유로부(300)와 상기 열매체섬프부(400) 사이에서 열매체를 순환시키기 위한 순환펌프부(500)와; 상기 탱크부(100) 내에서 기화된 기상암모니아를 외부설비로 공급하기 위하여 상기 탱크부(100)에 결합되며, 상기 외부설비에 결합되는 기상암모니아공급라인(600)과; 외부 액상암모니아공급설비와 연결되어 상기 탱크부(100) 내로 액상암모니아를 충전하기 위한 액상암모니아공급라인(900)과; 상기 기상암모니아공급라인(600)을 통해 미리 설정된 압력조건, 온도조건, 및 단위시간당 유량으로 기상암모니아를 공급하기 위하여 상기 히터부(800) 및 상기 순환펌프부(500)의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 기상암모니아공급라인(600)에는 기상암모니아의 재액화 방지를 위해 배관라인을 따라 열선(610), 기상암모니아공급밸브(620), 및 기상암모니아공급을 긴급 차단하기 위한 기상암모니아긴급차단밸브(630)가 설치되며,
상기 순환펌프부(500)와 열매체유입부(310) 사이에는, 상기 열매체유로부(300)에서의 열매체의 유량을 조절하기 위한 유량조절밸브(510)가 설치되며,
상기 암모니아 탱크컨테이너(10)는, 액상암모니아 운송을 위한 ISO 표준을 만족하는 ISO 탱크컨테이너이며, 상기 액상암모니아공급설비에서 액상암모니아가 충전된 후 탱크로리(20)에 의해 기상암모니아공급장소까지 운송되며, 상기 기상암모니아공급장소에서 상기 탱크로리(20)에 설치된 상태로 상기 외부설비로 기상암모니아를 공급하며,
상기 기상암모니아공급장소에서 상기 암모니아 탱크컨테이너(10)는, 전원공급을 위해 상기 외부설비의 POWER BOX와 연결되며,
상기 기상암모니아공급장소에서 상기 기상암모니아긴급차단밸브(630) 및 상기 유량조절밸브(510)는, 상기 외부설비의 계장에어라인(I.A)과 연결되며,
상기 제어부는,
상기 POWER BOX를 통한 전원공급이 차단되면, 상기 순환펌프부(500)와 상기 히터부(800)의 동작을 중단시키며, 상기 유량조절밸브(510)와 상기 기상암모니아긴급차단밸브(630)가 FC(fail closed)되며,
상기 계장에어라인(I.A)을 통해 상기 유량조절밸브(510)로 압력이 공급되지 않으면 상기 유량조절밸브(510)가 FC(fail closed)되며, 열매체가 상기 열매체섬프부(400)와 상기 순환펌프부(500)를 자체순환하도록 제어하며,
상기 계장에어라인(I.A)을 통해 상기 기상암모니아긴급차단밸브(630)로 압력이 공급되지 않으면 상기 기상암모니아긴급차단밸브(630)가 FC(fail closed)되며, 상기 탱크부(100)의 기상암모니아의 압력이 미리 설정된 설정값 보다 커지는 경우 운전상태가 비정상상태인 것으로 판단하여 상기 순환펌프부(500) 및 상기 히터부(800)의 동작을 차단하고 상기 유량조절밸브(510)를 폐쇄시키는 것을 특징으로 하는 암모니아 탱크컨테이너(10).As an ammonia tank container (10),
A tank unit 100 in which liquid ammonia is accommodated; A support frame part 200 installed on the outer surface of the tank part 100 to support the tank part 100; A heat medium flow path part 300 installed on an outer circumferential surface of the tank part 100 and forming a flow path through which a heat medium for vaporizing liquid ammonia contained in the tank part 100 flows; A heat medium sump part 400 for receiving a heat medium supplied to the heat medium flow path part 300; A heater part 800 for raising the temperature of the heat medium contained in the heat medium sump part 400; A circulation pump part 500 for circulating the heat medium between the heat medium flow path part 300 and the heat medium sump part 400; A gaseous ammonia supply line 600 coupled to the tank 100 to supply gaseous ammonia vaporized in the tank 100 to an external facility, and coupled to the external facility; A liquid ammonia supply line 900 connected to an external liquid ammonia supply facility to fill the liquid ammonia into the tank unit 100; A control unit for controlling the operation of the heater unit 800 and the circulation pump unit 500 to supply gaseous ammonia at a pressure condition, a temperature condition, and a flow rate per unit time through the gaseous ammonia supply line 600. Includes,
The gaseous ammonia supply line 600 includes a heating wire 610, a gaseous ammonia supply valve 620, and a gaseous ammonia emergency shutoff valve 630 along a piping line to prevent gaseous ammonia from being reliquefied. ) Is installed,
Between the circulation pump part 500 and the heat medium inlet part 310, a flow control valve 510 for adjusting the flow rate of the heat medium in the heat medium passage part 300 is installed,
The ammonia tank container 10 is an ISO tank container that satisfies the ISO standard for transporting liquid ammonia, and after the liquid ammonia is filled in the liquid ammonia supply facility, it is transported to the gaseous ammonia supply site by the tank lorry 20, The gaseous ammonia is supplied to the external facility while being installed in the tank lorry 20 at the gaseous ammonia supply location,
At the gaseous ammonia supply site, the ammonia tank container 10 is connected to the power box of the external facility for power supply,
The gaseous ammonia emergency shutoff valve 630 and the flow control valve 510 at the gaseous ammonia supply location are connected to the instrumented air line IA of the external facility,
The control unit,
When the power supply through the POWER BOX is cut off, the operation of the circulation pump unit 500 and the heater unit 800 is stopped, and the flow control valve 510 and the gaseous ammonia emergency shutoff valve 630 are FC (fail closed),
When pressure is not supplied to the flow control valve 510 through the instrumentation air line IA, the flow control valve 510 is FC (fail closed), and the heat medium is the heat medium sump unit 400 and the circulation pump. Controls the part 500 to self-circulate,
When pressure is not supplied to the gaseous ammonia emergency shutoff valve 630 through the instrumented air line IA, the gaseous ammonia emergency shutoff valve 630 is FC (fail closed), and the gaseous ammonia of the tank unit 100 When the pressure of is greater than a preset set value, it is determined that the operation state is abnormal, and the operation of the circulation pump unit 500 and the heater unit 800 is blocked, and the flow control valve 510 is closed. Ammonia tank container made of (10).
상기 암모니아 탱크컨테이너(10)는, 상기 탱크부(100)에 설치되어 기상암모니아 및 액상암모니아의 온도를 감지하는 온도센서부(710)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 탱크컨테이너(10).The method according to claim 1,
The ammonia tank container 10 further comprises a temperature sensor unit 710 installed in the tank unit 100 to detect temperatures of gaseous ammonia and liquid ammonia.
상기 암모니아 탱크컨테이너(10)는, 상기 탱크부(100) 내부의 압력을 감지하는 압력센서부(720)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 탱크컨테이너(10).The method according to claim 1,
The ammonia tank container 10 further comprises a pressure sensor part 720 for sensing the pressure inside the tank part 100.
상기 암모니아 탱크컨테이너(10)는, 상기 탱크부(100) 내부에 수용된 액상암모니아의 수위레벨을 감지하는 레벨센서부(730)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 탱크컨테이너(10).The method according to claim 1,
The ammonia tank container 10 further comprises a level sensor unit 730 for sensing the level of the liquid ammonia contained in the tank unit 100. The ammonia tank container 10.
상기 탱크부(100)는, 원통형상으로 이루어져 수평방향으로 눕혀진 상태로 상기 지지프레임부(200)에 지지되며,
상기 열매체유로부(300)는, 상기 탱크부(100)의 하부영역에 대응되어 설치되는 것을 특징으로 하는 암모니아 탱크컨테이너(10).The method according to claim 1,
The tank part 100 is formed in a cylindrical shape and is supported by the support frame part 200 in a state lying down in a horizontal direction,
The ammonia tank container (10), characterized in that the heat medium flow path part (300) is installed to correspond to the lower region of the tank part (100).
상기 열매체유로부(300)는, 상기 탱크부(100)의 최하부에 설치되어 열매체가 유입되며 한 쌍의 유입구(312)로 분기되는 열매체유입부(310)와, 상기 한 쌍의 유입구(312)에서 대칭형상으로 탱크부(100)의 외주면 양측을 따라 연장되는 한 쌍의 전열관부(320)와, 상기 한 쌍의 전열관부(320)의 끝단에 구비되어 열매체가 유출되는 열매체유출부(330)를 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 탱크컨테이너(10).The method of claim 5,
The heat medium flow path part 300 is installed at the lowermost part of the tank part 100 so that the heat medium flows in, and a heat medium inlet 310 branched to a pair of inlets 312, and the pair of inlets 312 In a symmetrical shape, a pair of heat transfer pipe portions 320 extending along both sides of the outer circumferential surface of the tank portion 100, and a heat medium outlet portion 330 provided at the ends of the pair of heat transfer pipe portions 320 from which the heat medium flows out Ammonia tank container (10), characterized in that it comprises a.
상기 암모니아 탱크컨테이너(10)는, 상기 열매체섬프부(400)에 설치되어 열매체의 온도를 감지하는 열매체온도센서부(740)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 탱크컨테이너(10).The method according to claim 1,
The ammonia tank container 10 further comprises a heat medium temperature sensor unit 740 installed on the heat medium sump unit 400 to sense the temperature of the heat medium.
상기 암모니아 탱크컨테이너(10)는, 상기 열매체섬프부(400) 내부에 수용된 열매체의 수위레벨을 감지하는 열매체레벨센서부(750)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 탱크컨테이너(10).The method of claim 7,
The ammonia tank container 10 further comprises a heat medium level sensor unit 750 for sensing the water level of the heat medium accommodated in the heat medium sump part 400. The ammonia tank container 10.
상기 기상암모니아 공급방법은, 상기 기상암모니아공급라인(600)을 통해 미리 설정된 압력조건, 온도조건, 및 단위시간당 유량으로 기상암모니아를 공급하기 위하여 상기 히터부(800) 및 상기 순환펌프부(500)의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 기상암모니아 공급방법.A tank unit 100 in which liquid ammonia is accommodated; A support frame part 200 installed on the outer surface of the tank part 100 to support the tank part 100; A heat medium flow path part 300 installed on an outer circumferential surface of the tank part 100 and forming a flow path through which a heat medium for vaporizing liquid ammonia contained in the tank part 100 flows; A heat medium sump part 400 for receiving a heat medium supplied to the heat medium flow path part 300; A heater part 800 for raising the temperature of the heat medium contained in the heat medium sump part 400; A circulation pump part 500 for circulating the heat medium between the heat medium flow path part 300 and the heat medium sump part 400; Claims 1 to 8 including a gaseous ammonia supply line 600 coupled to the tank 100 to supply gaseous ammonia vaporized in the tank 100 to an external facility, and coupled to the external facility. As a gas phase ammonia supply method using the ammonia tank container 10 according to any one of,
The gaseous ammonia supply method includes the heater unit 800 and the circulation pump unit 500 to supply gaseous ammonia at a preset pressure condition, temperature condition, and flow rate per unit time through the gaseous ammonia supply line 600. Gas-phase ammonia supply method, characterized in that for controlling the operation of.
상기 기상암모니아 공급방법은,
상기 탱크부(100) 내부에 수용된 액상암모니아를 기상암모니아로 기화되도록 상기 열매체유로부(300)를 통해 상기 탱크부(100) 내부에 수용된 액상암모니아를 간접가열시키는 간접가열단계와;
상기 탱크부(100)에서 기화된 기상암모니아를 상기 기상암모니아공급라인(600)을 통해 외부로 공급하는 기상암모니아공급단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상암모니아 공급방법.The method of claim 10,
The gaseous ammonia supply method,
An indirect heating step of indirectly heating the liquid ammonia accommodated in the tank unit 100 through the heat medium flow path unit 300 so that the liquid ammonia accommodated in the tank unit 100 is vaporized into gaseous ammonia;
And a gaseous ammonia supply step of supplying the gaseous ammonia vaporized in the tank 100 to the outside through the gaseous ammonia supply line 600.
상기 기상암모니아 공급방법은,
상기 탱크부(100)의 기상암모니아의 압력 및 온도, 상기 탱크부(100)의 액상암모니아의 수위레벨, 상기 탱크부(100)의 액상암모니아의 온도, 상기 히터부(800)의 온도, 상기 열매체섬프부(400)의 열매체의 온도 및 수위레벨 중 적어도 하나를 포함하는 제어요소를 기준으로 운전상태가 양호한지 여부를 판단하는 운전상태판단단계와, 상기 운전상태가 비정상상태인 것으로 판단되면 상기 히터부(800) 및 상기 순환펌프부(500) 중 적어도 하나의 동작을 차단하는 동작차단단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상암모니아 공급방법.The method of claim 11,
The gaseous ammonia supply method,
The pressure and temperature of gaseous ammonia in the tank part 100, the level of the liquid ammonia in the tank part 100, the temperature of the liquid ammonia in the tank part 100, the temperature of the heater part 800, the heat medium An operation state determination step of determining whether or not the operation state is good based on a control element including at least one of the temperature and water level of the heat medium of the sump unit 400, and when it is determined that the operation state is abnormal, the heater And an operation blocking step of blocking the operation of at least one of the unit 800 and the circulation pump unit 500.
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