KR20080101020A

KR20080101020A - 벤추리 효과를 이용한 응축액 순환장치 및 순환방법

Info

Publication number: KR20080101020A
Application number: KR1020070047178A
Authority: KR
Inventors: 박혁만; 김병열; 안영주
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2007-05-15
Filing date: 2007-05-15
Publication date: 2008-11-21
Also published as: KR100878976B1

Abstract

본 발명은 설치 공간을 많이 차지하는 펌프 등의 장치 없이도 벤추리 효과를 이용하여 미스트 세퍼레이터의 응축액을 효율적으로 저장 탱크로 순환시킬 수 있는 응축액 순환장치 및 순환방법을 제공하고자 하는 것으로서, 본 발명에 따르면, 저장 탱크 내에 수용되어 있는 LNG를 토출하는 펌프와, 토출된 LNG를 강제로 증발시키는 증발기와, 기화된 천연가스만을 압축기로 공급하기 위해 설치된 미스트 세퍼레이터를 구비한 LNG 수송선에 설치되는 응축액 순환장치로서, 상기 미스트 세퍼레이터 내의 응축액을 벤추리 효과를 이용하는 벤추리 장치에 의해 상기 저장 탱크로 순환시키는 것을 특징으로 하는 벤추리 효과를 이용한 응축액 순환장치가 제공된다.

벤추리, LNG, 저장 탱크, 미스트 세퍼레이터, 응축액

Description

벤추리 효과를 이용한 응축액 순환장치 및 순환방법{APPARATUS AND METHOD FOR CYCLING CONDENSATE USING VENTURI EFFECT}

도 1은 종래기술에 따른 응축액 순환장치를 개략적으로 나타내는 도면,

도 2는 본 발명에 따른, 벤추리 효과를 이용한 응축액 순환장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 저장 탱크 2 : 연료 펌프

3 : 스트리핑(stripping) 펌프 5 : 증발기

9 : 미스트 세퍼레이터(mist separator)

21 : 개폐 밸브 23 : 오리피스

25 : 벤추리 노즐(venturi nozzle) L1 : 스트리핑 메인 라인

L2 : 증발가스 메인 라인 L3 : 순환 라인

본 발명은 LNG 수송선 내부에 설치되는 응축액 순환장치 및 순환방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 벤추리 효과를 이용하여 미스트 세퍼레이터의 응축액을 효율적으로 저장 탱크로 순환시킬 수 있는 응축액 순환장치 및 순환방법에 관한 것이다.

근래, 천연가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는, 액화된 액화천연가스(LNG)의 상태로 LNG 캐리어(특히, LNG 수송선)에 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.

LNG 수송선은, 액화천연가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 액화천연가스를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해, 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 LNG 저장 탱크(흔히, '화물창'이라 함)를 포함한다.

종래 LNG 수송선은 저장 탱크 내의 LNG를 기화시키거나 자연적으로 발생된 증발가스를 연료로서 사용하고 있었다. 이를 도면을 참조하여 다시 설명하면, 종래기술에 따른 응축액 순환장치를 개략적으로 나타낸 도 1에 도시된 바와 같이, LNG를 연료로 사용하기 위해서는 우선 저장 탱크(1) 내에 설치된 연료 펌프(2)에 의해 LNG를 증발기(5) 측으로 공급하여 증발시킨 후, 프리쿨러(precooler)(7) 및 미스트 세퍼레이터(mist separator)(9)를 통하여 기화된 천연가스만을 압축기(도시생략)로 공급, 가압하여 수송선 추진기관의 연료로 사용하고 있었다.

설명되지 않은 부재번호 3은 스트리핑 펌프(stripping pump)로서 스트리핑 메인 라인(L1)에 저장 탱크(1) 내의 LNG를 공급한다.

또한 저장 탱크 내에서 냉열 손실로 인해 자연적으로 발생되는 증발가스(BOG; Boil off Gas)는 별도의 증발가스 메인 라인(L2)을 통해 재액화되어 저장 탱크로 복귀되거나 증발기(5)에서 기화된 천연가스와 합류되어 연료로 사용될 수 있다.

이때 액체 상태의 천연가스가 압축기로 공급되면 압축기의 파손 및 성능 저하가 일어날 수 있으므로, 압축기로 공급되는 천연가스는 기화된 것만이 공급되어야 한다. 따라서 압축기로 공급되는 천연가스 중 액적 상태의 미스트(mist)와 같이 증발되지 않은 응축액(condesate)은, 미스트 세퍼레이터(9) 내에서 분리되어 다시 저장 탱크(1)로 회수되어야 한다.

그런데, 종래 LNG 수송선의 경우, 공간의 제약으로 인해 미스트 세퍼레이터(9)와 저장 탱크(1) 사이에 충분한 위치에너지를 확보할 수 없기 때문에, 미스트 세퍼레이터(9) 내의 응축액을 저장 탱크(1)로 순환시키기 위하여 펌프(10)와 같은 별도의 장치가 필요하였다. 도 1에는 응축액의 순환을 위해 순환용 펌프(10)를 사용하는 경우가 예시되어 있으나, 펌프(10) 이외에도 N₂ 퍼지 시스템(purging system)(도시생략)과 같은 장치가 사용될 수도 있다.

이와 같이 종래에는 응축액의 순환을 위해 별도의 장치가 사용되었기 때문에, LNG 수송선 내의 공간이용 효율이 저하되고 에너지가 많이 소요되는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 설치 공간을 많이 차지하는 펌프 등의 장치 없이도 벤추리 효과를 이용하여 미스트 세퍼레이터의 응축액을 효율적으로 저장 탱크로 순환시킬 수 있는 응축액 순환장치 및 순환방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따르면, 저장 탱크 내에 수용되어 있는 LNG를 토출하는 펌프와, 토출된 LNG를 강제로 증발시키는 증발기와, 기화된 천연가스만을 압축기로 공급하기 위해 설치된 미스트 세퍼레이터를 구비한 LNG 수송선에 설치되는 응축액 순환장치로서, 상기 미스트 세퍼레이터 내의 응축액을 벤추리 효과를 이용하는 벤추리 장치에 의해 상기 저장 탱크로 순환시키는 것을 특징으로 하는 벤추리 효과를 이용한 응축액 순환장치가 제공된다.

여기에서, 상기 벤추리 장치는 벤추리 노즐(venturi nozzle), 이덕터(eductor) 및 이젝터(ejector) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

또한, 상기 벤추리 장치에서 벤추리 효과를 발생시키기 위해서, 상기 펌프에 의해 토출된 LNG 중 일부를 상기 벤추리 장치로 공급하는 순환라인을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 순환라인에는 LNG의 공급을 제어하는 개폐 밸브가 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 순환라인에는 상기 벤추리 장치에 공급되는 LNG의 압력을 감압시키기 위한 오리피스가 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 저장 탱크 내에 수용되어 있는 LNG를 토출하는 펌프와, 토출된 LNG를 강제로 증발시키는 증발기와, 기화된 천연가스만을 압축기로 공급하기 위해 설치된 미스트 세퍼레이터를 구비한 LNG 수송선에서 상기 미스트 세퍼레이터 내의 응축액을 순환시키는 순환방법으로서, 상기 펌프의 토출압력을 이용하여 이송되는 LNG 중 일부를 순환라인으로 공급하는 단계; 순환라인으로 공급된 LNG의 압력을 오리피스에 의해 감압시키는 단계; 감압된 LNG가 벤추리 효과를 이용하는 벤추리 장치를 통과하면서 벤추리 효과를 발생시키는 단계; 및 발생된 벤추리 효과에 의해 미스트 세퍼레이터 내의 응축액이 저장 탱크로 순환되는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 벤추리 효과를 이용한 응축액 순환방법이 제공된다.

또한, 상기 순환라인에는 개폐 밸브가 설치되어 LNG의 공급을 제어할 수 있는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 벤추리 효과를 이용한 응축액 순환장치 및 순환방법을 도 2를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2에는 본 발명에 따른, 벤추리 효과를 이용한 응축액 순환장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 편의상 도 2에 있어서 도 1과 동일한 구성요소에는 동일한 부재번호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, LNG를 연료로 사용하기 위해서 우선 저장 탱크(1) 내에 설치된 연료 펌프(2)에 의해 LNG를 증발기(5) 측으로 공급하여 증발시킨 후, 프리쿨러(precooler)(7) 및 미스트 세퍼레이터(mist separator) (9)를 통하여 기화된 천연가스만을 압축기(도시생략)로 공급, 가압하여 수송선 추진기관의 연료로 사용하고 있다.

한편, 스트리핑 펌프(stripping pump)(3)는, 스트리핑 메인 라인(L1)에 저장 탱크(1) 내의 LNG를 공급한다.

또한, 저장 탱크 내에서 냉열 손실로 인해 자연적으로 발생되는 증발가스(BOG; Boil off Gas)는 별도의 증발가스 메인 라인(L2)을 통해 재액화되어 저장 탱크로 복귀되거나 증발기(5)에서 기화된 천연가스와 합류되어 연료로 사용되고 있다.

이때 액체 상태의 천연가스가 압축기로 공급되면 압축기의 파손 및 성능 저하가 일어날 수 있으므로 압축기로 공급되는 천연가스는 기화된 것만이 공급될 수 있도록, 압축기로 공급되는 천연가스 중 액적 상태의 미스트(mist)와 같이 증발되지 않은 응축액(condesate)은, 미스트 세퍼레이터(9) 내에서 분리되어 다시 저장 탱크(1)로 회수되고 있다.

본 발명에 따르면, 응축액을 미스트 세퍼레이터(9)로부터 저장 탱크(1)로 순환시키기 위해 벤추리 효과를 응용하고 있으며, 그에 따라 관의 양끝은 넓고 중앙이 좁은 형태를 갖는 벤추리 노즐(25)이나 이덕터(eductor)(도시생략) 또는 이젝터(ejector)(도시생략) 등과 같이 벤추리 효과를 사용하는 장치 중 어느 하나가 미 스트 세퍼레이터(9)와 저장 탱크(1) 사이를 연결하는 배관에 설치된다.

도 2에는 벤추리 노즐(25)이 설치되어 있는 상태가 예시되어 있으며, 이어지는 설명에서는 벤추리 노즐(25)의 경우를 예로 들고 있지만, 상기 이덕터 혹은 이젝터 등이 사용될 수 있음은 물론이다.

본 발명에 따르면, 벤추리 효과를 발생시켜 미스트 세퍼레이터(9) 내의 응축액을 순환시킬 수 있도록, 연료 펌프(2)에 의해서 이송되는 LNG나 스트리핑 펌프(3)에 의해서 이송되는 LNG 중 일부를 순환라인(L3)을 통하여 상기 벤추리 노즐(25)로 공급해준다. 이를 위해 상기 순환라인(L3)에는 개폐밸브(21) 및 오리피스(23)가 설치된다.

개폐밸브(21)를 개방 혹은 폐쇄 조작함으로써 연료 펌프(2)나 스트리핑 펌프(3)의 토출 압력을 이용하여 저장 탱크(1) 내의 LNG를 순환라인(L3)을 통해 벤추리 노즐(25)로 공급한다. 이때 개폐밸브(21)를 통과한 LNG는 오리피스(23)에 의해 필요한 압력으로 감압된다.

상술한 바와 같이 벤추리 효과를 이용하여 미스트 세퍼레이터(9) 내의 응축물 순환 및 제거는 연속적으로 수행되어도 좋고 주기적으로 수행되어도 좋다.

상기된 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른, 벤추리 효과를 이용한 응축액 순환장치에 의한 응축액 순환방법은 다음과 같다.

우선, 저장탱크(1) 내부에 수용된 LNG를 이송시키기 위한 펌프(연료 펌프(2) 혹은 스트리핑 펌프(3))의 토출압력을 이용하여 이송되는 LNG 중 일부를 순환라 인(L3)으로 공급한다. 이때 순환라인(L3)에는 개폐 밸브(21)가 설치되어 LNG의 공급을 제어할 수 있도록 구성되어 있다.

순환라인(L3)으로 공급된 LNG의 압력은 오리피스(23)에 의해 감압된 후 벤추리 노즐(25)로 공급된다. 계속해서 LNG가 벤추리 노즐(25)을 통과하면서 벤추리 효과를 발생시켜 미스트 세퍼레이터(9) 내의 응축액을 저장 탱크(1)로 순환시킴으로써 미스트 세퍼레이터(9) 내에 잔류되어 있던 응축액을 제거시킨다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 기존에 장착되어 있던 펌프의 토출압력에 의해 순환라인(L3)을 통하여 저장탱크(1)로 순환되는 소량의 LNG를 이용하여 벤추리 효과를 발생시킴으로써, 종래 사용되던 펌프나 퍼지 시스템을 설치할 필요 없이 효율적으로 미스트 세퍼레이터(9) 내의 응축액을 저장탱크(1)로 순환시켜 제거할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 응축액 순환장치 및 순환방법을, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 설치 공간을 많이 차지하는 펌프 등의 장치 없이도 벤추리 효과를 이용하여 미스트 세퍼레이터의 응축액을 효율적으로 저장 탱크로 순환시킬 수 있는 응축액 순환장치 및 순환방법이 제공된다.

Claims

저장 탱크 내에 수용되어 있는 LNG를 토출하는 펌프와, 토출된 LNG를 강제로 증발시키는 증발기와, 기화된 천연가스만을 압축기로 공급하기 위해 설치된 미스트 세퍼레이터를 구비한 LNG 수송선에 설치되는 응축액 순환장치로서,

상기 미스트 세퍼레이터 내의 응축액을 벤추리 효과를 이용하는 벤추리 장치에 의해 상기 저장 탱크로 순환시키는 것을 특징으로 하는 벤추리 효과를 이용한 응축액 순환장치.
청구항 1에 있어서,

상기 벤추리 장치는 벤추리 노즐(venturi nozzle), 이덕터(eductor) 및 이젝터(ejector) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 벤추리 효과를 이용한 응축액 순환장치.
청구항 1에 있어서,

상기 벤추리 장치에서 벤추리 효과를 발생시키기 위해서, 상기 펌프에 의해 토출된 LNG 중 일부를 상기 벤추리 장치로 공급하는 순환라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 벤추리 효과를 이용한 응축액 순환장치.
청구항 3에 있어서,

상기 순환라인에는 LNG의 공급을 제어하는 개폐 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 벤추리 효과를 이용한 응축액 순환장치.
청구항 3에 있어서,

상기 순환라인에는 상기 벤추리 장치에 공급되는 LNG의 압력을 감압시키기 위한 오리피스가 설치되는 것을 특징으로 하는 벤추리 효과를 이용한 응축액 순환장치.
저장 탱크 내에 수용되어 있는 LNG를 토출하는 펌프와, 토출된 LNG를 강제로 증발시키는 증발기와, 기화된 천연가스만을 압축기로 공급하기 위해 설치된 미스트 세퍼레이터를 구비한 LNG 수송선에서 상기 미스트 세퍼레이터 내의 응축액을 순환시키는 순환방법으로서,

상기 펌프의 토출압력을 이용하여 이송되는 LNG 중 일부를 순환라인으로 공급하는 단계;

순환라인으로 공급된 LNG의 압력을 오리피스에 의해 감압시키는 단계;

감압된 LNG가 벤추리 효과를 이용하는 벤추리 장치를 통과하면서 벤추리 효과를 발생시키는 단계; 및

발생된 벤추리 효과에 의해 미스트 세퍼레이터 내의 응축액이 저장 탱크로 순환되는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 벤추리 효과를 이용한 응축액 순환방법.
청구항 6에 있어서,

상기 벤추리 장치는 벤추리 노즐(venturi nozzle), 이덕터(eductor) 및 이젝터(ejector) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 벤추리 효과를 이용한 응축액 순환방법.
청구항 6에 있어서,

상기 순환라인에는 개폐 밸브가 설치되어 LNG의 공급을 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 벤추리 효과를 이용한 응축액 순환방법.