KR102384713B1 - 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법 - Google Patents

선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고압 압축기와 열교환기 사이에 설치된 밸브를 통해 열교환기로 이송되는 유체의 압력을 조절함으로써, 부분 재액화 시스템의 시작 및 종료시에 급격한 압력 강하를 막을 수 있게 한 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 액화천연가스 및 상기 액화천연가스로부터 발생된 증발가스를 저장하고 있는 저장탱크와, 상기 저장탱크에서 배출되는 증발가스를 연료로서 사용하는 엔진을 포함하는 선박의 증발가스 처리 시스템으로서, 상기 저장 탱크내에서 발생한 증발가스를 공급받아 압축하는 고압 압축기와; 상기 고압 압축기에서 압축된 증발가스 중 상기 엔진에 공급되지 않은 일부의 증발가스를 냉각시키기 위한 열교환기와, 상기 고압 압축기와 상기 열교환기 사이의 라인에 설치되어, 상기 고압 압축기에서 상기 열교환기로 이송되는 증발가스의 압력을 조절하는 압력조절용 밸브를 포함하는 부분 재액화 시스템과; 및 외부로부터 상기 부분 재액화 시스템의 시작 또는 종료가 요청되면 상기 압력 조절용 밸브의 개도를 미리 설정된 시작조건 또는 종료조건에 맞춰 조절되도록 제어하여 상기 열교환기로 압력 조절된 증발가스가 공급되도록 하는 분산제어시스템을 포함하는, 선박의 증발가스 처리 시스템이 제공된다.

Description

선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR TREATING BOIL-OFF GAS OF SHIP}
본 발명은 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고압 압축기와 열교환기 사이에 설치된 밸브를 통해 열교환기로 이송되는 유체의 압력을 조절함으로써, 부분 재액화 시스템의 시작 및 종료시에 급격한 압력 강하를 막을 수 있게 한 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
근래, LNG(Liquefied Natural Gas)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 액화가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는, 액화된 상태로 액화가스 운반선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. LNG나 LPG 등의 액화가스는 천연가스 혹은 석유가스를 극저온(LNG의 경우 대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭적으로 감소되므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
LNG 운반선 등의 액화가스 운반선은, 액화가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 이 액화가스를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해, 액화가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히, '화물창'이라 함)를 포함한다.
천연가스의 액화온도는 상압에서 약 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압에서 -163℃ 보다 약간만 높아도 증발된다. 종래의 LNG 운반선의 경우를 예를 들어 설명하면, LNG 운반선의 LNG 저장탱크는 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG에 지속적으로 전달되므로, LNG 운반선에 의해 LNG를 수송하는 도중에 LNG가 LNG 저장탱크 내에서 지속적으로 기화되어 LNG 저장탱크 내에 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 발생한다.
발생된 증발가스는 저장탱크 내의 압력을 증가시키며 선박의 요동에 따라 액화가스의 유동을 가속시켜 구조적인 문제를 야기시킬 수 있기 때문에, 증발가스의 발생을 억제할 필요가 있다.
종래, 액화가스 운반선의 저장탱크 내에서의 증발가스를 억제 및 처리하기 위해, 증발가스를 저장탱크의 외부로 배출시켜 소각해 버리는 방법, 증발가스를 저장탱크의 외부로 배출시켜 재액화 장치를 통해 재액화시킨 후 다시 저장탱크로 복귀시키는 방법, 선박의 추진기관에서 사용되는 연료로서 증발가스를 사용하는 방법, 저장탱크의 내부압력을 높게 유지함으로써 증발가스의 발생을 억제하는 방법 등이 단독으로 혹은 복합적으로 사용되고 있었다.
증발가스 재액화 장치가 탑재된 종래의 선박의 경우, 저장탱크의 적정 압력 유지를 위해 저장탱크 내부의 증발가스를 저장탱크 외부로 배출시켜 재액화 장치를 통해 재액화시키게 된다. 이때, 배출된 증발가스는 냉동 사이클을 포함하는 재액화 장치에서 초저온으로 냉각된 냉매, 예를 들어 질소냉매, 혼합냉매 등과의 열교환을 통해 재액화된 후 저장탱크로 복귀된다.
종래 DFDE 추진시스템을 탑재한 LNG 운반선의 경우, 재액화 설비를 설치하지 않고 증발가스 압축기와 가열만을 통해 증발가스를 처리한 후 DFDE에 연료로서 공급하여 증발가스를 소비하였기 때문에 엔진의 연료 필요량이 증발가스의 발생량보다 적을 때는 증발가스를 가스연소기(GCU; Gas Combustion Unit)에서 연소시켜 버리거나 대기중으로 버릴(venting) 수밖에 없는 문제가 있었다.
그리고 종래 재액화 설비와 저속 디젤 엔진을 탑재한 LNG 운반선은 재액화 설비를 통해 BOG를 처리할 수 있음에도 불구하고 질소가스를 이용한 재액화 장치 운전의 복잡성으로 인해 전체 시스템의 제어가 복잡하고 상당한 양의 동력이 소모되는 문제가 있었다.
한국공개특허 제2014-0075574호 "선박의 증발가스 부분 재액화 시스템"
상기한 바와 같은 문제점을 해결하고자, 저장탱크에서 배출된 증발가스를 가압한 후 대부분은 선박 엔진의 연료로 사용하고 나머지 일부는 저장탱크로부터 새롭게 배출되는 증발가스의 냉열로 액화시켜 저장탱크로 복귀시킴으로써, 증발가스를 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 부분 재액화 시스템이 제안되었다.
그러나, 이러한 부분 재액화 시스템이 시작되기 전에는 고압 압축기에서 엔진, 예컨대 MEGI 엔진으로 증발가스가 연료로 공급되는 중에 부분 재액화 시스템이 시작되면 고압의 증발가스가 MEGI 엔진 및 열교환기로 동시에 전달되어, 고압의 증발가스가 바로 열교환기를 지나 기액 분리기로 가게 되고 이 상태에서 고압 압축기 후단이 급격한 압력 강하로, 고압 압축기가 정지(trip)하게 된다. 또한, 부분 재액화 시스템의 종료시에도 부분 재액화 시스템이 바로 종료되면 고압 압축기 후단 압력이 급격하게 증가하게 되어, 마찬가지로 고압 압축기 후단의 압력 증가로 고압 압축기가 정지(trip)하게 된다.
이에, 부분 재액화 시스템의 시작 및 종료시 급격한 압력 강하를 막을 수 있는 선박의 증발가스 처리 시스템의 요구가 존재한다.
본 발명의 목적은, 고압 압축기와 열교환기 사이에 설치된 밸브를 통해 열교환기로 이송되는 유체의 압력을 조절함으로써, 부분 재액화 시스템의 시작 및 종료시에 급격한 압력 강하를 막을 수 있게 한 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 액화천연가스 및 상기 액화천연가스로부터 발생된 증발가스를 저장하고 있는 저장탱크와, 상기 저장탱크에서 배출되는 증발가스를 연료로서 사용하는 엔진을 포함하는 선박의 증발가스 처리 시스템으로서, 상기 저장 탱크내에서 발생한 증발가스를 공급받아 압축하는 고압 압축기와; 상기 고압 압축기에서 압축된 증발가스 중 상기 엔진에 공급되지 않은 일부의 증발가스를 냉각시키기 위한 열교환기와, 상기 고압 압축기와 상기 열교환기 사이의 라인에 설치되어, 상기 고압 압축기에서 상기 열교환기로 이송되는 증발가스의 압력을 조절하는 압력조절용 밸브를 포함하는 부분 재액화 시스템과; 및 외부로부터 상기 부분 재액화 시스템의 시작 또는 종료가 요청되면 상기 압력 조절용 밸브의 개도를 미리 설정된 시작조건 또는 종료조건에 맞춰 조절되도록 제어하여 상기 열교환기로 압력 조절된 증발가스가 공급되도록 하는 분산제어시스템을 포함하는, 선박의 증발가스 처리 시스템이 제공된다.
상기 압력조절용 밸브는 공압식 밸브 또는 유압식 밸브일 수 있다.
상기 부분 재액화 시스템은 상기 열교환기에서 냉각된 증발가스를 감압시키는 팽창밸브와; 상기 팽창밸브를 통과하면서 감압되어 적어도 부분적으로 액화된 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하기 위한 기액 분리기와; 및 상기 기액 분리기에서 분리된 액체를 상기 저장탱크에 복귀시키는 복귀라인에 설치되는 레벨조절용 밸브를 포함할 수 있다.
상기 분산제어시스템은 상기 부분 재액화 시스템의 시작 요청에 따라 상기 팽창밸브의 개도를 조절하여 상기 기액 분리기의 냉각이 시작되도록 하고, 상기 기액 분리기의 레벨을 수신하여 수신된 레벨이 기준레벨 이상이 되면 상기 기액 분리기의 냉각이 완료된 것으로 판단할 수 있다.
상기 분산제어시스템은 상기 기액 분리기의 레벨이 기준레벨 이상일 때 상기 기액 분리기의 냉각이 완료된 것으로 판단하여 상기 부분 재액화 시스템이 시작되도록 제어하고, 상기 기액 분리기의 레벨이 정해진 시간동안 기준레벨 이상이 되지 않으면 상기 부분 재액화 시스템이 시작되지 않도록 제어할 수 있다.
상기 시작조건은 팽창밸브의 개도를 정해진 값만큼 개도되도록 일정시간동안 제어한 이후에, 상기 압력조절용 밸브의 개도를 조절하는 조건을 포함할 수 있다.
상기 분산제어시스템은 상기 압력조절용 밸브의 개도가 100%가 되게 미리 정해진 값만큼 정해진 시간동안 개도를 증가시키도록 제어할 수 있다.
상기 종료조건은 상기 압력조절용 밸브의 개도를 조절한 이후에, 레벨조절용 밸브를 개방시키도록 제어하는 조건을 포함할 수 있다.
상기 분산제어시스템은 상기 압력조절용 밸브의 개도가 0%가 되게 미리 정해진 값만큼 정해진 시간동안 개도를 감소시키도록 제어할 수 있다.
상기 분산제어시스템은 상기 부분 재액화 시스템의 종료 요청에 따라 상기 압력조절용 밸브의 개도를 조절하여 기액 분리기의 레벨이 정해진 기준레벨 미만이면 상기 부분 재액화 시스템이 종료되도록 제어하고, 상기 기액 분리기의 레벨이 정해진 시간동안 기준레벨 미만이 되지 않으면 상기 부분 재액화 시스템이 종료되지 않도록 제어할 수 있다.
상기 부분 재액화 시스템은 상기 엔진의 압력을 제어하는 엔진 컨트롤러, 상기 기액 분리기의 레벨을 조절하는 레벨 컨트롤러 및 상기 기액 분리기의 압력을 조절하는 압력 컨트롤러를 포함하고, 상기 엔진 컨트롤러, 상기 레벨 컨트롤러 및 상기 압력 컨트롤러의 동작 모드는 모두 자동모드인 상태에서 구동될 수 있다.
상기 분산제어시스템은 조작자에 의해 긴급 상황 또는 상기 부분 재액화 시스템의 정지 요청을 IAS로부터 수신하거나, 기액 분리기의 가스 압력 또는 레벨이 기준값을 초과하여 경고신호를 수신하거나, 또는 상기 고압 압축기에서 상기 엔진으로 보내고 남은 고압의 증발가스 양이 적을 때 상기 부분 재액화 시스템의 종료가 요청된 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 액화천연가스 및 상기 액화천연가스로부터 발생된 증발가스를 저장하고 있는 저장탱크와, 상기 저장탱크에서 배출되는 증발가스를 연료로서 사용하는 엔진을 포함하는 선박의 증발가스 처리 시스템의 증발가스 처리 방법으로서, 상기 저장 탱크내에서 발생한 증발가스를 공급받아 압축하는 고압 압축기에서 압축된 증발가스 중 상기 엔진에 공급되지 않은 일부의 증발가스를 재액화시키는 부분 재액화 시스템의 시작을 요청받는 단계; 상기 부분 재액화 시스템의 시작 요청에 따라 상기 고압 압축기와 상기 부분 재액화 시스템의 열 교환기 사이에 설치된 압력조절용 밸브의 개도를 미리 설정된 시작조건에 맞춰 조절되도록 제어하는 단계; 및 상기 제어하는 단계를 통해 압력 조절된 증발가스를 상기 열교환기로 공급하는 단계를 포함하는, 선박의 증발가스 처리 방법이 제공된다.
상기 시작조건은 상기 열교환기에서 냉각된 증발가스를 감압시키는 팽창밸브의 개도를 정해진 값만큼 개도되도록 일정시간동안 제어한 이후에, 상기 압력조절용 밸브의 개도를 조절하는 조건을 포함하고, 상기 제어하는 단계는 상기 압력조절용 밸브의 개도가 100%가 되게 미리 정해진 값만큼 정해진 시간동안 개도를 증가시키도록 제어할 수 있다.
상기 제어하는 단계는 상기 부분 재액화 시스템에 포함된 기액 분리기의 레벨을 수신하는 단계; 상기 수신된 레벨이 기준레벨 이상일 때 상기 기액 분리기의 냉각이 완료된 것으로 판단하여 상기 부분 재액화 시스템이 시작되도록 제어하는 단계; 및 상기 기액 분리기의 레벨이 정해진 시간동안 기준레벨 이상이 되지 않으면 상기 부분 재액화 시스템이 시작되지 않도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 액화천연가스 및 상기 액화천연가스로부터 발생된 증발가스를 저장하고 있는 저장탱크와, 상기 저장탱크에서 배출되는 증발가스를 연료로서 사용하는 엔진을 포함하는 선박의 증발가스 처리 시스템의 증발가스 처리 방법으로서, 상기 저장 탱크내에서 발생한 증발가스를 공급받아 압축하는 고압 압축기에서 압축된 증발가스 중 상기 엔진에 공급되지 않은 일부의 증발가스를 재액화시키는 부분 재액화 시스템의 종료를 요청받는 단계; 상기 부분 재액화 시스템의 종료 요청에 따라 고압 압축기와 상기 부분 재액화 시스템의 열 교환기 사이에 설치된 압력조절용 밸브의 개도를 미리 설정된 종료조건에 맞춰 조절되도록 제어하는 단계; 및 상기 제어하는 단계를 통해 압력 조절된 증발가스를 상기 열교환기로 공급하는 단계를 포함하는, 선박의 증발가스 처리 방법이 제공된다.
상기 종료조건은 상기 압력조절용 밸브의 개도를 조절한 이후에, 상기 팽창밸브의 개도를 제어하는 조건을 포함하고, 상기 제어하는 단계는 상기 압력조절용 밸브의 개도가 0%가 되게 미리 정해진 값만큼 정해진 시간동안 개도를 감소시키도록 제어할 수 있다.
상기 제어하는 단계는 상기 부분 재액화 시스템에 포함된 기액 분리기의 레벨을 수신하는 단계; 상기 수신된 레벨이 기준레벨 미만일 때 상기 부분 재액화 시스템이 종료되도록 제어하는 단계; 및 상기 기액 분리기의 레벨이 정해진 시간동안 기준레벨 미만이 되지 않으면 상기 부분 재액화 시스템이 종료되지 않도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 고압 압축기에서 압축된 증발가스 중 엔진에 공급되지 않은 일부의 증발가스를 재액화시켜 저장탱크로 복귀시키는 부분 재액화 시스템의 운전 방법으로서, 상기 부분 재액화 시스템의 시작시 상기 고압 압축기의 후단에 급격한 압력 강하를 방지하도록 상기 고압 압축기와 상기 부분 재액화 시스템 사이의 라인에 설치된 압력조절용 밸브의 개도를 순차적으로 열도록 제어하고, 상기 부분 재액화 시스템의 종료시 급격한 압력 증가를 방지하도록 상기 압력조절용 밸브의 개도를 순차적으로 닫도록 제어하는 부분 재액화 시스템의 운전 방법이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면 고압 압축기와 열교환기 사이에 설치된 밸브를 통해 열교환기로 이송되는 유체의 압력을 조절함으로써, 부분 재액화 시스템의 시작 및 종료시에 급격한 압력 강하를 막을 수 있는 효과가 있다. 이에, 부분 재액화 시스템의 동작을 안정적으로 실행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 선박의 증발가스 처리 시스템을 도시한 대략 구성도이다.
도 2는 도 1의 압력조절용 밸브가 유압식 밸브일 때 부분 재액화 시스템의 시작 요청시 동작 흐름도이다.
도 3은 도 1의 압력조절용 밸브가 공압식 밸브일 때 부분 재액화 시스템의 시작 요청시 동작 흐름도이다.
도 4는 도 1의 압력조절용 밸브가 유압식 밸브일 때 부분 재액화 시스템의 종료 요청시 동작 흐름도이다.
도 5는 도 1의 압력조절용 밸브가 공압식 밸브일 때 부분 재액화 시스템의 종료 요청시 동작 흐름도이다.
본 발명에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템은, 선체의 내부에 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크를 설치한 해상 구조물에 적용될 수 있다.
극저온 상태의 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크가 마련된 해상 구조물의 예로서는 액화가스 운반선 이외에도 LNG RV (Regasification Vessel)와 같은 선박이나 LNG FSRU (Floating Storage and Regasification Unit), LNG FRU (Floating and Regasification Unit), LNG FPSO (Floating, Production, Storage and Off-loading), FSPP (Floating Storage Power Plant), BMPP (Barge Mounted Power Plant)와 같은 플랜트 등을 들 수 있다.
LNG RV는 자력 항해 및 부유가 가능한 액화천연가스 운반선에 LNG 재기화 설비를 설치한 것이고, LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 액화천연가스를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 액화천연가스를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 구조물이고, LNG FRU는 저장기능이 생략된 채 별도의 저장탱크와 협력하여 사용되면서 해상에서 액화천연가스를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 구조물이고, LNG FPSO는 채굴된 천연가스를 해상에서 정제한 후 직접 액화시켜 저장탱크 내에 저장하고, 필요시 이 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨싣기 위해 사용되는 구조물이다. 그리고 FSPP는 해상에 부유된 선체에 LNG 저장탱크와 발전설비를 탑재하여 해상에서 전기를 생산하기 위해 사용되는 구조물이고, BMPP는 바지선에 발전설비를 탑재하여 해상에서 전기를 생산하기 위해 사용되는 구조물이다.
본 명세서에서 선박이란, LNG 운반선과 같은 액화가스 운반선, LNG RV 등을 비롯하여, LNG FPSO, LNG FSRU, LNG FRU, FSPP, BMPP 등의 구조물까지도 모두 포함하는 개념이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템의 개략 구성도가 도시되어 있다.
도 1에는, 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 선박 엔진으로서, 고압 천연가스 분사 엔진, 예컨대 MEGI 엔진을 설치한 LNG 운반선에 본 발명에 의한 선박의 증발가스 처리 시스템이 적용된 예가 도시되어 있지만, 본 발명에 의한 선박의 증발가스 처리 시스템은 액화가스 저장탱크가 설치된 모든 종료의 선박, 즉 LNG 운반선, LNG RV 등을 비롯하여, FSPP, BMPP, LNG FRU, LNG FPSO, LNG FSRU와 같은 해상 플랜트에 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 선박의 증발가스 처리 시스템에 따르면, 액화가스를 저장하는 저장탱크(5)에서 발생되어 배출되는 증발가스(NBOG)는, 증발가스 공급라인(L1)을 따라 이송되어 고압 압축기(10)에서 압축된 후 메인 엔진, 예컨대 MEGI 엔진과 같은 고압 천연가스 분사 엔진에 공급된다. 증발가스는 고압 압축기(10)에 의해 대략 150 내지 400 bara 정도의 고압으로 압축된 후 메인 엔진에 연료로서 공급된다.
저장탱크(5)는 LNG 등의 액화가스를 극저온 상태로 저장할 수 있도록 밀봉 및 단열 방벽을 갖추고 있지만, 외부로부터 전달되는 열을 완벽하게 차단할 수는 없다. 그에 따라 저장탱크(5) 내에서는 액화가스의 증발이 지속적으로 이루어지며, 증발가스의 압력을 적정한 수준으로 유지하기 위해 저장탱크(5) 내부의 증발가스를 배출시킨다.
저장탱크(5)의 내부에는 필요시 LNG를 저장탱크(5)의 외부로 배출시키기 위해 배출 펌프(미도시)가 설치된다. 저장탱크(5)는 선박 내에 하나 이상 포함될 수 있으며, 극저온 상태의 액화가스를 저장할 수 있다면 멤브레인형이나 독립형 등 어떤 종류의 것도 사용될 수 있다.
고압 압축기(10)는, 하나 이상의 압축단과, 압축되면서 온도가 상승한 증발가스를 냉각시키기 위한 하나 이상의 중간 냉각기(도시생략)를 포함할 수 있다.
도 1에서는 5개의 압축단을 포함하는 다단 압축기에 의해 압축되는 것이 예시되어 있지만, 압축단과 중간 냉각기의 개수는 필요에 따라 변경될 수 있다. 또한, 하나의 압축기 내에 복수개의 압축 실린더가 배열된 구조 이외에, 복수개의 압축기를 직렬로 연결한 구조를 가지도록 변경될 수도 있다.
고압 압축기(10)에서 압축된 증발가스는 메인엔진에 공급되는데, 메인엔진에서 필요로 하는 연료의 필요량에 따라 압축된 증발가스 전부를 메인엔진에 공급할 수도 있고, 압축된 증발가스 중 일부만을 메인엔진에 공급할 수도 있다.
상술된 저장탱크(5)로부터 배출되어 고압 압축기(10)에서 압축되는 증발가스(즉, 저장탱크에서 배출된 증발가스 전체)를 제1 스트림이라 할 때, 증발가스의 제1 스트림을 압축 후에 제2 스트림과 제3 스트림으로 나누어, 제2 스트림은 고압 천연가스 분사 엔진에 연료로서 공급하고 제3 스트림은 재액화시켜 저장탱크로 복귀시키도록 구성할 수 있다.
이때, 압축된 증발가스의 제3 스트림을 재액화시켜 저장탱크(5)로 복귀시킬 수 있도록 증발가스 복귀라인(L3)에는 열교환기(21)가 설치된다. 열교환기(21)에서는 압축된 증발가스의 제3 스트림을 저장탱크(5)로부터 배출된 후 고압 압축기(10)로 공급되는 증발가스의 제1 스트림과 열교환시킨다. 압축된 증발가스의 제3 스트림은 압축되기 전의 증발가스의 제1 스트림으로부터 냉열을 공급받아 냉각될 수 있다.
이와 같이 열교환기(21)에서는 저장탱크(5)로부터 배출된 직후의 극저온의 증발가스와 고압 압축기(10)에서 압축된 고압 및 고온 상태의 증발가스를 열교환시켜 이 고압 및 고온 상태의 증발가스를 냉각시킨다.
부분 재액화 시스템(30)은 상술된 열교환기(21)와, 고압 압축기(10)와 열교환기(21) 사이의 라인인 증발가스 복귀라인(L3)에 설치되어 열교환기(21)로 공급되는 증발가스의 압력을 조절하기 위한 압력조절용 밸브(V12)와, 열교환기(21)에서 냉각된 증발가스(LBOG)를 감압하는 제 1 및 제 2 팽창밸브(JTV1, JTV2), 제 1 및 제 2 팽창밸브(JTV1, JTV2) 및 아이솔레이션 밸브(V08, V09, V10, V11)를 통과하면서 감압되어 적어도 부분적으로 액화된 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하기 위한 기액 분리기(22), 기액 분리기(22)에서 분리된 액체를 저장탱크(5)에 복귀시키는 복귀라인(L3)에 설치되는 레벨조절용 밸브(V05), 기액 분리기(22)의 압력을 측정하는 압력 측정센서(23)에 의해 측정된 기액 분리기(22)의 압력을 수신하고, 수신된 압력과 미리 설정된 기준압력(예를 들면 3.5barG)을 비교하여 수신된 압력이 기준압력보다 높은지 여부를 판단하는 제 1 컨트롤러(24), 로이어 선택기(LS) 등을 포함하여 이루어진다.
여기서, 압력조절용 밸브(V12)는 조작력이 우수한 유압식 밸브이거나, 신뢰성이 높고 응답성이 빠른 공압식 밸브이고, 기준압력은 2barG 내지 10barG에서 정해질 수 있으며 바람직하게는 3.5barG로 정해질 수 있다.
상술된 제 1 컨트롤러(24)는 증발가스 재순환라인(L5)에 설치된 제4밸브(V04)의 개도를 조절할 수 있다. 제 1 컨트롤러(24)는 기액 분리기(22)의 압력이 기준압력보다 높으면 제4밸브(V04)를 열고, 낮으면 제4밸브(V04)를 닫는다. 정상 운전시 제 1 컨트롤러(24)가 기액 분리기(22)의 압력을 조절하지만, 기액 분리기(22) 내부 기체 생성량이 많아질 경우 압력은 계속 올라가게 되고, 제4밸브(V04)의 개도가 100%가 되도록 열수 있다.
로이어 선택기(LS)는 저장탱크(5)의 압력값 및 MEGI 엔진에 공급되는 연료의 압력값 중에서 가장 낮은 압력값을 제 1 및 제 2 팽창밸브(JTV1, JTV2)에 전달한다. 제 1 및 제 2 팽창밸브(JTV1, JTV2)는 리던던시 개념으로 둘 중에 하나만 사용하도록 선택기(S: Selector)에 의해 미리 선택된다.
저장탱크(5)의 압력값은 저장탱크(5) 주변에 설치된 저장탱크 압력 컨트롤러(26)에 의해 수신될 수 있고, MEGI 엔진에 공급되는 연료의 압력값은 MEGI 엔진 주변에 설치된 MEGI 엔진 압력 컨트롤러(25)에 의해 수신될 수 있다.
냉각 및 감압됨에 따라 적어도 부분적으로 액화된 증발가스는 기액 분리기(22)에서 기체와 액체 성분이 분리되어, 액체성분, 즉 LNG는 증발가스 복귀라인(L3)을 통해 저장탱크(5)로 이송되고, 기체성분, 즉 증발가스는 증발가스 재순환라인(L5)을 통해 저장탱크(5)로부터 배출되어 고압 압축기(10)로 공급되는 증발가스에 합류될 수 있다.
더욱 상세하게는, 증발가스 재순환라인(L5)은 기액 분리기(22)의 상단으로부터 연장되어 증발가스 공급라인(L1)에서 열교환기(21)보다 상류측 또는 하류측(도시생략)에 연결될 수 있다.
액체 성분은, 저장탱크(5)에 복귀하도록 구성되는 이외에도, 별도의 탱크(도시생략)에 공급되어 저장되도록 구성될 수 있다.
또한, 기액 분리기(22)에서 기체 성분과 액체 성분을 분리하지 않고, 팽창된 증발가스를 기액 분리기(22)를 거치지 않고(즉, 기액분리기를 시스템에 포함시키지 않고) 곧바로 저장탱크(5)에 복귀시키도록 시스템이 구성될 수도 있다.
분산제어시스템(30)은 IAS(40)로부터 부분 재액화 시스템(20)의 시작이 요청되거나 또는 부분 재액화 시스템(20)의 종료가 요청될 때 열교환기(21)로 이송되는 증발가스의 압력을 조절한다. 이에, 부분 재액화 시스템(20)의 시작 또는 종료시에 발생하는 급격한 압력 강하를 막을 수 있다.
보다 구체적으로, 분산제어시스템(30)은 조작자(operator)로부터 부분 재액화 시스템(20)의 스위치 온신호가 수신되면 부분 재액화 시스템(20)의 시작이 요청된 것으로 판단하여 압력조절용 밸브(V12)의 개도를 미리 설정된 시작조건에 맞춰 조절되도록 제어하여 열교환기(21)로 압력조절된 증발가스가 공급되도록 제어한다. 부분 재액화 시스템(20)은 엔진의 압력을 제어하는 제 1 컨트롤러(25)인 엔진 컨트롤러, 기액 분리기(22)의 레벨을 조절하는 레벨 컨트롤러(27) 및 기액 분리기(22)의 압력을 조절하는 제 2 컨트롤러인 압력 컨트롤러(24)의 동작 모드가 모두 자동모드인 상태에서 분산제어시스템(30)의 제어하에 구동된다.
여기서, 미리 설정된 시작조건은 압력조절용 밸브(V12)의 개도가 100%가 되게 미리 정해진 값만큼 정해진 시간동안 개도를 증가시키도록 제어하는 조건이며, 바람직하게는 압력조절용 밸브(V12)의 개도를 조절하기 이전에 먼저 제 1 팽창밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창밸브(JTV2)의 개도를 정해진 값만큼 개도되도록 일정시간 동안 제어한 이후에, 압력조절용 밸브(V12)의 개도를 서서히 조절하여 100%가 되도록 제어한다.
이와 같이 제 1 팽창밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창밸브(JTV2), 및 압력조절용 밸브(V12)의 개도를 조절함에 따라 고압 압축기(10)에서 열교환기(21)로 이송되는 압력이 조절되어 부분 재액화 시스템(20)의 시작시 종래에 발생했던 고압 압축기(10) 후단의 급격한 압력 강하를 막을 수 있다.
특히, 분산제어시스템(30)은 부분 재액화 시스템(20)의 시작 요청에 따라 제 1 팽창밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창밸브(JTV2)의 개도를 조절하여 기액 분리기(22)의 냉각이 시작되도록 하고, 기액 분리기(22)의 레벨을 LIT-A(기액분리기 레벨 조절 측정 센서) 및 LIT-B(기액분리기 레벨 High 측정 센서)로부터 수신하여 수신된 레벨이 기준레벨 이상이 되면 기액 분리기(22)의 냉각이 완료된 것으로 판단하여 부분 재액화 시스템(20)이 시작되도록 제어한다. 이때, 부분 재액화 시스템(20)은 엔진의 압력을 제어하는 제 1 컨트롤러(25)인 엔진 컨트롤러, 기액 분리기(22)의 레벨을 조절하는 레벨 컨트롤러(27) 및 기액 분리기(22)의 압력을 조절하는 제 2 컨트롤러인 압력 컨트롤러(24)를 포함하고, 부분 재액화 시스템(20)이 시작되도록 엔진 컨트롤러(25), 레벨 컨트롤러(27) 및 압력 컨트롤러(24)의 동작 모드가 모두 활성화모드로 변경된다.
부분 재액화 시스템(20)은 엔진 컨트롤러(25), 레벨 컨트롤러(27) 및 압력 컨트롤러(2)의 동작 모드가 모두 활성화모드로 변경됨에 따라 고압 압축기(10)에서 압축된 증발가스를 재액화시켜 저장탱크(5)로 복귀시킬 수 있다.
한편, 분산제어시스템(30)은 조작자에 의해 긴급 상황 또는 부분 재액화 시스템(20)의 정지 요청을 IAS(40)로부터 수신하거나, 기액 분리기(22)의 가스 압력 또는 레벨이 기준값을 초과하여 경고신호를 수신하거나, 또는 고압 압축기(10)에서 엔진으로 보내고 남은 고압의 증발가스 양이 적을 때 부분 재액화 시스템(20)의 종료가 요청된 것으로 판단한다. 고압의 증발가스 양이 적을 때는 고압 압축기 후단의 유량과 메인 엔진으로 들어가는 가스의 유량을 비교하여 결정할 수 있다.
분산제어시스템(30)은 이와 같이 부분 재액화 시스템(20)의 종료가 요청되었을 때 상술된 압력조절용 밸브(V12)의 개도를 조절한 이후에 레벨조절용 밸브(V05)가 개방되도록 제어한다.
보다 구체적으로, 분산제어시스템(30)은 압력조절용 밸브(V12)의 개도가 0%가 되도록 미리 정해진 값만큼 정해진 시간동안 개도를 감소시킨다. 이에, 부분 재액화 시스템(20)이 바로 종료되게 되면 고압 압축기(10)의 후단 압력이 급격하게 증가하는 것을 막을 수 있다.
이하에서는 본 발명에 의한 선박의 증발가스 처리 시스템을 이용한 증발가스 처리 방법을 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 부분 재액화 시스템의 시작 요청시 동작 흐름도로서, 고압 압축기(10)와 열교환기(21) 사이의 라인(L3)에 설치된 압력조절용 밸브(V12)가 유압식 밸브일 때 부분 재액화 시스템의 시작 요청시 동작 흐름도를 도시하고 있다.
도 2를 참조하면, 분산제어시스템(30)은 IAS(40)로부터 부분 재액화 시스템(20)의 시작을 요청받는다(S11).
분산제어시스템(30)은 부분 재액화 시스템(20)의 시작 요청에 따라 고압 압축기(10)에서 열교환기(21)로 이송되는 유체의 압력을 조절하기 위하여 후술하는 S13 단계 내지 S23 단계를 수행하여 냉각 및 부분 재액화 시스템(20)의 초기 시작 시퀀스가 종료하고 나서 부분 재액화 시스템(20)이 시작되도록 제어한다. 이에, 고압 압축기(10)와 열교환기(21) 사이의 압력이 조절되어 급격한 압력 강하를 막을 수 있다.
S13 단계에서는 제 1 팽창밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창밸브(JTV2)의 개도가 미리 정해진 값, 예컨대 5%만큼 일정시간동안(예를 들면, 60초) 증가되도록 개도를 조절한다. 이때, 일정시간동안 제 1 팽창밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창밸브(JTV2)의 개도가 미리 정해진 값(지정된 위치)까지 위치하지 못한 경우, 부분 재액화 시스템(20)이 시작되지 않도록 제어하는 후술하는 S27 단계로 프로세스를 이동하고, 이하에서도 마찬가지로 밸브의 개도가 지정된 시간동안 개도되지 않을 경우 부분 재액화 시스템(20)이 시작되지 않도록 제어한다.
S15 단계에서는 압력조절용 밸브(V12)의 개도가 12%가 되게 미리 정해진 값, 예컨대 3% 만큼 정해진 시간(예를 들면, 600초)동안 개도를 증가시키도록 제어한다.
이후, S17 단계에서는 분산제어시스템(30)에 구비된 타이머(미도시)에 의해 정해진 시간(설정시간)이 될때 까지 대기상태를 유지한다.
이와 같이 대기상태를 유지한 이후에 S19 단계에서는 압력조절용 밸브(V12)의 개도가 100%가 되게 미리 정해진 값, 예컨대 10%만큼 정해진 시간(예를 들면, 900초)동안 개도를 증가시키도록 제어한다.
이후, S21 단계에서는 기액 분리기(22)의 레벨을 수신한다.
S23 단계에서는 수신된 레벨이 미리 설정된 기준레벨 이상인지 여부를 판단한다. 레벨이 기준레벨 미만일 때는 제 1 팽창밸브(JTV1)또는 제 2 팽창밸브(JTV2)의 개도 및 압력조절용 밸브(V12)의 개도를 조절하여 기액 분리기(22)의 냉각이 시작되도록 한다.
S27 단계에서는 상기 S23 단계의 판단결과, 수신된 레벨이 미리 설정된 기준레벨 미만인 경우 분산제어시스템(30)은 부분 재액화 시스템(20)이 시작되지 않도록 제어한다. 기액 분리기(22)의 레벨이 주어진 시간에 기준레벨만큼 차지 않는다는 것은 열교환기(21)에서 제대로 액화가 되지 않거나, 또는 고압 압축기(10)에서 충분한 유량의 가스가 부분 재액화 시스템(20)에 전달되지 않는 상황으로, 부분 재액화 시스템(20)이 시작되지 않도록 제어한 후 프로세스를 종료한다.
S25 단계에서는 상기 S23 단계의 판단결과, 수신된 레벨이 미리 설정된 기준레벨 이상인 경우 기액 분리기(22)의 냉각이 완료된 것으로 판단하여 부분 재액화 시스템(20)이 시작되도록 제어한다. 이에, 부분 재액화 시스템(20)을 통해 엔진의 연료로 소비되지 않고 남은 증발가스를 재액화시켜 저장탱크(5)로 복귀시킬 수 있다.
도 3은 부분 재액화 시스템의 시작 요청시 동작 흐름도로서, 고압 압축기(10)와 열교환기(21) 사이의 라인(L3)에 설치된 압력조절용 밸브(V12)가 공압식 밸브일 때 부분 재액화 시스템의 시작 요청시 동작 흐름도를 도시하고 있다.
도 3을 참조하면, 분산제어시스템(30)은 IAS(40)로부터 부분 재액화 시스템(20)의 시작을 요청받는다(S51).
분산제어시스템(30)은 부분 재액화 시스템(20)의 시작 요청에 따라 고압 압축기(10)에서 열교환기(21)로 이송되는 유체의 압력을 조절하기 위하여 후술하는 S53 단계 내지 S59 단계를 수행하여 냉각 및 부분 재액화 시스템(20)의 초기 시작 시퀀스가 종료하고 나서 부분 재액화 시스템(20)이 시작되도록 제어한다. 이에, 고압 압축기(10)와 열교환기(21) 사이의 압력이 조절되어 급격한 압력 강하를 막을 수 있다.
S53 단계에서는 제1팽창밸브(JTV1) 또는 제2팽창밸브(JTV2)의 개도가 미리 정해진 값, 예컨대 5%만큼 일정시간동안(예를 들면, 60초) 증가되도록 개도를 조절한다. 이때, 일정시간동안 제 1 팽창밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창밸브(JTV2)의 개도가 미리 정해진 값(지정된 위치)까지 위치하지 못한 경우, 부분 재액화 시스템(20)이 시작되지 않도록 제어하는 후술하는 S63 단계로 프로세스를 이동하고, 이하에서도 마찬가지로 밸브의 개도가 지정된 시간동안 개도되지 않을 경우 부분 재액화 시스템(20)이 시작되지 않도록 제어한다.
S55 단계에서는 압력조절용 밸브(V12)의 개도가 100%가 되게 미리 정해진 값, 예컨대 15%만큼 정해진 시간(예를 들면, 500초)동안 개도를 증가시키도록 제어한다. 이에 따라, 도 3은 도 2에서 보다 압력조절용 밸브(V12)의 개도를 100%가 되도록 제어하는 단계가 줄어 밸브의 응답성이 빠르다. 즉, 도 2에서는 두번에 걸쳐 압력조절용 밸브를 여는 단계(즉, S15 단계 및 S19 단계)와 대기단계(즉, S17단계)를 거쳐서 압력조절용 밸브(V12)의 개도를 100%가 되도록 하였지만, 도 3에서는 하나의 단계(즉, S53 단계)를 거쳐 늘어난 개도비율(15%)에 맞춰 지정된 위치까지 단계적으로 밸브를 열기 때문에 유압식 밸브를 사용하는 것보다 빠른 응답성 및 신뢰성을 제공할 수 있다.
이후, S57 단계에서는 기액 분리기(22)의 레벨을 수신한다.
S59 단계에서는 수신된 레벨이 미리 설정된 기준레벨 이상인지 여부를 판단한다. 레벨이 기준레벨 미만일 때는 제 1 팽창밸브(JTV1)또는 제 2 팽창밸브(JTV2)의 개도 및 압력조절용 밸브(V12)의 개도를 조절하여 기액 분리기(22)의 냉각이 시작되도록 한다.
S63 단계에서는 S59 단계의 판단결과, 수신된 레벨이 미리 설정된 기준레벨 미만인 경우 도 2에서 상술한 바와 같은 상황으로 간주하여 부분 재액화 시스템(20)이 시작되지 않도록 제어한다.
S61 단계에서는 상기 S59 단계의 판단결과, 수신된 레벨이 미리 설정된 기준레벨 이상인 경우 기액 분리기(22)의 냉각이 완료된 것으로 판단하여 부분 재액화 시스템(20)이 시작되도록 제어한다. 이에, 부분 재액화 시스템(20)을 통해 엔진의 연료로 소비되지 않고 남은 증발가스를 재액화시켜 저장탱크(5)로 복귀시킬 수 있다.
도 4는 부분 재액화 시스템의 종료 요청시 동작 흐름도로서, 고압 압축기(10)와 열교환기(21) 사이의 라인(L3)에 설치된 압력조절용 밸브(V12)가 유압식 밸브일 때 부분 재액화 시스템의 종료 요청시 동작 흐름도를 도시하고 있다.
도 4를 참조하면, 분산제어시스템(30)은 IAS(40)로부터 부분 재액화 시스템(20)의 종료를 요청받는다(S101). 부분 재액화 시스템(20)의 종료를 요청받는 경우는 조작자가 상황에 따라 직접 정지(stop)시키는 경우에 IAS(40)에서 이를 수신하여 분산제어시스템(30)에 전달된 경우, 부분 재액화 시스템(20)이 정지(trip)되는 상황(예를 들면, 기액 분리기의 압력 이상, 기액 분리기의 레벨 이상)에 발생하는 경고신호를 분산제어시스템(30)에 수신한 경우, 긴급상황에서 조작자가 긴급 푸시 버튼을 누른 경우에 IAS(40)에서 이를 수신하여 분산제어시스템(30)에 전달된 경우, 그리고 고압 압축기(10)에서 고압의 가스유량이 적은 경우에 해당된다.
분산제어시스템(30)은 부분 재액화 시스템(20)의 종료 요청에 따라 고압 압축기(10)에서 열교환기(21)로 이송되는 유체의 압력을 조절하기 위하여 후술하는 S103 단계 내지 S117 단계를 수행하여 부분 재액화 시스템(20)의 종료 시퀀스가 종료하고 나서 부분 재액화 시스템(20)이 종료되도록 제어한다. 이에, 고압 압축기(10)와 열교환기(21) 사이의 압력이 조절되어 급격한 압력 상승을 막을 수 있다.
S103 단계에서는 제1팽창밸브(JTV1) 또는 제2팽창밸브(JTV2)의 개도가 미리 정해진 값, 예컨대 6%가 되도록 일정시간동안(예를 들면, 1200초) 제어한다. 이때, 일정시간동안 제 1 팽창밸브(JTV1) 또는 제 2 팽창밸브(JTV2)의 개도가 미리 정해진 값(지정된 위치)까지 위치하지 못한 경우, 부분 재액화 시스템(20)이 종료되지 않도록 제어하는 후술하는 S119 단계로 프로세스를 이동하고, 후술하는 S105 단계 및 S109 단계에서도 마찬가지로 밸브의 개도가 지정된 시간동안 닫혀지지 않을 경우 부분 재액화 시스템(20)이 종료되지 않도록 제어한다.
S105 단계에서는 압력조절용 밸브(V12)의 개도가 15%가 되게 미리 정해진 값, 예컨대 20% 만큼 정해진 시간(예를 들면, 500초)동안 개도를 감소시키도록 제어한다.
이후, S107 단계에서는 분산제어시스템(30)에 구비된 타이머(미도시)에 의해 정해진 시간(설정시간)이 될때 까지 대기상태를 유지한다.
이와 같이 대기상태를 유지한 이후에 S109 단계에서는 압력조절용 밸브(V12)의 개도가 0%가 되게 미리 정해진 값, 예컨대 7%만큼 정해진 시간(예를 들면, 1000초)동안 개도를 감소시키도록 제어한다.
이후, S111 단계에서는 분산제어시스템(30)에 구비된 타이머에 의해 정해진 시간(설정시간)이 될때 까지 대기상태를 유지한다.
다음, S113 단계에서는 레벨조절용 밸브(V05)가 개방되도록 제어한다. 도 2 및 도 3의 시작 시퀀스와는 다르게 레벨조절용 밸브(V05)를 제어하는 이유는, 레벨 컨트롤러(27)의 기준레벨 이하로 기액 분리기(22)의 레벨을 낮추기 때문이다. 실적 호선에 레벨 컨트롤러(27)의 기준레벨은 400mm일 수 있으나, 종료 시퀀스에서의 기준레벨은 50mm로 함이 바람직하다.
이후, S115 단계에서는 기액 분리기(22)의 레벨을 수신한다.
S117 단계에서는 수신된 레벨이 미리 설정된 기준레벨 미만인지 여부를 판단한다.
S118 단계에서는 상기 S117 단계의 판단결과, 수신된 레벨이 미리 설정된 기준레벨 미만인 경우 부분 재액화 시스템(20)이 종료되도록 제어한다.
S119 단계에서는 상기 S117 단계의 판단결과, 수신된 레벨이 미리 설정된 기준레벨 이상인 경우 부분 재액화 시스템(20)이 종료되지 않도록 제어한다.
도 5는 부분 재액화 시스템의 종료 요청시 동작 흐름도로서, 고압 압축기(10)와 열교환기(21) 사이의 라인(L3)에 설치된 압력조절용 밸브(V12)가 공압식 밸브일 때 부분 재액화 시스템의 종료 요청시 동작 흐름도를 도시하고 있다.
도 5를 참조하면, 분산제어시스템(30)은 IAS(40)로부터 부분 재액화 시스템(20)의 종료를 요청받는다(S151). 부분 재액화 시스템(20)의 종료를 요청받는 경우는 도 4에서 이미 설명되었으므로 생략한다.
분산제어시스템(30)은 부분 재액화 시스템(20)의 종료 요청에 따라 고압 압축기(10)에서 열교환기(21)로 이송되는 유체의 압력을 조절하기 위하여 후술하는 S153 단계 내지 S159 단계를 수행하여 부분 재액화 시스템(20)의 종료 시퀀스가 종료하고 나서 부분 재액화 시스템(20)이 종료되도록 제어한다. 이에, 고압 압축기(10)와 열교환기(21) 사이의 압력이 조절되어 급격한 압력 상승을 막을 수 있다.
S153 단계에서는 압력조절용 밸브(V12)의 개도가 0%가 되게 미리 정해진 값, 예컨대 15% 만큼 정해신 시간(예를 들면, 500초)동안 개도를 감소시키도록 제어한다. 이때, 압력조절용 밸브(V12)의 개도가 미리 정해진 값(지정된 위치)까지 위치하지 못한 경우, 부분 재액화 시스템(20)이 종료되지 않도록 제어하는 후술하는 S161 단계로 프로세스를 이동한다.
이에 따라, 도 4에서 보다 압력조절용 밸브(V12)의 개도를 0%가 되도록 제어하는 단계가 줄어 밸브의 응답성이 빠르다. 즉, 도 4에서는 팽창밸브를 닫는 단계(S103 단계), 두번에 걸쳐 압력조절용 밸브(V12)를 닫는 단계(S105 단계, S109 단계), 두번의 대기단계(S107, S111)를 거쳐서 압력조절용 밸브(V12)의 개도를 0%가 되도록 하였지만, 도 5에서는 하나의 단계(즉, S53 단계)를 거쳐 줄어든 개도비율(15%)에 맞춰 지정된 위치까지 단계적으로 밸브를 닫기 때문에 유압식 밸브를 사용하는 것 보다 빠른 응답성 및 신뢰성을 제공할 수 있다.
다음, S155 단계에서는 레벨 컨트롤러(27)의 기준레벨 이하로 기액 분리기(22)의 레벨을 낮추기 위해 레벨조절용 밸브(V05)가 개방되도록 제어한다.
이후, S157 단계에서는 기액 분리기(22)의 레벨을 수신한다.
S159 단계에서는 수신된 레벨이 미리 설정된 기준레벨 미만인지 여부를 판단한다.
S160 단계에서는 상기 S159 단계의 판단결과, 수신된 레벨이 미리 설정된 기준레벨 미만인 경우 부분 재액화 시스템(20)이 종료되도록 제어한다.
S161 단계에서는 상기 S159 단계의 판단결과, 수신된 레벨이 미리 설정된 기준레벨 이상인 경우 부분 재액화 시스템(20)이 종료되지 않도록 제어한다.
상술된 구성을 갖는 부분 재액화 시스템(20)의 운전방법은 부분 재액화 시스템(20)의 시작시 압력조절용 밸브(V21)의 개도를 순차적으로 열도록 제어함으로써 고압 압축기(10) 후단의 급격한 압력 강하를 막을 수 있고, 부분 재액화 시스템(20)의 종료시 압력 조절용 밸브(V21)의 개도를 순차적으로 닫도록 제어함으로써 고압 압축기(10) 후단의 급격한 압력 증가를 막을 수 있다. 여기서 순차적이라는 의미는 고압 압축기(10) 후단의 급격한 압력 강하 또는 급격한 압력 증가를 방지할 수 있는 범위 내에서 개도의 정도를 조절하여 개도량을 증가 또는 감소시킨다는 의미이다. 부분 재액화 시스템(20)의 운전 방법은 예컨대 도 2 내지 도 5의 압력조절용 밸브(V12)의 개도 제어방법(미리 정해진 개도량에 맞춰질 수 있도록 미리 정해진 값만큼 정해진 시간동안 개도를 증가 또는 감소시키는 방법)을 채택할 수 있다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
5 : 저장탱크 10 : 고압 압축기
20 : 부분 재액화 시스템 21 : 열교환기
22 : 기액 분리기 30 : 분산제어시스템
40 : IAS
JTV1, JTV2 : 제 1 및 제 2 팽창밸브
V05 : 레벨조절용 밸브
V12 : 압력조절용 밸브

Claims (19)

  1. 액화천연가스를 저장하는 저장탱크에서 발생한 증발가스를 공급받아 압축하는 고압 압축기;
    상기 고압 압축기에서 압축된 증발가스를 냉각시키는 열교환기와; 상기 고압 압축기와 상기 열교환기 사이의 라인에 설치되어, 상기 고압 압축기에서 상기 열교환기로 이송되는 증발가스의 압력을 조절하는 압력조절용 밸브와; 상기 열교환기에서 냉각된 증발가스를 감압시키는 팽창밸브와; 상기 팽창밸브를 통과하면서 감압되어 적어도 부분적으로 액화된 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하기 위한 기액 분리기와; 상기 기액 분리기에서 분리된 액체를 상기 저장탱크에 복귀시키는 복귀라인에 설치되는 레벨조절용 밸브와; 엔진으로 공급되는 연료의 압력값을 수신하여 상기 팽창밸브로 전달하는 엔진 압력 컨트롤러와; 상기 기액 분리기의 레벨을 조절하는 레벨 컨트롤러와; 상기 기액 분리기의 압력을 조절하는 압력 컨트롤러를 포함하는 부분 재액화 시스템; 및
    상기 부분 재액화 시스템을 제어하는 분산제어시스템:을 포함하되,
    상기 압력조절용 밸브는 공압식 밸브로 마련되며,
    상기 분산제어시스템에서는 상기 부분 재액화 시스템의 시작 요청 시, 상기 팽창밸브의 개도를 조절하여 지정된 위치까지 위치시킨 후, 상기 압력조절용 밸브를 미리 정해진 개도비율에 맞춰 단계적으로 열어 개도가 100%가 되게 조절하여 상기 기액 분리기를 냉각하고, 상기 기액 분리기의 냉각이 완료되면 상기 엔진 압력 컨트롤러, 레벨 컨트롤러 및 압력 컨트롤러의 자동모드 상태에서 상기 부분 재액화 시스템을 구동시키는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템.
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  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 분산제어시스템은 상기 부분 재액화 시스템의 시작 요청에 따라 상기 팽창밸브의 개도를 조절하여 상기 기액 분리기의 냉각이 시작되도록 하고, 상기 기액 분리기의 레벨을 수신하여 수신된 레벨이 기준레벨 이상이 되면 상기 기액 분리기의 냉각이 완료된 것으로 판단하는, 선박의 증발가스 처리 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 분산제어시스템은 상기 기액 분리기의 레벨이 기준레벨 이상일 때 상기 기액 분리기의 냉각이 완료된 것으로 판단하여 상기 부분 재액화 시스템이 시작되도록 제어하고, 상기 기액 분리기의 레벨이 정해진 시간동안 기준레벨 이상이 되지 않으면 상기 부분 재액화 시스템이 시작되지 않도록 제어하는, 선박의 증발가스 처리 시스템.
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  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 부분 재액화 시스템의 종료 요청 시, 상기 압력조절용 밸브의 개도를 조절한 이후에, 레벨조절용 밸브를 개방시키도록 제어하는, 선박의 증발가스 처리 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 분산제어시스템에서는 상기 부분 재액화 시스템의 종료 요청 시, 상기 압력조절용 밸브의 개도를 미리 정해진 값만큼 정해진 시간동안 개도를 감소시켜 개도가 0%가 되도록 제어하는 선박의 증발가스 처리 시스템.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 분산제어시스템은 상기 부분 재액화 시스템의 종료 요청에 따라 상기 압력조절용 밸브의 개도를 조절한 후 상기 팽창밸브의 개도를 제어하며, 기액 분리기의 레벨이 정해진 기준레벨 미만이면 상기 부분 재액화 시스템이 종료되도록 제어하고, 상기 기액 분리기의 레벨이 정해진 시간동안 기준레벨 미만이 되지 않으면 상기 부분 재액화 시스템이 종료되지 않도록 제어하는, 선박의 증발가스 처리 시스템.
  11. 삭제
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 분산제어시스템은 조작자에 의해 긴급 상황 또는 상기 부분 재액화 시스템의 정지 요청을 IAS로부터 수신하거나, 기액 분리기의 가스 압력 또는 레벨이 기준값을 초과하여 경고신호를 수신하거나, 또는 상기 고압 압축기에서 상기 엔진으로 보내고 남은 고압의 증발가스 양이 적을 때 상기 부분 재액화 시스템의 종료가 요청된 것으로 판단하는, 선박의 증발가스 처리 시스템.
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