KR102276358B1 - 증기 열교환기 운전 시스템 및 방법 - Google Patents

증기 열교환기 운전 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 증기(steam)을 이용하여 유체를 가열하는 증기 열교환기의 빠른 부하변동에도 원활하게 응축수를 배출하여 증기 열교환기를 안정적으로 운전할 수 있는 증기 열교환기 운전 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 증기 열교환기 운전 시스템은, 증기와 저온 열전달 매체를 열교환시켜 저온 열전달 매체를 가열하는 증기 열교환기; 상기 증기 열교환기에서 저온 열전달 매체를 가열하면서 응축된 응축수를 냉각시키는 응축수 열교환기; 상기 응축수 열교환기로부터 응축수를 배출시키는 응축수 펌프; 상기 증기 열교환기 및/또는 응축수 열교환기의 수위를 측정하는 수위 측정기; 개폐제어에 의해 상기 응축수 펌프로부터 응축수 탱크로 공급되는 응축수의 유량을 조절하기 위한 제2 응축수 밸브; 및 상기 수위 측정기의 수위 측정값에 따라 상기 제2 응축수 밸브를 제어하여 증기 열교환기 및 응축수 열교환기의 수위를 조절하는 수위 제어기를 포함한다.

Description

증기 열교환기 운전 시스템 및 방법 {Steam Heat Exchanger Operating System and Method}
본 발명은 증기(steam)을 이용하여 유체를 가열하는 증기 열교환기의 빠른 부하변동에도 원활하게 응축수를 배출하여 증기 열교환기를 안정적으로 운전할 수 있는 증기 열교환기 운전 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 천연가스는 생산지에서 극저온으로 액화된 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)의 상태로 만들어진 후 LNG 운반선에 의해 목적지까지 원거리에 걸쳐 운반된다. LNG는 천연가스를 상압에서 약 -163℃의 극저온으로 냉각하여 얻어지는 것으로서, 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 감소되므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
LNG 운반선은 LNG 저장탱크에 LNG를 저장하고, 해상을 통해 운항하여 육상의 LNG 터미널로 하역한다. LNG 운반선에 의해 운반된 LNG는 육상의 LNG 터미널의 LNG 재기화 시스템을 이용하여 재기화시키고, 재기화 가스는 가스 발전소나 도시가스 공급업체 등 가스 수요처로 각각 공급한다.
육상 LNG 재기화 시스템은, LNG 운반선이 정박할 수 있는 부두 근처에 LNG 재기화 시스템을 설치하기 위한 부지가 필요하며, 지역 주민의 반대 등으로 부지 확보에 어려움이 있다. 또한, 높은 설치비와 운영비로 인해 경제적으로도 불리하고, 자연재해나 테러 등 외부 요인에 의해 LNG를 재기화시킬 수 없는 상황이 발생할 수 있으므로, 구조적인 한계를 가지고 있다. 또한, 가스 공급 인프라가 부족한 국가에서는 적용하기 어렵고, 도시가스에 대한 수요 변동이 심한 지역에서는 가스 공급이 용이하지 않다.
이러한 육상의 LNG 재기화 시스템의 단점을 보완하기 위하여 LNG 재기화 선박이 개발되어 적용되고 있다. LNG 재기화 선박은, 해상에서 LNG를 재기화하여 천연가스를 육상의 가스 수요처로 공급할 수 있도록 하기 위해, LNG 운반선에 LNG 재기화 시스템을 설치한 LNG RV(LNG Regasification Vessel) 또는 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 LNG 재기화 선박 또는 부유식 해상 구조물(이하, 'LNG 재기화 선박'으로 통칭함.)등이 있다.
일반적으로, LNG 재기화 선박에 설치되는 LNG 재기화 시스템은, LNG 저장탱크에 저장되어 있는 저압의 LNG를 가스 수요처에서 요구하는 압력으로 압축시키는 고압펌프(high pressure pump) 및 가스 배관망(regas network)에서 요구하는 온도까지 가열하여 기화시키는 기화기(high pressure vaporizer)를 포함한다. 고압펌프 및 기화기를 통해 기화된 재기화 가스는 가스 배관망을 통해 가스 수요처(consumer)로 이송된다.
LNG를 재기화 시스템에서는, 주로 수급이 용이한 해수 또는 담수를 열원으로 사용하여 LNG와 해수 또는 담수를 직접 열교환 또는 간접 열교환시켜 LNG를 재기화시킬 수 있다. 해수 또는 담수를 열원으로 사용하는 경우에는, 해수의 온도에 따라 재기화 용량에 영향을 받는다는 점과, LNG의 냉열에 의해 냉각된 해수를 그대로 해상을 방출시키면 생태계 교란 등 환경 오염문제를 유발한다는 문제점이 있다.
한편, LNG를 기화시키는 열원으로서 증기(steam)를 사용할 수도 있다. 도 2에는 기존의 LNG 재기화 시스템에 있어서, 증기를 열원으로 이용하여, LNG와 열교환시킬 열전달 매체인 담수를 가열하여 기화기로 공급하는, 증기 열교환기 운전 시스템이 간략하게 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 증기 열교환기(SE)에서 증기와 저온 담수를 열교환시키고, 열교환에 의해 담수, 즉 고온 담수를 기화기(미도시)로 공급하며, 열교환에 의해 온도가 낮아진 저온 증기 또는 응축수는 응축수 열교환기(CE)에서 완전히 응축시키거나 또는 냉각시켜 응축수 저장탱크(미도시)에 저장한다.
여기서, 증기 열교환기(SE)에서 온도가 낮아진 저온 증기 또는 응축수, 그리고 응축수 열교환기(CE)에서 응축 또는 냉각된 응축수는 증기 열교환기(SE)와 응축수 열교환기(CE)의 압력차에 의해, 자연적으로 배출시킨다.
또한, 증기 열교환기(SE)로부터 저온 증기 또는 응축수를 응축수 열교환기(CE)로 배출시키기 위하여 증기 열교환기(SE)의 압력을 조절하고, 증기 열교환기로부터 응축수 열교환기로 저온 증기를 원활하게 배출시키기 위하여 응축수 열교환기의 수위를 조절하도록 설계된다.
한편, 증기 열교환기(SE)에서 가열할 고온 담수의 목표 온도에 따라서 증기 열교환기(SE)로 공급하는 증기의 유량을 조절한다. 증기 열교환기(SE)는 부하 변동에 따라 발생되는 응축수의 양이 변화하게 된다. 즉, 이와 같이 증기 열교환기(SE)의 부하 변동에 따라 증기 열교환기(SE)로 공급하는 증기의 양을 조절하게 되면, 발생되는 응축수량의 변화와 동시에 증기 열교환기(SE)의 내부 압력이 변화하게 된다.
부하 변동에 따라 증기 열교환기(SE)의 내부 압력이 낮아지게 되면, 증기 열교환기(SE)로부터의 저온 증기 또는 응축수의 배출이 이루어지지 않는다는 문제점이 있다. 또한, 이와 같이 증기 열교환기(SE)의 압력 변화에 따른 응답성이 좋지 않아 증기 열교환기(SE)로부터 배출되는 고온 담수의 온도 조절이 용이하지 않고, 운전 범위가 매우 협소해진다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 개선하고자 하는 것을 목적으로 하며, 증기 열교환기로부터 응축수를 원활하게 배출시켜 증기 열교환기의 부하 변동에 따른 응답성을 향상시킨 증기 열교환기 운전 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 증기와 저온 열전달 매체를 열교환시켜 저온 열전달 매체를 가열하는 증기 열교환기; 상기 증기 열교환기에서 저온 열전달 매체를 가열하면서 응축된 응축수를 냉각시키는 응축수 열교환기; 상기 응축수 열교환기로부터 응축수를 배출시키는 응축수 펌프; 상기 증기 열교환기 및/또는 응축수 열교환기의 수위를 측정하는 수위 측정기; 개폐제어에 의해 상기 응축수 펌프로부터 응축수 탱크로 공급되는 응축수의 유량을 조절하기 위한 제2 응축수 밸브; 및 상기 수위 측정기의 수위 측정값에 따라 상기 제2 응축수 밸브를 제어하여 증기 열교환기 및 응축수 열교환기의 수위를 조절하는 수위 제어기를 포함하는, 증기 열교환기 운전 시스템이 제공된다.
바람직하게는, 개폐 제어에 의해 상기 응축수 펌프에 의해 상기 응축수 탱크로 공급되는 응축수의 일부를 상기 응축수 열교환기로 재순환시키기 위한 제1 응축수 밸브; 및 상기 응축수 펌프의 부하에 따라 상기 제1 응축수 밸브를 제어하여 상기 증기 열교환기 및 응축수 열교환기의 수위를 조절하고 상기 응축수 펌프의 최소 유량을 유지시키는 전류 제어기를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 개폐 제어에 의해 상기 증기 열교환기로 공급하는 증기의 유량을 조절하기 위한 증기 밸브; 상기 증기 열교환기로부터 수요처로 공급되는 고온의 열전달 매체의 온도를 측정하는 온도 측정기; 및 상기 온도 측정기의 온도 측정값에 따라 상기 증기 밸브를 제어하여 상기 증기 열교환기로 공급하는 증기의 유량을 조절하는 온도 제어기를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 증기 열교환기로 공급되는 저온 열전달 매체의 일부 또는 전부를 상기 증기 열교환기를 우회시켜 상기 증기 열교환기로부터 수요처로 공급되는 고온 열전달 매체 흐름에 합류시키는 제2 열매체 라인을 더 포함하여, 상기 수요처로 공급되는 열전달 매체의 온도를 조절할 수 있다.
바람직하게는, 상기 수요처는 액화가스를 재기화시키는 기화기일 수 있다.
바람직하게는, 상기 수위 측정기에 의해 측정된 응축수 열교환기의 수위 측정값에 따라 개폐가 제어되며 상기 응축수 펌프에 의해 응축수 탱크로 공급되는 응축수의 유량을 조절하는 제2 응축수 밸브를 더 포함하여, 상기 응축수 열교환기의 수위를 일정하게 유지시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 증기 열교환기로 공급되는 저온 열전달 매체 중 일부 또는 전부를 분기시켜 상기 응축수 열교환기의 냉매로서 공급하는 제1 열매체 라인을 더 포함하고, 상기 응축수 열교환기의 냉매로서 사용되면서 가열된 저온 열전달 매체는 상기 증기 열교환기로 공급되거나 또는 상기 증기 열교환기를 우회하여 수요처로 공급될 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 증기와 저온 열전달 매체를 증기 열교환기에서 열교환시켜 저온 열전달 매체를 가열하고, 상기 저온 열전달 매체를 가열하면서 응축된 응축수를 응축수 열교환기에서 냉각시키고, 상기 냉각된 응축수를 펌프를 이용하여 응축수 열교환기로부터 배출시키며, 상기 증기 열교환기 및 응축수 열교환기의 수위를 측정하여, 상기 응축수 열교환기로부터 배출시키는 응축수의 유량을 조절하는, 증기 열교환기 운전 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 펌프의 부하에 따라, 상기 펌프에 의해 응축수 열교환기로부터 배출되는 응축수의 일부를 상기 응축수 열교환기로 재순환시켜 상기 펌프의 최소 유량을 확보할 수 있다.
바람직하게는, 상기 증기 열교환기에서 가열되어 수요처로 공급되는 열전달 매체의 온도를 측정하여, 상기 증기 열교환기로 공급하는 증기의 유량을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 증기 열교환기 운전 시스템 및 방법은, 증기 열교환기로부터 응축수를 강제 배출시킴으로써 증기 열교환기의 빠른 부하 변동에도 응축수를 빠르고 원활하게 배출시킬 수 있어 안정적으로 시스템을 운전할 수 있다.
또한, 증기 열교환기로부터 응축수를 원활하게 배출시키기 위하여, 부하 변동에 관계없이 증기 열교환기 및 응축수 열교환기의 수위를 일정하게 유지시킴으로써 응축수 펌프의 최소 유량을 확보하고, 응축수 열교환기 및 응축수 펌프의 드라이 러닝(dry runnig)을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증기 열교환기 운전 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 2는 종래기술에 따른 증기 열교환기 운전 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시예에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
후술하는 본 발명의 실시예에서 액화가스는, 가스를 저온으로 액화시켜 수송할 수 있는 액화가스일 수 있으며, 예를 들어, LNG(Liquefied Natural Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같은 액화 석유화학 가스일 수 있다. 또는, 액화 이산화탄소, 액화 수소, 액화 암모니아 등의 액체 가스일 수도 있다. 다만, 후술하는 실시예에서는 대표적인 액화가스인 LNG가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
또한, 후술하는 본 발명의 일 실시예에 따른 증기 열교환기 운전 시스템 및 방법은, 선박에 적용되는 것을 예로 들어 설명하지만, 육상에서 적용될 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서 선박은, LNG 재기화 선박인 것을 예로 들어 설명한다. LNG 재기화 선박은 LNG를 재기화시켜 가스 수요처로 공급할 수 있는 LNG 재기화 설비가 설치된 모든 종류의 선박, 즉, LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 자체 추진 능력을 갖는 선박을 비롯하여, LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit)와 같이 추진 능력을 갖지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물일 수 있다. 다만, 후술하는 실시예에서는 LNG FSRU인 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 증기 열교환기 운전 시스템 및 방법을 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증기 열교환기 운전 시스템은, 증기와 저온 열전달 매체를 열교환시켜 저온 열전달 매체를 가열하는 증기 열교환기(100), 증기 열교환기(100)에서 저온 열전달 매체를 가열하면서 응축된 응축수를 냉각시키는 응축수 열교환기(200), 응축수 열교환기(200)로부터 응축수를 배출시키는 응축수 펌프(300), 증기 열교환기(100) 및/또는 응축수 열교환기(200)의 수위를 측정하는 수위 측정기(LT), 응축수 펌프(300)와 응축수 탱크(미도시) 사이에 설치되며, 개폐제어에 의해 응축수 펌프(300)로부터 응축수 탱크로 공급되는 응축수의 유량을 조절하기 위한 제2 응축수 밸브(CV2) 및 수위 측정기(LT)의 수위 측정값에 따라 제2 응축수 밸브(CV2)를 제어하여 증기 열교환기(100) 및 응축수 열교환기(200)의 수위를 조절하는 수위 제어기(LIC)를 포함한다.
또한, 개폐 제어에 의해 응축수 펌프(300)에 의해 응축수 탱크로 공급되는 응축수를 응축수 열교환기(200)로 재순환시키기 위한 제1 응축수 밸브(CV1) 및 응축수 펌프(300)의 부하에 따라 제1 응축수 밸브(CV1)를 제어하여 증기 열교환기(100) 및 응축수 열교환기(200)의 수위를 조절하고 응축수 펌프(300)의 최소 유량을 유지시키는 전류 제어기(CIC)를 더 포함한다.
또한, 개폐 제어에 의해 증기 열교환기(100)로 공급하는 증기의 유량을 조절하기 위한 증기 밸브(SV), 증기 열교환기(100)로부터 배출되는 고온 열전달 매체의 온도를 측정하는 제1 온도 측정기(TT1) 및 제2 온도 측정기(TT2) 그리고 제1 온도 측정기(TT1) 및/또는 제2 온도 측정기(TT2)의 온도 측정값에 따라 증기 밸브(SV)를 제어하여 증기 열교환기(100)로 공급하는 증기의 유량을 조절하는 온도 제어기(TIC)를 더 포함한다.
본 실시예에서 열전달 매체는 담수(fresh water)인 것을 예로 들어 설명한다.
LNG를 기화시키기 위하여 기화기(미도시)로 공급될 저온수(차가운 물)는 열매체 라인(WL)을 따라 증기 열교환기(100)로 공급되고, 증기 열교환기(100)에서 증기와의 열교환에 의해 가열된 고온수(따뜻한 물)는 열매체 라인(WL)을 따라 기화기로 공급된다.
기화기에서 LNG를 기화시키면서 냉각된 저온수는 다시 열매체 라인(WL)을 따라 증기 열교환기(100)로 순환될 수 있다.
본 실시예에서 증기(steam)는, 선박용 엔진의 폐열을 회수하여 증기를 생성하는 이코노마이저(economizer) 또는 LNG 연료를 연소시켜 발생하는 열에너지로 증기를 생성하는 보일러(boiler) 등 증기 생성 장치(미도시)에서 생산된 증기일 수 있다.
증기 생성 장치에서 생성된 증기는 증기 라인(SL)을 따라 증기 열교환기(100)로 공급된다.
증기 열교환기(100)로 공급된 증기는 저온수를 가열하면서 냉각되어 저온의 증기가 되거나 일부 또는 전부가 응축될 수 있다. 증기 열교환기(100)에서 응축되지 않은 저온 증기는 응축수 열교환기(200)에서 열교환에 의해 전부가 응축될 수 있고, 증기 열교환기(100)에서 응축된 응축수는 응축수 열교환기(200)에서 냉각되거나 또는 열교환을 하지 않고 응축수 탱크로 이송될 수도 있다.
이하에서는, 증기 열교환기(100)에서 증기의 전부가 응축되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
증기 열교환기(100)에서 응축된 응축수는 증기 열교환기(100)로부터 배출되어 증기 라인(SL)을 따라 증기 열교환기(100)로부터 응축수 열교환기(200)로 이송된다.
응축수 열교환기(200)에서는, 열매체 라인(WL)으로부터 증기 열교환기(100)의 상류에서 분기되는 제1 열매체 라인(WL1)을 따라 증기 열교환기(100)로 공급되는 저온수와, 증기 라인(SL)을 따라 증기 열교환기(100)로부터 응축수 열교환기(200)로 이송된 응축수가 열교환하여, 저온수는 가열되고 응축수는 냉각된다.
응축수 열교환기(200)로부터 배출된 응축수는 응축수 펌프(300)의 작동에 의해 배출되어, 증기 라인(SL)을 따라 응축수 탱크로 이송된다.
응축수 탱크에 저장된 응축수는 증기 생성 장치로 재공급될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 응축수 펌프(300)와 응축수 탱크 사이에서 증기 라인(SL)으로부터 분기되어 증기 열교환기(100)와 응축수 열교환기(200) 사이의 증기 라인(SL)으로 연결되는 응축수 분기라인(SL1)을 통해, 응축수 탱크로 이송되는 응축수 중 일부 또는 전부를 응축수 열교환기(200)로 재순환시킬 수 있다.
한편, 본 실시예에 따르면, 증기 열교환기(100)의 상류에서 열매체 라인(WL)으로부터 분기되어 증기 열교환기(100)의 하류로 연결되는 제2 열매체 라인(WL2)을 통해 증기 열교환기(100)로 공급되는 저온수 중 일부 또는 전부가 증기 열교환기(100)로 공급되지 않고 바로 기화기 측으로 이송되도록 할 수도 있다.
즉, 저온수의 전부를 증기 열교환기(100)로 공급하여 전부 가열하여 기화기로 공급할 수도 있고, 저온수의 일부는 증기 열교환기(100)에서 가열하고 나머지 일부는 증기 열교환기(100)를 우회시켜 가열하지 않은 상태에서 증기 열교환기(100) 하류에서 혼합하여 온도를 조절하여 기화기로 공급할 수도 있다.
본 실시예에 따르면, 증기 열교환기(100)에서 가열되어 배출되는 고온수의 온도를 제2 온도 측정기(TT2)로 측정하여 증기 밸브(SV)를 제어하거나, 고온수와 저온수가 혼합된 혼합수의 온도를 제1 온도 측정기(TT1)로 측정하여 증기 밸브(SV)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 제1 온도 측정기(TT1) 및/또는 제2 온도 측정기(TT2)에서 측정한 온도 측정값이 목표값보다 낮으면, 증기 밸브(SV)를 조절하여 증기 열교환기(100)로 공급되는 증기의 유량을 증가시켜 기화기로 공급되는 고온수의 온도를 높인다.
증기 열교환기(100)에서는 응축수 열교환기(200)와의 수위 차이에 의해 증기 열교환기(100)로부터 응축수 열교환기(200)로 응축수가 배출될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 증기 열교환기(100)로부터 응축수 열교환기(200)로 응축수가 원활하게 배출되도록, 증기 열교환기(100) 및/또는 응축수 열교환기(200)의 수위를 측정하여 증기 열교환기(100) 및/또는 응축수 열교환기(200)의 수위가 설정값을 초과하면 응축수 펌프(300)를 이용하여 응축수 열교환기(200)로부터 응축수를 배출시킨다.
응축수 펌프(300)의 가동 여부와 응축수 펌프(300)의 부하는 수위 측정기(LT)에 의해 측정된 증기 열교환기(100) 및/또는 응축수 열교환기(200)의 수위 측정값에 따라 결정된다.
예를 들어, 수위 측정기(LT)에서 측정한 증기 열교환기(100) 및/또는 응축수 열교환기(200)의 수위 측정값이 설정값을 초과하면, 제2 응축수 밸브(CV2)를 개방하거나 개도량을 증가시켜 응축수 열교환기(200)로부터 응축수 탱크로 이송되는 응축수의 유량을 증가시킨다.
이때, 전류 제어기(CIC)는, 응축수 펌프(300)의 부하를 감지하여, 응축수 열교환기(200)로부터 응축수 펌프(300)로 공급되는 응축수의 유량이 응축수 펌프(300)의 최소 유량을 못 미친다고 판단되면, 응축수 펌프(300)의 하류에서 제1 응축수 분기라인(SL1)을 통해 응축수를 응축수 열교환기(200)로 재순환시켜, 응축수 열교환기(200)로부터 응축수 펌프(300)로 공급되는 응축수의 유량을 늘려준다.
또한, 전류 제어기(CIC)는 응축수 열교환기(200)의 수위를 유지시키기 위한 수단으로 사용할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 저온수를 가열하여 고온수를 생성하기 위해 사용되는 증기 열교환기와 응축수 열교환기로 구성되는 시스템에 있어서, 부하 변동에 따라 공급되는 증기량을 조절하게 되면, 생성되는 응축수의 양이 변화되고 동시에 증기 열교환기와 응축수 열교환기의 내부 압력이 낮아지게 되어, 생성된 응축수를 자연적으로 배출시킬 수 없다는 문제점과 이로 인해 운전 범위가 좁아지게 되는 문제점을 해결할 수 있다.
즉, 응축수 펌프(300)와, 온도 제어기(TIC)와 수위 제어기(LIC)를 이용하여 강제로 응축수를 증기 열교환기(100) 및 응축수 열교환기(200)로부터 배출시키고, 이와 동시에 증기 열교환기(100)와 응축수 열교환기(200)의 수위를 일정하게 유지시킴으로써, 응축수 펌프(300)를 안정적으로 운전할 수 있다.
따라서, 부하 변동에 따른 증기 공급량을 조절한다고 하더라도 원활하게 응축수를 배출할 수 있어 시스템을 안정적으로 운전할 수 있다.
또한, 응축수 열교환기(200)의 운전과 응축수 펌프(300)의 드라이 러닝을 방지하기 위해 수위 제어기(LIC)를 이용하여 응축수 열교환기(200)의 수위를 일정하게 유지시키고, 전류 제어기(CIC)를 이용하여 응축수 펌프(300)의 최소 유량을 확보할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 응축수를 강제로 배출시켜 부하 변동에 따른 증기 공급량 조절이 원활하게 이루어지고, 이에 따라 부하 변동에 따른 시스템의 응답성을 획기적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 응축수 펌프를 이용하여 부하 변동에 관계없이 응축수 열교환기(200)의 수위를 일정하게 유지시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로 상술한 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고, 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
100 : 증기 열교환기
200 : 응축수 열교환기
300 : 응축수 펌프
SV : 증기 밸브
CV1 : 제1 응축수 밸브 CV2 : 제2 응축수 밸브
SL : 증기라인 SL1 : 응축수 분기라인
WL : 열매체 라인 WL1 : 제1 열매체 라인
WL2 : 제2 열매체 라인
TT1, TT2 : 온도 측정기 TIC : 온도 제어기
LT : 수위 측정기 LIC : 수위 제어기
CIC : 전류 제어기

Claims (10)

  1. 증기와 저온 열전달 매체를 열교환시켜 저온 열전달 매체를 가열하는 증기 열교환기;
    상기 증기 열교환기에서 저온 열전달 매체를 가열하면서 응축된 응축수를 냉각시키는 응축수 열교환기;
    상기 응축수 열교환기로부터 응축수를 배출시키는 응축수 펌프;
    상기 증기 열교환기 및/또는 응축수 열교환기의 수위를 측정하는 수위 측정기;
    개폐제어에 의해 상기 응축수 펌프로부터 응축수 탱크로 공급되는 응축수의 유량을 조절하기 위한 제2 응축수 밸브; 및
    상기 수위 측정기의 수위 측정값에 따라 상기 제2 응축수 밸브를 제어하여 증기 열교환기 및 응축수 열교환기의 수위를 조절하는 수위 제어기를 포함하고,
    상기 응축수 펌프에 의해 상기 응축수 탱크로 공급되는 응축수의 일부를 상기 응축수 열교환기로 재순환시키기 위한 제1 응축수 밸브; 및
    상기 응축수 펌프의 부하에 따라 상기 제1 응축수 밸브를 제어하여 상기 증기 열교환기 및 응축수 열교환기의 수위를 조절하고 상기 응축수 펌프의 최소 유량을 유지시키는 전류 제어기를 더 포함하는, 증기 열교환기 운전 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    개폐 제어에 의해 상기 증기 열교환기로 공급하는 증기의 유량을 조절하기 위한 증기 밸브;
    상기 증기 열교환기로부터 수요처로 공급되는 고온의 열전달 매체의 온도를 측정하는 온도 측정기; 및
    상기 온도 측정기의 온도 측정값에 따라 상기 증기 밸브를 제어하여 상기 증기 열교환기로 공급하는 증기의 유량을 조절하는 온도 제어기를 더 포함하는, 증기 열교환기 운전 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 증기 열교환기로 공급되는 저온 열전달 매체의 일부 또는 전부를 상기 증기 열교환기를 우회시켜 상기 증기 열교환기로부터 수요처로 공급되는 고온 열전달 매체 흐름에 합류시키는 제2 열매체 라인을 더 포함하여,
    상기 수요처로 공급되는 열전달 매체의 온도를 조절하는, 증기 열교환기 운전 시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 수요처는 액화가스를 재기화시키는 기화기인, 증기 열교환기 운전 시스템.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 증기 열교환기로 공급되는 저온 열전달 매체 중 일부 또는 전부를 분기시켜 상기 응축수 열교환기의 냉매로서 공급하는 제1 열매체 라인을 더 포함하고,
    상기 응축수 열교환기의 냉매로서 사용되면서 가열된 저온 열전달 매체는 상기 증기 열교환기로 공급되거나 또는 상기 증기 열교환기를 우회하여 수요처로 공급되는, 증기 열교환기 운전 시스템.
  8. 증기와 저온 열전달 매체를 증기 열교환기에서 열교환시켜 저온 열전달 매체를 가열하고,
    상기 저온 열전달 매체를 가열하면서 응축된 응축수를 응축수 열교환기에서 냉각시키고,
    상기 냉각된 응축수를 펌프를 이용하여 응축수 열교환기로부터 배출시키며,
    상기 증기 열교환기 및 응축수 열교환기의 수위를 측정하여, 상기 응축수 열교환기로부터 배출시키는 응축수의 유량을 조절하고,
    상기 펌프의 부하에 따라, 상기 펌프에 의해 응축수 열교환기로부터 배출되는 응축수의 일부를 상기 응축수 열교환기로 재순환시켜 상기 펌프의 최소 유량을 확보하는, 증기 열교환기 운전 방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 증기 열교환기에서 가열되어 수요처로 공급되는 열전달 매체의 온도를 측정하여, 상기 증기 열교환기로 공급하는 증기의 유량을 제어하는, 증기 열교환기 운전 방법.
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