KR20090113118A

KR20090113118A - 선박용 ｌｎｇ 재기화 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20090113118A
Application number: KR1020080039031A
Authority: KR
Inventors: 박종현
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2009-10-29
Also published as: KR100981146B1

Abstract

본 발명은 선박용 LNG 재기화 시스템에 관한 것으로, LNG 재기화 선박 또는 부유식 LNG 저장 및 재기화 설비의 기화기에서 해수측 부품이 부식되거나 해수측 부품에 결빙이 발생하는 것을 방지함과 동시에 해수의 온도가 낮은 경우에도 LNG를 충분히 기화시키는 것을 그 목적으로 한다.

이를 위해, 선박의 LNG 저장탱크 내의 LNG를 기화기로 공급하여 기화시키도록 구성된 선박용 LNG 재기화 시스템으로서, 상기 기화기에 열매체를 공급하여 LNG를 열매체와 열교환시킴으로써 LNG를 기화시키고, LNG를 기화시킨 후 저온으로 된 열매체를 해수와 열교환시킴으로써 열매체를 가열시키되, 열매체를 가열시키기 전의 해수를 상기 선박의 선박열원과 선택적으로 열교환시킴으로써 해수를 선택적으로 가열시키도록 구성되어 있다.

기화기, 열매체, 해수, 선박열원, 열교환

Description

선박용 ＬＮＧ 재기화 시스템 및 방법 {LNG REGASIFICATION SYSTEM AND METHOD OF VESSEL}

본 발명은 선박용 LNG 재기화 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, LNG 재기화 선박 또는 부유식 LNG 저장 및 재기화 설비에서 LNG를 재기화하기 위한 LNG 재기화 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 천연가스는 생산지에서 극저온으로 액화된 액화천연가스(Liquefied Natural Gas; LNG)의 상태로 만들어진 후 LNG 운반선에 의해 목적지까지 원거리에 걸쳐 운반된다. LNG는 천연가스를 상압에서 약 -163℃의 극저온으로 냉각하여 얻어지는 것으로서 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 감소되므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

LNG 운반선은, LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 LNG를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해, LNG의 극저온에 견딜 수 있는 LNG 저장탱크를 포함하고 있다. 통상, 이러한 LNG 운반선은 LNG 저장탱크 내의 LNG를 액화된 상태 그대로 육상 터미널에 하역하며, 하역된 LNG는 육상 터미널에 설치된 LNG 재기화 설비에 의해 재기화된 후, 소비처로 공급된다.

이러한 육상 터미널의 LNG 재기화 설비는 천연가스 시장이 잘 형성되어 있어서 안정적으로 천연가스의 수요가 있는 곳에 설치하는 경우에는 경제적으로 유리한 것으로 알려져 있다. 그러나, 천연가스의 수요가 계절적, 단기적 또는 주기적으로 한정되어 있는 소요처의 경우에, 육상 터미널에 LNG 재기화 설비를 설치하는 것은, 높은 설치비와 관리비로 인해 경제적으로 불리하다.

특히, 자연재해 등에 의해 육상 터미널의 LNG 재기화 설비가 파괴될 경우, LNG 운반선이 소요처에 LNG를 싣고 도달한다고 하더라도, 이 LNG를 재기화할 수 없으므로 기존의 육상 터미널의 LNG 재기화 설비는 한계를 가지고 있다.

이에 따라, 해상에서 LNG를 재기화하여 천연가스를 육상터미널로 공급할 수 있도록 하기 위해, LNG 운반선에 LNG 재기화 시스템을 설치한 LNG 재기화 선박(LNG RV; LNG Regasification Vessel) 또는 부유식 LNG 저장 및 재기화 설비(FSRU, Floating Storage and Regasification Unit)가 개발되었다.

종래의 LNG 재기화 선박 또는 부유식 LNG 저장 및 재기화 설비의 LNG 재기화 시스템에서는 기화기에서 극저온의 LNG를 해수(seawater)와 열교환시켜 LNG를 기화시키게 되는데, 기화기에 해수가 직접 공급되므로, 기화기의 해수측 부품이 부식되거나 해수측 부품에 결빙이 발생하는 문제점이 있다. 특히, 해수의 온도가 낮은 경우에는 LNG를 제대로 기화시키지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은, 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, LNG 재기화 선박 또는 부유식 LNG 저장 및 재기화 설비의 기화기에서 해수측 부품이 부식되거나 해수측 부품에 결빙이 발생하는 것을 방지함과 동시에 해수의 온도가 낮은 경우에도 LNG를 충분히 기화시키는 것을 그 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 선박의 LNG 저장탱크 내의 LNG를 기화기로 공급하여 기화시키도록 구성된 선박용 LNG 재기화 시스템으로서, 상기 기화기에 열매체를 공급하여 LNG를 열매체와 열교환시킴으로써 LNG를 기화시키고, LNG를 기화시킨 후 저온으로 된 열매체를 해수와 열교환시킴으로써 열매체를 가열시키되, 열매체를 가열시키기 전의 해수를 상기 선박의 선박열원과 선택적으로 열교환시킴으로써 해수를 선택적으로 가열시키도록 구성되어 있다.

또한, 본 발명의 선박용 LNG 재기화 시스템은, 상기 기화기에 연결되어 LNG를 열매체와 열교환시키도록 구성된 열매체 회로와, 상기 열매체 회로 내에 설치된 열매체/해수 열교환기와, 상기 열매체/해수 열교환기에 연결되어 LNG를 기화시킨 후 저온으로 된 열매체를 해수와 열교환시키도록 구성된 해수 공급라인 및 해수 배출라인과, 상기 열매체/해수 열교환기의 전단의 상기 해수 공급라인에 선택적으로 연결되게 설치된 해수/선박열원 열교환기를 포함한다.

또한, 본 발명은, 선박의 LNG 저장탱크 내의 LNG를 기화기로 공급하여 기화시키는 선박용 LNG 재기화 방법으로서, 상기 기화기에 열매체를 공급하여 LNG를 열매체와 열교환시킴으로써 LNG를 기화시키고, LNG를 기화시킨 후 저온으로 된 열매체를 해수와 열교환시킴으로써 열매체를 가열시키되, 열매체를 가열시키기 전의 해 수를 상기 선박의 선박열원과 선택적으로 열교환시킴으로써 해수를 선택적으로 가열시킨다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 선박용 LNG 재기화 시스템 및 방법에 의하면, 해수를 직접 기화기에 공급하지 않고 중간 열교환 매체, 즉 빙점이 물보다 낮은 열매체를 기화기에 공급하여 LNG를 열매체와 열교환시킴으로써 LNG를 기화시키고, LNG를 기화시킨 후 저온으로 된 열매체를 해수와 열교환시킴으로써 열매체를 가열시키도록 구성되어 있으므로, 기화기의 해수측 부품이 부식되지 않으며 해수측 부품에 결빙이 발생하지 않게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 선박용 LNG 재기화 시스템 및 방법에 의하면, 열매체를 가열시키기 전의 해수를 상기 선박의 선박열원과 선택적으로 열교환시킴으로써 해수를 선택적으로 가열시키도록 구성되어 있으므로, 해수의 온도가 낮은 경우에는 LNG를 충분히 기화시킬 수 있으며, 특히, 열매체와 열교환된 해수를 재순환시키도록 구성되어 있으므로 LNG 기화 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 LNG 재기화 시스템의 개략도이다. 본 발명에서 LNG 재기화 시스템이 설치된 선박은, 해상에서 LNG를 재기화하여 천연가스를 육상터미널로 공급할 수 있도록 하기 위해, LNG 운반선에 LNG 재기화 시스 템을 설치한 LNG 재기화 선박(LNG RV) 또는 부유식 LNG 저장 및 재기화 설비(FSRU)이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 선박용 LNG 재기화 시스템은 선박의 LNG 저장탱크 내의 LNG를 기화용 LNG 공급라인(L1)을 통해 기화기(1)로 공급하여 기화시키도록 구성되어 있다.

기화기(1)에는 LNG 저장탱크로부터 공급되는 LNG를 중간 열교환 매체인 열매체와 열교환시키도록 구성된 열매체 회로(L2)가 연결되어 있다.

열매체 회로(L2) 내에는 열매체/해수 열교환기(2)가 설치되어 있다. 이 열매체 회로(L2)에는 열매체를 펌핑하여 열매체 회로(L2) 내에서 순환시키기 위한 열매체용 펌프(4)가 더 설치되어 있다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 열매체는 빙점의 온도가 물보다 낮은 것으로서, 프로판(propane), 에탄(ethane), 암모니아(ammonia), 글리콜수용액 또는 열매체유인 것이 바람직하다.

또한, 열매체/해수 열교환기(2)에는 LNG를 기화시킨 후 저온으로 된 열매체를 해수와 열교환시키도록 구성된 해수 공급라인(L3)과 해수 배출라인(L4)이 연결되어 있다.

열매체/해수 열교환기(2)의 전단의 해수 공급라인(L3)에는 해수/선박열원 열교환기(3)가 선택적으로 연결되게 설치되어 있다.

즉, 해수 공급라인(L3)에는 보조 열교환 라인(L31)이 해수 공급라인(L3)과 병렬로 설치되어 있고, 이 보조 열교환 라인(L31)에 해수/선박열원 열교환기(3)가 설치되어 있으며, 해수/선박열원 열교환기(3)의 전후단의 보조 열교환 라인(L31)에 는 열교환 조절용 차단밸브(11)가 설치된 것이다.

또한, 해수 공급라인(L3)과 해수 배출라인(L4)의 사이에는 열매체와 열교환된 해수를 재순환시키기 위한 해수 재순환 라인(L5)이 연결되어 있다.

해수 재순환 라인(L5)의 전단의 해수 공급라인(L3)에는 해수공급 차단밸브(12)가 설치되어 있고, 해수 재순환 라인(L5)의 후단의 해수 배출라인(L4)에는 해수배출 차단밸브(13)가 설치되어 있고, 해수 재순환 라인(L5)에는 재순환 조절용 차단밸브(14)가 설치되어 있다.

해수 공급라인(L3)에는 해수를 펌핑하여 해수 공급라인(L3) 및 해수 배출라인(L4)을 통하게 하거나 해수 공급라인(L3) 및 해수 배출라인(L4)을 거친 해수를 해수 재순환 라인(L5)을 통해 재순환시키기 위한 해수용 펌프(5)가 더 설치되어 있다.

선박의 선박열원은 예를 들어 선박에서 발생되는 스팀인 것이 바람직하다. 이 스팀은 스팀 공급라인(L6)을 통해 해수/선박열원 열교환기(3)로 공급된다.

이하에서는, 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 선박용 LNG 재기화 시스템에 의해 LNG를 재기화하는 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 선박의 LNG 저장탱크 내의 LNG를 기화용 LNG 공급라인(L1)을 통해 기화기(1)로 공급하고, 한편, 열매체용 펌프(4)를 가동시켜 기화기(1)에 열매체를 공급하여 LNG를 열매체와 열교환시킴으로써 LNG를 기화시키고, 해수공급 차단밸브(12)와 해수배출 차단밸브(13)를 개방함과 동시에 해수용 펌프(5)를 가동시켜 해수를 열매체/해수 열교환기(2)로 공급하여, LNG를 기화시킨 후 저온으로 된 열매체 를 열매체/해수 열교환기(2)에서 해수와 열교환시킴으로써 열매체를 가열시킨다.

여기에서, 열매체를 가열시키기 전의 해수를 상기 선박의 선박열원과 선택적으로 열교환시킴으로써 해수를 선택적으로 가열시키는데, 해수의 온도가 높을 때에는 보조 열교환 라인(L31)의 열교환 조절용 차단밸브(11)를 차단하여 해수가 해수/선박열원 열교환기(3)를 거치지 않게 함으로써 해수를 가열시키지 않고, 해수의 온도가 낮을 때에는 보조 열교환 라인(L31)의 열교환 조절용 차단밸브(11)를 개방하여 해수가 해수/선박열원 열교환기(3)를 거치게 함으로써 해수를 선박열원과 열교환시켜서 가열시킨다.

특히, 해수의 온도가 낮아서 해수를 상기 선박열원과 열교환시켜서 가열시키는 경우에는, 해수공급 차단밸브(12)와 해수배출 차단밸브(13)와 재순환 조절용 차단밸브(14)를 차단하여, 열매체와 열교환된 해수를 재순환시키는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 해수를 직접 기화기에 공급하지 않고 중간 열교환 매체, 즉 빙점이 물보다 낮은 열매체를 기화기에 공급하여 LNG를 열매체와 열교환시킴으로써 LNG를 기화시키고, LNG를 기화시킨 후 저온으로 된 열매체를 해수와 열교환시킴으로써 열매체를 가열시키도록 구성되어 있으므로, 기화기의 해수측 부품이 부식되지 않으며 해수측 부품에 결빙이 발생하지 않게 된다.

또한, 본 발명에서는 열매체를 가열시키기 전의 해수를 상기 선박의 선박열원과 선택적으로 열교환시킴으로써 해수를 선택적으로 가열시키도록 구성되어 있으므로, 해수의 온도가 낮은 경우에는 LNG를 충분히 기화시킬 수 있으며, 특히, 열매체와 열교환된 해수를 재순환시키도록 구성되어 있으므로 LNG 기화 성능을 향상시 킬 수 있다.

이상에서는 본 발명이 특정 실시예를 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 LNG 재기화 시스템의 개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

1 : 기화기 2 : 열매체/해수 열교환기

3 : 해수/선박열원 열교환기 4 : 열매체용 펌프

5 : 해수용 펌프 11 : 열교환 조절용 차단밸브

12 : 해수공급 차단밸브 13 : 해수배출 차단밸브

14 : 재순환 조절용 차단밸브 L1 : 기화용 LNG 공급라인

L2 : 열매체 회로 L3 : 해수 공급라인

L4 : 해수 배출라인 L5 : 해수 재순환 라인

L6 : 스팀 공급라인 L31 : 보조 열교환 라인

Claims

선박의 LNG 저장탱크 내의 LNG를 기화기로 공급하여 기화시키도록 구성된 선박용 LNG 재기화 시스템으로서,

상기 기화기에 열매체를 공급하여 LNG를 열매체와 열교환시킴으로써 LNG를 기화시키고, LNG를 기화시킨 후 저온으로 된 열매체를 해수와 열교환시킴으로써 열매체를 가열시키되, 열매체를 가열시키기 전의 해수를 상기 선박의 선박열원과 선택적으로 열교환시킴으로써 해수를 선택적으로 가열시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 선박용 LNG 재기화 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 기화기에 연결되어 LNG를 열매체와 열교환시키도록 구성된 열매체 회로와,

상기 열매체 회로 내에 설치된 열매체/해수 열교환기와,

상기 열매체/해수 열교환기에 연결되어 LNG를 기화시킨 후 저온으로 된 열매체를 해수와 열교환시키도록 구성된 해수 공급라인 및 해수 배출라인과,

상기 열매체/해수 열교환기의 전단의 상기 해수 공급라인에 선택적으로 연결되게 설치된 해수/선박열원 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 LNG 재기화 시스템.
청구항 2에 있어서,

상기 해수 공급라인에는 보조 열교환 라인이 상기 해수 공급라인과 병렬로 설치되고,

상기 보조 열교환 라인에는 상기 해수/선박열원 열교환기가 설치되고,

상기 해수/선박열원 열교환기의 전후단의 상기 보조 열교환 라인에는 열교환 조절용 차단밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 선박용 LNG 재기화 시스템.
청구항 2에 있어서,

열매체와 열교환된 해수를 재순환시키기 위해 상기 해수 공급라인과 상기 해수 배출라인의 사이에 연결된 해수 재순환 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 LNG 재기화 시스템.
청구항 4에 있어서,

상기 해수 재순환 라인의 전단의 상기 해수 공급라인에는 해수공급 차단밸브가 설치되고, 상기 해수 재순환 라인의 후단의 상기 해수 배출라인에는 해수배출 차단밸브가 설치되고, 상기 해수 재순환 라인에는 재순환 조절용 차단밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 선박용 LNG 재기화 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 선박열원은 상기 선박에서 발생되는 스팀인 것을 특징으로 하는 선박용 LNG 재기화 시스템.
청구항 2에 있어서,

상기 열매체 회로에는 열매체용 펌프가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 LNG 재기화 시스템.
청구항 2에 있어서,

상기 해수 공급라인에는 해수용 펌프가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 LNG 재기화 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 열매체는 빙점의 온도가 물보다 낮은 것을 특징으로 하는 선박용 LNG 재기화 시스템.
청구항 9에 있어서,

상기 열매체는 프로판, 에탄, 암모니아, 글리콜수용액, 열매체유 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 선박용 LNG 재기화 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 선박은 LNG 재기화 선박 또는 부유식 LNG 저장 및 재기화 설비인 것을 특징으로 하는 선박용 LNG 재기화 시스템.
선박의 LNG 저장탱크 내의 LNG를 기화기로 공급하여 기화시키는 선박용 LNG 재기화 방법으로서,

상기 기화기에 열매체를 공급하여 LNG를 열매체와 열교환시킴으로써 LNG를 기화시키고, LNG를 기화시킨 후 저온으로 된 열매체를 해수와 열교환시킴으로써 열매체를 가열시키되, 열매체를 가열시키기 전의 해수를 상기 선박의 선박열원과 선택적으로 열교환시킴으로써 해수를 선택적으로 가열시키는 것을 특징으로 하는 선박용 LNG 재기화 방법.
청구항 12에 있어서,

해수의 온도가 높을 때에는 해수를 가열시키지 않고,

해수의 온도가 낮을 때에는 해수를 상기 선박열원과 열교환시켜서 가열시키는 것을 특징으로 하는 선박용 LNG 재기화 방법.
청구항 13에 있어서,

해수의 온도가 낮고, 해수를 상기 선박열원과 열교환시켜서 가열시키는 경우, 열매체와 열교환된 해수를 재순환시키는 것을 특징으로 하는 선박용 LNG 재기화 방법.
청구항 12에 있어서,

상기 선박열원으로서 상기 선박에서 발생하는 스팀을 이용하는 것을 특징으로 하는 선박용 LNG 재기화 방법.