KR20100049728A - 증발가스 재액화 장치용 냉각 시스템의 성능 유지 장치 및 방법 - Google Patents

증발가스 재액화 장치용 냉각 시스템의 성능 유지 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20100049728A
KR20100049728A KR1020080108674A KR20080108674A KR20100049728A KR 20100049728 A KR20100049728 A KR 20100049728A KR 1020080108674 A KR1020080108674 A KR 1020080108674A KR 20080108674 A KR20080108674 A KR 20080108674A KR 20100049728 A KR20100049728 A KR 20100049728A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
refrigerant
cooling system
circulation line
lng
temperature
Prior art date
Application number
KR1020080108674A
Other languages
English (en)
Inventor
이진광
류승각
박현기
조두현
Original Assignee
대우조선해양 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대우조선해양 주식회사 filed Critical 대우조선해양 주식회사
Priority to KR1020080108674A priority Critical patent/KR20100049728A/ko
Publication of KR20100049728A publication Critical patent/KR20100049728A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/005—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by expansion of a gaseous refrigerant stream with extraction of work
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F25J1/0025—Boil-off gases "BOG" from storages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/007—Primary atmospheric gases, mixtures thereof
    • F25J1/0072—Nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0203—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0204—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a single flow SCR cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
    • F25J1/0245—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control
    • F25J1/0249—Controlling refrigerant inventory, i.e. composition or quantity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0262—Details of the cold heat exchange system
    • F25J1/0264—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams
    • F25J1/0265—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams comprising cores associated exclusively with the cooling of a refrigerant stream, e.g. for auto-refrigeration or economizer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0275—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines adapted for special use of the liquefaction unit, e.g. portable or transportable devices
    • F25J1/0277—Offshore use, e.g. during shipping
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0285—Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings
    • F25J1/0288—Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings using work extraction by mechanical coupling of compression and expansion of the refrigerant, so-called companders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0298—Safety aspects and control of the refrigerant compression system, e.g. anti-surge control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/62—Separating low boiling components, e.g. He, H2, N2, Air

Abstract

본 발명은 증발가스 재액화 장치용 냉각 시스템의 성능 유지 장치에 관한 것으로, 안티-서지 밸브 및 바이패스 밸브를 비정상적으로 개방시키지 않으면서 냉매 공급량을 조절할 수 있도록 구성된 증발가스 재액화 장치용 냉각 시스템의 성능 유지 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
이를 위해, 본 발명은 냉매가 순환하는 냉매 순환 라인의 도중에, 냉매를 압축하는 복수의 압축기들을 다단으로 설치하고, 상기 압축기에서 압축된 냉매의 온도를 냉각시키기 위해 상기 압축기들의 각각의 하류에 중간 냉각기를 설치한 냉각 시스템에 있어서, 냉매 공급원으로부터 냉매 순환 라인으로 냉매를 공급하는 냉매 공급라인의 도중에 설치된 냉매 유량 조절 밸브와, 냉매 순환 라인에 설치된 냉매 온도 센서와, 상기 냉매 온도 센서에서 측정된 온도에 따라 상기 냉매 유량 조절 밸브에 제어 신호를 보내는 냉매 유량 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템의 성능 유지 장치가 제공된다.
Figure P1020080108674
압축기, 중간 냉각기, 냉매 유량 조절 밸브, 냉매 온도 센서, 냉매 유량 제어 모듈

Description

증발가스 재액화 장치용 냉각 시스템의 성능 유지 장치 및 방법 {Device and Method for Maintaining Efficiency of Cooling System of Boil-Off Gas Reliquefaction Apparatus}
본 발명은 증발가스 재액화 장치용 냉각 시스템의 성능 유지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, LNG 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 재액화하기 위하여 LNG 운반선에 설치한 증발가스 재액화 장치에 적용되는 냉각 시스템의 성능 유지 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 천연가스는 생산지에서 극저온으로 액화된 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 LNG라 함)의 상태로 만들어진 후 LNG 운반선에 의해 목적지까지 원거리에 걸쳐 수송된다.
천연가스의 액화온도는 상압 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압 -163℃ 보다 약간만 높아도 증발된다. LNG 운반선의 LNG 저장탱크의 경우 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG에 지속적으로 전달되므로, LNG 운반선에 의해 LNG를 수송하는 도중에 LNG는 저장탱크 내에서 지속적으로 기화하여 증발가스(Boil-Off Gas)가 발생한다.
재액화 장치가 설치된 LNG 운반선에서는, LNG 저장탱크 내에서 발생된 증발가스가 증발가스 재액화 장치에 의해 재액화되어 다시 LNG 저장탱크로 돌려보냄으로써 LNG 저장탱크의 압력을 안전한 상태로 유지하게 된다.
이러한 증발가스 재액화 장치는 콜드 박스(cold box)를 포함하며, LNG 저장탱크로부터 배출된 증발가스는 증발가스 배출라인을 통해 콜드 박스를 거치면서 재액화된다. 콜드 박스는 액화용 열교환기와 이 액화용 열교환기의 후단에 기액분리기를 포함한다. 증발가스는 액화용 열교환기를 거치면서 과냉 액화된 후 기액분리기 및 재액화 증발가스 복귀라인을 통해 LNG 저장탱크로 다시 보내진다.
액화용 열교환기에는 질소(N2) 등의 냉매를 압축 및 팽창시켜서 냉각시키는 냉각 시스템이 연결되어 있다.
냉각 시스템은 냉매가 순환하는 냉매 순환 라인과 냉매를 압축하는 압축기와 이 압축된 냉매를 팽창시키는 팽창기를 포함하는데, 냉매의 요구 압축비가 큰 경우, 복수의 압축기들을 다단으로 설치하고, 이 압축기들의 각각의 하류에 중간 냉각기를 설치하여, 이전 단계의 압축기에서 압축된 냉매를 대기 온도(약 40 ℃)까지 냉각시켜, 다음 단계의 압축기에서 흡입하게 된다. 중간 냉각기는 열교환기의 일종이라고 할 수 있다.
증발가스 재액화 장치용 냉각 시스템이 LNG 운반선에 적용된 경우, 중간 냉각기에는 냉각수로서 담수(Fresh Water)가 공급된다. 중간 냉각기에는 냉각수를 공급하는 냉각수 공급라인이 연결되어 있다.
그러나, 중간 냉각기를 과잉 설계하거나 중간 냉각기용 냉각수의 온도가 급변하게 될 경우, 다단으로 설치된 복수의 압축기들 중에서 다음 단계의 압축기로 흡입되는 냉매의 온도가 변하게 되고 이때 냉매의 온도가 설정 온도를 벗어나게 되면, 전체 냉각 시스템의 성능을 저하시키는 문제점이 있다.
한편, 냉매 순환 라인에는 냉매의 급격한 압력 변화를 방지하기 위해 안티-서지(Anti-Surge) 밸브가 도중에 설치된 안티-서지 라인과, 바이패스 밸브가 도중에 설치된 바이패스 라인이 설치되어 있다.
증발가스 재액화 장치용 냉각 시스템은 냉매 공급원으로부터 냉매 순환 라인에 냉매를 공급하는데, 증발가스의 유량, 증발가스의 온도, 증발가스의 온도 및 증발가스 내의 N2 함량에 따라 냉매 공급원으로부터 냉매 순환 라인에 공급되는 냉매 유량을 조절한다. 그러나, 이렇게 증발가스와 관련된 조건들만으로 냉매 유량을 조절하면 안티-서지(Anti-Surge) 밸브 및 바이패스 밸브가 비정상적으로 개방되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은, 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 안티-서지 밸브 및 바이패스 밸브를 비정상적으로 개방시키지 않으면서 냉매 공급량을 조절할 수 있도록 구성된 증발가스 재액화 장치용 냉각 시스템의 성능 유지 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 냉매가 순환하는 냉매 순환 라인의 도중에, 냉매를 압축하는 복수의 압축기들을 다단으로 설치하고, 상기 압축기에서 압축된 냉매의 온도를 냉각시키기 위해 상기 압축기들의 각각의 하류에 중간 냉각기를 설치한 냉각 시스템에 있어서, 냉매 공급원으로부터 냉매 순환 라인으로 냉매를 공급하는 냉매 공급라인의 도중에 설치된 냉매 유량 조절 밸브와, 냉매 순환 라인에 설치된 냉매 온도 센서와, 상기 냉매 온도 센서에서 측정된 온도에 따라 상기 냉매 유량 조절 밸브에 제어 신호를 보내는 냉매 유량 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템의 성능 유지 장치가 제공된다.
상기 냉매 온도 센서는 상기 복수의 압축기들 중 첫번째 압축기의 바로 전단의 냉매 순환 라인에 설치된 것이 바람직하다.
상기 복수의 압축기들 중 첫번째 압축기의 바로 전단의 냉매 순환 라인에는 냉매 압력 센서가 설치되어 있고, 상기 냉매 압력 센서는 상기 냉매 유량 제어 모듈에 연결된 것이 바람직하다.
상기 중간 냉각기는 상기 압축기에서 압축된 냉매를 대기 온도까지 냉각시키는 것이 바람직하다.
상기 냉각 시스템은 3개의 압축기와 3개의 중간 냉각기를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 압축기에서 압축된 냉매를 팽창시키는 팽창기를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 냉각 시스템은 LNG 운반선의 LNG 저장탱크 내에서 발생된 증발가스를 재액화시키기 위한 증발가스 재액화 장치용 냉각 시스템인 것이 바람직하다.
상기 LNG 운반선에는 LNG FPSO, LNG FSRU 및 LNG RV가 포함되는 것이 바람직하다.
상기 냉매 순환 라인에는 냉매의 급격한 압력 변화를 방지하기 위해 안티-서지 밸브가 도중에 설치된 안티-서지 라인과, 바이패스 밸브가 도중에 설치된 바이패스 라인이 설치되는 것이 바람직하다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 냉매가 순환하는 냉매 순환 라인의 도중에, 냉매를 압축하는 복수의 압축기들을 다단으로 설치하고, 상기 압축기에서 압축된 냉매의 온도를 냉각시키기 위해 상기 압축기들의 각각의 하류에 중간 냉각기를 설치한 냉각 시스템에 있어서, 냉매 순환 라인에서 냉각수의 온도를 측정하고, 상기 측정된 냉매의 온도에 따라 냉매 공급원으로부터 냉매 순환 라인에 공급되는 냉매 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템의 성능 유지 방법이 제공된다.
상기 복수의 압축기들 중 첫번째 압축기의 바로 전단의 냉매 순환 라인에서 냉매의 온도를 측정하는 것이 바람직하다.
상기 냉각 시스템은 LNG 운반선의 LNG 저장탱크 내에서 발생된 증발가스를 재액화시키기 위한 증발가스 재액화 장치용 냉각 시스템인 것이 바람직하다.
상기 LNG 운반선에는 LNG FPSO, LNG FSRU 및 LNG RV가 포함되는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 극지 운항용 선박에 의하면, 갑판을 이중 갑판으로 형성하고 그 내부의 공간에 기계 장비를 설치하여 기계 장비가 외부의 환경에 노출되지 않으므로, 선박이 극지를 운항하더라도 기계 장비가 제대로 작동하게 하는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템이 적용된 증발가스 재액화 장치의 개략도이다.
이러한 증발가스 재액화 장치는, 콜드 박스(cold box, 10)를 포함하며, LNG 저장탱크로부터 배출된 증발가스는 증발가스 배출라인(L1)을 통해 콜드 박스(10)를 거치면서 재액화된다. 콜드 박스(10)는 액화용 열교환기(11)와 이 액화용 열교환기(11)의 후단에 기액분리기(13)를 포함한다. 증발가스는 액화용 열교환기(11)를 거치면서 과냉 액화된 후 기액분리기(13) 및 재액화 증발가스 복귀라인(L2)을 통해 LNG 저장탱크로 다시 보내진다.
액화용 열교환기(11)에는 질소(N2) 등의 냉매를 압축 및 팽창시켜서 냉각시키는 냉각 시스템(20)이 연결되어 있다.
냉각 시스템(20)은 냉매가 순환하는 냉매 순환 라인(L3)과 냉매를 압축하는 압축기(21)와 이 압축된 냉매를 팽창시키는 팽창기(23)를 포함한다.
통상 냉각 시스템(20)에서 냉매의 압축비를 크게 하기 위해 복수의 압축기(21)들을 다단으로 설치하고, 압축기(21)에서 압축된 냉매의 온도를 냉각시키기 위해 압축기(21)들의 각각의 하류에 중간 냉각기(22)를 설치하고 있는데, 본 발명의 실시예에서는 냉각 시스템(20)이 3개의 압축기(21)와 3개의 중간 냉각기(22)를 포함하는 것으로 예시하고 있다.
본 실시예에 의하면, 이전 단계의 압축기(21)에서 압축된 냉매를 대기 온도(약 40 ℃)까지 냉각시켜, 다음 단계의 압축기(21)에서 흡입하게 된다. 중간 냉각기(22)는 열교환기의 일종이라고 할 수 있다.
증발가스 재액화 장치용 냉각 시스템(20)이 LNG 운반선에 적용된 경우, 중간 냉각기(22)에는 냉각수로서 담수(Fresh Water)가 공급된다. 중간 냉각기(22)에는 냉각수를 공급하는 냉각수 공급라인(L4)이 연결되어 있다.
한편, 냉매 순환 라인(L3)에는 냉매의 급격한 압력 변화를 방지하기 위해 안티-서지 밸브(24, Anti-Surge Valve)가 도중에 설치된 안티-서지 라인(L5)과, 바이 패스 밸브(26)가 도중에 설치된 바이패스 라인(L6)이 설치되어 있다.
냉각 시스템(20)은 냉매 공급원(1)로부터 냉매 순환 라인(L3)으로 냉매를 공급하는 냉매 공급라인(L7)을 포함한다.
냉매 공급라인(L7)의 도중에는 냉매 유량 조절 밸브(32)가 설치되어 있다.
냉각 시스템(20)은 냉매 유량 조절 밸브(32)에 제어 신호를 보내어 냉매 공급원(1)로부터 냉매 순환 라인(L3)으로 공급되는 냉매의 유량을 제어하는 냉매 유량 제어 모듈(30)을 포함한다.
복수의 압축기(21)들 중 첫번째 압축기(21)의 바로 전단의 냉매 순환 라인(L3)에는 냉매 압력 센서(31)가 설치되어 있으며, 이 냉매 압력 센서(31)는 냉매 유량 제어 모듈(30)에 연결되어 있다.
증발가스 배출라인(L1)에는 증발가스 유량 조절 밸브(40)와 증발가스 압력 센서(41)와 증발가스 유량 센서(43)가 설치되어 있다. 증발가스 압력 센서(41)와 증발가스 유량 센서(43)도 냉매 유량 제어 모듈(30)에 연결되어 있다.
냉매 유량 제어 모듈(30)은 냉매의 압력과 증발가스의 압력 및 유량에 따라 냉매의 유량을 제어하도록 되어 있다.
본 실시예에서, 복수의 압축기(21)들 중 첫번째 압축기(21)의 바로 전단의 냉매 순환 라인(L3)에는 냉매 온도 센서(25)가 설치되어 있다.
냉매 온도 센서(25)는 냉매 유량 제어 모듈(30)에 연결되어 있으며, 냉매 유량 제어 모듈(30)은 냉매 온도 센서(25)에서 측정된 온도에 따라 냉매 유량 조절 밸브(32)에 제어 신호를 보낸다.
이와 같이 구성된 본 발명에서는, 냉매 온도 센서(25)가 복수의 압축기(21)들 중 첫번째 압축기(21)의 바로 전단의 냉매 순환 라인(L3)의 냉매의 온도를 측정하고, 이렇게 측정된 냉매의 온도에 따라 냉매 유량 제어 모듈(30)가 냉매 유량 조절 밸브(32)에 제어 신호를 보내어 냉매 유량 조절 밸브(32)의 작동을 제어함으로써 냉매 공급원(1)으로부터 냉매 순환 라인(L3)으로 공급되는 냉매량을 조절하게 된다.
본 발명에서는, 냉매 공급원(1)으로부터 냉매 순환 라인(L3)으로 공급되는 냉매량을 조절함에 있어서, 증발가스의 조건에 의해서만 조절하는 것이 아니라 냉매의 조건도 감안하여 냉매량을 조절하므로, 안티-서지 밸브(24) 및 바이패스 밸브(26)가 비정상적으로 개방되는 일이 없게 된다.
따라서, 본 발명에 의하면, 중간 냉각기(22)를 과잉 설계하거나 중간 냉각기용 냉각수의 온도가 급변하여, 다단으로 설치된 복수의 압축기(21)들 중에서 다음 단계의 압축기(21)로 흡입되는 냉매의 온도가 따라서 변하게 되더라도, 냉매 온도 센서(25), 냉매 유량 제어 모듈(30) 및 냉매 유량 조절 밸브(32)에 의해 냉매 공급원(1)으로부터 냉매 순환 라인(L3)으로 공급되는 냉매량을 조절하여 냉매의 온도를 조절하므로, 안티-서지 밸브(24) 및 바이패스 밸브(26)를 비정상적으로 개방시키지 않으면서도 냉매 공급량을 조절하여 냉매의 온도가 설정 온도를 벗어나는 일이 없게 되어 냉각 시스템의 성능을 유지시키게 된다.
본 명세서에서 LNG 운반선은 극저온 상태로 적재되는 LNG를 저장하는 저장탱크를 가지면서 유동이 발생하는 해상에서 부유된 채 사용되는 구조물과 선박을 모 두 포함하는 개념으로, 예를 들어 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상 구조물 뿐만 아니라 LNG RV(LNG Regasification Vessel)와 같은 선박을 모두 포함하는 것이다.
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 냉각 시스템이 적용된 증발가스 재액화 장치의 개략도이다.

Claims (13)

  1. 냉매가 순환하는 냉매 순환 라인의 도중에, 냉매를 압축하는 복수의 압축기들을 다단으로 설치하고, 상기 압축기에서 압축된 냉매의 온도를 냉각시키기 위해 상기 압축기들의 각각의 하류에 중간 냉각기를 설치한 냉각 시스템에 있어서,
    냉매 공급원으로부터 냉매 순환 라인으로 냉매를 공급하는 냉매 공급라인의 도중에 설치된 냉매 유량 조절 밸브와,
    냉매 순환 라인에 설치된 냉매 온도 센서와,
    상기 냉매 온도 센서에서 측정된 온도에 따라 상기 냉매 유량 조절 밸브에 제어 신호를 보내는 냉매 유량 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템의 성능 유지 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉매 온도 센서는 상기 복수의 압축기들 중 첫번째 압축기의 바로 전단의 냉매 순환 라인에 설치된 것을 특징으로 하는 냉각 시스템의 성능 유지 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 압축기들 중 첫번째 압축기의 바로 전단의 냉매 순환 라인에는 냉매 압력 센서가 설치되어 있고,
    상기 냉매 압력 센서는 상기 냉매 유량 제어 모듈에 연결된 것을 특징으로 하는 냉각 시스템의 성능 유지 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 중간 냉각기는 상기 압축기에서 압축된 냉매를 대기 온도까지 냉각시키는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템의 성능 유지 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각 시스템은 3개의 압축기와 3개의 중간 냉각기를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템의 성능 유지 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축기에서 압축된 냉매를 팽창시키는 팽창기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템의 성능 유지 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각 시스템은 LNG 운반선의 LNG 저장탱크 내에서 발생된 증발가스를 재액화시키기 위한 증발가스 재액화 장치용 냉각 시스템인 것을 특징으로 하는 냉각 시스템의 성능 유지 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 LNG 운반선에는 LNG FPSO, LNG FSRU 및 LNG RV가 포함되는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템의 성능 유지 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉매 순환 라인에는 냉매의 급격한 압력 변화를 방지하기 위해 안티-서지 밸브가 도중에 설치된 안티-서지 라인과, 바이패스 밸브가 도중에 설치된 바이패스 라인이 설치되는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템의 성능 유지 장치.
  10. 냉매가 순환하는 냉매 순환 라인의 도중에, 냉매를 압축하는 복수의 압축기들을 다단으로 설치하고, 상기 압축기에서 압축된 냉매의 온도를 냉각시키기 위해 상기 압축기들의 각각의 하류에 중간 냉각기를 설치한 냉각 시스템에 있어서,
    냉매 순환 라인에서 냉각수의 온도를 측정하고,
    상기 측정된 냉매의 온도에 따라 냉매 공급원으로부터 냉매 순환 라인에 공급되는 냉매 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템의 성능 유지 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 복수의 압축기들 중 첫번째 압축기의 바로 전단의 냉매 순환 라인에서 냉매의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템의 성능 유지 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 냉각 시스템은 LNG 운반선의 LNG 저장탱크 내에서 발생된 증발가스를 재액화시키기 위한 증발가스 재액화 장치용 냉각 시스템인 것을 특징으로 하는 냉각 시스템의 성능 유지 방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 LNG 운반선에는 LNG FPSO, LNG FSRU 및 LNG RV가 포함되는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템의 성능 유지 방법.
KR1020080108674A 2008-11-04 2008-11-04 증발가스 재액화 장치용 냉각 시스템의 성능 유지 장치 및 방법 KR20100049728A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080108674A KR20100049728A (ko) 2008-11-04 2008-11-04 증발가스 재액화 장치용 냉각 시스템의 성능 유지 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080108674A KR20100049728A (ko) 2008-11-04 2008-11-04 증발가스 재액화 장치용 냉각 시스템의 성능 유지 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20100049728A true KR20100049728A (ko) 2010-05-13

Family

ID=42275987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080108674A KR20100049728A (ko) 2008-11-04 2008-11-04 증발가스 재액화 장치용 냉각 시스템의 성능 유지 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20100049728A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101325586B1 (ko) * 2011-12-09 2013-11-06 고등기술연구원연구조합 천연가스 액화 시스템
FR3130358A1 (fr) * 2021-12-14 2023-06-16 Gaztransport Et Technigaz Circuit de refroidissement pour système d’alimentation et de refroidissement d’un gaz

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101325586B1 (ko) * 2011-12-09 2013-11-06 고등기술연구원연구조합 천연가스 액화 시스템
FR3130358A1 (fr) * 2021-12-14 2023-06-16 Gaztransport Et Technigaz Circuit de refroidissement pour système d’alimentation et de refroidissement d’un gaz
WO2023111414A1 (fr) * 2021-12-14 2023-06-22 Gaztransport Et Technigaz Circuit de refroidissement pour système d'alimentation et de refroidissement d'un gaz

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8256230B2 (en) Operating system of liquefied natural gas ship for subcooling and liquefying boil-off gas
CN109843711B (zh) 再液化蒸发气体的设备及方法
KR20180093405A (ko) 증발가스 재액화 방법
KR102508476B1 (ko) 선박
KR101326091B1 (ko) Ｌｎｇ 증발가스의 재액화 장치 및 방법
KR20070020162A (ko) 증발가스 재액화 장치 및 방법과 이 장치가 장착된 ｌｎｇ운반선
KR101544929B1 (ko) 증발가스 재액화 장치용 냉각 시스템의 성능 유지 장치 및 방법
KR20080031611A (ko) 증발가스 재액화 장치용 냉동 시스템
KR101742285B1 (ko) 선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법
KR102632400B1 (ko) 선박용 가스처리 시스템 및 이를 이용한 선박용 가스처리 방법
KR20160103325A (ko) 선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법
KR20100049728A (ko) 증발가스 재액화 장치용 냉각 시스템의 성능 유지 장치 및 방법
KR20180038652A (ko) 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법
KR101681719B1 (ko) 선박의 증발가스 처리 제어시스템
KR102189807B1 (ko) 증발가스 처리장치
KR101996288B1 (ko) 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법
KR101858510B1 (ko) 증발가스 재액화 시스템 및 방법
KR102651473B1 (ko) 증발가스 재액화 시스템 및 방법
KR20210008254A (ko) 선박용 연료 공급 시스템
KR20100049727A (ko) 증발가스 재액화 장치용 냉각 시스템의 성능 유지 장치 및 방법
KR102376277B1 (ko) 선박의 증발가스 재액화 시스템 및 그 운전방법
KR102525948B1 (ko) 선박용 재액화 시스템의 블로다운 방법
KR102376279B1 (ko) 선박의 증발가스 재액화 시스템 및 그 운전방법
KR102384713B1 (ko) 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법
KR20220086941A (ko) 선박의 증발가스 재액화 시스템 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application