KR102370344B1 - 액화 가스를 저장 및 액화하기 위한 설비, 방법 및 관련된 수송 차량 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 주로 예를 들어 액화 천연 가스와 같은 액화 가스를 저장 및 냉각하기 위한 설비(1)에 관한 것으로서, 설비는, 액화 가스(2)를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 탱크(4), 탱크(4)로부터 토출되는 액체 상태의 액화 가스(2)가 공급되도록 구성된 폐쇄형 냉각 회로(10), 냉각된 액화 가스(2)를 탱크 내로 재분사하도록 구성된 적어도 하나의 분사 부재(20)를 포함하며, 설비(1)는, 설비와 분리되어 독립적인 적어도 하나의 원격 컨테이너(100)로부터 냉각된 가스(2)를 회수하도록 구성된 적어도 하나의 연결 라인(31)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 예를 들어 액화 천연 가스와 같은 액화 가스를 저장 및 냉각하기 위한 설비에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 액화 가스를 저장하기 위한 저장 방법에 관한 것이다.
액화 천연 가스를 저장하기 위한 설비는 US 3302416 A 문헌에서 공지되어 있으며, 설비는 액화 천연 가스가 다른 건물로 수송되는 동안 저장될 수 있게 한다. US 3302416 A 문헌에 개시된 냉각 장치는 복수의 압축기, 복수의 엔진, 탱크로부터 토출되는 액화 가스를 냉각하도록 구성된 복수의 열 교환기, 및 가스 저장 설비 외부의 적어도 하나의 냉동 소스를 포함한다. 냉동 소스는 저장 설비를 형성하는 압축기, 교환기 등에 대하여 독립적인 장비 품목에 해당하며, 제한된 양의 저장된 액화 가스가 상기 설비에서의 열 이득을 회피할 수 있도록 과냉각(sub-cooled)될 수 있게 하고, 과냉각된 액체가 저장 공간의 다양한 구역 내로 재분사될 수 있게 함으로써, 액체 표면 상에서 층을 이루는 증기로부터의 최소한의 분열된 상태로 비교적 균일한 온도 조건을 저장된 액체 가스에 제공할 수 있게 한다. 이러한 냉동 소스는 예를 들어, 사이클 가스라고 불리는 가스의 실린더 형태의 컨테이너일 수 있다.
그러나, 이 문헌에 개시된 저장 설비는 수많은 상호 연결 인터페이스들을 필요로 하는 수많은 독립적인 구성 요소들을 포함한다. 또한, 이러한 수많은 구성 요소들은 각 사이클의 각각의 시동 시에 채워질 필요가 있는 큰 완충 장치 용적을 형성한다. 내부 시스템의 사용은 설비를 작동시키는데 사용되는 사이클 가스가 저장될 수 있게 하며, 상기 사이클 가스는 고온인 경우 다른 품목의 외부 장비에 저장되고, 냉각되면 설비의 회로 내로 재유입된다.
또한, 이 문헌에서는, 수송 기능만이 강조되어 있고, 액화 가스의 적재(loading) 및 하역(unloading)에 대한 언급은 없다. 사실상, 이 문헌은 액화 가스가 수송될 때, 압력이 증가하지 않도록 하고 이에 따라 증발되는 모든 것이 재액화되도록 보장하는 것을 단순히 개시하고 있다. 그러나, 이의 목적지에 도착한 경우 상기 가스의 하역에 대한 언급은 없다.
천연 가스의 액화는 이의 해양 수송을 도출 가능하게 하고 실행 가능하게 한다. 선적 동안에, 저장 장치에서의 열 유입 및 버피팅(buffeting) 현상의 영향으로, 증발에 의해 대량의 가스가 발생된다. 결과적인 압력 변동을 제어하기 위해, 이러한 증발 가스는 추진을 위해 사용될 수 있거나 또는 플레어에 의해 연소될 수 있거나 또는 재액화될 수 있다. 압력 및 온도 조건이 원래의 저장 장치의 압력 및 온도 조건과 상이한 저장 장치로의 액체의 임의의 이송은 온도(고온 탱크) 및/또는 압력(액체의 플래싱)상의 원인으로 인해, 액화 천연 가스의 증발을 유발한다. 이러한 시나리오는 다음의 상황에서 발생한다: 공급 선박으로부터 고객으로의 이송, 터미널에서 메탄 운반선의 충진, 메탄 운반선의 공차 귀항의 종료 시에 저장 장치의 냉동.
특히, 본 발명의 목적은 전술한 문제점들을 완전히 또는 부분적으로 극복하는 것이다.
본 발명은 특히 WO 2009/066044 문헌에 개시되어 있고 모든 특징이 본 출원에 참조로 포함되는 설비를 사용하는 것을 포함할 수 있다. 설비는, 작용 회로를 통하여 또는 폐쇄형 사이클 회로를 통하여 순환하는 사이클 가스 또는 작용 유체를 통해 저온 소스로부터 고온 소스로 열을 전달하도록 의도된 하나의 극저온 장치를 적어도 포함할 수 있으며, 작용 회로는, 유체의 등온 또는 실질적으로 등온의 압축을 위한 부분, 유체의 등압 또는 실질적으로 등압의 냉각을 위한 부분, 유체의 등온 또는 실질적으로 등온의 팽창을 위한 부분, 및 유체의 등압 또는 실질적으로 등압의 재가열을 위한 부분을 직렬로 포함한다. 압축 부분은 직렬로 배치된 적어도 2개의 압축기, 각각의 압축기의 출력에 배치된 압축 유체를 냉각하기 위한 적어도 하나의 교환기를 포함한다. 팽창 부분은 적어도 하나의 팽창 터빈, 및 팽창 유체를 재가열하기 위한 적어도 하나의 교환기를 포함하며, 압축기 및 하나 이상의 팽창 터빈(들)은 고속 엔진이라 불리는 적어도 하나의 엔진에 의해 구동된다. 엔진은 출력 샤프트를 포함하며, 출력 샤프트의 단부 중 하나는 직접 결합에 의해 제1 압축기를 지지하고 회전시키며, 다른 단부는 직접 결합에 의해 제2 압축기 또는 팽창 터빈을 지지하고 회전시킨다.
본 발명에서, "고속 엔진"은 전형적으로 분당 10,000 회전 또는 분당 수만 회전의 회전 속도로 가동되는 엔진인 것으로 이해된다. 대신에, 저속 엔진은 분당 수천 회전의 속도로 가동된다.
본 발명의 목적은 예를 들어 액화 천연 가스와 같은 액화 가스를 저장 및 냉각하기 위한 설비로서, 설비는,
- 액화 가스를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 탱크로서, 상기 탱크는 액체 상태의 액화 가스를 수용하도록 의도된 적어도 하나의 하부 영역, 및 액화 가스의 증기를 수용하도록 의도된 적어도 하나의 상부 영역을 포함하는, 적어도 하나의 탱크;
- 탱크로부터 토출되는 액체 상태의 액화 가스가 공급되도록 구성된 적어도 하나의 폐쇄형 냉각 회로로서, 냉각 회로는, 사이클 가스를 압축하도록 구성된 적어도 하나의 압축기, 적어도 하나의 엔진, 적어도 하나의 터빈, 및 설비가 작동 중인 경우 탱크로부터 토출되는 액화 가스를 냉각하기 위해, 탱크로부터 토출되는 액체 상태의 액화 가스와 예를 들어 질소와 같은 사이클 가스 간에 열 교환을 발생시키도록 구성된 적어도 하나의 제1 열 교환기를 포함하는, 적어도 하나의 폐쇄형 냉각 회로; 및
- 냉각 회로와 분사 구성 요소를 유체 연결시키는 분사 파이프를 통해 냉각 회로에 유체 연결되고, 냉각된 액화 가스를 탱크 내로 재분사하도록 구성되는 적어도 하나의 분사 구성 요소를 포함하며,
엔진은 한편으로는 압축기를 구동시키기 위해 압축기에 기계식으로 연결되고, 다른 한편으로는 터빈이 엔진을 구동시키도록 터빈에 기계식으로 연결되며,
설비는, 설비와 분리되어 독립적인 적어도 하나의 원격 컨테이너로부터 냉각될 액화 가스를 회수하도록 구성된 적어도 하나의 연결 라인을 포함하고, 상기 연결 라인은 설비의 탱크에 유체 연결되는 것을 특징으로 한다.
설비의 이러한 구성에 의해, 특히 폐쇄형이고 자율적인 냉각 회로로 인해, 사이클 가스를 저장하기 위한 완충 장치 용적이 필요하지 않으므로, 회로의 총 유체 용량을 감소시킨다. 사실상, 이러한 구성에서, 냉각은 초기에 수행된다: 사이클 가스는 이미 냉각 회로의 모든 장비 품목에서, 결정된 과설계(over-designed) 압력으로 있다.
또한, 이러한 구성은 냉각 회로의 장비 품목들 사이의 거리가 중요하지 않기 때문에, 소형이고 공간 절약적이다. 이러한 감소된 거리는 감소된 양의 사이클 가스가 사용될 수 있게 하므로, 작동 압력에 도달하도록 냉각시키기 위해 압력을 과도하게 증가시킬 필요가 없다. 또한, 터빈이 엔진에 의해 압축기에 기계식으로 연결되기 때문에, 설비가 단일 압축기로 작동될 수 있어서, 설비의 크기 및 냉각 회로의 다양한 장비 품목들 간의 유체 연결을 감소시킨다.
또한, 연결 라인은 설비와 분리되어 독립적인 컨테이너로부터 토출되는 냉각될 액화 가스의 냉각을 가능하게 한다.
본 출원에서 그리고 본 발명에 따라, "설비와 분리되어 독립적인 컨테이너"라는 용어는 설비 또는 냉각 회로의 일부를 형성하지 않는 컨테이너를 의미하는 것으로 이해될 것이며, 예를 들어, 컨테이너는 동일한 선박에 있거나, 다른 선박에 있거나, 또는 육지에 있다.
더욱이, 제1 열 교환기를 통해 순환하는 냉각제의 유동을 조절하기 위해 엔진의 속도가 간단히 제어되고 명령될 필요가 있기 때문에, 냉각 장치는 압축기와 터빈 사이의 밸브를 필요로 하지 않는다. 따라서, 설비가 특히 신속하게 설치되어 작동하며, 이는 액화 가스 수송 차량 상에, 예를 들어 메탄 운반선과 같은 선박 상에 설비가 설치되어야 하는 경우에 특히 유리하다.
설비가 작동 중인 경우, 제1 열 교환기는 탱크로부터 토출되는 액화 가스가 탱크에 수용된 액화 가스의 온도보다 더 낮은 온도로 사이클 가스를 통해 냉각될 수 있게 한다. 이러한 냉각은 일반적으로 "과냉각"을 의미한다.
본 발명의 일 특징에 따라, 설비는 분사 파이프에 연결된 적어도 하나의 바이패스 파이프를 포함하며, 상기 바이패스 파이프는 냉각된 액화 가스의 일부를 설비와 분리되어 독립적인 원격 컨테이너로 이송하도록 구성된다.
이는 분리되어 독립적인 적어도 하나의 컨테이너가 냉각된 액화 가스의 사용을 위해 공급될 수 있게 한다.
본 발명의 일 특징에 따라, 공급 라인은 바이패스 파이프와 적어도 부분적으로 일치한다. 대안적으로, 공급 라인은 바이패스 파이프와 분리된다.
본 발명의 다른 특징에 따라, 엔진은 압축기에 직접 연결된다.
본 발명의 다른 특징에 따라, 엔진은 터빈에 직접 연결된다.
본 발명의 일 특징에 따라, 설비는 탱크로부터 토출되는 액체 상태의 액화 가스를 냉각 장치에 공급하도록 구성된 펌프를 더 포함한다. 즉, 냉각 회로는 펌프에 유체 연결된다.
본 발명의 일 특징에 따라, 펌프는 탱크의 하부 영역에 배치된다.
본 발명의 일 특징에 따라, 터빈의 출력은 제1 열 교환기에 직접적으로 유체 연결된다.
본 발명의 일 특징에 따라, 압축기의 출력은 제1 열 교환기에 간접적으로 유체 연결된다.
본 발명의 일 특징에 따라, 냉각 회로는 압축기로부터 토출되는 압축 사이클 가스와 터빈으로부터 토출되는 팽창 사이클 가스 간에 열 교환을 발생시키도록 구성된 제2 열 교환기를 더 포함한다.
본 발명의 일 특징에 따라, 압축기의 입력은 제1 열 교환기 및 제2 열 교환기 이외의 중간 구성 요소 없이 터빈의 출력에 유체 연결된다.
본 발명의 다른 특징에 따라, 터빈은 중간 구성 요소 없이, 제1 연결 파이프에 의해 제1 열 교환기에 유체 연결된다.
본 발명의 다른 특징에 따라, 압축기는 제2 연결 파이프에 의해 제1 열 교환기에 유체 연결된다.
본 발명의 일 특징에 따라, 냉각 회로는 엔진을 압축기에 기계식으로 연결시키는 적어도 하나의 제1 연결 구성 요소, 및 엔진을 터빈에 기계식으로 연결시키는 적어도 하나의 제2 연결 구성 요소를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따라, 제1 연결 구성 요소는 제1 회전식 샤프트를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따라, 제2 연결 구성 요소는 제2 회전식 샤프트를 포함한다.
본 발명의 일 특징에 따라, 냉각 회로는 브레이턴(Brayton) 사이클에 기초하여 작동하도록 구성된다. 본 출원에서, "브레이턴 사이클"은 본 발명에서 사이클 가스라 지칭되는 가스를 발생시키는, 조지 브레이턴에 의해 개발된 열역학 사이클을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
본 발명의 일 특징에 따라, 냉각 회로는 예를 들어, 물 또는 냉각제와 같은 주위 온도의 유체와 사이클 가스 간에 열 교환을 발생시키도록 구성된 제3 열 교환기를 포함하며, 이는 사이클 가스로부터의 열이 외부로 배출될 수 있게 한다.
본 발명의 일 특징에 따라, 분사 구성 요소는 탱크의 상부 영역에 배치된다. 즉, 분사 구성 요소는 기상으로, 즉 액체 상태의 액화 가스의 레벨을 초과하여, 냉각된 액화 가스를 분사한다.
변형예로서, 분사 구성 요소는 탱크의 하부 영역에 배치된다. 즉, 분사 구성 요소는 액체상으로, 즉 액체 상태의 액화 가스의 레벨 미만으로, 냉각된 액화 가스를 분사한다.
본 발명의 일 특징에 따라, 분사 구성 요소는 직렬 및/또는 병렬로 배치된 복수의 분사 노즐을 포함한다.
본 발명의 일 특징에 따라, 냉각 회로는 탱크로부터 토출되는 액화 가스를 35 K 내지 150 K의 온도로, 예를 들어 110 K 또는 80 K와 동일한 온도로 냉각하도록 구성된다.
본 발명의 다른 특징에 따라, 냉각 회로는 탱크로부터 토출되는 액화 가스를 5 m3/h 내지 50 m3/h의 유량으로 냉각하도록 구성된다.
본 발명의 일 특징에 따라, 탱크는 액화 천연 가스, 또는 바이오메탄, 질소, 산소, 아르곤 및 이들의 혼합물과 같은 메탄이 풍부한 다른 가스에 의해 형성된 그룹으로부터 선택된 액화 가스를 수용한다.
본 발명의 일 특징에 따라, 냉각 회로는 질소, 아르곤, 네온, 헬륨 및 이들의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 냉각제를 수용한다.
본 발명의 일 특징에 따라, 바이패스 파이프는 원격 컨테이너에 연결되도록 의도된 커넥터를 포함하는 터미널 단부를 포함한다.
본 발명의 일 특징에 따라, 바이패스 파이프는 바람직하게는 밸브, 특히 격리 밸브를 포함한다.
본 발명의 추가적인 목적은 예를 들어 액화 천연 가스와 같은 액화 가스를 위한 본 발명에 따른 설비를 사용하기 위한 방법으로서, 방법은,
- 적어도 하나의 탱크를 설비와 분리되어 독립적인 원격 컨테이너에 유체 연결시키는 연결 라인을 통해, 본 발명에 따른 설비와 분리되어 독립적인 컨테이너로부터 토출되는 액화 가스를 적어도 부분적으로 수신하는 단계;
- 탱크로부터 토출되는 액화 가스를 냉각 회로에 공급하는 단계;
- 탱크로부터 토출되는 액화 가스를 냉각 회로에 의해 냉각시키는 단계; 및
- 냉각된 액화 가스를 분사 구성 요소에 의해 탱크 내로 분사하는 단계를 적어도 포함한다.
본 발명의 일 특징에 따라, 방법은 냉각된 액화 가스의 분사 후에 수행되는 이송 단계를 포함하며, 이송 단계는 설비의 바이패스 파이프 및 분사 파이프에 의해, 냉각된 액화 가스의 적어도 일부를 상기 설비와 분리되어 독립적인 적어도 하나의 원격 컨테이너로 이송하는 단계를 포함한다.
유리하게는, 액화 가스의 이송은 설비의 탱크의 수에 따라 그리고 냉각된 액화 가스의 요청량에 따라 부분적 또는 전체적일 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따라, 사용되는 설비는 액화 가스를 수용하도록 구성된 적어도 2개의 탱크를 포함하며, 본 발명에 따른 상기 방법은 여정(journey) 중에 구현되고, 그 동안에 탱크가 가득 채워진다.
인도 후에, 적어도 하나의 탱크는 비워질 수 있다(액체가 없거나 또는 액체가 거의 없음).
본 발명의 일 특징에 따라, 방법은 설비의 적어도 하나의 비어 있는 탱크, 또는 적어도 하나의 다른 설비의 하나 이상의 다른 비어 있는 컨테이너(들)를 냉동하는 추가적인 단계를 포함하며, 냉동 단계는,
- 설비의 적어도 하나의 탱크에 남아있는 냉각된 액화 가스를 적어도 하나의 다른 설비의 하나 이상의 비어 있는 컨테이너(들)로 이송하는 단계; 또는
- 적어도 하나의 다른 설비의 적어도 하나의 컨테이너에 남아있는 냉각된 액화 가스를 설비의 적어도 하나의 비어 있는 탱크로 이송하는 단계; 또는
- 설비가 적어도 2개의 탱크를 포함하고, 그 중 하나는 비어 있고 다른 하나는 비어 있지 않은 경우, 비어 있지 않은 탱크에 남아있는 냉각된 액화 가스를 비어 있는 탱크로 이송하는 단계를 포함한다.
이는 특히 (선박 상에서) 설비의 여정의 목적을 위해, 하나 이상의 탱크(들)를 비어 있는 상태로 유지하는 대신에, 비어 있지 않은 탱크로부터 하나 이상의 다른 비어 있는 탱크(들)로 액화 가스가 이송됨으로써, 특히 이들을 냉각 상태로 유지시킨다는 것을 의미한다.
유리하게는, 이러한 냉동 단계는 액화 가스를 하역한 후에 그리고 설비의 하나 이상의 탱크(들) 또는 적어도 하나의 다른 설비의 하나 이상의 컨테이너(들)의 후속적인 충진 전에 수행된다.
유리하게는, 이러한 냉동 단계는 탱크를 비어 있는 상태로 그리고 고온으로 방치하는 것을 방지하고, 액화 가스의 최종 증발 피크와 연관된 임의의 손실을 제한하기 위해 열 부하가 균등해질 수 있게 하도록, 연속적으로 수행된다.
따라서, 장점은 선박의 탱크에 액체를 단지 유지시킴으로써 도착 시의 냉각 손실을 고려하지 않으면서 귀항을 가능하게 한다는 점이다.
결국, 이는 동일한 선박에서 목적지로 수송되는 액체의 양이 증가될 수 있게 한다.
본 발명의 일 특징에 따라, 냉동 단계는 여정 중에 수행되며, 그 동안에 탱크 중 적어도 하나는 비어 있다.
또한, 본 발명의 추가적인 목적은 예를 들어 액화 천연 가스와 같은 액화 가스를 수송하기 위한 예를 들어 수송 선박과 같은 수송 차량으로서, 수송 차량은 본 발명에 따른 설비를 포함하는 것을 특징으로 한다.
위에서 언급된 실시형태 및 변형예는 개별적으로 또는 임의의 가능한 기술적 조합에 따라 취해질 수 있다.
본 발명은 비-제한적인 실시예로서 제공되고 첨부된 개략적인 도면을 참조하여 설명되는 본 발명에 따른 실시형태에 관한 이하의 설명으로부터 더 잘 이해될 것이며, 도면으로서:
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 설비의 개략도이다;
도 2는 도 1의 설비의 일부를 형성하는 냉각 장치의 개략도이다;
도 3은 본 발명의 제1 실시형태의 변형예에 따른 설비의 개략도이다; 그리고
도 4a는 종래기술에 따라, 엔진을 향하여, 플레어를 향하여, 그리고 재액화 시스템을 향하여, 시간에 따라 선박에서 증발되는 천연 가스의 소모량의 분포를 도시하는 단순화된 그래픽 표현이다;
도 4b는 본 발명의 실시형태에 따라, 엔진을 향하여, 플레어를 향하여, 그리고 재액화 시스템을 향하여, 시간에 따라 선박에서 증발되는 천연 가스의 소모량의 분포를 도시하는 도 4a와 유사한 단순화된 그래픽 표현이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 설비의 개략도이다;
도 2는 도 1의 설비의 일부를 형성하는 냉각 장치의 개략도이다;
도 3은 본 발명의 제1 실시형태의 변형예에 따른 설비의 개략도이다; 그리고
도 4a는 종래기술에 따라, 엔진을 향하여, 플레어를 향하여, 그리고 재액화 시스템을 향하여, 시간에 따라 선박에서 증발되는 천연 가스의 소모량의 분포를 도시하는 단순화된 그래픽 표현이다;
도 4b는 본 발명의 실시형태에 따라, 엔진을 향하여, 플레어를 향하여, 그리고 재액화 시스템을 향하여, 시간에 따라 선박에서 증발되는 천연 가스의 소모량의 분포를 도시하는 도 4a와 유사한 단순화된 그래픽 표현이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 실시형태에 따른 설비(1)는 액체 상태의 액화 가스(2)를 수용하도록 의도된 하부 영역(4.1), 및 액화 가스(2)의 증기를 수용하도록 의도된 상부 영역(4.2)을 포함하는 탱크(4)를 포함한다. 또한, 설비(1)는 특히, 도 2에 도시된 냉각 회로(10)를 포함한다. 바람직하게는, 냉각 회로(10)는 탱크의 외부에 위치되며, 즉 액화 가스는 탱크의 외부에서(만) 냉각된다. 즉, 액화 가스는 탱크로부터 토출되어, 탱크의 외부에서 냉각된 다음, 냉각된 상태로 탱크 내로 재분사된다. 냉각 장치(10)는 탱크를 관통하는 샘플링 파이프를 통해 탱크(4) 내부의 유체에 연결된다. 액체 상태의 액화 가스가 냉각되기 위해 냉각 회로로 보내질 수 있게 하는 펌프(22), 및 냉각된 액화 가스가 탱크(4) 내로 재분사될 수 있게 하는 적어도 하나의 분사 구성 요소(20)가 탱크(4)에 구비된다. 분사 구성 요소는 (탱크 외부의) 냉각 장치를 탱크(4)의 내부에 연결시키는 복귀 파이프를 포함하며, 분사 구성 요소(20)를 포함한다. 유리하게는, 분사 구성 요소(20)는 복수의 노즐을 포함할 수 있다.
또한, 설비의 제1 실시형태에 따라 도 1에 도시된 바와 같이, 설비(1)는, 설비(1)와 분리되어 독립적인 적어도 하나의 원격 컨테이너(100)로부터 설비의 탱크로 액화될 가스를 보내도록 구성된 연결 라인(31)을 포함한다.
도 3에 도시된 제1 실시형태의 변형예에 따라, 설비(1)는, 냉각 회로와 분사 구성 요소(20)를 유체 연결시키는 분사 파이프(30), 및 분사 파이프(30)에 연결되며 냉각된 액화 가스(2)의 일부를 설비(1)와 분리되어 독립적인 원격 컨테이너(도시되지 않음)로 이송하도록 의도된 적어도 하나의 바이패스 파이프(32)를 포함한다.
예를 들어, 다른 탱크(4)는 도 3에서 점선으로 도시된다. 적용 가능한 경우, 바이패스 파이프(32) 및 각각의 분사 구성 요소(20)를 통해, 동일한 설비 또는 다른 설비의 이러한 탱크(4)에 액화 가스가 공급될 수 있다.
물론, 다른 변형예(도시되지 않음)에서, 바이패스 파이프(32) 및 연결 라인(31)은 동일한 설비에 설치될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 설비(1)의 구성과 관계없이, 냉각 회로(10)는 폐쇄형이고 자율적이며, 탱크(4)로부터 토출되는 액체 상태의 액화 가스(2)가 공급되도록 구성된다. 냉각 회로(10)는, 사이클 가스(3)를 압축하도록 구성된 적어도 하나의 압축기(12), 적어도 하나의 엔진(14), 적어도 하나의 터빈(18), 및 액화 가스(2)와 사이클 가스 간에 열 교환을 발생시키도록 구성된 적어도 하나의 제1 열 교환기(16)를 포함한다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 엔진(14)은 한편으로는 압축기(12)를 구동시키기 위해 압축기(12)에 기계식으로 연결되고, 다른 한편으로는 터빈(18)이 엔진(14)을 구동시키도록 터빈(18)에 기계식으로 연결된다.
냉각 회로(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 압축 사이클 가스(3)와 팽창 사이클 가스(3) 간에 열 교환을 발생시키도록 구성된 제2 열 교환기(24)를 더 포함한다.
냉각 회로(10)는 압축 사이클 가스(3)와 물 또는 공기 또는 외부 소스로부터 토출되는 임의의 다른 냉각제 간에 열 교환을 발생시키도록 구성된 제3 열 교환기(26)를 더 포함한다.
하나 이상의 탱크(들)(4)가 차량, 특히 선박에서 액화 천연 가스를 수용하는 경우, 증발하는 천연 가스는 차량의 엔진을 위한 연료로서 사용될 수 있으며, 예를 들어 임의의 과잉 가스는 플레어에서 연소된다.
도 4a는 공지된 설비에 대해, 엔진(C: 수평 음영이 있는 구획)을 향하여, 플레어(A: 경사진 음영이 있는 구획)를 향하여, 그리고 재액화 시스템(B: 음영이 없는 구획)을 향하여 시간에 따라(x축 가로 좌표) 선박에서 증발되는 천연 가스의 소모량(하루당 톤수의 y축 좌표)의 분포를 도시한다.
도 4b는 본 발명에 따른 설비에 대해, 엔진(C)을 향하여, 플레어(A)를 향하여, 그리고 재액화 시스템(B)을 향하여 시간에 따라(x축) 선박에서 증발되는 천연 가스의 하루당 톤수의 소모량(y축)의 분포를 도시한다.
공지된 설비(도 4a)에 따르면, 엔진 및 설비가 이러한 가스를 회수하도록 설계되어 있지 않기 때문에, 증발된 가스의 손실이 여정의 종료 시에 남아 있음을 알 수 있다. 그러나, 도 4b에서, 본 발명에 따른 설비에 의해, 여정의 종료 시에 더 이상 피크가 존재하지 않으며, 특히 탱크를 냉동하기 위한 시스템으로 인해 손실이 최소화된다.
물론, 본 발명은 설명되고 첨부된 도면에 도시되는 실시형태로 제한되지 않는다. 특히, 본 발명의 보호 범위를 여전히 벗어나지 않으면서, 다양한 요소의 구성을 고려하여 또는 동등한 기술의 대체에 의하여, 변형이 여전히 가능하다.
Claims (16)
- 액화 천연 가스 또는 액화 가스를 저장 및 냉각하기 위한 설비(1)로서,
- 액화 가스(2)를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 탱크(4)로서, 상기 탱크(4)는 액체 상태의 상기 액화 가스(2)를 수용하도록 의도된 적어도 하나의 하부 영역(4.1), 및 상기 액화 가스(2)의 증기를 수용하도록 의도된 적어도 하나의 상부 영역(4.2)을 포함하는, 적어도 하나의 탱크(4);
- 상기 탱크(4)로부터 토출되는 상기 액체 상태의 액화 가스(2)가 공급되도록 구성된 적어도 하나의 폐쇄형 냉각 회로(10)로서, 상기 냉각 회로(10)는, 사이클 가스(3)를 압축하도록 구성된 적어도 하나의 압축기(12), 적어도 하나의 엔진(14), 적어도 하나의 터빈(18), 및 상기 설비가 작동 중인 경우 상기 탱크(4)로부터 토출되는 상기 액화 가스(2)를 냉각시키기 위해, 상기 탱크(4)로부터 토출되는 상기 액체 상태의 상기 액화 가스(2)와 질소 또는 상기 사이클 가스(3) 간에 열 교환을 발생시키도록 구성된 적어도 하나의 제1 열 교환기(16)를 포함하는, 적어도 하나의 폐쇄형 냉각 회로(10); 및
- 분사 파이프(30)를 통해 상기 냉각 회로(10)에 유체 연결되고, 상기 냉각된 액화 가스(2)를 상기 탱크 내로 재분사하도록 구성되는 적어도 하나의 분사 구성 요소(20)를 포함하며,
- 상기 엔진(14)은 한편으로는 상기 압축기(12)를 구동시키기 위해 상기 압축기(12)에 기계식으로 연결되고, 다른 한편으로는 상기 터빈(18)이 상기 엔진(14)을 구동시키도록 상기 터빈(18)에 기계식으로 연결되며,
상기 설비(1)는, 상기 설비와 분리되어 독립적인 적어도 하나의 원격 컨테이너(100)로부터 냉각될 가스(2)를 회수하도록 구성된 적어도 하나의 연결 라인(31)을 포함하고, 상기 연결 라인(31)은 상기 설비의 상기 탱크(4)에 유체 연결되고,
상기 분사 파이프(30)에 연결된 적어도 하나의 바이패스 파이프(32)를 포함하며, 상기 바이패스 파이프는 상기 냉각된 액화 가스(2)의 일부를 상기 설비와 분리되어 독립적인 원격 컨테이너로 이송하도록 구성되는,
액화 천연 가스 또는 액화 가스를 저장 및 냉각하기 위한 설비(1). - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 터빈(18)의 출력은 상기 제1 열 교환기(16)의 입력에 직접적으로 유체 연결되는, 설비. - 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 압축기(12)의 출력은 상기 제1 열 교환기(16)에 간접적으로 유체 연결되는, 설비. - 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 냉각 회로(10)는 상기 압축기(12)로부터 토출되는 압축된 상기 사이클 가스(3)와 상기 터빈(18)으로부터 토출되는 팽창된 상기 사이클 가스(3) 간에 열 교환을 발생시키도록 구성된 제2 열 교환기(24)를 더 포함하는, 설비. - 제5항에 있어서,
상기 압축기(12)의 입력은 상기 제1 열 교환기(16) 및 상기 제2 열 교환기(24) 이외의 중간 구성 요소 없이 상기 터빈(18)의 출력에 유체 연결되는, 설비. - 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 냉각 회로(10)는 상기 엔진(14)을 상기 압축기(12)에 기계식으로 연결시키는 적어도 하나의 제1 연결 구성 요소, 및 상기 엔진(14)을 상기 터빈(18)에 기계식으로 연결시키는 적어도 하나의 제2 연결 구성 요소를 포함하는, 설비. - 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 냉각 회로(10)는 상기 사이클 가스(3)와 물, 또는 냉각제, 또는 주위 온도의 유체 간에 열 교환을 발생시키도록 구성된 제3 열 교환기(26)를 포함하는, 설비. - 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 분사 구성 요소(20)는 상기 탱크(4)의 상기 상부 영역(4.2)에 배치되는, 설비. - 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 냉각 회로는 상기 탱크로부터 토출되는 액화 가스를 35 K 내지 150 K의 온도로, 또는 110 K 또는 80 K와 동일한 온도로 냉각시키도록 구성되는, 설비. - 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 탱크(4)는 액화 천연 가스, 또는 바이오메탄, 질소, 산소, 아르곤 및 이들의 혼합물과 같은 메탄이 풍부한 다른 가스에 의해 형성된 그룹으로부터 선택된 액화 가스를 수용하는, 설비. - 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 냉각 회로(10)는 질소, 아르곤, 네온, 헬륨 및 이들의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 냉각제를 수용하는, 설비. - 액화 가스를 위한 제1항 또는 제3항에 따른 설비를 사용하기 위한 방법으로서,
- 상기 적어도 하나의 탱크(4)를 상기 설비와 분리되어 독립적인 상기 원격 컨테이너(100)에 유체 연결시키는 상기 연결 라인(31)을 통해, 상기 설비(1)와 분리되어 독립적인 컨테이너로부터 토출되는 액화 가스를 적어도 부분적으로 수신하는 단계;
- 상기 탱크(4)로부터 토출되는 액화 가스(2)를 상기 냉각 회로(10)에 공급하는 단계;
- 상기 탱크(4)로부터 토출되는 상기 액화 가스(2)를 상기 냉각 회로(10)에 의해 냉각시키는 단계; 및
- 상기 냉각된 액화 가스(2)를 상기 분사 구성 요소(20)에 의해 상기 탱크(4) 내로 분사하는 단계를 적어도 포함하는,
액화 가스를 위한 제1항 또는 제3항에 따른 설비를 사용하기 위한 방법. - 제13항에 있어서,
상기 냉각된 액화 가스의 상기 분사 후에 수행되는 이송 단계를 포함하며,
상기 이송 단계는 상기 설비의 상기 분사 파이프 및 상기 바이패스 파이프에 의해, 상기 냉각된 액화 가스의 적어도 일부를 상기 설비와 분리되어 독립적인 적어도 상기 원격 컨테이너로 이송하거나, 또는 상기 설비와 분리되어 독립적인 다른 원격 컨테이너로 이송하는 단계를 포함하는, 방법. - 제14항에 있어서,
상기 설비의 상기 적어도 하나의 탱크, 또는 적어도 하나의 다른 설비의 하나 이상의 다른 비어 있는 컨테이너(들)를 냉동하는 추가적인 단계를 포함하며, 상기 냉동 단계는,
- 상기 설비의 상기 적어도 하나의 탱크에 남아있는 상기 냉각된 액화 가스를 적어도 하나의 다른 설비의 하나 이상의 비어 있는 컨테이너(들)로 이송하는 단계; 또는
- 적어도 하나의 다른 설비의 적어도 하나의 컨테이너에 남아있는 상기 냉각된 액화 가스를 상기 설비의 상기 적어도 하나의 비어 있는 탱크로 이송하는 단계; 또는
- 상기 설비가 적어도 2개의 탱크를 포함하고, 그 중 하나는 비어 있고 다른 하나는 비어 있지 않은 경우, 상기 비어 있지 않은 탱크에 남아있는 상기 냉각된 액화 가스를 상기 비어 있는 탱크로 이송하는 단계를 포함하는, 방법. - 액화 천연 가스 또는 액화 가스를 수송하기 위한 수송 선박 또는 수송 차량으로서,
상기 수송 차량은 제1항 또는 제3항에 따른 설비를 포함하는 것을 특징으로 하는,
수송 차량.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |