KR102538600B1

KR102538600B1 - 선박의 증발가스 재액화 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR102538600B1
Application number: KR1020210162298A
Authority: KR
Inventors: 김지현; 최원재; 류승각
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2021-11-23
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2023-05-31
Also published as: WO2023096019A1

Abstract

선박의 증발가스 재액화 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 선박의 증발가스 재액화 시스템은 선박에 마련되며 액화가스를 저장하는 저장탱크; 상기 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 압축가스를, 냉매순환부를 순환하는 냉매와 열교환으로 냉각하여 재액화하는 재액화장치; 및 상기 재액화장치의 재액 용량(capacity)을 제어하는 재액용량컨트롤러:를 포함하며, 상기 저장탱크로부터 증발가스가 배출되는 베이퍼헤더에서 감지된 압력 값이 저압 설정값보다 낮은 경우 상기 재액용량컨트롤러에서 상기 재액화장치에서의 재액 용량을 감소시켜, 상기 저장탱크의 압력을 유지하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박의 증발가스 재액화 시스템 및 방법{Boil-Off Gas Reliquefaction System And Operation Method for Ship}

본 발명은 선박의 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)를 냉각하여 재액화시키되, 저장탱크의 압력에 따라 재액화장치의 재액 용량을 조절하여 저장탱크의 압력을 일정하게 유지할 수 있는 증발가스 재액화 시스템 및 방법에 관한 것이다.

천연가스(natural gas)는, 메탄(methane)을 주성분으로 하며, 연소 시 환경오염 물질의 배출이 거의 없어 친환경 연료로서 주목받고 있다. 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)는 천연가스를 상압 하에서 약 -163℃로 냉각시켜 액화시킴으로써 얻어지는 것으로, 가스 상태일 때보다 부피가 약 1/600로 줄어들기 때문에, 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다. 따라서, 천연가스는 주로 저장 및 이송이 용이한 액화천연가스 상태로 저장 및 이송된다.

천연가스의 액화점은 상압에서 약 -163℃의 극저온이므로, LNG 저장탱크는 LNG가 액체 상태를 유지하도록 단열처리되는 것이 일반적이다. 그러나 LNG 저장탱크는 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열을 차단하는 데에는 한계가 있고, 외부의 열이 LNG 저장탱크에 지속적으로 전달되므로 LNG 수송과정에서 LNG가 LNG 저장탱크 내에서 지속적으로 자연 기화되어 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 발생한다.

LNG 저장탱크에서 증발가스가 지속적으로 생성되면, LNG 저장탱크의 내압을 상승시키는 요인이 된다. 저장탱크의 내압이 설정된 안전압력 이상이 되면 탱크 파손(rupture) 등 위급상황을 초래할 수 있으므로, 안전밸브를 이용하여 증발가스를 저장탱크 외부로 배출시켜야만 한다. 그러나 증발가스는 일종의 LNG 손실로서 LNG의 수송 효율 및 연료 효율에 있어 중요한 문제이므로, 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위한 다양한 방법이 사용되고 있다.

최근에는, 증발가스를 선박의 엔진 등 연료 수요처에서 사용하는 방법, 증발가스를 재액화시켜 저장탱크로 회수하는 방법 또는 이러한 두 가지 방법을 복합적으로 사용하는 방법 등이 개발되어 적용되고 있다.

선박에서 증발가스를 재액화하기 위하여 재액화 사이클을 적용하는 경우, 대표적으로 채택할 수 있는 액화 방법은 SMR 사이클과 C3MR 사이클을 이용한 공정을 예로 들 수 있다. C3MR 사이클(Propane-precooled Mixed Refrigerant Cycle)은 천연가스를 프로판 단일냉매를 이용하여 냉각시키고, 그 후 혼합냉매를 이용하여 액화 및 과냉각시키는 공정이고, SMR 사이클(Single Mixed Refrigerant Cycle)은 복수의 성분으로 이루어진 혼합냉매를 사용하여 천연가스를 액화시키는 공정이다.

이러한 SMR 사이클과 C3MR 사이클 모두 혼합냉매를 이용하는 공정인데, 액화 공정이 진행되면서 냉매의 누수가 발생하여 혼합냉매의 조성비가 변화하는 경우 액화 효율이 떨어지므로, 혼합냉매의 조성비를 지속적으로 계측하면서 부족한 냉매 성분을 충진하여 냉매의 조성을 유지해야 한다.

증발가스를 재액화하기 위한 재액화 사이클의 다른 방법으로는, 질소 냉매를 이용한 단일 사이클 액화공정을 들 수 있다.

질소 냉매는 혼합 냉매를 이용한 사이클에 비해 상대적으로 효율이 낮으나, 냉매가 불활성이어서 안전성이 높고, 냉매의 상 변화가 없기 때문에 선박에 적용하기 보다 용이한 장점이 있다.

이처럼 선박 운항 중 발생한 증발가스는 저장탱크에서 배출되어 컴프레서를 거쳐 압축 후 연료로 공급하거나 재액화 사이클로 도입되어 재액화하여 저장탱크로 회수될 수 있다. 재액화 시스템의 재액 용량 조절은 컨트롤러에서 재액 사이클의 냉열양을 조절하는 방식으로 이루어질 수 있다.

그런데 저장탱크에서의 증발가스 발생량보다 재액화 시스템에서 더 많은 양의 증발가스 재액화가 지속적으로 이루어지거나, 특히 질소 냉매를 적용한 재액화 사이클과 같이 재액화 시스템을 거친 재액화가스가 과냉 상태로 저장탱크로 도입되어 저장탱크의 증발가스 발생이 감소함에도 재액화 시스템의 재액 용량이 계속해서 유지되는 경우, 저장탱크의 내부 압력이 과도하게 떨어져 탱크 파손과 같은 위험한 상황이 야기될 수 있다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 저장탱크의 압력과 연계하여 재액화 시스템을 운용함으로써 저장탱크의 압력을 안정적으로 유지할 수 있는 방안을 제안하고자 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박에 마련되며 액화가스를 저장하는 저장탱크;

상기 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 압축하는 압축기;

상기 압축기에서 압축된 압축가스를, 냉매순환부를 순환하는 냉매와 열교환으로 냉각하여 재액화하는 재액화장치; 및

상기 재액화장치의 재액 용량(capacity)을 제어하는 재액용량컨트롤러:를 포함하며,

상기 저장탱크로부터 증발가스가 배출되는 베이퍼헤더에서 감지된 압력 값이 저압 설정값보다 낮은 경우 상기 재액용량컨트롤러에서 상기 재액화장치에서의 재액 용량을 감소시켜, 상기 저장탱크의 압력을 유지하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 시스템이 제공된다.

바람직하게는, 상기 베이퍼헤더에서의 증발가스 절대 압력(Absolute pressure)을 감지하는 제1 압력트랜스미터; 상기 베이퍼헤더에서의 증발가스 계기 압력(Gauge pressure)을 감지하는 제2 압력트랜스미터; 상기 제1 압력트랜스미터에서 감지된 압력 값을 전달받아 상기 저장탱크의 압력을 목표값으로 유지하도록 상기 재액화장치의 재액 용량을 조절하는 통상 압력 컨트롤부; 및 상기 제2 압력트랜스미터에서 감지된 압력 값이 상기 저압 설정값보다 낮은 경우 상기 재액화장치에서의 재액 용량을 강제 감소시키도록 상기 재액용량컨트롤러를 제어하는 저압 컨트롤부:를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 통상 압력 컨트롤부는, 상기 제1 압력트랜스미터에서 감지된 압력 값에 따라 상기 재액화장치의 재액 용량을 조절하기 위한 동작 신호를 출력하는 제1 통상 압력컨트롤러; 상기 제2 압력트랜스미터에서 감지된 압력 값에 따라 상기 재액화장치의 재액 용량을 조절하기 위한 동작 신호를 출력하는 제2 통상 압력컨트롤러; 및 상기 제1 및 제2 통상 압력컨트롤러에서의 동작 신호 중 택일하여 상기 재액용량컨트롤러로 재액 용량 조절을 위한 동작 신호를 출력하는 셀렉터:를 포함하고, 상기 통상 압력 컨트롤부와 재액용량컨트롤러는 캐스캐이드(Cascade) 방식으로 연결될 수 있다.

바람직하게는, 상기 재액화장치는 복수로 마련되되, 각각의 재액화장치는 선내에서 독립한 개별 트레인(train)으로 설치되고, 복수의 재액화장치에는 각각 재액용량컨트롤러가 마련될 수 있다.

바람직하게는, 각각의 상기 트레인에는 해당 트레인에 마련된 재액화장치의 재액용량컨트롤러를 제어하는 트레인용량컨트롤러가 마련될 수 있다.

바람직하게는, 각 트레인의 재액화장치는 상기 통상 압력 컨트롤부에 연결되어 운전되거나, 상기 통상 압력 컨트롤부와 독립하여 상기 트레인용량컨트롤러에 의해 운전될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박의 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 압축기에서 압축하고,

상기 압축기에서 압축된 압축가스를, 재액화장치에서 냉매순환부를 순환하는 냉매와 열교환으로 냉각하여 재액화하되,

상기 재액화장치의 재액 용량(capacity)을 제어하는 재액용량컨트롤러를 마련하여,

상기 저장탱크로부터 증발가스가 배출되는 베이퍼헤더에서 감지된 압력 값이 저압 설정값보다 낮은 경우 상기 재액용량컨트롤러에서 상기 재액화장치에서의 재액 용량을 감소시켜, 상기 저장탱크의 압력을 유지하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 방법이 제공된다.

바람직하게는, 제1 압력트랜스미터에서 상기 베이퍼헤더에서의 증발가스 절대 압력(Absolute pressure)을 감지하고, 감지된 압력 값을 통상 압력 컨트롤부에서 전달받아 상기 저장탱크의 압력을 목표값으로 유지하도록 상기 재액화장치의 재액 용량을 조절하고, 제2 압력트랜스미터에서 상기 베이퍼헤더에서의 증발가스 계기 압력(Gauge pressure)을 감지하고, 상기 제2 압력트랜스미터에서 감지된 압력 값이 상기 저압 설정값보다 낮은 경우 저압 컨트롤부에서 상기 재액화장치에서의 재액 용량을 강제 감소시키도록 상기 재액용량컨트롤러를 제어할 수 있다.

바람직하게는 상기 재액화장치는 복수로 마련되되, 각각의 재액화장치는 선내에서 독립한 개별 트레인(train)으로 설치되고, 복수의 재액화장치에는 각각 재액용량컨트롤러가 마련되며, 각 트레인의 재액화장치는 상기 통상 압력 컨트롤부에 연결되어 운전되거나, 상기 통상 압력 컨트롤부와 독립하여 각 트레인에 마련된 재액화장치의 재액용량컨트롤러를 제어하는 트레인용량컨트롤러에 의해 운전될 수 있다.

본 발명에서는 저장탱크의 압력에 따라 재액화장치의 재액 용량을 조절하여 저장탱크의 압력을 일정하게 유지할 수 있도록 한다.

이와 같이 질소 냉매와 같은 별도의 냉매를 사용하는 재액화장치가 복수 대 마련된 경우에도 저장탱크의 압력과 연계하여 재액화장치 재액 용량을 조절하여 효율적으로 재액화시스템을 운용할 수 있고, 저장탱크의 압력을 유지하여 과도한 저장탱크 압력 상승 또는 저하로 인한 탱크 파손을 방지하고 선박의 안전을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2 및 도 3은 본 발명 실시예에 따른 재액화 시스템에서 3대의 재액화장치 트레인이 마련된 경우 베이퍼헤더에서 감지된 증발가스 압력에 따라 출력된 출력값 변화에 따른 총 재액화장치 부하량(Total Load) 변화를 나타낸 그래프이다.

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

후술하는 본 발명의 일 실시예에서 선박은, 액화가스를 저장하는 저장탱크가 마련되는 모든 종류의 선박일 수 있다. 대표적으로 LNG 운반선(LNG Carrier), 액체수소 운반선, LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading), LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit)와 같이 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물도 포함될 수 있다.

또한, 본 실시예는 가스를 저온으로 액화시켜 수송될 수 있고, 저장된 상태에서 증발가스가 발생하는 모든 종류의 액화가스의 재액화 사이클에 적용될 수 있다. 이러한 액화가스는 예를 들어 LNG(Liquefied Natural Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같은 액화석유화학가스일 수 있다. 다만, 후술하는 실시예에서는 대표적인 액화가스인 LNG가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템을 개략적으로 도시하였다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예의 재액화 시스템은, 선박에 마련되며 액화가스를 저장하는 저장탱크(T), 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 압축하는 압축기, 압축기에서 압축된 압축가스를, 냉매순환부를 순환하는 냉매와 열교환으로 냉각하여 재액화하는 재액화장치(NRS)를 포함한다.

저장탱크(T)에 저장된 저온 액화가스로부터 발생한 증발가스는 베이퍼헤더(VH)를 통해 배출되어 압축기(미도시)로 공급된다. 압축기(미도시)에서는 증발가스를 압축하는데, 예를 들어 선박의 주엔진의 연료공급압력으로 압축할 수 있다. 예를 들어 DF 엔진이 마련된 경우라면 5.5 barg, X-DF 엔진이 마련된 경우라면 15 barg, ME-GI 엔진이 마련된 경우는 300 barg로 압축할 수 있다. 압축된 증발가스는 선박의 주엔진(미도시)의 연료로도 공급될 수 있고, 연료로 공급되지 않은 증발가스를 재액화시킬 수 있다.

선박 규정상 엔진으로 연료를 공급하는 압축기는, 비상 상황을 대비하여 리던던시(Redundancy) 설계를 하여야 하므로, 도면에서는 한 대의 압축기를 도시하였지만, 압축기는 주압축기와 리던던시 압축기를 포함하여 구성될 수 있다.

압축기에서 압축된 압축가스 중 연료로 공급되지 않은 가스는 재액화장치로 공급되어 재액화된다.

재액화장치(NRS)는 압축기에서 압축된 압축가스를 열교환을 통해 냉각하는 열교환기, 열교환기의 하류에서 재액화가스를 기액분리하는 기액분리기를 포함한다. 필요한 경우 재액화라인의 기액분리기 상류에는 열교환기에서 냉각된 압축가스를 감압하고 재액화량을 조절할 수 있는 감압밸브가 추가로 마련될 수 있다.

열교환기는 냉매순환부를 순환하는 냉매를 냉열원으로 하여 압축가스를 냉각하여 재액화한다. 저장탱크에서 배출된 증발가스 또한 열교환기를 거쳐 열교환기에서 냉열 회수 후 압축기로 도입됨으로써, 열교환기에서는 미압축 증발가스의 냉열도 이용할 수 있다.

열교환기에서 냉각 후 기액분리기에서 분리된 재액화가스는 저장탱크로 공급되어 재저장되고, 플래시 가스는 증발가스 공급라인의 열교환기 전단 미압축 증발가스 흐름에 공급되거나 GCU로 이송될 수 있다.

재액화장치(NRS)의 냉매순환부(미도시)에서는 냉매순환라인을 따라 냉매가 순환하며 열교환기에서 열교환을 통해 압축가스를 냉각한다. 냉매순환라인을 순환하는 냉매는 예를 들어 질소일 수 있다.

냉매순환부는, 열교환기로 공급될 냉매가 팽창 냉각되는 냉매 팽창기, 냉매 팽창기에 연결되어 냉매의 팽창에너지를 전달받아 열교환기에서 열교환 후 배출되는 냉매를 압축하는 냉매 압축기를 포함한다. 냉매 압축기를 구동하기 위한 모터가 마련되고, 냉매 압축기와 냉매 팽창기는 축 연결되어, 냉매의 팽창에너지를 냉매 압축에 이용함으로써, 냉매 사이클을 구동하기 위해 필요한 전력을 줄일 수 있다.

냉매 팽창기에서 팽창 냉각된 냉매는 열교환기에 냉열 공급을 위해 도입되고, 열교환기에서 열교환 후 배출된 냉매는 냉매 압축기에서 압축된다. 냉매 압축기에서 압축된 냉매는 열교환기를 거쳐 냉각된 후 냉매 팽창기로 공급되어 팽창 냉각되고, 다시 열교환기에 공급되면서 냉매순환라인을 순환한다.

그에 따라, 열교환기에서는 압축기에서 압축된 증발가스, 압축기로 도입될 미압축 증발가스, 냉매 팽창기에서 팽창 냉각된 냉매 및 냉매 압축기에서 압축된 냉매의 4가지 흐름이 열교환되면서, 압축기에서 압축된 압축가스 및 냉매 압축기에서 압축된 냉매가, 압축기로 도입될 미압축 증발가스 및 냉매 팽창기에서 팽창 냉각된 냉매와 열교환으로 냉각된다.

이와 같은 재액화장치(NRS)에는 재액 용량(capacity)을 제어하는 재액용량컨트롤러(NCC1, NCC2, NCC3)가 마련된다.

재액화장치는 선내에 복수로 마련될 수 있고, 복수의 재액화장치가 마련되는 경우 각각의 재액화장치는 선내에서 독립한 개별 트레인(train)으로 설치되며, 복수의 재액화장치 트레인(TR1, TR2, TR3)에는 각각 재액용량컨트롤러(NCC1, NCC2, NCC3)가 마련된다. 또한 재액화장치가 마련된 각각의 트레인에는 해당 트레인에 마련된 재액화장치의 재액용량컨트롤러를 제어하는 트레인용량컨트롤러(TLC1, TLC2, TLC3)가 마련될 수 있다.

저장탱크의 압력에 연계하여 재액화장치의 재액 용량을 조절할 수 있도록 하는 것이 특징이다.

이를 위해 베이퍼헤더(VH)에서의 증발가스 절대 압력(Absolute pressure)을 감지하는 제1 압력트랜스미터(PT1)와, 베이퍼헤더에서의 증발가스 계기 압력(Gauge pressure)을 감지하는 제2 압력트랜스미터(PT2)가 마련된다.

통상 압력 컨트롤부에서는 제1 및 제2 압력트랜스미터에서 감지된 압력 값에 따라 저장탱크의 압력을 일정 범위 내의 목표값으로 유지할 수 있도록 재액화장치의 재액 용량을 조절한다.

특히 저장탱크 압력이 과도하게 낮아지는 것을 방지하기 위하여 추가로 재액화장치 재액 용량을 강제 감소시킬 수 있는 저압 컨트롤부(LPC)를 추가로 마련한다.

저압 컨트롤부(LPC)에서는 제2 압력트랜스미터(PT2)에서 감지된 베이퍼헤더 압력 값이 저압 설정값보다 낮은 경우, 재액용량컨트롤러(NCC1, NCC2, NCC3)를 제어하여 재액화장치의 재액 용량을 강제 감소시킴으로써 저장탱크의 압력을 과도하게 떨어지는 것을 방지하여 탱크 파손을 방지할 수 있도록 한다.

통상 압력 컨트롤부는, 제1 압력트랜스미터에서 감지된 압력 값에 따라 상기 재액화장치의 재액 용량을 조절하기 위한 동작 신호를 출력하는 제1 통상 압력컨트롤러(NPC1), 제2 압력트랜스미터에서 감지된 압력 값에 따라 재액화장치의 재액 용량을 조절하기 위한 동작 신호를 출력하는 제2 통상 압력컨트롤러(NPC2), 상기 제1 및 제2 통상 압력컨트롤러에서의 동작 신호 중 택일하여 각 트레인의 재액용량컨트롤러(NCC1, NCC2, NCC3)로 재액 용량 조절을 위한 동작 신호를 출력하는 셀렉터(SS)를 포함한다. 통상 압력 컨트롤부와 재액용량컨트롤러는 캐스캐이드(Cascade) 방식으로 연결되어, 저장탱크의 압력을 설정된 목표값으로 유지하기 위하여 자동으로 각 재액화장치의 재액 용량을 조절할 수 있다.

복수 개의 재액화장치 트레인(TR1, TR2, TR3)이 마련된 경우, 각 트레인의 재액화장치는 독립적으로 상기 통상 압력 컨트롤부에 연결하여 운전되거나, 상기 통상 압력 컨트롤부와 독립하여 상기 트레인용량컨트롤러(TLC1, TLC2, TLC3)에 의해 자체적으로 운전될 수도 있다.

도 2 및 도 3은 3대의 재액화장치 트레인이 마련된 경우 베이퍼헤더에서 감지된 증발가스 압력에 따라 출력된 출력값 변화에 따른 총 재액화장치 부하량(Total Load) 변화를 나타낸 그래프이다.

먼저, 도 2의 그래프는 3대의 재액화장치 트레인을 통상 압력 컨트롤부에 연결하여 각 트레인의 재액용량컨트롤러가 저장탱크 압력에 따른 통상 압력 컨트롤부의 출력값에 따라 재액 부하를 분담할 때, 출력값 변화에 따른 총 재액화장치 부하량 변화를 나타낸 그래프이다.

그래프의 A 지점은 통상 압력 컨트롤부에서의 출력값이 0%인 경우로, 이 경우 각 트레인의 재액화장치 부하(Load)는 약 11%이고, 이 경우 3대의 재액화장치 트레인에 의한 총 재액화장치 부하량 최소값은 33%이다. B 지점은 출력값 53%로, 각 트레인의 부하는 약 58%이고, 3대의 재액화장치 트레인의 총 부하량은 173%이다. C 지점은 출력값 85%로, 2대의 트레인을 운전하는 경우이며, 2대의 각 트레인의 부하는 87%이고, 총 재액화장치 부하량은 180%이다. D 지점은 출력값 100%로, 각 트레인의 재액화장치 부하 역시 100%이고, 이 경우 3대의 재액화장치 트레인에 의한 총 재액화장치 부하량 최대값은 300%이다.

다음으로 도 3의 그래프는 1대의 트레인은 트레인용량컨트롤러에 의해 자체 운전하고, 2대의 트레인은 통상 압력 컨트롤부에 연결하여 그 출력값에 따라 재액 부하를 분담할 때, 출력값 변화에 따른 총 재액화장치 부하량 변화를 나타낸 그래프이다.

제1 트레인은 재액 부하 58%의 고정값으로 트레인용량컨트롤러에 의해 자체 운전하는 경우이며, 제2 및 제3 트레인은 통상 압력 컨트롤부에 연결하여 저장탱크의 증발가스 압력에 따른 통상 압력 컨트롤부의 출력값에 따라 재액 부하를 분담하게 된다.

A 지점에서는 제1 트레인 재액 부하 58%, 제2 및 제3 트레인은 통상 압력 컨트롤부의 출력값 0%이므로 재액화장치 부하(Load)는 최소값인 약 11%로 가동되고, 이 경우 총 재액화장치 부하량은 약 80%가 된다. B 지점에서는 제1 트레인 재액 부하 58%, 제2 및 제3 트레인은 통상 압력 컨트롤부의 출력값 53%에 따라 각 트레인은 부하 58%로 가동되고 총 재액화장치 부하량은 173%가 된다. C 지점은 제1 트레인의 재액 부하 58%, 제2 및 제3 트레인은 통상 압력 컨트롤부의 출력값 100% 최대값에서 각 트레인의 부하 역시 100%로 가동되는 경우이며 이 경우 총 재액화장치 부하량은 258%가 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 복수의 재액화장치 트레인은 필요에 따라 각 트레인의 재액화장치를 통상 압력 컨트롤부에 연결하여 그 출력값에 따라 운전할 수도 있고, 각 트레인에 마련된 트레인용량컨트롤러에 의해 자체적으로 운전하여 재액화장치 부하를 조절할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 것이다.

T: 저장탱크
VH: 베이퍼헤더
PT1: 제1 압력트랜스미터
PT2: 제2 압력트랜스미터
TR1, TR2, TR3: 제1 내지 제3 트레인
NRS: 재액화장치
NCC1, NCC2, NCC3: 재액용량컨트롤러
TLC1, TLC2, TLC3: 트레인용량컨트롤러
NPC1: 제1 통상 압력컨트롤러
NPC2: 제2 통상 압력컨트롤러
SS: 셀렉터
LPC: 저압 컨트롤부

Claims

선박에 마련되며 액화가스를 저장하는 저장탱크;
상기 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 압축하는 압축기;
상기 압축기에서 압축된 압축가스를, 냉매순환부를 순환하는 냉매와 열교환으로 냉각하여 재액화하는 재액화장치;
상기 재액화장치의 재액 용량(capacity)을 제어하는 재액용량컨트롤러;
상기 저장탱크로부터 증발가스가 배출되는 베이퍼헤더에서의 증발가스 절대 압력(Absolute pressure)을 감지하는 제1 압력트랜스미터;
상기 베이퍼헤더에서의 증발가스 계기 압력(Gauge pressure)을 감지하는 제2 압력트랜스미터;
상기 제1 압력트랜스미터에서 감지된 압력 값에 따라 상기 재액화장치의 재액 용량을 조절하기 위한 동작 신호를 출력하는 제1 통상 압력컨트롤러; 상기 제2 압력트랜스미터에서 감지된 압력 값에 따라 상기 재액화장치의 재액 용량을 조절하기 위한 동작 신호를 출력하는 제2 통상 압력컨트롤러; 및 상기 제1 및 제2 통상 압력컨트롤러에서의 동작 신호 중 택일하여 상기 재액용량컨트롤러로 재액 용량 조절을 위한 동작 신호를 출력하는 셀렉터:를 포함하여 상기 저장탱크의 압력을 목표값으로 유지하도록 상기 재액화장치의 재액 용량을 조절하는 통상 압력 컨트롤부:를 포함하고,
상기 통상 압력 컨트롤부와 상기 재액용량컨트롤러는 캐스캐이드(Cascade) 방식으로 연결되는, 선박의 증발가스 재액화 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 제2 압력트랜스미터에서 감지된 압력 값이 저압 설정값보다 낮은 경우 상기 재액화장치에서의 재액 용량을 강제 감소시키도록 상기 재액용량컨트롤러를 제어하는 저압 컨트롤부:를 더 포함하며,
상기 베이퍼헤더에서 감지된 압력 값이 상기 저압 설정값보다 낮은 경우 상기 재액용량컨트롤러에서 상기 재액화장치에서의 재액 용량을 감소시켜, 상기 저장탱크의 압력을 유지하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 시스템.
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제 2항에 있어서,
상기 재액화장치는 복수로 마련되되, 각각의 재액화장치는 선내에서 독립한 개별 트레인(train)으로 설치되고,
복수의 재액화장치에는 각각 재액용량컨트롤러가 마련되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 시스템.
제 4항에 있어서,
각각의 상기 트레인에는 해당 트레인에 마련된 재액화장치의 재액용량컨트롤러를 제어하는 트레인용량컨트롤러가 마련되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 시스템.
제 5항에 있어서,
각 트레인의 재액화장치는 상기 통상 압력 컨트롤부에 연결되어 운전되거나, 상기 통상 압력 컨트롤부와 독립하여 상기 트레인용량컨트롤러에 의해 운전될 수 있는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 시스템.
선박의 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 압축기에서 압축하고,
상기 압축기에서 압축된 압축가스를, 재액화장치에서 냉매순환부를 순환하는 냉매와 열교환으로 냉각하여 재액화하되,
상기 재액화장치의 재액 용량(capacity)을 제어하는 재액용량컨트롤러를 마련하고,
제1 압력트랜스미터에서 상기 저장탱크로부터 증발가스가 배출되는 베이퍼헤더에서의 증발가스 절대 압력(Absolute pressure)을 감지하고, 제2 압력트랜스미터에서 상기 베이퍼헤더에서의 증발가스 계기 압력(Gauge pressure)을 감지하며,
상기 제1 압력트랜스미터에서 감지된 압력 값에 따라 상기 재액화장치의 재액 용량을 조절하기 위한 동작 신호를 출력하는 제1 통상 압력컨트롤러; 상기 제2 압력트랜스미터에서 감지된 압력 값에 따라 상기 재액화장치의 재액 용량을 조절하기 위한 동작 신호를 출력하는 제2 통상 압력컨트롤러; 및 상기 제1 및 제2 통상 압력컨트롤러에서의 동작 신호 중 택일하여 상기 재액용량컨트롤러로 재액 용량 조절을 위한 동작 신호를 출력하는 셀렉터:를 포함하여 상기 저장탱크의 압력을 목표값으로 유지하도록 상기 재액화장치의 재액 용량을 조절하는 통상 압력 컨트롤부를 마련하되,
상기 통상 압력 컨트롤부와 상기 재액용량컨트롤러는 캐스캐이드(Cascade) 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 방법.
제 7항에 있어서,
상기 제1 압력트랜스미터에서 감지된 압력 값을 상기 통상 압력 컨트롤부에서 전달받아 상기 저장탱크의 압력을 목표값으로 유지하도록 상기 재액화장치의 재액 용량을 조절하고,
상기 제2 압력트랜스미터에서 감지된 압력 값이 저압 설정값보다 낮은 경우 저압 컨트롤부에서 상기 재액화장치에서의 재액 용량을 강제 감소시키도록 상기 재액용량컨트롤러를 제어하여, 상기 저장탱크의 압력을 유지하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 방법.
제 8항에 있어서,
상기 재액화장치는 복수로 마련되되, 각각의 재액화장치는 선내에서 독립한 개별 트레인(train)으로 설치되고, 복수의 재액화장치에는 각각 재액용량컨트롤러가 마련되며,
각 트레인의 재액화장치는 상기 통상 압력 컨트롤부에 연결되어 운전되거나, 상기 통상 압력 컨트롤부와 독립하여 각 트레인에 마련된 재액화장치의 재액용량컨트롤러를 제어하는 트레인용량컨트롤러에 의해 운전될 수 있는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 방법.
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