KR20040105802A - 운반선상의 ｌｎｇ의 재기화를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

운반선상의 ｌｎｇ의 재기화를 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

LNG(24)를 재기화시키기 위한 주된 열 공급원(21)을 구비하는 선박상의 재기화 능력을 갖는 LNG 운반선이 개시된다. 더욱이, LNG 운반선은 LNG를 재기화시키기 위한 적어도 하나의 제 2의 열 공급원, 기화기(23), 매개 유체, 상기 기화기 그리고 상기 주된 및 제 2의 열 공급원을 통하여 상기 매개 유체를 순환시키기 위한 펌프(22)를 구비한다.

Description

운반선상의 ＬＮＧ의 재기화를 위한 방법 및 장치{Method and apparatus for the regasification of LNG onboard a carrier}
천연 가스는 생산되는 지역으로부터 소비되는 지역으로 통상적으로 파이프라인에 의하여 수송된다. 그러나, 생산이 수요를 훨씬 초과하는 나라에서 많은 양의 천연 가스가 생산될 수 있다. 상업적 수요가 있는 지역으로 천연 가스를 수송하는 효율적인 방법 없이는, 가스는 생산되면서 연소될 것이며, 이는 낭비적이다.
천연 가스의 액화는 천연 가스의 보관 및 수송을 용이하게 한다. 액화 천연 가스("LNG")는, 가스 상태에서 천연 가스의 동일한 양이 차지하는 부피의 약 1/600만을 차지한다. LNG는 천연 가스를 비등점(주위 압력에서 -259℉) 이하로 냉각시킴으로서 생산된다. LNG는 대기압 또는 그보다 약간 높은 압력에서 극저온 컨테이너에 보관된다. LNG의 온도를 상승시킴으로서, 그것은 다시 가스 형태로 변환될 수 있다.
천연 가스에 대한 증가된 수요는 특별한 탱커 선박에 의한 LNG의 수송을 촉진하였다. 알제리(Algeria), Borneo(보르네오), 인도네시아(Inodesia) 등과 같은먼 지역에서 생산된 천연 가스는 액화되어 유럽, 일본 또는 미국으로 이러한 방식으로 해외로 선적될 수 있다. 통상적으로, 천연 가스는 하나 또는 그 이상의 파이프라인을 통하여 육지에 기반을 둔 액화 시설로 수집된다. LNG는 그 후, 그것을 상대적으로 짧은 파이프라인을 통하여 펌핑(pumping)함으로서 극저온실(cryogenic compartment)이 설치된 탱커(그러한 탱커는 LNG 운송선 또는 "LNGC"로 불려진다.)로 적재된다. LNGC가 목적 항에 도착한 후, LNG는 육지에 기반을 둔 재기화 시설로 극저온 펌프에 의하여 하적되고, 그곳에서 액화 상태로 또는 재기화되어 보관될 수 있다. LNG를 재기화시키기 위하여, 온도는 그것이 LNG 비등점을 초과할 때까지 상승되며, LNG가 가스 상태로 복귀하게 한다. 결과로서 발생하는 천연 가스는 그 후 그것이 소비되는 여러 지역으로 파이프라인 시스템을 통하여 분배될 수 있다.
안전과 생태학적 및/또는 미관상의 고려로, LNG의 재기화가 해상에서 이루어지는 것이 제안되었다. 재기화 시설은 해상에 위치된 고정 플랫폼상에, 또는 해상에서 계류된 부선식 바지선(floating barge) 또는 다른 선박상에 건축될 수 있다. LNGC는 해상의 재기화 플랫폼 또는 선박에 근접하여 접안되거나 또는 계류되어, LNG가 보관 또는 재기화를 위한 통상적인 수단에 의하여 하적될 수 있도록 한다. 재기화 후에, 천연 가스는 육상의 파이프라인 분배 시스템으로 전송될 수 있다.
재기화가 LNGC 선박상에서 이루어지는 것도 역시 제안되었다. 이는, 재기화 시설이 LNGC와 함께 이동할 수 있다는 점에서, 일정한 장점을 가진다. 이는, 좀더 계절을 타거나 또는 지역에 따라 변화하는 천연 가스 수요를 수용하기 용이하게 한다. 재기화 시설이 LNGC와 함께 이동하므로, LNG가 배달되는 각각의 장소에서, 별도의 LNG 보관 및 재기화 시설을, 육상 또는 해상에서, 제공할 필요가 없다. 대신, 재기화 시설이 결합된 LNGC이 해상에서 계류되고, 해상 부표(offshore buoy) 또는 플랫폼상에 위치하는 연결부를 통하여 파이프라인 배분 시스템에 연결될 수 있다.
재기화 시설이 LNGC 선상에 위치할 때, LNG를 재기화시키는데 사용되는 열 공급원은, LNGC상에 위치한 보일러에 의해 가열된 매개 유체(intermediate fluid)의 사용에 의하여 전송된다. 가열된 유체는 LNG와 접촉을 이루는 열 교환기를 통하여 통과된다.
열 공급원이 LNGC의 근처의 해수인 것도 역시 제안되어 있다. 해수의 온도가 LNG의 비등점(boiling point) 및 최소 파이프라인 분배 온도보다 높기 때문에, 그것은 LNG에 온열을 가하고 재기화시키기 위하여 열 교환기를 통하여 펌핑된다. 그러나, LNG에 열이 가해지고, 재기화되며 과열(superheat)됨에 따라, 두 유체 사이의 열전달의 결과로서 해수는 냉각된다. 해수가 빙점 이하로 냉각되는 것을 피하기 위하여 조심하여야 한다. 이는, LNG에 열이 가해지고 해수가 LNG에 열을 가하는데 사용되는 유량이 조심스럽게 조절되어야 한다는 것을 요구한다. 유량의 적절한 균형은, LNG 가스화의 소망하는 비율뿐만 아니라 해수의 주위 온도(ambient temperature)에 의해 영향을 받는다. 해수의 주위 온도는 LNGC가 계류되는 지역, 배달이 행해지는 시기, 물의 깊이, 심지어 LNG에 열을 가하는 것으로부터 냉각된 해수가 방류되는 방식에 의하여 영향을 받는다. 더욱이, 냉각된 해수가 방류되는 방식은, 예컨대, 냉각된 해수 방류의 근처의 주위 물 온도 하강과 같은 바람직하지못한 환경적 영향을 피하기 위하여 노력하는 등의 환경적 고려에 의하여 영향을 받는다. 환경적 관심은 LNG가 가열되는 비율, 및 이에 따라, LNGC 선상의 재기화 장비로 주어진 시간동안 가스화될 수 있는 LNG의 부피에 영향을 미칠 수 있다.
본 발명은 액화 천연 가스(LNG)의 수송 및 재기화(regasification)에 관한 것이다.
도 1은 종래 용골 냉각기 시스템의 개략도이다.
도 2는 기화기를 위한 열 공급원으로 사용되는 잠수된 열 교환기의 개략도이다.
도 3은 다른 이중 열 공급원 시스템의 개략도이다.
도 4a는 갑판상에 보관된 열 교환기를 나타내는, 대략 배의 중앙부에서의 LNGC의 부분적 단면도이다.
도 4b는 물 안으로 하강된 열 교환기를 나타내는, 대략 배의 중앙부에서의 LNGC의 부분적 단면도이다.
도 5는, 부표상에 일체적으로 계류된 선박 선체, 그리고 계류 부표에 부착되며 LNGC가 부표에 계류된 후 LNGC에 유체 연결된 열 교환기를 도시하는, LNGC의 또 다른 바람직한 구현예의 부분적 단면도이다.
하나의 관점에서, 본 발명은 LNG를 기화시키기 위한 선상 기화기, LNG 및 기화기로의 주된 열 공급원, 및 하나 또는 그 이상의 제 2의 열 공급원을 구비하는 재기화 시스템을 갖는 LNGC에 관한 것이다.
LNG가 LNGC 선상에서 재기화되는 방식에 다양한 개선이 이루어질 수 있다. 특정적으로, 선상의 LNGC 재기화의 위치 및 환경적 영향력의 관점에서 부가적인 융통성을 제공하는데 이용될 수 있는 다른 열 공급원, 열 전달용 구성부품 및 열 공급원의 조합 등이 존재한다.
"용골 냉각기(keel cooler)"라고 일반적으로 칭해지는 장치가, 추진 엔진 냉각기 및 공기 조화기와 같은 해상 장비를 위한 냉각 공급원을 제공하기 위하여 과거에 사용되어져 왔다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 용골 냉각기(2)는 잠수된 열 교환기로서, 통상적으로 선박의 선체(1)의 하부에 또는 그 근처에 위치되며, 냉각 능력(cooling capacity)을 필요로 하는 (해상 공기 조화 장치(3)와 같은) 선상 장비에 의해 발생되는 열을 위한 "히트 싱크(heat sink)"로서 물을 사용한다.
용골 냉각기(2)는, 펌프(1)에 의하여 포드(pod)를 통하여 순환되는 (담수(fresh water) 또는 글리콜(glycol)과 같은) 매개 유체를 냉각시키는 열 교환기로서 선체(1)의 하부 내에 장착되거나 선체(1)의 외부에 부착된 하나 또는 그 이상의 포드(미도시)를 사용함에 의하여 작동된다. 이 매개 유체는 그 후 과도 열을 흡수하기 위하여 선박의 하나 또는 그 이상의 위치로 펌핑된다. 그러한 용골 냉각기는, R.W.Fernstrum & Co.(Menominee, MI) 및 Duramax Marine LLC(Hiram,OH)와 같은 제조업체로부터 상업적으로 취득 가능하다.
냉각 유체로서 사용되는 해수를 유입하고 후속적으로 방출하는 시스템과 비교하여, 그러한 시스템의 장점 중에는, 선박상의 여러 위치로의 해수의 순환에 관련되는 감소되는 싱크 위험(sinking hazard) 및 부식 위험이다. 오직 용골 냉각기 포드(2)의 외측만이, 밀폐 시스템에 해당하는 것의 나머지를 통하여 순환되는 해수, 담수, 또는 또 다른 상대적으로 비부식성의 유체에 노출된다. 밀폐 시스템의 펌프, 파이핑(piping), 밸브, 및 다른 구성부품은 해수 부식에 대하여 내성을 지닌 더욱 신형의 재료로 제조될 필요가 없다. 용골 냉각기(2)는, 해수를 선상 기계장치 구성부품의 내부 안으로 통과시키는 시스템에서 요구되는 것과 같이, 해수를 여과할 필요를 또한 제거한다.
도 2에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에서, 잠수된 열 교환기(21)인 것이 바람직한 하나 또는 그 이상의 주된 열 공급원이 - 냉각 능력을 제공하기 위한 것이 아니고, 대신에 다시 LNG를 재기화시키기 위하여 사용되는 밀폐 루프 순환 유체를 위한 난방 능력을 제공하기 위하여 - 채용되어 있다.
바람직한 구현예에서, 열 교환기(21)는, 종래의 용골 냉각기와 같이 선박 선체에 장착되는 대신에, LNG 선박이 해상 방출 설비 또는 터미널에 도달한 후에 수면 안으로 하강되는 독립된 열 교환기(21)이다. 가장 바람직한 실시예에서, 두 개의 열 교환기(21)가 사용되며, 그 각각은 가로 약 20 피트 세로 20피트 높이 40 피트이며, LNGC의 가열 필요를 집합적으로 충족한다. 이러한 열 교환기(21)의 각각은 약 100 개의 종래 용골 냉각기의 능력을 가진다. 열 교환기(21)는 가용성의 또는 강체인 적절한 파이핑(66)에 의하여 LNGC에 연결된다. 도 4 및 4b를 참조하면, 열 교환기(21)는 사용되지 않는 때에는(도 4a 참조) 갑판에 보관되거나 커버 밑, 창고(shed)안에, 또는 어떤 다른 구조체(미도시)안에 보관되는 것이 바람직하다. 사용중인 때에는, 열 교환기(21)는 당업자에게 공지된 장비(도 4b 참조)인 윈치(winch) 시스템 또는 승강 시스템과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 기계적 장비(64)에 의해서 하강된다. 열 교환기(21)를 수면 밑으로 하강시킨 후에, 열 교환기(21)가 선박에 대하여 부딪히는 것을 염려하는 경우에는 열 교환기(21)의 선박에의 단단한 부착이 바람직하다.
또 다른 바람직한 구현예에서, 열 교환기(21)는 해상 방출 터미널에서 영구적으로 잠수된 설비이다. 예컨대, 잠수된 열 교환기 시스템(21)은 LNGC를 계류하는데 사용되는 부표(68)에 장착될 수 있다. 이러한 다른 열 교환기(21) 구성(도 4b, 5)의 각각은, 매개 유체가 잠수된 열 교환기(21)를 통하여 순환되도록 하기 위하여 LNGC에 연결되어 있다.
열 교환기(21)가 계류 부표(68)에 부착되는 때에, LNGC 터릿 오목부(turret recess:78)는 부표(68)와 짝을 이루어, LNGC가 부표(68)둘레를 회전하도록 한다. 열 교환기(21)는 라인에 의하여 선박 선체(1)에 연결되고, 그에 의하여 기화기(23) 및 어떤 제 2의 열 공급원(26)에 유체적으로 연결된다. 가스 파이프 라이저(gas pipe riser:72)는 LNGC와 재기화된 LNG를 하적하기 위한 파이프라인 분배 시스템을 연결한다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 하나 또는 그 이상의 잠수된 열 교환기 장치(21)가 선체(1)의 수위(waterline) 밑의 적절한 위치에 위치되며, LNGC의 선체(1)내에 직접적으로 장착된다. 또는, 열 교환기(21)는, 전체적인 것보다는 오히려 부분적으로, 잠수되어 있다.
글리콜(glycol), 프로판 또는 담수와 같은 매개 유체는 펌프(22)에 의하여 기화기(23) 및 잠수된 열 교환기(21)를 통하여 순환된다. 수용 가능한 열 용량(heat capacity) 및 비등점과 같은 적절한 특성을 갖는 다른 매개 유체도 역시 사용될 수 있으며 산업계에서 널리 공지되어 있다. LNG는 라인(24)를 통하여 기화기(23)안으로 통과되며, 그곳에서 재기화되며 라인(25)을 통하여 빠져나간다.
잠수된 열 교환기(21)는, 전술된 바와 같이, 해수를 LNGC안으로 흡입 또는 펌핑함이 없이 주위 해수로부터 순환 매개 유체로의 열 교환을 가능하게 한다. 열 교환기의 크기 및 표면적은, 배달을 위하여 재기화되는 LNG 적하의 부피와 LNGC가 그 안에서 천연 가스를 배달하는 물의 온도 범위에 따라 폭넓게 변화될 수 있다.
예컨대, 잠수된 열 교환기(21)에 복귀된 때의 순환되는 매체 유체의 온도는 약 45℉ 이고, 해수 온도는 약 59℉이며, 양자의 온도 차이는 약 14℉이다. 이는 상대적으로 적절한 온도 차이이며, 따라서, 열 교환기(21)는 시간당 몇 백만 BTUs의 방출을 위하여 설계된 전술된 종래의 용골 냉각수와 비교할 때, 본 발명의 열 교환 필요성을 수용할 수 있도록 큰 표면적을 요구할 것이다.
하나의 바람직한 구현예에서, 시간당 약 6천 2백만 BTUs를 흡수하도록 집합적으로 설계되며 약 450,000의 평방 피트의 표면적을 갖는 두 개의 잠수된 열 교환기(21)가 사용된다. 이러한 열 교환기(21)는 약 가로 20피트 세로 20피트 높이 40 피트이며, 매개 유체가 관 내에서 순환하는 동안, 물이 그 위를 통과하도록 노출된 관속(管束:bundles of tubes)을 포함하는 것이 바람직하다. 그러나, 이 표면적의 양은, 바람직한 구현예에서, 종래의 용골 냉각기(2)의 것과 유사하게 조정된 복수개의 관속을 포함하는 다양한 구성에서 조정될 수 있다. 본 발명의 열 교환기(21)는 또한 다관 원통형 열 교환기(shell and tube heat exchanger), 굽힌 관판(bent-tube-sheet) 열 교환기, 스파이럴(spiral) 열 교환기, 평판형(plate type) 열 교환기, 또는 LNG가 재기화되기에 온도, 부피 및 열 흡수 요구사항을 만족시키는 당업자에 의해 널리 공지된 다른 열 교환기일 수 있다.
기화기(23)는 다관 원통형 기화기인 것이 바람직하며, 그러한 기화기(23)가 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 이러한 형식의 기화기(23)는 당업계에서 널리 공지되어 있으며, 육지에 기반을 두는 재기화 시설에서 사용중인 수십 개의 물에 의해 가열되는 다관 원통형 기화기에 유사하다. 사용될 수 있는 다른 형식의 기화기는 매개 유체 기화기(intermediate fluid vaporizer) 및 잠수 연소 기화기(submerged combustion vaporizer)를 포함하지만, 그러나 이에 제한되는 것은 아니다. 해수가 가열 매체의 하나이거나 또는 장비를 접촉하는 다른 선박 응용에서, 기화기(23)는 해수와 접촉하는 잠수 표면(wetted surface)에 대하여 독점적인 AL-6XN 초-오스테나이트(super-austenitic) 스텐레스 강(ASTM A-240, B688, UNS08367), 기화기(23)의 다른 모든 표면에 대하여 316L 형 스텐레스 강으로 제조되는 것이 바람직하다. 티타늄 합금 및 구성부품을 포함하지만 그러나 이에 제한되지는 않는, 다양한 재료가 기화기용으로 사용될 수 있다.
바람직한 구현예에서, 약 16.9의 분자량을 가지며 일일당 약 100 백만(100 million) 표준 입방 피트(million standard cubic feet per day:mmscf/d)의 LNG를 생산하는 다관 원통형 기화기(shell and tube vaporizer:23)가 사용된다. 예컨대,약 59 ℉ 의 온도를 가진 해수 및 약 45 ℉의 매개 유체 온도에서 LNGC를 작동하는 때에, 기화기(23)는 시간당 약 2,000 입방 미터의 가열된 물의 유동을 필요로 한다. 결과적으로 발생하는 시간당 약 6천 2백만 BTU의 열 교환이, 약 40 피트 길이의, 바람직하게는 약 3/4 인치 직경의 단일한 관속을 사용하여 달성되는 것이 바람직하다. 튜브내의 LNG의 균일한 분포를 확보하기 위하여, 관(tube)과 동체(shell) 사이의 차등의 열 수축(differential thermal contraction)을 수용하기 위하여, 가열수 매체의 냉동을 회피하기 위하여, 선박 가속으로부터 부가된 하중을 수용하기 위하여, 특별한 설계 특성이 기화기(23)안에 포함된다. 가장 바람직한 구현예에서, 100 mmscf/d 용량의 기화기(23)의 병렬 설치가 재기화 선박을 위한 총 필요 생산 능력을 달성하기 위하여 배치된다. 미국내에서 이러한 형식의 기화기(23)의 공급자에는 Chicago Power and Process, Inc. 및 Manning and Lewis, Inc.등이 포함된다.
본 발명의 바람직한 구현예에서, 매개 유체를 위한 순환 펌프(22)는 동기 속도 전기 모터(synchronous speed electrical motor)에 의해 구동되는 종래의 일단 원심 펌프(single stage centrifugal pump:22)이다. 일단 원심 펌프(22)는 해상용 및 산업용 응용에서 물/유체 펌핑에 자주 사용되며, 당업자에게 널리 공지되어 있다. 순환 펌프(22)의 용량은 설치된 기화기(23)의 양 및 소망되는 여유도(redundancy)의 정도에 기초하여 선택된다.
예컨대, 일일당 약 500 백만 표준 입방 피트("mmmscf/d")의 설계 용량을 수용하기 위하여, 각각 약 100 mmsdf/d의 용량인 여섯 개의 기화기(23)의 선상 설치가 만들어져 여분의 기화기를 제공한다. 이 시스템을 위하여 요구되는 전체 가열수(heating water) 순환은 설계점(design point)에서 시간당 약 10,000 입방 미터이며, 최대 비율(peaking rating)에서는 약 12,000 입방 미터이다. 선박 공간 제한을 고려하면, 각각 시간당 5,000 입방 미터 용량을 가진 세 개의 펌프(22)가 사용되며, 시간당 10,000평방 미터의 설계점 순환 요구사항에서 완전히 여분의 장치를 제공한다. 다섯 개의 기화기가 사용된다면, 오직 두 개의 펌프가 필요하다. 이러한 펌프(22)는 약 30 미터의 전체 동적 양정(total dynamic head)을 가지며, 각 펌프(22)의 동력 요구사항은 약 950kW(kilowatts)이다. 각 펌프(22)를 위한 흡입 및 토출 파이핑은 약 650 mm 직경의 파이핑인 것이 바람직하지만, 다른 치수의 파이핑도 사용될 수 있다.
펌프(22) 및 관련된 파이핑에 사용되는 재료는 해수의 부식 효과를 견딜 수 있는 것이 바람직하며, 다양한 재료가 사용 가능하다. 바람직한 구현예에서, 펌프 케이싱은 니켈 알루미늄 청동 합금으로 만들어지며, 임펠러는 모넬(Monel) 펌프 샤프트를 가진다. 모넬은 약 60 내지 70%의 니켈, 22 내지 35%의 구리, 적은 양의 철, 망간, 실리콘 및 탄소를 포함하는 고도의 내부식성 니켈계 합금이다.
본 발명의 바람직한 구현예가 일단 원심 펌프(22)에 관한 것이었지만, 필요한 유량을 충족시키는 많은 형식의 펌프(22)가 사용될 수 있으며 펌프 공급자로부터 취득 가능하다. 다른 구현예에서, 펌프(22)는 정숙 유동 및 맥동 유동 펌프(smooth flow and pulsating flow pump), 속도 수두 또는 포지티브 변위 펌프(velocity-head or positive-displacement pump), 스크류 펌프(screw pump), 로터리 펌프(rotary pump), 베인 펌프(vane pump), 기어 펌프(gear pump), 래디얼 플런저 펌프(radial-plunger pump), 사판식 펌프(swash-plate pump), 플런저 펌프(plunger pump) 및 피스톤 펌프(piston pump), 또는 매개 유체의 토출 양정 및 유량 요구조건을 만족하는 다른 펌프일 수 있다. 펌프를 위한 구동은 수압 모터, 디젤 엔진, DC 모터, 또는 필수 속도 및 동력 특성을 갖는 다른 원동기일 수 있다.
잠수된 또는 부분적으로 잠수된 열 교환기 시스템(21)은, LNG의 재기화를 위한 유일한 열 공급원으로 사용될 수 있으며, 또는, 도 3에 도시된 본 발명의 다른 구현예에서, 하나 또는 그 이상의 제 2의 열 공급원과 결합하여 사용될 수 있다. 잠수된 또는 부분적으로 잠수된 열 교환기 시스템(21)의 용량, 또는 지역의 해수 온도가 재기화 동작의 소망하는 정도를 위해 요구되는 열량(amount of heat)을 제공하지 못하는 경우, 본 발명의 이 구현예는 작동상의 장점을 제공한다.
바람직한 또 다른 구현예에서, 매개 유체는 펌프(22)를 통하여 증기 가열기(26), 기화기(23), 및 하나 또는 그 이상의 잠수된 또는 부분적으로 잠수된 열 교환기(21)를 통하여 순환된다. 본 발명의 가장 바람직한 구현예에서, 열 교환기(21)는 잠수된다. 보일러 또는 다른 공급원으로부터의 증기가 라인(31)을 통하여 증기 가열기(26)에 들어가며, 라인(32)을 통하여 응축액으로서 빠져나간다. 밸브(41,42 및 43)는 증기 가열기의 분리 및 측관 라인(bypass line:51)의 개방을 허용하며, 이는 증기 가열기(26)가 도관으로부터 제거된 상태에서의 기화기(23)의 작동을 허용한다. 또는, 밸브(44,45 및 46)는 잠수된 열 교환기(21)의 분리 및 측관 라인(51)의 개방을 허용하며 , 이는 잠수된 열 교환기(21)가 도관으로부터 제거된 상태에서의 기화기(23)의 작동을 허용한다. 사용되는 밸브는 분리 목적의 종래의 게이트 또는 버터플라이 밸브(butterfly valve)이며 순환되는 유체에 대하여 적절한 재료로 구성된다. 해수의 경우, 버터플라이 밸브는 주강(cast steel) 또는 네오프렌(neoprene) 또는 바이톤(viton)과 같은 탄성체 라이너 재료를 가진 연성 주철 구조(ductile iron construction)로 제조되는 것이 바람직하다. 게이트 밸브는 스텐레스 강 또는 모넬 트림(trim)을 가진 청동 구조(bronze construction)로 제조되는 것이 바람직하다.
증기 가열기(26)는 순환되는 물의 가열을 가능하게 하도록 드레인 냉각기(drain cooler)와 결합되는 종래의 다관 원통형 열 교환기이며, LNG 재기화에 요구되는 열의 전부 또는 일 부분을 제공하는 것이 바람직하다. 증기 가열기(26)에는 약 10 바의 압력(bar of pressure) 및 약 360 ℉ 온도의 완열된(desuperheated) 증기가 제공되는 것이 바람직하다. 증기는 증기 가열기(26) 및 드레인 냉각기에서 응축되고 서브 쿨(sub-cool)되며, 약 160 ℉로 선박의 증기 플랜트로 복귀된다.
또 다른 구현예에서, 증기 가열기(26) 및 드레인 냉각기의 가열수 매체(heating water medium)는 해수이다. 90-10 구리 니켈 합금이 가열수 매체와의 접촉하는 잠수 표면용으로 사용되는 것이 바람직하다. 증기 및 응축액과 접촉하는 동체측(shell side) 구성부품은 탄소강(carbon steel)인 것이 바람직하다.
전술된 선상 설치를 위해, 드레인 냉각기를 가진 세 개의 증기 가열기(26)가 사용되며, 각각은 전체 필요 용량의 50%를 제공하는 것이 바람직하다. 드레인 냉각기를 가진 각 증기 가열기(26)는 시간당 약 5,000 입방 미터의 가열수 유동 및 시간당 약 50,000 킬로그램(kilogram per hour)의 증기 유동(steam flow)의 용량을 가진다. 적절한 증기 열 교환기(26)는 많은 선박의 산업상 및 실용품 응용에서 사용되는 증기 표면 응축기(steam surface condensers)에 유사하며, 전 세계의 열 교환기 제조업자로부터 구입 가능하다.
해수 시스템을 통한 유동을 위한 해수 입구(61) 및 해수 출구(62)의 부가(addition)는, 잠수된 열 교환기(21) 대신에, 기화기(23)용의 직접적인 열 공급원으로서 또는 증기 가열기(26)와 결합하여 사용될 부가적인 열 공급원으로서 해수가 사용될 수 있게 한다. 이는 도 3에서 점선에 의하여 표시되었다.
또는, 잠수된 또는 부분적으로 잠수된 열 교환기 시스템(21)은 제 2의 열 공급원으로 사용될 수 있으며, 다른 열 공급원이 재기화 작동을 위한 주된 열 공급원으로 사용될 수 있다. 또 다른 그러한 열 공급원의 예는, 보일러로부터의 증기, 또는 해수가 해양(또는 LNGC가 위치된 다른 몸체의 물)으로부터의 열 공급원으로서 들어와서 LNG나 후속적으로 LNG를 가열시키는데 사용되는 중간 매체를 가열시키는데 사용된 후에 다시 해양으로 방출되는 관통(flow-through) 해수 시스템을 포함한다. 다른 열 공급원은 잠수된 연소 기화기 또는 태양열 에너지를 포함한다. 주된 열 공급원에 부가하여 제 2의 또는 다른 열 공급원을 갖는 것은, 공급원중의 하나라도 잠수된 열 교환기 시스템이든지 아니든지, 또한 유리한 것으로 생각된다.
적어도 하나의 제 2의 열 공급원의 사용 가능성과 결합된 주된 열 공급원의 사용은 LNG가 재기화 목적으로 가열되는 방식에서 증가된 융통성을 제공한다. 주된 열 공급원은, 재기화가 발생하는 모든 주위 상황을 수용하기 위하여 열 공급원이 확장되는 것을 필요로 하지 않고 사용될 수 있다. 대신, 부가적인 열 공급원이 필요한 상황에서만 제 2의 열 공급원이 사용될 수 있다.
주된 열 공급원보다 전혀 다른 원리에 기초된 제 2의 열 공급원의 사용 가능성은, 주된 열 공급원의 고장의 경우 적어도 일부의 열 에너지의 사용 가능성을 또한 보장한다. 주된 열 공급원의 고장의 경우 재기화 능력이 실질적으로 감소되지만, 제 2의 열 공급원이 주된 열 공급원이 수리되거나 고장의 이유가 달리 수정되는 동안 사용될 수 있는 적어도 부분적인 재기화 능력을 제공한다.
그러한 시스템의 일 구현예에서, 주된 열 공급원은 보일러로부터의 증기이고, 제 2의 공급원은 잠수된 열 교환기 시스템일 수 있다. 또한, 주된 열 공급원은 보일러로부터의 증기이고, 제 2의 공급원은 개방된 관통 해수 시스템의 사용일 수 있다. 다른 열 공급원의 조합도 가용성, 경제, 또는 다른 고려사항에 따라서 역시 사용 가능하다. 다른 잠재적인 열 공급원은 열수 난방 보일러(hot water heating boiler), 또는 잠수된 연소 열 교환기를 포함하며, 그 각각은 상업적으로 구입 가능한 제품들이다.
시스템의 또 다른 구현예에서, LNGC는 주된 열 공급원을 구비할 수 있으며, 파이핑 및 그렇지 않으면 선박의 실질적인 개조를 수용할 필요가 있게되는 품목 등을 포함하는 것에 의한 제 2의 열 공급원의 부가(addition)를 위해 준비될 수 있다. 예컨대, LNGC는 주된 열 공급원으로서 보일러로부터의 증기를 사용하도록 장비가 갖춰질 수 있으나, 선박 자체의 주요한 구조적인 개조를 요구할 필요 없이 잠수된 열 교환기 시스템 또는 관통 해수 시스템의 후일 설치를 용이하게 하기 위하여적절한 파이핑, 연결부 및 펌프를 위한 위치 또는 다른 장비가 또한 구비될 수 있다. 이는 LNGC의 초기 건조 비용을 증가시키거나 또는 LNGC의 용량을 약간 감소실 수는 있지만, 후일에 선박의 주요한 구조적 개조를 받는 것보다 경제적으로 바람직할 것이다.
본 발명의 바람직한 방법은 LNG 운반선 선상에서의 LNG의 재기화를 위한 개선된 공정이다. 전술된 바와 같이 재기화 시설이 결합된 LNGC는 해상에서 계류되며, 예컨대 해상 부표 또는 플랫폼상에 위치된 연결부를 통하여 파이프라인 분배 시스템에 연결될 수 있다. 일단 이러한 연결이 만들어지면, 글리콜 또는 담수와 같은 매개 유체는 잠수된 또는 부분적으로 잠수된 열 교환기(21) 및 기화기(23)를 통하여 펌프(22)에 의하여 순환된다. 수용 가능한 열 용량(heat capacity) 및 비등점과 같은 적절한 특성을 갖는 다른 매개 유체도 역시 전술된 바와 같이 사용될 수 있다.
열 교한기(21)는 완전히 잠수되고 주위의 해수로부터 순환 매개 유체로 양자의 온도차이로 인하여 열 교환을 가능케 하는 것이 바람직하다. 매개 유체는 그 후 다관 원통형 기화기(23)인 것이 바람직한 기화기(23)로 순환된다 바람직한 구현예에서, 매개 유체는 LNGC의 생산 용량(output capacity)을 증가시키기 위하여 병렬 기화기(23)를 통하여 통과한다. LNG는 라인(24)를 통하여 기화기(23)안으로 통과되며, 그곳에서 재기화되어 라인(25)을 통하여 빠져나간다. 라인(25)으로부터, LNG는 LNGC가 계류되는 플랫폼 또는 부표가 부착되는 파이프라인 분배 시스템 안으로 통과된다.
본 발명의 가장 바람직한 구현예에서, 매개 유체는, 적절한 파이핑에 의하여 LNGC에 연결된 하나 또는 그 이상의 구조체에 장착되며 LNGC가 해상 부표 또는 터미널에 계류된 후 수면 밑으로 하강되는 잠수된 열 교환기(21)를 통하여 순환된다. 본 발명의 또 다른 방법에서, 잠수된 열 교환기(21)는 부표(68) 또는 LNGC가 계류된 다른 해상 구조체에 장착되며, 접안후 선박에 연결된다.
본 발명의 다른 바람직한 구현예에서, 하나 또는 그 이상의 제 2의 열 공급원이 LNG의 재기화를 위하여 제공된다. 하나의 구현예에서, 매개 유체는 펌프(22)에 의하여 증기 가열기(26), 기화기(26), 및 하나 그 이상의 잠수된 또는 부분적으로 잠수된 열 교환기(21)를 통하여 순환된다. 보일러 또는 다른 공급원으로부터의 증기가 라인(31)을 통하여 증기 가열기(26)에 들어가며, 라인(32)을 통하여 응축액으로서 빠져나간다. 밸브(41,42 및 43)는 증기 가열기(26)와 함께 또는 그것 없이 기화기(23)의 작동을 허용한다. 또한, 기화기(23)는 증기 가열기(26)와 같은 제 2의 열 공급원을 사용하여 단독으로 작동될 수 있다. 밸브(44,45 및 46)는 잠수된 열 교환기(21)의 분리를 허용하여, 기화기(23)가 그들 없이 작동되게 한다.
본 발명의 또 다른 방법에서, 입구(61) 및 출구(62)와 함께, 해수 시스템을 통한 유동은 해수가 기화기(23)를 위한 직접적인 열 공급원으로서 또는 잠수된 열 교환기(21) 대신에 증기 가열기(26)와 결합하여 사용될 부가적인 열 공급원으로서 사용되게 한다. 물론, 잠수된 또는 부분적으로 잠수된 열 교환기 시스템(21)은 제 2의 열 공급원으로 사용될 수 있으며, 다른 기술된 열 공급원의 하나는 주된 열 공급원으로 사용될 수 있다. 이것의 예는 전술되었다.
본 발명의 다양한 예시적인 구현예가 위에서 도시되고 기술되었다. 그러나, 본 발명은 그에 제한되지 않는다. 오히려, 본 발명은 첨부된 특허 청구 범위의 범위에 의해서만 제한되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (19)

  1. 선상 재기화 능력을 가진 개량된 LNG 운반선으로서,
    (a)LNG를 재기화시키기 위한 주된 열 공급원;
    (b)LNG를 재기화시키기 위한 적어도 하나의 제 2의 열 공급원;
    (c)기화기;
    (d)매개 유체; 및
    (e)상기 기화기 및 상기 주된 및 제 2의 열 공급원을 통하여 상기 매개 유체를 순환시키기 위한 펌프;를 구비하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선.
  2. 제 1항에 있어서,
    주된 열 공급원을 적어도 하나의 제 2의 열 공급원으로부터 격리시키기 위한 밸브 및 적어도 하나의 측관 라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선.
  3. 제 1항에 있어서,
    주된 열 공급원은 물에 적어도 부분적으로 잠수된 적어도 하나의 열 교환기인 것을 특징으로 하는 LNG 운반선.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 열 교환기는 완전히 잠수된 것을 특징으로 하는 LNG 운반선.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 열 교환기는 LNG 운반선의 외측 표면에 부착된 것을 특징으로 하는 LNG 운반선.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 열 교환기는 LNG 운반선에 보관되며 사용되는 때에는 물안으로 하강되는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 열 교환기는 사용되는 때에 기계적인 장비에 의하여 물안으로 하강되도록 하기 위하여 LNG 선박상에 움직일 수 있도록(moveably) 고정되는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 열 교환기는 물안으로 하강된 후에 LNG 운반선에 고정되게(rigidly) 부착되는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 열 교환기는 물안으로 하강된 후에 LNG 운반선에 유연성 있게(flexibly) 부착되는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선.
  10. 제 3항에 있어서,
    상기 열 교환기는 LNG 운반선과 일체적인 것을 특징으로 하는 LNG 운반선.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 열 교환기는 LNG 운반선의 선체에 장착되는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선.
  12. 제 1항에 있어서,
    LNG를 재기화시키기 위한 상기 주된 열 공급원은 해상 터미널에 장착되며, LNG 운반선에 유체적으로 연결되도록 장치되는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 해상 터미널은 계류 부표인 것을 특징으로 하는 LNG 운반선.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 열 공급원은 물에 적어도 부분적으로 잠수되는 적어도 하나의 열 교환기인 것을 특징으로 하는 LNG 운반선.
  15. 제 1항에 있어서,
    (a)적어도 두 개의 제 2의 열 공급원; 및
    (b)상기 제 2의 열 공급원의 적어도 하나를 나머지 열 공급부의 적어도 하나로부터 분리시키기 위한 밸브와 적어도 하나의 측관 라인;을 구비하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선.
  16. LNG 운반선상에서 LNG를 재기화시키는 방법에 있어서,
    (a)LNG 운반선상의 기화기, 주된 열 공급원, 및 적어도 하나의 제 2의 열 공급원 사이에 매개 유체를 순환시키는 단계;
    (b)상기 매개 유체에 의해 수송된 열 에너지를 사용하여 LNG를 그 기화 온도보다 높게 가열하는 단계; 및
    (c)상기 주된 및 제 2의 열 공급원에 의해 공급된 열 에너지를 사용하여 매개 유체를 가열하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    주된 열 공급원은 LNG 운반선의 선체에 부착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    주된 열 공급원은 LNG 운반선과 일체적인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 17항에 있어서,
    (a)LNG 운반선이 터미널에 도착한 후, LNG 운반선을 주된 열 공급원에 연결하는 단계; 및
    (b)LNG 운반선이 터미널을 떠나기 전에, LNG 운반선을 주된 열 공급원으로부터 분리하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
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