KR20090008901A

KR20090008901A - 응축액 순환장치 및 순환방법

Info

Publication number: KR20090008901A
Application number: KR1020070072243A
Authority: KR
Inventors: 권순빈; 김남수; 조익규
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2007-07-19
Filing date: 2007-07-19
Publication date: 2009-01-22
Also published as: KR100912169B1

Abstract

본 발명은 미스트 세퍼레이터 내의 응축액 및 탄화수소와 기화기 내에 잔류된 LNG 등을 효율적으로 저장 탱크로 순환시킬 수 있는 응축액 순환장치 및 순환방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면, LNG를 저장하고 있는 저장 탱크와, 상기 저장 탱크 내에 수용된 LNG를 기화시키는 기화기와, 상기 기화기에 의해 기화된 천연가스 및 상기 저장 탱크 내의 증발가스 중 액적 상태의 LNG를 분리하기 위한 미스트 세퍼레이터를 구비한 LNG 수송선에 설치되는 응축액 순환장치로서, 상기 기화기 내에 LNG 상태로 잔류되어 있는 응축액 및 상기 미스트 세퍼레이터 내의 응축액을 수집하기 위한 드레인 용기와; 상기 드레인 용기에 수집된 응축액을 상기 저장 탱크로 순환시키기 위한 순환수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 응축액 순환장치 및 이 응축액 순환장치에 의한 응축액 순환방법이 제공된다.

LNG, 저장 탱크, 미스트 세퍼레이터, 기화기, 응축액, 순환, 드레인 용기, 가스 이젝터

Description

응축액 순환장치 및 순환방법{APPARATUS AND METHOD FOR CYCLING CONDENSATE}

도 1은 종래기술에 따른 응축액 순환장치를 개략적으로 나타내는 도면,

도 2는 본 발명에 따른 응축액 순환장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 미스트 세퍼레이터 13 : 강제 기화기

15 : LNG 기화기 17 : 인-라인 믹서

21 : 드레인 용기 22 : 압력 센서

23 : 가스 이젝터 24 : 개폐 밸브

25 : 압축기 27 : 버퍼 탱크

본 발명은 LNG 수송선 내부에 설치되는 응축액 순환장치 및 순환방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미스트 세퍼레이터 내의 응축액 및 탄화수소와 기화기 내에 잔류된 LNG 등을 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 1에는 LNG를 저장하고 있는 저장 탱크로부터 펌프를 통해 공급되는 LNG와 저장 탱크에서 발생된 BOG(Boil Off Gas)가 미스트 세퍼레이터(11) 및 압축기를 통하여 엔진 측으로 공급되는 배관라인이 도시되어 있다. 또한 도 1에는, 미스트 세퍼레이터(11) 내의 응축액을 저장 탱크로 되돌려 보내는 배관라인이 도시되어 있다.

LNG를 연료로 사용하기 위해서는 우선 저장 탱크(도시생략) 내에 설치된 LNG 펌프에 의해 LNG를 강제 기화기(13) 측으로 공급하여 강제로 증발시킨 후, 제1 공급 라인(L1) 상의 밸브(14)를 거쳐 미스트 세퍼레이터(mist separator)(11)로 공급되며, 이 미스트 세퍼레이터(11)를 통하여 기체 상태의 천연가스만을 압축기(도시 생략)로 공급, 가압하여 수송선 추진기관의 연료로 사용하고 있었다.

또한, 저장 탱크 내부의 압력을 조절할 필요가 있을 때에는 저장 탱크 내에 설치된 LNG 펌프에 의해 LNG를 LNG 기화기(15) 측으로 공급하여 증발시킨 후 순환 라인(L3)을 통하여 다시 저장 탱크로 되돌려 보내곤 하였다.

한편, 저장 탱크 내에서 외기와의 열교환으로 인해 자연적으로 발생되는 증발가스(BOG; Boil off Gas), 즉 천연가스(NG; Natural Gas)는 제2 공급 라인(L2) 상의 인-라인 믹서(In-line mixer)(17)를 거쳐 미스트 세퍼레이터(11)로 공급되며, 이 미스트 세퍼레이터(11) 내에서 상기 제1 공급 라인(L1)을 통해 강제로 기화되어 공급된 천연가스와 혼합된 후, 기체 상태의 천연가스만이 압축기(도시생략)에 의해 가압되어 수송선 추진기관으로 공급된다.

이때 액체 상태의 천연가스가 압축기로 공급되면 압축기의 파손 및 성능 저하가 일어날 수 있으므로, 압축기로 공급되는 천연가스는 기체 상태의 것만이 공급되어야 하고, 엔진에서 필요로 하는 수준의 열량을 맞추기 위하여 중탄화수소(heavier hydro carbon)(C3+, C4+ 등) 가스를 걸러내야 한다. 따라서 압축기로 공급되는 천연가스 중 액적 상태의 미스트(mist)와 같이 증발되지 않은 응축액(condesate) 또는 중탄화수소는, 미스트 세퍼레이터(11) 내에서 분리되어 다시 저장 탱크로 회수되어야 한다.

종래, 미스트 세퍼레이터(11) 내의 응축액을 저장 탱크로 회수하기 위해서는, 회수 라인(L4) 상의 밸브(12)를 통해 응축액 자체의 자중을 이용하는 방법이 사용되었다.

한편, 미스트 세퍼레이터(11)뿐만 아니라, 상술한 바와 같이 추진 시스템에서 연료로 이용하기 위해서 혹은 저장 탱크의 내부압력을 조절하기 위해서 LNG를 기화시키는 강제 기화기(13) 또는 LNG 기화기(15) 내에도 기화되지 않은 LNG가 응축액으로서 잔류될 수 있다.

종래에는 미스트 세퍼레이터(11) 내에 축적되는 응축액의 순환을 위해 응축액의 자중을 이용한 방법이 고려되었으나, 저장 탱크의 내부압력 증가 등의 이유로 자중에 의한 작동이 원활하게 이루어지지 않아, 저장 탱크로 순환되지 않고 잔류된 응축액에 의해 기화기의 효율이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 미스트 세퍼레이터의 응축액뿐만 아니라 기화기 내에 잔류된 응축액까지도 효율적으로 저장 탱크로 순환시킬 수 있는 응축액 순환장치 및 순환방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, LNG를 저장하고 있는 저장 탱크와, 상기 저장 탱크 내에 수용된 LNG를 기화시키는 기화기와, 상기 기화기에 의해 기화된 천연가스 및 상기 저장 탱크 내의 증발가스 중 액적 상태의 LNG를 분리하기 위한 미스트 세퍼레이터를 구비한 LNG 수송선에 설치되는 응축액 순환장치로서, 상기 기화기 내에 LNG 상태로 잔류되어 있는 응축액 및 상기 미스트 세퍼레이터 내의 응축액을 수집하기 위한 드레인 용기와; 상기 드레인 용기에 수집 된 응축액을 상기 저장 탱크로 순환시키기 위한 순환수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 응축액 순환장치가 제공된다.

상기 드레인 용기에 수집된 응축액을 상기 저장 탱크로 순환시키기 위한 상기 순환수단은 가스 이젝터인 것이 바람직하다.

상기 응축액 순환장치는, 상기 LNG 수송선의 추진장치에서 연료로서 사용될 천연가스를 압축하여 저장하고 있는 버퍼 탱크를 더 포함하며, 상기 가스 이젝터에서 응축액의 순환을 위해 요구되는 압력은 상기 버퍼 탱크 내에 저장되어 있는 천연가스로부터 얻어지는 것이 바람직하다.

상기 가스 이젝터의 상류측에는 질소 공급을 위한 배관이 연결되어, 상기 가스 이젝터에서 응축액의 순환을 위해 요구되는 압력은 상기 배관을 통해 공급되는 질소 가스로부터 얻어지는 것이 바람직하다.

상기 응축액 순환장치는, 상기 드레인 용기의 내부압력을 검출하기 위한 압력 센서와, 상기 압력 센서에서 검출된 압력에 의해 상기 가스 이젝터와 상기 버퍼 탱크 사이의 배관을 개폐 조작하는 개폐 밸브를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, LNG를 저장하고 있는 저장 탱크와, 상기 저장 탱크 내에 수용된 LNG를 기화시키는 기화기와, 상기 기화기에 의해 기화된 천연가스 및 상기 저장 탱크 내의 증발가스 중 액적 상태의 LNG를 분리하기 위한 미스트 세퍼레이터를 구비한 LNG 수송선에서 응축액을 순환시키는 응축액 순환방법으로서, 상기 기화기 내에 LNG 상태로 잔류되어 있는 응축액 및 상기 미스트 세퍼레이터 내의 응축액을 수집하는 단계와; 수집된 상기 응축액의 기화를 허용하는 단계 와; 상기 응축액으로부터 기화된 천연가스를 상기 저장 탱크로 순환시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 응축액 순환방법이 제공된다.

수집된 상기 응축액은 용기 내에 저장되고 기화된 상기 천연가스는 가스 이젝터에 의해 상기 저장 탱크로 순환되며, 상기 응축액의 기화를 허용하는 단계 이후에 상기 응축액 순환방법은, 상기 용기의 내부압력을 검출하는 단계와; 검출되는 상기 용기의 내부압력에 따라 가스 이젝터를 선택적으로 작동시키는 단계; 를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 응축액의 순환을 위해 요구되는 압력은, 상기 LNG 수송선의 추진장치에서 연료로서 사용되기 위하여 압축되어 있는 천연가스 및 상기 가스 이젝터의 상류측에 연결된 배관을 통해 공급되는 질소 가스 중 적어도 하나로부터 얻어지는 것이 바람직하다.

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

도 2에는 본 발명에 따른 응축액 순환장치를 개략적으로 나타내는 도면이 도시되어 있다. 편의상 도 2에 있어서 도 1과 동일한 구성요소에는 동일한 부재번호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.

도 2에는 LNG를 저장하고 있는 저장 탱크로부터 펌프를 통해 공급되는 LNG와 저장 탱크에서 발생된 BOG(Boil Off Gas)가 미스트 세퍼레이터(11) 및 압축기를 통하여 엔진 측으로 공급되는 배관라인이 도시되어 있다. 또한 도 2에는, 미스트 세 퍼레이터(11) 내의 응축액을 저장 탱크로 되돌려 보내는 배관라인이 도시되어 있다.

LNG를 연료로 사용하기 위해서는 우선 저장 탱크(도시생략) 내에 설치된 LNG 펌프에 의해 LNG를 강제 기화기(13) 측으로 공급하여 강제로 증발시킨 후, 제1 공급 라인(L1) 상의 밸브(14)를 거쳐 미스트 세퍼레이터(mist separator)(11)로 공급되며, 이 미스트 세퍼레이터(11)를 통하여 기체 상태의 천연가스만을 압축기(25)로 공급, 가압하고 버퍼 탱크(27)를 거쳐 수송선 추진기관으로 보내고 있다.

또한, 저장 탱크 내부의 압력을 조절할 필요가 있을 때에는 저장 탱크 내에 설치된 LNG 펌프에 의해 LNG를 LNG 기화기(15) 측으로 공급하여 증발시킨 후 순환 라인(L3)을 통하여 다시 저장 탱크로 되돌려 보내고 있다.

한편, 저장 탱크 내에서 냉열 손실로 인해 자연적으로 발생되는 증발가스(BOG; Boil off Gas), 즉 천연가스는 제2 공급 라인(L2) 상의 인-라인 믹서(In-line mixer)(17)를 거쳐 미스트 세퍼레이터(11)로 공급되며, 이 미스트 세퍼레이터(11) 내에서 상기 제1 공급 라인(L1)을 통해 강제로 기화되어 공급된 천연가스와 혼합된 후, 기체 상태의 천연가스만이 압축기(25)에 의해 가압되고 버퍼 탱크(27)를 거쳐 수송선 추진기관으로 공급된다.

인-라인 믹서(17)에서 저장 탱크로부터의 증발가스와 펌프로부터의 LNG를 서로 혼합하는 것은, 강제 기화기(13)의 조절 범위를 벗어난 소량의 유량을 컨트롤하기 위하여 저장 탱크로부터 LNG를 공급받아 미스트 세퍼레이터(11)로 천연가스를 공급하기 위함이다.

또한, 추진 시스템에서 연료로 이용하기 위해서 혹은 저장 탱크의 내부압력을 조절하기 위해서 LNG를 기화시키는 강제 기화기(13) 또는 LNG 기화기(15) 내에 기화되지 않고 잔류된 LNG 등의 응축액 역시 다시 저장 탱크로 회수되어야 한다.

본 발명에 따르면, 미스트 세퍼레이터(11) 내의 응축액과 강제 기화기(13) 또는 LNG 기화기(15) 내에 잔류된 응축액은 모두 드레인 용기(21)에 수집된다. 드레인 용기(21) 내에 수집된 응축액은 가스 이젝터(23)를 통하여 저장 탱크로 복귀된다.

즉, 드레인 용기(21) 내에 수집된 응축액은 외부로부터 침입한 열량에 의하여 기화되어 기체 상태로 변하게 되고, 그에 따라 드레인 용기(21)의 내부압력은 점차 상승한다. 드레인 용기(21)의 내부압력은 압력 센서(22)에 의해 검출되고, 이 내부압력이 사전에 설정된 일정 압력 이상으로 되면 개폐 밸브(24)가 개방되어 가스 이젝터(23)가 작동됨으로써 기체 상태로 드레인 용기(21) 내부에 저장되어 있는 천연가스를 저장 탱크로 되돌려 보낸다.

가스 이젝터(23)에서 요구되는 압력은 추진장치에서 사용되기 위해 압축기(25)에서 압축된 후 버퍼 탱크(27) 내에 저장되어 있는 천연가스와 도시하지 않은 질소 시스템으로부터 공급되는 질소로부터 얻어진다.

상기된 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 응축액 순환장치에 의한 응축액 순환방법은 다음과 같다.

우선, LNG를 기화시키는 강제 기화기(13) 및 LNG 기화기(15) 내에 잔류된 응축액과, 기화된 천연가스 중 액적 상태의 LNG를 분리하기 위한 미스트 세퍼레이터(11) 내의 응축액을 드레인 용기(21)에 수집한다.

드레인 용기(21) 내에 수집된 응축액은 외부로부터 침입한 열량에 의하여 시간이 지남에 따라 기화되어 기체 상태로 변하게 되고, 그에 따라 드레인 용기(21)의 내부압력은 점차 상승한다. 이때 드레인 용기(21)의 내부압력은 압력 센서(22)에 의해 검출된다.

드레인 용기(21)의 내부압력이 사전에 설정된 일정 압력 이상으로 되면 개폐 밸브(24)를 개방시킨다. 개폐 밸브(24)가 개방되면 가스 이젝터(23)가 작동되어 기체 상태로 드레인 용기(21) 내부에 저장되어 있는 천연가스를 저장 탱크로 되돌려 보낸다.

이때 가스 이젝터(23)에서 요구되는 압력은 추진장치에서 사용되기 위해 압축기(25)에서 압축된 후 버퍼 탱크(27) 내에 저장되어 있는 천연가스와 도시하지 않은 질소 시스템으로부터 공급되는 질소로부터 얻어진다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 미스트 세퍼레이터(11) 내의 응축액뿐만 아니 라, 강제 기화기(13) 및 LNG 기화기(15) 등의 기화기 내에 기화되지 않고 잔류된 LNG 등의 응축액까지도 효율적으로 저장탱크로 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, 미스트 세퍼레이터의 응축액뿐만 아니라 기화기 내에 잔류된 응축액까지도 효율적으로 저장 탱크로 순환시킬 수 있는 응축액 순환장치 및 순환방법이 제공된다.

Claims

LNG를 저장하고 있는 저장 탱크와, 상기 저장 탱크 내에 수용된 LNG를 기화시키는 기화기와, 상기 기화기에 의해 기화된 천연가스 및 상기 저장 탱크 내의 증발가스 중 액적 상태의 LNG를 분리하기 위한 미스트 세퍼레이터를 구비한 LNG 수송선에 설치되는 응축액 순환장치로서,

상기 기화기 내에 LNG 상태로 잔류되어 있는 응축액 및 상기 미스트 세퍼레이터 내의 응축액을 수집하기 위한 드레인 용기와;

상기 드레인 용기에 수집된 응축액을 상기 저장 탱크로 순환시키기 위한 순환수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 응축액 순환장치.
청구항 1에 있어서,

상기 드레인 용기에 수집된 응축액을 상기 저장 탱크로 순환시키기 위한 상기 순환수단은 가스 이젝터인 것을 특징으로 하는 응축액 순환장치.
청구항 1에 있어서,

상기 LNG 수송선의 추진장치에서 연료로서 사용될 천연가스를 압축하여 저장하고 있는 버퍼 탱크를 더 포함하며,

상기 가스 이젝터에서 응축액의 순환을 위해 요구되는 압력은 상기 버퍼 탱크 내에 저장되어 있는 천연가스로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 응축액 순환 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 가스 이젝터의 상류측에는 질소 공급을 위한 배관이 연결되어, 상기 가스 이젝터에서 응축액의 순환을 위해 요구되는 압력은 상기 배관을 통해 공급되는 질소 가스로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 응축액 순환장치.
청구항 3에 있어서,

상기 드레인 용기의 내부압력을 검출하기 위한 압력 센서와,

상기 압력 센서에서 검출된 압력에 의해 상기 가스 이젝터와 상기 버퍼 탱크 사이의 배관을 개폐 조작하는 개폐 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 응축액 순환장치.
LNG를 저장하고 있는 저장 탱크와, 상기 저장 탱크 내에 수용된 LNG를 기화시키는 기화기와, 상기 기화기에 의해 기화된 천연가스 및 상기 저장 탱크 내의 증발가스 중 액적 상태의 LNG를 분리하기 위한 미스트 세퍼레이터를 구비한 LNG 수송선에서 응축액을 순환시키는 응축액 순환방법으로서,

상기 기화기 내에 LNG 상태로 잔류되어 있는 응축액 및 상기 미스트 세퍼레이터 내의 응축액을 수집하는 단계와;

수집된 상기 응축액의 기화를 허용하는 단계와;

상기 응축액으로부터 기화된 천연가스를 상기 저장 탱크로 순환시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 응축액 순환방법.
청구항 6에 있어서,

수집된 상기 응축액은 용기 내에 저장되고 기화된 상기 천연가스는 가스 이젝터에 의해 상기 저장 탱크로 순환되며, 상기 응축액의 기화를 허용하는 단계 이후에,

상기 용기의 내부압력을 검출하는 단계와; 검출되는 상기 용기의 내부압력에 따라 가스 이젝터를 선택적으로 작동시키는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 응축액 순환방법.
청구항 6에 있어서,

상기 응축액의 순환을 위해 요구되는 압력은, 상기 LNG 수송선의 추진장치에서 연료로서 사용되기 위하여 압축되어 있는 천연가스 및 상기 가스 이젝터의 상류측에 연결된 배관을 통해 공급되는 질소 가스 중 적어도 하나로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 응축액 순환방법.