KR102449408B1 - 액화가스 재기화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의해 액화가스 재기화 시스템이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템은, 저장탱크에 저장된 액화가스를 공급하는 가스공급라인과, 가스공급라인 상에 설치되어 액화가스를 가압하는 가압펌프와, 가압펌프 후단의 가스공급라인에 설치되어 가압된 액화가스를 열매체와 열교환하여 증발가스로 기화시키는 기화기와, 독립된 사이클을 구성하여 열매체가 순환하며, 기화기를 경유하는 제1 순환라인과, 제1 순환라인 상에 설치되어 기화기를 통과하여 냉각된 열매체를 증기와 열교환하여 제1 온도로 가열하는 제1 히터와, 기화기와 제1 히터 사이의 제1 순환라인에 설치되어 열매체를 가압하는 순환펌프와, 독립된 사이클을 구성하여 증기가 순환하며, 순환펌프와 제1 히터를 차례로 경유하는 제2 순환라인, 및 제2 순환라인 상에 설치되어 제1 히터를 통과하며 액화된 증기를 기화시키는 보일러를 포함하되, 순환펌프는 증기의 에너지로 구동될 수 있다.

Description

액화가스 재기화 시스템{Liquefied gas re-gasification system}

본 발명은 액화가스 재기화 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시스템 구동에 소모되는 전력량을 감소시켜 시스템 효율을 향상시킬 수 있는 액화가스 재기화 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 액화천연가스(LNG: Liquefied Natural Gas)는 천연가스를 극저온, 약 -163℃로 냉각하여 부피를 현저하게 줄인 상태로, LNG 운반선, 부유식 액화가스 저장선(FSRU; Floating Storage and Re-gasification Unit) 등을 통해 육상의 소비처로 운반된다. 그러나, LNG 운반선 또는 부유식 액화가스 저장선의 저장탱크에는 액화천연가스가 액체 상태로 저장되고, 액화천연가스를 소비하는 소비처는 통상, 액체 상태가 아닌 기체 상태로 액화천연가스를 소비하므로, 액화천연가스를 소비처로 공급하기 전에 재기화시킬 필요가 있다. 따라서, LNG 운반선, 부유식 액화가스 저장선 등에는 극저온의 액화천연가스를 해수, 엔진 폐열 등의 열매체와 열교환하여 고온 고압의 증발가스로 기화시키는 재기화 시스템이 마련된다.

한편, 액체 상태의 액화천연가스는 약 -163℃의 극저온 상태이므로, 열교환 시 열매체와의 온도 차이가 너무 크면 액화천연가스를 가열하는 열교환기의 내구성이 저하될 수 있으며, 해수를 이용하여 액화천연가스를 직접 가열하면 열교환기에 부식이 발생할 수 있다. 이에, 액화천연가스와 열매체 사이의 온도 차이를 줄이기 위해 글리콜 워터를 열매체로 사용하고, 열매체인 글리콜 워터와 해수를 열교환하여 액화천연가스를 간접 가열하는 방식의 재기화 시스템이 개발되었다. 그러나, 이러한 재기화 시스템은, 열매체를 가압하는 펌프와, 해수를 가압하는 펌프를 전기 모터로 구동하여 전력소모량이 증대되고 시스템 효율은 저하되는 문제점이 있다.

이에, 시스템 구동에 소모되는 전력량을 감소시켜 시스템 효율을 향상시킬 수 있는 액화가스 재기화 시스템이 필요하게 되었다.

대한민국 등록특허 제10-0609350호 (2006. 07. 28.)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 시스템 구동에 소모되는 전력량을 감소시켜 시스템 효율을 향상시킬 수 있는 액화가스 재기화 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템은, 저장탱크에 저장된 액화가스를 공급하는 가스공급라인과, 상기 가스공급라인 상에 설치되어 상기 액화가스를 가압하는 가압펌프와, 상기 가압펌프 후단의 상기 가스공급라인에 설치되어 가압된 상기 액화가스를 열매체와 열교환하여 증발가스로 기화시키는 기화기와, 독립된 사이클을 구성하여 상기 열매체가 순환하며, 상기 기화기를 경유하는 제1 순환라인과, 상기 제1 순환라인 상에 설치되어 상기 기화기를 통과하여 냉각된 상기 열매체를 증기와 열교환하여 제1 온도로 가열하는 제1 히터와, 상기 기화기와 상기 제1 히터 사이의 상기 제1 순환라인에 설치되어 상기 열매체를 가압하는 순환펌프와, 독립된 사이클을 구성하여 상기 증기가 순환하며, 상기 순환펌프와 상기 제1 히터를 차례로 경유하는 제2 순환라인, 및 상기 제2 순환라인 상에 설치되어 상기 제1 히터를 통과하며 액화된 상기 증기를 기화시키는 보일러를 포함하되, 상기 순환펌프는 상기 증기의 에너지로 구동된다.

상기 액화가스 재기화 시스템은, 상기 기화기 후단의 상기 가스공급라인에 설치되어 상기 증발가스를 상기 열매체와 열교환하여 소비처에서 요구하는 온도로 가열하는 보조히터와, 상기 제1 히터 후단의 상기 제1 순환라인에 설치되어 상기 제1 온도로 가열된 상기 열매체를 상기 기화기에서 요구하는 제2 온도로 가열하는 제2 히터, 및 상기 제2 히터 후단의 상기 제1 순환라인에서 분기되어 상기 보조히터를 경유하는 제1 분기라인을 더 포함하며, 상기 제1 분기라인은 상기 기화기 후단의 상기 제1 순환라인에 합류될 수 있다.

상기 액화가스 재기화 시스템. 상기 해수를 공급하며, 상기 제2 히터를 경유하는 해수공급라인과, 상기 제2 히터 전단의 상기 해수공급라인에 설치되어 상기 해수를 가압하는 해수펌프, 및 상기 보일러 후단의 상기 제2 순환라인에서 분기되며, 상기 해수펌프를 경유한 후 상기 제1 히터 전단의 상기 제2 순환라인에 합류되는 제2 분기라인을 더 포함하며, 상기 해수펌프는 상기 증기의 에너지로 구동될 수 있다.

상기 열매체는, 에틸렌글리콜과 물의 혼합물인 글리콜 워터일 수 있다.

상기 액화가스 재기화 시스템은, 상기 저장탱크와 상기 가압펌프 사이의 상기 가스공급라인에 설치되며, 상기 액화가스가 일시 저장되는 액화가스드럼을 더 포함할 수 있다.

상기 액화가스 재기화 시스템은, 상기 가압펌프와 상기 기화기 사이의 상기 가스공급라인에서 분기되어 상기 액화가스드럼에 연결되는 우회라인을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 열매체를 가열하는 증기의 에너지를 이용하여 열매체를 가압하는 순환펌프와, 해수를 가압하는 해수펌프를 각각 구동하므로, 시스템 구동에 소모되는 전력량이 감소되어 시스템 효율이 향상될 수 있다.

또한, 종래의 글리콜 워터와 해수를 이용한 재기화 시스템에서 배관만 추가하면 구현이 가능하므로, 기존 LNG 운반선, 부유식 액화가스 저장선 등에 용이하게 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 액화가스 재기화 시스템의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템에 관하여 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템은 극저온의 액화천연가스와 열매체의 열교환을 통해 액화천연가스를 고온 고압의 증발가스로 기화하여 육상의 소비처로 공급하는 장치로, 예를 들어, LNG 운반선, 부유식 액화가스 저장선 등과 같은 선박 또는 해양 구조물에 설치될 수 있다.

액화가스 재기화 시스템은 열매체를 가열하는 증기의 에너지를 이용하여 열매체를 가압하는 순환펌프와, 해수를 가압하는 해수펌프를 각각 구동하므로, 시스템 구동에 소모되는 전력량이 감소되어 시스템 효율이 향상될 수 있다. 또한, 종래의 글리콜 워터와 해수를 이용한 재기화 시스템에서 배관만 추가하면 구현이 가능하므로, 기존 LNG 운반선, 부유식 액화가스 저장선 등에 용이하게 적용될 수 있는 특징이 있다.

이하, 도 1을 참조하여, 액화가스 재기화 시스템(1)에 관하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템을 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 액화가스 재기화 시스템(1)은 가스공급라인(10)과, 가압펌프(20)와, 기화기(30)와, 제1 순환라인(40)과, 제1 히터(50)와, 순환펌프(60)와, 제2 순환라인(70), 및 보일러(80)를 포함한다.

가스공급라인(10)은 저장탱크(도시되지 않음)에 저장된 액화가스를 공급하는 라인으로, 일단이 저장탱크의 하부에 연결되고 타단이 연장되어 소비처, 예를 들어, 육상의 소비처에 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 여기서, 액화가스라 함은, 가스 상태의 화합물이나 혼합물을 냉각하거나 압축하여 액화(液化)한 가스로, 예를 들어, 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)일 수 있다. 이하, 액화가스가 액화천연가스인 것으로 한정하여 보다 구체적으로 설명한다. 액화가스는 -161.3℃, 5.5bar의 상태로 가스공급라인(10)에 공급되며, 가스공급라인(10)을 따라 가압펌프(20)로 이동한다.

가압펌프(20)는 가스공급라인(10) 상에 설치되어 액화가스를 가압하는 것으로, 통상의 고압 부스터 펌프(High Pressure Booster Pump)일 수 있다. 가압펌프(20)는 소비처에서 요구되는 압력 또는 그 이상으로 액화가스를 가압할 수 있으며, 가압펌프(20)를 통과한 액화가스는 -155℃, 111.3bar의 상태가 될 수 있다. 도면 상에는 가스공급라인(10) 상에 하나의 가압펌프(20)가 설치된 것으로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 복수 개의 가압펌프(20)가 직렬로 설치되어 액화가스를 다단으로 가압할 수도 있다. 저장탱크와 가압펌프(20) 사이의 가스공급라인(10)에는 액화가스를 일시 저장 및 일정한 압력으로 토출하는 액화가스드럼(11)이 설치되어, 가압펌프(20)에는 일정한 양의 액화가스가 일정한 압력으로 공급될 수 있다.

액화가스드럼(11)은 기상의 액화가스와 액상의 액화가스를 분리하여 기상의 액화가스를 응축시키며, 내부 압력이 가스공급라인(10)의 내부 압력보다 높게 유지될 수 있다. 즉, 액화가스드럼(11)은 버퍼탱크(buffer tank)와, 기액분리기(separator), 및 응축기(re-condenser)의 역할을 동시에 수행할 수 있다. 이러한 액화가스드럼(11)은 일 측에 우회라인(12)이 연결될 수 있다. 우회라인(12)은 가압펌프(20)와 후술할 기화기(30) 사이의 가스공급라인(10)에서 분기되는 라인으로, 액화가스드럼(11)의 상측에 연결될 수 있다. 가스공급라인(10) 상에 우회라인(12)이 분기됨으로써, 기화기(30)의 설계 용량에 대응하는 양의 액화가스가 가스공급라인(10)을 따라 기화기(30)로 공급될 수 있으며, 이로 인해, 기화기(30)의 기화 효율이 극대화될 수 있다. 또한, 기화기(30)의 설계 용량을 초과하는 나머지 양의 액화가스가 우회라인(12)을 따라 액화가스드럼(11)으로 공급될 수 있어, 액화가스드럼(11)의 내부 압력이 가스공급라인(10)의 내부 압력보다 높게 유지될 수 있다. 우회라인(12)을 유동하는 액화가스는 가압펌프(20)에서 가압된 상태이므로, 우회라인(12) 상에 액화가스를 가압하기 위한 별도의 펌프장치가 없더라도 액화가스드럼(11)으로 액화가스의 공급이 원활하게 이루어질 수 있다. 또한, 액화가스드럼(11)의 내부 압력이 가스공급라인(10)의 내부 압력보다 높게 유지됨으로써, 액화가스가 가압펌프(20)에 일정한 압력으로 토출될 수 있다. 우회라인(12)과, 우회라인(12) 후단의 가스공급라인(10) 상에는 각각, 액화가스의 유동을 제어하는 밸브가 설치되어 우회라인(12) 측 액화가스의 유동과 가스공급라인(10) 측 액화가스의 유동을 제어할 수 있다.

기화기(30)는 가압펌프(20) 후단의 가스공급라인(10)에 설치되어 가압펌프(20)에서 가압된 액화가스를 열매체와 열교환하여 증발가스로 기화시키는 것으로, 통상의 열교환기일 수 있다. 여기서, 열매체라 함은, 서로 다른 적어도 두 가지의 물질을 혼합한 혼합물로, 예를 들어, 에틸렌글리콜과 물의 혼합물인 글리콜 워터일 수 있다. 글리콜 워터를 열매체로 사용할 경우, 열교환기나 배관라인을 부식시킬 위험이 적고, 폭발성이 없어 안전하며, 조성 변경이 용이한 장점이 있다. 그러나, 열매체가 글리콜 워터인 것으로 한정될 것은 아니며, 열매체는 다양하게 변형될 수 있다. 액체 상태의 액화가스는 기화기(30)에서 열매체와 열교환을 통해 열을 받아 기체 상태의 증발가스로 기화되고, 고온 고압의 열매체는 액화가스와 열교환을 통해 열을 잃어 저온 저압의 상태가 된다. 예를 들어, -155℃, 111.3bar의 액화가스는 기화기(30)에서 15℃, 1.5bar의 열매체와 열교환을 통해 기화되어 -15℃, 110bar의 증발가스가 되고, 열매체는 -8℃, 0.5bar로 냉각될 수 있다. 전술한 바와 같이, 액화가스는 가압펌프(20)에서 가압된 상태이므로, 열매체와 열교환을 통해 용이하게 기화될 수 있으며, 액화가스가 기화될 때 발생되는 증발 잠열에 의한 냉각 에너지는 열매체에 흡수될 수 있다. 열매체는 후술할 제1 순환라인(40)을 통해 기화기(30)를 통과할 수 있으며, 냉각 에너지를 흡수한 상태로 제1 순환라인(40)을 순환할 수 있다. 제1 순환라인(40)에 관해서는 후술하여 보다 상세히 설명한다. 액화가스가 기화되어 생성된 증발가스는 기화기(30) 후단의 가스공급라인(10)에 설치된 보조히터(31)로 이동한다.

보조히터(31)는 증발가스를 열매체와 열교환하여 소비처에서 요구하는 온도로 가열하는 것으로, 통상의 열교환기일 수 있다. 예를 들어, -15℃, 110bar의 증발가스는 보조히터(31)에서 15℃, 1.5bar의 열매체와 열교환하여 5℃, 100bar의 상태가 되고, 열매체는 0℃, 0.5bar로 냉각될 수 있다. 이 때, 열매체는 제1 순환라인(40)에서 분기된 제1 분기라인(41)을 통해 보조히터(31)를 통과할 수 있으며, 제1 분기라인(41)에 관해서는 후술하여 보다 상세히 설명한다. 보조히터(31)에서 가열된 증발가스는 가스공급라인(10)을 통해 5℃, 100bar의 상태로 소비처에 공급된다.

한편, 전술한 바와 같이, 열매체는 냉각 에너지를 흡수한 상태로 제1 순환라인(40)을 순환한다. 제1 순환라인(40)은 독립된 사이클을 구성하여 열매체가 순환하는 라인으로, 기화기(30)를 경유할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 순환라인(40) 상에는 순환펌프(60)와, 제1 히터(50), 및 제2 히터(51)가 차례로 설치되며, 제2 히터(51) 후단에서 기화기(30)를 경유한다.

제1 히터(50)는 기화기(30)를 통과하며 냉각된 열매체를 증기와 열교환하여 제1 온도로 가열하는 것으로, 통상의 열교환기일 수 있다. 여기서, 제1 온도라 함은, 후술할 제2 히터(51)에서 열매체와 해수의 열교환 효율을 최대로 하기 위해 요구되는 온도일 수 있으며, 증기는 후술할 제2 순환라인(70)을 통해 제1 히터(50)를 통과할 수 있다. 기화기(30)를 통과하며 냉각된 열매체는 제1 히터(50)에서 증기와 열교환을 통해 열을 받아 제1 온도로 가열되고, 고온 고압의 증기는 열매체와 열교환을 통해 열을 잃어 액화(液化)될 수 있다. 기화기(30)와 제1 히터(50) 사이의 제1 순환라인(40)에는 적어도 하나의 순환펌프(60)가 설치되며, 순환펌프(60)는 제1 순환라인(40)을 순환하는 열매체를 가압할 수 있다. 예를 들어, 기화기(30)를 통과하여 -8℃, 0.5bar로 냉각된 열매체는 순환펌프(60)에서 가압되어 -6.13℃, 5bar의 상태가 되고, -6.13℃, 5bar의 상태로 제1 히터(50)에서 -0.67bar, 585kcal/kg의 증기와 열교환을 통해 가열되어 5℃, 4bar의 상태가 될 수 있다. 제1 히터(50) 후단의 제1 순환라인(40)에는 제2 히터(51)가 설치된다. 제2 히터(51)는 제1 히터(50)에 제1 온도로 가열된 열매체와 해수를 열교환하여 기화기(30)에서 요구하는 제2 온도로 가열하는 것으로, 통상의 열교환기일 수 있다. 예를 들어, 제1 온도로 가열된 열매체는 제2 히터(51)에서 14℃ 이하의 해수와 열교환을 통해 열을 받아 15℃, 1.5bar의 상태가 되고, 해수는 열매체와 열교환을 통해 열을 잃어 7℃가 될 수 있다. 해수는 해수공급라인(90)을 통해 공급되며, 해수공급라인(90)은 일 측이 해상 또는 해수저장탱크(도시되지 않음)에 연결되고 타 측이 제2 히터(51)를 경유하여 해상 또는 해수저장탱크에 연결될 수 있다. 제2 히터(51) 전단의 해수공급라인(90)에는 해수를 가압하는 적어도 하나의 해수펌프(91)가 설치될 수 있다.

또한, 제1 순환라인(40)의 일 측, 보다 구체적으로, 기화기(30)와 순환펌프(60) 사이의 제1 순환라인(40)에는 열매체공급라인(100)이 연결될 수도 있다. 열매체공급라인(100)은 제1 순환라인(40)에 열매체를 공급하는 라인으로, 일 측이 열매체저장탱크(110)에 연결되고 타 측이 제1 순환라인(40)에 연결될 수 있다. 열매체저장탱크(110)는 열매체를 저장하는 탱크로, 에틸렌글리콜과 물을 적정 비율로 혼합하여 혼합물 상태로 저장하거나, 에틸렌글리콜과 물을 서로 분리하여 저장할 수 있다. 열매체저장탱크(110)가 에틸렌글리콜과 물을 분리하여 저장하는 경우, 열매체저장탱크(110) 또는 열매체공급라인(100)에는 에틸렌글리콜과 물을 적정 비율로 혼합할 수 있는 별도의 혼합장치가 마련될 수 있다. 열매체공급라인(100)은 시스템의 초기 구동 시 개방되거나, 제1 순환라인(40)을 순환하는 열매체의 에틸렌글리콜 비율이 낮아지거나 물 비율이 높아진 경우 개방될 수 있다. 열매체공급라인(100)이 개방되면, 제1 순환라인(40)을 순환하는 열매체의 에틸렌글리콜 비율이 높아지게 되어 열매체의 어는점이 낮아지므로, 기화기(30)에서 액화가스와 열교환 시 열매체가 결빙되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 제2 히터(51) 후단의 제1 순환라인(40)에는 제1 분기라인(41)이 분기되며, 제1 분기라인(41)은 보조히터(31)를 경유하여 기화기(30) 후단의 제1 순환라인(40)에 합류될 수 있다. 즉, 제2 히터(51)에서 가열된 15℃, 1.5bar의 열매체는 일부가 제1 순환라인(40)을 따라 이동하여 기화기(30)를 통과하고, 나머지 일부가 제1 분기라인(41)을 따라 이동하여 보조히터(31)를 통과한 후 기화기(30) 후단의 제1 순환라인(40)에 합류된다. 제1 분기라인(41)이 제1 순환라인(40)에서 분기되어 보조히터(31)를 경유함으로써, 제2 히터(51)에서 가열된 열매체를 이용하여 액화가스를 기화시킴과 동시에 증발가스도 가열할 수 있어 하나의 열매체를 다양하게 활용할 수 있는 장점이 있다.

제2 순환라인(70)은 독립된 사이클을 구성하여 증기가 순환하는 라인으로, 순환펌프(60)와 제1 히터(50)를 차례로 경유할 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 순환라인(70) 상에는 피드펌프(81)와 보일러(80)가 차례로 설치되며, 보일러(80) 후단에서 순환펌프(60)와 제1 히터(50)를 차례로 경유한다.

보일러(80)는 제1 히터(50)를 통과하며 액화된 증기를 기화시키는 것으로, 통상의 보일러일 수 있다. 제1 히터(50)에서 열매체와 열교환하여 액화된 증기는 피드펌프(81)를 통해 가압되어 보일러(80)로 이동하며, 보일러(80)에서 가열되어 기화된 후 순환펌프(60)를 통과할 수 있다. 예를 들어, 제1 히터(50)를 통과한 액상의 증기는 -0.67bar, 69.5kcal/kg일 수 있으며, 피드펌프(81)에서 가압되어 16bar, 69.5kcal/kg의 상태가 된 후, 보일러(80)에서 가열되어 14.5bar, 667kcal/kg의 증기가 될 수 있다. 보일러(80)에 생성된 14.5bar, 667kcal/kg의 증기가 순환펌프(60)를 통과함으로써, 순환펌프(60)가 증기의 에너지로 구동될 수 있으며, 이로 인해, 순환펌프(60)의 구동에 소모되는 전력량이 감소하여 시스템 효율이 향상될 수 있다. 순환펌프(60)를 전기 모터로 구동하는 종래의 경우, 전력 소모량이 커 시스템 효율이 낮은 문제가 있었다. 그러나, 본 발명은 보일러(80)에서 생성된 증기의 엔탈피를 순환펌프(60)의 동력원으로 사용하므로, 시스템 구동에 소모되는 전력량이 감소하여 시스템 효율이 향상될 수 있다. 순환펌프(60)를 통과한 증기는 -0.67bar, 585kcal/kg의 상태가 되어 제1 히터(50)를 통과하며, 제1 히터(50)에서 증기의 엔탈피가 열매체에 전달되어 열매체가 제1 온도로 가열될 수 있다.

보일러(80) 후단의 제2 순환라인(70)에는 제2 분기라인(71)이 분기된다. 제2 분기라인(71)은 보일러(80)와 순환펌프(60) 사이의 제2 순환라인(70)에서 분기되며, 해수펌프(91)를 경유한 후 제1 히터(50) 전단의 제2 순환라인(70)에 합류될 수 있다. 즉, 보일러(80)에서 생성된 14.5bar, 667kcal/kg의 증기는 일부가 제2 순환라인(70)을 따라 이동하여 순환펌프(60)를 통과하고, 나머지 일부가 제2 분기라인(71)을 따라 이동하여 해수펌프(91)를 통과한 후 제1 히터(50) 전단의 제2 순환라인(70)에 합류된다. 보일러(80)에서 생성된 증기가 제2 분기라인(71)을 따라 이동하여 해수펌프(91)를 통과함으로써, 해수펌프(91)가 증기의 에너지로 구동될 수 있으며, 이로 인해, 해수펌프(91)의 구동에 소모되는 전력량이 감소하여 시스템 효율이 향상될 수 있다. 해수펌프(91)를 전기 모터로 구동하는 종래의 경우, 전력 소모량이 커 시스템 효율이 낮은 문제가 있었다. 그러나, 본 발명은 보일러(80)에서 생성된 증기의 엔탈피를 해수펌프(91)의 동력원으로 사용하므로, 시스템 구동에 소모되는 전력량이 감소하여 시스템 효율이 향상될 수 있다. 해수펌프(91)를 통과한 증기는 -0.67bar, 585kcal/kg의 상태가 되어 제2 순환라인(70)에 합류된 후 제1 히터(50)를 통과한다.

이하, 도 2를 참조하여, 액화가스 재기화 시스템의 동작에 관해 좀 더 상세히 설명한다.

도 2는 액화가스 재기화 시스템의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.

본 발명에 따른 액화가스 재기화 시스템(1)은 열매체를 가열하는 증기의 에너지를 이용하여 열매체를 가압하는 순환펌프(60)와, 해수를 가압하는 해수펌프(91)를 각각 구동하므로, 시스템 구동에 소모되는 전력량이 감소되어 시스템 효율이 향상될 수 있다. 또한, 종래의 글리콜 워터와 해수를 이용한 재기화 시스템에서 배관만 추가하면 구현이 가능하므로, 기존 LNG 운반선, 부유식 액화가스 저장선 등에 용이하게 적용될 수 있다.

저장탱크에 저장된 액화가스는 가스공급라인(10)을 통해 액화가스드럼(11)으로 공급되며, 액화가스드럼(11)에서 일정한 압력으로 토출되어 가압펌프(20)로 이동한다. 가압펌프(20)는 액화가스를 소비처에서 요구되는 압력 또는 그 이상으로 가압하며, 가압된 액화가스는 기화기(30)에서 제1 순환라인(40)을 순환하는 열매체와 열교환하여 증발가스로 기화된다. 이 때, 가압펌프(20)에서 가압된 액화가스 중 기화기(30)의 설계 용량에 대응하는 양만 가스공급라인(10)을 통해 기화기(30)로 공급되며, 나머지는 우회라인(12)을 통해 액화가스드럼(11)으로 복귀된다. 기화기(30)에서 생성된 증발가스는 가스공급라인(10)을 따라 보조히터(31)로 이동하며, 보조히터(31)에서 제1 분기라인(41)을 유동하는 열매체와 열교환하여 소비처에서 요구되는 온도로 가열된 후 소비처에 공급된다.

한편, 제1 순환라인(40)을 순환하는 열매체는 기화기(30)에서 액화가스와 열교환하여 냉각되며, 순환펌프(60)에서 가압된 후 제1 히터(50)로 유입된다. 제1 히터(50)는 냉각 및 가압된 열매체를 제2 순환라인(70)을 순환하는 증기와 열교환하여 제1 온도로 가열하며, 제1 온도로 가열된 열매체는 제2 히터(51)에서 해수공급라인(90)을 통해 공급되는 해수와 열교환하여 제2 온도로 가열된다. 제2 히터(51)에서 가열된 열매체는 일부가 제1 순환라인(40)을 따라 이동하여 기화기(30)를 통과하며, 나머지 일부가 제1 분기라인(41)을 따라 이동하여 보조히터(31)를 통과한 후 기화기(30) 후단의 제1 순환라인(40)에 합류된다.

제2 순환라인(70)을 순환하는 증기는 제1 히터(50)에서 열매체와 열교환하여 액화되며, 피드펌프(81)에서 가압된 후 보일러(80)로 유입된다. 보일러(80)는 액화된 증기를 가열하여 기화시키며, 보일러(80)에서 생성된 증기는 일부가 제2 순환라인(70)을 따라 순환펌프(60)로 이동하여 순환펌프(60)를 구동시키고, 나머지 일부가 제2 분기라인(71)을 따라 해수펌프(91)로 이동하여 해수펌프(91)를 구동시킨다. 순환펌프(60)를 통과한 증기와, 해수펌프(91)를 통과한 증기는 제1 히터(50) 전단에서 합류되어 제1 히터(50)를 통과한다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 액화가스 재기화 시스템
10: 가스공급라인 11: 액화가스드럼
12: 우회라인 20: 가압펌프
30: 기화기 31: 보조히터
40: 제1 순환라인 41: 제1 분기라인
50: 제1 히터 51: 제2 히터
60: 순환펌프 70: 제2 순환라인
71: 제2 분기라인 80: 보일러
81: 피드펌프 90: 해수공급라인
91: 해수펌프 100: 열매체공급라인
110: 열매체저장탱크

Claims (6)

1. 저장탱크에 저장된 액화가스를 공급하는 가스공급라인;
   상기 가스공급라인 상에 설치되어 상기 액화가스를 가압하는 가압펌프;
   상기 가압펌프 후단의 상기 가스공급라인에 설치되어 가압된 상기 액화가스를 열매체와 열교환하여 증발가스로 기화시키는 기화기;
   상기 기화기 후단의 상기 가스공급라인에 설치되어 상기 증발가스를 상기 열매체와 열교환하여 소비처에서 요구하는 온도로 가열하는 보조히터;
   독립된 사이클을 구성하여 상기 열매체가 순환하며, 상기 기화기를 경유하는 제1 순환라인;
   상기 제1 순환라인 상에 설치되어 상기 기화기를 통과하여 냉각된 상기 열매체를 증기와 열교환하여 제1 온도로 가열하는 제1 히터;
   상기 제1 히터 후단의 상기 제1 순환라인에 설치되어 상기 제1 온도로 가열된 상기 열매체를 상기 기화기에서 요구하는 제2 온도로 가열하는 제2 히터;
   상기 제2 히터 후단의 상기 제1 순환라인에서 분기되어 상기 보조히터를 경유하며, 상기 기화기 후단의 상기 제1 순환라인에 합류되는 제1 분기라인;
   상기 기화기와 상기 제1 히터 사이의 상기 제1 순환라인에 설치되어 상기 열매체를 가압하는 순환펌프;
   독립된 사이클을 구성하여 상기 증기가 순환하며, 상기 순환펌프와 상기 제1 히터를 차례로 경유하는 제2 순환라인; 및
   상기 제2 순환라인 상에 설치되어 상기 제1 히터를 통과하며 액화된 상기 증기를 기화시키는 보일러를 포함하되,
   상기 순환펌프는 상기 증기의 에너지로 구동되는 액화가스 재기화 시스템.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서, 해수를 공급하며, 상기 제2 히터를 경유하는 해수공급라인과,
   상기 제2 히터 전단의 상기 해수공급라인에 설치되어 상기 해수를 가압하는 해수펌프, 및
   상기 보일러 후단의 상기 제2 순환라인에서 분기되며, 상기 해수펌프를 경유한 후 상기 제1 히터 전단의 상기 제2 순환라인에 합류되는 제2 분기라인을 더 포함하며,
   상기 해수펌프는 상기 증기의 에너지로 구동되는 액화가스 재기화 시스템.
4. 제1 항에 있어서, 상기 열매체는, 에틸렌글리콜과 물의 혼합물인 글리콜 워터인 액화가스 재기화 시스템.
5. 제1 항에 있어서, 상기 저장탱크와 상기 가압펌프 사이의 상기 가스공급라인에 설치되며, 상기 액화가스가 일시 저장되는 액화가스드럼을 더 포함하는 액화가스 재기화 시스템.
6. 제5 항에 있어서, 상기 가압펌프와 상기 기화기 사이의 상기 가스공급라인에서 분기되어 상기 액화가스드럼에 연결되는 우회라인을 더 포함하는 액화가스 재기화 시스템.

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