KR102387175B1 - 유기 랭킨 사이클을 이용한 액화가스 재기화 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액화가스 재기화 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 액화가스를 기화시키면서 얻어지는 냉열을 유기 랭킨 사이클에 공급하여 전력을 생산하고, 전력 생산을 위한 유기 랭킨 사이클로부터 얻어지는 열에너지를 액화가스를 기화시키는데 사용하며, 또한 액화가스의 냉열을 이용하여 증발가스를 액화시키므로 재기화 효율 및 재액화 효율을 향상시킬 수 있는, 유기 랭킨 사이클을 이용한 액화가스 재기화 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액화가스 재기화 시스템은, 액화가스가 자연기화하여 생성된 증발가스를 재액화시켜 회수하는 재액화부; 상기 액화가스를 기화시켜 재기화 가스 수요처로 공급하는 재기화부; 및 상기 재기화부로 열매체를 공급하고, 상기 재기화부에서 액화가스로부터 냉열을 회수한 열매체를 회수하여 전력을 생산하는 열매체 순환부;를 포함하고, 상기 재액화부는, 상기 증발가스를 압축하는 컴프레서; 및 상기 압축 전 증발가스의 냉열을 회수하여, 상기 압축 증발가스와 상기 열매체 순환부로 회수되는 열매체를 냉각시키는 열 회수 장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유기 랭킨 사이클을 이용한 액화가스 재기화 시스템 및 방법 {System and Method for Liquefied Gas Regasification System with Organic Rankine Cycle}

본 발명은 액화가스 재기화 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 액화가스를 기화시키면서 얻어지는 냉열을 유기 랭킨 사이클에 공급하여 전력을 생산하고, 전력 생산을 위한 유기 랭킨 사이클로부터 얻어지는 열에너지를 액화가스를 기화시키는데 사용하며, 또한 액화가스의 냉열을 이용하여 증발가스를 액화시키므로 재기화 효율 및 재액화 효율을 향상시킬 수 있는, 유기 랭킨 사이클을 이용한 액화가스 재기화 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 천연가스는 생산지에서 액화시켜 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)의 상태로 저장되어 LNG 운반선 등에 의해 목적지까지 운반된다. LNG는 천연가스를 상압에서 약 -163℃의 극저온으로 냉각하여 얻어진다. LNG는 가스 상태인 천연가스일 때보다 그 부피가 약 1/600로 감소되므로 원거리 운반에 매우 적합하다. 목적지에 운반된 LNG는 해상 또는 육상의 가스 터미널로 하역하고, 재기화 시스템을 이용하여 재기화시키며, 재기화 가스(regas)는 배관망(regas network)을 통하여 가스 수요처(consumer)로 공급한다.

LNG를 재기화 시스템은, 열교환에 의해 LNG를 기화시키는 기화기(vaporizer)를 포함한다. 기화기에서 LNG를 기화시키는 열원으로는, 해수(seawater)나 공기(atmosphere) 등 자연으로부터 얻을 수 있는 열원을 사용할 수 있고, 또는 폐열이나 전기 등을 사용할 수도 있다.

LNG는 주로 선박에 의해 해상을 통해 운반되며, 재기화 시스템은 해상에 부유하고 있는 선박 또는 해안가의 육상 터미널에 설치되므로, 재기화 시스템의 기화기는, 주로 해수를 열원으로 사용하여 LNG를 기화시킨다.

해수를 열원으로 사용하는 LNG 재기화 시스템의 기화기에서는, 해수와 LNG의 열교환에 의해, LNG는 기화되고 해수는 냉각된다. LNG를 기화시키면서 냉각된 해수는 다시 해상으로 배출시킨다.

그러나, 극저온의 LNG를 기화시키면서 냉각된 해수가 해상으로 다시 배출되면, 주변 해상 온도 변화에 따른 환경오염을 유발할 수 있다.

한편, LNG를 기화시키면서 해수는 LNG의 냉열에 의해 어는(icing) 현상이 종종 발생할 수 있다. 또한, 겨울철이나 극지방 등 해수의 온도가 낮은 경우에는, LNG를 기화시키기에 충분한 열을 제공하지 못하므로, 그에 따라 열교환 효율은 현저히 감소한다.

최근에는, 이러한 문제를 개선하기 위하여, 해수와 LNG를 직접 열교환시키는 것이 아니라, 글리콜 워터 등 별도의 열매체를 순환시키면서 LNG를 기화시키는 간접 열교환식 재기화 방법(indirect regasification system)이 각광받고 있다.

그러나, 이러한 간접 열교환 방식의 재기화 시스템을 적용하는 경우에도 기화기에서 LNG를 기화시키면서 냉각된 열매체를 재가열시켜야 한다. 예를 들어, 스팀을 생산하는 보일러를 추가로 설치하고 스팀을 이용하여 열매체를 재가열시키거나, 해수와 열매체를 열교환시키는 대용량의 열교환기를 추가로 설치하여 해수를 이용하여 열매체를 재가열시키는 등 LNG 재기화 시스템의 구성이 복잡해진다는 단점이 있다.

또한, 직접 열교환 방식은 물론 간접 열교환 방식 모두, LNG를 기화시키면서 얻어진 냉열, 예를 들어, 기화기로부터 배출되는 온도가 낮아진 열매체나, 온도가 낮아진 열매체를 가열시키면서 응축된 스팀 등의 냉열은 단순히 열침(heat sink)이나 해상으로 그대로 버려지게 된다.

따라서, 본 발명은, 상술한 문제점을 해결하고자 하는 것을 목적으로 하며, 간접 열교환 방식의 재기화 시스템의 재기화 효율과 성능을 향상시킬 수 있으면서도, 액화가스를 기화시키면서 얻어진 냉열을 재활용할 수 있는 새로운 개념의 액화가스 재기화 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스를 재기화시켜 가스 수요처로 공급하는 재기화부; 및 상기 재기화부로 액화가스를 기화시키기 위한 열매체를 공급하는 열매체 순환부;를 포함하고, 상기 열매체 순환부는, 상기 액화가스를 기화시키면서 회수한 냉열을 이용하여 전력을 생산하는 발전부; 및 상기 발전부에서 전력을 생산하면서 회수되는 응축열을 이용하여 상기 열매체를 가열시켜 상기 재기화부로 공급하는, 유기 랭킨 사이클을 이용한 액화가스 재기화 시스템이 제공된다.

바람직하게는, 상기 재기화부는, 상기 열매체와의 열교환에 의해 상기 액화가스를 기화시키는 기화기; 상기 기화기에서 기화된 재기화 가스가 상기 가스 수요처에서 요구하는 온도보다 낮은 경우, 상기 열매체와의 열교환에 의해 상기 재기화 가스를 가열시키는 트림히터;를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 발전부는, 작동유체를 가압하여 순환시키는 작동유체 펌프; 상기 작동유체를 과열가스로 가열시키는 작동유체 증발기; 상기 과열가스로 터빈을 구동시켜 전력을 생산하는 터빈 발전기; 및 상기 터빈 발전기로부터 배출되는 작동유체를 상기 액화가스를 기화시키면서 회수한 냉열을 이용하여 포화액체 상태로 응축시키는 작동유체 응축기;를 포함하고, 상기 작동유체 펌프는 상기 포화액체 상태의 작동유체를 흡입할 수 있다.

바람직하게는, 상기 액화가스 재기화 시스템은, 상기 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크로부터 생성된 증발가스를 처리하는 증발가스 처리부;를 더 포함하고, 상기 증발가스 처리부는, 상기 증발가스를 저압 가스 수요처에서 요구하는 저압으로 압축시키는 저압 컴프레서;를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 증발가스 처리부는, 상기 저압 컴프레서에서 압축된 저압 증발가스를, 상기 기화기로 공급할 액화가스의 냉열로 응축시키는 석션 드럼;을 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 재기화부는, 상기 석션 드럼으로부터 배출되는 액화가스를 재기화 가스 수요처에서 요구하는 압력으로 압축하는 고압펌프;를 더 포함하고, 상기 고압펌프에서 고압으로 압축된 액화가스를 상기 기화기로 공급할 수 있다.

바람직하게는, 상기 증발가스 처리부는, 상기 증발가스를 재기화 가스 수요처에서 요구하는 고압으로 압축시키는 고압 컴프레서;를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 재기화부에서 액화가스의 냉열을 회수하고 상기 열매체 순환부로 회수되는 열매체의 온도를 측정하는 제1 온도 측정부;를 포함하고, 상기 열매체 순환부로부터 상기 재기화부를 우회하여 상기 열매체 순환부로 재순환시킬 액화가스의 유량을 조절하는 제1 유량 조절 밸브; 및 상기 제1 온도 측정부의 측정값 및 상기 발전부의 발전 부하에 따라 상기 제1 유량 조절 밸브를 제어하는 부하 제어기;를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 터빈 발전기로 공급되는 작동유체의 온도를 측정하는 제2 온도 측정부; 상기 열매체 순환부로부터 상기 재기화부를 우회하여 상기 열매체 순환부로 재순환시킬 액화가스의 유량을 조절하는 제1 유량 조절 밸브; 상기 작동유체 증발기에서 상기 작동유체를 가열시키는 열원의 온도를 조절하는 제5 유량 조절 밸브; 및 상기 제2 온도 측정부의 측정값 및 상기 발전부의 발전 부하에 따라 상기 제5 유량 조절 밸브를 제어하는 부하 제어기;를 포함할 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 기화기에서 액화가스와 열매체를 열교환시켜 액화가스를 기화시키고, 액화가스를 기화시키면서 냉각된 열매체를 열매체 순환부로 회수하여, 작동유체와 열교환시켜 작동유체는 응축시키고 열매체는 가열시키고, 상기 가열된 열매체는 기화기로 순환시키며, 상기 작동유체를 순환시켜 전력을 생산하는, 유기 랭킨 사이클을 이용한 액화가스 재기화 방법이 제공된다.

바람직하게는, 상기 기화기에서 기화된 재기화 가스가 재기화 가스 수요처에서 요구하는 온도보다 낮으면, 상기 가열된 열매체와 재기화 가스를 열교환시켜 재기화 가스를 가열시킬 수 있다.

바람직하게는, 상기 열매체 회수부로 회수하는 열매체의 온도를 측정하고, 상기 측정된 열매체의 온도와, 상기 전력 생산 부하에 따라, 상기 액화가스 또는 재기화 가스와 열교환하지 않고 상기 열매체 회수부로 회수하는 열매체의 유량을 조절할 수 있다.

바람직하게는, 상기 액화가스가 자연기화하여 생성된 증발가스는 저압 가스 수요처에서 요구하는 압력으로 압축하고, 상기 재기화시킬 액화가스를 기화기로 공급하기 전에, 상기 액화가스의 냉열로 상기 증발가스를 응축시킨 후 기화시킬 수 있다.

바람직하게는, 상기 증발가스를 응축시키기에 액화가스의 유량이 부족한 경우에는, 상기 증발가스의 적어도 일부를 상기 재기화 가스 수요처에서 요구하는 고압으로 압축시켜 상기 재기화 가스 수요처로 공급할 수 있다.

바람직하게는, 상기 열매체 순환부는, 작동유체를 가압하고, 상기 작동유체를 과열가스 상태로 증발시키고, 상기 과열가스로 터빈을 구동시켜 전력을 생산하고, 상기 터빈을 구동시킨 후 배출되는 작동유체를 상기 액화가스의 냉열을 회수하여 상기 열매체 순환부로 회수된 열매체와 열교환시켜 응축시키는 사이클을 형성할 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 액화가스가 자연기화하여 생성된 증발가스를 재액화시켜 회수하는 재액화부; 상기 액화가스를 기화시켜 재기화 가스 수요처로 공급하는 재기화부; 및 상기 재기화부로 열매체를 공급하고, 상기 재기화부에서 액화가스로부터 냉열을 회수한 열매체를 회수하여 전력을 생산하는 열매체 순환부;를 포함하고, 상기 재액화부는, 상기 증발가스를 압축하는 컴프레서; 및 상기 압축 전 증발가스의 냉열을 회수하여, 상기 압축 증발가스와 상기 열매체 순환부로 회수되는 열매체를 냉각시키는 열 회수 장치;를 포함하는, 유기 랭킨 사이클을 이용한 액화가스 재기화 시스템이 제공된다.

바람직하게는, 상기 재기화부는, 상기 기화시킬 액화가스를 압축하는 고압펌프; 상기 압축된 액화가스의 냉열을 회수하여, 상기 열 회수 장치에서 냉각된 압축 증발가스를 냉각시키는 예열기; 및 상기 예열기에서 냉열이 회수된 압축 액화가스를 상기 열매체와의 열교환에 의해 기화시키는 기화기;를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 열매체 순환부는, 작동유체가 순환하는 발전부;를 포함하고, 상기 발전부는, 상기 열매체가 회수한 냉열을 상기 작동유체에 공급하는 작동유체 응축기; 상기 증발가스 응축기에서 응축된 작동유체를 과열가스로 생성하는 작동유체 증발기; 및 상기 과열가스로 터빈을 구동시키고, 전력을 생산하는 터빈 발전기;를 포함하며, 상기 작동유체 응축기에서 상기 회수한 열매체의 냉열이 상기 작동유체로 회수되면서 상기 작동유체의 응축열에 의해 가열된 열매체를 상기 재기화부로 공급하는 열매체 공급펌프;를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 압축 증발가스가 상기 열 회수 장치를 우회하여 상기 열 회수 장치 후단 흐름으로 합류하도록 상기 압축 증발가스의 유로를 제어하는 제3 유량 조절 밸브; 및 상기 터빈 발전기의 발전 부하에 따라 상기 제3 유량 조절 밸브를 제어하여 상기 발전부로 회수되는 열매체의 온도를 조절하는 부하 제어기;를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 재액화부는, 상기 열 회수 장치 및 예열기 중 어느 하나 이상을 통과하면서 냉각된 압축 증발가스를 감압시키는 팽창밸브; 및 상기 팽창밸브를 통과한 감압 증발가스를 기액분리하는 기액분리기;를 더 포함하여, 상기 기액분리기에서 분리된 액체 상태의 재액화 증발가스가 액화가스 저장탱크로 회수될 수 있다.

바람직하게는, 상기 기액분리기에서 분리된 기체 상태의 재액화되지 않은 증발가스를 상기 열 회수 장치로 공급되는 증발가스 흐름으로 합류시키는 제4 증발가스 분기라인;을 포함하고, 상기 제3 유량 조절 밸브의 제어에 의해, 상기 제4 증발가스 분기라인을 통해 유동하는 증발가스의 유량이 조절될 수 있다.

바람직하게는, 상기 기화기에서 기화된 재기화 가스가 상기 가스 수요처에서 요구하는 온도보다 낮은 경우, 상기 열매체와의 열교환에 의해 상기 재기화 가스를 가열시키는 트림히터;를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 재기화부로 공급되는 열매체의 유로와 상기 재기화부를 우회하여 상기 열매체 순환부로 회수되는 열매체의 유로를 제어하는 제1 유량 조절 밸브; 및 상기 터빈 발전기의 발전 부하에 따라 상기 제1 유량 조절 밸브를 제어하여 상기 열매체 순환부로 회수되는 열매체의 온도를 조절하는 부하 제어기;를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 고압펌프에서 생성된 증발가스를 상기 열 회수 장치로 공급되는 증발가스 흐름에 합류시키거나, 상기 열 회수 장치로 공급되는 증발가스 흐름을 상기 고압펌프로 유입시키는 제6 증발가스 분기라인;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 액화가스는 열매체와의 열교환에 의해 기화시켜 재기화 가스 수요처로 공급하고, 상기 액화가스가 자연기화하여 생성된 증발가스는 재액화시켜 회수하고, 상기 액화가스를 기화시키면서 냉각된 열매체를 열매체 순환부로 회수하여 전력을 생산하되,상기 열매체 순환부에서는, 전력 생산을 위해 냉열이 회수되면서 열매체가 가열되고, 상기 가열된 열매체를 상기 액화가스를 재기화시키기 위해 순환공급하는, 유기 랭킨 사이클을 이용한 액화가스 재기화 방법이 제공된다.

바람직하게는, 상기 증발가스는 압축시키되, 상기 압축 전 증발가스의 냉열을 회수하여, 상기 압축 증발가스 및 상기 열매체 순환부로 회수하는 열매체를 냉각시킬 수 있다.

바람직하게는, 상기 전력 생산 부하에 따라 상기 압축 전 증발가스와 열교환시킬 압축 증발가스의 유량을 조절하고, 상기 압축 전 증발가스의 유량 조절에 따라 상기 열매체 순환부로 회수하는 열매체의 온도를 조절할 수 있다.

바람직하게는, 상기 열매체와의 열교환에 의해 기화시킨 재기화 가스의 온도가, 상기 재기화 가스 수요처에서 요구하는 온도보다 낮으면, 상기 열매체와의 열교환에 의해 가열시킬 수 있다.

바람직하게는, 상기 전력 생산 부하에 따라 상기 액화가스를 기화시킬 열매체의 유량, 상기 재기화 가스를 가열시킬 열매체의 유량 및 상기 액화가스 또는 재기화 가스와 열교환하지 않고 상기 열매체 순환부로 순환시킬 열매체의 유량을 조절하여, 상기 열매체 순환부로 회수하는 열매체의 온도를 조절할 수 있다.

바람직하게는, 상기 기화시킬 액화가스를 압축시키고, 상기 압축 액화가스는 상기 압축 전 증발가스와의 열교환에 의해 냉각된 압축 증발가스와 열교환시켜 예열시킨 후, 상기 예열된 압축 액화가스를 상기 열매체와의 열교환에 의해 기화시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 간접 열교환 방식 재기화 시스템의 재기화 효율과 성능을 향상시킬 수 있으면서도, 액화가스를 기화시키면서 얻어진 냉열을 재활용할 수 있다.

특히, 유기 랭킨 사이클을 적용하여, 액화가스를 기화시키면서 얻어진 냉열을 활용하여 전력을 생산하므로, 액화가스 재기화 시스템의 에너지 효율이 개선된다.

또한, 액화가스를 재기화시키기 위한 열에너지를 유기 랭킨 사이클로부터 얻을 수 있으므로, 환경오염 문제나 해수 동결에 의한 열교환 효율 저하 등의 문제를 일으키지 않고, 효과적으로 액화가스를 재기화시킬 수 있다.

또한, 재기화 가스를 가스 수요처에서 요구하는 온도로 가열시키기 위한 열원을 별도로 구비하지 않고, 액화가스를 재기화시키는 열원을 사용함으로써, 재기화 시스템 내 열원 공급 시스템을 통합하고, 간단한 구성으로 에너지 효율을 높일 수 있다.

또한, 그에 따라, 시스템 운영 비용을 절감할 수 있어 경제적이다.

또한, 액화가스 재기화 시스템에서 생성되는 증발가스는 재액화시켜 다시 회수할 수 있으므로, 액화가스를 낭비하지 않을 수 있고, 액화가스 저장탱크의 압력이 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있어 안전하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LNG 재기화 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 LNG 재기화 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.

본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

후술하는 본 발명의 실시예에서 액화가스는, 가스를 저온으로 액화시켜 수송할 수 있는 액화가스일 수 있으며, 예를 들어, LNG(Liquefied Natural Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같은 액화 석유화학 가스일 수 있다. 또는, 액화 이산화탄소, 액화 수소, 액화 암모니아 등의 액체 가스일 수도 있다. 다만, 후술하는 실시예에서는 대표적인 액화가스인 LNG가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

LNG는 메탄을 주성분으로 하며, 에탄, 프로판, 부탄 등을 포함하고, 그 조성은 생산지에 따라 달라질 수 있다.

또한, 후술하는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 재기화 시스템은, 선박에 적용되는 것을 예로 들어 설명하지만, 육상에서 적용될 수도 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서 LNG 재기화 선박은, LNG를 재기화시켜 가스 수요처로 공급할 수 있는 LNG 재기화 설비가 설치된 모든 종류의 선박, 즉, LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 자체 추진 능력을 갖는 선박을 비롯하여, LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit)와 같이 추진 능력을 갖지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물일 수 있다. 다만, 후술하는 실시예에서는 LNG FSRU인 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 재기화 선박은, LNG를 해상에서 재기화시키고, 재기화 가스(Regas)를 배관망을 통해 육상의 가스 수요처로 공급하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LNG 재기화 시스템을 간략하게 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 LNG 재기화 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다. 이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시에에 따른 유기 랭킨 사이클을 이용한 LNG 재기화 시스템 및 방법을 설명하기로 한다.

먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 랭킨 사이클을 이용한 LNG 재기화 시스템 및 방법을 설명하기로 한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 LNG 재기화 시스템은, LNG를 저장하는 LNG 저장탱크(100); LNG 저장탱크(100)에 저장된 LNG를 재기화시켜 가스 수요처로 공급하는 재기화부; LNG 저장탱크(100)에서 LNG가 자연기화하여 생성된 증발가스를 처리하는 증발가스 처리부; 및 LNG를 재기화시키기 위한 열매체를 순환시키는 열매체 순환부;를 포함한다. 본 실시예의 LNG 저장탱크(100), 재기화부, 증발가스 처리부 및 열매체 순환부는 상호 유기적으로 연결되며, 유기적으로 작동된다.

본 실시예의 LNG 저장탱크(100)는 LNG가 액체상태를 유지하면서 저장될 수 있도록 단열처리되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 LNG는, LNG 저장탱크(100)에 약 1.1 bar에서 약 -163℃로 저장되어 있을 수도 있다.

또한, 도 1에서는, LNG 저장탱크(100)가 하나만 구비되는 것을 예로 들어 도시하였으나, 본 실시예의 LNG 저장탱크(100) 하나 이상 구비될 수 있다.

또한, LNG 저장탱크(100)는 단열처리되어 있더라도, LNG 저장탱크(100) 내에서 외부의 열 침입 등에 의해 LNG가 자연기화하여 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 생성될 수 있다. 그러므로 LNG 저장탱크(100)는 LNG 저장탱크(100) 내에서 생성된 증발가스에 의한 압력 상승을 설정압력까지 견딜 수 있도록 제작된 것일 수 있으며, 저장탱크의 내압이 설정압력을 초과하면 안전밸브가 개방되어 LNG 저장탱크(100) 내 증발가스를 LNG 저장탱크(100) 외부로 배출시키도록 설계되어 있을 수 있다. LNG 저장탱크(100)로부터 배출되는 증발가스는 본 실시예의 증발가스 처리부에서 처리된다.

본 실시예의 LNG 저장탱크(100)에는, LNG 저장탱크(100)로부터 재기화부로 LNG를 이송하는 LNG 공급펌프(도면부호 미부여)가 구비될 수 있다. LNG 공급펌프는, LNG 저장탱크 내부에 설치되는 반잠수식 펌프일 수 있고, 또는 LNG 저장탱크 외부에 설치되는 것일 수도 있다.

본 실시예의 재기화부는, 재기화시켜 가스 수요처로 공급할 LNG를 압축시켜 기화기(140)로 공급하는 고압펌프(120a); 및 고압펌프(120a)에서 압축된 압축 LNG와 열매체 순환부로부터 공급받은 열매체를 열교환시켜, 압축 LNG를 기화시키는 기화기(140);를 포함한다.

본 실시예의 LNG 저장탱크(100)와 재기화부 및 가스 수요처는 재기화 라인(LL);에 의해 연결된다. LNG는 LNG 저장탱크(100)로부터 LNG 공급펌프에 의해 배출되고, 재기화 라인(LL)을 따라 유동하면서 재기화되어 가스 수요처로 공급된다.

또한, 본 실시예의 재기화부는, LNG 공급펌프로부터 토출된 LNG를 고압펌프(120a)로 공급하기전에 임시 수용하고, 일정 수위 레벨이 유지됨으로써, 고압펌프(120a)가 원활히 운전될 수 있도록 제어되는 석션 드럼(110);을 더 포함한다.

즉, LNG 저장탱크(100)에 저장된 LNG는, LNG 공급펌프에 의해 흡입되어 석션 드럼(110)으로 공급되고, 석션 드럼(110)에서 안정화되며, 고압펌프(120a)로 이송된다.

또한, 석션 드럼(110)은, 증발가스 처리부와 연결되어, 증발가스를 이송받고, 석션 드럼(110)에 수용된 LNG의 냉열을 이용하여 증발가스를 재응축시키는 재응축기의 역할을 가질 수 있다. 석션 드럼(110)에서 재응축된 증발가스는, LNG와 함께 고압펌프(120a)로 공급되고, 기화기(140)에서 재기화되어, 가스 수요처로 이송된다.

본 실시예에서, 고압펌프(120a)로 공급되는 '재기화시킬 LNG'라 함은 석션 드럼(110)에서 응축된 액체 상태의 응축 증발가스를 포함하는 개념으로 해석될 수 있다.

본 실시예의 고압펌프(120a)는, 석션 드럼(110)으로부터 이송받은 재기화시킬 LNG를 고압으로 압축시킨다. 여기서 고압이란, LNG의 임계압력보다 높은 압력이고, 가스 수요처에서 요구하는 압력일 수 있다. 예를 들어, 본 실시예의 고압펌프(120a)는 LNG를 약 100 barg 이상으로 압축시킬 수 있다.

본 실시예에서 기화시킬 LNG를 LNG의 임계압력보다 높은 압력으로 압축시킴으로써 기화기(140)에서의 열교환 효율을 높일 수 있다. 즉, 고압펌프(120a)에서 압축되어 기화기(140)로 이송되는 LNG는 초임계상태일 수 있다.

본 실시예의 기화기(140)는, 고압펌프(120a)에서 고압으로 압축된 LNG를 열매체와 열교환시켜 기화시킨다.

본 실시예에서, 열매체는, 후술하는 열매체 순환부로부터 이송된 글리콜 워터이고, 압축된 LNG는, 고압펌프(120a)에서 약 100 barg 이상으로 압축된 고압 LNG이다. 기화기(140)에서 열교환에 의해 고압 LNG는 기화되어 고압 가스 수요처로 이송되고, 글리콜 워터는 고압 LNG를 기화시키면서 고압 LNG로부터 냉열을 얻는다. 고압 LNG로부터 냉열을 얻은 글리콜 워터는 열매체 순환부로 다시 공급된다.

본 실시예에서 고압 가스 수요처는, 육상에 설치되는 재기화 가스 터미널일 수 있다.

상술한 바와 같이, 고압펌프(120a)로부터 기화기(140)로 이송되는 고압의 LNG는 초임계상태일 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 '기화시킨다'는 것은, 단순히 액체 상에서 기체 상으로의 상변화만을 의미하는 것은 아니고, 열매체로부터 LNG로 열 에너지가 이동하는 것, 즉 LNG가 열매체로부터 열에너지를 얻어 온도가 상승하는 것을 포함하는 개념이다.

본 실시예의 재기화부는, 기화기(140)에서 기화되어 고압 가스 수요처로 이송되는 재기화 가스의 온도를, 고압 가스 수요처에서 요구하는 온도로 조절해주는 트림히터(150);를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에의 트림히터(150)는, 기화기(140)에서 기화된 재기화 가스를 약 20℃ 이상, 또는 상온으로 가열시킨다.

또한, 트림히터(150)는 열매체 순환부와 연결되며, 트림히터(150)에서 재기화 가스를 가열하는 열매체는, 열매체 순환부로부터 공급받은 열매체, 본 실시예에서 글리콜 워터일 수 있다.

본 실시예의 LNG 저장탱크(100)에 저장된 LNG는, LNG 공급펌프에 의해 석션 드럼(110)으로 공급되고, 고압펌프(120a)에서 고압 가스 수요처에서 요구하는 압력으로 압축되며, 기화기(140)에서 기화되고, 트림히터(150)에서 온도가 조절되어 고압 가스 수요처로 이송된다.

본 실시예의 LNG 저장탱크(100), 석션 드럼(110), 고압펌프(120a), 기화기(140), 트림히터(150) 및 고압 가스 수요처는 재기화 라인(LL)에 의해 연결되며, LNG는 재기화 라인(LL)을 따라 LNG 저장탱크(100)로부터 고압 가스 수요처로 재기화되어 이송된다.

본 실시예의 증발가스 처리부는, 증발가스를 압축시켜 가스 수요처로 공급하는 증발가스 압축기;를 포함한다.

증발가스 압축기는, 증발가스를 저압 가스 수요처에서 요구하는 압력으로 압축시키는 저압 컴프레서(210); 및 증발가스를 고압 가스 수요처에서 요구하는 압력으로 압축시키는 고압 컴프레서(220);를 포함할 수 있다.

본 실시예에서 저압 가스 수요처는, 선내의 가스 수요처일 수도 있고, 선외 또는 육상의 가스 수요처일 수도 있다. 예를 들어, 저압 가스 수요처는, 선내 DFDE 엔진 등 약 2 bar 내지 8 bar의 저압 가스를 필요로 하는 저압가스 분사엔진일 수 있다.

또한, 본 실시예에서 고압 가스 수요처는, 선내의 가스 수요처일 수도 있고, 선외 또는 육상의 가스 수요처일 수도 있다. 예를 들어, 고압 가스 수요처는, 육상의 가스 터미널, 선내의 ME-GI 엔진 등 약 150 bar 내지 300 bar의 고압 가스를 필요로 하는 고압가스 분사엔진일 수 있다. 본 실시예에서는 고압 가스 수요처가 약 100 barg 이상의 고압 재기화 가스를 필요로 하는 육상의 가스 터미널인 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

본 실시예의 고압 컴프레서(220)는 필요에 따라 설치되지 않을 수도 있다. 고압 컴프레서(220)와 저압 컴프레서(210)가 함께 설치되는 경우, 저압 컴프레서(210)는 저압 가스 압축기에서 요구하는 압력으로 증발가스를 압축시킬 수도 있고, 필요에 따라서는 증발가스를 저압으로 압축시켜 고압 컴프레서(220)로 공급할 수도 있다.

도 1에서는, 고압 컴프레서(220)가 저압 컴프레서(210)의 후단에 설치되는 것을 예로 들어 도시하였다. 그러나, 이에 한정하는 것은 아니고, 고압 컴프레서(220)와 저압 컴프레서(210)는 병렬로 설치될 수도 있다. 본 실시예에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 저압 컴프레서(210)와 고압 컴프레서(220)가 직렬로 연결되어는 것을 예로 들어 설명하기로 하고, 본 실시예에서 저압 컴프레서(210)에서 압축된 저압 증발가스는, 석션 드럼(110), 저압 가스 수요처 및 고압 컴프레서(220) 중 어느 하나 이상으로 분기시켜 공급될 수 있다.

본 실시예의 LNG 저장탱크(100), 증발가스 처리부, 저압 가스 수요처 및 고압 가스 수요처는, 증발가스 라인(BL);에 의해 연결될 수 있다.

증발가스 라인(BL)은, 저압 컴프레서(210)의 후단에서 분기되는 다수의 분기라인을 포함한다. 도 1에서는, 다수의 증발가스 분기라인이 저압 컴프레서(210)의 후단에서 분기되는 것을 예로 들어 도시하였으나 이에 한정하는 것은 아니다. 다수의 증발가스 분기라인은 LNG 저장탱크(100)의 후단, 저압 컴프레서(210)의 전단에서 분기되고, 각 분기라인에 선택적으로 저압 컴프레서(210)가 설치되도록 구성할 수도 있을 것이다. 그러나, 본 실시예에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, LNG 저장탱크(100)로부터 배출된 증발가스는 모두 저압 컴프레서(210)에서 저압으로 압축된 후 분기되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

본 실시예의 증발가스 라인(BL)은, 저압 컴프레서(210)와 석션 드럼(110)을 연결하며 저압 증발가스가 석션 드럼(110)으로 이송되도록 하는 제1 증발가스 라인(BL1); 저압 컴프레서(210)와 고압 컴프레서(220)를 연결하고 고압으로 압축된 증발가스가 고압 가스 수요처로 이송되도록 하는 제2 증발가스 분기라인(BL2); 및 저압 컴프레서(210)와 저압 가스 수요처를 연결하며 저압 증발가스가 저압 가스 수요처로 이송되도록 하는 제3 증발가스 분기라인(BL3);을 포함한다.

본 실시예의 고압 가스 수요처는, 상술한 재기화 가스를 공급받는 육상의 가스 터미널일 수 있다.

또한, 저압 가스 수요처는, 선내에 설치되는 엔진일 수 있다. 엔진은 약 2 bar 내지 8 bar, 약, 6.5 bar로 압축된 천연가스를 연료로 사용할 수 있다. 본 실시예에서 저압 컴프레서는, 증발가스를 약 2 bar 내지 8 bar, 약 6.5 bar로 압축시킬 수 있다.

석션 드럼(110)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 증발가스 라인(BL) 및 재기화 라인(LL)과 연결된다. 석션 드럼(110)에서는, 증발가스 라인(BL)을 따라 이송된 저압 증발가스와, 재기화 라인(LL)을 따라 LNG 저장탱크(100)로부터 이송된 재기화시킬 LNG가 혼합되고, LNG의 냉열에 의해 증발가스가 응축된다.

석션 드럼(110)으로부터 배출되는 액체, 즉, LNG 저장탱크(100)로부터 재기화 라인(LL)을 따라 석션 드럼(150)로 이송된 LNG 및 LNG의 냉열에 의해 재응축된 응축 증발가스는, 고압펌프(120a)로 이송된다.

따라서, 본 실시예에 따르면, LNG 저장탱크(100)로부터 배출되는 증발가스를 압축하여 저압 가스 수요처, 고압 가스 수요처 및 석션 드럼(110) 중 어느 하나 이상으로 공급하여 처리할 수 있다.

본 실시예의 열매체 순환부는, 열매체 순환부와 재기화부를 연결하는 열매체 라인(GL); 열매체가 열매체 라인(GL)을 따라 유동하도록 열매체를 가압하는 열매체 순환펌프(310); 재기화부에서 열교환에 의해 냉열을 얻은 열매체의 냉열을 회수하는 발전부;를 포함한다.

본 실시예에서 열매체는, 열매체 라인(GL)을 따라 유동하며, 재기화부에서 LNG와 열교환하면서 LNG의 냉열을 회수하고, LNG와의 열교환에 의해 냉각된 열매체는 발전부에서 냉열이 회수되며, 발전부에서 냉열이 회수되어 온도가 상승한 열매체는 열매체 순환펌프(310)에 의해 가압되어 재기화부로 공급된다.

본 실시예에서 열매체는, 글리콜 워터인 것을 예로 들어 설명한다.

또한, 본 실시예의 열매체 순환부는, 발전부와 열매체 순환펌프(310) 사이에 설치되며, 발전부로부터 배출되는 열매체를 수용하여, 발전부로부터 열매체 순환펌프(310)로 공급되는 열매체를 일정 압력 이상으로 유지시키는 팽창 베슬(340, expasion vessle);을 더 포함한다.

본 실시예에 따르면, 팽창 베슬(340)을 설치하여, 팽창 베슬(340)이 발전부로부터 열매체 순환펌프(310)로 공급되는 글리콜 워터의 부피 변화를 완화시키는 버퍼 역할함으로써, 열매체 순환펌프(310)로 공급되는 글리콜 워터의 압력이 일정 압력 이상의 수두를 유지할 수 있도록 하고, 따라서, 열매체 순환펌프(310)의 흡입(suction)측의 캐비테이션(cavitation) 현상을 방지할 수 있다.

열매체 순환펌프(310)에 의해 열매체 라인(GL)을 순환하는 열매체는, 재기화부의 기화기(140) 및 트림히터(150)의 열원으로 사용될 수 있다.

즉, 본 실시예의 열매체는, 열매체 라인(GL)을 따라 기화기(140)로 공급되고, 기화기(140)에서 LNG를 기화시키면서 냉열을 얻어 발전부로 순환된다.

또한, 본 실시예의 열매체 라인(GL)은, 열매체 라인(GL)으로부터 분기되어 트림히터(150)로 연결되는 제1 열매체 분기라인(GL1);을 포함한다. 본 실시예의 열매체는, 제1 열매체 분기라인(GL1)을 따라 트림히터(150)로 공급되고, 트림히터(150)에서 LNG를 기화시키면서 냉열을 얻어 발전부로 순환된다.

또한, 본 실시예의 열매체 라인(GL)은, 열매체 라인(GL)으로부터 분기되고 열매체가 재기화부를 우회하여 다시 열매체 순환부로 회수되도록 연결되는 제2 열매체 분기라인(GL2);을 포함할 수 있다.

열매체 라인(GL)으로부터 제2 열매체 분기라인(GL2)이 분기되는 지점에는 삼방밸브로서, 기화기(140)로 공급되는 열매체의 유량, 트림히터(150)로 공급되는 열매체의 유량 및 제2 열매체 분기라인(GL2)으로 분기되는 열매체의 유량을 조절하는 제1 유량 조절 밸브(320);이 설치될 수 있다.

후술하는 부하 제어기(500)는, 발전부로 회수되는 열매체의 온도 측정값 및 발전부의 부하에 따라, 제1 유량 조절 밸브(320)의 개도량을 제어함으로써, 발전부로 회수되는 열매체의 온도를 조절할 수 있다.

재기화부로부터 열매체 순환부로 회수되는 열매체가 유동하는 열매체 라인(GL)에는, 열매체 라인(GL)을 따라 유동하는 열매체의 온도를 측정하고, 온도 측정값을 부하 제어기(600)로 전송하는 제1 온도 측정부(TT1);가 설치된다.

본 실시예에서, 열매체 순환부로부터 재기화부로 공급되는 열매체의 온도는 약 40℃일 수 있다.

본 실시예의 발전부는, 열매체가 LNG와의 열교환에 의해 회수한 냉열을 이용하여 전력을 생산하는 것과 함께, 열매체가 회수한 냉열을 회수하여 열매체를 다시 가열시키는, 유기 랭킨 사이클(Organic Rankine Cycle)일 수 있다.

본 실시예의 발전부는, 유기 랭킨 사이클의 작동유체를 순환시키는 작동유체 펌프(410); 작동유체를 증발시키는 작동유체 증발기(420); 작동유체 증발기(420)에서 증발된 작동유체를 이용하여 구동되는 터빈과, 터빈의 구동력을 전기 에너지로 전환시키는 발전기를 포함하는 터빈 발전기(430); 및 터빈 발전기(430)를 통과하면서 팽창된 작동유체를, 재기화부에서 LNG의 냉열을 회수한 열매체의 냉열을 이용하여 응축시키는 작동유체 응축기(440);를 포함한다.

본 실시예의 작동유체는, 예를 들어, 에탄, 프로판 등의 탄화수소 계열의 단일 유체 또는 이들간의 혼합 유체일 수 있다.

본 실시예의 작동유체 펌프(410), 작동유체 증발기(420), 터빈 발전기(430) 및 작동유체 응축기(440)는 작동유체가 유동하는 작동유체 라인(WL);에 의해 연결된다.

또한, 작동유체 응축기(440)는, 열매체 라인(GL)과도 연결된다. 즉, 작동유체 응축기(440)에서는 작동유체와 열매체가 열교환하여 작동유체가 응축되고, 열매체는 가열된다. 작동유체 응축기(440)에서 응축된 작동유체는 작동유체 라인(WL)을 따라 작동유체 펌프(410)로 순환되고, 작동유체 응축기(440)에서 가열된 열매채는 열매체 라인(GL)을 따라 열매체 순환펌프(310)로 순환된다.

또한, 작동유체 증발기(420)는, 작동유체가 유동하는 작동유체 라인(WL) 및 작동유체와 열교환하여 작동유체를 증발시키는 사이클 열매체가 순환하는 사이클 열매체 라인(HL);과 연결된다. 즉, 작동유체 증발기(420)에서는, 작동유체와 사이클 열매체가 열교환하여 작동유체가 증발되고, 사이클 열매체는 냉각된다.

작동유체 라인(WL)에는, 작동유체 증발기(420)로부터 터빈 발전기(430)로 공급되는 작동유체의 온도를 측정하고, 온도 측정값을 부하 제어기(600)로 전송하는 제2 온도 측정부(TT2);가 구비될 수 있다.

사이클 열매체 라인(HL)에는, 도시되지 않은 사이클 열매체 공급부로부터 작동유체 증발기(420)로 공급되는 사이클 열매체의 유량을 조절하는 제5 유량 조절 밸브(510);가 설치된다.

부하 제어기(600)는, 제2 온도 측정부(TT2)의 측정값과 터빈 발전기(430)의 발전 부하에 따라, 제5 유량 조절 밸브(510)의 개도량을 조절한다. 제5 유량 조절 밸브(510)의 개도량을 조절함으로써, 작동유체 증발기(420)로 공급되는 사이클 열매체의 유량 즉, 작동유체 증발기(420)에서 형성되는 작동유체 과열가스의 온도를 제어한다. 즉, 부하 제어기(600)는, 터빈 발전기(430)에서 생산할 전력 부하에 적합한 온도의 작동유체가 터빈 발전기(430)로 공급되도록 제어한다.

본 실시예의 사이클 열매체 라인(HL)은, 사이클 열매체 라인(HL)으로부터 분기되며 사이클 열매체가 작동유체 증발기(420)를 우회하도록 형성되는 제1 사이클 열매체 분기라인(HL1);을 더 포함할 수 있다.

제1 사이클 열매체 분기라인(HL1)이 사이클 열매체 라인(HL)으로부터 분기되는 지점에 제5 유량 조절 밸브(510)가 설치될 수 있다.

제5 유량 조절 밸브(510)의 제어에 의해, 사이클 열매체 공급부로부터 작동유체 증발기(420)로 공급되는 사이클 열매체의 일부는, 제1 사이클 열매체 분기라인(HL1)을 따라 작동유체 증발기(420)를 우회하여 사이클 열매체 공급부로 재순환될 수 있다.

터빈 발전기(430)에서 터빈을 구동시키면서 작동유체 과열가스는 저압의 포화액체가 되고, 저압의 포화액체 상태의 작동유체가 작동유체 응축기(440)로 공급된다.

본 실시예에 따른 LNG 재기화 시스템은, 제1 유량 조절 밸브(320) 및 제5 유량 조절 밸브(510)를 제어하여, 터빈 발전기(430)의 발전 부하에 따라, 열매체 라인(GL)을 따라 유동하는 열매체의 온도, 작동유체 라인(WL)을 따라 유동하는 발전부의 작동유체의 온도 및 사이클 열매체 라인(HL)을 따라 유동하는 사이클 열매체의 온도를 조절하는 부하 제어기(600);를 더 포함할 수 있다.

이하, 상술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 LNG 재기화 시스템의 작동 원리를 설명하기로 한다.

재기화시킬 LNG를, LNG 저장탱크(100)로부터, LNG 공급펌프를 가동시켜 고압펌프(120a)로 공급한다. 이때, LNG 공급펌프로부터 토출된 LNG는 고압펌프(120a)로 공급되기 전에, 석션드럼(110)으로 공급한다.

석션드럼(110)으로부터 고압펌프(120a)로 공급하는 LNG의 유량은, 고압 가스 수요처에서 요구하는 재기화 가스 유량에 따라 제어될 수 있다. 또한, 석션드럼(110)의 수위 레벨과 내압은 일정하게 유지시킨다. 석션드럼(110)의 수위 레벨 및 내압은 LNG 공급펌프와 고압펌프(120a)의 작동 상태 및 제1 증발가스 분기라인(BL1)을 통해 석션드럼(110)으로 공급하는 증발가스의 유량 등을 조절함으로써 제어할 수 있다.

LNG 저장탱크(100)에서 생성된 증발가스는, 저압으로 압축시켜 선내 엔진 등 저압 가스 수요처로 공급하고, 저압 가스 수요처로 공급하고 남은 저압 증발가스 중 일부는, 제1 증발가스 분기라인(BL1)으로 분기시켜 석션드럼(110)으로 공급한다. 석션드럼(110)에서는 석션드럼(110)에 일정 수위 레벨을 유지하면서 저장되어 있는, 재기화시킬 LNG의 냉열에 의해 저압 증발가스가 액체 상태로 응축된다.

제1 증발가스 분기라인(BL1)을 통해 석션드럼(110)으로 공급하는 저압 증발가스의 유량은, LNG 저장탱크(100)로부터 배출되는 증발가스의 유량, 저압 가스 수요처에서 요구하는 저압 증발가스의 유량, 재기화시킬 LNG의 유량, 석션드럼(110)의 수위 레벨 및 내압 등을 고려하여 제어한다.

예를 들어, 재기화를 실시하지 않거나, 재기화시킬 LNG의 유량이 석션드럼(110)에서 저압 증발가스를 응축시키기에 충분하지 않은 경우에는, 제1 증발가스 분기라인(BL1)으로 공급하는 저압 증발가스의 유량을 줄이고, 제1 증발가스 분기라인(BL1)으로 분기시키고 남은 저압 증발가스는 제2 증발가스 분기라인(BL2)으로 분기시켜, 고압 컴프레서(220)에서 고압으로 압축시킨 후 고압 가스 수요처로 공급하여 처리한다.

고압펌프(120a)를 이용하여, 석션드럼(100)으로부터 유입된 재기화시킬 LNG를 고압 가스 수요처에서 요구하는 압력 또는 그 이상으로 압축시키고, 고압으로 압축된 고압 LNG를 기화기(140)로 공급한다. 본 실시예에서 고압펌프(120a)는 재기화시킬 LNG를 100 barg 이상으로 압축시킨다.

기화기(140)는 고압 LNG를 열교환에 의해 기화시키고, 기화기(140)에서 기화된 고압의 재기화 가스는 고압 가스 수요처로 이송한다.

기화기(140)에서 열매체는 LNG의 냉열을 회수하여 LNG를 기화시킨다. LNG를 기화시키면서 냉각된 열매체는, 작동유체 응축기(440)로 회수한다.

기화기(140)에서 LNG를 기화시키면서 열매체를 냉각시키고, 작동유체 응축기(440)에서 열매체가 회수한 LNG의 냉열을 이용하여 작동유체를 포화액체로 응축시키면서, 열매체를 재가열시킨다. 본 실시예의 작동유체 응축기(440)에서 가열된 열매체의 온도는 약 40℃일 수 있다.

작동유체 응축기(440)에서 작동유체를 응축시키면서 가열된 열매체는, 다시 기화기(140)로 순환공급한다.

작동유체 응축기(440)에서 응축시킨 작동유체는, 작동유체 펌프(440)로 가압하여, 작동유체 증발기(240)에서 사이클 열매체와 열교환시켜, 작동유체를 과열가스로 증발시키고, 과열가스를 이용하여 터빈 발전기(430)를 구동시킴으로써 전력을 생산한다.

부하 제어기(600)는, 작동유체 응축기(440)로 회수하는 열매체의 온도와 터빈 발전기(430)의 발전 부하, 터빈 발전기(430)로 공급하는 작동유체의 온도 등을 이용하여, 제1 유량 조절 밸브(320)를 제어함으로써 기화기(140) 또는 트림히터(150)로 공급할 열매체의 유량 및 기화기(140)와 트림히터(150)를 모두 우회하여 작동유체 응축기(440)로 회수할 열매체의 유량을 조절하고, 제5 유량 조절 밸브(510)를 제어함으로써 작동유체 증발기(420)로 공급할 사이클 열매체의 유량과 작동유체 증발길(450)를 우회시킬 사이클 열매체의 유량을 조절한다.

기화기(140) 또는 트림히터(150)로 공급할 열매체의 유량을 조절함으로써, 기화기(140) 또는 트림히터(150)의 재기화 가스 배출온도를 조절할 수 있다. 또한, 기화기(140) 또는 트림히터(150)로 공급할 열매체의 유량은 기화기(140) 또는 트림히터(150)의 재기화 가스 배출온도를 이용하여 조절할 수도 있다.

또한, 제2 열매체 분기라인(GL2)을 따라 기화기(140) 및 트림히터(150)를 모두 우회하여 작동유체 응축기(440)로 회수하는 열매체의 유량을 조절함으로써, 작동유체 응축기(440)로부터 배출되는 작동유체 포화액의 온도를 조절할 수 있다.

또한, 터빈 발전기(430)의 발전 부하에 따라, 제2 열매체 분기라인(GL2)을 따라 기화기(140) 및 트림히터(150)를 모두 우회하여 작동유체 응축기(440)로 회수하는 열매체의 유량을 조절할 수도 있다.

본 실시예에서, 기화기(140)로부터 고압 가스 수요처로 공급하는 재기화 가스의 온도가, 고압 가스 수요처에서 요구하는 온도보다 낮은 경우, 재기화 가스를 트림히터(150)에서 더 가열시킨 후 고압 가스 수요처로 공급할 수 있다.

트림히터(150)로는, 작동유체 응축기(440)에서 가열된 열매체를 재기화 가스를 더 가열시키는 열원으로서 공급할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, LNG를 재기화시키면서 회수되는 냉열을 이용하여 전력을 생산하고, 전력을 생산하는 작동유체의 응축열, 응축잠열을 이용하여 재기화 가스를 공급하는데 활용하므로, 에너지 효율이 높고 다른 추가 열매체의 공급 없이 LNG 재기화 효율을 극대화할 수 있다.

다음으로, 도 2를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기 랭킨 사이클을 이용한 LNG 재기화 시스템 및 방법을 설명하기로 한다.

본 발명의 제2 실시예는, 저압 증발가스를 증발가스의 냉열을 이용하여 재액화시키고, 열매체 순환부로 회수되는 열매체의 온도를 조절한다는 점에서, 저압 증발가스를 재기화시킬 LNG의 냉열을 직접 이용하여 응축시키는 제1 실시예와 차이가 있다. 제1 실시예와 동일한 구성에 대해서는 자세한 설명이 생략되더라도 동일하게 적용될 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 LNG 재기화 시스템은, LNG를 저장하는 LNG 저장탱크(100); LNG 저장탱크(100)에 저장된 LNG를 재기화시켜 가스 수요처로 공급하는 재기화부; LNG 저장탱크(100)에서 LNG가 자연기화하여 생성된 증발가스를 처리하는 증발가스 처리부; 및 LNG를 재기화시키기 위한 열매체를 순환시키는 열매체 순환부;를 포함한다. 본 실시예의 LNG 저장탱크(100), 재기화부, 증발가스 처리부 및 열매체 순환부는 상호 유기적으로 연결되며, 유기적으로 작동된다.

본 실시예의 LNG 저장탱크(100)는 LNG가 액체상태를 유지하면서 저장될 수 있도록 단열처리되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 LNG는, LNG 저장탱크(100)에 약 1.1 bar에서 약 -163℃로 저장되어 있을 수도 있다.

또한, 도 2에서는, LNG 저장탱크(100)가 하나만 구비되는 것을 예로 들어 도시하였으나, 본 실시예의 LNG 저장탱크(100)는 하나 이상 구비될 수 있다.

또한, LNG 저장탱크(100)는 단열처리되어 있더라도, LNG 저장탱크(100) 내에서 외부의 열 침입 등에 의해 LNG가 자연기화하여 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 생성될 수 있다. 그러므로 LNG 저장탱크(100)는 LNG 저장탱크(100) 내에서 생성된 증발가스에 의한 압력 상승을 설정압력까지 견딜 수 있도록 제작된 것일 수 있으며, 저장탱크의 내압이 설정압력을 초과하면 안전밸브가 개방되어 LNG 저장탱크(100) 내 증발가스를 LNG 저장탱크(100) 외부로 배출시키도록 설계되어 있을 수 있다. LNG 저장탱크(100)로부터 배출되는 증발가스는 본 실시예의 증발가스 처리부에서 처리된다.

본 실시예의 LNG 저장탱크(100)에는, LNG 저장탱크(100)로부터 재기화부로 LNG를 이송하는 LNG 공급펌프(도면부호 미부여)가 구비될 수 있다. LNG 공급펌프는, LNG 저장탱크(100) 내부에 설치되는 반잠수식 펌프일 수 있고, 또는 LNG 저장탱크(100) 외부에 설치되는 것일 수도 있다.

본 실시예의 재기화부는, 재기화시켜 가스 수요처로 공급할 LNG를 압축시켜 기화기(140)로 공급하는 고압펌프(120b); 및 고압펌프(120b)에서 압축된 압축 LNG와 열매체 순환부로부터 공급받은 열매체를 열교환시켜, 압축 LNG를 기화시키는 기화기(140);를 포함한다.

본 실시예의 LNG 저장탱크(100)와 재기화부 및 가스 수요처는 재기화 라인(LL);에 의해 연결된다. LNG는 LNG 저장탱크(100)로부터 LNG 공급펌프에 의해 배출되고, 재기화 라인(LL)을 따라 유동하면서 재기화되어 가스 수요처로 공급된다.

본 실시예의 고압펌프(120b)는, 하우징(housing) 내에 설치되어 있을 수 있다. 고압펌프(120b)가 설치된 하우징 내에는 LNG 공급펌프로부터 토출된 LNG가 수용되고, 일정 수위 레벨이 유지된다.

고압펌프(120b)는 하우징 내에 일정 수위 레벨이 유지되면서 수용된 LNG를 흡입하여 고압으로 압축시킨다. 본 실시예에서 고압이란, LNG의 임계압력보다 높은 압력이고, 고압 가스 수요처에서 요구하는 압력일 수 있다. 예를 들어, 본 실시예의 고압펌프(120b)는 LNG를 약 100 barg 이상으로 압축시킬 수 있다.

본 실시예에서 기화시킬 LNG를 LNG의 임계압력보다 높은 압력으로 압축시킴으로써 기화기(140)에서의 열교환 효율을 높일 수 있다. 즉, 고압펌프(120b)에서 압축되어 기화기(140)로 이송되는 LNG는 초임계상태일 수 있다.

본 실시예의 하우징은, 상술한 제1 실시예의 석션 드럼(110)의 역할을 같이할 수 있다. 즉, 본 실시예에서 고압펌프(120b)가 하우징 내에 설치되고, 하우징에 수용된 LNG를 흡입하여 압축시킴으로써, LNG 공급펌프에 의해 LNG 저장탱크(100)로부터 이송받은 LNG 흐름을 안정화시키고, 고압펌프(120b)가 원활하게 운전될 수 있도록 한다.

또한, 본 실시예의 고압펌프(120b)는 후술하는 제6 증발가스 분기라인(BL6)과 연결될 수 있다. 고압펌프(120b)의 작동열 등에 의해 하우징 내에 수용된 LNG가 기화되어 증발가스가 생성될 수 있다. 증발가스 생성에 의해 하우징 내 압력이 과도하게 상승하는 것을 방지하기 위하여, 하우징 내 압력이 일정압력을 초과하면, 제6 증발가스 분기라인(BL6)으로 증발가스를 배출시킨다. 제6 증발가스 분기라인(BL6)은 도 2에 도시된 바와 같이, 증발가스 라인(BL)과 연결되고, 제6 증발가스 분기라인(BL6)을 따라 고압펌프(120b)로부터 배출된 증발가스는 증발가스 라인(BL)으로 합류되어 후술하는 열 회수 장치(200)로 이송된다.

또한, 본 실시예의 고압펌프(120b)는, 증발가스 라인(BL)을 따라 열 회수 장치(200)로 이송되는 증발가스 중 일부를 제6 증발가스 분기라인(BL6)을 통해 공급받고, 하우징 내에 수용된 LNG의 냉열을 이용하여, 증발가스를 재응축시키는 재응축기의 역할을 가질 수도 있다.

하우징 내에서 LNG의 냉열에 의해 재응축된 증발가스는, LNG와 함께 고압펌프(120b)에 의해 압축되어, 기화기(140)에서 재기화되어, 고압 가스 수요처로 이송된다.

본 실시예에서, 고압펌프(120b)로 공급되는 '재기화시킬 LNG'라 함은 하우징 내에서 응축된 액체 상태의 응축 증발가스를 포함하는 개념으로 해석될 수 있다.

본 실시예의 기화기(140)는, 고압펌프(120b)에서 고압으로 압축된 LNG를 열매체와 열교환시켜 기화시킨다.

본 실시예에서, 기화기(140)에서 열교환하는 열매체는, 후술하는 열매체 순환부를 통해 순환하는 글리콜 워터일 수 있고, 압축된 LNG는, 고압펌프(120b)에서 약 100 barg 이상으로 압축된 고압 LNG이다.

기화기(140)에서 열교환에 의해 고압 LNG는 기화되어 고압 가스 수요처로 이송되고, 글리콜 워터는 고압 LNG를 기화시키면서 고압 LNG로부터 냉열을 얻어, 열매체 순환부로 다시 공급된다.

본 실시예에서 고압 가스 수요처는, 육상에 설치되는 재기화 가스 터미널일 수 있다.

상술한 바와 같이, 고압펌프(120a)로부터 기화기(140)로 이송되는 고압의 LNG는 초임계상태일 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 '기화시킨다'는 것은, 단순히 액체 상에서 기체 상으로의 상변화만을 의미하는 것은 아니고, 열매체로부터 LNG로 열 에너지가 이동하는 것, 즉 LNG가 열매체로부터 열에너지를 얻어 온도가 상승하는 것을 포함하는 개념이다.

본 실시예의 재기화부는, 고압펌프(120b)에서 압축된 압축 LNG가 기화기(140)로 공급되기 전에 냉열이 회수되는 예열기(130);를 더 포함한다.

본 실시예의 예열기(130)에서는, 기화기(140)로 공급되는, 재기화시킬 압축 LNG가 예열된다.

본 실시예의 예열기(130)는, 재기화 라인(LL) 및 후술하는 재액화 라인(RL)과 연결된다. 즉, 예열기(130)에서는, 기화기(140)로 공급되는 압축 LNG와 재액화 라인(RL)을 따라 유동하는 저압 증발가스가 열교환하여, 압축 LNG는 가열되고, 저압 증발가스는 냉각되거나 적어도 일부가 액화될 수 있고, 또는 과냉각될 수도 있다.

예열기(130)에서 가열된 압축 LNG는 기화기(140)로 공급되고, 예열기(130)에서 냉각된 저압 증발가스는 LNG 저장탱크(100)에 액체 상태로 회수된다.

본 실시예에 따르면, 재기화시킬 압축 LNG를 기화시키기전에 저압 증발가스와 열교환시켜, 압축 LNG의 냉열을 회수함으로써, 압축 LNG의 재기화 효율과 압축 증발가스의 재액화 효율을 모두 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시예의 재기화부는, 기화기(140)에서 기화되어 고압 가스 수요처로 이송되는 재기화 가스의 온도를 고압 가스 수요처에서 요구하는 온도로 조절해주는 트림히터(150);를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에의 트림히터(150)는, 기화기(140)에서 기화된 재기화 가스를 약 20℃ 이상, 또는 상온으로 가열시킨다.

또한, 트림히터(150)는 재기화 라인(LL)을 통해 기화기(140) 및 고압 가스 수요처와 연결되고, 열매체 라인(GL)을 통해 열매체 순환부와 연결된다. 즉, 본 실시예의 트림히터(150)에서는, 재기화 가스와 열매체가 열교환하여, 재기화 가스는 가열되고, 열매체는 냉각된다.

트림히터(150)에서 재기화 가스를 가열하는 열매체는, 열매체 순환부로부터 공급받은 열매체, 본 실시예에서 글리콜 워터일 수 있다.

트림히터(150)에서 열교환을 마친 재기화 가스는 고압 가스 수요처로 공급되고, 열매체는 열매체 순환부로 공급된다.

상술한 바와 같이, 본 실시예의 LNG 저장탱크(100)에 저장된 LNG는, LNG 공급펌프에 의해 고압펌프(120b)로 공급되어 고압펌프(120b)에서 고압 가스 수요처에서 요구하는 압력으로 압축되며, 예열기(130)에서 냉열이 회수되고, 기화기(140)에서 기화되며, 트림히터(150)에서 온도가 조절되어, 고압 가스 수요처로 이송된다.

본 실시예의 LNG 저장탱크(100), 고압펌프(120b), 예열기(130), 기화기(140), 트림히터(150) 및 고압 가스 수요처는 재기화 라인(LL)에 의해 연결되며, LNG는 재기화 라인(LL)을 따라 LNG 저장탱크(100)로부터 고압 가스 수요처로 재기화되어 이송된다.

본 실시예의 증발가스 처리부는, 증발가스를 압축시켜 가스 수요처로 공급하는 증발가스 압축부; 및 압축 증발가스를 재액화시켜 LNG 저장탱크(100)로 회수하는 재액화부;를 포함한다.

증발가스 압축부는, 증발가스를 저압 가스 수요처에서 요구하는 압력으로 압축시키는 저압 컴프레서(210); 및 증발가스를 고압 가스 수요처에서 요구하는 압력으로 압축시키는 고압 컴프레서(220);를 포함할 수 있다.

본 실시예에서 저압 가스 수요처는, 선내의 가스 수요처일 수도 있고, 선외 또는 육상의 가스 수요처일 수도 있다. 예를 들어, 저압 가스 수요처는, 선내 DFDE 엔진 등 약 2 bar 내지 8 bar의 저압 가스를 필요로 하는 저압가스 분사엔진일 수 있다.

또한, 본 실시예에서 고압 가스 수요처는, 선내의 가스 수요처일 수도 있고, 선외 또는 육상의 가스 수요처일 수도 있다. 예를 들어, 고압 가스 수요처는, 육상의 가스 터미널, 선내의 ME-GI 엔진 등 약 150 bar 내지 300 bar의 고압 가스를 필요로 하는 고압가스 분사엔진일 수 있다. 본 실시예에서는 약 100 bar의 고압 가스 수요처가 육상의 가스 터미널인것을 예로 들어 설명하기로 한다.

본 실시예의 고압 컴프레서(220)는 필요에 따라 설치되지 않을 수도 있다. 고압 컴프레서(220)와 저압 컴프레서(210)가 함께 설치되는 경우, 저압 컴프레서(210)는 저압 가스 압축기에서 요구하는 압력으로 증발가스를 압축시켜 저압 가스 수요처로 공급하거나, 고압 컴프레서(220)로 공급할 수도 있다.

도 2에서는, 고압 컴프레서(220)가 저압 컴프레서(210)의 후단에 설치되는 것을 예로 들어 도시하였다. 그러나, 이에 한정하는 것은 아니고, 고압 컴프레서(220)와 저압 컴프레서(210)는 병렬로 설치될 수도 있다. 본 실시예에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 저압 컴프레서(210)와 고압 컴프레서(220)가 직렬로 연결되어는 것을 예로 들어 설명하기로 하고, 본 실시예에서 저압 컴프레서(210)에서 압축된 저압 증발가스는, 저압 가스 수요처, 고압 컴프레서(220) 및 재액화부 중 어느 하나 이상으로 분기되어 공급될 수 있다.

본 실시예의 재액화부는, LNG 저장탱크(100)로부터 증발가스 압축부로 공급되는 증발가스의 냉열을 회수하는 열 회수 장치(200); 냉열이 회수된 증발가스의 압력을 LNG 저장탱크(100)의 내압 또는 그 이하로 감압시키는 팽창밸브(250); 및 팽창밸브(250)를 통과하면서 생성된 기액혼합물을 기액분리하여 액체 상태의 재액화 증발가스를 LNG 저장탱크(100)로 공급하는 기액분리기(260);를 포함할 수 있다.

본 실시예의 LNG 저장탱크(100), 증발가스 처리부, 저압 가스 수요처 및 고압 가스 수요처는 증발가스 라인(BL);에 의해 연결될 수 있다.

본 실시예의 증발가스 라인(BL)은, 증발가스 라인(BL)으로부터 분기되는 다수의 분기라인을 포함한다. 도 2에서는, 다수의 증발가스 분기라인이 저압 컴프레서(210)의 후단에서 분기되는 것을 예로 들어 도시하였으나 이에 한정하는 것은 아니다. 다수의 증발가스 분기라인은 LNG 저장탱크(100)의 후단, 저압 컴프레서(210)의 전단에서 분기되고, 각 분기라인에 선택적으로 저압 컴프레서(210)가 설치되도록 구성할 수도 있을 것이다.

먼저, 본 실시예의 증발가스 라인(BL)은, 도 2에 도시된 바와 같이, LNG 저장탱크(100), 열 회수 장치(200) 및 저압 컴프레서(210)를 연결한다. LNG 저장탱크(100)로부터 배출되는 증발가스는 증발가스 라인(BL)을 따라 열 회수 장치(200)로 공급되고, 열 회수 장치(200)에서 냉열이 회수된 증발가스는, 저압 컴프레서(210)로 공급되어 저압으로 압축된다.

이와 같이, LNG 저장탱크(100)로부터 증발가스가 열 회수 장치(200)에서 냉열이 회수된 후 저압 컴프레서(210)로 공급되므로, 저압 컴프레서(210) 및 고압 컴프레서(220)를 고비용의 극저온용 컴프레서로 구비하지 않아도 된다.

또한, 본 실시예의 증발가스 라인(BL)은, 저압 컴프레서(210)와 고압 컴프레서(220)를 연결하며, 저압 증발가스가 고압 컴프레서(220)에서 고압으로 압축되어, 고압 가스 수요처로 이송되도록 하는 제2 증발가스 분기라인(BL2); 저압 컴프레서(210)와 저압 가스 수요처를 연결하며, 저압 증발가스가 저압 가스 수요처로 이송되도록 하는 제3 증발가스 분기라인(BL3); 및 저압 컴프레서(210)와 재액화부를 연결하며, 저압 증발가스가 재액화부에서 재액화되어 LNG 저장탱크(100)로 회수되도록 하는 재액화 라인(RL);을 포함한다.

즉, 본 실시예에서 LNG 저장탱크(100)에서 생성된 증발가스는, 상술한 제6 증발가스 분기라인(BL6)을 따라 고압펌프(120b)의 하우징으로 공급되거나, 또는 증발가스 라인(BL)을 따라 저압 컴프레서(210)로 공급되어 저압으로 압축될 수 있다.

또한, 본 실시예에서 저압 컴프레서(210)에서 압축된 저압 증발가스는, 제2 증발가스 분기라인을 따라 고압 컴프레서(220)에서 더 압축되어 고압 가스 수요처로 공급되거나, 제3 증발가스 분기라인(BL3)을 따라 저압 가스 수요처로 공급되거나, 재액화 라인(RL)을 따라 재액되어 LNG 저장탱크(100)로 회수될 수 있다.

본 실시예의 재액화 라인(RL)은, 저압 컴프레서(210) 후단에서 증발가스 라인(BL)으로부터 분기되어, 열 회수 장치(200), 예열기(130), 팽창밸브(250) 기액 분리기(260) 및 LNG 저장탱크(100)를 연결한다.

본 실시예의 열 회수 장치(200)는, 증발가스 라인(BL), 재액화 라인(RL) 및 후술하는 열매체 라인(GL)과 연결된다. 즉, 본 실시예의 열 회수 장치(200)에서는, LNG 저장탱크(100)로부터 증발가스 라인(BL)을 따라 저압 컴프레서(210)로 공급되는 증발가스; 저압 컴프레서(210)에서 압축되어 재액화 라인(RL)으로 분기된, 재액화시킬 저압 증발가스; 및 열매체 라인(GL)을 따라 재기화부에서 열교환하면서 냉열을 얻어 열매체 순환부로 회수되는 열매체;가 열교환한다.

열 회수 장치(200)에서는, 열교환에 의해, 증발가스는 냉열이 회수되어 가열되고, 재액화시킬 저압 증발가스 및 열매체 순환부로 회수되는 열매체는, 증발가스의 냉열에 의해 냉각된다.

또한, 본 실시예의 재액화 라인(RL)은, 재액화 라인(RL)을 따라 열 회수 장치(200)로 공급되는 저압 증발가스가 열 회수 장치(200)를 우회하여 열 회수 장치(200) 후단 흐름으로 합류되도록 분기되는 제1 재액화 분기라인(RL1);을 포함한다.

재액화 라인(RL)으로부터 제1 재액화 분기라인(RL1)이 분기되는 지점에는 제3 유량 조절 밸브(230);가 설치된다.

후술할 부하 제어기(600)는, 후술하는 열매체 순환부의 발전부 발전 부하와, 열매체 순환부로 회수되는 열매체의 온도 등에 따라 제3 유량 조절 밸브(230)를 제어한다. 제3 유량 조절 밸브(230)를 제어함으로써, 열 회수 장치(200)로 공급되는 저압 증발가스의 유량을 조절하고, 그에 따라, 재액화 유량, 열매체 순환부로 회수되는 열매체의 온도 등을 조절할 수 있다.

본 실시예의 재액화 라인(RL)을 따라 유동하는 저압 증발가스는, 열 회수 장치(200)로 공급되어, LNG 저장탱크(100)로부터 증발가스 라인(BL)을 따라 열 회수 장치(200)로 공급되는 증발가스의 냉열에 의해 냉각된 후, 예열기(130)로 공급되어, 재기화 라인(LL)을 따라 기화기(140)로 공급되는 재기화시킬 압축 LNG에 의해 더 냉각될 수 있다.

본 실시예의 예열기(130)는, 재기화 라인(LL) 및 재액화 라인(RL)이 연결된다.

본 실시예의 예열기(130)에서는, 재액화 라인(RL)을 따라 유동하는 저압 증발가스;와 재기화 라인(LL)을 따라 유동하는 재기화시킬 고압 LNG;가 열교환한다. 예열기(130)에서의 열교환에 의해, 재액화 라인(RL)을 따라 유동하는 저압 증발가스는 냉각되고, 재기화 라인(LL)을 따라 유동하는 고압 LNG는 가열된다.

예열기(130)에서 냉각된 저압 증발가스 흐름은, 팽창밸브(250)로 공급되고, 예열기(130)에서 가열된 압축 LNG 흐름은, 기화기(140)로 공급된다.

재액화 라인(RL)을 따라 예열기(130)로 공급되는 저압 증발가스의 상태는, 기체, 액체 또는 기액 혼합물일 수 있다. 따라서, 예열기(130)에서 저압 증발가스가 냉각된다는 것은, 저압 증발가스의 액화(응축), 냉각(온도 저하) 및 과냉각을 포함하는 개념일 수 있다.

또한, 본 실시예의 재액화 라인(RL)에는, 열 회수 장치(200) 후단에서 분기되며, 저압 증발가스가 예열기(130)를 우회하여 예열기(130) 후단 흐름으로 합류되도록 연결되는 제2 재액화 분기라인(RL2);을 더 포함한다.

재액화 라인(RL)으로부터 제2 재액화 분기라인(RL2)이 분기되는 지점에는 제4 유량 조절 밸브(240);가 설치된다.

부하 제어기(600)는, 후술하는 열매체 순환부의 발전부 발전 부하와, 열매체 순환부로 회수되는 열매체의 온도 등에 따라 제4 유량 조절 밸브(240)를 제어한다. 제4 유량 조절 밸브(240)를 제어함으로써, 재액화 라인(RL)을 따라 예열기(130)에서 더 냉각시킬 재액화 흐름의 유량과, 제2 재액화 분기라인(RL2)을 따라 예열기(130)를 우회할 재액화 흐름의 유량 등을 제어할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 예열기(130)에서는, 재기화시킬 압축 LNG의 냉열을 회수하여, 재액화 라인(RL)을 따라 유동하는 저압 증발가스 흐름으로 냉열을 공급함으로써, 증발가스의 재액화효율을 향상시키는 것과 동시에, LNG의 재기화 효율을 향상시킬 수 있고, 재기화부 및 재액화부를 구성하는 열교환 장치들의 냉각 또는 가열부하를 낮출 수 있다.

열 회수 장치(200) 및 예열기(130)를 통과하면서 온도가 낮아진 저압 증발가스 흐름은 팽창 밸브(250)를 통과하면서 LNG 저장탱크(100)로 회수되기에 적합한 압력으로 감압된다.

본 실시예의 팽창 밸브(250)는 줄-톰슨 밸브 또는 팽창기일 수 있으며, 팽창 밸브(250)를 통과하면서 증발가스는 전량이 액체 상태이거나, 플래시 가스가 발생하여 기액혼합물을 형성할 수 있다. 팽창 밸브(250)를 통과한 흐름은, 기액분리기(260)로 공급되어 기액분리되고, 분리된 액체 상태의 재액화 증발가스가 재액화 라인(RL)을 따라 LNG 저장탱크(100)로 회수된다.

본 실시예의 기액분리기(260)는, 기액분리기(260)로부터 증발가스 라인(BL), 보다 구체적으로, 기액분리기(260)로부터 LNG 저장탱크(100)의 후단이자 열 회수 장치(200)의 전단인 지점으로 연결되는 제4 증발가스 분기라인(BL4);이 더 연결된다.

기액분리기(260)에서 분리된 기체 상태의 재액화되지 못한 증발가스는, 제4 증발가스 분기라인(BL4)을 따라 증발가스 라인(BL)으로 합류된다. 보다 구체적으로, 기액분리기(260)에서 분리된 재액화되지 못한 증발가스는 LNG 저장탱크(100)로부터 열 회수 장치(200)로 공급되는 증발가스 흐름에 합류된다.

또한, 본 실시예의 기액분리기(260)는 도면에 도시하지 않은 미스트 세퍼레이터(미도시)와 기액분리기(260)를 연결하는 제5 증발가스 분기라인(BL5);이 더 연결된다.

미스트 세퍼레이터는, 저압 컴프레서(210) 및 고압 컴프레서(220)의 전단에 설치되며, 저압 컴프레서(210) 및 고압 컴프레서(220)로 도입되는 증발가스로부터 미스트 성분을 분리한다.

저압 컴프레서(210) 및 고압 컴프레서(220)로 공급되는 증발가스에 미스트 성분이 혼입되면, 컴프레서의 구동부에 손상을 일으키는 등의 문제가 발생하므로, 컴프레서로 공급되기 전에 증발가스에 포함된 미스트 성분을 분리제거하는 미스트 세퍼레이터를 포함할 수 있다.

본 실시예의 제5 증발가스 분기라인(BL)은, 미스트 세퍼레이터에서 증발가스로부터 분리된 미스트 성분을 기액분리기(260)로 공급되도록 한다.

또한, 본 실시예의 증발가스 라인(BL)은, 증발가스 라인(BL)으로부터 분기되며 고압펌프(120b)로 연결되는 제6 증발가스 분기라인(BL6);을 더 포함할 수 있다.

제6 증발가스 분기라인(BL6)은, 고압펌프(120b)는 일정 압력으로 유지되는 석션 드럼의 역할도 가지므로, 고압펌프(120b)의 하우징 내 일정 압력을 유지하기 위하여, 고압펌프(120b)에서 생성된 증발가스를 증발가스 라인(BL)으로 합류시키거나, 증발가스 라인(BL)으로부터 증발가스가 고압펌프(120b)의 하우징으로 공급될 수 있도록 구비된다.

본 실시예의 열매체 순환부는, 열매체 순환부와 재기화부를 연결하는 열매체 라인(GL); 열매체가 열매체 라인(GL)을 따라 유동하도록 열매체를 가압하는 열매체 순환펌프(310); 재기화부에서 열교환에 의해 냉열을 얻은 열매체의 냉열을 회수하는 발전부;를 포함한다.

본 실시예에서 열매체는, 열매체 라인(GL)을 따라 유동하며, 재기화부에서 LNG와 열교환하면서 LNG의 냉열을 회수하고, LNG와의 열교환에 의해 냉각된 열매체는 발전부에서 냉열이 회수되며, 발전부에서 냉열이 회수되어 온도가 상승한 열매체는 열매체 순환펌프(310)에 의해 가압되어 재기화부로 공급된다.

본 실시예에서 열매체는, 글리콜 워터인 것을 예로 들어 설명한다.

또한, 본 실시예의 열매체 순환부는, 발전부와 열매체 순환펌프(310) 사이에 설치되며, 발전부로부터 배출되는 열매체를 수용하여, 발전부로부터 열매체 순환펌프(310)로 공급되는 열매체를 일정 압력 이상으로 유지시키는 팽창 베슬(340, expasion vessle);을 더 포함한다.

본 실시예에 따르면, 팽창 베슬(340)을 설치하여, 팽창 베슬(340)이 발전부로부터 열매체 순환펌프(310)로 공급되는 글리콜 워터의 부피 변화를 완화시키는 버퍼 역할을 함으로써, 열매체 순환펌프(310)로 공급되는 글리콜 워터의 압력이 일정 압력 이상의 수두를 유지할 수 있도록 하고, 따라서, 열매체 순환펌프(310)의 흡입(suction)측의 캐비테이션(cavitation) 현상을 방지할 수 있다.

본 실시예의 열매체 라인(GL)은, 열매체 라인(GL)으로부터 분기되어 트림히터(150)로 연결되는 제1 열매체 분기라인(GL1);을 포함한다. 본 실시예의 열매체는, 제1 열매체 분기라인(GL1)을 따라 트림히터(150)로 공급되고, 트림히터(150)에서 LNG를 기화시키면서 냉열을 얻어 발전부로 순환된다.

즉, 열매체 순환펌프(310)에 의해 열매체 라인(GL)을 순환하는 열매체는, 재기화부의 기화기(140) 또는 트림히터(150)의 열원으로 사용될 수 있다. 본 실시예에서, 열매체 순환부로부터 재기화부로 공급되는 열매체의 온도는 약 40℃일 수 있다.

열매체는, 열매체 라인(GL)을 따라, 기화기(140) 또는 트림히터(150)로 공급되고, 기화기(140) 또는 트림히터(150)에서 LNG와 열교환하면서 냉열을 회수하며, 발전부로 회수된다.

또한, 본 실시예의 열매체 라인(GL)은, 열매체 라인(GL)으로부터 분기되고 열매체가 재기화부를 우회하여 다시 열매체 순환부로 회수되도록 연결되는 제2 열매체 분기라인(GL2);을 포함할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 열매체 라인(GL)으로부터 제2 열매체 분기라인(GL2)이 분기되는 지점에는, 삼방밸브로서, 기화기(140)로 공급되는 열매체의 유량, 트림히터(150)로 공급되는 열매체의 유량 및 제2 열매체 분기라인(GL2)으로 분기되는 열매체의 유량을 조절하는 제1 유량 조절 밸브(320);가 설치될 수 있다.

재기화부로부터 열매체 순환부로 회수되는 열매체가 유동하는 열매체 라인(GL)에는, 열매체 라인(GL)을 따라 유동하는 열매체의 온도를 측정하고, 온도 측정값을 부하 제어기(600)로 전송하는 제1 온도 측정부(TT1);가 설치된다.

후술하는 부하 제어기(600)는, 발전부로 회수되는 열매체의 온도 측정값 및 발전부의 발전 부하에 따라, 제1 유량 조절 밸브(320)의 개도량을 제어함으로써, 발전부로 회수되는 열매체의 온도를 조절할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 열매체 라인(GL)은, 기화기(140) 및 트림히터(150)의 후단으로부터 열 회수 장치(200)로 연결된다. 즉, 본 실시예에서 기화기(140) 또는 트림히터(150)에서 열교환에 의해 LNG 또는 재기화 가스의 냉열을 회수한 열매체는, 열 회수 장치(200)에서, LNG 저장탱크(100)로부터 저압 컴프레서(210)로 공급되는 증발가스의 냉열을 회수하여 더 냉각된 후 발전부로 회수된다.

본 실시예의 열매체 라인(GL)은, 발전부로 회수되는 열매체가 열 회수 장치(200)를 우회하여 열 회수 장치(200)의 후단 흐름으로 합류하도록 열매체 라인(GL)으로부터 분기되는 제3 열매체 분기라인(GL3);을 더 포함한다.

열매체 라인(GL)으로부터 제3 열매체 분기라인(GL3)이 분기되는 지점에는, 제2 유량 조절 밸브(330);가 설치된다.

부하 제어기(600)는, 제2 유량 조절 밸브(330)를 제어하여, 발전부로 회수되는 열매체 중 열 회수 장치(200)에서 더 냉각시킬 열매체의 유량을 조절함으로써, 발전부로 회수되는 열매체의 온도를 조절한다.

본 실시예의 발전부는, 열매체가 LNG와의 열교환에 의해 회수한 냉열을 이용하여 전력을 생산하는 것과 함께, 열매체가 회수한 냉열을 회수하여 열매체를 다시 가열시키는, 유기 랭킨 사이클(Organic Rankine Cycle)일 수 있다.

본 실시예의 발전부는, 유기 랭킨 사이클의 작동유체를 순환시키는 작동유체 펌프(410); 작동유체를 증발시키는 작동유체 증발기(420); 작동유체 증발기(420)에서 증발된 작동유체를 이용하여 구동되는 터빈과, 터빈의 구동력을 전기 에너지로 전환시키는 발전기를 포함하는 터빈 발전기(430); 및 터빈 발전기(430)를 통과하면서 팽창된 작동유체를, 재기화부에서 LNG의 냉열을 회수한 열매체의 냉열을 이용하여 응축시키는 작동유체 응축기(440);를 포함한다.

본 실시예의 작동유체 펌프(410), 작동유체 증발기(420), 터빈 발전기(430) 및 작동유체 응축기(440)는 작동유체가 유동하는 작동유체 라인(WL);에 의해 연결된다.

또한, 작동유체 응축기(440)는, 작동유체 라인(WL) 및 열매체 라인(GL)과 연결된다. 즉, 작동유체 응축기(440)에서는 작동유체와 열매체가 열교환하여 작동유체가 응축되고, 열매체는 가열된다.

작동유체 응축기(440)에서 응축된 작동유체는 작동유체 라인(WL)을 따라 작동유체 펌프(410)로 순환되고, 작동유체 응축기(440)에서 가열된 열매체는 열매체 라인(GL)을 따라 열매체 순환펌프(310)로 순환된다.

또한, 작동유체 증발기(420)는, 작동유체가 유동하는 작동유체 라인(WL) 및 작동유체와 열교환하여 작동유체를 증발시키는 사이클 열매체가 순환하는 사이클 열매체 라인(HL);과 연결된다. 즉, 작동유체 증발기(420)에서는, 작동유체와 사이클 열매체가 열교환하여 작동유체가 증발되고, 사이클 열매체는 냉각된다.

작동유체 라인(WL)에는, 작동유체 증발기(420)로부터 터빈 발전기(430)로 공급되는 작동유체의 온도를 측정하고, 온도 측정값을 부하 제어기(600)로 전송하는 제2 온도 측정부(TT2);가 구비될 수 있다.

사이클 열매체 라인(HL)에는, 도시되지 않은 사이클 열매체 공급부로부터 작동유체 증발기(420)로 공급되는 사이클 열매체의 유량을 조절하는 제5 유량 조절 밸브(510);가 설치된다.

부하 제어기(600)는, 제2 온도 측정부(TT2)의 측정값과 터빈 발전기(430)의 발전 부하에 따라, 제5 유량 조절 밸브(510)의 개도량을 조절한다. 제5 유량 조절 밸브(510)의 개도량을 조절함으로써, 작동유체 증발기(420)로 공급되는 사이클 열매체의 유량 즉, 작동유체 증발기(420)에서 형성되는 작동유체 과열가스의 온도를 제어한다. 즉, 부하 제어기(600)는, 터빈 발전기(430)에서 생산할 전력 부하에 적합한 온도의 작동유체가 터빈 발전기(430)로 공급되도록 제어한다.

본 실시예의 사이클 열매체 라인(HL)은, 사이클 열매체 라인(HL)으로부터 분기되며 사이클 열매체가 작동유체 증발기(420)를 우회하도록 형성되는 제1 사이클 열매체 분기라인(HL1);을 더 포함할 수 있다.

제1 사이클 열매체 분기라인(HL1)이 사이클 열매체 라인(HL)으로부터 분기되는 지점에 제5 유량 조절 밸브(510)가 설치될 수 있다.

제5 유량 조절 밸브(510)의 제어에 의해, 사이클 열매체 공급부로부터 작동유체 증발기(420)로 공급되는 사이클 열매체의 일부는, 제1 사이클 열매체 분기라인(HL1)을 따라 작동유체 증발기(420)를 우회하여 사이클 열매체 공급부로 재순환될 수 있다.

터빈 발전기(430)에서 터빈을 구동시키면서 작동유체 과열가스는 저압의 포화액체가 되고, 저압의 포화액체 상태의 작동유체가 작동유체 응축기(440)로 공급된다.

본 실시예에 따른 LNG 재기화 시스템은, 제1 유량 조절 밸브(320), 제2 유량 조절 밸브(330), 제3 유량 조절 밸브(230), 제4 유량 조절 밸브(240) 및 제5 유량 조절 밸브(510)를 제어하여, 터빈 발전기(430)의 발전 부하에 따라, 열매체 라인(GL)을 따라 유동하는 열매체의 온도, 작동유체 라인(WL)을 따라 유동하는 발전부의 작동유체의 온도 및 사이클 열매체 라인(HL)을 따라 유동하는 사이클 열매체의 온도, 재액화 라인(RL)을 따라 유동하는 증발가스의 흐름 상태를 조절하는 부하 제어기(600);를 더 포함할 수 있다.

이하, 상술한 본 발명의 제2 실시예에 따른 LNG 재기화 시스템의 작동 원리를 설명하기로 한다.

재기화시킬 LNG를, LNG 저장탱크(100)로부터, LNG 공급펌프를 가동시켜 고압펌프(120b)로 공급한다. 이때, LNG 공급펌프로부터 토출된 LNG는 고압펌프(120b)의 하우징에 수용된다. LNG 저장탱크(100)로부터 고압펌프(120b)로 공급하는 LNG의 유량은, 고압 가스 수요처에서 요구하는 재기화 가스 유량 또는 하우징 내 수위 레벨 및 내압에 따라 제어될 수 있다. 또한, 하우징의 수위 레벨과 내압은 일정하게 유지시킨다. 하우징의 수위 레벨 및 내압은 LNG 공급펌프와 고압펌프(120b)의 작동 상태 및 제6 증발가스 분기라인(BL6)을 통해 하우징으로 공급하는 또는 하우징으로부터 배출하는 증발가스의 유량 등을 조절함으로써 제어할 수 있다.

고압펌프(120b)를 이용하여, 재기화시킬 LNG를 고압 가스 수요처에서 요구하는 압력 또는 그 이상으로 압축시키고, 고압으로 압축된 고압 LNG를 예열기(130)로 공급한다. 본 실시예에서 고압펌프(120b)는 재기화시킬 LNG를 100 barg 이상으로 압축시킨다.

예열기(130)에서는, 고압펌프(120b)에서 압축된 재기화시킬 LNG와, 열 회수 장치(200)에서 냉각되고 재액화 라인(RL)을 따라 유동하는 저압 증발가스를 열교환시켜, 재기화시킬 LNG는 가열하고, 재액화시킬 증발가스는 냉각시킨다.

예열기(130)에서 가열된 압축 LNG는 기화기(140)로 공급한다.

기화기(140)는 고압 LNG를 열교환에 의해 기화시키고, 기화기(140)에서 기화된 고압의 재기화 가스는 트림히터(150)에서 열매체를 이용하여 더 가열시켜 고압 가스 수요처로 공급한다.

본 실시예에서, 기화기(140)로부터 고압 가스 수요처로 공급하는 재기화 가스의 온도가, 고압 가스 수요처에서 요구하는 온도보다 낮은 경우, 재기화 가스를 트림히터(150)에서 더 가열시킨 후 고압 가스 수요처로 공급할 수 있다.

기화기(140) 및 트림히터(150)에서 열매체는 LNG의 냉열을 회수하여 LNG를 기화시킨다. LNG와 열교환하면서 냉각된 열매체는, 열 회수 장치(200)에서 증발가스의 냉열에 의해 더 냉각시킨 후 작동유체 응축기(440)로 회수한다.

부하 제어기(600)는, 제2 유량 조절 밸브(330)를 제어하여, 열 회수 장치(200)에서 더 냉각시킬 열매체의 유량을 조절함으로써, 작동유체 응축기(440)로 회수하는 열매체의 온도를 제어할 수 있다. 작동유체 응축기(440)로 회수하는 열매체의 온도는, 발전부의 발전 부하에 따라 조절할 수 있다.

기화기(140)에서 LNG를 기화시키면서 열매체를 냉각시키고, 작동유체 응축기(440)에서 열매체가 회수한 LNG의 냉열을 이용하여 작동유체를 포화액체로 응축시키면서, 열매체를 재가열시킨다. 본 실시예의 작동유체 응축기(440)에서 가열된 열매체의 온도는 약 40℃일 수 있다.

작동유체 응축기(440)에서 작동유체를 응축시키면서 가열된 열매체는, 다시 기화기(140)로 순환공급한다.

작동유체 응축기(440)에서 응축시킨 작동유체는, 작동유체 펌프(440)로 가압하여, 작동유체 증발기(240)에서 사이클 열매체와 열교환시켜, 작동유체를 과열가스로 증발시키고, 과열가스를 이용하여 터빈 발전기(430)를 구동시킴으로써 전력을 생산한다.

부하 제어기(600)는, 작동유체 응축기(440)로 회수하는 열매체의 온도와 터빈 발전기(430)의 발전 부하, 터빈 발전기(430)로 공급하는 작동유체의 온도 등을 이용하여, 제1 유량 조절 밸브(320)를 제어함으로써 기화기(140) 또는 트림히터(150)로 공급할 열매체의 유량 및 기화기(140)와 트림히터(150)를 모두 우회하여 작동유체 응축기(440)로 회수할 열매체의 유량을 조절하고, 제5 유량 조절 밸브(510)를 제어함으로써 작동유체 증발기(420)로 공급할 사이클 열매체의 유량과 작동유체 증발길(450)를 우회시킬 사이클 열매체의 유량을 조절한다.

기화기(140) 또는 트림히터(150)로 공급할 열매체의 유량을 조절함으로써, 기화기(140) 또는 트림히터(150)의 재기화 가스 배출온도를 조절할 수 있다. 또한, 기화기(140) 또는 트림히터(150)로 공급할 열매체의 유량은 기화기(140) 또는 트림히터(150)의 재기화 가스 배출온도를 이용하여 조절할 수도 있다.

또한, 제2 열매체 분기라인(GL2)을 따라 기화기(140) 및 트림히터(150)를 모두 우회하여 작동유체 응축기(440)로 회수하는 열매체의 유량을 조절함으로써, 작동유체 응축기(440)로부터 배출되는 작동유체 포화액의 온도를 조절할 수 있다.

또한, 터빈 발전기(430)의 발전 부하에 따라, 제2 열매체 분기라인(GL2)을 따라 기화기(140) 및 트림히터(150)를 모두 우회하여 작동유체 응축기(440)로 회수하는 열매체의 유량을 조절할 수도 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, LNG를 재기화시키면서 회수되는 냉열을 이용하여 전력을 생산하고, 전력을 생산하는 작동유체의 응축열, 응축잠열을 이용하여 재기화 가스를 공급하는데 활용하므로, 에너지 효율이 높고 다른 추가 열매체의 공급 없이 LNG 재기화 효율을 극대화할 수 있다.

LNG 저장탱크(100)에서 생성된 증발가스는, 열 회수 장치(200)에서 재액화시킬 저압 증발가스와 열매체 순환부로 회수되는 열매체와의 열교환에 의해, 냉열을 회수한 후, 저압으로 압축시켜 선내 엔진 등 저압 가스 수요처로 공급하고, 저압 가스 수요처로 공급하고 남은 저압 증발가스 중 일부는, 제2 증발가스 분기라인(BL2)으로 분기시켜, 고압 컴프레서(220)에서 고압으로 압축시킨 후 고압 가스 수요처로 공급하거나, 재액화시켜 LNG 저장탱크(100)로 회수한다.

재액화시킬 저압 증발가스는, 열 회수 장치(200)로 공급하여, LNG 저장탱크(100)로부터 배출된 증발가스의 냉열에 의해 냉각시키고, 예열기(130)로 공급하여, 재기화시킬 LNG의 냉열에 의해 더 냉각시키며, 팽창밸브(250)에서 LNG 저장탱크(100)로 공급하기 위한 압력으로 단열팽창시키면서 온도가 더 낮아진다.

부하 제어기(600)는, 제3 유량 조절 밸브(230)를 제어하여, 열 회수 장치(200)에서 냉각시킬 저압 증발가스의 유량을 조절할 수 있다.

예를 들어, 제3 유량 조절 밸브(230)를 제어하여 열 회수 장치(200)를 우회하는 저압 증발가스의 유량을 증가시키면, 즉, 제1 재액화 라인(RL1)으로 분기시키는 저압 증발가스의 유량을 증가시키면, 열 회수 장치(200)에서 냉각되는 열매체의 온도가 더 낮아지고, 따라서 터빈 발전기(600)의 발전 효율은 증가한다.

팽창밸브(250)를 통과한 증발가스는 기액분리기(260)로 공급하여 기액분리하고, 액체 상태의 재액화 증발가스는 LNG 저장탱크(100)로 공급하며, 재액화되지 않은 기체 상태의 증발가스는 LNG 저장탱크(100)로부터 열 회수 장치(200)로 공급하는 증발가스 흐름에 합류시킨다.

따라서, 본 실시예에 따르면, 제1 실시예와 비교하여, 재응축기의 역할을 가지는 석션 드럼을 삭제하고, 열 회수 장치(200), 예열기(130), 팽창밸브(150) 및 기액분리기(260)를 구비함으로써, 증발가스를 LNG와의 혼합에 의해 응축시키는 것이 아니라, 재액화시켜 회수함으로써, 기화기(140)의 재기화 용량을 작은 것으로 구비할 수 있는 것과 동시에, 재기화를 실시하지 않을 때에도, 증발가스를 전량 재액화시켜 회수할 수 있다.

또한, 열 회수 장치(200)로 공급하는 저압 증발가스의 유량을 조절함으로써, 기액분리기(260)에서 분리되는 재액화되지 않은 기체 상태의 증발가스의 유량을 조절할 수 있다. 예를 들어, 재기화를 실시하지 않거나, 재기화 용량이 적을 때에도, 열 회수 장치(200)로 공급되는 증발가스의 유량을 조절하더라도, 열 회수 장치(200)에서의 냉열을 충분히 제공할 수 있으므로, 터빈 발전기(430)의 발전 부하를 일정 용량 이상으로 꾸준히 유지시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 실시 예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시 예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로 상술한 실시 예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고, 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100 : LNG 저장탱크
110 : 석션 드럼
120a, 120b : 고압펌프
130 : 예열기
140 : 기화기
150 : 트림히터
200 : 열 회수 장치
210 : 저압 컴프레서
220 : 고압 컴프레서
230 : 제3 유량 조절 밸브
240 : 제4 유량 조절 밸브
250 : 팽창 밸브
260 : 기액 분리기
310 : 열매체 순환펌프
320 : 제1 유량 조절 밸브
330 : 제2 유량 조절 밸브
340 : 팽창 베슬
410 : 작동유체 펌프
420 : 작동유체 기화기
430 : 터빈 발전기
440 : 작동유체 응축기
510 : 제5 유량 조절 밸브
600 : 부하 제어기
TT1 : 제1 온도 측정부
TT2 : 제2 온도 측정부
LL : 재기화 라인
BL : 증발가스 라인
RL : 재액화 라인
GL : 열매체 라인
WL : 작동유체 라인
HL : 사이클 열매체 라인

Claims (15)

1. 액화가스가 자연기화하여 생성된 증발가스를 재액화시켜 회수하는 재액화부;
   상기 액화가스를 기화시켜 재기화 가스 수요처로 공급하는 재기화부; 및
   상기 재기화부로 열매체를 공급하고, 상기 재기화부에서 액화가스로부터 냉열을 회수한 열매체를 회수하여 전력을 생산하는 열매체 순환부;를 포함하고,
   상기 재액화부는,
   상기 증발가스를 압축하는 컴프레서; 및
   상기 압축 전 증발가스의 냉열을 회수하여, 상기 압축 증발가스와 상기 열매체 순환부로 회수되는 열매체를 냉각시키는 열 회수 장치;를 포함하며,
   상기 재기화부는,
   상기 기화시킬 액화가스를 압축하는 고압펌프;
   상기 압축된 액화가스의 냉열을 회수하여, 상기 열 회수 장치에서 냉각된 압축 증발가스를 냉각시키는 예열기; 및
   상기 예열기에서 냉열이 회수된 압축 액화가스를 상기 열매체와의 열교환에 의해 기화시키는 기화기;를 포함하는, 유기 랭킨 사이클을 이용한 액화가스 재기화 시스템.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 열매체 순환부는,
   작동유체가 순환하는 발전부;를 포함하고,
   상기 발전부는,
   상기 열매체가 회수한 냉열을 상기 작동유체에 공급하는 작동유체 응축기;
   상기 작동유체 응축기에서 응축된 작동유체를 과열가스로 생성하는 작동유체 증발기; 및
   상기 과열가스로 터빈을 구동시키고, 전력을 생산하는 터빈 발전기;를 포함하며,
   상기 작동유체 응축기에서 상기 회수한 열매체의 냉열이 상기 작동유체로 회수되면서 상기 작동유체의 응축열에 의해 가열된 열매체를 상기 재기화부로 공급하는 열매체 공급펌프;를 더 포함하는, 유기 랭킨 사이클을 이용한 액화가스 재기화 시스템.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 압축 증발가스가 상기 열 회수 장치를 우회하여 상기 열 회수 장치 후단 흐름으로 합류하도록 상기 압축 증발가스의 유로를 제어하는 제3 유량 조절 밸브; 및
   상기 터빈 발전기의 발전 부하에 따라 상기 제3 유량 조절 밸브를 제어하여 상기 발전부로 회수되는 열매체의 온도를 조절하는 부하 제어기;를 포함하는, 유기 랭킨 사이클을 이용한 액화가스 재기화 시스템.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 재액화부는,
   상기 열 회수 장치 및 예열기 중 어느 하나 이상을 통과하면서 냉각된 압축 증발가스를 감압시키는 팽창밸브; 및
   상기 팽창밸브를 통과한 감압 증발가스를 기액분리하는 기액분리기;를 더 포함하여,
   상기 기액분리기에서 분리된 액체 상태의 재액화 증발가스가 액화가스 저장탱크로 회수되는, 유기 랭킨 사이클을 이용한 액화가스 재기화 시스템.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 기액분리기에서 분리된 기체 상태의 재액화되지 않은 증발가스를 상기 열 회수 장치로 공급되는 증발가스 흐름으로 합류시키는 제4 증발가스 분기라인;을 포함하고,
   상기 제3 유량 조절 밸브의 제어에 의해, 상기 제4 증발가스 분기라인을 통해 유동하는 증발가스의 유량이 조절되는, 유기 랭킨 사이클을 이용한 액화가스 재기화 시스템.
7. 청구항 3에 있어서,
   상기 기화기에서 기화된 재기화 가스가 상기 가스 수요처에서 요구하는 온도보다 낮은 경우, 상기 열매체와의 열교환에 의해 상기 재기화 가스를 가열시키는 트림히터;를 더 포함하는, 유기 랭킨 사이클을 이용한 액화가스 재기화 시스템.
8. 청구항 3 또는 7에 있어서,
   상기 재기화부로 공급되는 열매체의 유로와 상기 재기화부를 우회하여 상기 열매체 순환부로 회수되는 열매체의 유로를 제어하는 제1 유량 조절 밸브; 및
   상기 터빈 발전기의 발전 부하에 따라 상기 제1 유량 조절 밸브를 제어하여 상기 열매체 순환부로 회수되는 열매체의 온도를 조절하는 부하 제어기;를 더 포함하는, 유기 랭킨 사이클을 이용한 액화가스 재기화 시스템.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 고압펌프에서 생성된 증발가스를 상기 열 회수 장치로 공급되는 증발가스 흐름에 합류시키거나, 상기 열 회수 장치로 공급되는 증발가스 흐름을 상기 고압펌프로 유입시키는 제6 증발가스 분기라인;을 더 포함하는, 유기 랭킨 사이클을 이용한 액화가스 재기화 시스템.
10. 액화가스는 열매체와의 열교환에 의해 기화시켜 재기화 가스 수요처로 공급하고,
    상기 액화가스가 자연기화하여 생성된 증발가스는 재액화시켜 회수하고,
    상기 액화가스를 기화시키면서 냉각된 열매체를 열매체 순환부로 회수하여 전력을 생산하되,
    상기 열매체 순환부에서는, 전력 생산을 위해 냉열이 회수되면서 열매체가 가열되고,
    상기 가열된 열매체를 상기 액화가스를 재기화시키기 위해 순환공급하며,
    상기 증발가스를 재액화시키는 것은,
    상기 증발가스를 압축시키고, 상기 압축 전 증발가스의 냉열을 회수하여 상기 압축 증발가스 및 상기 열매체 순환부로 회수하는 열매체를 냉각시키는 것을 포함하며,
    상기 전력 생산 부하에 따라 상기 압축 전 증발가스와 열교환시킬 압축 증발가스의 유량을 조절하고, 상기 압축 전 증발가스의 유량 조절에 따라 상기 열매체 순환부로 회수하는 열매체의 온도를 조절하는, 유기 랭킨 사이클을 이용한 액화가스 재기화 방법.
11. 삭제
12. 삭제
13. 청구항 10에 있어서,
    상기 열매체와의 열교환에 의해 기화시킨 재기화 가스의 온도가, 상기 재기화 가스 수요처에서 요구하는 온도보다 낮으면, 상기 열매체와의 열교환에 의해 가열시키는, 유기 랭킨 사이클을 이용한 액화가스 재기화 방법.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 전력 생산 부하에 따라
    상기 액화가스를 기화시킬 열매체의 유량, 상기 재기화 가스를 가열시킬 열매체의 유량 및 상기 액화가스 또는 재기화 가스와 열교환하지 않고 상기 열매체 순환부로 순환시킬 열매체의 유량을 조절하여,
    상기 열매체 순환부로 회수하는 열매체의 온도를 조절하는, 유기 랭킨 사이클을 이용한 액화가스 재기화 방법.
15. 청구항 10에 있어서,
    상기 기화시킬 액화가스를 압축시키고,
    상기 압축 액화가스는 상기 압축 전 증발가스와의 열교환에 의해 냉각된 압축 증발가스와 열교환시켜 예열시킨 후,
    상기 예열된 압축 액화가스를 상기 열매체와의 열교환에 의해 기화시키는, 유기 랭킨 사이클을 이용한 액화가스 재기화 방법.

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