KR20080111463A - Ｌｎｇ의 선상 재기화 - Google Patents

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KR20080111463A
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솔로몬 알라드자 파카
로버트 한난
데이비드 와인 존스
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우드사이드 에너지 리미티드
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Abstract

가스로 해안으로의 배달을 위한 액화천연가스(LNG)의 해상 재기화 방법이 제공되다. 상기 방법은 선박-대-선박 전달 위치에서 배달선박으로부터 선상 재기화시설을 포함하는 수취선박으로 LNG를 하역하는 단계; 상기 선박-대-선박 위치로부터 상기 선박-대-선박 위치보다 해안에 더 가까운 계류위치로 자체 파워로 상기 수취선박을 전달하는 단계; 천연가스를 형성하기 위하여 상기 수취선박의 선상의 LNG를 재기화하는 단계; 및 최종사용자로의 배달을 위한 해안가스분배시설로 상기 재기화된 천연가스를 전달하는 단계;를 포함한다.

Description

ＬＮＧ의 선상 재기화 {Onboard regasification of LNG}
본 출원은 2006년 3월 15일자로 출원되고 발명의 명칭이 "LNG의 선상 재기화"인 미국 가특허출원 60/782,282 및 2007년 11월 13일자로 출원되고 발명의 명칭이 "LNG의 선상 재기화"인 미국 완성 특허출원 11/675,651 및 2006년 9월 11일자로 출원되고 발명의 명칭이 "LNG의 선박 대 선박 전달동안 액체기화처리"인 미국 가출원 60/843,395를 우선권 주장한다. 상기 특허출원들 각각의 개시사항은 완전히 여기에 통합된다.
기술분야
본 발명은 액화천연가스(LNG)의 선상 재기화를 위한 방법에 관한 것이다. 추가로 본 발명은 LNG의 선상 재기화를 위한 수취선박에 관한 것이다.
천연가스는 석탄 또는 석유보다 적은 배출물 및 오염물을 생성하므로 가장 청정하게 연소하는 화석연료이다. 천연가스(NG)는 일상적으로 액화천연가스(LNG)로서 액체상태로 일 지점에서 다른 지점으로 수송된다. LNG가 차지하는 부피는 동 일한 양의 천연가스가 기체상태에서 차지하는 부피의 약 1/600 만을 차지하므로 천연가스를 액화하면 보다 경제적으로 수송할 수 있게 된다. 일 지점에서 다른 지점으로의 LNG의 수송은 "LNGC들"로 불리며 극저온 저장능력을 가지는 이중선체 원양 선박들을 이용하여 이루어지는 것이 가장 일반적이다.
LNG는 대체로 LNGC 선상의 극저온 저장탱크들에 저장되며, 상기 저장탱크들은 대기압하 또는 대기압보다 약간 높은 압력에서 작동한다. 현존하는 대다수의 LNGC들은 120,000㎥ 내지 150,000㎥의 크기 범위의 LNG 화물저장능력을, 일부 LNGC들은 264,000㎥에 이르는 저장능력을 가진다.
최종사용자들의 배달조건들에 맞는 온도 및 압력으로 파이프라인 또는 다른 분배네트워크를 통하여 최종사용자들에게 분배되기 전에 LNG는 일반적으로 재기화된다. 상기 LNG의 재기화는 정해진 압력에서 LNG의 끓는점 이상으로 LNG의 온도를 상승시킴으로써 달성되는 것이 가장 일반적이다. LNGC는 일반적으로 어느 국가에 위치된 수출터미널에서 LNG 화물을 수취하고, 다른 국가에 위치된 수입터미널에서 화물을 전달하기 위하여 대양을 항해한다. 수입터미널에 도착하면, 상기 LNGC는 부두 또는 방파제(jetty)에 정박하고, 상기 LNG를 액체로 수입터미널에 위치된 해안 저장 및 재기화시설로 하역한다. 상기 재기화시설은 일반적으로 다수개의 열교환기들 또는 기화기들, 펌프들, 및 압축기들을 포함한다. 이와 같은 해안 저장 및 재기화시설들은 일반적으로 크고 건조 및 작동에 수반되는 비용들은 상당히 많다.
최근에는 해안 재기화시설들의 안전에 관한 공통의 관심사가 거주지역 및 해안활동에서 제거된 해상 재기화 터미널들의 건설에 이르게 되었다. 다른 특징 및 조합들을 가지는 다양한 해상 터미널들이 제안되고 있다.
예를 들면, 미국특허 US6,089,022는 재기화된 천연가스가 해안으로 전달되기 전에 운반선 상에서 LNG를 재기화하는 시스템 및 방법을 개시하고 있다. 운반선을 둘러싸는 물속에서 얻은 해수는 천연가스가 해안 시설들에 하역되기 전에 상기 LNG를 다시 천연가스로 가열하여 기화하는 기화기를 통하여 흐른다. 재기화는 상기 재기화시설이 LNG 운반선과 함께 수출터미널에서 수입터미널로 함께 이동하도록 변경된 LNGC 선상에서 이루어진다. 상기 변경된 LNGC 선상의 LNG는 재기화되고 수직도관에 의하여 상기 계류부표에 연결된 해저파이프라인을 통하여 해안으로 전달된다. 해수를 사용하는 것은 부식성이 높아 문제가 있으며 비용이 많이 든다. 그러나 주 관심사는 당연히 폐사할지도 모를 유기체가 해수에 존재하는 것과 냉각된 해수가 해양환경에 되돌려 질 때의 환경적 충격이다.
다른 예에서는, 추진력 없으면서 극저온 저장탱크들이 구비된 바지(barge)를 포함하는 해상 재기화터미널이 사용된다. 상기 바지는 계류부표에 영구적으로 계류되거나, 계류부표 주위를 풍향계와 같은 모양으로 배회할 수 있으나, 시스로 운항할 수 없다. LNGC로부터 상기 영구적으로 계류된 바지 선상의 저장탱크들로 상 기 LNG가 하역될 수 있도록 상기 LNGC가 상기 바지를 따라서 나란히 정박하는 것을 보조하기 위하여 상기 바지는 전형적으로 상기 LNGC보다 길다. 상기 바지는 전형적으로 상기 저장탱크들 주변 및 전방에 건조되는 적어도 하나의 재기화유닛을 포함한다. 재기화된 천연가스는 상기 바지와 해양 수직도관을 통하여 상기 계류부표에 연결된 해저파이프라인을 통하여 상기 바지로부터 해안으로 흐른다.
다양한 매체들 및 다양한 형태의 기화기들이 LNG를 재기화하는데 사용된다.
미국특허 US4,170,115는 강 하구의 물을 사용하여 액화천연가스를 기화시키는 장치를 개시하고 있다. 상기 장치는 간접가열, 매개유체 타입의 직렬의 열교환기들을 포함한다. 상기 LNG는 열원으로서 강 하구의 물을 사용하여 기화된 냉매이며 상기 강 하구의 물의 어는점보다 높지 않은 온도를 가지는 열매체를 사용하여 기화된다. 열교환기로부터 낮은 온도에서 기화되는 천연가스를 모아서 기화된 천연가스를 가열하기 위한 열원 역할을 하는 강 하구의 물과 접촉시키는데 다수개의 관들이 모인 열교환기가 사용된다. 미국특허 US4,224,802는 다수개의 튜브들을 가지는 열교환기에서 강 하구의 물을 또한 사용하는 이러한 타입의 장치의 변형을 개시하고 있다.
미국특허 US4,331,129는 LNG의 기화를 위하여 태양에너지를 사용하는 것을 개시하고 있다. 태양에너지는 물과 같은 매개유체를 가열하는데 사용된다. 그리 고 상기 가열된 물은 상기 LNG의 재기화에 사용된다. 상기 물은 상기 기화과정에서 물이 어는 것을 방지하기 위하여 부동첨가제를 함유한다.
미국특허 US4,399,660은 연속적으로 극저온 액체의 기화에 적합한 대기 기화기 개시하고 있다. 상기 기화기는 대기에서 흡수한 열을 사용하며 실질적으로 수직인 적어도 세 개의 통로들이 함께 설치된다. 각 통로는 실질적으로 일정한 간격을 가지는 다수개의 핀(fin)들을 주변에 가지는 중앙 튜브를 포함한다.
미국특허 US5,251,452는 극저온 액체용 대기기화기 및 히터를 개시하고 있다. 이 장치는 수직으로 장착되고 평행하게 연결되는 다수개의 열교환 튜브들을 사용한다. 각 튜브는 다수개의 외부 핀(fin)들 및 대칭적으로 배치되고 중앙 개구부와 유체교환을 하는 다수개의 내부 주변 통로들을 가진다. 기체상의 극저온 유체와 대기와의 열전달 속도를 증가시키기 위하여 속이 찬 바(bar)가 미리 결정된 각 튜브의 길이만큼 상기 중앙개구부 내로 연장된다. 상기 유체는 상기 튜브들의 바닥에서 그 끓는 점으로부터 그 꼭대기에서 생산 및 다른 작동에 적합한 온도로 상승된다.
미국특허 US6,622,492는 순환수(circulating water)를 가열하기 위하여 대기로부터 열의 추출을 포함하는 액화천연가스를 기화하기 위한 장치 및 공정을 개시한다. 상기 열교환 공정은 액화천연가스의 기화를 위한 열교환기, 순환수 시스템, 및 상기 순환수를 가열하기 위하여 대기로부터 열을 추출하는 워터타워(water tower)를 포함한다. 연중 내내 상기 공정을 수행할 수 있도록, 상기 공정은 워터타워조(water tower basin)와 연결된 수중 연소가열기에 의하여 보조될 수 있다.
미국특허 US6,644,041는 물의 온도를 상승시키기 위하여 워터타워에 물을 통과시키는 단계와, 제1열교환기를 통하여 온도가 상승된 물을 펌핑하는 단계와, 상기 온도가 상승된 물로부터 순환유체로 열을 전달하기 위하여 상기 제1열교환기를 통하여 상기 순환유체를 통과시키는 단계와, 액화천연가스를 제2열교환기로 통과시키는 단계와, 상기 순환유체로부터 상기 액화천연가스로 열을 전달하기 위하여 상기 제1열교환기로부터 상기 제2열교환기로 가열된 상기 순환유체를 펌핑하는 단계와, 상기 제2열교환기로부터 기화된 천연가스를 배출하는 단계를 포함하는 액화천연가스의 기화공정을 개시한다.
미국특허 US5,819,542는 LNG의 증발을 위한 제1열교환기와 기체의 천연가스를 과열시키기 위한 제2열교환기를 가지는 열교환장치를 개시하고 있다. 상기 열교환기들은 열매체를 수단으로 하여 이러한 유체들을 가열하고 가열된 유체와 대응하는 가열되지 않은 유체와 혼합시키기 위한 혼합장치와 연결되는 출구를 가지도록 배열된다. 상기 열교환기들은 상기 유체들을 위한 분리된 통로들이 구비된 공통의 하우징을 포함한다. 상기 혼합장치는 상기 하우징과 함께 유닛을 구성하며, 단일유체 출구를 가지는 단일의 혼합챔버를 가진다. 분리된 통로들에는 상기 하우징 및 상기 혼합챔버 내에서의 LNG의 공급을 위한 밸브들이 구비된다.
상기와 같은 종래기술을 통한 진보에도 불구하고, LNG의 해상 재기화를 위한 다른 방법들이 개발될 필요가 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면,
선박-대-선박 전달 위치에서 배달선박으로부터 수취선박으로 LNG를 하역하는 단계;
상기 선박-대-선박 위치로부터 상기 선박-대-선박 위치보다 해안에 더 가까운 계류위치로 자체 파워로 상기 수취선박을 이동시키는 단계;
천연가스를 형성하기 위하여 상기 계류위치에서 상기 수취선박의 선상의 재기화시설을 사용하여 상기 LNG를 재기화하는 단계; 및
최종사용자로의 배달을 위한 해안가스분배시설로 상기 천연가스를 전달하는 단계;를 가스로 해안으로의 배달을 위한 액화천연가스(LNG)의 해상 재기화 방법을 제공한다.
일 실시예에서, 상기 방법은 상기 배달선박으로부터 상기 수취선박으로 LNG를 하역하는 단계 전에 상기 배달선박을 상기 수취선박에 계류시키는 단계를 추가로 포함한다. 계류를 위하여 접근할 때, 상기 배달선박 또는 상기 수취선박 중 조종성이 낮은 선박이 후미좌현부분(aft port quarter)에서 주너울(donminant swell)을 가지도록 선택된 진로로 상기 배달선박 또는 상기 수취선박 중 조종성이 낮은 선박이 미리 약속된 속도로 항진하며, 상기 배달선박이 상기 수취선박에 계류될 때까지 그 진로가 유지될 수 있다. 대체로서, 상기 배달선박 또는 상기 수취선박 중 조종성이 높은 선박이 주바람방향으로 직접 향하도록 선택된 진로로 상기 배달선박 또는 상기 수취선박 중 조종성이 낮은 선박이 미리 약속된 속도로 항진하며, 상기 배달선박이 상기 수취선박에 계류될 때까지 그 진로가 유지된다.
일 실시예에서, 상기 배달 및 상기 수취선박들은 함께 계류되고 LNG가 상기 배달선박에서 상기 수취선박으로 하역될 때 나란히 이동하면서 항진한다. 대체로서, 상기 배달 및 상기 수취선박들은 함께 계류되고 LNG가 상기 배달선박에서 상기 수취선박으로 하역될 때 나란히 표류한다. 또 다른 대체로서, LNG가 상기 배달선박에서 상기 수취선박으로 직렬하역(tandem offloading)에 의하여 하역될 때 상기 배달 및 상기 수취선박들은 앞뒤로 나란히 운항한다.
상기 저장탱크들이 LNG가 일부 채워져 있을 때 상기 선박의 안정성을 유지하기 위하여, 상기 LNG는 슬로시(slosh)를 견딜 수 있는 탱크들을 이루는 상기 수취선박의 선체에 저장되고 상기 수취선박은 보조지지지선체구조를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수취선박은 상기 배달선박의 엔진용량에 비하여 감소된 엔진용량을 가진다. 상기 수취선박은 추진시스템을 가지며, 상기 추진시스템은 듀얼연료가스터빈들, 듀얼연료디젤, 또는 듀얼 연료 디젤-전기시스템들을 포함할 수 있다. 유익하게는 상기 수취선박의 추진시스템에 대한 파워요건은 상기 수취선박 선상의 재기화에 대한 파워요건을 공유한다. 상기 배달선박의 조종성을 향상시키기 위하여 상기 수취선박의 추진시스템은 트윈스크류, 상기 수취선박에 비하여 전후에 위치되어 우수한 계류 및 위치 능력을 제공하는 횡방향 스러스터들이 장착된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 계류위치는 물속에 잠길 수 있으며 분리가능하며 상기 수취선박을 계류하기 위한 계류부표를 포함하며, 상기 계류부표는 상기 수취선박의 선체 내에 또는 상기 수취선박의 선수를 향하여 위치된 요홈에 위치될 수 있다.
환경에 대한 충격을 줄이기 위하여, 상기 선상 재기화 시설에 대하여 상기 LNG는 대기를 열원으로 사용하여 재기화될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 LNG는 매개유체와의 열교환을 통하여 재기화되고, 상기 매개유체는 열원으로 대기를 사용하여 가열된다. 바람직하게는 상기 대기 및 상기 LNG 또는 매개유체 사이의 열교환은 강제통풍팬들의 사용을 통하여 촉진된다.
본 발명의 제2측면에 따르면,
가스로 해안으로의 배달을 위한 액화천연가스(LNG)의 해상 재기화를 위한 수취선박으로서,
선박-대-선박 위치로 및 선박-대-선박 위치로부터 상기 선박-대-선박 위치보다 해안에 더 가까운 계류위치로 자체 파워로 상기 수취선박을 이동시키는 추진시스템;
천연가스를 형성하기 위하여 상기 수취선박 선상의 재기화시설; 및
최종사용자로의 배달을 위한 상기 천연가스를 수취하기 위한 해안가스분배시설;을 포함하는 수취선박을 제공한다
유체역학적 안정성을 향상시키기 위하여, 상기 LNG는 슬로시(slosh)를 견딜 수 있는 탱크들을 이루는 상기 수취선박의 선체에 저장되고 상기 수취선박은 보조지지지선체구조를 가진다.
일 실시예에서, 상기 수취선박은 상기 배달선박의 엔진용량에 비하여 감소된 엔진용량을 가진다. 보다 큰 효율과 감소된 환경적 충격을 위하여, 상기 수취선박의 추진시스템은 듀얼연료가스터빈들, 듀얼연료디젤, 또는 듀얼 연료 디젤-전기시스템들을 포함할 수 있다.
유익하게는 상기 수취선박의 추진시스템에 대한 파워요건은 상기 수취선박 선상의 재기화에 대한 파워요건을 공유할 수 있다. 상기 수취선박에 비하여 우수한 계류 및 위치 능력을 제공하기 위하여, 상기 수취선박의 추진시스템은 트윈스크류, 전후에 위치되는 횡방향 스러스터들을 가지는 고정피치 프로펠러들이 장착된다.
일 실시예에서, 상기 수취선박은 물속에 잠길 수 있으며 분리가능하며 상기 수취선박을 계류하기 위한 계류부표를 수용하기 위한 상기 수취선박의 선체 내에 또는 상기 수취선박의 선수를 향하여 위치된 요홈을 포함한다.
환경에 대한 충격을 줄이기 위하여, 상기 선상 재기화시설은 열원으로 공기를 사용할 수 있다. 일실시예에서, 상기 LNG는 매개유체와의 열교환을 통하여 재기화되고, 상기 매개유체는 상기 선상 재기화시설에 대한 열원으로 대기를 사용하여 가열된다. 바람직하게는 상기 대기 및 상기 LNG 또는 매개유체 사이의 열교환은 강제통풍팬들의 사용을 통하여 촉진될 수 있다.
본 발명에 대한 보다 자세히 이해를 도모하기 위하여 본 발명의 여러 실시예들을 예로서만 다음과 같은 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
도 1은 수취선박이 접근할 때 배달선박이 항진 중인 것을 보여주는 개념적 평면도이다;
도 2는 상기 수취선박이 상기 배달선박으로 보다 가까이 가도록 조종할 때의 도 1의 상기 배달선박 및 수취선박을 보여주는 개념적 평면도이다;
도 3은 배달선박으로부터 선상 재기화시설이 장착된 수취선박으로의 LNG의 전달 동안 선박 대 선박 전달 위치에 위치된 배달선박 및 수취선박을 보여주는 본 발명의 제1실시예의 개념적 평면도이다;
도 4는 재기화 위치 및 해안분배시설로 가스를 전달하기 위한 해저파이프라인을 보여주는 개념적 평면도이다;
도 5는 상기 LNG가 수취선박의 선상에서 재기화되어 하나 이상의 해양 수직도관(들)을 통하고 해저파이프라인(들)에 보조되어 해안으로 전달될 때의 터렛계류부표에 계류된 수취선박의 개념적 측면도이다;
도 6은 상기 수취선박 선상에서 재기화시설의 가능한 일례의 공정도이다.
도 7은 LNGC가 접근할 때 항진 중인 선상 재기화시설을 가지는 선박의 개념도이다;
도 8은 상기 LNGC 선박이 상기 배달선박으로 보다 가까이 가도록 조종할 때의 도 7의 선박들을 보여주는 개념적 평면도이다; 및
도 9는 배달선박으로부터 선상 재기화시설이 장착된 수취선박으로의 LNG의 전달 동안 선박 대 선박 전달 위치에 위치된 도 8의 선박들을 보여주는 본 발명의 제2실시예의 개념적 평면도이다;
이하 가스로 해안으로의 배달을 위하여 LNG의 해상 재기화 방법의 본 발명의 구체적인 실시예들을 설명한다. 여기서 사용된 용어는 특정 실시예들만을 설명하기 위한 목적이며 본 발명의 범위의 한정을 의도한 것은 아니다. 다르게 정의되지 않는다면, 여기서 사용되는 모든 기술적 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상식적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
용어 "라이터링(lightering)"은 석유산업계에서 오일, 암모니아 및 액화석유가스(LPG)와 같은 액체화물들의 선박 대 선박 전달공정을 기술하는데 사용된다. 라이터링은 항구가 충분히 깊지 않거나 큰 사이즈의 탱커들의 정박을 허용할 정도로 충분히 넓지 않은 상황에서 거대원료운반선(VLCCs) 또는 초거대원료운반선(ULCCs)으로부터 보다 작은 선박들로 원료상태의 오일 화물들을 하역하는데 사용하는 공정이다. 라이터링은 원료상태의 오일 운반선들과 관련하여 실행이 확립되었으나, 정상적인 작동의 일부로서 극저온 상태의 LNG의 선박 대 선박 전달은 과거에는 시도되지 않았다. 그 이유들 중에 하나는 수입터미널에서의 해안 저장 및 재기화 시설들은 일반적으로 크고 이와 같은 시설들의 건조 및 작동에 수반되는 비용은 매우 크기 때문에, 전통적인 LNG 계약들은 수입터미널의 건설에 수반되는 비용을 정당화하기 위하여 전통적으로 장기(20년)계약에 근거하고 있다는 것이다. LNG의 선박 대 선박 전달이 과거에 사용되지 않은 또 다른 이유는 고비용의 수취선박의 개조가 필요하며, 치뤄야할 큰 기술적 위험들이 있기 때문이다. 본 발명은 부분적으로 이러한 기술적 도전들을 극복하기 위하여 개발된 것이다.
이하 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 제1실시예를 설명한다. 배달선박(12)은 천연가스 정 또는 파이프라인과 연결된 해안 또는 해상액화시설에서의 LNG 화물이 적재되어 있다. 본 실시예에서, 상기 배달선박(12)은 Moss스타일 탱크들이 장착된 전통적인 LNG 운반선들이다. 그리고 나서 상기 적재된 배달선박(12)은 수취터미널을 향하여 운항하고, 상기 수취터미널은 일반적으로 액화시설이 위치된 원래국가와 다른 국가에 위치한다. 도착하면, 선박 대 선박 전달위치(일반적으로 도면번호 16으로 지정됨)에 있는 배달선박(12)과 도킹하기 위하여 수취선박(14)이 파견된다.
상기 선박 대 선박 전달위치(16)는 상기 배달선박(12)으로부터 상기 수취선박(14)으로의 LNG의 전달을 용이하게 하기 위하여, 배달 및 수취선박(12, 14)들 각각이 함께 계류될 수 있는 위치면 어느 위치도 될 수 있다. 상기 선박 대 선박 전달위치(16)의 선택은 수심, 바다조건, 주바람, 규제조건들 및 교통을 포함하는 다수의 요소들에 의하여 결정된다. 상기 선박 대 선박 전달위치(16)의 해안으로부터의 거리는 널리 변할 수 있으나, 해안으로부터 12 내지 200 해리 범위의 거리에서, 배달국가의 영해 밖이 바람직하다. 상기 선박 대 선박 전달이 주어진 국가의 영해 내에서 이루어질 때, 지역규정은 계류 및 전달 과정에서 상기 두 선박들의 감독을 정부기관이 제공하도록 요구할 수 있다. 이와 같은 시나리오의 경우, 지원선박(28)은 선박계류보조인(mooring master)을 다른 선박에 주둔하고 있는 선박계류 보조인(mooring master)의 보조요원과 함께 배달 또는 수취선박으로 전달하는데 사용된다. 대체로서, 선박 대 선박 전달은 각 선박의 선장들에 의하여 감독되는 공해에서 이루어질 수 있다.
상기 수취선박(14)은 변형된 원양LNG선박 또는 재기화시설(30)이 포함되도록 맞춤 건조된 선박이 될 수 있다. 경제적이기 위하여, 상기 수취선박(14)이 상기 선박 대 선박 전달 위치(16)와 재기화위치(20) 사이에서 가능한 짧은 거리를 운항할 수 있도록, 배달선박(12)은 액화시설과 수취시설 사이의 거리에서 보다 큰 부분을 운항하여야 한다. 그러나 상기 수취선박은 대양 또는 바다를 가로질러 수입터미널 및 수출터미널 사이에서 필요한 경우 자체파워로 운항할 수 있도록 파워시스템이 장착될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
현재 운용중인 원양 LNG 선박들의 선단은 파워를 스팀추진플랜트에 의존하고 있다. 상기 LNG 선박 상의 상기 LNG 저장탱크들로부터 액체기화가스들의 연소가 용이하기 때문에 스팀이 주로 사용된다. LNG 선박의 파워플래트 및 터빈시스템들의 대체 형태들과 관련하여 미국특허 US6,609,360; US6,598,401; US6,581,368; US6,374,591; US6,367,258; US5,457,951; US4,995,234; 및 미국 특허출원 20050061002들을 포함하는 다수 특허들이 부여되었으며, 상기 특허들은 참조로서 본 명세서에 통합된다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 수취선박(14)는 하나 이상의 듀얼연료엔진들, 예를 들면, 가스 및 디젤 엔진들의 조합이 구비되며, 가스 및 디젤 엔진들의 조합은 스팀터빈들에 필요한 작동및보수 전문승무원이 필요치 않아 스팀엔진들보다 적합하다. 다른 실시예에서, 듀얼연료디젤엔진들이 제너레이터들에 직접 결합되고, 생산된 전력이 전기적으로 구동되는 LNG 펌프들, 팬들 또는 선상재기화시설(30)에 연결된 기타장비들을 구동함을 물론 프로펠러샤프트들을 구동하기 위한 전기모터들에 유도될 수 있다. 전기는 수취선박(14) 선상의 숙박유닛(38)에 연결된 호텔에 사용될 수 있다. 듀얼연료엔진들을 사용하게 되면 상기 수취선박(14)이 항진 중일 때 상기 수취선박(14) 선상의 추진시스템(18)에 파워가 유도되며, 상기 수취선박(14)이 재기화위치(20)에 위치될 때 상기 재기화시설(30)로 유도되는 것이 가능하다. 또한 계류를 용이하게 하기 위한 전후방 횡방향스러스터(48)와 같은 조종장치들의 파워공급을 단순화한다. 상술한 파워공유는 설치된 파워의 전체적인 감소가 가능하며, 가장 효율적인 사용가능한 엔진들의 전체 파워 생산을 가능하게 한다.
상기 LNG가 선박 대 선박 전달위치(16)에서 상기 배달선박(12)으로부터 상기 수취선박(14)로 배달된 후, 상기 배달선박(12)은 액화시설, 수출터미널, 또는 재적재를 위한 다른 위치로 다시 항해할 수 있다. 영구 계류 해상 저장구조 상에서 수취선박을 사용하는 핵심적인 이점은 해상에서, 상기 수취선박(14)이 극단적 날씨조건을 피하기 위하거나, 테러의 위협을 피하기 위하거나, 조선소로 이동하기 위하거 나, 다른 LNG 수입 또는 수출터미널로 이동하기 위하여 자체 파워로 해상에서 항해하거나, 또는 해안선을 따라 상하로 이동할 수 있다는 것이다. 이 경우, 선상에 저장된 LNG의 유무에 관계없이 이동하는 동안 상기 수취선박(14)은 그렇게 할 수 있다. 유사하게는, 특정 저점에서 가스에 대한 요구가 없는 경우, 상기 수취선박(14)은 자체 파워로 요구가 더 높은 다른 지점으로 항해할 수 있다.
이하 상기 두 선박의 접근 및 계류 방식에 관하여 설명한다. 필요하다면, 선박계류보조인들 및 그 보조요원들이 접근, 계류 및 분리작동을 관리하기 위하여 상기 선박들에 주둔한다. 대부분의 경우에는, 상기 두 선박들 중 더 큰 선박이 미리 약속된 속도로 상기 두 선박들 중 더 큰 선박이 계류가 의도된 측과 반대인 선미 부분에 주바람방향이 되도록 선택된 진로로 하거나 상기 두 선박들 중 더 큰 선박이 주바람방향에 직접 향하도록 하면서 항진하도록 하는 것이 가장 안전하다. 상기 두 선박들이 서로 계류될 때까지 이러한 진로는 유지된다. 이러한 방식으로, 상기 두 선박들 중 더 큰 선박은 더 작은 선박에 대하여 바람이 닿지 않는 곳, 즉 풍하(lee)를 제공하게 되어 상기 두 선박들 중 작은 선박이 더 큰 선박에 접근하는 것을 보다 안전하게 하는 기상실드(weather shield)로서 역할을 수행한다. 상기 두 선박들 중 더 큰 선박은 상기 배달선박(12)이거나 상기 수취선박(14)일 수 있다.
그러나 일부환경들 하에서는, 상기 두 선박들 중 조종성이 높은 선박(크기에 관계없음)이 미리 약속된 속도로 주바람방향으로 또는 바람방향측에서 주바람방향과 함께 항진 중인 조종성이 더 낮은 선박에 접근하도록 하는 것이 가장 안전하다.
각 시나리오에서, 최종 접근 및 계류에 바람직한 속도는 3 내지 6 노트(knot)이다. 그러나 두 선박들의 조종성을 최적화하고 각 선박들의 엔진공회전속도 및 주요한 환경조건들(바람, 파도 및 조류)과 같은 관련요소들을 고려하여 각 케이스마다 상기 속도는 조정된다. 상기 배달선박(12) 또는 수취선박(14) 중 어느 하나가 더 조종성이 높을 수 있다. 예를 들면, 상기 수취선박(14)이 전기추진시스템이 장착되어 있고, 높은 조종특성이 있을 때, 상기 수취선박(14)은 0 노트(knot)를 포함한 임의의 속도에서 공회전할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 실시예에서, 상기 배달선박(12)은 설정 코스를 유지하고, 미리 약속된 속도로 주바람방향으로 직접 향하여 항진한다. 주요한 조건들을 가지고 양쪽 선박들이 향하는 접근을 수행하는 것은 똑같이 가능하다. 상기 수취선박(14)은 상기 수취선박(14)의 코스 및 속도가 상기 배달선박(12)의 코스 및 속도와 맞춰질 때까지 상기 배달선박(12)에 보다 가까워지도록 조종함으로써 상기 배달선박(12)과 나란해진다. 상대 진로방향각이 일반적으로 2 내지 5도에서 상기 두 선박들 간의 평행거리가 감소하면서 상기 두 선박의 접근각은 일반적으로 감소한다. 그리고나서 상기 선박 중 하나는 상기 두 선박들이 평행하도록 진로변경을 수행할 수 있다.
도 7 내지 도 9에 도시된 다른 실시예에서, 상기 수취선박(14)은 후미좌현부분(22)에서 주너울을 가지는 설정 코스를 유지하고, 상기 배달선박(12)은 상기 풍하측(24)으로부터 상기 수취선박(14)으로 접근한다. 주요한 조건들을 가지고 양쪽 선박들이 향하는 접근을 수행하는 것은 똑같이 가능하다. 본 실시예에서, 상기 배달선박(12)은 상기 배달선박(12)의 코스 및 속도가 상기 수취선박(14)의 코스 및 속도와 맞춰질 때까지 상기 수취선박(14)에 보다 가까워지도록 조종함으로써 상기 수취선박(14)과 나란해진다. 상대 진로방향각이 일반적으로 2 내지 5도에서 상기 두 선박들 간의 평행거리가 감소하면서 상기 두 선박의 접근각은 일반적으로 감소한다. 본 실시예에서, 상기 수취선박(14)의 상기 추진시스템(18)은 트윈스크류, 상기 수취선박(14)에 우수한 계류 및 위치 능력을 제공하는 전후에 위치되거나 전방에 위치되는 횡방향 스러스터들을 가지는 고정피치프로펠러들을 포함한다. 접근, 계류 및 계류해제 작동시 또는 상기 수취선박(14)이 드라이독(dry dock; 미도시)으로 이동한다면 이러한 고도의 조종성은 유용하다.
상기 배달선박(12) 또는 수취선박(14)은 상기 두 선박들을 함께 모으는 과정에서 관련되는 힘(forces)들을 흡수하기 위한 방현시설(26)을 구비한다. 상기 방현시설은 오일 라이터링 작동과정에서 사용하는 것, 예를 들면, 상기 두 선박들 사이에서 물 위에 떠있도록 고무타이어들로 덮여진 다수개의 공기팽창 고무 "쿠션"들과 유사한 타입을 가진다. 상기 두 선박들이 서로 가까워지면서, 상기 선박들은 충격하중이 상기 방현시설(26)들을 걸쳐서 가능한한 골고루 분배되도록 하는 방식으로 조종된다. 상기 방현시설(26)은 상기 배달선박(12) 또는 수취선박(14)에 똑같이 구비되고 함께 운항할 수 있으며, 또는 상기 배달선박(12) 또는 수취선박(14)에의 또는 상기 두 선박 사이에서의 방현시설(26)을 위치시키는 것을 보조하는 별도의 지원선박(28)을 사용하여 상기 선박 대 선박 전달 위치(16)로 배달될 수 있다.
상기 두 선박들이 접근을 마친 후, 상기 수취선박(14)에 계류라인(31)들의 적당한 배치를 사용하여 상기 배달선박(12)은 계류된다. 상기 배치는 스프링라인(32)들, 선미라인(34)들 및 선수라인(36)들을 포함한다. 함께 계류되면, 상기 선박 대 선박 전달 작동 동안, 상기 두 선박들은 계속 항진 하거나, 표류하도록 허용하거나, 정박한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 선박들은 계류 후 더 작은 선박의 추진시스템을 정지시키고 표류하도록 허용된다. 더 큰 선박의 추진시스템은 양쪽 선박 모두 코스를 유지하도록 필요한 경우 작은 조정을 할 수 있도록 작동 상태를 유지한다. 이러한 시나리오에서, 상기 계류라인(31)들의 배치는 더 큰 선박이 표류 중에 더 작은 선박을 효과적으로 끌 수 있도록 충분한 계류라인(31)들을 포함한다.
날씨, 바다 조류, 선박들의 상대크기, 계류라인들 및 방현시설들의 배치, 상기 LNG 전달시스템의 연결을 허용하는 매너폴드(manifold) 구성의 타입, 특정 바다 상태의 운동특성 및 조종특성 등과 같은 관련요소들에 따라서 상기 선박들이 항진중, 표류중, 또는 정박 중에, 상기 배달선박(12)으로부터 상기 수취선박(12)으로의 LNG의 전달이 수행될 수 있다. 필요한 LNG전달 작동동안 수취선박(14)의 건현(freeboard)이 배달선박(12)의 건현과 실질적으로 같게 유지되는 것이 확보되도록 밸러스팅 장치(미도시)들이 사용된다.
상기 배달선박(12)으로부터 상기 수취선박(14)으로의 LNG의 선박 대 선박 전달은 임의의 적절한 LNG 전달장치(40), 예를 들면, 미국특허 US6,637,479에 개시된 LNG의 해상 전달을 위한 시스템을 사용하여 수행되며, 미국특허 US6,637,479에 개시된 LNG의 해상 전달을 위한 시스템은 휠 수 있는 파이프수단의 일단에 장착되고 사용되지 않는 경우 선박의 일단의 플랫폼에의 결합을 위하여 배치되는 커플링헤드와, 다른 선박의 일단에 장착되며 상기 파이프수단이 상기 커플링헤드에 배치된 밸브수단을 경유하여 상기 다른 선박 상의 전달파이프들과 연결될 수 있는 로킹 위치로의 가이드된 끌어당김(풀인; pull-in)을 위한 형상을 가지는 끌어당김 깔때기를 포함하는 연결유닛을 포함하는 시스템이다. 상기 커플링헤드는 가이드수단이 구비되며, 상기 다른 선박 상의 윈치(winch)수단에 의하여 연결유닛으로의 상기 커플링헤드의 가이드된 풀인을 위한 적어도 하나의 풀인 와이어에 연결된다. 상기 미국특허 US6,637,479의 시스템은 휠 수 있는 파이프 또는 상기 LNG 선박의 선미갑판에 장착된 다른 LNG 전달수단을 경유하여 시간당 10,000㎥ LNG의 정규전달속도를 위하여 구성되고 치수를 가진다. 주커플러들이 극저온 전달 하에서 극히 낮은 온도(- 163℃)의 강한 결빙을 거치기 때문에, 비상상황에서의 빠른 연결해제를 확보하는 비상연결해제시스템을 가지는 것이 바람직하다.
상기 LNG 전달장치(40) 또는 호스들은 각각 상기 배달선박(12) 또는 수취선박(14) 중 어느 하나에 구비된다. 상기 LNG 전달장치(40)는 상기 방현시설을 전달하는 상기 지원선박과 동일한 선박 또는 다른 지원선박인, 지원선박을 사용하여 상기 선박 대 선박 전달위치(16)로 똑같이 전달 될 수 있다. 상기 배달선박(12)으로부터 상기 수취선박(14)으로의 LNG의 전달동안, 상기 전달속도는 누설없이 유동이 확립된 것이 확인될 때까지 초기에는 낮은 속도로 설정되고 나서 더 높은 속도로 증가된다. 상기 배달선박(12)으로부터 상기 수취선박(14)으로의 LNG의 전달 작동시간 및 속도에 따라서, 상기 계류된 선박들이 전달 작동동안 회전할 필요가 있을 수 있다. 어떠한 경우에도, 특정의 선박 대 선박 전달위치에서 충분하게 긴 시간동안 작동하는 것이 불가능하면, 상기 선박들은 전달 작동동안 원형패턴으로 운항하도록 유도될 수 있다.
LNG는 상기 배달선박(12) 선상의 하나 이상의 극저온 저장 탱크(42)들에 저장된다. 상기 수취선박(14)은 유사하게 하나 이상의 극저온 저장탱크(46)(들)(도 5에 자세히 도시)을 구비한다. 상기 수취선박(14)이 상기 배달선박(12)과 나란히 계류한 후에, 상기 배달선박(12) 선상의 저장탱크(들)(42)로부터 LNG는 상기 수취선박(14)의 선상의 저장탱크(들)(46)로 전달된다.
LNG 선박에서 사용될 수 있도록 고안된 네가지 주요한 형태의 LNG 저장탱크들이 있으며, 자기지지형태들 및 멤브레인형태들로 대충 분류된다. 자기지지탱크들의 가장 일반적인 형태는 기술분야에서 "모스탱크(Moss tank)"로 불리는 구형알루미늄탱크들 및 이시가와지마-하리마 중공업("IHI")에 의하여 개발된 각형 자기지지 탱크들(prismatic self-supporting tanks)이다. 멤브레인탱크의 가장 유명한 형태들은 탱크가 냉각될 때의 열수축을 흡수하기 위하여 와플(waffles)들을 가지는 스테인레스 스틸 멤브레인을 포함하는 테크니가즈에 의하여 개발된 티지제트 마크 Ⅲ(TGZ Mark Ⅲ)와, 열수축이 거의 없는 철-니켈합금 FeNi36으로 이루어진 주 및 2차의 얇은 멤브레인으로 구성되는 가즈트랜스포트에 의하여 개발된 지티 엔오96(GT NO96)이다. 상기 단열은 펄라이트(perlite)와 같은 경량단열물질로 채워진 합판박스들로 구성된다. 적당한 저장시스템들의 제한되지 않은 예들은 미국특허 US6,378,722; US6,263,818; US5,727,492; US5,529,239; 또는 US5,099,779에 개시된 극저온저장시스템을 포함하며, 상기 특허들의 내용은 참조로서 본 명세서에 통합된다.
바람직한 일 실시예에서, 상기 수취선박(14)은 상기 수취선박(14)이 거친, 다방향의 환경조건들에 처했을 때 중간충전 수준으로부터 가해지는 부하들을 견딜 수 있는 지지선체구조(44)를 가진다. 상기 저장탱크들이 일부만 채워져 있을 때 또는 상기 해안분배시설(62)로 천연가스를 전달하고 상기 수취선박(14)가 재기화위 치(20)에 위치되면서 폭풍을 견딜 때 상기 수취선박(14) 선상의 상기 저장탱크(46)(들)은 LNG의 슬로싱(sloshing)에 강건하거나 슬로싱을 감소시킨다. 슬로싱의 영향을 감소시키기 위해서는, 상기 저장탱크(16)(들)은 다수의 내부배플(baffle)들 및/또는 바람직한 옵션인 SPB 타입 B 멤브레인탱크들을 가지는 강화된 멤브레인(membrane)을 구비할 수 있다. 상기 수취선박(14)이 선상 재기화시설(30)를 구비한 경우 모스탱크들은 재기화시설(14)을 상기 수취선박(14)의 갑판에 위치시킬 수 있는 갑판면적을 감소시키기 때문에, 자기지지 구형 극저온저장탱크들, 예를 들면 모스형(Moss type) 탱크들은 적합하지 않은 것으로 고려된다.
상기 수취선박(14) 선상의 저장탱크(들)(46)의 수용능력은 상기 배달선박(12)의 LNG의 전체탑재중량이 상기 수취선박(14)으로 전달될 수 있도록 상기 배달선박(12) 선상의 저장탱크(들)(42)의 수용능력과 동일하거나, 유사하거나 클 수 있다. 단일의 선박 대 선박 전달 작동으로 상기 배달선박(12)을 비우는 것이 바람직할 때에는, 상기 수취선박(14) 선상의 저장탱크(들)(46)의 수용능력이 상기 배달선박(12) 선상의 저장탱크(들)(42)의 수용능력보다 큰 것도 똑같이 가능하다. 이러한 시나리오에서, 상기 수취선박(14)은 하나 이상의 배달선박(12)로부터 LNG를 수취할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수취선박(14)은 30,000㎥ 내지 50,000㎥ 범위의 전체저장능력을 각각 가지는 4 또는 7개의 저장탱크들을 구비한다. 이리하여 전달체적 들은 상기 선박들 선상의 저장탱크들의 상대크기에 따라서 125,000 - 220,000㎥ 범위이다. 상기 저장탱크(42)들이 슬로싱에 강건하게 설계될 필요가 없으나, 저장탱크(42)들 내의 LNG 높이가 선박 대 선박 전달 동안 감소되면서 생성되는 힘들을 더 견디는 것이 유익한 것으로 고려된다.
상기 배달선박(12)으로부터 상기 수취선박(14)으로 LNG의 하역을 마친 후에, 상기 수취선박(14)은 상기 배달선박(12)으로부터 계류가 해제하고 정박을 마치고, 상기 선박 대 선박 전달위치(16)로부터 자신의 스팀으로 해안(60)에 더 가까운 재기화위치(20)로 운항한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 수취선박(14)은 선상 재기화시설(30)을 구비하며, 상기 수취선박(14) 선상에 저장된 LNG는 상기 수취선박(14)의 선상에서 재기화되어 다음에서 아주 자세히 설명될 해안분배시설(62)로 전달되는 천연가스(NG)를 형성한다.
도 5에 도시된 실시예를 참조하면, 상기 수취선박(14) 선상에 구비된 상기 재기화시설(30)에서 생산된 상기 천연가스는 상기 가스배달라인(72)를 경유하여 상기 터렛계류부표(64)로 전달된다. 상기 수취선박(14)이 상기 계류부표(64)와 연결되면, 재기화위치(20)에 계류된다. 휠 수 있는 해양수직도관(들)(66)(도 5에 자세히 도시됨)은 상기 재기화시설로부터 상기 해안가스분배시설(62)로 천연가스를 전달하는데 사용된다. 상기 해양수직도관(들)(66)은 상기 터렛계류부표(64)에 그 상단에서 유동가능하게 연결되고, 해안교차(beach crossing)를 가로질러 해안가스분 배시설(62)에 이르는 해저파이프라인(들)(68)에 그 하단에서 유동가능하게 연결된다.
도 5에 도시된 실시예를 참조하면, 상기 수취선박(14)은 상기 수취선박(14)과 상기 내부터렛계류부표(64)와의 도킹을 용이하게 하기 위하여 요홈 또는 문풀(moonpool)(74)을 포함하도록 설계되거나 개조된다. 이는 상기 수취선박(14)이 상기 터렛계류부표(64) 근방에서 풍향계와 같은 모양으로 배회하는 것이 허용되도록 하는 방식으로 이루어진다. 풍향계와 같은 모양으로 배회하는 것을 용이하게 하기 위하여, 상기 문풀(74)는 상기 수취선박(14)의 선수를 향하여 위치된다. 터렛계류시스템들의 적당한 타입의 예는 참조로서 그 내용이 모두 본 명세서에 통합되는 미국특허 US6,688,114에 개시되어 있다.
상기 계류부표(64)는 해저(78)에 앵커라인(76)들에 의하여 계류된다. 상기 계류부표(64)는 상기 계류부표(64)를 통한 해저파이프라인(68)(들)으로의 재기화된 천연가스의 배달을 위한 도관들로서 기능을 수행하는 하나 이상의 해양 수직도관(66)들을 구비한다. 상기 수취선박(14) 선상의 재기화시설(30)로부터 상기 해양 수직도관(66)의 입구와 가스배달라인(72) 사이에는 유체결합(fluid connection)이 이루어진다. 상기 수취선박의 선수 위에서의 수직도관 터렛계류로의 고정암 연결이 동일하게 사용될 수 있으나 선호되는 것은 아니다. 상기 수취선박(14)이 보조없이 계류부표(64)를 픽업하는 것을 허용하기 위해서, 상기 수취선박(14)은 고도로 조종이 가능하다.
상기 적당한 계류시스템들에 관련하여 여러 회사들은 특허된 공정들을 개발하고 있다. 이러한 회사들은 다음과 같다: Single Buoy Moorings Inc (미국특허 US6,811,355, US6,692,192; US6,623,043; US6,623,043; US6,517,290); Bluewater Terminal Systems N.V. (미국특허 US6,354,376; US6,244,920; US6,109,830; US5,944,840; US5,584,607); SOFEC, Inc (미국특허 US5,292,271; US5,240,466; US5129848; US5372531; US5356321; US5316509; US5306186); 및 FMC Technologies (미국특허출원공개 US20040094082, US20040025772 및 US20030226487). 상기 모든 특허들은 참조로서 본 명세서에 통합된다.
도 5를 참조하면, 상기 재기화시설(30)은 상기 수취선박(14)의 갑판(56)에 위치된다. 고압의 선상 파이프시스템(33)이 탱크 당 적어도 하나의 극저온 펌프(80)를 경유하여 LNG를 저장탱크(46)들로부터 상기 재기화시설(30)로 전달하는데 사용된다. 적절한 극저온 방출펌프들의 실시예들은 원심펌프, 용적식펌프(positive-displacement pump), 스크류펌프, 속도수두펌프(velocity-head pump), 로터리펌프, 기어펌프, 플런저펌프, 피스톤펌프, 베인펌프(vane pump), 레이디얼플런저펌프(radial plunger pump), 사판펌프(swash-plate pump), 스무드플로펌프(smooth flow pump), 맥동류펌프(pulsating flow pump), 또는 기타 기화기들의 토출수두(discharge head) 및 유속 요건들에 만족하는 펌프들을 포함한다. 상기 펌프의 용량은 설치될 기화기들의 형태 및 수량, 기화기들의 표면적 및 효율, 및 요구되는 잉여도를 기준으로 선택된다. 그들은 또한 최대값이 12,000m3/hr이며, 10,000m3/hr(공칭)의 유속으로 상기 수취선박(14)이 일반적인 수입터미널에서 그 화물을 방출할 수 있는 크기를 가진다.
도 6을 참조하면, 상기 재기화시설(30)은 LNG를 천연가스로 재기화하기 위한 적어도 하나의 기화기(82)를 포함한다. LNG는 상기 기화기(82)에서 재기화되며, 천연가스(NG)의 형태로 상기 기화기(82)로부터 배출된다. 선상 재기화에 필요한 열은 다수의 가능한 소스들로부터 나올 수 있다. 환경충격을 줄이고 아산화질소(nitrous oxide), 이산화황(sulphur dioxide), 이산화탄소(carbon dioxide), 및 미립물질들의 방출을 최소로 유지하기 위하여 대기를 열원으로 사용하는 기화기들이 선호된다. 대기의 열용량을 이용하기 위하여, 상기 기화기(82)는 상기 수취선박(14)의 갑판(56)에 배치되는 것이 바람직하다. 대기는 재기화를 위한 주열원 또는 재기화를 위한 열원만으로 사용되거나 2차열원을 조합하여 사용될 수 있다.
상기 2차열원은 추운 날씨동안 LNG의 재기화을 위하여 또는 이미 재기화된 천연가스를 과열시키기 위하여 사용될 수 있다. 적당한 2차 열원들은 추진시스템으로부터 회수된 폐열, 보일러 또는 기타 소소로부터의 스팀, 수중연소기화기, 태양에너지, 상기 수취선박(14)이 계류할 때 추진플랜트의 초과전기생산능력을 사용 하는 전기물히터들, 디젤엔진들 및 가스터빈들의 연소배기관에 설치된 배기가스 열교환기들, 또는 천연가스연소에 의한 뜨거운 물 또는 열 오일히터들을 포함한다. 상기 2차 열원은 열이 추가로 필요할 때 직접 연소에 의하여 똑같이 생성될 수 있다. 상기 2차열원은 상기 LNG 또는 천연가스와 열을 교환하는 매개유체를 가열하는데 똑깥이 사용될 수 있다. 적당한 매개유체는 글리콜, 프로판, 바닷물(salt water) 또는 담수(fresh water) 또는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 알려진 것으로 적당한 열용량 및 끊는점을 가지는 다른 기타 유체를 포함한다.
대기가 LNG와 직접 열을 교환하거나 재기화될 LNG와 열을 교환하는 기화기로 펌핑되는 매개유체를 별도의 열교환기(84) 내에서 대기가 가열하는 데 사용되도록 상기 기화기(82)는 배치될 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 매개유체는 펌프(86)을 사용하여 기화기(82)를 거치는 폐루프를 따라서 순환된다. 상기 매개유체 및 상기 LNG 사이의 열교환은 천연가스로의 LNG의 재기화 및 매개유체의 상당한 냉각을 수반한다. 상기 매개유체는 대기 또는 다른 열원, 예를 들면 상술한 바와 같은 임의의 2차열원을 사용하여 열교환기(84)에서 재가열된다. 이는 매개유체에 열을 가하는 것을 용이하게 하고, 기화기(82)의 동결을 제한한다. 상기 대기와 대개유체 사이의 열교환은 하나 이상의 강제통풍팬(85)들의 사용에 의하여 촉진될 수 있다.
선상 재기화를 위하여 대기를 열원으로 사용하는 것은 이전에 사용되거나 제안된바 없다. 존재하는 해안기화기들은 선상 재기화요건에 적당할 필요는 없다. 튜브들 내의 LNG의 균일한 분배를 확보하고, 기화기의 외부표면에 응축을 제거하고, 상기 LNG 및 재기화 열원 사이의 온도차에 기인하는 열수축을 수용하고, 기화기들 주위에 생성된 안개를 제어하고, 선상운동으로 더해지는 부하를 수용하기 위하여 변경이 이루어진다. 재기화시설(30)에 연결되는 펌프들, 기화기들 및 파이핑들의 재질은 해수에 의한 부식효과를 견딜 수 있도록 선택되어야 한다. 해양환경에서의 사용이 적당한 다양한 재질들은 관련분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 잘 알려져 있다.
상기 기화기들은 해상에서 이동하거나 계류되는 LNG 선박의 선상에 위치되는 것으로 연결되는 구조적 부하를 견디도록 설계된다. 상기 강제시스템을 위한 팬들은 폭풍 하에서 기화중에 움직이는 부하들 및 경우에 따라서는 녹조부하들을 포함하는 선박에 의하여 연결되는 부하를 견디도록 유사하게 설계된다.
상기 기화기(82)의 크기 및 표면적은 배달을 위한 재기화될 천연가스의 부피 및 유동속도, 사용되는 열원의 종류에 따라서 널리 변할 수 있다. 대기가 열원으로 사용될 때, 대기의 온도는 계절에 따라서 변할 수 있다. 열교환을 위한 충분한 표면적을 제공하기 위하여, 다수개의 기화기(82)들이 다양한 구성, 예를 들면, 직렬 또는 층을 이루어(in banks) 배치될 수 있다. 이러한 종류의 기화기는 외피 및 튜브 히터, 핀이 구비된 튜브 히터, 벤트튜브 고정튜브시트 교환기(bent-tube fixed-tube-sheet exchanger), 스파이럴 튜브 교환기(spiral tube exchanger), 판형 히터, 매개유체기화기, 수중연소기화기, 또는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 알려진 재기화될 LNG 양에 필요한 온도, 체적 및 열흡수 조건들을 만족하는 기타 열교환기가 될 수 있다.
이상 본 발명의 여러가지 실시예들을 자세히 설명하였으며, 주요한 발명개념으로부터 벗어나지 않고 여러가지 변화 및 변경이 이루어질 수 있음은 관련기술에 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
본 명세서에 인용된 모든 특허들은 참조에 의하여 통합된다. 비록 많은 종래기술문헌들이 참조되었지만 이러한 참조가 이러한 문서들 어떠한 것도 호주 또는 다른 어떠한 국가에서 기술분야에서 공유의 일반지식의 일부를 형성하는 것으로 인정하는 것은 아님이 명백히 이해되어야 할 것이다. "발명의 상세한 설명", "실시예" 및 다음의 "특허청구범위"에서, 속성언어(express language) 또는 필요한 암시(necessary implication)로 인하여 문맥이 다르게 되는 경우를 제외하고는, 단어, "들이 포함하다" 또는 "포함하다" 또는 "포함하는"와 같은 변형들은 내포되는 의미, 즉 본 발명의 여러가지 실시예들에서의 추가적 특징들의 존재 또는 추가를 제외하지 않고 기술된 특징들의 존재를 특정하는 것으로 사용된다.

Claims (26)

  1. 선박-대-선박 전달 위치에서 배달선박으로부터 수취선박으로 LNG를 하역하는 단계;
    상기 선박-대-선박 위치로부터 상기 선박-대-선박 위치보다 해안에 더 가까운 계류위치로 자체 파워로 상기 수취선박을 이동시키는 단계;
    천연가스를 형성하기 위하여 상기 계류위치에서 상기 수취선박의 선상의 재기화시설을 사용하여 상기 LNG를 재기화하는 단계; 및
    최종사용자로의 배달을 위한 해안가스분배시설로 상기 천연가스를 전달하는 단계;
    를 가스로 해안으로의 배달을 위한 액화천연가스(LNG)의 해상 재기화 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배달선박으로부터 상기 수취선박으로 LNG를 하역하는 단계 전에 상기 배달선박을 상기 수취선박에 계류시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 배달선박 또는 상기 수취선박 중 조종성이 낮은 선박이 후미좌현부분에 서 주너울을 가지도록 선택된 진로로 상기 배달선박 또는 상기 수취선박 중 조종성이 낮은 선박이 미리 약속된 속도로 항진하며, 상기 배달선박이 상기 수취선박에 계류될 때까지 그 진로가 유지되는 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 배달선박 또는 상기 수취선박 중 조종성이 낮은 선박이 주바람방향으로 직접 향하도록 선택된 진로로 상기 배달선박 또는 상기 수취선박 중 조종성이 낮은 선박이 미리 약속된 속도로 항진하며, 상기 배달선박이 상기 수취선박에 계류될 때까지 그 진로가 유지되는 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 배달 및 상기 수취선박들은 함께 계류되고 LNG가 상기 배달선박에서 상기 수취선박으로 하역될 때 나란히 항진하는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 배달 및 상기 수취선박들은 함께 계류되고 LNG가 상기 배달선박에서 상기 수취선박으로 하역될 때 나란히 표류하는 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    LNG가 상기 배달선박에서 상기 수취선박으로 직렬하역에 의하여 하역될 때 상기 배달 및 상기 수취선박들은 앞뒤로 나란히 운항하는 방법.
  8. 상기 청구항들 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 LNG는 슬로시(slosh)를 견딜 수 있는 탱크들을 이루는 상기 수취선박의 선체에 저장되고 상기 수취선박은 보조지지지선체구조를 가지는 방법.
  9. 상기 청구항들 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 수취선박은 상기 배달선박의 엔진용량에 비하여 감소된 엔진용량을 가지는 방법.
  10. 상기 청구항들 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 수취선박은 추진시스템을 가지며, 상기 추진시스템은 듀얼연료가스터빈들, 듀얼연료디젤, 또는 듀얼 연료 디젤-전기시스템들을 포함하는 방법.
  11. 상기 청구항들 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 수취선박의 추진시스템에 대한 파워요건은 상기 수취선박 선상의 재기화에 대한 파워요건을 공유하는 방법.
  12. 상기 청구항들 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 수취선박의 추진시스템은 트윈스크류, 상기 배달선박에 비하여 우수한 계류 및 위치 능력을 제공하는 전후에 위치된 횡방향 스러스터들이 장착되는 방법.
  13. 상기 청구항들 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 계류위치는 물속에 잠길 수 있으며 분리가능하며 상기 수취선박을 계류하기 위한 계류부표를 포함하며, 상기 계류부표는 상기 수취선박의 선체 내에 또는 상기 수취선박의 선수를 향하여 위치된 요홈에 위치될 수 있는 방법.
  14. 상기 청구항들 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 선상 재기화 시설에 대하여 상기 LNG는 대기를 열원으로 사용하여 재기 화되는 방법.
  15. 상기 청구항들 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 LNG는 매개유체와의 열교환을 통하여 재기화되고, 상기 매개유체는 열원으로 대기를 사용하여 가열되는 방법.
  16. 상기 청구항들 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 대기 및 상기 LNG 또는 매개유체 사이의 열교환은 강제통풍팬들의 사용을 통하여 촉진되는 방법.
  17. 가스로 해안으로의 배달을 위한 액화천연가스(LNG)의 해상 재기화를 위한 수취선박으로서,
    선박-대-선박 위치로 및 선박-대-선박 위치로부터 상기 선박-대-선박 위치보다 해안에 더 가까운 계류위치로 자체 파워로 상기 수취선박을 이동시키는 추진시스템;
    천연가스를 형성하기 위하여 상기 수취선박의 선상의 재기화시설; 및
    최종사용자로의 배달을 위한 상기 천연가스를 수취하기 위한 해안가스분배시 설;
    을 포함하는 수취선박.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 LNG는 슬로시(slosh)를 견딜 수 있는 탱크들을 이루는 상기 수취선박의 선체에 저장되고 상기 수취선박은 보조지지지선체구조를 가지는 선박.
  19. 청구항 17 또는 청구항 18에 있어서,
    상기 수취선박은 상기 배달선박의 엔진용량에 비하여 감소된 엔진용량을 가지는 선박.
  20. 청구항 17 내지 청구항 19 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 수취선박의 추진시스템은 듀얼연료가스터빈들, 듀얼연료디젤, 또는 듀얼 연료 디젤-전기시스템들을 포함하는 선박.
  21. 청구항 17 내지 청구항 20 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 수취선박의 추진시스템에 대한 파워요건은 상기 수취선박 선상의 재기화에 대한 파워요건을 공유하는 선박.
  22. 청구항 17 내지 청구항 20 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 수취선박의 추진시스템은 트윈스크류, 상기 수취선박에 비하여 우수한 계류 및 위치 능력을 제공하는 전후에 위치된 횡방향 스러스터들이 장착되는 선박.
  23. 청구항 17 내지 청구항 22 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 수취선박은 물속에 잠길 수 있으며 분리가능하며 상기 수취선박을 계류하기 위한 계류부표를 수용하기 위한 상기 수취선박의 선체 내에 또는 상기 수취선박의 선수를 향하여 위치된 요홈을 포함하는 선박.
  24. 청구항 17 내지 청구항 23 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 선상 재기화시설은 열원으로 공기를 사용하는 선박.
  25. 청구항 17 내지 청구항 24에 있어서,
    상기 LNG는 매개유체와의 열교환을 통하여 재기화되고, 상기 매개유체는 상기 선상 재기화 시설에 대한 열원으로 대기를 사용하여 가열되는 선박.
  26. 청구항 17 내지 청구항 25 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 대기 및 상기 LNG 또는 매개유체 사이의 열교환은 강제통풍팬들의 사용을 통하여 촉진되는 선박.
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