KR102296310B1 - 가스 처리 시스템 및 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스 처리 시스템 및 선박에 관한 것으로서, 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크; 상기 액화가스 저장탱크의 증발가스를 수요처로 전달하는 증발가스 공급부; 상기 증발가스 공급부의 증발가스를 상기 액화가스 저장탱크의 액화가스로 응축시키는 콘덴서; 상기 콘덴서를 거친 액화가스를 가압하여 상기 수요처로 전달하는 액화가스 펌프; 및 상기 증발가스 공급부의 가동을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 액화가스 저장탱크의 내압을 일정범위로 유지하기 위한 탱크압력 조절모드 및 상기 액화가스 펌프로 유입되는 액화가스의 온도를 조절하기 위한 안티캐비테이션 모드를 설정하고, 상기 콘덴서에 유입되는 증발가스 및 액화가스의 유량 또는 온도에 따라 상기 증발가스 공급부를 상기 탱크압력 조절모드 또는 상기 안티캐비테이션 모드로 가동하는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 처리 시스템 및 선박{Treatment system of gas and ship having the same}
본 발명은 가스 처리 시스템 및 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 엔진이나 가스 터빈 등을 구동함으로써 추력을 발생시키는데, 이때 엔진은 가솔린 또는 디젤 등의 연료를 사용하여 피스톤을 움직여서 피스톤의 왕복운동에 의해 크랭크 축이 회전되도록 하고, 크랭크 축에 연결된 샤프트가 회전되어 프로펠러가 구동되도록 하며, 반면 가스 터빈은 압축 공기와 함께 연료를 연소시키고, 연소 공기의 온도/압력을 통해 터빈 날개를 회전시킴으로써 발전하여 프로펠러에 동력을 전달하는 방식을 사용한다.
그러나 최근에는, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)를 운반하는 LNG 운반선에서 LNG를 연료로 사용하여 엔진이나 터빈 등의 수요처를 구동하는 LNG 연료공급 방식이 사용되고 있으며, 이와 같이 수요처의 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 수요처가 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 수요처에 공급하는 기술에 대하여, 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있다.
또한 액화가스는 강제로 액화시킨 상태로 액화가스 저장탱크에 보관되나, 액화가스 저장탱크가 완벽한 단열을 구현할 수는 없기 때문에, 액화가스 저장탱크에 저장되어 있는 일부 액화가스는, 외부로부터 전달되는 열에 의하여 기체인 증발가스로 상변화하게 된다.
이때 기체로 상변화한 증발가스는 부피가 대폭 증가하므로 액화가스 저장탱크의 내부 압력을 높이는 요인이 되며, 액화가스 저장탱크의 내압이 액화가스 저장탱크가 견딜 수 있는 압력을 초과하게 되면 액화가스 저장탱크가 파손될 우려가 있다.
따라서 종래에는, 액화가스 저장탱크의 내압을 일정하게 유지하기 위해서, 필요 시 증발가스를 외부로 방출하여 액화가스 저장탱크의 내압을 낮추는 방법을 사용하였다. 또는 증발가스를 액화가스 저장탱크의 외부로 배출한 뒤, 별도로 구비한 재액화장치를 사용하여 액화시킨 후 다시 액화가스 저장탱크로 회수하였다.
그러나 증발가스를 단순히 외부로 방출하는 경우에는 외부 환경의 오염 문제가 발생할 수 있으며, 재액화장치를 사용할 경우에는 재액화장치를 구비하고 운영하기 위해 필요한 비용, 인력 등의 문제가 발생하게 된다. 따라서 외부 열침투에 의해 발생되는 증발가스의 효과적인 처리방법 또한 개발이 요구되는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 액화가스를 이용하여 증발가스를 응축시키는 컨덴서를 구비하여, 증발가스를 외부로 단순 방출하지 않고 재활용할 수 있도록 하는 가스 처리 시스템 및 선박을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 가스 처리 시스템은, 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크; 상기 액화가스 저장탱크의 증발가스를 수요처로 전달하는 증발가스 공급부; 상기 증발가스 공급부의 증발가스를 상기 액화가스 저장탱크의 액화가스로 응축시키는 콘덴서; 상기 콘덴서를 거친 액화가스를 가압하여 상기 수요처로 전달하는 액화가스 펌프; 및 상기 증발가스 공급부의 가동을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 액화가스 저장탱크의 내압을 일정범위로 유지하기 위한 탱크압력 조절모드 및 상기 액화가스 펌프로 유입되는 액화가스의 온도를 조절하기 위한 안티캐비테이션 모드를 설정하고, 상기 콘덴서에 유입되는 증발가스 및 액화가스의 유량 또는 온도에 따라 상기 증발가스 공급부를 상기 탱크압력 조절모드 또는 상기 안티캐비테이션 모드로 가동하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 탱크압력 조절모드에서 상기 제어부는, 상기 액화가스 저장탱크의 내압을 일정범위로 유지하기 위해 상기 증발가스 공급부가 상기 액화가스 저장탱크로부터 전달받는 증발가스의 유량을 조절할 수 있다.
구체적으로, 상기 안티캐비테이션 모드에서 상기 제어부는, 상기 액화가스 펌프로 유입되는 액화가스의 온도를 조절하기 위해 상기 증발가스 공급부에서 상기 콘덴서로 유입되는 증발가스의 유량을 조절할 수 있다.
구체적으로, 상기 안티캐비테이션 모드에서 상기 제어부는, 상기 액화가스 펌프로 유입되는 액화가스의 온도가 기준값 미만이 되도록 상기 콘덴서에 유입되는 증발가스의 유량을 조절할 수 있다.
구체적으로, 상기 기준값은, 상기 액화가스 펌프에서 액화가스의 가압 시 캐비테이션의 발생을 억제하기 위해 설정되는 값일 수 있다.
구체적으로, 상기 증발가스 공급부는, 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 증발가스 압축기를 상기 탱크압력 조절모드 또는 상기 안티캐비테이션 모드로 가동할 수 있다.
구체적으로, 상기 탱크압력 조절모드에서 상기 제어부는, 상기 액화가스 저장탱크의 내압을 일정범위로 유지하기 위해 상기 증발가스 압축기가 흡입하는 증발가스의 유량을 조절할 수 있다.
구체적으로, 상기 수요처로 전달되는 증발가스의 적어도 일부를 상기 액화가스 저장탱크로 리턴시키는 증발가스 회수부를 더 포함하며, 상기 콘덴서는, 상기 증발가스 회수부에 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 안티캐비테이션 모드에서 상기 제어부는, 상기 증발가스 회수부를 통해 상기 콘덴서로 유입되는 증발가스의 유량을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크에서 수요처로 연결되는 증발가스 공급라인; 상기 증발가스 공급라인에서 분기되어 상기 액화가스 저장탱크로 연결되는 증발가스 회수라인; 상기 증발가스 회수라인에 마련되며 상기 액화가스 저장탱크의 액화가스로 증발가스를 응축시키는 콘덴서; 상기 콘덴서를 거친 액화가스를 가압하여 상기 수요처로 전달하는 액화가스 펌프; 및 상기 증발가스 회수라인 또는 상기 증발가스 공급라인의 흐름을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 액화가스 저장탱크의 내압을 일정범위로 유지하기 위한 탱크압력 조절모드 및 상기 액화가스 펌프로 유입되는 액화가스의 온도를 조절하기 위한 안티캐비테이션 모드를 설정하고, 상기 콘덴서에 유입되는 증발가스 및 액화가스의 유량 또는 온도에 따라 상기 증발가스 회수라인 또는 상기 증발가스 공급라인의 흐름을 상기 탱크압력 조절모드 또는 상기 안티캐비테이션 모드로 가동하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 탱크압력 조절모드에서 상기 제어부는, 상기 액화가스 저장탱크의 내압을 일정범위로 유지하기 위해 상기 액화가스 저장탱크에서 상기 증발가스 공급라인으로 배출되는 증발가스의 유량을 조절할 수 있다.
구체적으로, 상기 안티캐비테이션 모드에서 상기 제어부는, 상기 액화가스 펌프로 유입되는 액화가스의 온도를 조절하기 위해 상기 증발가스 회수라인을 통해 상기 콘덴서로 유입되는 증발가스의 유량을 조절할 수 있다.
구체적으로, 상기 안티캐비테이션 모드에서 상기 제어부는, 상기 액화가스 펌프로 유입되는 액화가스의 온도가 기준값 미만이 되도록 상기 콘덴서에 유입되는 증발가스의 유량을 조절할 수 있다.
구체적으로, 상기 기준값은, 상기 액화가스 펌프에서 액화가스의 가압 시 캐비테이션의 발생을 억제하기 위해 설정되는 값일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박은, 상기 가스 처리 시스템을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 선박은, 액화가스 저장탱크에서 발생한 증발가스가 컨덴서를 거치면서 액화가스와의 열교환에 의해 응축된 후, 액화가스 저장탱크로 리턴되도록 하여 액화가스 저장탱크의 과압을 방지하고 증발가스를 낭비하지 않을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템에서 액화가스의 압력-온도 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제2 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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하에서는 본 발명의 가스 처리 시스템에 대해 설명하며, 본 발명은 가스 처리 시스템과 이를 가지는 선박을 포함하는 것이다.
이하 본 명세서에서, 액화가스는 LNG 또는 LPG, 에틸렌, 암모니아 등과 같이 일반적으로 액체 상태로 보관되는 모든 가스 연료를 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 증발가스(BOG: Boil-Off Gas)는 자연기화 또는 강제기화된 액화가스를 의미할 수 있다. 다만 증발가스는 기체 상태의 증발가스뿐만 아니라 액화된 증발가스를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
또한 이하 본 명세서에서, 감압과 팽창은 모두 압력을 낮추는 것으로서 서로 혼용될 수 있는 표현임을 알려둔다. 즉 감압은 팽창으로 해석될 수 있고, 반대로 팽창은 감압으로 해석될 수 있다.
또한 이하에서 고압과 저압은 상대적인 것일 수 있고 절대적인 수치로 한정되는 것은 아닐 수 있으며, 고압과 저압은 메인과 보조, 제1과 제2 등으로 대체될 수 있음은 물론이다.
또한 이하에서 벤트는, 대기중으로 배출하는 것이나 별도의 탱크 등으로 드레인시키는 것 등을 모두 포함하는 것이며, 특정한 라인 내의 흐름에서 벗어나도록 하는 모든 유동을 포괄하는 용어로 해석될 수 있음을 알려둔다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템에서 액화가스의 압력-온도 그래프이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 액화가스 공급부(20), 증발가스 공급부(30), 증발가스 회수부(40), 콘덴서(50), 콘덴서 우회부(60), 오일 공급부(70), 제어부(90)를 포함한다.
액화가스 저장탱크(10)는, 액화가스를 저장한다. 저장된 액화가스는 수요처(100)로 공급되어 소비될 수 있고, 여기서 수요처(100)는 선박용 추진엔진(또는 터빈)일 수 있으며, 고압, 중압, 저압 등을 한정하지 않는다.
수요처(100)는 복수 개로 마련될 수 있고, 고압 수요처(101)와 저압 수요처(103)를 포함할 수 있다. 고압 수요처(101)는 200 내지 400bar의 요구압력을 갖는 ME-GI 엔진이나 15 내지 50bar의 요구압력을 갖는 XDF 엔진일 수 있으며, 저압 수요처(103)는 10bar 내외의 요구압력을 갖는 DFDE 엔진 등일 수 있다. 물론 XDF 엔진은 고압 수요처(101)와 구분되는 별도의 중압 수요처(100)로 지칭될 수도 있다.
참고로 고압 수요처(101)의 상류에는 가스밸브 트레인(102)이 마련되어 액화가스 등의 공급이 조절될 수 있고, 저압 수요처(103)의 상류에는 가스밸브 유닛(104)이 마련되어 액화가스 등의 공급이 조절될 수 있다.
이외에도 수요처(100)는, 보일러(BLR), 가스연소장치(GCU) 등일 수 있고, 선박 또는 육상에 마련되는 도시가스나 다양한 용도의 엔진(또는 터빈) 등일 수 있다. 즉 수요처(100)는 액화가스 저장탱크(10)의 액화가스 또는 증발가스를 소비하는 모든 구성을 포괄적으로 의미한다.
액화가스 저장탱크(10)는 액화가스를 액체상태로 보관하여야 하는데, 이때, 액화가스 저장탱크(10)는 1bar 내지 10bar(일례로 1.03bar)의 압력으로 액화가스를 저장할 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)는 독립형, 멤브레인형 등일 수 있고, 다양한 단열 구조를 사용하여 액화가스가 액체 상태로 저장되어 있도록 할 수 있으며, 액화가스 저장탱크(10) 내에서 발생하는 증발가스는 후술할 증발가스 압축기(32) 등에 의해 처리될 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)에는 압력계(11)가 마련될 수 있으며, 압력계(11)에 의해 측정된 액화가스 저장탱크(10)의 내압은 제어부(90)의 제어에 활용될 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)에 액화가스가 저장되어 있기 때문에, 액화가스 저장탱크(10) 내에서는 액화가스가 자연 증발한 증발가스가 지속적으로 발생하게 된다. 이때 증발가스를 빼내지 않으면 액화가스 저장탱크(10)의 내압이 과도해질 수 있으므로, 본 실시예는 액화가스 저장탱크(10) 내에 발생한 증발가스를 콘덴서(50)로 응축시켜서 리턴시킬 수 있다. 따라서 액화가스 저장탱크(10)의 내압은 적정한 수준을 유지하게 된다.
액화가스 공급부(20)는, 액화가스 저장탱크(10)의 액화가스를 수요처(100)로 전달한다. 액화가스 공급부(20)는 액화가스를 고압 수요처(101) 및 저압 수요처(103)로 전달할 수 있으며, 액화가스를 고압 수요처(101)로 전달하기 위해 액화가스 공급부(20)는 액화가스 공급라인(21), 액화가스 펌프(22), 액화가스 열교환기(23)를 포함할 수 있다.
액화가스 공급라인(21)은, 액화가스 저장탱크(10)에서 고압 수요처(101)로 연결된다. 액화가스 공급라인(21)은 일단이 액화가스 저장탱크(10)의 내부에 마련될 수 있으며, 액화가스 공급라인(21)의 일단에는 부스팅 펌프(211)가 마련될 수 있다.
액화가스 공급라인(21)에는 액화가스 펌프(22), 액화가스 열교환기(23)가 차례로 마련될 수 있다. 액화가스는 액화가스 공급라인(21)을 따라 액화가스 저장탱크(10)에서 배출된 후, 액화가스 펌프(22)에서 고압으로 가압되고 액화가스 열교환기(23)에서 고압 수요처(101)의 요구온도로 가열된 뒤, 가스밸브 트레인(102)을 거쳐 고압 수요처(101)로 전달된다.
액화가스 공급라인(21)에는 유량이나 압력 등을 조절하는 밸브(부호 도시하지 않음)가 마련될 수 있으며, 밸브의 개도는 제어부(90)에 의하여 제어될 수 있다.
액화가스 펌프(22)는, 액화가스 공급라인(21)에 마련되며 액화가스를 고압으로 가압한다. 액화가스 펌프(22)가 액화가스를 가압하는 압력은 수요처(100)의 요구 압력에 따라 달라질 수 있다.
액화가스 펌프(22)는 액화가스 공급라인(21)에서 부스팅 펌프(211)의 하류에 마련되는데, 액화가스 펌프(22)는 부스팅 펌프(211)에 의해 저압으로 가압된 액화가스를 받아 고압으로 가압할 수 있다. 이때 액화가스 펌프(22)에 유입되는 액화가스가 갖는 압력은, 저압 수요처(103)의 요구 압력에 대응될 수 있다.
액화가스 열교환기(23)는, 액화가스 공급라인(21)에서 액화가스 펌프(22)의 하류에 마련된다. 액화가스 열교환기(23)는 열매를 이용하여 액화가스를 가열할 수 있다.
액화가스 열교환기(23)에는 열매 순환라인(231)이 연결될 수 있으며, 열매 순환라인(231)에는 열매를 펌핑하는 열매 펌프(232)와, 열매를 스팀 등의 열원으로 가열하는 열매 히터(233)가 마련될 수 있으며, 액화가스 열교환기(23)를 거친 열매를 임시 저장해두는 열매 탱크(234)도 열매 순환라인(231)에 마련될 수 있다.
이때 열매 순환라인(231)은, 열매 중 적어도 일부가 열매 히터(233)를 우회하도록 적어도 부분적으로 병렬 구조를 가질 수 있으며, 열매 펌프(232)는 병렬로 마련되어 서로 백업 가능할 수 있다.
물론 액화가스 열교환기(23)에서 사용되는 열매는 특별히 한정되지 않으므로, 열매를 액화가스 열교환기(23)에 전달하기 위한 구성 역시 상기에서 설명한 구성들로 한정되는 것은 아니다.
액화가스 공급부(20)는 액화가스를 저압 수요처(103)로 전달하기 위해, 저압 액화가스 공급라인(24), 강제기화기(25), 기액분리기(26), 히터(27)를 더 포함할 수 있다. 저압 액화가스 공급라인(24)에 마련되는 강제기화기(25)와 기액분리기(26) 및 히터(27)는, 액화가스 공급라인(21)에 마련되는 액화가스 펌프(22)와 액화가스 열교환기(23)에 병렬로 마련될 수 있다.
저압 액화가스 공급라인(24)은, 액화가스 공급라인(21)에서 분기되어 저압 수요처(103)로 연결된다. 저압 액화가스 공급라인(24)은 액화가스 펌프(22)의 상류에서 액화가스 공급라인(21)으로부터 분기될 수 있다.
부스팅 펌프(211)는 저압 수요처(103)의 요구 압력까지 액화가스를 가압할 수 있는바, 저압 액화가스 공급라인(24)은 부스팅 펌프(211)에 의해 가압된 액화가스를 추가적인 가압 없이 저압 수요처(103)로 전달할 수 있다.
저압 액화가스 공급라인(24)은 콘덴서(50)의 상류에서 액화가스 공급라인(21)으로부터 분기될 수 있다. 저압 수요처(103)는 기본적으로 증발가스를 소비할 수 있고 보충적으로 액화가스를 소비할 수 있는데, 저압 액화가스 공급라인(24)을 따라 액화가스가 공급되는 경우는, 증발가스가 부족한 경우를 의미할 수 있다.
이때 콘덴서(50)에 증발가스가 유동하지 않을 수 있는데, 액화가스가 콘덴서(50)로 유동하게 되면 콘덴서(50)에 열 편차가 발생하여 콘덴서(50)가 파손될 위험이 있다. 따라서 본 실시예에서 저압 액화가스 공급라인(24)은 콘덴서(50)의 상류에서 분기되어, 증발가스가 부족한 경우(콘덴서(50)에 증발가스가 흐르지 않는 경우) 액화가스가 콘덴서(50)를 거치지 않고 저압 수요처(103)로 전달되도록 할 수 있다.
물론 고압 수요처(101)로 전달되는 액화가스가 콘덴서(50)를 거칠 우려가 있지만, 본 실시예는 액화가스가 콘덴서(50)를 우회하는 구성을 마련함에 따라, 콘덴서(50)에 증발가스가 흐르지 않을 경우 콘덴서(50)에 극저온의 액화가스도 흐르지 않게 해 콘덴서(50)를 보호할 수 있다.
강제기화기(25)는, 저압 액화가스 공급라인(24)에 마련되며 액화가스를 강제로 기화시킨다. 강제기화기(25)는 액화가스 열교환기(23)에서 언급한 열매 또는 다양한 열원을 사용하여 액화가스를 비등점 이상의 온도로 가열시킬 수 있다.
강제기화기(25)는 액화가스를 약 -100도로 가열할 수 있다. 이는 액화가스가 갖는 비등점보다 높은 온도이지만 저압 수요처(103)가 요구하는 온도에는 못미칠 수 있다. 강제기화기(25)가 이와 같은 온도로 액화가스를 가열하는 것은 메탄가의 조절을 위한 것이다.
일례로 액화가스가 액화천연가스일 경우, 액화가스에는 메탄 외에 프로판과 부탄 등의 헤비카본이 혼합되어 있다. 부탄과 헤비카본의 비등점은 -100도를 넘지 않으므로, 강제기화기(25)는 헤비카본은 액상으로 남기고 메탄과 질소 등만 기상으로 변화되도록 액화가스를 가열할 수 있다.
이 경우 강제기화기(25)를 거친 액화가스는 일부만 기체 상태가 되며, 나머지(헤비카본)는 액체 상태로 남아있을 수 있다. 이때 액체 상태로 남아있는 성분은, 기액분리기(26)에서 분리될 수 있다.
기액분리기(26)는, 저압 액화가스 공급라인(24)에서 강제기화기(25)의 하류에 마련된다. 기액분리기(26)는 강제기화기(25)에서 가열된 액화가스에서 액체 상태로 남아있는 헤비카본을 분리해낼 수 있고, 분리된 헤비카본은 액화가스 저장탱크(10)로 리턴되거나, 또는 별도의 수요처(100)로 전달되어 소비될 수 있다.
기액분리기(26)에는 고압 액화가스 전달부(28)가 연결되어, 메탄가가 높은 고압의 액화가스가 전달될 수 있다. 고압 액화가스 전달부(28)에 대해서는 후술하도록 한다.
히터(27)는, 저압 액화가스 공급라인(24)에서 기액분리기(26)의 하류에 마련된다. 앞서 설명한 바와 같이 강제기화기(25)는 액화가스를 기화시키기 위해 가열하지만, 헤비카본의 분리를 위해 저압 수요처(103)의 요구 온도에 못미치는 온도까지 가열할 수 있다. 이에 히터(27)는, 기액분리기(26)에서 헤비카본이 분리된 액화가스를 저압 수요처(103)의 요구 온도까지 끌어올릴 수 있다.
히터(27)에서 사용되는 열원은 강제기화기(25)에서 사용되는 열원이나 또는 액화가스 열교환기(23)에서 사용되는 열원 등일 수 있다. 즉 본 실시예에서 열원이 필요한 구성들은 그 열원을 서로 공유할 수 있다. 물론 본 발명에서 열원의 종류나 공유 여부 등은 특별히 한정되지 않는다.
액화가스 공급부(20)는 고압 액화가스 전달부(28)를 더 포함할 수 있다. 고압 액화가스 전달부(28)는, 액화가스 펌프(22)가 고압으로 가압한 액화가스 중 적어도 일부를 기액분리기(26)로 전달한다.
저압 수요처(103)는 DFDE 엔진 등으로 메탄가에 따라 가동 효율이 달라지는 수요처(100)일 수 있다. 즉 저압 수요처(103)는 메탄가가 높은 가스를 소비하는 것이 바람직한 구성일 수 있다.
저압 수요처(103)는 기본적으로 증발가스를 소비하여 가동될 수 있고, 보충적으로 액화가스를 소비하여 가동될 수 있다. 그런데 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스의 저장량의 감소 등의 요인으로 인하여, 증발가스 및 저압 액화가스 공급라인(24)을 따라 공급되는 액화가스로는 저압 수요처(103)에 공급되는 가스의 메탄가를 충분히 확보하지 못할 수 있다.
이에 본 실시예는, 고압의 액화가스를 증발가스에 혼합해 메탄가를 조정할 수 있다. 즉 고압의 액화가스가 기액분리기(26)를 통해 저압 수요처(103)로 전달되도록 할 수 있다.
이를 위해 고압 액화가스 전달부(28)는, 액화가스 공급라인(21)에서 기액분리기(26) 또는 저압 액화가스 공급라인(24)으로 연결되는 고압 액화가스 전달라인(281)을 포함할 수 있다.
고압 액화가스 전달라인(281)을 통해, 액화가스 공급라인(21)에서의 고압의 액화가스가 저압 액화가스 공급라인(24)으로 전달될 수 있다. 이 경우 저압 수요처(103)에 공급되는 가스의 메탄가는, 고압의 액화가스에 의하여 상향 조정될 수 있다.
고압 액화가스 전달라인(281)은, 액화가스 펌프(22)의 하류에서 액화가스 공급라인(21)으로부터 기액분리기(26)로 연결될 수 있으며, 액화가스 열교환기(23)의 상류 및 하류 중 적어도 일측에서 액화가스 공급라인(21)으로부터 기액분리기(26)로 연결될 수 있다.
고압 액화가스 전달라인(281)이 액화가스 열교환기(23)의 하류에서 고압 고온의 액화가스를 기액분리기(26)로 전달할 경우 히터(27)의 부하가 감소될 수 있다. 다만 고온의 액화가스가 기액분리기(26)에 유입됨에 따라 헤비카본이 기화될 우려가 있는데, 이를 방지하기 위해 고압 액화가스 전달라인(281)은 기액분리기(26)의 하류에서 저압 액화가스 공급라인(24)에 연결될 수 있음은 물론이다.
다만 고압 액화가스는 고압 수요처(101)가 요구하는 압력에 따라 액화가스 펌프(22)에 의해 가압된 상태일 수 있다. 따라서 고압 액화가스 전달라인(281)에는, 액화가스 감압밸브(282)가 마련될 수 있다.
액화가스 감압밸브(282)는, 액화가스 펌프(22)에 의해 고압으로 가압된 액화가스를 저압 수요처(103)의 요구 압력에 맞게 감압할 수 있다. 즉 액화가스 감압밸브(282)는, 고압 수요처(101)의 요구압력과 저압 수요처(103)의 요구압력의 차이만큼 액화가스를 감압할 수 있다.
고압 액화가스 전달라인(281)이 액화가스 열교환기(23)의 전후에서 기액분리기(26) 등으로 연결될 경우, 액화가스 감압밸브(282)는 액화가스 열교환기(23)의 상류에서 액화가스 공급라인(21)으로부터 분기된 고압 액화가스 전달라인(281) 및 액화가스 열교환기(23)의 하류에서 액화가스 공급라인(21)으로부터 분기된 고압 액화가스 전달라인(281)에 각각 마련될 수 있다.
이와 같이 고압 액화가스 전달부(28)는, 고압 액화가스를 감압 후 저압 수요처(103)에 전달해 줌으로써, 저압 수요처(103)에 공급되는 가스의 메탄가를 조절하여 저압 수요처(103)의 가동 효율을 보장할 수 있다. 또한 고압 액화가스 전달부(28)가 고압의 액화가스의 압력을 낮출 때 팽창기(도시하지 않음)를 이용하면, 발전이 가능할 수 있다.
증발가스 공급부(30)는, 액화가스 저장탱크(10)의 증발가스를 수요처(100)로 전달한다. 액화가스 저장탱크(10)에는 앞서 설명한 바와 같이 외부로부터의 열 침투 등의 요인에 의하여 자연스럽게 기화한 증발가스가 존재하게 된다.
이때 증발가스는 액화가스 저장탱크(10)로부터 배출되어 저압 수요처(103)로 공급될 수 있으며, 따라서 액화가스 저장탱크(10)의 내압은 적정 수준으로 유지될 수 있다. 이를 위해 증발가스 공급부(30)는, 증발가스 공급라인(31), 증발가스 압축기(32), 증발가스 예열기(33)를 포함한다.
증발가스 공급라인(31)은, 액화가스 저장탱크(10)에서 저압 수요처(103)로 연결된다. 증발가스 공급라인(31)은 액화가스 저장탱크(10)에서 발생한 증발가스를 저압 수요처(103)로 전달할 수 있으며, 증발가스 공급라인(31)에는 증발가스 예열기(33)와 증발가스 압축기(32)가 직렬로 마련될 수 있다.
증발가스 공급라인(31)에는 저압 액화가스 공급라인(24)이 연결될 수 있다. 즉 강제기화기(25), 기액분리기(26) 및 히터(27)를 거친 저압 액화가스는, 증발가스 압축기(32)에 의해 압축된 증발가스에 합류되어 저압 수요처(103)로 공급될 수 있다.
증발가스 공급라인(31)에서 저압 수요처(103)의 상류에는 증발가스 회수부(40)의 증발가스 회수라인(41)이 연결될 수 있다. 증발가스 회수라인(41)은 증발가스 공급라인(31)을 따라 저압 수요처(103)로 공급되는 증발가스 중에서, 저압 수요처(103)에 의해 소비되지 못하는 잉여분의 증발가스를 전달받아 액화가스 저장탱크(10)로 되돌릴 수 있다. 증발가스 회수부(40)에 대해서는 후술하도록 한다.
증발가스 압축기(32)는, 증발가스 공급라인(31)에 마련되며 증발가스를 압축한다. 증발가스 압축기(32)는 복수 개가 직렬로 마련되어 다단으로 구성될 수 있고, 및/또는 복수 개가 병렬로 마련되어 서로 백업 가능하게 구비될 수 있다.
증발가스 압축기(32)는 저압 수요처(103)의 요구 압력까지 증발가스를 압축할 수 있다. 다만 증발가스의 압축 시 압축열에 의해 증발가스가 가열되면서 부피가 팽창할 수 있는데, 이를 방지하기 위해 증발가스 압축기(32)의 하류에는 중간냉각기(도시하지 않음)가 마련될 수 있다. 중간냉각기는 다단으로 마련되는 복수 개의 증발가스 압축기(32)의 하류마다 마련될 수 있다.
증발가스 압축기(32)에 의해 압축된 증발가스는 저압 수요처(103)로 전달되는데, 증발가스 압축기(32)의 하류에서 증발가스는 저압 액화가스와 혼합된 후 저압 수요처(103)로 공급될 수 있다.
다만 저압 수요처(103)로 공급되는 증발가스의 온도가 저압 액화가스의 혼합이나 압축열, 중간냉각기에 의한 냉각 등으로 인해 저압 수요처(103)의 요구 온도를 충족하지 못할 수 있으므로, 저압 수요처(103)의 상류에서 증발가스 공급라인(31)에는 증발가스 가열기(도시하지 않음)가 마련되어 증발가스의 온도를 저압 수요처(103)의 요구 온도로 맞출 수 있다.
증발가스 압축기(32)의 하류에서 일부의 증발가스가 증발가스 압축기(32)의 상류로 리턴되도록, 증발가스 공급라인(31)에는 증발가스 리턴라인(321)이 마련될 수 있다. 증발가스 리턴라인(321)은 증발가스 압축기(32)에서 압축된 증발가스 중 저압 수요처(103)로 공급되는 증발가스의 유량을 조절할 수 있다.
또한 증발가스 압축기(32)는, 압축 부하를 낮추는 언로딩(Unloading) 제어가 가능할 수 있고, 인렛 가이드 베인(inlet guide vane) 등을 이용하여 증발가스의 흡입량을 조절할 수 있다. 이러한 제어는 후술할 제어부(90)에 의해 이루어질 수 있다.
증발가스 예열기(33)는, 증발가스를 예열한다. 증발가스 예열기(33)는 증발가스 압축기(32)의 상류에 마련되어 액화가스 저장탱크(10)에서 배출되어 증발가스 압축기(32)로 유입되는 증발가스를 예열할 수 있는데, 이때 열원은 히터(27)나 강제기화기(25) 또는 액화가스 열교환기(23)에서 사용되는 열원이거나 또는 별도의 열원일 수 있다.
일례로 증발가스 예열기(33)는, 증발가스 압축기(32)에 의해 압축된 증발가스 중 적어도 일부를 전달받아서 증발가스 압축기(32)로 전달되는 증발가스를 예열시킬 수 있다. 즉 증발가스 예열기(33)는 압축된 증발가스로 압축 전 증발가스를 열교환시키는 증발가스 열교환기일 수 있다.
증발가스 회수부(40)는, 수요처(100)(특히 저압 수요처(103))로 전달되는 증발가스의 적어도 일부를 액화가스 저장탱크(10)로 리턴시킨다. 증발가스 회수부(40)는 증발가스 공급부(30)에 의해 저압 수요처(103)로 공급되는 증발가스 중에서, 수요처(100)가 소비하지 못하는 잉여분의 증발가스를 액화가스 저장탱크(10)로 리턴시킬 수 있다.
이를 위해 증발가스 회수부(40)는, 증발가스 공급라인(31)에서 분기되어 액화가스 저장탱크(10)로 연결되는 증발가스 회수라인(41)을 포함할 수 있다. 증발가스 회수라인(41)은 증발가스 압축기(32)의 하류에서 증발가스 공급라인(31)으로부터 분기될 수 있으며, 일례로 증발가스 공급라인(31)에서 저압 액화가스 공급라인(24)이 합류되는 지점의 하류에서 증발가스 공급라인(31)으로부터 분기될 수 있다.
증발가스 회수라인(41)을 따라 회수되는 증발가스는 증발가스 압축기(32)에 의해 압축된 상태이므로 액화가스 저장탱크(10)보다 압력이 높고 온도 역시 높을 수 있다. 이때 증발가스를 별도의 처리 없이 액화가스 저장탱크(10)로 되돌리게 되면, 액화가스 저장탱크(10)의 내압이 증가하고 증발가스의 발생량이 증가할 수 있다.
다만 증발가스 회수라인(41)에는 후술할 콘덴서(50)가 마련되어 증발가스 회수라인(41)을 따라 흐르는 증발가스가 저온 상태로 액화가스 저장탱크(10)에 회수되므로, 본 실시예는 증발가스의 회수에 따라 액화가스 저장탱크(10)의 내압이 상승하는 것을 방지할 수 있다.
증발가스 회수라인(41)에는 증발가스 전달라인(45)이 분기될 수 있다. 증발가스 회수라인(41)은 액화가스 저장탱크(10)로 연결되어 응축된 증발가스를 액화가스 저장탱크(10)에 공급할 수 있는데, 콘덴서(50)에서 증발가스의 응축이 충분히 이루어지지 못할 경우, 증발가스가 액화가스 저장탱크(10)로 회수되면 액화가스 저장탱크(10)의 압력이 높아질 수 있다.
콘덴서(50)에서 증발가스의 응축이 충분히 이루어지지 못하는 경우라 함은, 콘덴서(50)에 공급되는 액화가스의 유량이 충분하지 못한 경우일 수 있으며, 이는 고압 수요처(101)의 부하가 낮거나, 고압 수요처(101)가 오일로 가동되는 등의 경우에 발생할 수 있다.
이때 본 실시예는, 콘덴서(50)로 액화가스가 유입되는 유량이 충분하지 않아 콘덴서(50)에서 제대로 응축되지 못한 증발가스가 액화가스 저장탱크(10)로 유입되는 것을 방지하기 위해, 적어도 일부의 증발가스를 저압 수요처(103)로 전달하는 증발가스 전달라인(45)을 둘 수 있다.
증발가스 전달라인(45)은 증발가스 회수라인(41)에서 콘덴서(50)의 상류 및 하류 중 적어도 일측에서 분기되며, 증발가스 공급라인(31)에 연결될 수 있다. 증발가스 전달라인(45)은 증발가스 공급라인(31)에서 증발가스 회수라인(41)이 분기되는 지점의 하류에 연결될 수 있으므로, 증발가스 전달라인(45)에 의해 전달되는 증발가스는 콘덴서(50)로 재유입되지 않고 저압 수요처(103)에서 소비될 수 있다.
증발가스 전달라인(45)에는 제어부(90)에 의해 개도가 조절되는 밸브(부호 도시하지 않음)가 마련될 수 있으며, 제어부(90)는 콘덴서(50)로 유입되는 증발가스의 유량(액화가스 저장탱크(10)의 증발가스 유량, 액화가스 저장탱크(10)의 내압, 저압 수요처(103)의 부하 등으로 파악될 수 있음)과, 콘덴서(50)로 유입되는 액화가스의 유량(액화가스 저장탱크(10)의 액화가스 유량, 고압 수요처(101)의 부하 등으로 파악될 수 있음)을 토대로 증발가스의 충분한 응축이 일어나지 않음을 파악하여 증발가스 전달라인(45)을 개방할 수 있다.
또는 제어부(90)는, 콘덴서(50)의 하류에서 증발가스의 온도를 센싱하여, 증발가스의 온도가 충분히 낮아지지 않았다고 판단될 경우 증발가스 전달라인(45)을 개방할 수 있다. 앞서 유량을 통한 제어는 사전 제어이고, 온도를 통한 제어는 사후 제어일 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)에 연결되는 증발가스 회수부(40)는, 응축된 증발가스를 액화가스 저장탱크(10)로 리턴시킬 때, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스의 액면을 기준으로 상측 및 하측으로 리턴시킬 수 있다.
이를 위해 증발가스 회수부(40)는, 상부 회수부(42)와 하부 회수부(43)를 가질 수 있다. 상부 회수부(42)는, 증발가스 회수라인(41)에서 액화가스 저장탱크(10)의 상측으로 연결되는 상부 회수라인(42)을 가지며, 응축된 증발가스를 액화가스 저장탱크(10)의 액화가스의 상측에서 분사할 수 있다.
응축된 증발가스를 기액분리하기 위한 기액분리기(44)가 마련될 경우, 상부 회수부(42)는 응축된 증발가스에서 분리된 액체 성분을 분사할 수 있다. 액체 성분은 극저온 상태이므로, 액화가스 저장탱크(10)의 상측에서 분사되면서 액화가스 저장탱크(10) 내에 존재하는 증발가스의 온도를 떨어뜨려서 액화시킬 수 있다.
즉 상부 회수부(42)는, 액화된 증발가스를 이용하여 액화가스 저장탱크(10) 내의 증발가스를 액화시킬 수 있다.
하부 회수부(43)는, 증발가스 회수라인(41)에서 액화가스 저장탱크(10)의 하측으로 연결되는 하부 회수라인(43)을 가지며, 응축된 증발가스를 액화가스 저장탱크(10)의 액화가스 내에 전달할 수 있다.
응축된 증발가스를 기액분리하기 위한 기액분리기(44)가 마련될 경우, 하부 회수부(43)는 응축된 증발가스에서 분리된 기체 성분을 전달할 수 있다. 기체 성분은 콘덴서(50)에 의해 냉각된 것이지만 액화가 덜 된 상태일 수 있는데, 하부 회수부(43)는 기체 성분의 증발가스를 액화가스 저장탱크(10)의 액화가스 내에 주입함으로써, 액화가스 저장탱크(10)의 액화가스에 의해 기체 성분의 증발가스가 완전히 액화되도록 할 수 있다.
즉 하부 회수부(43)는, 액화가스 저장탱크(10) 내의 액화가스를 이용하여 콘덴서(50)에서 액화되지 못한 증발가스를 액화시킬 수 있다.
증발가스 회수부(40)는 기액분리기(44)를 포함할 수 있는데, 기액분리기(44)는 증발가스 회수라인(41)에 마련되어 콘덴서(50)에서 응축된 증발가스를 기액분리할 수 있다. 이때 기체 성분은 하부 회수부(43)에 의하여 액화가스 저장탱크(10)의 하측에서 액화가스에 주입됨으로써 액화될 수 있고, 액체 성분은 상부 회수부(42)에 의하여 액화가스 저장탱크(10)의 상측에서 분사되면서 액화가스 저장탱크(10) 내의 증발가스를 액화시킬 수 있다.
따라서 본 실시예는, 응축된 증발가스를 회수할 때 기액분리하여 액화가스 내외에 공급하여, 응축 효율을 대폭 향상시킬 수 있고 액화가스 저장탱크(10)의 내압을 안정화시킬 수 있다.
콘덴서(50)(본 명세서에서 콘덴서(50)는 재액화장치로 해석될 수 있다.)는, 액화가스 공급부(20) 및 증발가스 회수부(40)에 마련되며 액화가스로 액화가스 저장탱크(10)의 증발가스를 응축시킨다. 콘덴서(50)는 액화가스 공급부(20)의 액화가스 공급라인(21)과 연결되는 액화가스 유로(51)와, 증발가스 회수부(40)의 증발가스 회수라인(41)과 연결되는 증발가스 유로(52)를 가질 수 있으며, 적어도 2개 이상의 유로를 갖는 구조로 이루어질 수 있다.
콘덴서(50)는 액화가스 공급라인(21)에서 저압 액화가스 공급라인(24)이 분기되는 지점보다 하류에 마련될 수 있다. 즉 콘덴서(50)는, 액화가스 공급부(20)에서 액화가스가 복수 개의 수요처(100)로 분기되는 지점보다 하류에 마련될 수 있다.
이는 앞서 설명한 바와 같이, 저압 액화가스 공급라인(24)을 따라 액화가스가 유동하는 경우에는 증발가스의 잉여분이 발생하지 않아 콘덴서(50)에 증발가스의 흐름이 없게 되므로, 극저온의 액화가스가 콘덴서(50)로 유입되어 열 편차로 인해 콘덴서(50)의 파손 등의 상황이 발생하는 것을 방지하기 위함이다.
즉 잉여분의 증발가스가 존재할 경우(저압 액화가스 공급라인(24)에서의 흐름이 (거의) 없는 경우), 콘덴서(50)는 잉여분의 증발가스를 액화가스 펌프(22)로 흐르는 액화가스와 열교환시킬 수 있다. 다만 잉여분의 증발가스가 존재하지 않을 경우(저압 액화가스 공급라인(24)에서의 흐름이 있는 경우), 콘덴서(50)는 잉여분의 증발가스를 (거의) 전달받지 않으므로, 액화가스도 전달받지 않음으로써 파손 위험을 해소할 수 있다.
다만 저압 액화가스 공급라인(24)을 따라 흐르는 액화가스는 콘덴서(50)를 거치지 않으므로 문제되지 않으나, 액화가스 펌프(22)를 통해 고압 수요처(101)로 전달되는 액화가스가 증발가스의 잉여분이 발생하는지 여부와 무관하게 콘덴서(50)를 거치게 되면 열 편차가 발생할 수 있다. 그러나 본 발명은 이를 해소하기 위해 콘덴서 우회부(60)를 둘 수 있고, 이에 대해서는 후술한다.
콘덴서(50)는 잉여분의 증발가스를 액화가스 펌프(22)로 전달되는 액화가스로 응축시키게 되는데, 콘덴서(50)를 거치면서 가열된 액화가스는 액화가스 펌프(22)에 유입될 수 있다.
이 경우 액화가스 펌프(22)에서 액화가스를 가압할 때 액화가스 중 일부가 기화되면서 캐비테이션이 발생할 우려가 있다. 따라서 본 실시예는 후술할 제어부(90)를 이용하여 콘덴서(50)를 거쳐 액화가스 펌프(22)로 유입되는 액화가스의 온도를 조절하는 안티캐비테이션 모드를 구현할 수 있다. 이에 대해서는 후술하도록 한다.
콘덴서(50)에는 도 2에 도시된 바와 같이 퍼징부(53)가 마련될 수 있다. 퍼징부(53)는 콘덴서(50)에 잔류하는 액화가스 및 증발가스를 제거할 수 있다. 콘덴서(50)는 잉여분의 증발가스가 발생할 때 증발가스를 액화가스로 응축시키는 가동을 할 수 있는데, 잉여분의 증발가스가 발생하지 않아 콘덴서(50)에 증발가스 및 액화가스의 유입이 없더라도, 콘덴서(50)에는 증발가스와 액화가스가 잔류해 있을 수 있다.
만약 콘덴서(50)의 정비를 위하여 콘덴서(50)의 액화가스 유로(51) 및 증발가스 유로(52)가 액화가스 공급라인(21) 및 증발가스 회수라인(41)으로부터 분리되어 외부로 개방되어야 할 경우에는, 사고의 발생을 방지하기 위해 콘덴서(50)에 잔류하는 가스들의 제거가 필수적이다.
따라서 퍼징부(53)는, 콘덴서(50)에 퍼징가스를 공급하고 퍼징가스와 함께 액화가스 및 증발가스를 외부로 빼낼 수 있으며, 이를 위해 퍼징부(53)는 퍼징가스 공급부(531)와 벤트부(532)를 포함한다.
퍼징가스 공급부(531)는, 콘덴서(50)의 일측에 연결되는 퍼징가스 공급라인(531)을 가지며, 콘덴서(50)의 일측에 퍼징가스를 공급한다. 퍼징가스는 폭발의 위험성이 없는 가스로 질소, 공기 또는 이너트 가스(inert gas) 등의 가스일 수 있다.
퍼징가스 공급부(531)는, 콘덴서(50)의 일측에서 액화가스 공급라인(21) 또는 증발가스 회수라인(41)에 퍼징가스를 공급할 수 있다. 일례로 퍼징가스 공급부(531)는 액화가스의 흐름을 기준으로 콘덴서(50)의 상류측에서 액화가스 공급라인(21)에 퍼징가스를 공급할 수 있다. 또한 퍼징가스 공급부(531)는, 증발가스의 흐름을 기준으로 콘덴서(50)의 상류측에서 증발가스 회수라인(41)에 퍼징가스를 공급한다.
콘덴서(50)에 퍼징가스가 주입되면, 퍼징가스는 액화가스 유로(51) 및 증발가스 유로(52)에 잔류해 있던 액화가스 및 증발가스를 콘덴서(50)의 타측으로 밀어낼 수 있다. 이때 퍼징가스와 함께 콘덴서(50)의 타측으로 빠져나오는 액화가스 및 증발가스는 벤트부(532)에 의해 외부로 벤트된다.
벤트부(532)는, 콘덴서(50)의 타측에 연결되는 벤트라인(532)을 가지며, 콘덴서(50)의 타측에서 퍼징가스와 함께 액화가스 또는 증발가스를 벤트시킨다. 벤트부(532)는 액화가스 유로(51)에서 빠져나오는 퍼징가스와 액화가스의 혼합가스 및/또는 증발가스 유로(52)에서 빠져나오는 퍼징가스와 증발가스의 혼합가스를 외부로 벤트시킬 수 있다.
이때 혼합가스는 비록 비폭발성의 퍼징가스가 혼합되었다고 하더라도 폭발성이 있을 수 있는바, 벤트부(532)는 가스연소장치(도시하지 않음)로 혼합가스를 전달함으로써, 혼합가스가 강제연소된 후 배출되도록 할 수 있다. 물론 가스연소장치의 사용 없이 벤트부(532)는 혼합가스를 대기 중으로 배출할 수 있다.
다만 환경오염을 방지하기 위해서, 벤트부(532)는 혼합가스의 성분을 분석하여, 혼합가스에 포함된 폭발성 물질의 비중을 파악한 뒤 폭발성 물질의 비율이 충분히 낮다고 판단되면 혼합가스 중 적어도 일부를 외부로 단순 배출시킬 수 있다. 즉 벤트부(532)는, 혼합가스의 성분에 따라 혼합가스를 가스연소장치로 배출하거나 및/또는 대기중으로 방출할 수 있다.
벤트부(532)는, 콘덴서(50)의 타측에서 액화가스 공급라인(21) 또는 증발가스 회수라인(41)으로부터 퍼징가스와 함께 액화가스 또는 증발가스를 벤트시킬 수 있다. 일례로 벤트부(532)는, 액화가스의 흐름을 기준으로 콘덴서(50)의 하류측에서 액화가스 공급라인(21)으로부터 퍼징가스와 함께 액화가스를 벤트시킬 수 있고, 증발가스의 흐름을 기준으로 콘덴서(50)의 하류측에서 증발가스 회수라인(41)으로부터 퍼징가스와 함께 증발가스를 벤트시킬 수 있다.
물론 본 발명은, 퍼징가스 공급부(531)와 벤트부(532)의 위치를 상기로 한정하는 것은 아니다. 다만 액화가스 공급라인(21) 및 증발가스 회수라인(41)에서 퍼징가스 공급부(531)와 벤트부(532)는 콘덴서(50)를 사이에 두고 마련될 수 있다. 즉 상기에서 설명한 바와 달리 벤트부(532)가 액화가스/증발가스의 흐름을 기준으로 콘덴서(50)의 상류에 마련될 수도 있다.
이러한 퍼징부(53)의 구성을 통해 콘덴서(50)는 정비 전에 내부에 잔류하는 폭발성의 액화가스/증발가스가 안전하게 모두 제거될 수 있다. 다만 퍼징부(53)는, 콘덴서(50)의 정비를 위해서만 가동하는 것은 아니다.
일례로 퍼징부(53)는 잉여분의 증발가스가 발생하지 않아 콘덴서(50)에 액화가스만 흐르게 될 경우에도 가동될 수 있다. 즉 잉여분의 증발가스가 증발가스 회수라인(41)을 통해 회수되지 않으면, 극저온의 액화가스가 콘덴서(50)에 열 편차를 발생시켜서 콘덴서(50)의 파손 등이 우려될 수 있다.
그러나 이 경우 본 실시예는, 액화가스가 콘덴서(50)를 우회하도록 하거나, 또는 퍼징부(53)를 이용해 증발가스 회수라인(41)에 퍼징가스를 공급하여, 퍼징가스가 극저온의 액화가스와 열교환되도록 해 콘덴서(50)를 보호할 수 있다. 즉 본 실시예는, 액화가스가 갖는 냉열이 콘덴서(50) 자체로 모두 전달되지 않고 퍼징가스로 전달되도록 할 수 있다.
이때 퍼징부(53)는, 증발가스의 흐름과 나란하게/반대로 퍼징가스의 공급 및 벤트를 구현할 수 있다. 다만 증발가스 회수라인(41)에서의 증발가스의 흐름과 반대로 퍼징가스의 공급이 이루어질 경우, 즉 퍼징가스가 콘덴서(50)의 하류에서 주입되어 콘덴서(50)의 상류를 따라 흘러 증발가스 공급라인(31)에 합류될 경우, 퍼징가스는 저압 수요처(103)에서 소비될 수 있다.
다만 퍼징가스는 질소 또는 공기 등일 수 있으므로, 퍼징가스가 증발가스에 혼합되어 저압 수요처(103)로 공급되면 메탄가가 문제될 수 있다. 이 경우 앞서 설명한 바와 같이 고압의 액화가스가 저압 수요처(103)로 향하는 증발가스에 보충될 수 있으므로, 메탄가의 저하는 방지될 수 있다.
콘덴서 우회부(60)는, 액화가스 또는 증발가스가 콘덴서(50)를 우회하도록 한다. 콘덴서 우회부(60)는, 액화가스 공급라인(21)에서 콘덴서(50)의 상류로부터 콘덴서(50)의 하류로 연결되는 콘덴서 우회라인(61)을 포함할 수 있다.
콘덴서 우회라인(61)은, 액화가스 저장탱크(10)에서 액화가스 펌프(22)로 전달되는 액화가스 중 적어도 일부가 콘덴서(50)를 우회하도록 할 수 있다. 콘덴서 우회라인(61)에는 콘덴서 우회밸브(611)가 마련될 수 있고, 콘덴서 우회밸브(611)는 제어부(90)에 의해 개도가 조절될 수 있다.
콘덴서(50)에 유입되는 잉여분의 증발가스가 없거나 또는 유량이 많지 않을 경우, 액화가스가 증발가스 대비 대량으로 콘덴서(50)에 유입되면 극저온의 액화가스가 갖는 냉열이 콘덴서(50)를 파손시킬 수 있다.
따라서 본 실시예는, 잉여분의 증발가스가 콘덴서(50)에 (거의) 유입되지 않은 것이 감지되면, 액화가스가 콘덴서(50)를 거치지 않고 콘덴서 우회라인(61)을 통해 콘덴서(50)를 우회하여 액화가스 펌프(22)로 전달되도록 할 수 있다.
즉 콘덴서 우회라인(61)의 개방은, 잉여분의 증발가스가 충분히 발생하는지 여부에 따라 제어부(90)에 의해 이루어질 수 있으며, 잉여분의 증발가스 발생은, 액화가스 저장탱크(10)의 증발가스 유량이나 액화가스 저장탱크(10)의 내압, 저압 수요처(103)의 부하 등을 통해 감지될 수 있다.
오일 공급부(70)는, 수요처(100)로 오일을 공급한다. 복수 개의 수요처(100)는 가스 또는 오일로 가동하는 이종연료 수요처(100)일 수 있다. 즉 수요처(100)는 액화가스 또는 증발가스를 소비하거나, 또는 오일을 소비할 수 있다.
오일 공급부(70)는 고압 수요처(101) 및 저압 수요처(103) 등으로 오일을 공급할 수 있으며, 이때 오일은 HFO, DO 등과 같이 상온에서 액상으로 놓이는 유체를 의미할 수 있다.
오일 공급부(70)는 오일 탱크(71) 및 오일 공급라인(72)을 포함한다. 오일 탱크(71)는 선박에 마련되어 오일을 저장하며, 적어도 하나 이상으로 마련될 수 있다.
다만 오일 탱크(71)는 오일의 점도가 높아지는 것을 방지하기 위해, 상기에서 설명한 열원 또는 별도의 열원을 이용하여 오일의 온도를 일정 온도 이상으로 유지할 수 있다.
오일 공급라인(72)은, 오일 탱크(71)에서 수요처(100)로 연결되며, 수요처(100)로 오일을 공급한다. 오일 공급라인(72)은 일단이 오일 탱크(71)에 연결되고 타단으로 가면서 둘 이상으로 분기되어 복수 개의 각 수요처(100)에 연결될 수 있다.
오일 공급라인(72)에는 오일 공급밸브(부호 도시하지 않음)가 마련될 수 있으며, 오일 공급라인(72)에서 각 수요처(100)로 분기 연결되는 부분마다 별도로 오일 공급밸브가 마련되어, 각 수요처(100)로 공급되는 오일의 유량이 조절될 수 있다.
수요처(100)가 오일에 의해 가동되면, 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx) 등의 오염물질이 다량 포함되는 배기가 수요처(100)로부터 발생할 수 있다. 이러한 배기는 배기가스 재순환 장치(EGR)나 탈질 장치(SCR) 등을 통해 정화될 수 있지만, 정화 장치가 마련되지 않은 선박의 경우 문제될 수 있고, 또한 정화 장치가 마련되는 선박이라 하더라도 많은 전력을 소모하여 정화 장치를 가동해야 한다는 문제가 있다.
특히 운항 경로 상에서 배기 규제가 적용되는 지역이 포함되는 선박의 경우, 해당 지역을 운항할 때 배기의 정화가 필수적이어서, 상기의 문제들이 발생한다. 그러나 본 실시예는, 정화 장치를 이용하지 않더라도 액화가스나 증발가스를 이용하여 수요처(100)가 가동되도록 하여, 배기의 오염도를 낮출 수 있다.
다만 수요처(100)가 가스를 소비할지 또는 오일을 소비할지 여부는 기본적으로 가스 또는 오일의 저장량에 따라 결정될 수 있는데, 증발가스를 소비하는 저압 수요처(103)의 경우 액화가스 저장탱크(10)에서 발생한 증발가스의 유량이 저압 수요처(103)의 요구 유량이 못미치면, 오일로 전환 가동될 수 있다.
그런데 앞서 설명한 바와 같이 수요처(100)가 가스 대신 오일로 가동하면 배기의 오염도가 증가할 수 있고, 선박의 운항 시 일정 지역에 적용되는 배기 규제를 만족하지 못할 우려가 있다.
따라서 본 실시예는 배기 규제 여부를 고려하여, 수요처(100)가 오일 대신 가스로 가동되도록 할 수 있다. 즉 액화가스 저장탱크(10)의 증발가스 유량이 수요처(100)의 요구 유량보다 부족할 경우, 수요처(100)가 오일로 가동되도록 하되, 다만 배기 규제가 적용되는 지역에서는, 증발가스의 유량이 수요처(100)의 요구 유량보다 부족할 때 수요처(100)가 오일로 전환되는 대신 액화가스를 소비하여 가동되도록 할 수 있다.
이러한 제어는 제어부(90)에 의하여 구현될 수 있으며, 이하 제어부(90)를 설명하는 과정에서 상세히 서술하도록 한다.
제어부(90)는, 본 발명에서 제어될 수 있는 모든 구성들을 제어한다. 제어부(90)는 각종 라인들의 흐름 조절과 라인들에 마련되는 밸브들의 개도 조절, 그리고 라인 상에 마련되는 구성들의 가동 부하 조절을 구현할 수 있다.
또한 본 발명은, 제어부(90)의 제어를 위해 액화가스나 증발가스의 흐름 상에서 액화가스 및/또는 증발가스의 유량, 온도, 압력 등을 감지하는 각종 센서들을 자유롭게 둘 수 있으며, 이에 대해 설명하지 않더라도 센서 등이 없는 것으로 한정되지 않는다.
먼저 제어부(90)는, 콘덴서 우회부(60)를 제어할 수 있다. 제어부(90)는 액화가스 저장탱크(10)의 증발가스 유량에 따라, 콘덴서 우회부(60)를 제어하여 액화가스가 콘덴서(50)를 우회하도록 할 수 있다.
제어부(90)는, 액화가스 저장탱크(10)의 증발가스 유량이 기준값 미만이면, 및/또는 액화가스 저장탱크(10)의 내압이 기준값 미만이면, 콘덴서(50)에 충분한 양의 증발가스가 유입되지 않는 것으로 보고, 콘덴서 우회부(60)에 의해 적어도 일부의 액화가스가 콘덴서(50)를 우회하도록 콘덴서 우회부(60)를 제어할 수 있다.
콘덴서(50)에 유입되는 증발가스의 유량이 충분하지 않다는 것은 잉여분의 증발가스가 많이 발생하지 않은 것을 의미하며, 이때 극저온의 액화가스가 콘덴서(50)에 유입되면 콘덴서(50)에서 발생하는 열 편차로 인해 콘덴서(50)의 파손 위험이 증대된다.
따라서 제어부(90)는, 증발가스 회수라인(41)을 따라 흐르는 잉여분의 증발가스 유량이 기준값 미만으로 감지될 경우, 콘덴서 우회부(60)에 의해 적어도 일부의 액화가스가 콘덴서(50)를 우회하도록 할 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)에서 배출되어 콘덴서(50)를 향해 흐르는 액화가스 중 적어도 일부는, 제어부(90)가 콘덴서 우회부(60)를 제어함에 따라 콘덴서 우회라인(61)을 따라 흘러 액화가스 펌프(22)로 유입될 수 있다. 따라서 콘덴서(50)에 증발가스의 유입이 충분하지 않을 경우, 제어부(90)는 콘덴서(50)에 액화가스가 유입되는 것을 억제할 수 있다.
따라서 제어부(90)는 콘덴서(50)에 극저온의 액화가스로부터 냉열이 직접 전달되어 콘덴서(50)가 파손되거나 가동이 정지되는 등의 문제가 발생하는 것을 사전에 방지할 수 있다.
제어부(90)는, 증발가스 회수부(40)에서의 증발가스 유량에 따라, 저압 액화가스 공급라인(24)의 액화가스의 흐름을 제어할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 액화가스 공급라인(21)에서 저압 액화가스 공급라인(24)이 분기되는 지점은, 액화가스 공급라인(21)에서 콘덴서(50)가 마련되는 위치보다 상류일 수 있다.
만약 잉여분의 증발가스가 콘덴서(50)로 유입되지 않으면, 이는 증발가스 공급라인(31)에서 저압 수요처(103)로 전달되는 증발가스의 유량이 저압 수요처(103)의 요구 유량보다 부족한 것임을 의미할 수 있다.
따라서 제어부(90)는, 증발가스 회수부(40)에서의 증발가스 유량이 기준값 미만이면, 저압 수요처(103)로 액화가스가 보충될 수 있도록, 저압 액화가스 공급라인(24)을 따라 적어도 일부의 액화가스가 흐르도록 할 수 있다.
저압 액화가스 공급라인(24)으로 흐르지 않는 나머지의 액화가스는, 콘덴서(50)를 거쳐 액화가스 펌프(22)로 전달되거나, 또는 콘덴서(50)를 우회하여 액화가스 펌프(22)로 전달될 수 있다. 액화가스가 콘덴서(50)를 거치더라도 콘덴서(50)에는 증발가스가 유입되지 않을 수 있고, 이 경우 앞서 언급한 바와 같이 액화가스의 냉열을 받기 위해 퍼징가스의 공급이 이루어질 수도 있다.
제어부(90)는, 액화가스 저장탱크(10)의 증발가스 유량에 따라 액화가스 공급부(20)를 제어할 수 있다. 즉 제어부(90)는 증발가스 유량에 따라 액화가스 공급라인(21)(특히 저압 액화가스 공급라인(24))의 흐름을 제어할 수 있다. 이때 제어부(90)는 수요처(100)로부터 배출되는 배기에 대한 배기 규제 여부를 함께 고려할 수 있다.
배기 규제의 적용이 확인되고, 액화가스 저장탱크(10)의 증발가스 유량이 기준값 미만이면(액화가스 저장탱크(10)의 내압이 기준값 미만이면), 제어부(90)는 액화가스 공급부(20)가 액화가스를 수요처(100)로 전달하도록 할 수 있다.
여기서 수요처(100)는 증발가스에 의해 가동되는 저압 수요처(103)일 수 있는데, 증발가스의 유량이 부족하면 수요처(100)는 오일을 이용하여 가동될 수 있다. 그러나 오일로 수요처(100)가 가동되면, 증발가스로 가동되는 경우 대비 배기의 오염도가 증가하여 배기 규제를 만족시키지 못할 우려가 있다.
따라서 본 실시예는, 증발가스 유량이 부족할 때 수요처(100)가 오일로 전환 가동되지 않도록 하기 위해서, 액화가스 공급부(20)에 의해 액화가스가 수요처(100)로 전달되도록 할 수 있다.
이를 위해 제어부(90)는, 배기 규제 여부에 따라 액화가스 공급부(20)를 제어하면서 오일 공급부(70)를 제어할 수 있다. 즉 제어부(90)는 배기 규제의 적용이 확인되면, 오일 공급부(70)에 의한 오일의 공급은 제한하고, 수요처(100)의 요구 유량 중 수요처(100)로 전달되는 증발가스의 유량을 제한 부족분은 액화가스 공급부(20)에 의한 액화가스의 공급으로 해소할 수 있다.
이와 같이 제어부(90)가 배기 규제를 고려하여 수요처(100)의 오일 가동을 억제시킴에 따라, 본 시스템이 탑재된 선박은 배기 규제가 적용되는 지역을 운항하더라도 배기 규제를 항상 만족시키면서 안전하고 효율적은 운항을 구현할 수 있다.
제어부(90)는, 증발가스 공급부(30)의 가동을 제어할 수 있다. 구체적으로 제어부(90)는, 탱크압력 조절모드와 안티캐비테이션 모드를 설정해두고, 그에 따라 증발가스 공급부(30)를 제어할 수 있다.
탱크압력 조절모드라 함은, 액화가스 저장탱크(10)의 내압을 일정범위로 유지하기 위한 모드일 수 있다. 액화가스 저장탱크(10)에는 증발가스가 지속적으로 발생하는데, 증발가스의 발생은 액화가스 저장탱크(10)의 내압을 상승시키게 된다.
이때 적절한 유량의 증발가스를 액화가스 저장탱크(10)로부터 배출시켜야만 액화가스 저장탱크(10)의 내압이 적정한 수준으로 유지될 수 있다. 따라서 제어부(90)는 액화가스 저장탱크(10)의 내압을 조절하기 위한 탱크압력 조절모드를 설정해둘 수 있다.
반면 안티캐비테이션 모드라 함은, 액화가스가 액화가스 펌프(22)로 유입될 때 액화가스 펌프(22)에서 캐비테이션이 발생하지 않도록 하는 모드일 수 있다. 액화가스는 액화가스 공급라인(21)을 따라 액화가스 저장탱크(10)에서 액화가스 펌프(22)로 전달되는데, 액화가스 펌프(22)의 상류에서 액화가스 공급라인(21)에는 콘덴서(50)가 마련되므로, 액화가스는 증발가스에 의하여 가열된 후 액화가스 펌프(22)로 유입될 수 있다.
즉 액화가스 펌프(22)로 유입되는 액화가스의 온도가 콘덴서(50)에서 상승하게 되면, 액화가스 펌프(22)에서 액화가스가 기화될 우려가 커지며, 이는 곧 캐비테이션 발생으로 이어질 수 있다.
따라서 제어부(90)는, 액화가스 펌프(22)로 유입되는 액화가스의 온도가 기준값 미만이 되도록 하는 안티캐비테이션 모드를 설정할 수 있으며, 이때 기준값이라 함은 액화가스 펌프(22)에서 액화가스의 가압 시 캐비테이션의 발생을 억제하기 위해 설정되는 값일 수 있다.
제어부(90)는, 콘덴서(50)에 유입되는 증발가스 및 액화가스의 유량 또는 온도에 따라, 증발가스 공급부(30)를 탱크압력 조절모드 또는 안티캐비테이션 모드로 가동할 수 있다.
탱크압력 조절모드에서 제어부(90)는, 액화가스 저장탱크(10)의 내압을 일정범위로 유지하기 위해 증발가스 공급부(30)가 액화가스 저장탱크(10)로부터 전달받는 증발가스의 유량을 조절할 수 있다.
일례로 제어부(90)는, 증발가스 압축기(32)를 탱크압력 조절모드로 가동할 수 있다. 즉 제어부(90)는, 증발가스 압축기(32)의 인렛 가이드 베인 등을 조절함으로써, 증발가스 압축기(32)가 흡입하는 증발가스의 유량을 조절해 액화가스 저장탱크(10)의 내압이 일정범위로 유지되도록 할 수 있다.
물론 제어부(90)는, 증발가스 압축기(32)의 하류에서 증발가스가 증발가스 리턴라인(321)을 따라 증발가스 압축기(32)의 상류로 회수되는 유량을 조절하는 등의 제어를 통해서도 탱크압력 조절모드를 구현할 수 있다. 즉 탱크압력 조절모드에서 제어부(90)는, 액화가스 저장탱크(10)의 내압이 일정범위 내로 유지되도록 하는 다양한 제어를 구현할 수 있다.
반면 제어부(90)는, 안티캐비테이션 모드에서 액화가스 펌프(22)로 유입되는 액화가스의 온도를 조절하기 위해, 증발가스 공급부(30)에서 콘덴서(50)로 유입되는 증발가스의 유량을 조절할 수 있다.
제어부(90)는, 증발가스 압축기(32)를 안티캐비테이션 모드로 가동할 수 있고, 이때 인렛 가이드 베인 등이 제어될 수 있다. 및/또는 제어부(90)는 안티캐비테이션 모드에서 증발가스 리턴라인(321)의 흐름을 제어하는 등 다양한 제어를 할 수 있다.
안티캐비테이션 모드에서 제어부(90)는, 증발가스 회수부(40)를 통해 콘덴서(50)로 유입되는 증발가스의 유량을 조절할 수 있으며, 이는 증발가스 회수라인(41)에 마련되는 밸브(411)의 개도 조절에 의해 이루어질 수 있다.
또한 제어부(90)는, 콘덴서(50)로 유입되는 증발가스의 유량 조절과 함께 또는 별도로, 콘덴서(50)에 유입되는 증발가스의 온도를 조절할 수도 있으며, 이 경우 중간냉각기에서의 냉각 부하가 제어부(90)에 의해 조절될 수 있다.
이와 같이 제어부(90)는, 안티캐비테이션 모드에서 콘덴서(50)로 유입되는 증발가스의 유량 또는 온도를 조절하여, 콘덴서(50)에서 열교환된 액화가스가 캐비테이션을 발생시키지 않는 범위에 놓이도록 할 수 있다. 이는 도 3에 나타난 바와 같다.
도 3을 참조하면, 제어부(90)가 안티캐비테이션 모드로 증발가스 공급부(30)를 가동하게 되면, 액화가스는 도 3에서 saturation line의 좌측에 표시된 점선 내의 범위에 놓이게 될 수 있다. 즉 액화가스는 saturation line에서 좌측으로 떨어진 위치의 압력과 온도를 갖게 되므로, 액화가스 펌프(22)에서 캐비테이션은 억제될 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 액화가스를 이용하여 증발가스를 응축시켜 재활용할 수 있으며, 액화가스 및 증발가스의 흐름을 효율적으로 구현하는 구성들을 마련함에 따라 시스템 가동 효율을 높이고 안전성 및 안정성을 확보할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 저압 액화가스 공급라인(24)이 액화가스 공급라인(21)에서 분기되는 지점의 위치가 제1 실시예와 상이하다.
이하에서는 본 실시예가 다른 실시예 대비 달라지는 점 위주로 설명하도록 하며, 설명을 생략한 부분은 제1 실시예에서의 설명으로 갈음한다.
본 실시예에서 콘덴서(50)는, 액화가스 공급부(20)에서 액화가스가 복수 개의 수요처(100)로 분기되는 지점보다 상류에 마련될 수 있다. 즉 콘덴서(50)는 액화가스 공급라인(21)에서 저압 액화가스 공급라인(24)이 분기되는 지점의 상류에 마련될 수 있다.
이 경우 저압 액화가스 공급라인(24)은, 제1 실시예와는 달리 콘덴서(50)를 거친 액화가스를 전달받을 수 있다. 따라서 저압 액화가스 공급라인(24)에 마련되는 강제기화기(25)는, 콘덴서(50)에서 증발가스와 열교환한 액화가스를 강제 기화시킬 수 있다.
물론 본 실시예도 앞선 실시예와 마찬가지로 콘덴서(50)에 잉여분의 증발가스가 공급되지 않을 경우 콘덴서(50)의 파손 문제는, 콘덴서 우회부(60)에 의해 해소될 수 있다.
다만 본 실시예는, 강제기화기(25)로 전달되는 액화가스가 증발가스에 의해 가열된 상태일 수 있으므로, 강제기화기(25)에서 사용되는 열원의 부하를 절감할 수 있다.
저압 액화가스 공급라인(24)에 놓인 강제기화기(25)로 액화가스가 전달되는 경우는, 저압 수요처(103)로 전달되는 증발가스의 유량이 충분하지 않은 경우를 의미한다. 그런데 이러한 경우라면 잉여분의 증발가스가 없을 수 있고, 따라서 콘덴서(50)에 증발가스가 유입되지 않을 수 있다.
그러나 본 실시예는, 증발가스 공급라인(31)을 따라 저압 수요처(103)로 전달되는 증발가스의 유량이 저압 수요처(103)의 요구 유량을 초과함에도 불구하고, 액화가스의 보충이 필요한 경우에 유리할 수 있다.
이러한 경우는, 액화가스 저장탱크(10)에서 많은 양의 증발가스가 발생함에 따라 저압 수요처(103)가 소비하지 못하는 잉여분이 발생한 상황에서, 잉여분의 증발가스를 초과하는 양만큼 콘덴서(50)로 응축시켜 액화가스 저장탱크(10)로 되돌려서 액화가스 저장탱크(10)의 내압을 충분히 낮춰줘야 할 경우일 수 있다.
또한 저압 수요처(103)의 가동 효율을 높이기 위한 메탄가가 증발가스로는 충족되지 않을 경우, 증발가스의 유량이 많더라도 액화가스를 보충하게 될 수 있고, 이때 콘덴서(50)에는 저압 액화가스 공급라인(24)으로 흐를 액화가스와 잉여분의 증발가스가 유입될 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 잉여분의 증발가스가 발생하면서도 저압 수요처(103)로 액화가스를 보충해야 할 때, 콘덴서(50)에서 증발가스에 의해 가열된 액화가스가 강제기화기(25)로 유입되도록 하여, 강제기화기(25)의 부하를 줄일 수 있다.
물론 본 발명은, 저압 액화가스 공급라인(24)이 콘덴서(50)의 상류 및 하류에서 모두 분기되도록 할 수 있으며, 다만 상황에 따라 액화가스가 콘덴서(50)의 상류에서 강제기화기(25)로 유입되거나, 콘덴서(50)의 하류에서 강제기화기(25)로 유입되도록 할 수 있다. 이러한 액화가스의 흐름은 제어부(90)에 의해 제어될 수 있다.
본 발명은 앞서 설명된 실시예 외에도, 적어도 어느 하나의 실시예와 공지기술의 조합 또는 적어도 둘 이상의 실시예의 조합 등에 의해 발생하는 실시예들을 모두 포괄한다.
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: 가스 처리 시스템 10: 액화가스 저장탱크
20: 액화가스 공급부 21: 액화가스 공급라인
22: 액화가스 펌프 23: 액화가스 열교환기
24: 저압 액화가스 공급라인 25: 강제기화기
26: 기액분리기 27: 히터
28: 고압 액화가스 전달부 30: 증발가스 공급부
31: 증발가스 공급라인 32: 증발가스 압축기
40: 증발가스 회수부 41: 증발가스 회수라인
45: 증발가스 전달라인 50: 콘덴서
51: 액화가스 유로 52: 증발가스 유로
53: 퍼징부 60: 콘덴서 우회부
70: 오일 공급부 90: 제어부
100: 수요처

Claims (15)

  1. 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크;
    상기 액화가스 저장탱크의 증발가스를 수요처로 전달하는 증발가스 공급부;
    상기 증발가스 공급부의 증발가스를 상기 액화가스 저장탱크의 액화가스로 응축시키는 콘덴서;
    상기 콘덴서를 거친 액화가스를 가압하여 상기 수요처로 전달하는 액화가스 펌프; 및
    상기 증발가스 공급부의 가동을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 액화가스 저장탱크의 내압을 일정범위로 유지하기 위한 탱크압력 조절모드 및 상기 액화가스 펌프로 유입되는 액화가스의 온도를 조절하기 위한 안티캐비테이션 모드를 설정하고, 상기 콘덴서에 유입되는 증발가스 및 액화가스의 유량 또는 온도에 따라 상기 증발가스 공급부를 상기 탱크압력 조절모드 또는 상기 안티캐비테이션 모드로 가동하며,
    상기 탱크압력 조절모드에서 상기 제어부는,
    상기 액화가스 저장탱크의 내압을 일정범위로 유지하기 위해 상기 증발가스 공급부가 상기 액화가스 저장탱크로부터 전달받는 증발가스의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 안티캐비테이션 모드에서 상기 제어부는,
    상기 액화가스 펌프로 유입되는 액화가스의 온도를 조절하기 위해 상기 증발가스 공급부에서 상기 콘덴서로 유입되는 증발가스의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 안티캐비테이션 모드에서 상기 제어부는,
    상기 액화가스 펌프로 유입되는 액화가스의 온도가 기준값 미만이 되도록 상기 콘덴서에 유입되는 증발가스의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 기준값은,
    상기 액화가스 펌프에서 액화가스의 가압 시 캐비테이션의 발생을 억제하기 위해 설정되는 값인 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 증발가스 공급부는, 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 증발가스 압축기를 상기 탱크압력 조절모드 또는 상기 안티캐비테이션 모드로 가동하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 탱크압력 조절모드에서 상기 제어부는,
    상기 액화가스 저장탱크의 내압을 일정범위로 유지하기 위해 상기 증발가스 압축기가 흡입하는 증발가스의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 수요처로 전달되는 증발가스의 적어도 일부를 상기 액화가스 저장탱크로 리턴시키는 증발가스 회수부를 더 포함하며,
    상기 콘덴서는, 상기 증발가스 회수부에 마련되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 안티캐비테이션 모드에서 상기 제어부는,
    상기 증발가스 회수부를 통해 상기 콘덴서로 유입되는 증발가스의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  10. 액화가스 저장탱크에서 수요처로 연결되는 증발가스 공급라인;
    상기 증발가스 공급라인에서 분기되어 상기 액화가스 저장탱크로 연결되는 증발가스 회수라인;
    상기 증발가스 회수라인에 마련되며 상기 액화가스 저장탱크의 액화가스로 증발가스를 응축시키는 콘덴서;
    상기 콘덴서를 거친 액화가스를 가압하여 상기 수요처로 전달하는 액화가스 펌프; 및
    상기 증발가스 회수라인 또는 상기 증발가스 공급라인의 흐름을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 액화가스 저장탱크의 내압을 일정범위로 유지하기 위한 탱크압력 조절모드 및 상기 액화가스 펌프로 유입되는 액화가스의 온도를 조절하기 위한 안티캐비테이션 모드를 설정하고, 상기 콘덴서에 유입되는 증발가스 및 액화가스의 유량 또는 온도에 따라 상기 증발가스 회수라인 또는 상기 증발가스 공급라인의 흐름을 상기 탱크압력 조절모드 또는 상기 안티캐비테이션 모드로 가동하며,
    상기 탱크압력 조절모드에서 상기 제어부는,
    상기 액화가스 저장탱크의 내압을 일정범위로 유지하기 위해 상기 액화가스 저장탱크에서 상기 증발가스 공급라인으로 배출되는 증발가스의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 안티캐비테이션 모드에서 상기 제어부는,
    상기 액화가스 펌프로 유입되는 액화가스의 온도를 조절하기 위해 상기 증발가스 회수라인을 통해 상기 콘덴서로 유입되는 증발가스의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 안티캐비테이션 모드에서 상기 제어부는,
    상기 액화가스 펌프로 유입되는 액화가스의 온도가 기준값 미만이 되도록 상기 콘덴서에 유입되는 증발가스의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 기준값은,
    상기 액화가스 펌프에서 액화가스의 가압 시 캐비테이션의 발생을 억제하기 위해 설정되는 값인 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  15. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 10 항 및 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항의 상기 가스 처리 시스템을 갖는 것을 특징으로 하는 선박.
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