KR20100037506A - 원유 또는 엘엔지/엘피지 운반선에 이용되는 불활성가스의 생성시스템 - Google Patents

원유 또는 엘엔지/엘피지 운반선에 이용되는 불활성가스의 생성시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박용 디젤유를 연소하여 불활성가스를 생성하는 IGG 방식과 선박용 보일러의 배기가스를 냉각 정제하여 불활성가스를 생성하는 IGS 방식을 결합하여 선박의 종류에 관계없이 적용할 수 있도록 한 원유 또는 LNG/LPG 운반선에 이용되는 불활성가스의 생성시스템에 관한 것이다.
본 발명은 외부에서 배기가스를 받아들여 냉각 및 정제하거나 디젤유를 연소시켜 발생된 배기가스를 냉각 및 정제하여 불활성가스를 생성하는 스크루버와; 상기 스크루버의 연소실과 연료공급라인에 의해 연결되어 디젤유를 공급하는 연료공급부와; 상기 스크루버의 연소실과 연결되어 연소를 위한 공기를 공급하는 공기공급부와; 상기 스크루버의 하단 내부에 스펙타클 플랜지에 의해 연결되어 배기가스를 공급하는 복수개의 보일러와; 상기 스크루버로부터 배출되는 불활성가스를 선박의 원유저장탱크로 송출하는 송출라인과; 상기 송출라인에 장착되어 불활성가스를 원유저장탱크쪽으로 송풍시키는 송풍기와; 상기 송출라인상에서 송풍기 다음에 장착되어 선박의 원유저장탱크로 송출되는 불활성가스의 역류를 방지하는 데크 워터 실(Deck Water Seal);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 원유 또는 LNG/LPG 운반선에 이용되는 불활성가스의 생성시스템을 제공한다.
Figure P1020080096854
원유, 불활성가스, 보일러, 연소, 선박, 배기가스, 스크루버

Description

원유 또는 엘엔지/엘피지 운반선에 이용되는 불활성가스의 생성시스템{A inert gas generator used in oil or LNG/LPG carrier}
본 발명은 원유 또는 LNG/LPG 운반선에 이용되는 불활성가스의 생성시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박용 디젤유를 연소하여 불활성가스를 생성하는 IGG(Inert Gas Generator) 방식과 선박용 보일러의 배기가스를 냉각 정제하여 불활성가스를 생성하는 IGS(Fuel Inert Gas System) 방식을 결합하여 선박의 종류에 관계없이 적용할 수 있도록 한 원유 또는 LNG/LPG 운반선에 이용되는 불활성가스의 생성시스템에 관한 것이다.
원유 저장용 저장탱크를 갖는 원유운반선이나 LNG/LPG 저장용 저장탱크를 갖는 LNG/LPG 운반선 등의 선박에서는 저장탱크에 저장된 원유 등으로부터 증발가스가 발생하며, 발생된 증발가스는 저장탱크내의 공기층에 잔류하게 되어 외부의 공기가 유입되면 폭발성을 가지는 위험한 상태가 된다.
이러한 위험한 상태를 방지하기 위해 원유 또는 LNG/LPG 운반용 선박에서는 저장탱크에 외부공기가 유입되는 것을 방지하고 원유 등의 증발가스로 인한 폭발의 위험을 제거하는 수단으로서 불활성가스를 저장탱크 내에 강제 충전하는 방법을 이 용하고 있다.
상기 불활성가스(Inert Gas)는 산소 농도가 부족하여 가연(Hydrocarbon)의 물질이 더 이상 연소할 수 없도록 하는 가스로서, 일반적으로 산소 농도가 5% 이하인 CO2, N2 등을 들 수 있다.
그러므로, 상기 원유나 LNG/LPG 운반용 선박에는 원유 등의 저장탱크에 존재하는 가연성 가스로 인한 폭발을 방지하기 위해 저장탱크에 불활성가스를 공급하는 별도의 불활성가스 생성장치가 설치되고 있으며, 이러한 불활성가스 생성방법은 주로 원유 운반선에 사용되는 IGS(Fuel Inert Gas System) 방식과 석유제품이나 화학제품 및 LNG/LPG 운반선에 사용되는 IGG(Inert Gas Generator) 방식이 있다.
상기 IGS 방식은 불활성가스를 저장탱크에 채우기 위한 수단으로 선박용 보일러에서 배출되는 배기가스를 이용하는 방식으로서, 보일러로부터 배출되는 배기가스에 물을 분무하여 냉각시키는 과정과, 냉각된 배기가스에 포함된 각종 불순물을 필터링으로 제거하는 정제 과정과, 상기 냉각 및 정제과정을 통해 생성된 불활성가스를 불활성가스 송풍기를 이용하여 저장탱크로 충진시키는 과정으로 이루어진다.
상기 IGG 방식은 선박용 디젤유를 직접 연소시켜 불활성가스를 생성하는 방법으로서, 보일러의 배기가스를 활용하는 IGS 방식과 달리 디젤유를 직접 연소하여 생성되는 배기가스를 냉각 및 정제하는 과정을 통해 불활성가스를 생성하여 저장탱크에 충진하는 방식을 말한다.
이때, 상기 IGG 방식에서는 디젤유를 직접 연소하고, 그 배기가스를 냉각 및 정제하는 장치로서 스크루버(scrubber)가 별도로 설치된다.
이와 같이, 종래에는 선박을 건조할 때 선박의 종류에 따라 불활성가스를 생성하는 방식을 IGS 방식 또는 IGG 방식중 하나를 선택하여 적용하고 있다.
그러나, 선박을 건조함에 있어서, 원유 운반선은 IGS 방식을 채택하고 석유제품이나 화학제품 및 LNG/LPG 운반선은 IGG 방식을 채택함에 따라 각 선박마다 불활성가스의 생성을 위한 제조설비가 달라 선박의 건조에 어려움이 있으며 작업성 및 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 불활성가스를 생성하는 IGS 방식과 IGG 방식을 결합시켜 IGS 또는 IGG 방식중 하나를 선택하여 사용할 수 있는 시스템을 원유 운반선이나 LNG/LPG 운반선 등 선박의 종류에 관계없이 탑재시킴으로써, 각 선박마다 불활성가스를 생성하기 위한 제조설비를 공용화하여 선박 건조의 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 원유 또는 LNG/LPG 운반선에 이용되는 불활성가스의 생성시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외부에서 배기가스를 받아들여 냉각 및 정제하거나 디젤유를 연소시켜 발생된 배기가스를 냉각 및 정제하여 불활성가스를 생성하는 스크루버와; 상기 스크루버의 연소실과 연료공급라인에 의하여 연결되 어 디젤유를 공급하는 연료공급부와; 상기 스크루버의 연소실과 연결되어 연소를 위한 공기를 공급하는 공기공급부와; 상기 스크루버의 하단 내부에 스펙타클 플랜지에 의하여 연결되어 배기가스를 공급하는 복수개의 보일러와; 상기 스크루버로부터 배출되는 불활성가스를 선박의 원유저장탱크로 송출하는 송출라인과; 상기 송출라인에 장착되어 불활성가스를 원유저장탱크쪽으로 송풍시키는 송풍기와; 상기 송출라인상에서 송풍기 다음에 장착되어 선박의 원유저장탱크로 송출되는 불활성가스의 역류를 방지하는 데크 워터 실(Deck Water Seal);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 원유 또는 LNG 운반선에 이용되는 불활성가스의 생성시스템을 제공한다.
바람직한 구현예로서, 상기 스크루버는 소정 체적의 하우징과; 상기 하우징의 상단 중앙에 형성된 소정 체적의 연소실과; 상기 하우징의 하단에 형성되어 상기 스펙타클 플랜지에 의하여 연결된 보일러로부터 배기가스를 받아들이거나 상기 연소실에서 연소된 배기가스가 모이게 되는 배기가스 공급공간과; 상기 하우징의 내경과 상기 연소실의 외경 사이공간으로서 상기 배기가스 공급공간의 바로 위쪽에 구획되면서 냉각수 공급라인과 연결된 냉각수 유입공간과; 상기 냉각수 유입공간내에 장착되어 배기가스 냉각을 위한 냉각수를 분무하는 분무기와; 상기 하우징의 내경과 상기 연소실의 외경 사이공간으로서 상기 냉각수 유입공간의 바로 위쪽에 구획되면서 불활성가스 송출라인과 연결되는 불활성가스 수집공간과; 상기 배기가스 공급공간과 냉각수 유입공간 사이에 장착된 제1데미스터와; 상기 냉각수 유입공간과 불활성가스 수집공간 사이에 장착된 제2데미스터;로 구성된 것을 특징으로 하며, 상기 스크루버의 하단에 형성된 배기가스 공급공간의 바닥쪽에는 배기가스에 함유된 찌꺼기 배출라인이 더 연결된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기한 과제 해결 수단을 통하여 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 원유 운반선 또는 LNG/LPG 운반선의 저장탱크에 충전하기 위한 불활성가스의 생성방식이 하나의 시스템으로 결합되어 있으므로 선박에 탑재하여 사용할 경우에 필요에 따라 IGS 방식 또는 IGG 방식 중 하나를 선택하여 불활성가스를 생성할 수 있으므로 그 사용이 편리한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 원유 운반선이나 LNG/LPG 운반선에 관계없이 각 선박마다 불활성가스를 생성하기 위한 시스템의 제조 설비를 탑재할 수 있으므로 선박 건조에 있어 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 원유 또는 LNG/LPG 운반선에 이용되는 불활성가스의 생성시스템은 선박에 설치되어 있는 보일러로부터 배출되는 배기가스를 이용하여 불활성가스를 생성하는 IGS 방식과 선박용 디젤유를 직접 연소시키는 동시에 그 연소된 배기가스로부터 불활성가스를 생성하는 IGG 방식을 결합시킨 점에 주안점이 있다.
본 발명에 사용된 용어 중 원유저장탱크는 원유, LNG, LPG 등을 각각 저장하여 운송하기 위한 선박용 저장탱크를 의미함을 밝혀둔다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 원유 또는 LNG/LPG 운반선에 이용되는 불활성 가스의 생성시스템을 나타내는 도면이다.
도 1에서, 도면부호 100은 스크루버(Scrubber)로서, 선박의 보일러로부터 배출되는 배기가스를 받아들여 이를 냉각 및 정제하여 불활성가스를 생성하거나 또는 디젤유를 직접 연소시켜 발생된 배기가스를 냉각 및 정제하여 불활성가스를 생성하는 역할을 한다.
상기 스크루버(100)의 일 구성으로서, 소정 체적의 하우징(102)을 골격체로 포함하는 바, 상기 하우징(102)의 상단에는 연료공급부(200) 및 공기공급부(300)와 연결되는 연소실(104)이 형성된다.
이때, 상기 연료공급부(200)는 선박용 디젤유가 저장된 연료탱크(미도시됨)와, 이 연료탱크로부터 연료를 상기 스크루버(100)의 연소실(104)로 공급하는 연료공급라인(202)으로 구성되고, 상기 공기공급부(300)는 외부공기를 흡입하는 공기블로워(302)와, 이 공기블로워(302)로부터 연장되어 상기 스크루버(100)의 연소실(104)로 공기를 공급하는 공기공급라인(304)으로 구성된다.
또한, 상기 스크루버(100)의 다른 구성으로서, 상기 하우징(102)의 하단에는 배기가스 공급공간(106)이 형성되는데, 이 배기가스 공급공간(106)에는 상기 연소실(104)에서 디젤유가 직접 연소되어 발생된 배기가스가 모이게 되고 또는 선박용 보일러(400)에서 배출되는 배기가스도 모이게 된다.
즉, 선박에 포함되어 있는 복수개의 보일러(400)에서 연장된 배기가스 배출라인(402)이 스펙타클 플랜지(404)에 의하여 상기 배기가스 공급공간(106)에 연결됨에 따라, 각 보일러(400)에서 발생된 배기가스가 상기 스크루버(100)의 하우 징(102) 하단에 형성된 배기가스 공급공간(106)으로 공급되어 진다.
또한, 상기 스크루버(100)의 또 다른 구성으로서, 상기 하우징(102)의 내경과 상기 연소실(104)의 외경 사이 공간 즉, 상기 배기가스 공급공간(106)의 바로 위쪽에 냉각수 유입공간(108)이 형성된다.
이때, 상기 냉각수 유입공간(108)에는 냉각수(예를 들면, 바닷물)가 유입되는 냉각수 공급라인(110)이 연결되고, 또한 상기 냉각수 유입공간(108)내에서 냉각수 공급라인(110)의 말단부에는 배기가스 냉각용 냉각수를 분무하는 분무기(112)가 장착된다.
또한, 상기 스크루버(100)의 또 다른 구성으로서, 상기 하우징(102)의 내경과 상기 연소실(104)의 외경 사이 공간 즉, 상기 냉각수 유입공간(108)의 바로 위쪽에는 불활성가스 송출라인(500)과 연결되는 불활성가스 수집공간(114)이 형성된다.
한편, 상기 배기가스 공급공간(106)과 냉각수 유입공간(108) 사이에는 배기가스로부터 이물질 등을 정제하는 제1데미스터(116:demister)가 장착되고, 또한 상기 냉각수 유입공간(108)과 불활성가스 수집공간(114) 사이에는 냉각수에 의하여 냉각된 불활성가스를 정제하는 제2데미스터(118:demister)가 장착된다.
이때, 상기 스크루버(100)의 불활성가스 수집공간(114)에는 불활성가스 송출라인(500)이 연결되는데, 이 송출라인(500)은 불활성가스를 선박의 원유저장탱크(미도시됨)로 송출하는 배관라인으로서, 이 송출라인(500)상에는 불활성가스를 원유저장탱크쪽으로 송풍시키는 송풍기(502)가 장착된다.
또한, 상기 불활성가스 송출라인(500)상에서 송풍기(502) 다음에는 선박의 원유저장탱크로 송출되는 불활성가스의 역류 방지기능을 하는 데크 워터 실(504:Deck Water Seal)이 장착된다.
한편, 상기 스크루버(100)의 하단 즉, 배기가스 공급공간(106)의 바닥쪽에는 배기가스에 함유된 찌꺼기를 배출시킬 수 있는 찌꺼기 배출라인(120)이 더 연결된다.
여기서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 불활성가스 생성시스템에 대한 작동을 설명한다.
먼저, 본 발명의 불활성가스 생성시스템이 선박의 보일러로부터 배출되는 배기가스를 이용하여 불활성가스를 생성하는 IGS 방식으로 작동하는 것에 대해 설명하면 다음과 같다.
복수개의 선박용 보일러(400)가 작동되면서 고온의 배기가스가 발생되는 바, 이 배기가스가 복수개의 보일러(400)에서 연장된 배기가스 배출라인(402) 및 스펙타클 플랜지(404)를 지나서 상기 스크루버(100)의 하우징(102) 하단에 형성된 배기가스 공급공간(106)으로 공급된다.
연이어, 상기 배기가스는 제1데미스터(116)를 통과하면서 1차적으로 이물질들이 걸러지는 동시에 배기가스 공급공간(106)의 바로 위쪽에 형성된 냉각수 유입공간(108)으로 들어가게 된다.
이어서, 상기 냉각수 공급라인(110)의 말단부에 장착된 분무기(112)에서 냉각수가 분무되는 바, 이 분무되는 냉각수에 의하여 상기 냉각수 유입공간(108)내에 유입된 고온의 배기가스가 냉각된다.
다음으로, 냉각된 배기가스는 상기 냉각수 유입공간(108)의 바로 위쪽에 장착된 제2데미스터(118)를 통과하면서 다시 한번 이물질들이 정제되는 동시에 불활성가스(산소농도가 5% 이하인 CO2, N2 등)로 전환되고, 전환된 불활성가스는 상기 불활성가스 수집공간(114)에 모이게 된다.
최종적으로, 상기 스크루버(100)의 불활성가스 수집공간(114)에 모인 불활성가스는 불활성가스 송출라인(500)을 따라 이송되되, 이 송출라인(500)에 장착된 송풍기(502)에 의하여 송풍을 받으면서 선박의 원유저장탱크로 송출되며, 이때 상기 데크 워터 실(504)에서 선박의 원유저장탱크로 송출되는 불활성가스의 역류를 방지하는 동작을 하게 되어 결국 불활성가스는 원유저장탱크(원유, LNG, LPG 중 하나가 저장된 탱크)내로 용이하게 들어가 원유의 증발가스로 인한 폭발 위험을 방지하는 역할을 하게 된다.
여기서, 본 발명의 불활성가스 생성시스템이 선박용 디젤유를 직접 연소시키는 동시에 그 연소된 배기가스로부터 불활성가스를 생성하는 IGG 방식으로 작동하는 것에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 선박용 디젤유가 저장된 연료탱크(미도시됨)의 연료가 연료공급라인(202)을 따라 상기 스크루버(100)의 연소실(104)로 공급되는 동시에 상기 공기블로워(302)에서 흡입된 공기가 공기공급라인(304)을 따라 상기 스크루버(100)의 연소실(104)로 공급되어 보조연소기에 의한 점화로 인하여 디젤유의 연소가 이루어진 다.
연이어, 상기 연소실(104)에서 디젤유가 연소됨에 따라 발생된 배기가스가 상기 하우징(102)의 하단에 형성된 배기가스 공급공간(106)으로 모이게 된다.
다음으로, 디젤유를 직접 연소시켜 발생된 배기가스는 상술한 보일러의 배기가스가 냉각 및 정제되는 작동을 동일하게 거치게 된다.
다시 말하면, 상기 배기가스 공급공간(106)에 모인 배기가스 즉, 상기 디젤유를 직접 연소시켜 발생된 배기가스는 제1데미스터(116)를 통과하여 1차적으로 이물질들이 걸러지는 동시에 배기가스 공급공간(106)의 바로 위쪽에 형성된 냉각수 유입공간(108)으로 들어가게 되고, 이어서 상기 분무기(112)에서 분무되는 냉각수에 의하여 냉각이 이루어지게 되며, 연이어 냉각된 배기가스는 상기 제2데미스터(118)를 통과하면서 다시 한번 이물질들이 정제되어 불활성가스(산소농도가 5% 이하인 CO2, N2 등)로 전환된다.
최종적으로, 상기 스크루버(100)의 불활성가스 수집공간(114)에 모인 불활성가스는 송출라인(500)에 장착된 송풍기(502)에 의하여 송풍을 받으면서 선박의 원유저장탱크로 송출되며, 마찬가지로 상기 데크 워터 실(504)에서 선박의 원유저장탱크로 송출되는 불활성가스의 역류를 방지하는 동작을 하게 되며, 결국 디젤유를 직접 연소시킨 배기가스로부터 생성된 불활성가스는 원유저장탱크(원유, LNG, LPG 중 하나가 저장된 탱크)내로 용이하게 들어가 원유의 증발가스로 인한 폭발 위험을 방지하는 역할을 하게 된다.
이와 같이, 본 발명은 원유저장탱크에 충전하기 위한 불활성가스의 두가지 생성 방식을 하나로 결합한 불활성가스 생성시스템을 선박에 탑재함으로써, 사용시에는 필요에 따라 IGS 방식 또는 IGG 방식을 선택하여 불활성가스를 생성할 수 있으므로 그 사용이 간편하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 원유 또는 LNG/LPG 운반선에 이용되는 불활성가스의 생성시스템을 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 스크루버 102 : 하우징
104 : 연소실 106 : 배기가스 공급공간
108 : 냉각수 유입공간 110 : 냉각수 공급라인
112 : 분무기 114 : 불활성가스 수집공간
116 : 제1데미스터 118 : 제2데미스터
120 : 찌꺼기 배출라인 200 : 연료공급부
202 : 연료공급라인 300 : 공기공급부
302 : 공기블로워 304 : 공기공급라인
400 : 보일러 402 : 배기가스 배출라인
404 : 스펙타클 플랜지 500 : 불활성가스 송출라인
502 : 송풍기 504 : 데크 워터 실

Claims (3)

  1. 외부에서 배기가스를 받아들여 냉각 및 정제하거나 디젤유를 직접 연소시켜 발생된 배기가스를 냉각 및 정제하여 불활성가스를 생성하는 스크루버(100)와;
    상기 스크루버(100)의 연소실(104)과 연료공급라인(202)에 의하여 연결되어 디젤유를 공급하는 연료공급부(200)와;
    상기 스크루버(100)의 연소실(104)과 연결되어 연소를 위한 공기를 공급하는 공기공급부(300)와;
    상기 스크루버(100)의 하단 내부에 스펙타클 플랜지(404)에 의하여 연결되어 배기가스를 공급하는 복수개의 보일러(400)와;
    상기 스크루버(100)로부터 배출되는 불활성가스를 선박의 원유저장탱크로 송출하는 송출라인(500)과;
    상기 송출라인(500)에 장착되어 불활성가스를 원유저장탱크쪽으로 송풍시키는 송풍기(502)와;
    상기 송출라인(500)상에서 송풍기(502) 다음에 장착되어 선박의 원유저장탱크로 송출되는 불활성가스의 역류를 방지하는 데크 워터 실(504);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 원유 또는 LNG/LPG 운반선에 이용되는 불활성가스의 생성시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 스크루버(100)는,
    소정 체적의 하우징(102)과;
    상기 하우징(102)의 상단 중앙에 형성된 소정 체적의 연소실(104)과;
    상기 하우징(102)의 하단에 형성되어 상기 스펙타클 플랜지(404)에 의하여 연결된 보일러(400)로부터 배기가스를 받아들이거나 상기 연소실(104)에서 연소된 배기가스가 모이게 되는 배기가스 공급공간(106)과;
    상기 하우징(102)의 내경과 상기 연소실(104)의 외경 사이 공간으로서 상기 배기가스 공급공간(106)의 바로 위쪽에 구획되면서 냉각수 공급라인(110)과 연결된 냉각수 유입공간(108)과;
    상기 냉각수 유입공간(108)내에 장착되어 배기가스 냉각을 위한 냉각수를 분무하는 분무기(112)와;
    상기 하우징(102)의 내경과 상기 연소실(104)의 외경 사이 공간으로서 상기 냉각수 유입공간(108)의 바로 위쪽에 구획되면서 불활성가스 송출라인(500)과 연결되는 불활성가스 수집공간(114)과;
    상기 배기가스 공급공간(106)과 냉각수 유입공간(108) 사이에 장착된 제1데미스터(116)와;
    상기 냉각수 유입공간(108)과 불활성가스 수집공간(114) 사이에 장착된 제2데미스터(118);로 구성된 것을 특징으로 하는 원유 또는 LNG/LPG 운반선에 이용되는 불활성가스의 생성시스템.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 스크루버(100)의 하단에 형성된 배 기가스 공급공간(106)의 바닥쪽에는 배기가스에 함유된 찌꺼기 배출라인(120)이 더 연결된 것을 특징으로 하는 원유 또는 LNG/LPG 운반선에 이용되는 불활성가스의 생성시스템.
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