KR102372222B1 - 액화가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 액화가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박은, 선박에 구비되는 액화가스 저장탱크로부터 공급되는 액화가스를 기화하여 수요처로 공급하는 액화가스 처리부, 및 상기 액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 가압하여 상기 수요처로 수요처로 공급하는 증발가스 처리부를 포함하며, 상기 액화가스 처리부는, 열매 공급부로부터 공급되는 열매를 이용하여 액화가스의 적어도 일부를 기화시키며, 상기 선박 내에서 생산되는 스팀을 이용하여 나머지 액화가스를 기화시키는 것을 특징으로 한다.

Description

액화가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박{Treatment system of liquefied gas and vessel having the same}

본 발명은 액화가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.

최근 환경 규제 등이 강화됨에 따라, 각종 연료 중에서 친환경 연료에 가까운 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)의 사용이 증대되고 있다. 액화천연가스는 일반적으로 LNG 운반선을 통해 운반되는데, 이때 액화천연가스는 1기압 하에서 -162℃ 이하로 온도를 내려서 액체 상태로 LNG 운반선의 탱크에 보관될 수 있다. 액화천연가스는 액체 상태가 될 경우 기체 상태 대비 부피가 600 분의 1로 축소되므로 운반 효율이 증대될 수 있다.

그런데 액화천연가스는 선박 등에서 액체 상태가 아닌 기체 상태로 소비되는 것이 일반적이어서, 액상으로 저장 및 운송되는 액화천연가스는 재기화되어야 할 필요가 있는바 재기화 설비가 사용된다.

이때 재기화 설비는 LNG 운반선, FLNG, FSRU 등의 선박에 탑재되거나 또는 육상 등에 마련될 수 있으며, 재기화 설비는 해수 등의 열원을 이용하여 액화천연가스를 가열함으로써 재기화를 구현한다.

그런데 액상의 액화천연가스는 -160℃에 가까운 극저온 상태에 놓여있기 때문에, 열교환시 열원과의 온도 차이가 크게 벌어지면 액화천연가스를 가열하는 열교환기의 내구성 등에 문제가 발생할 수 있다. 또한 해수를 이용하여 액화천연가스를 가열하는 경우에는 열교환기에 부식이 발생할 우려가 있다.

따라서 최근에는 액상으로 저장되어 있는 액화천연가스를 재기화하는 과정에서, 각종 구성들을 안정적으로 가동할 수 있으면서 재기화 설비를 간소화하는 방향으로 많은 연구 및 개발이 이루어지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 선박의 엔진과 같은 수요처로 공급되는 액화가스의 가열 또는 재기화에 스팀 직접 기화 방식을 사용할 수 있는 액화가스 처리 시스템 및 선박을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 목적은, 선박의 수요처의 종류에 따라 요구되는 액화가스의 압력 조건에 맞게 액화가스를 안전하게 가압하여 공급할 수 있는 액화가스 처리 시스템 및 선박을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 가스 처리 시스템은, 선박에 구비되는 액화가스 저장탱크로부터 공급되는 액화가스를 기화하여 수요처로 공급하는 액화가스 처리부, 및 상기 액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 가압하여 상기 수요처로 수요처로 공급하는 증발가스 처리부를 포함하며, 상기 액화가스 처리부는, 열매 공급부로부터 공급되는 열매를 이용하여 액화가스의 적어도 일부를 기화시키며, 상기 선박 내에서 생산되는 스팀을 이용하여 나머지 액화가스를 기화시키는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 액화가스 처리부는, 상기 액화가스 저장탱크로부터 공급되는 액화가스의 일부를 저압 수요처로 공급하는 액화가스 공급라인, 및 상기 액화가스 저장탱크로부터 공급되는 액화가스의 일부를 고압 수요처로 공급하는 고압 액화가스 공급라인을 포함하며, 상기 액화가스 공급라인은, 상기 선박 내에서 생산되는 스팀을 이용하여 액화가스를 기화시키는 기화기를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 고압 액화가스 공급라인은, 액화가스를 상기 고압 수요처에서 요구하는 압력으로 가압하는 고압 펌프, 및 상기 고압 펌프의 하류에 마련되며 상기 열매 공급부로부터 공급되는 열매를 이용하여 액화가스를 기화시키는 제2 기화기를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 제2 기화기는, 비폭발성 열매를 이용하여 액화가스를 가열시키며, 상기 비폭발성 열매는 상기 선박 내에서 생산되는 스팀을 이용하여 가열되는 것일 수 있다.

구체적으로, 상기 액화가스 처리부는, 상기 액화가스 공급라인에서 분기하여 상기 기화기의 상류 및 하류를 연결하는 기화기 바이패스라인을 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 액화가스 처리부는, 상기 기화기의 하류에 액화가스를 가열하는 액화가스 히터를 더 포함하며, 상기 액화가스 히터는, 상기 선박 내에서 생산되는 스팀을 이용하여 액화가스를 가열시킬 수 있다.

구체적으로, 상기 고압 수요처는 ME-GI 엔진이며, 상기 저압 수요처는 발전엔진, 보일러 및 가스 연소 유닛 중 하나 이상일 수 있다.

구체적으로, 상기 증발가스 처리부는, 상기 액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 저압 수요처로 공급하는 증발가스 공급라인을 포함하며, 상기 증발가스 공급라인은, 상기 선박 내에서 생산되는 스팀을 이용하여 증발가스를 가열시키는 증발가스 히터를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 선박은, 상기 액화가스 처리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 액화가스 처리 시스템 및 선박은 액화가스의 공급 압력에 따라 스팀을 이용한 직접 기화를 도입하여 열매를 이용하는 간접적인 기화 방식 대비 제어 로직을 간소화하고, 설치 공간을 절약하여 선박에서의 공간활용성을 극대화할 수 있다.

본 발명에 따른 액화가스 처리 시스템 및 선박은 선박 내에서 사용하는 스팀을 열원으로 액화가스를 가열 및 기화시키도록 하여 선박 내 에너지 소비효율을 향상시키고, 전체 시스템의 원가를 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하에서, 고압(HP: High pressure), 저압(LP: Low pressure), 고온 및 저온은 상대적인 것으로서, 절대적인 수치를 나타내는 것은 아니며, 본 발명의 각 실시예에 따라 상대적으로 사용될 수 있음을 알려둔다.

이하에서, 선박은 액화가스 처리 시스템을 가질 수 있는 화물 운반선 외에도 FSRU, FPSO 등의 해양 플랜트를 모두 포괄하는 의미로 사용됨을 알려둔다.

이하에서, 액화가스는 LNG, 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, 이하에서 액화가스는, 액체 상태 또는 자연기화되거나 강제기화된 기체 상태 등을 모두 포괄하는 용어로 사용될 수 있음을 알려둔다.

이하에서, 수요처는 선박에서 액화가스 또는 증발가스를 연소하여 소비하기 위한 기관으로서, 선체를 추진하기 위한 추진엔진으로서 ME-GI, X-DF 등이거나, 및/또는 선박 내에 전력을 공급하기 위한 발전엔진, 가스 연소 유닛 등일 수 있다. 다만 이하에서 수요처는 각 실시예에 따라 고압 또는 저압 수요처로 구분되어 지칭될 수 있는 개념임을 알려둔다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템은 액화가스와 증발가스 각각을 처리하기 위한 처리부를 구비하여, 수요처에서 요구하는 온도 및 압력 조건으로 맞추어 공급하도록 할 수 있다.

수요처의 요구 온도 및 압력을 맞추는 데에 있어서, 종래의 액화가스 처리 시스템에서는 폭발의 위험성으로 인해 열원을 이용하여 직접적으로 가열하는 대신, 글리콜 워터와 같은 비폭발성 열매를 이용하여 증발가스 또는 액화가스를 간접적으로 가열하는 방식을 사용하였다. 이에 따라, 증발가스 또는 액화가스 어느 하나의 가열에 사용된 열매를 나머지 하나의 가열에 추가로 사용하도록 하는 열매 공유 시스템이 사용되기도 하였으나, 열매의 전체 시스템의 순환과 열매의 재가열에 필요한 비용 및 설치 공간이 과도하다는 문제점이 있었다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템에서는 처리부에서 스팀과의 직접 열교환이 가능한 처리부를 제공하여 종래의 문제를 해결할 수 있도록 제공되었다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 2는 각각 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(1, 2)을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(1)을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 액화가스 처리 시스템(1)은 액화가스 저장탱크(100), 펌프(101), 증발가스 처리부(110), 액화가스 처리부(120), 열매 공급부(130) 등을 포함할 수 있다.

액화가스 저장탱크(100)는 선박의 내부에 탑재되어 선박의 수요처에 연료로 사용하기 위한 가스연료를 저장하는 가스연료 저장탱크일 수 있다. 선박은 가스연료로 사용하는 액화가스와는 상이한 종류의 액화가스를 화물로 하는 화물 운반선이거나, 원유 운반선, 컨테이너선 등일 수 있다. 액화가스 저장탱크(100)는 선박 내부에 탑재되는 카고 탱크일 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며 선박의 상갑판 상에 탑재되는 고압 저장용기(도시하지 않음)일 수 있다. 액화가스 저장탱크(100)가 고압 저장용기인 경우 선박에 복수 개로 마련될 수 있다. 예를 들어, 액화가스 저장탱크(100)는 선박의 좌현과 우현에 나란하게 각각 마련될 수 있다.

액화가스 저장탱크(100)에는 펌프(101)가 마련될 수 있으며, 펌프(101)를 통해 액화가스 저장탱크(100)에 저장된 액화가스를 빼낼 수 있다. 펌프(101)는, 액화가스 저장탱크(100) 내부 또는 외부에 설치될 수 있으며, 액화가스 저장탱크(100)의 내부에 배치되는 경우 액화가스에 잠기도록 설치되는 것일 수 있다. 펌프(101)에 의해 인출되는 액화가스는 액화가스 공급라인(L120)을 통해 후술할 액화가스 처리부(120)로 공급될 수 있다.

액화가스 저장탱크(100)에 저장된 액화가스는 선박의 운항 상태, 액화가스 저장탱크(100) 내외부의 온도 및 압력 조건에 따라 자연기화 될 수 있다. 액화가스 저장탱크(100)의 내부에서 발생하는 증발가스는 증발가스 공급라인(L110)을 통해 후술할 증발가스 처리부(110)로 공급될 수 있다. 증발가스 공급라인(L110)은 액화가스 저장탱크(100)의 상부에 마련되어 증발가스만을 공급하도록 배치될 수 있다.

증발가스 처리부(110) 및 액화가스 처리부(120)는 액화가스 저장탱크(100)로부터 공급되는 증발가스 및 액화가스를 각각 처리하여 수요처(A, B, C)로 공급한다. 구체적으로, 각각의 처리부는 액화가스 저장탱크(100)로부터 공급되는 증발가스 및 액화가스를 각각의 수요처에서 요구하는 온도 및 압력 조건으로 맞추어 공급해줄 수 있다. 본 실시예에서 수요처(A)는 추진엔진일 수 있으며, 추진엔진 중에서도 상대적으로 고압을 요구하는 것으로서, 바람직하게는 ME-GI일 수 있다.

증발가스 처리부(110)는 액화가스 저장탱크(100) 내에서 발생하는 증발가스를 처리하여 수요처로 공급한다. 구체적으로, 증발가스 처리부(110)는 액화가스 저장탱크(100) 내에서 발생하는 증발가스를 가열 및/또는 가압하여 수요처에서 요구하는 온도 및 압력 조건에 맞추어 공급할 수 있다.

증발가스 처리부(110)는 액화가스 저장탱크(100) 및 수요처(B, C)를 연결하는 증발가스 공급라인(L110)을 포함한다. 증발가스가 공급되는 일 수요처(B)는 발전엔진과 같은 보조엔진일 수 있으며, 다른 일 수요처(C)는 선박 내에 마련되는 보일러, 보조보일러 및 가스 연소 유닛 중 하나 이상일 수 있다.

증발가스 히터(111)는 증발가스 공급라인(L110) 상에 마련되어, 증발가스를 가열하여 수요처에서 요구하는 온도에 맞추도록 할 수 있다. 종래의 액화가스 처리 시스템에서는 증발가스의 가열시 글리콜 워터를 이용한 간접 가열 방식을 사용하였다. 본 실시예에서는 증발가스가 발전엔진(B)이나 보일러, 가스 연소 유닛(C)과 같은 상대적으로 저압을 요구하는 수요처로 공급되도록 함에 따라, 증발가스의 가열에 따른 폭발 위험성이 낮으므로 글리콜 워터를 사용하는 대신 스팀 직접 가열 방식을 사용할 수 있게 된다.

증발가스 히터(111)는 스팀 공급부(S)로부터 공급되는 스팀을 이용하여, 스팀과 증발가스를 열교환하는 방식으로 증발가스를 가열할 수 있다. 스팀 공급부(S)는 선박 내에서 생산되는 스팀을 저장하였다가 증발가스 히터(111)와 같은 스팀 수요처로 공급하는 것일 수 있다. 증발가스 히터(111)에서 증발가스를 가열하는 데에 사용된 스팀은 다시 스팀 공급부(S)로 리턴될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 증발가스 히터(111)에서 가열된 증발가스는 증발가스 공급라인(L110) 상에 마련되는 증발가스 압축기(113)로 공급되어 가압된 후 수요처로 공급될 수 있다.

스팀 공급부(S)는 선박 내에서 사용하기 위한 스팀을 저장하고 스팀 수요처로 공급하기 위한 수단을 구비할 수 있다. 스팀 공급부(S)는 예를 들어, 선박의 메인 보일러, 보조 보일러 등으로부터 생산되는 스팀이나 엔진의 폐열을 이용하는 이코노마이저 등으로부터 생산되는 스팀을 임시 저장하였다가 공급할 수 있다. 스팀 공급부(S)로부터 공급되는 스팀의 온도는 대략 150 내지 180℃일 수 있다.

증발가스 히터(111)는 글리콜 워터 대비 상대적으로 고온의 스팀을 이용하여 증발가스를 가열할 수 있다. 이에 따라 상대적으로 많은 유량의 증발가스를 처리할 수 있으며, 수요처의 요구 온도가 높은 경우에도 이를 만족시킬 수 있게 된다. 다만, 액화가스 저장탱크(100)에서 발생하는 증발가스의 유량은 일정하지 않을 수 있는 데에 비해, 스팀 공급부(S)로부터 공급되는 스팀의 유량은 비교적 일정하게 유지될 수 있다. 본 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(1)은 증발가스 공급라인(L110)상에 히터 바이패스라인(L111) 및 인라인 믹서(112)를 더 구비하여, 스팀을 이용한 증발가스 가열 정도를 제어할 수 있다.

히터 바이패스라인(L111)은 증발가스 공급라인(L110) 상에서 증발가스 히터(111)의 상류에서 분기하여 하류에서 연결되어, 증발가스 공급라인(L110)을 통해 유동하는 증발가스의 일부를 가열하지 않고 전달할 수 있다. 히터 바이패스라인(L111)은 증발가스 공급라인(L110) 상에서 증발가스 히터(111)와 증발가스 압축기(113) 사이에 연결될 수 있으며, 히터 바이패스라인(L111)을 통해 바이패스하는 증발가스와 증발가스 히터(111)를 거쳐 가열된 증발가스는 인라인 믹서(112)에서 혼합될 수 있다.

인라인 믹서(112)는 기체 상태의 증발가스를 혼합하여 증발가스 공급라인(L110)을 통해 공급한다. 또한, 인라인 믹서(112)는 증발가스 히터(111)를 통해 가열되어 공급되는 증발가스의 열을 이용하여, 바이패스 되어 공급되는 증발가스 중에 남아있는 액체 상태의 액화가스가 기화될 수 있는 공간을 제공할 수 있다.

액화가스 저장탱크(100)에서 발생하는 증발가스의 유량이 미리 설정된 값 이하로 적은 경우, 증발가스는 증발가스 히터(111)에서 너무 높은 온도로 가열될 수 있다. 따라서, 증발가스의 일부를 히터 바이패스라인(L111)을 통해 증발가스 히터(111)를 바이패스 시킨 뒤 합류하도록 하여 증발가스 히터(111) 후단에서의 전체 증발가스의 온도를 제어할 수 있다.

증발가스 압축기(113)는 수요처에서 요구되는 압력에 맞게 증발가스를 가압하여 공급할 수 있다. 도시하지 않았으나, 증발가스 압축기(113)는 다단으로 구비되거나, 병렬로 구비될 수 있다.

증발가스 공급라인(L110)에서 가열 및 가압된 증발가스는 수요처(C)로 공급될 수 있으며, 필요에 따라 증발가스 분기라인(L112)을 통해 다른 수요처(B)로 공급될 수도 있다. 증발가스는 후술할 액화가스 처리부(120)에서 처리된 기화된 액화가스와 함께 수요처로 공급될 수도 있다.

액화가스 처리부(120)는 액화가스 저장탱크(100)로부터 공급되는 액화가스를 처리하여 수요처로 공급한다. 구체적으로, 액화가스 처리부(120)는 액화가스 저장탱크(100)로부터 공급되는 액화가스를 기화 및/또는 가압하여 수요처에서 요구하는 온도 및 압력 조건에 맞추어 공급할 수 있다.

액화가스 처리부(120)는 액화가스 저장탱크(100) 및 수요처를 연결하는 액화가스 공급라인(L120)을 포함한다. 액화가스 공급라인(L120)은 액화가스를 상대적으로 저압의 수요처(B)로 공급할 수 있으며, 상기 액화가스 공급라인(L120) 상에서 분기하는 고압 액화가스 공급라인(L122)은 액화가스를 상대적으로 고압의 수요처(A)로 공급할 수 있다. 저압의 수요처(B)는 발전엔진과 같은 보조엔진일 수 있으며, 고압의 수요처(A)는 ME-GI와 같은 고압의 추진엔진일 수 있다.

액화가스 공급라인(L120) 상에서 고압 액화가스 공급라인(L122)이 분기되어 나간 지점의 하류에는 액화가스를 기화시키기 위한 기화기(121)가 마련된다. 기화기(121)는 액화가스 공급라인(L120) 상에 마련되며, 액화가스를 가열하여 기화시킬 수 있으며 수요처에서 요구하는 온도로 맞추도록 할 수 있다. 종래의 액화가스 처리 시스템에서는 액화가스의 가열시 글리콜 워터를 이용한 간접 가열 방식을 사용하였다. 본 실시예에서는 액화가스의 일부를 발전엔진(B)과 같이 상대적으로 저압을 요구하는 수요처로 공급되도록 함에 따라, 액화가스의 기화에 따른 폭발 위험성이 낮으므로 글리콜 워터를 사용하는 대신 스팀 직접 기화 방식을 사용할 수 있게 된다.

기화기(121)는 스팀 공급부(S)로부터 공급되는 스팀을 이용하여, 스팀과 액화가스를 열교환하는 방식으로 액화가스를 강제 기화시킬 수 있다. 스팀 공급부(S)에 대한 설명은 앞선 설명으로 갈음한다.

기화기(121)는 글리콜 워터 대비 상대적으로 고온의 스팀을 이용하여 액화가스를 기화시킬 수 있다. 기화기(121)를 초기 구동하는 경우에는, 기화기(121)로부터 배출되는 액화가스의 온도가 불안정하고 수요처에서 요구되는 온도에도 수렴하기 어렵다. 본 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(1)은 액화가스 공급라인(L120) 상에 기화기 바이패스라인(L121) 및 인라인 믹서(122)를 더 구비하여, 스팀을 이용한 액화가스 강제 기화의 정도를 제어할 수 있다.

기화기 바이패스라인(L121)은 액화가스 공급라인(L120) 상에서 기화기(121)의 상류에서 분기하여 하류에서 연결되어, 액화가스 공급라인(L120)을 통해 유동하는 액화가스의 일부를 기화시키지 않고 전달할 수 있다. 기화기 바이패스라인(L121)을 통해 바이패스하는 액화가스와 기화기(121)를 거쳐 기화된 액화가스는 인라인 믹서(122)에서 혼합될 수 있다.

인라인 믹서(122)는 액체 상태의 액화가스와 기체 상태의 액화가스를 혼합하여 액화가스 공급라인(L120)을 통해 공급한다. 인라인 믹서(122)는 기화기(121)를 통해 가열 및 기화된 액화가스의 열을 이용하여, 바이패스 되어 공급되는 액화가스를 추가로 기화시킬 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 또는, 인라인 믹서(122)의 하류에 마련되는 별도의 라인(도시하지 않음)을 통해 기화되지 않은 액화가스의 적어도 일부를 액화가스 저장탱크(100)로 리턴할 수도 있다.

기화기(121)를 초기 구동하는 경우, 기화기(121)에 액화가스의 충분한 유량이 공급되지 못할 수 있다. 따라서, 액화가스의 일부를 기화기 바이패스라인(L121)을 통해 기화기(121)를 바이패스 시킨 뒤 합류하도록 하여 기화기(121) 후단에서의 전체 액화가스의 온도를 제어할 수 있다.

액화가스 공급라인(L120)에서 가열 및 기화된 액화가스는 수요처(B)로 공급될 수 있으며, 필요에 따라 증발가스 분기라인(L112)을 통해 증발가스 처리부(110)에서 처리된 증발가스와 함께 혼합되어 수요처(B)로 공급될 수도 있다.

고압 액화가스 공급라인(L122)은 액화가스 공급라인(L120)으로부터 분기하여 액화가스를 수요처(A)에 공급한다. 수요처(A)는 액화가스 공급라인(L120)을 통해 연결되는 수요처(B) 대비 상대적으로 고압을 요구하는 고압 수요처일 수 있으며, 바람직하게는 ME-GI 엔진이다. 고압 액화가스 공급라인(L122)은 고압 펌프(123) 및 제2 기화기(124)를 더 포함할 수 있다.

고압 펌프(123)는 액화가스를 고압 수요처(A)에서 요구하는 압력에 맞추어 가압한다. 예를 들어, 고압 수요처(A)가 ME-GI 엔진인 경우, 고압 펌프(123)는 액화가스를 300 bar 이상으로 가압할 수 있다. 도시하지 않았으나, 고압 펌프(123)는 다단 또는 병렬로 마련될 수 있다. 또한, 고압 펌프(123)에는 펌프의 캐비테이션 현상을 방지하기 위해 수요처(A)에서 요구하는 액화가스의 유량보다 많은 양의 액화가스를 공급할 수 있으며, 고압 펌프(123)의 하류에는 이렇게 추가 공급된 액화가스를 회수하기 위한 리턴라인(도시하지 않음)이 마련될 수 있다. 리턴라인(도시하지 않음)은 가압된 액화가스 중 적어도 일부를 액화가스 저장탱크(100)로 리턴할 수 있다.

제2 기화기(124)는 후술할 열매 공급부(130)로부터 열매를 공급받아 고압으로 가압된 액화가스를 기화시킬 수 있다. 고압으로 가압된 상태의 액화가스는 기화시 폭발 위험이 있으므로, 열매를 이용한 간접 가열 방식을 통해 기화시키는 것이 바람직하다. 제2 기화기(124)에서 기화된 액화가스는 수요처(A)로 공급될 수 있다.

본 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(1)에서 열매 공급부(130)는 전술한 제2 기화기(124)에 대해서만 열매를 공급하도록 마련될 수 있다. 열매 공급부(130)는 열매 순환라인(L130), 열매 열교환기(131), 열매 저장탱크(132), 열매 순환펌프(133) 등을 포함할 수 있다.

열매 공급부(130)는 열매 순환펌프(133) 및 열매 순환라인(L130)을 통해 비폭발성 열매를 순환시켜 제2 기화기(124)에 공급하여 가압된 액화가스를 기화시킬 수 있다. 기화에 사용된 열매는 열매 저장탱크(132)에서 임시 저장될 수 있으며, 필요시 열매 열교환기(131)에 공급되어 다시 가열된 후 제2 기화기(124)에 공급될 수 있다. 열매 열교환기(131)는 스팀 공급부(S)로부터 스팀을 공급받아 열매를 가열하는 것일 수 있다.

이상과 같은 본 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(100)로부터 공급되는 증발가스 및 액화가스를 수요처에서 요구하는 온도 및 압력 조건에 맞추어 공급할 수 있으며, 상대적으로 저압의 수요처로 공급되는 증발가스를 가열하는 것과 액화가스를 기화하는 경우에는 종래의 글리콜 워터 대신 스팀을 사용하여 글리콜 워터를 통한 간접 가열 방식에 필요한 설비를 생략할 수 있게 되어 비용 및 선박 내 공간 활용성을 극대화할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(2)을 나타낸다.

도 2를 참조하면, 액화가스 처리 시스템(2)은 액화가스 저장탱크(200), 펌프(201), 증발가스 처리부(210), 액화가스 처리부(220), 열매 공급부(230) 등을 포함할 수 있다.

이하에서는, 전술한 실시예와 달라지는 점을 위주로 설명하며 공통되는 내용은 앞선 내용으로 갈음한다.

액화가스 저장탱크(200)는 선박의 내부에 탑재되는 카고 탱크일 수 있으며, 따라서 본 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(2)을 포함하는 선박은 액화가스를 화물로 운반하는 운반선일 수 있다. 액화가스를 화물로 운반하는 운반선은 별도의 가스연료 저장탱크(도시하지 않음)를 더 구비하여 운반선의 수요처에서 사용하도록 구성할 수 있으나, 액화가스 저장탱크(200)에 저장된 액화가스 및 액화가스 저장탱크(200)에서 발생하는 증발가스를 가스연료로 하여 운반선의 수요처로 공급하여 사용할 수 있다.

액화가스 저장탱크(200)는 카고 탱크의 형태로 복수 개가 마련될 수 있으며, 도시된 바와 같이 나란하게 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

액화가스 저장탱크(200)에는 펌프(201)가 마련될 수 있으며, 펌프(201)는 액화가스를 후술할 액화가스 처리부(220)로 공급할 수 있다. 액화가스 저장탱크(200)의 내부에서 발생하는 증발가스는 후술할 증발가스 처리부(210)로 공급할 수 있다.

증발가스 처리부(210) 및 액화가스 처리부(220)는 액화가스 저장탱크(200)로부터 공급되는 증발가스 및 액화가스를 각각 처리하여 수요처(A, B)로 공급한다. 구체적으로, 각각의 처리부는 액화가스 저장탱크(200)로부터 공급되는 증발가스 및 액화가스를 각각의 수요처에서 요구하는 온도 및 압력 조건으로 맞추어 공급해줄 수 있다. 본 실시예에서 수요처(A)는 추진엔진일 수 있으며, 추진엔진 중에서도 상대적으로 고압을 요구하는 것으로서, 바람직하게는 ME-GI일 수 있다.

증발가스 처리부(210)는 액화가스 저장탱크(200) 및 수요처(A, B)를 연결하는 증발가스 공급라인(L210)을 포함한다. 증발가스가 공급되는 일 수요처(A)는 ME-GI와 같은 고압의 추진엔진일 수 있다. 증발가스가 공급되는 다른 일 수요처(B)는 발전엔진과 같은 보조엔진일 수 있다. 도시하지 않았으나, 고압의 추진엔진이 아닌 다른 수요처는 보일러, 가스 연소 유닛과 같은 저압의 수요처일 수 있다.

구체적으로, 증발가스 공급라인(L210)은 액화가스 저장탱크(200)와 고압 수요처(A)를 연결하여 증발가스를 공급할 수 있으며, 증발가스 공급라인(L210) 상에서 분기하는 저압 증발가스 공급라인(L211)을 통해 액화가스 저장탱크(200)와 저압 수요처(B)를 연결하여 증발가스를 공급할 수 있다.

증발가스 공급라인(L210)은 수요처(A)에서 요구하는 압력 수준으로 상대적으로 고압으로 증발가스를 가압하여 공급한다. 이를 위해, 증발가스 공급라인(L210)은 다단 압축기(211)를 구비할 수 있다. 다단 압축기(211)는 증발가스 압축기와 냉각기의 순서대로 배치되는 일련의 압축기가 복수 개로 마련되는 형태로 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이 다단 압축기(211)는 5단 이상으로 마련될 수 있다. 증발가스는 다단 압축기(211)의 개별 압축기를 거침에 따라 가압됨과 동시에 온도도 함께 상승하게 되는데, 이러한 온도 상승폭이 너무 큰 경우 압축기에 이어 마련되는 냉각기를 거치면서 냉각될 수 있다. 증발가스 공급라인(L210)은 다단 압축기(211)를 마련하여 증발가스를 다단 압축시킴으로써, 수요처(A)에서 요구하는 압력을 맞출 수 있고, 이러한 압축 과정에서 증발가스의 온도도 상승하게 되어 다단 압축기(211)의 냉각을 통해 수요처(A)에서 요구하는 온도도 맞춰줄 수 있게 된다.

예를 들어, 다단 압축기(211)가 5단으로 마련되는 경우, 증발가스의 흐름을 기준으로 상대적으로 상류에 마련되는 2단의 압축기는 저압단, 하류에 마련되는 3단의 압축기는 고압단으로 지칭할 수 있다. 고압단까지 거친 증발가스는 고압의 수요처(A)에서 요구하는 온도 및 압력 조건을 충족할 수 있으며, 저압단까지만 거친 증발가스는 저압의 수요처(B)에서 요구하는 온도 및 압력 조건을 충족할 수 있다. 따라서, 저압단의 하류에서 증발가스 분기라인(L212)을 마련하여 후술할 액화가스 공급라인(L220)에 연결하도록 하여 가압된 증발가스와 처리된 액화가스를 수요처(B)로 공급할 수 있게 된다.

저압 증발가스 공급라인(L211)은 증발가스 공급라인(L210) 상에서 분기하여 수요처(B)로 증발가스를 공급할 수 있다. 증발가스 압축기(212)는 저압 증발가스 공급라인(L211) 상에 마련되어 증발가스의 일부를 저압 수요처(B)에 적합한 압력으로 가압할 수 있다. 증발가스는 증발가스 압축기(212)에서 가압되면서 수요처(B)에서 요구하는 온도까지 가열될 수 있다. 따라서, 저압 증발가스 공급라인(L211)은 증발가스를 압축하여 바로 수요처(B)로 공급할 수 있다. 또는, 저압 증발가스 공급라인(L211)은 증발가스를 압축하여 후술할 액화가스 공급라인(L220)에 연결되어 가압된 증발가스와 처리된 액화가스를 수요처(B)로 공급할 수 있게 된다.

액화가스 처리부(220)는 액화가스 저장탱크(200)로부터 공급되는 액화가스를 처리하여 수요처로 공급한다. 구체적으로, 액화가스 처리부(220)는 액화가스 저장탱크(200) 및 수요처(A, B)를 연결하는 액화가스 공급라인(L220)을 포함한다. 액화가스 공급라인(L220)은 액화가스를 상대적으로 저압의 수요처(B)로 공급할 수 있으며, 상기 액화가스 공급라인(L220) 상에서 분기하는 고압 액화가스 공급라인(도시하지 않음)은 액화가스를 상대적으로 고압의 수요처(A)로 공급할 수 있다.

액화가스 공급라인(L120) 상에서 고압 액화가스 공급라인(도시하지 않음)이 분기되어 나간 지점의 하류에는 액화가스를 기화시키기 위한 기화기(221)가 마련된다. 본 실시예에서도 액화가스의 일부를 발전엔진(B)과 같이 상대적으로 저압을 요구하는 수요처로 공급되도록 함에 따라, 액화가스의 기화에 따른 폭발 위험성이 낮으므로 글리콜 워터를 사용하는 대신 스팀 공급부(S)로부터 공급되는 스팀을 이용하는 스팀 직접 기화 방식을 사용할 수 있게 된다.

기화기(221)를 초기 구동하는 경우에는, 기화기(221)로부터 배출되는 액화가스의 온도가 불안정하고 수요처에서 요구되는 온도에도 수렴하기 어렵다. 본 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(2)은 액화가스 공급라인(L220) 상에 기화기 바이패스라인(L221) 및 인라인 믹서(222)를 더 구비하여, 스팀을 이용한 액화가스 강제 기화의 정도를 제어할 수 있다. 기화기 바이패스라인(L221) 및 인라인 믹서(222)는 앞선 실시예의 내용으로 갈음한다.

기화기(221)를 거친 액화가스는 대부분 기화된 상태이지만, 공급되는 유량이나 수요처(B)에서의 요구 조건에 따라, 또는 초기 구동인지 여부 등에 따라 액체 상태의 액화가스가 여전히 혼합된 상태일 수 있다. 액화가스 공급라인(L220)은 기화기(221)의 하류에 기액분리기(223) 및 액화가스 히터(224)를 더 구비하여, 액체 상태의 액화가스를 추가로 처리할 수 있다.

기액분리기(223)는 기화기(221) 또는 인라인 믹서(222)로부터 공급되는 액화가스를 임시 저장할 수 있는 공간을 제공하며, 액체 상태와 기체 상태의 액화가스를 구분하여, 기체 상태의 액화가스만을 수요처(B)로 공급할 수 있다. 기액분리기(223)는 미스트 세퍼레이터일 수 있으며, 분리되는 액체 상태의 액화가스는 별도의 리턴라인(도시하지 않음)을 통해 액화가스 저장탱크(200), 기화기(221)의 상류 또는 인라인 믹서(222)의 상류로 리턴될 수 있다.

액화가스 히터(224)는 기화기(221) 또는 기액분리기(223)로부터 공급되는 액화가스를 추가로 가열하여, 액화가스 중에 여전히 혼합되어 있는 액체 상태의 액화가스를 기화시키거나, 기체 상태의 액화가스를 수요처(B)에서 요구하는 온도로 가열할 수 있다. 도시하지 않았으나, 액화가스 히터(224)는 스팀 공급부(S)로부터 공급되는 스팀을 이용하여 액화가스를 추가 가열할 수 있다.

액화가스 히터(224)에서 스팀을 이용하여 액화가스를 추가 가열하는 경우, 액화가스 히터(224)의 초기 구동시 전술한 기화기(221)에서와 같은 온도 제어의 어려움이 유발될 수 있다. 따라서, 액화가스 공급라인(L220) 상에 히터 바이패스라인(L222)을 더 구비하여, 액화가스의 일부가 액화가스 히터(224)를 바이패스할 수 있도록 마련하여 전술한 기화기에서의 바이패스와 유사한 제어를 구현할 수 있게 된다.

액화가스 공급라인(L220)에서 기화 및 추가 가열된 액화가스는 수요처(B)로 공급될 수 있으며, 필요에 따라 저압 증발가스 공급라인(L211) 또는 증발가스 분기라인(L212)을 통해 증발가스 처리부(210)에서 처리된 증발가스와 함께 혼합되어 수요처(B)로 공급될 수도 있다.

고압 액화가스 공급라인(도시하지 않음)은 전술한 실시예에서와 마찬가지로, 고압 펌프(225) 및 제2 기화기(226)를 거쳐 액화가스를 수요처(A)에 공급한다. 제2 기화기(226)는 열매 공급부(230)로부터 열매를 공급받아 고압으로 가압된 액화가스를 기화시켜 공급할 수 있다. 열매 공급부(230)는 열매 순환라인(L230), 열매 열교환기(231), 열매 저장탱크(232), 열매 순환펌프(233) 등을 포함할 수 있으며, 열매 열교환기(231)는 스팀 공급부(S)로부터 스팀을 공급받아 열매를 가열할 수 있다.

이상과 같은 본 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(2)은, 액화가스 저장탱크(200)에 화물 저장된 증발가스 및 액화가스를 수요처에서 요구하는 온도 및 압력 조건에 맞추어 공급할 수 있으며, 상대적으로 저압의 수요처로 공급되는 액화가스를 기화하는 경우에는 종래의 글리콜 워터 대신 스팀을 사용하여 글리콜 워터를 통한 간접 가열 방식에 필요한 설비를 생략할 수 있게 되어 비용 및 선박 내 공간 활용성을 극대화할 수 있게 된다.

도 3 및 4는 각각 본 발명의 제3 실시예 및 제4 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(3, 4)을 나타낸다.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(3)을 나타낸다.

도 3을 참조하면, 액화가스 처리 시스템(3)은 액화가스 저장탱크(300), 펌프(301), 증발가스 처리부(310), 액화가스 처리부(320) 등을 포함할 수 있다.

이하에서는, 전술한 실시예와 달라지는 점을 위주로 설명하며 공통되는 내용은 앞선 내용으로 갈음한다.

액화가스 저장탱크(300)는 선박의 내부에 탑재되어 선박의 수요처에 연료로 사용하기 위한 가스연료를 저장하는 가스연료 저장탱크일 수 있다. 선박은 가스연료로 사용하는 액화가스와는 상이한 종류의 액화가스를 화물로 하는 화물 운반선이거나, 원유 운반선, 컨테이너선 등일 수 있다. 액화가스 저장탱크(300)는 선박 내부에 탑재되는 카고 탱크일 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며 선박의 상갑판 상에 탑재되는 고압 저장용기(도시하지 않음)일 수 있다. 액화가스 저장탱크(300)가 고압 저장용기인 경우 선박에 복수 개로 마련될 수 있다. 예를 들어, 액화가스 저장탱크(300)는 선박의 좌현과 우현에 나란하게 각각 마련될 수 있다.

액화가스 저장탱크(300)에는 펌프(301)가 마련될 수 있으며, 펌프(301)를 통해 액화가스 저장탱크(300)에 저장된 액화가스를 빼낼 수 있다.

액화가스 저장탱크(300)에 저장된 액화가스는 선박의 운항 상태, 액화가스 저장탱크(300) 내외부의 온도 및 압력 조건에 따라 자연기화 될 수 있다. 액화가스 저장탱크(300)의 내부에서 발생하는 증발가스는 증발가스 공급라인(L310)을 통해 후술할 증발가스 처리부(310)로 공급될 수 있다. 증발가스 공급라인(L310)은 액화가스 저장탱크(300)의 상부에 마련되어 증발가스만을 공급하도록 배치될 수 있다.

증발가스 처리부(310) 및 액화가스 처리부(320)는 액화가스 저장탱크(300)로부터 공급되는 증발가스 및 액화가스를 각각 처리하여 수요처(A, B, C)로 공급한다. 구체적으로, 각각의 처리부는 액화가스 저장탱크(300)로부터 공급되는 증발가스 및 액화가스를 각각의 수요처에서 요구하는 온도 및 압력 조건으로 맞추어 공급해줄 수 있다. 본 실시예에서 수요처(A)는 추진엔진일 수 있으며, 추진엔진 중에서도 상대적으로 저압을 요구하는 것으로서, 바람직하게는 X-DF일 수 있다.

증발가스 처리부(310)는 액화가스 저장탱크(300) 내에서 발생하는 증발가스를 처리하여 수요처로 공급한다. 구체적으로, 증발가스 처리부(310)는 액화가스 저장탱크(300) 내에서 발생하는 증발가스를 가열 및/또는 가압하여 수요처에서 요구하는 온도 및 압력 조건에 맞추어 공급할 수 있다.

증발가스 처리부(310)는 액화가스 저장탱크(300) 및 수요처(B, C)를 연결하는 증발가스 공급라인(L310)을 포함한다. 증발가스가 공급되는 일 수요처(B)는 발전엔진과 같은 보조엔진일 수 있으며, 다른 일 수요처(C)는 선박 내에 마련되는 보일러, 보조보일러 및 가스 연소 유닛 중 하나 이상일 수 있다.

증발가스 히터(311)는 증발가스 공급라인(L310) 상에 마련되어, 증발가스를 가열하여 수요처에서 요구하는 온도에 맞추도록 할 수 있다. 종래의 액화가스 처리 시스템에서는 증발가스의 가열시 글리콜 워터를 이용한 간접 가열 방식을 사용하였다. 본 실시예에서는 증발가스가 발전엔진(B)이나 보일러, 가스 연소 유닛(C)과 같은 상대적으로 저압을 요구하는 수요처로 공급되도록 함에 따라, 증발가스의 가열에 따른 폭발 위험성이 낮으므로 글리콜 워터를 사용하는 대신 스팀 직접 가열 방식을 사용할 수 있게 된다.

증발가스 히터(311)는 스팀 공급부(S)로부터 공급되는 스팀을 이용하여, 스팀과 증발가스를 열교환하는 방식으로 증발가스를 가열할 수 있다. 스팀 공급부(S)는 선박 내에서 생산되는 스팀을 저장하였다가 증발가스 히터(311)와 같은 스팀 수요처로 공급하는 것일 수 있다. 증발가스 히터(311)에서 증발가스를 가열하는 데에 사용된 스팀은 다시 스팀 공급부(S)로 리턴될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 증발가스 히터(311)에서 가열된 증발가스는 증발가스 공급라인(L310) 상에 마련되는 증발가스 압축기(313)로 공급되어 가압된 후 수요처로 공급될 수 있다.

증발가스 히터(311)는 글리콜 워터 대비 상대적으로 고온의 스팀을 이용하여 증발가스를 가열할 수 있다. 이에 따라 상대적으로 많은 유량의 증발가스를 처리할 수 있으며, 수요처의 요구 온도가 높은 경우에도 이를 만족시킬 수 있게 된다. 본 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(3)은 증발가스 공급라인(L310)상에 히터 바이패스라인(L311) 및 인라인 믹서(312)를 더 구비하여, 스팀을 이용한 증발가스 가열 정도를 제어할 수 있다. 히터 바이패스라인(L311)과 인라인 믹서(312)는 앞선 내용으로 갈음한다.

증발가스 압축기(313)는 수요처에서 요구되는 압력에 맞게 증발가스를 가압하여 공급할 수 있다. 도시하지 않았으나, 증발가스 압축기(313)는 다단으로 구비되거나, 병렬로 구비될 수 있다.

증발가스 공급라인(L310)에서 가열 및 가압된 증발가스는 수요처(C)로 공급될 수 있으며, 필요에 따라 증발가스 분기라인(L312, L313)을 통해 다른 수요처(A, B)로 공급될 수도 있다. 본 실시예에서 수요처(A)는 상대적으로 저압의 추진엔진이며, 이에 따라 증발가스 히터(311)와 증발가스 압축기(313)에서의 가열 및 가압만으로 수요처(A)에서 요구하는 온도 및 압력 조건을 만족시킬 수 있다. 따라서, 증발가스는 후술할 액화가스 처리부(320)에서 처리된 기화된 액화가스와 함께 수요처(A)로 공급될 수도 있다.

액화가스 처리부(320)는 액화가스 저장탱크(300)로부터 공급되는 액화가스를 처리하여 수요처로 공급한다. 구체적으로, 액화가스 처리부(320)는 액화가스 저장탱크(300)로부터 공급되는 액화가스를 기화시켜 수요처에서 요구하는 온도 및 압력 조건에 맞추어 공급할 수 있다.

액화가스 처리부(320)는 액화가스 저장탱크(300) 및 수요처를 연결하는 액화가스 공급라인(L320)을 포함한다. 액화가스 공급라인(L120)은 액화가스를 수요처(A)로 공급할 수 있다.

액화가스 공급라인(L320) 상에서는 액화가스를 기화시키기 위한 기화기(321)가 마련된다. 기화기(321)는 액화가스 공급라인(L320) 상에 마련되며, 액화가스를 가열하여 기화시킬 수 있으며 수요처에서 요구하는 온도로 맞추도록 할 수 있다. 종래의 액화가스 처리 시스템에서는 액화가스의 가열시 글리콜 워터를 이용한 간접 가열 방식을 사용하였다. 본 실시예에서 수요처(A)는 상대적으로 저압의 추진엔진이며, 이에 따라 기화기(321)에서의 기화만으로 수요처(A)에서 요구하는 온도 및 압력 조건을 만족시킬 수 있다.

기화기(321)는 스팀 공급부(S)로부터 공급되는 스팀을 이용하여, 스팀과 액화가스를 열교환하는 방식으로 액화가스를 강제 기화시킬 수 있다. 스팀 공급부(S)에 대한 설명은 앞선 설명으로 갈음한다.

기화기(321)는 글리콜 워터 대비 상대적으로 고온의 스팀을 이용하여 액화가스를 기화시킬 수 있다. 기화기(321)를 초기 구동하는 경우에는, 기화기(321)로부터 배출되는 액화가스의 온도가 불안정하고 수요처에서 요구되는 온도에도 수렴하기 어렵다. 본 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(3)은 액화가스 공급라인(L320) 상에 기화기 바이패스라인(L321) 및 인라인 믹서(322)를 더 구비하여, 스팀을 이용한 액화가스 강제 기화의 정도를 제어할 수 있다. 기화기 바이패스라인(L321) 및 인라인 믹서(322)는 앞선 내용으로 갈음한다.

액화가스 전달라인(L322)은 액화가스 공급라인(L320) 상에서 기화기(321) 또는 인라인 믹서(122)의 하류에서 분기하여 기화되는 액화가스의 일부를 증발가스 공급라인(L310)으로 공급할 수 있다. 액화가스 저장탱크(300)에서 발생하는 증발가스의 유량은 일정하지 않을 수 있으므로, 증발가스의 유량이 부족한 경우 기화기(321)에서 기화된 액화가스의 일부를 증발가스 공급라인(L310)으로 전달하여 이용할 수 있다.

액화가스 공급라인(L320)에서 가열 및 기화된 액화가스는 수요처(A)로 공급될 수 있으며, 필요에 따라 증발가스 분기라인(L312)을 통해 증발가스 처리부(310)에서 처리된 증발가스와 함께 혼합되어 수요처(A)로 공급될 수도 있다.

이상과 같은 본 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(3)은, 액화가스 저장탱크(300)로부터 공급되는 증발가스 및 액화가스를 수요처에서 요구하는 온도 및 압력 조건에 맞추어 공급할 수 있으며, 상대적으로 저압의 수요처(A)에 대해 공급되는 증발가스와 액화가스를 스팀을 사용하여 가열 또는 기화시켜 공급하여, 글리콜 워터를 통한 간접 가열 방식에 필요한 설비를 생략할 수 있게 되어 비용 및 선박 내 공간 활용성을 극대화할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(4)을 나타낸다.

도 4를 참조하면, 액화가스 처리 시스템(4)은 액화가스 저장탱크(400), 펌프(401), 증발가스 처리부(410), 액화가스 처리부(420) 등을 포함할 수 있다.

이하에서는, 전술한 실시예와 달라지는 점을 위주로 설명하며 공통되는 내용은 앞선 내용으로 갈음한다.

액화가스 저장탱크(400)는 선박의 내부에 탑재되는 카고 탱크일 수 있으며, 따라서 본 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(4)을 포함하는 선박은 액화가스를 화물로 운반하는 운반선일 수 있다. 액화가스를 화물로 운반하는 운반선은 별도의 가스연료 저장탱크(도시하지 않음)를 더 구비하여 운반선의 수요처에서 사용하도록 구성할 수 있으나, 액화가스 저장탱크(400)에 저장된 액화가스 및 액화가스 저장탱크(400)에서 발생하는 증발가스를 가스연료로 하여 운반선의 수요처로 공급하여 사용할 수 있다.

액화가스 저장탱크(400)는 카고 탱크의 형태로 복수 개가 마련될 수 있으며, 도시된 바와 같이 나란하게 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

액화가스 저장탱크(400)에는 펌프(401)가 마련될 수 있으며, 펌프(401)는 액화가스를 후술할 액화가스 처리부(420)로 공급할 수 있다. 액화가스 저장탱크(400)의 내부에서 발생하는 증발가스는 후술할 증발가스 처리부(410)로 공급할 수 있다.

증발가스 처리부(410) 및 액화가스 처리부(420)는 액화가스 저장탱크(400)로부터 공급되는 증발가스 및 액화가스를 각각 처리하여 수요처(A, B, C)로 공급한다. 구체적으로, 각각의 처리부는 액화가스 저장탱크(400)로부터 공급되는 증발가스 및 액화가스를 각각의 수요처에서 요구하는 온도 및 압력 조건으로 맞추어 공급해줄 수 있다. 본 실시예에서 수요처(A)는 추진엔진일 수 있으며, 추진엔진 중에서도 상대적으로 저압을 요구하는 것으로서, 바람직하게는 X-DF일 수 있다.

증발가스 처리부(410)는 액화가스 저장탱크(400) 및 수요처(A)를 연결하는 증발가스 공급라인(L410)을 포함한다. 증발가스가 공급되는 일 수요처(A)는 X-DF와 같은 상대적으로 저압의 추진엔진일 수 있다. 증발가스가 공급되는 다른 일 수요처(B, C)는 발전엔진과 같은 보조엔진이나 보일러, 가스 연소 유닛과 같은 저압의 수요처일 수 있다.

구체적으로, 증발가스 공급라인(L410)은 액화가스 저장탱크(400)와 수요처(A)를 연결하여 증발가스를 공급할 수 있으며, 증발가스 공급라인(L410) 상에서 분기하는 증발가스 분기라인(L412, L413)을 통해 액화가스 저장탱크(400)와 수요처(B, C)를 연결하여 증발가스를 공급할 수 있다.

증발가스 공급라인(L410)은 수요처(A)에서 요구하는 압력 수준으로 상대적으로 고압으로 증발가스를 가압하여 공급한다. 이를 위해, 증발가스 공급라인(L410)은 증발가스 압축기(411)를 구비할 수 있다. 증발가스 압축기(411)는 스크류 압축기일 수 있으며, 복수 개의 압축기가 다단 또는 병렬로 마련될 수도 있다. 증발가스 공급라인(L410)에는 증발가스 압축기(411)의 하류에서 상류로 압축된 증발가스를 리턴시키는 증발가스 리턴라인(L411)이 마련될 수 있으며, 수요처의 요구 압력에 따라 증발가스의 일부를 리턴시켜 추가 압축을 구현할 수 있다.

증발가스 분기라인(L412, L413)은 증발가스 공급라인(L410) 상에서 분기하여 수요처(B)로 증발가스를 공급할 수 있다. 증발가스 공급라인(L410)은 증발가스를 압축하여 바로 수요처로 공급할 수 있다. 또는, 증발가스 공급라인(L410)은 증발가스를 압축하여 후술할 액화가스 공급라인(L420)에 연결되어 가압된 증발가스와 처리된 액화가스를 수요처로 공급할 수 있게 된다.

액화가스 처리부(420)는 액화가스 저장탱크(400)로부터 공급되는 액화가스를 처리하여 수요처로 공급한다. 구체적으로, 액화가스 처리부(420)는 액화가스 저장탱크(400) 및 수요처(A)를 연결하는 액화가스 공급라인(L420)을 포함한다.

액화가스 공급라인(L420) 상에는 액화가스를 기화시키기 위한 기화기(421)가 마련된다. 본 실시예에서도 액화가스를 상대적으로 저압을 요구하는 수요처로 공급되도록 함에 따라, 액화가스의 기화에 따른 폭발 위험성이 낮으므로 글리콜 워터를 사용하는 대신 스팀 공급부(S)로부터 공급되는 스팀을 이용하는 스팀 직접 기화 방식을 사용할 수 있게 된다.

기화기(421)를 거친 액화가스는 대부분 기화된 상태이지만, 공급되는 유량이나 수요처(A)에서의 요구 조건에 따라, 또는 초기 구동인지 여부 등에 따라 액체 상태의 액화가스가 여전히 혼합된 상태일 수 있다. 액화가스 공급라인(L420)은 기화기(421)의 하류에 기액분리기(422) 및 액화가스 히터(423)를 더 구비하여, 액체 상태의 액화가스를 추가로 처리할 수 있다.

기액분리기(422)는 기화기(421)로부터 공급되는 액화가스를 임시 저장할 수 있는 공간을 제공하며, 액체 상태와 기체 상태의 액화가스를 구분하여, 기체 상태의 액화가스만을 수요처(A)로 공급할 수 있다. 기액분리기(422)는 미스트 세퍼레이터일 수 있으며, 분리되는 액체 상태의 액화가스는 별도의 리턴라인(도시하지 않음)을 통해 액화가스 저장탱크(400), 기화기(421)의 상류로 리턴될 수 있다.

액화가스 히터(423)는 기화기(421) 또는 기액분리기(423)로부터 공급되는 액화가스를 추가로 가열하여, 액화가스 중에 여전히 혼합되어 있는 액체 상태의 액화가스를 기화시키거나, 기체 상태의 액화가스를 수요처(A)에서 요구하는 온도로 가열할 수 있다. 도시하지 않았으나, 액화가스 히터(423)는 스팀 공급부(S)로부터 공급되는 스팀을 이용하여 액화가스를 추가 가열할 수 있다.

액화가스 공급라인(L420)에서 기화 및 추가 가열된 액화가스는 수요처(A)로 공급될 수 있으며, 필요에 따라 증발가스 공급라인(L410)을 통해 증발가스 처리부(210)에서 처리된 증발가스와 함께 혼합되어 수요처(A)로 공급될 수도 있다.

이상과 같은 본 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(4)은, 액화가스 저장탱크(400)에 화물 저장된 증발가스 및 액화가스를 수요처에서 요구하는 온도 및 압력 조건에 맞추어 공급할 수 있으며, 상대적으로 저압의 수요처(A)에 대해 공급되는 증발가스와 액화가스를 스팀을 사용하여 가열 또는 기화시켜 공급하여, 글리콜 워터를 통한 간접 가열 방식에 필요한 설비를 생략할 수 있게 되어 비용 및 선박 내 공간 활용성을 극대화할 수 있게 된다.

본 발명은 상기에서 설명한 실시예로 한정되지 않으며, 상기 실시예들의 조합 또는 상기 실시예 중 적어도 어느 하나와 공지 기술의 조합을 또 다른 실시예로서 포함할 수 있음은 물론이다.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1, 2, 3, 4: 액화가스 처리 시스템
100, 200, 300, 400: 액화가스 저장탱크
101, 201, 301, 401: 펌프
110, 210, 310, 410: 증발가스 처리부
120, 220, 320, 420: 액화가스 처리부
130, 230: 열매 공급부
111: 증발가스 히터 112, 122: 인라인 믹서
113: 증발가스 압축기 121: 기화기
123: 고압 펌프 124: 제2 기화기
131: 열매 열교환기 132: 열매 저장탱크
133: 열매 순환펌프
L110: 증발가스 공급라인 L111: 히터 바이패스라인
L112: 증발가스 분기라인 L120: 액화가스 공급라인
L121: 기화기 바이패스라인 L122: 고압 액화가스 공급라인
L130: 열매 순환라인
211: 다단 압축기 212: 증발가스 압축기
221: 기화기 222: 인라인 믹서
223: 기액분리기 224: 액화가스 히터
225: 고압 펌프 226: 제2 기화기
231: 열매 열교환기 232: 열매 저장탱크
233: 열매 순환펌프
L210: 증발가스 공급라인 L211: 저압 증발가스 공급라인
L212: 증발가스 분기라인 L220: 액화가스 공급라인
L221: 기화기 바이패스라인 L222: 히터 바이패스라인
L230: 열매 순환라인
311: 증발가스 히터 312, 322: 인라인 믹서
313: 증발가스 압축기 321: 기화기
L310: 증발가스 공급라인 L311: 히터 바이패스라인
L312, L313: 증발가스 분기라인 L320: 액화가스 공급라인
L321: 기화기 바이패스라인 L322: 액화가스 전달라인
411: 증발가스 압축기 421: 기화기
422: 기액분리기 423: 액화가스 히터
L410: 증발가스 공급라인 L411: 증발가스 리턴라인
L412, L413: 증발가스 분기라인 L420: 액화가스 공급라인
A: 추진엔진 B: 발전엔진
C: 가스 연소 유닛

Claims (8)

1. 선박에 구비되는 액화가스 저장탱크로부터 공급되는 액화가스를 기화하여 고압 수요처 및 저압 수요처로 공급하는 액화가스 처리부; 및
   상기 액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 가압하여 상기 저압 수요처로 공급하는 증발가스 처리부를 포함하며,
   상기 액화가스 처리부는,
   열매 공급부로부터 공급되는 열매를 이용하여 액화가스의 적어도 일부를 기화시키며, 상기 선박 내에서 생산되는 스팀을 이용하여 나머지 액화가스를 기화시키고,
   상기 액화가스 처리부는,
   상기 액화가스 저장탱크로부터 공급되는 액화가스를 기화시켜 상기 저압 수요처로 공급하는 제1 기화기;
   상기 액화가스 저장탱크로부터 공급되는 액화가스를 상기 고압 수요처에서 요구하는 압력으로 가압하는 고압 펌프;
   상기 고압 펌프의 하류에 마련되며 상기 열매 공급부로부터 공급되는 열매를 이용하여 액화가스를 기화시켜 상기 고압 수요처로 공급하는 제2 기화기를 포함하며,
   상기 증발가스 처리부는,
   상기 액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 가열시켜 상기 저압 수요처로 공급하는 증발가스 히터를 포함하고,
   보일러에 의해 생산되는 스팀을 저장하였다가 상기 제1 기화기 및 상기 증발가스 히터에 공급하는 스팀 공급부를 더 포함하며,
   상기 스팀 공급부는,
   상기 제1 기화기 및 상기 증발가스 히터에 150℃ 이상의 스팀을 공급하되 스팀의 유량이 일정하게 유지되도록 하며,
   상기 증발가스 히터의 상류 및 하류를 연결하는 히터 바이패스 라인; 및
   상기 제1 기화기의 상류 및 하류를 연결하는 기화기 바이패스 라인을 더 포함하고,
   상기 히터 바이패스 라인은,
   상기 액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스의 유량이 상기 증발가스 히터에 공급되는 스팀 대비 일정하지 않은 경우 또는 기설정값 이하인 경우, 증발가스의 일부가 상기 증발가스 히터를 우회하도록 하며,
   상기 기화기 바이패스 라인은,
   상기 제1 기화기에 유입되는 액화가스의 유량이 부족하여 상기 제1 기화기로부터 배출되는 액화가스의 온도가 불안정해지는 상기 제1 기화기의 초기 구동 시, 액화가스의 일부가 상기 기화기를 우회하도록 하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 액화가스 처리부는,
   상기 액화가스 저장탱크로부터 공급되는 액화가스의 일부를 상기 저압 수요처로 공급하며 상기 제1 기화기가 마련되는 액화가스 공급라인; 및
   상기 액화가스 저장탱크로부터 공급되는 액화가스의 일부를 상기 고압 수요처로 공급하며 상기 고압 펌프 및 상기 제2 기화기가 마련되는 고압 액화가스 공급라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
3. 삭제
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 제2 기화기는,
   비폭발성 열매를 이용하여 액화가스를 가열시키며,
   상기 비폭발성 열매는 상기 선박 내에서 생산되는 스팀을 이용하여 가열되는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
5. 삭제
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 액화가스 처리부는,
   상기 기화기의 하류에 액화가스를 가열하는 액화가스 히터를 더 포함하며,
   상기 액화가스 히터는,
   상기 선박 내에서 생산되는 스팀을 이용하여 액화가스를 가열시키는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 고압 수요처는 ME-GI 엔진이며,
   상기 저압 수요처는 발전엔진 및 가스 연소 유닛 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 증발가스 처리부는,
   상기 액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 상기 저압 수요처로 공급하며 상기 증발가스 히터가 마련되는 증발가스 공급라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.

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