KR102654818B1 - 액화가스 이송 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

액화가스를 이송하는 방법 및 시스템이 개시된다.
액화가스 이송 방법은, 공급측 저장탱크(12)의 내부압력을 증가시키는 가압단계와; 증가된 내부압력에 의해 공급측 저장탱크(12) 내의 액화가스를 가압하여 배출하는 이송단계; 를 포함하여, 상기 공급측 저장탱크(12) 내에 수용된 액화가스의 엔탈피 증가를 억제하면서 액화가스를 이송하는 것을 특징으로 한다.
액화가스 이송 시스템은, 공급측 저장탱크(12) 내에 저장된 액화가스를 공급 펌프(14)에 의해 가압하고 기화기(16)에 의해 가열한 후 다시 상기 공급측 저장탱크(12) 내로 복귀시키기 위한 경로를 제공하도록 구성된 액화가스 기화라인(L10)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액화가스 이송 방법 및 시스템 {METHOD AND SYSTEM FOR TRANSFERRING LIQUEFIED GAS}
본 발명은 LNG나 LPG 등의 액화가스를 저장탱크로 이송하기 위한 액화가스 이송 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 액화가스를 공급받을 때 저장탱크의 내부에서 발생하는 플래시 가스(flash gas)를 억제할 수 있도록, 액화가스의 엔탈피 증가를 억제하면서 액화가스를 과냉상태로 이송시키기 위한 액화가스 이송 방법 및 시스템에 관한 것이다.
천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 액화된 액화천연가스(LNG) 또는 액화석유가스(LPG)의 상태로 LNG 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. 액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
LNG나 LPG 등의 액화가스를 싣고 바다를 운항하여 생산지에서 선적한 액화가스를 수요처에서 하역하기 위한 액화가스 운반선은, 액화가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히, '화물창'이라고 함)를 포함한다.
액화가스를 수용할 수 있는 저장탱크는 액화가스 운반선 이외에도, LNG FPSO (Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FSRU (Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 부유식 플랜트에도 설치될 수 있다.
최근에는 환경오염을 억제하고자 청정연료인 LNG를 연료로 사용하는 엔진에 의해 추진하는 선박(LNG 추진선)이 증가하고 있으며, 이러한 LNG 추진선의 경우에도 연료로서의 LNG를 저장할 수 있는 액화가스 저장탱크가 탑재된다. 또한, LNG 추진선이 증가함에 따라, 연료 보급을 위해 LNG 추진선을 찾아가 연료를 공급할 수 있는 연료보급선(LNG bunkering ship)이 개발되었으며, 연료보급선 역시 선체 내부에 액화가스 저장탱크가 설치된다.
이와 같이 LNG와 같은 액화가스를 화물로서 수송 또는 보관하거나 연료로서 저장하는 LNG 운반선, LNG RV, LNG 추진선, 연료보급선 등의 선박이나, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 부유식 플랜트 내에는 LNG 등의 액화가스를 극저온 상태로 저장하기 위한 액화가스 저장탱크가 설치되어 있다.
터미널이나 선박에 저장되어 있던 액화가스를 저장탱크에 이송시키기 위해서는 액화가스 이송 시스템(예컨대, 벙커링(bunkering) 시스템)이 필요하다. 도 1에는 종래 기술에 따른 액화가스 이송 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이 도시되어 있으며, 육상 터미널에 설치된 공급측 저장탱크(110)로부터 선박에 설치된 수요측 저장탱크(120)에 액화가스를 이송시키는 액화가스 이송 시스템이 예시되어 있다.
도 1을 참조하면, 종래의 액화가스 이송 시스템은, 육상 터미널에 설치된 공급측 저장탱크(1)로부터 선박에 설치된 수요측 저장탱크(4)까지 연장되어 액화가스를 공급하는 액화가스 적재라인(L1)과, 수요측 저장탱크(4)로부터 공급측 저장탱크(1)까지 연장되어 수요측 저장탱크(4)에서 발생되는 증발가스(플래시 가스)를 공급측 저장탱크(1)로 회수하는 증발가스 회수라인(L2)을 포함한다.
공급측 저장탱크(1)의 내부에는 공급 펌프(2)가 설치되어 액화가스 적재라인(L1)을 통하여 수요측 저장탱크(4)에 액화가스를 공급할 수 있으며, 이 공급 펌프(2)로부터 액화가스 적재라인(L1)이 시작한다.
증발가스 회수라인(L2)에는 증발가스 압축기(3)가 설치되어 수요측 저장탱크(4)에서 발생한 증발가스를 압축한 후 공급측 저장탱크(1)로 공급할 수 있다.
그런데, 이와 같은 종래의 액화가스 이송 시스템은, 공급측 저장탱크(1)에 저장되어 있던 액화가스를, 공급 펌프(2)에 의해 압축하여 수요측 저장탱크(4)로 이송하도록 구성되어 있기 때문에, 이송 과정에서 액화가스의 엔탈피를 크게 증가시키는 결과를 야기시킨다. 그에 따라 액화가스를 공급받는 수요측 저장탱크(4)에서 많은 양의 플래시 가스가 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액화가스의 이송시 공급측 저장탱크의 내부압력을 증가시키고, 이 내부압력에 의해 공급측 저장탱크로부터 수요측 저장탱크에 액화가스가 공급되도록 함으로써, 액화가스의 엔탈피 증가를 억제하면서 액화가스가 과냉상태로 이송될 수 있도록 하여, 수요측 저장탱크의 내부에서의 플래시 가스(flash gas)의 발생을 억제할 수 있는 액화가스 이송 방법 및 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스를 이송하는 방법으로서, 공급측 저장탱크의 내부압력을 증가시키는 가압단계와; 증가된 내부압력에 의해 공급측 저장탱크 내의 액화가스를 가압하여 배출하는 이송단계; 를 포함하여, 상기 공급측 저장탱크 내에 수용된 액화가스의 엔탈피 증가를 억제하면서 액화가스를 이송하는 것을 특징으로 하는 액화가스 이송 방법이 제공될 수 있다.
상기 가압단계에서는, 상기 공급측 저장탱크에 수용된 액화가스를 가압하여 배출시키고, 배출된 액화가스를 기화시켜 증발가스를 생성한 다음, 생성된 증발가스를 상기 공급측 저장탱크 내로 공급함으로써, 상기 공급측 저장탱크의 내부압력을 상승시킬 수 있다.
상기 가압단계는, 기화된 증발가스 중 일부를 분기시켜 연소장치에 연료로서 공급하는 연료공급단계를 포함할 수 있다.
상기 이송단계는, 액화가스를 공급받는 수요측 저장탱크에 대한 액화가스의 선적이 완료될 때까지, 혹은 배출 가능한 공급측 저장탱크 내의 액화가스가 없어질 때까지 수행될 수 있다.
상기 이송단계는, 액화가스를 공급받는 수요측 저장탱크의 내부에서 발생된 후, 상기 수요측 저장탱크의 외부로 배출된 증발가스를, 상기 공급측 저장탱크를 포함하는 액화가스 공급처에서 처리하는 증발가스 처리단계를 포함할 수 있다.
상기 증발가스 처리단계에서는, 상기 수요측 저장탱크에서 배출된 증발가스를, 상기 액화가스 공급처가 포함하는 연소장치에서 연소시켜 처리할 수 있다.
상기 증발가스 처리단계는, 상기 수요측 저장탱크에서 배출된 증발가스 중 적어도 일부를 상기 공급측 저장탱크에 공급하는 증발가스 회수단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 액화가스를 이송하는 시스템으로서, 액화가스 공급처에 설치된 하나 이상의 공급측 저장탱크와; 상기 공급측 저장탱크의 내부에 설치되며 액화가스를 가압하여 상기 공급측 저장탱크의 외부로 배출시키는 공급 펌프와; 상기 공급측 저장탱크로부터 배출된 액화가스를 가열하여 기화시키는 기화기와; 상기 공급측 저장탱크 내에 저장된 액화가스를 상기 공급 펌프에 의해 가압하고 상기 기화기에 의해 가열한 후 다시 상기 공급측 저장탱크 내로 복귀시키기 위한 경로를 제공하도록 구성된 액화가스 기화라인; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 이송 시스템이 제공될 수 있다.
상기 액화가스 이송 시스템은, 상기 액화가스 기화라인을 통해 가압 및 기화된 증발가스를 공급받음으로써 상기 공급측 저장탱크의 내부압력이 상승하면, 상승된 내부압력을 이용하여 상기 공급측 저장탱크 내에 저장된 액화가스를 수요측 저장탱크 쪽으로 공급하기 위한 경로를 제공하도록 구성된 액화가스 이송라인을 더 포함할 수 있다.
상기 액화가스 이송라인의 시작점은 상기 공급측 저장탱크의 하부에 위치될 수 있다.
상기 액화가스 이송 시스템은, 상기 액화가스 기화라인을 통과하면서 가압 및 기화된 증발가스를 연소장치에 연료로서 공급하기 위한 경로를 제공하도록 구성된 연료 공급라인을 더 포함할 수 있다.
상기 액화가스 이송 시스템은, 상기 액화가스 기화라인을 통해 상기 공급측 저장탱크에서 배출된 액화가스를 상기 액화가스 이송라인에 공급하기 위한 경로를 제공하도록 구성된 액화가스 연결라인을 더 포함할 수 있다.
상기 액화가스 이송 시스템은, 상기 액화가스 이송라인을 통해 액화가스를 공급받을 때 상기 수요측 저장탱크 내에서 발생한 후 배출된 증발가스를, 상기 액화가스 공급처로 이송시켜 처리하기 위한 경로를 제공하도록 구성된 증발가스 처리라인을 더 포함할 수 있다.
상기 액화가스 이송 시스템은, 상기 수요측 저장탱크에서 배출된 증발가스 중 적어도 일부를 상기 공급측 저장탱크에 공급하여 회수하기 위한 경로를 제공하도록 구성된 증발가스 회수라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 액화가스의 이송시 공급측 저장탱크의 내부압력을 증가시키고, 이 내부압력에 의해 공급측 저장탱크로부터 수요측 저장탱크에 액화가스가 공급되도록 구성되는 액화가스 이송 방법 및 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명의 액화가스 이송 방법 및 시스템에 의하면, 이송되는 액화가스의 엔탈피 증가가 억제되며, 액화가스가 과냉상태로 이송될 수 있도록 할 수 있다.
그로 인해, 액화가스를 공급받는 수요측 저장탱크의 내부에서 플래시 가스의 발생이 최대한 억제될 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 액화가스 이송 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 액화가스 이송 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 액화가스 이송 시스템을 사용하여 액화가스를 이송하는 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 공급측 저장탱크의 내부압력을 상승시키는 가압단계를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 액화가스 이송 시스템을 사용하여 액화가스를 이송하는 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 액화가스가 수요측 저장탱크에 공급되는 이송단계를 나타내는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 종래 기술 및 본 발명의 일 실시형태에 따른 액화가스 이송 시스템을 사용하여 액화가스를 이송할 때, 이송되는 액화가스의 엔탈피 변화를 설명하기 위한 압력-엔탈피 선도이다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 액화가스 이송 시스템을, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 2에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 액화가스 이송 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다. 또한, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 액화가스 이송 시스템을 사용하여 액화가스를 이송하는 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 3에는 공급측 저장탱크의 내부압력을 상승시키는 가압단계를 나타내는 도면이 도시되어 있고, 도 4에는 액화가스가 수요측 저장탱크에 공급되는 이송단계를 나타내는 도면이 도시되어 있다. 도 2 내지 도 4에 있어서, 액화가스가 유동하는 배관은 실선으로 표시되어 있고, 증발가스가 유동하는 배관은 점선으로 표시되어 있다.
도 2 내지 도 4에는, 액화가스 공급처(10)로서 LNG 공급선박, 즉 연료보급선(LNG bunkering ship)이 예시되어 있고, 액화가스 수요처(30)로서 LNG를 연료로 사용하는 엔진에 의해 추진하는 선박인 LNG 추진선이 예시되어 있다.
하지만, 도면에 예시된 것 이외에도, 액화가스 공급처(10)는 육상의 LNG 터미널이나, 해상에서 부유하는 LNG FPSO 등의 플랜트일 수도 있고, 액화가스 수요처(30)는 LNG, LPG 등의 액화가스를 운반하는 액화가스 운반선이나, LNG 추진선에 연료를 보급하기 위한 연료보급선 등일 수도 있다. 또, LNG 운반선을 통해 수송되어 온 LNG를 육상의 LNG 터미널에 설치된 육상 탱크에 하역하는 경우에는, LNG 터미널이 액화가스 수요처가 될 수도 있다.
이와 같이, 액화가스 공급처(10) 및 액화가스 수요처(30)는 각각의 상황에서 액화가스를 공급하는 쪽인지 아니면 액화가스를 공급받는 쪽인지에 따라 결정될 수 있으며, 특정 시설이나 설비가 반드시 액화가스 공급처(10) 및 액화가스 수요처(30) 중 어느 하나인 것으로 한정되는 것은 아니다.
또, 본 발명은 액화가스 공급처(10) 및 액화가스 수요처(30)에 설치되는 탱크의 개수나 탱크의 종류에 의해 한정되는 것은 아니지만, 액화가스 공급처(10)에는 복수의 액화가스 저장탱크들을 포함할 수 있으며, 액화가스 공급처(10)에 설치되는 액화가스 저장탱크들 중 적어도 하나의 액화가스 저장탱크는 한 번의 이송작업으로 완전히 비워질 수 있을 정도의 용량을 가질 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 액화가스 이송 시스템은, 액화가스 공급처(10), 예를 들어 연료보급선에 설치된 하나 이상의 공급측 저장탱크(12)와, 이 공급측 저장탱크(12)의 내부에 설치되며 액화가스를 가압하여 공급측 저장탱크(12)의 외부로 배출시키는 공급 펌프(14)와, 공급측 저장탱크(12)로부터 배출된 액화가스를 가열하여 기화시키는 기화기(16)와, 공급측 저장탱크(10) 내에 저장된 액화가스를 공급 펌프(14)에 의해 가압하고 기화기(16)에 의해 가열한 후 다시 공급측 저장탱크(10) 내로 복귀시키기 위한 경로를 제공하도록 구성된 액화가스 기화라인(L10)을 포함한다.
공급측 저장탱크(12)는, 극저온의 액화가스를 수용할 수 있다면 어떠한 종류의 탱크라도 사용될 수 있으며, 예를 들어, 멤브레인형 탱크 또는 독립형 탱크일 수 있다. 공급측 저장탱크(12)는, 공급 펌프(14) 및 기화기(16)를 통하여 가압 및 가열된 후 복귀하는 증발가스로 인한 압력상승을 견딜 수 있도록 구성된다.
공급 펌프(14)는 공급측 저장탱크(12)의 하부에 설치되는 잠수식 펌프일 수 있다. 도 2 내지 도 4에는 하나의 공급측 저장탱크(12)와 하나의 공급 펌프(14)가 도시되어 있지만, 액화가스 공급처(10)에는 복수의 공급측 저장탱크(12)가 설치될 수 있으며, 하나의 공급측 저장탱크(12) 내에는 복수의 공급 펌프(14)가 설치될 수 있다.
기화기(16)는 액화가스와 열매체 사이의 열교환을 통해 액화가스를 강제로 기화시킬 수 있는 열교환 장치일 수 있다.
액화가스 기화라인(L10)은 공급측 저장탱크(12) 내의 공급 펌프(14)로부터 연장하기 시작하며, 공급측 저장탱크(12)의 외부로 연장하여 기화기(16)를 통과한 후, 다시 공급측 저장탱크(12)에 연결된다. 기화기(16)에 의해 기화된 증발가스가 공급측 저장탱크(12)의 상부측으로 공급될 수 있도록, 즉 공급측 저장탱크(12) 내에서 자연적으로 발생한 증발가스가 존재하는 부분으로 기화기(16)에 의해 기화된 증발가스가 공급될 수 있도록, 액화가스 기화라인(L10)의 말단은 공급측 저장탱크(12)의 상단 부분에 연결된다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 액화가스 이송 시스템은, 액화가스 기화라인(L10)을 통해 가압 및 기화된 증발가스를 공급받음으로써 공급측 저장탱크(12)의 내부압력이 상승하면, 상승된 내부압력을 이용하여 공급측 저장탱크(12) 내에 저장된 액화가스를 수요측 저장탱크(32)에 공급하기 위한 경로를 제공하도록 구성된 액화가스 이송라인(L14)을 포함할 수 있다.
공급측 저장탱크(12)의 내부압력을 이용하여 공급측 저장탱크(12) 내에 수용된 액화가스를 밀어낼 수 있도록, 액화가스 이송라인(L14)의 시작점은 공급측 저장탱크(12)의 하부, 더욱 상세하게는 공급측 저장탱크(12)의 바닥에 근접한 부분에 위치될 수 있다. 공급측 저장탱크(12)의 내부에 있어서 공급측 저장탱크(12)의 바닥 근접 부분으로부터 연장하기 시작하는 액화가스 이송라인(L14)은, 공급측 저장탱크(12)의 외부로 연장한다. 액화가스 이송라인(L14)은 수요측 저장탱크(32)의 내부까지 연장할 수 있다.
도 2 내지 도 4에는 액화가스 이송라인(L14)이 공급측 저장탱크(12)로부터 수요측 저장탱크(32)까지 하나의 배관으로 연장하는 것처럼 도시되어 있지만, 액화가스 이송라인(L14)은 서로 연결된 복수의 구간으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 액화가스 이송라인(L14)은, 액화가스 공급처(10)에 설치되는 시작 구간과, 액화가스 수요처(30)에 설치되는 종결 구간과, 이들 시작 구간 및 종결 구간을 서로 연결하는 중간 구간으로 이루어질 수 있다.
본 명세서에 있어서 액화가스 이송라인(L14)이란, 전술한 시작 구간, 중간 구간, 및 종결 구간 중에서 적어도 시작 구간을 포함하는 것을 의미한다. 즉, 액화가스 이송라인(L14)은, 액화가스 공급처(10)의 공급측 저장탱크(12)로부터 액화가스 수요처(30)의 수요측 저장탱크(32)까지 연장하는 배관 전체를 의미할 수도 있고, 수요측 저장탱크(32) 내로 액화가스를 선적할 수 있도록 액화가스 수요처(30)에 설치되어 있는 선적용 배관 혹은 이 선적용 배관에 액화가스를 공급할 수 있는 또 다른 배관까지 공급측 저장탱크(12)로부터의 액화가스를 이송시키는 배관을 의미할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 액화가스 이송 시스템은, 액화가스 기화라인(L10)을 통해 가압 및 기화된 증발가스를 연소장치(24)에 연료로서 공급하기 위한 경로를 제공하도록 구성된 연료 공급라인(L12)을 포함할 수 있다.
연료 공급라인(L12)은 액화가스 기화라인(L10), 상세하게는 기화기(16)의 하류측에 있어서 액화가스 기화라인(L10)으로부터 분기하여 연소장치(24)까지 연장된다. 연료 공급라인(L12)에는, 연소장치(24)에서 요구하는 압력으로 증발가스의 압력을 조절하는 압력조절장치로서의 압축기(20)와, 증발가스의 온도를 조절하는 온도조절장치로서의 냉각기(22)가 설치될 수 있다.
액화가스 기화라인(L10)으로부터 분기되어 온 증발가스는, 압축기(20)에 의해 가압되고, 냉각기(22)에 의해 냉각된 후, 연소장치(24)에 연료로서 공급될 수 있다.
연소장치(24)는, 예를 들어, 증발가스를 연료로서 사용할 수 있는 각종 엔진, 보일러, GCU 등일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 액화가스 이송 시스템은, 액화가스 기화라인(L10)을 통해 공급측 저장탱크(12)에서 배출된 액화가스를 액화가스 이송라인(L14)에 공급하기 위한 경로를 제공하도록 구성된 액화가스 연결라인(L16)을 포함할 수 있다.
액화가스 연결라인(L16)은 액화가스 기화라인(L10), 상세하게는 기화기(16)의 상류측에 있어서 액화가스 기화라인(L10)으로부터 분기하여 액화가스 이송라인(L14)까지 연장된다. 액화가스 연결라인(L16)은, 공급 펌프(14)에 의해 액화가스를 가압한 후, 가압된 액화가스를 직접 수요측 저장탱크(32)로 공급하기 위해서 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 액화가스 이송 시스템은, 액화가스 이송라인(L14)을 통해 액화가스를 공급받을 때 수요측 저장탱크(32) 내에서 발생한 후 배출된 증발가스를, 액화가스 공급처(10)로 이송시켜 처리하기 위한 경로를 제공하도록 구성된 증발가스 처리라인(L20)을 포함할 수 있다.
증발가스 처리라인(L20)은, 수요측 저장탱크(32)에서 배출된 증발가스를 연소장치(24)에 연료로서 공급하여 처리할 수 있도록, 수요측 저장탱크(32)로부터 연장되어 연료 공급라인(L12)에 연결될 수 있다. 보다 상세하게는, 수요측 저장탱크(32)로부터 연장되는 증발가스 처리라인(L20)은, 연료 공급라인(L12)에 있어서 압축기(20)의 상류측에 연결될 수 있다.
도 2 내지 도 4에는 증발가스 처리라인(L20)이 수요측 저장탱크(32)로부터 연료 공급라인(L12)까지 하나의 배관으로 연장하는 것처럼 도시되어 있지만, 증발가스 처리라인(L20)은 서로 연결된 복수의 구간으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 증발가스 처리라인(L20)은, 액화가스 수요처(30)에 설치되는 시작 구간과, 액화가스 공급처(10)에 설치되는 종결 구간과, 이들 시작 구간 및 종결 구간을 서로 연결하는 중간 구간으로 이루어질 수 있다.
본 명세서에 있어서 증발가스 처리라인(L20)이란, 전술한 시작 구간, 중간 구간, 및 종결 구간 중에서 적어도 종결 구간을 포함하는 것을 의미한다. 즉, 증발가스 처리라인(L20)은, 액화가스 수요처(30)의 수요측 저장탱크(32)로부터 액화가스 공급처(10)의 공급측 저장탱크(12)까지 연장하는 배관 전체를 의미할 수도 있고, 수요측 저장탱크(32) 내에서 발생한 증발가스를 전달받아 연료 공급라인(L12)에 전달할 수 있도록 액화가스 공급처(10)에 설치된 배관을 의미할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 액화가스 이송 시스템은, 수요측 저장탱크(32)에서 배출된 증발가스 중 적어도 일부를 공급측 저장탱크(12)에 공급하여 회수하기 위한 경로를 제공하도록 구성된 증발가스 회수라인을 포함할 수 있다.
상게하게는, 증발가스 회수라인(L22)은, 연료 공급라인(L12)을 통해 연소장치(24)에 공급되고 있는 연료(즉, 증발가스)의 공급량이 연소장치(24)에서 요구하는 요구량(또는, 연소장치(24)에서 처리할 수 있는 처리용량)보다 많을 때, 또는 공급측 저장탱크(12)의 내부압력을 증가시킬 필요가 있을 때, 연료 공급라인(L12) 내에서 이송되고 있는 연료 중 일부를 분기시켜 공급측 저장탱크(12)로 회수할 수 있도록 구성된다.
증발가스 회수라인(L22)은, 수요측 저장탱크(32)로부터 배출된 후 연료 공급라인(L12)에 전달된 증발가스 중 적어도 일부를 공급측 저장탱크(12)로 이송할 수 있는 경로를 형성하기 위해서, 연료 공급라인(L12)에 있어서 연소장치(24)의 상류측, 보다 상세하게는 연료 공급라인(L12)에 있어서 냉각기(22)와 연소장치(24)와의 사이로부터 분기되어, 액화가스 기화라인(L10)에 있어서 기화기(16)의 하류측에 연결될 수 있다.
증발가스 회수라인(L22)은, 액화가스 기화라인(L10)에 연결되는 대신에, 직접 공급측 저장탱크(12)까지 연장되도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 액화가스 이송 시스템은 전술한 바와 같이 구성되며, 이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여 액화가스 이송 시스템의 작용 및 효과를 상세하게 설명한다. 도 3 및 도 4에 있어서, 액화가스가 유동하는 배관은 실선으로 표시되어 있고, 증발가스가 유동하는 배관은 점선으로 표시되어 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 액화가스 이송 시스템을 이용하여 액화가스를 이송하는 방법은, 공급측 저장탱크(12)의 내부압력을 상승시키는 가압단계와, 공급측 저장탱크(12)의 상승한 내부압력을 이용하여 공급측 저장탱크(12) 내의 액화가스를 배출시켜 이송하는 이송단계를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 공급측 저장탱크(12)의 내부압력을 상승시키는 가압단계에서는, 공급 펌프(14)를 가동하여 액화가스 기화라인(L10)을 통해 액화가스를 기화기(16)에 공급하고, 기화기(16)를 통과하면서 기화된 증발가스를 액화가스 기화라인(L10)을 통해 공급측 저장탱크(12)로 복귀시킨다.
액화가스 기화라인(L10)을 통과하면서 기화된 후 복귀하는 증발가스로 인하여, 공급측 저장탱크(12)의 내부압력은 상승하게 된다. 공급측 저장탱크(12)의 내부압력이, 공급측 저장탱크(12)의 내부압력만으로 공급측 저장탱크(12)의 액화가스를 수요측 저장탱크(32)까지 이송시킬 수 있는 압력값에 도달할 때까지, 가압단계가 수행된다.
가압단계는, 기화된 증발가스 중 일부를 분기시켜 연소장치(24)에 연료로서 공급하는 연료공급단계를 포함할 수 있다. 연료공급단계는, 연소장치(24)의 가동이 필요한 경우에 실시될 수 있다. 연료공급단계는 가압단계와 동시에 실시될 수 있다. 또, 가압단계가 실시되고 있는 도중에 연료공급단계가 시작될 수도 있고, 반대로, 연료공급단계가 실시되고 있는 도중에 가압단계가 시작될 수도 있다.
공급측 저장탱크(12) 내에 설치되는 공급 펌프(14)는, 구동속도가 조절되는 펌프일 수도 있고, 구동속도가 조절되지 않는 펌프일 수도 있다. 공급 펌프(14)로서 구동속도가 조절되지 않는 펌프를 사용할 경우, 가압단계에서 공급측 저장탱크(12)의 가압에 필요한 양보다 많은 양의 증발가스를 발생시키고, 연료공급단계에서 남는 양의 증발가스를 모두 연소시켜 처리하도록 구성될 수 있다. 이를 위해 액화가스 이송 시스템은, 연소장치(24)를 하나 이상 포함하거나, 연소장치(24)의 처리용량을 증감시키도록 구성될 수 있다.
가압단계에 의한 공급측 저장탱크(12)의 가압이 완료되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 액화가스 이송라인(L14)에 설치된 밸브를 개방하여 공급측 저장탱크(12) 내에 수용된 액화가스를, 공급측 저장탱크(12)의 내부압력만으로 배출시킨 후, 수요측 저장탱크(32) 쪽으로 이송하는 이송단계가 수행된다.
이송단계는, 수요측 저장탱크(32)에 대한 액화가스의 선적이 완료될 때까지, 혹은 액화가스 이송라인(L14)에 의해 배출 가능한 공급측 저장탱크(12) 내의 액화가스가 없어질 때까지 수행될 수 있다. 통상, 수요측 저장탱크(32)에 대한 액화가스의 선적은, 탱크 저장용량의 96 내지 99%, 또는 97 내지 98%가 채워지면 선적이 완료된 것으로 간주할 수 있다. 또, 본 명세서에서 "배출 가능한 공급측 저장탱크(12) 내의 액화가스가 없다"는 표현은, 공급측 저장탱크(12) 내의 액화가스가 모두 하역되어 공급측 저장탱크(12)가 비워진다는 것을 의미하지 않으며, 액화가스 이송라인(L14)의 입구 위치보다 액화가스의 액위면이 낮아짐에 따라 공급측 저장탱크(12)의 내부압력만으로는 액화가스가 더 이상 배출되지 않는 상태를 의미한다.
이송단계는, 수요측 저장탱크(32)에 액화가스가 공급됨에 따라 수요측 저장탱크(32)의 내부에서 발생된 후, 수요측 저장탱크(32)의 외부로 배출된 증발가스를, 액화가스 공급처(10)에서 처리하는 증발가스 처리단계를 포함할 수 있다.
증발가스 처리단계에서는, 수요측 저장탱크(32)에서 배출된 증발가스를, 증발가스 처리라인(L20) 및 연료 공급라인(L12)을 통해 연소장치(24)에 공급하여 처리할 수 있다. 증발가스 처리단계는 이송단계와 동시에 실시될 수 있다. 또는, 증발가스 처리단계는 이송단계가 실시되고 있는 도중에 시작될 수도 있다.
증발가스 처리단계는, 연소장치(24)에 공급되고 있는 증발가스 중 일부를 분기시켜 공급측 저장탱크(12)에 공급하는 증발가스 회수단계를 포함할 수 있다.
증발가스 회수단계는, 증발가스 처리단계에서 연소장치(24)에 공급되고 있는 연료(즉, 증발가스)의 공급량이 연소장치(24)에서 요구하는 요구량(또는, 연소장치(24)에서 처리할 수 있는 처리용량)보다 많을 때, 또는 공급측 저장탱크(12)의 내부압력을 증가시킬 필요가 있을 때, 실시될 수 있다.
증발가스 회수단계는 증발가스 처리단계와 동시에 실시될 수 있다. 또, 증발가스 처리단계가 실시되고 있는 도중에 증발가스 회수단계가 시작될 수도 있다.
증발가스 처리단계가 실시되고 있는 도중에, 증발가스 처리라인(L20)을 통해 액화가스 공급처(10)로 이송되어 온 증발가스는 모두 연소장치(24)에서 처리될 수 있다. 이를 위해 액화가스 이송 시스템은, 연소장치(24)를 하나 이상 포함하거나, 연소장치(24)의 처리용량을 증감시키도록 구성될 수 있다.
반대로, 연소장치(24)에 증발가스가 연료로서 공급되고 있지 않는 상태에서 증발가스 회수단계가 실시될 수도 있다. 이때, 증발가스 처리라인(L20)을 통해 액화가스 공급처(10)로 이송되어 온 증발가스는 모두 공급측 저장탱크(12)로 회수될 수 있다.
도 5a에는 도 1에 도시된 바와 같은 종래 기술에 따른 액화가스 이송 시스템을 사용하여 액화가스를 이송할 때, 이송되는 액화가스의 엔탈피 변화를 설명하기 위한 압력-엔탈피 선도가 도시되어 있고, 도 5b에는 도 2에 도시된 바와 같은 본 발명의 일 실시형태에 따른 액화가스 이송 시스템을 사용하여 액화가스를 이송할 때, 이송되는 액화가스의 엔탈피 변화를 설명하기 위한 압력-엔탈피 선도가 도시되어 있다.
도 5a를 참조하면, 도 1에 도시된 종래 기술에 따른 액화가스 이송 시스템은, 공급 펌프(2)에 의해 공급측 저장탱크(1) 내에 저장된 액화가스를 가압하여 수요측 저장탱크(4) 쪽으로 이송하였기 때문에, 이송되는 액화가스의 엔탈피를 증가시키는 결과를 야기하였다. 도 5a에서 P1은 공급측 저장탱크(1) 내에 수용된 액화가스의 상태를 나타내고, P2는 공급 펌프(2)에 의해 가압된 액화가스의 상태를 나타내고, P3은 액화가스가 수요측 저장탱크(4) 쪽으로 이송되는 도중에 배관 등을 통한 열유입으로 인하여 온도가 상승한 상태를 나타내고, P4는 수요측 저장탱크(4)에 공급된 후의 액화가스의 상태를 나타낸다.
압력-엔탈피 선도에 있어서의 액화가스의 각각의 지점에서의 엔탈피 값은, E1, E2, E3, 및 E4로 표시되어 있다. 도 5a에서 알 수 있는 바와 같이, 공급측 저장탱크(1)에 저장되어 있을 때, 즉 P1에서의 액화가스가 가지는 엔탈피 값(E1)에 비해, 수요측 저장탱크(4)로 이송된 후, 즉 P4에서의 액화가스가 가지는 엔탈피 값(E4)은 증가한다. 이 엔탈피 값의 증가분(Δ1=E4-E1)만큼 수요측 저장탱크(4) 내에서는 증발가스(예컨대 플래시 가스)가 발생하게 된다.
도 5b를 참조하면, 도 2에 도시된 종래 기술에 따른 액화가스 이송 시스템은, 도 1에 도시된 액화가스 이송 시스템과는 달리, 강제로 기화시킨 증발가스에 의해 공급측 저장탱크(12)의 내부압력을 상승시킨 후, 상승한 내부압력만을 이용하여 공급측 저장탱크(12) 내에 저장된 액화가스를 가압하여 수요측 저장탱크(4) 쪽으로 이송하였기 때문에, 이송되는 액화가스의 엔탈피가 증가하지 않게 된다. 도 5b에서 P1은 공급측 저장탱크(12) 내에 수용된 액화가스의 상태를 나타내고, P2'은 가압단계를 거쳐 내부압력이 상승한 후의 공급측 저장탱크(12) 내에 수용된 액화가스의 상태를 나타내고, P3'은 액화가스가 수요측 저장탱크(32) 쪽으로 이송되는 도중에 배관 등을 통한 열유입으로 인하여 온도가 상승한 상태를 나타내고, P4'은 수요측 저장탱크(4)에 공급된 후의 액화가스의 상태를 나타낸다.
압력-엔탈피 선도에 있어서의 액화가스의 각각의 지점에서의 엔탈피 값은, E1, E2', E3', 및 E4'로 표시되어 있다. 도 5b에서 알 수 있는 바와 같이, 공급측 저장탱크(12)에 저장되어 있을 때, 즉 P1에서의 액화가스가 가지는 엔탈피 값(E1)에 비해, 수요측 저장탱크(32)로 이송된 후, 즉 P4'에서의 액화가스가 가지는 엔탈피 값(E4')은 증가하기는 하지만, 도 5a와 비교하여 상당히 적은 수치만큼만 증가한다. 이 엔탈피 값의 증가분(Δ2=E4'-E1)만큼 수요측 저장탱크(32) 내에서는 증발가스(예컨대 플래시 가스)가 발생하게 된다.
도 5a 및 도 5b를 비교하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 액화가스 이송 시스템에 의한 엔탈피 증가분(Δ2)은 종래의 액화가스 이송 시스템에 의한 엔탈피 증가분(Δ1)보다 작음을 확인할 수 있으며, 결국 본 발명의 일 실시형태에 따른 액화가스 이송 시스템에 따르면 증발가스 발생량이 감소함을 알 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 액화가스 공급처(10)에는 복수의 액화가스 저장탱크들이 설치될 수 있다. 액화가스가 저장된 탱크의 내부압력이 상승한 상태에서는 시간이 흐름에 따라 액화가스의 온도가 상승하게 되므로, 내부압력이 상승한 공급측 저장탱크(12)에 수용된 액화가스는 한 번에 모두 하역하는 것이 바람직하다.
이를 위해, 액화가스 공급처(10)에 설치되는 액화가스 저장탱크들 중 적어도 하나의 액화가스 저장탱크는 한 번의 이송작업으로 완전히 비워질 수 있을 정도의 용량을 가질 수 있다.
액화가스 공급처(10)에 복수의 액화가스 저장탱크들이 설치되고, 그 중에서 하나의 액화가스 저장탱크가 한 번의 이송작업으로 완전히 비워질 수 있을 정도의 용량을 가져 공급측 저장탱크로서 사용되도록 구성된 경우, 복수의 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 하역하기 위해서 공급측 저장탱크를 거치도록 할 수 있다. 즉, 액화가스 저장탱크에 수용된 액화가스를, 수요측 저장탱크의 용량만큼만 공급측 저장탱크 쪽으로 먼저 이송시켜 두고, 계속해서 공급측 저장탱크 쪽으로 이송된 액화가스를 한 번의 이송작업으로 수요측 저장탱크 쪽으로 이송시킴으로써, 가압된 공급측 저장탱크 내에 액화가스가 남아있지 않도록 할 수 있다.
한편, 수요측 저장탱크(32)가 내부압력이 상압보다 높게 유지되는 가압탱크로 이루어진 경우에는, 공급 펌프(14)에 의해 직접 액화가스를 가압하여 수요측 저장탱크(32)로 이송하더라도 엔탈피를 증가시키지 않을 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 액화가스 공급처로서의 LNG 공급선박, 12: 공급측 저장탱크, 14: 공급 펌프, 16: 기화기, 20: 압축기, 22: 냉각기, 24: 연소장치, 30: 액화가스 수요처로서의 LNG 추진선박, 32: 수요측 저장탱크, L10: 액화가스 기화라인, L12: 연료 공급라인, L14: 액화가스 이송라인, L16: 액화가스 연결라인, L20: 증발가스 처리라인, L22: 증발가스 회수라인.

Claims (14)

  1. 액화가스를 이송하는 방법으로서,
    공급측 저장탱크의 내부압력을 증가시키는 가압단계와;
    증가된 내부압력에 의해 공급측 저장탱크 내의 액화가스를 가압하여 배출하는 이송단계;
    를 포함하여, 상기 공급측 저장탱크 내에 수용된 액화가스의 엔탈피 증가를 억제하면서 액화가스를 이송하며,
    상기 가압단계에서는, 상기 공급측 저장탱크에 수용된 액화가스를 가압하여 배출시키고, 배출된 액화가스를 가열하여 기화시킴으로써 증발가스를 생성한 다음, 생성된 증발가스를 상기 공급측 저장탱크 내로 공급함으로써, 상기 공급측 저장탱크의 내부압력을 상승시키며,
    상기 이송단계는, 액화가스를 공급받는 수요측 저장탱크의 내부에서 발생된 후, 상기 수요측 저장탱크의 외부로 배출된 증발가스를, 상기 공급측 저장탱크를 포함하는 액화가스 공급처에서 처리하는 증발가스 처리단계를 포함하는, 액화가스 이송 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가압단계는, 기화된 증발가스 중 일부를 분기시켜 연소장치에 연료로서 공급하는 연료공급단계를 포함하는, 액화가스 이송 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 이송단계는, 액화가스를 공급받는 수요측 저장탱크에 대한 액화가스의 선적이 완료될 때까지, 혹은 배출 가능한 공급측 저장탱크 내의 액화가스가 없어질 때까지 수행되는, 액화가스 이송 방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 증발가스 처리단계에서는, 상기 수요측 저장탱크에서 배출된 증발가스를, 상기 액화가스 공급처가 포함하는 연소장치에서 연소시켜 처리하는, 액화가스 이송 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 증발가스 처리단계는, 상기 수요측 저장탱크에서 배출된 증발가스 중 적어도 일부를 상기 공급측 저장탱크에 공급하는 증발가스 회수단계를 포함하는, 액화가스 이송 방법.
  8. 액화가스를 이송하는 시스템으로서,
    액화가스 공급처에 설치된 하나 이상의 공급측 저장탱크와;
    상기 공급측 저장탱크의 내부에 설치되며 액화가스를 가압하여 상기 공급측 저장탱크의 외부로 배출시키는 공급 펌프와;
    상기 공급측 저장탱크로부터 배출된 액화가스를 가열하여 기화시키는 기화기와;
    상기 공급측 저장탱크 내에 저장된 액화가스를 상기 공급 펌프에 의해 가압하고 상기 기화기에 의해 가열한 후 다시 상기 공급측 저장탱크 내로 복귀시키기 위한 경로를 제공하도록 구성된 액화가스 기화라인과;
    상기 액화가스 기화라인을 통해 가압 및 기화된 증발가스를 공급받음으로써 상기 공급측 저장탱크의 내부압력이 상승하면, 상승된 내부압력을 이용하여 상기 공급측 저장탱크 내에 저장된 액화가스를 수요측 저장탱크 쪽으로 공급하기 위한 경로를 제공하도록 구성된 액화가스 이송라인과;
    상기 액화가스 이송라인을 통해 액화가스를 공급받을 때 상기 수요측 저장탱크 내에서 발생한 후 배출된 증발가스를, 상기 액화가스 공급처로 이송시켜 처리하기 위한 경로를 제공하도록 구성된 증발가스 처리라인;
    을 포함하는, 액화가스 이송 시스템.
  9. 삭제
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 액화가스 이송라인의 시작점은 상기 공급측 저장탱크의 하부에 위치되는, 액화가스 이송 시스템.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 액화가스 기화라인을 통과하면서 가압 및 기화된 증발가스를 연소장치에 연료로서 공급하기 위한 경로를 제공하도록 구성된 연료 공급라인을 더 포함하는, 액화가스 이송 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 액화가스 기화라인을 통해 상기 공급측 저장탱크에서 배출된 액화가스를 상기 액화가스 이송라인에 공급하기 위한 경로를 제공하도록 구성된 액화가스 연결라인을 더 포함하는, 액화가스 이송 시스템.
  13. 삭제
  14. 청구항 8에 있어서,
    상기 수요측 저장탱크에서 배출된 증발가스 중 적어도 일부를 상기 공급측 저장탱크에 공급하여 회수하기 위한 경로를 제공하도록 구성된 증발가스 회수라인을 더 포함하는, 액화가스 이송 시스템.
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