KR20100101053A

KR20100101053A - 소각로

Info

Publication number: KR20100101053A
Application number: KR1020100020134A
Authority: KR
Inventors: 스티븐 와렌
Original assignee: 햄워디 컴버스천 엔지니어링 리미티드
Priority date: 2009-03-07
Filing date: 2010-03-05
Publication date: 2010-09-16
Also published as: CN101825286A; GB2468366B; GB2468366A; GB0903990D0; GB0904914D0

Abstract

LNG 수송선 상에서 특히 증발 가스를 처리하기 위한 소각로는 연소 구획부를 포함하며, 가스 유입구(42)로 유입된 증발 가스(G)는 공기 유입구(44)로 유입된 연소 공기(A)의 존재 하에서 연소되는데, 소각로는 LNG 수송선에서의 증발 가스 처리용으로만 한정되는 것은 아니다. 연소 열은 특히 금속 트레이(64) 상에 배치된 경석 집괴의 베드(62)를 포함하는 단편 열 배리어에 의해 수용된다. 단편들로 이루어진 형태의 베드(62)는 소각로 내의 물이 통과되어 배수될 수 있게 한다.

Description

소각로{INCINERATOR}

본 발명은 소각로에 관한 것으로, 특히 화물로서 액화 천연 가스(LNG)를 해상으로 운송하는 LNG 수송선이라고 알려진 선박 상에서 증발 가스(boil-off gas)를 처리하기 위한 소각로에 관한 것이지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

독일 공개 특허 공보 제102 11 645호는, 특히 액화 가스 화물선 상에서, 연소 공기가 존재하는 연소 체임버 내에서 증발 가스를 연소하여 연도 가스(flue gas)를 생성하고, 연소 가스의 하류측에서 연도 가스를 공기와 혼합하여 배기 가스를 생성함으로써, 증발 가스를 처리하는 장치에 관한 것으로, 이 장치는 배기 가스 온도를 제한하도록 작동된다. 당해 분야의 기술자라면, 액화 가스 화물선 상에서 소각로의 작동은 본질적으로 위험하고, 공간 제약으로 인하여 소각로를 화물로부터 원거리에 배치하는 것이 불가하다는 점을 이해할 수 있으며, 상기 공보 제102 11 645호의 장치에 있어서는 안전상의 이유로 배기 가스의 온도를 제한하는 것으로 개시되어 있다. 그러나, 연소 체임버를 라이닝하는 내화 벽에 대하여 간단히 언급되어 있을 뿐이며, 그 외에 단열 제공의 중요성에 대해서는 논의되어 있지 않다.

미국 공개 특허 공보 제2006/166152는 특히 가스 소각로에 관한 것으로, 가스 소각로는 연소 가스를 생성하는 가열기 본체를 구비하는 연소 체임버와, 차가운 공기를 가열기 본체에 공급하여 연소가 확실히 이루어지게 하는 적어도 하나의 송풍기(fan)와, 연소 가스와 차가운 공기에 의해 형성된 혼합물을 배기하기 위한 배기 연돌(exhaust chimney)을 포함하며, 연소 체임버는 연소 체임버와 배기 연돌 사이에 환형 도관이 형성되도록 배기 연돌 내측에 장착됨으로써, 상기 적어도 하나의 송풍기로부터 유출되는 차가운 연소 공기 및/또는 냉각 공기의 기류는 환형 도관을 통과하며, 상기 연소 체임버는 환형 도관 내로 유입되는 차가운 공기의 일부를 연소 체임버 내로 주입될 수 있게 하는 다수의 주입공(injection orifice) 및/또는 튜브를 구비한다. 이 장치는 LNG 수송선 상에서의 증발 가스의 처리와 관련하여 설명되어 있기는 하나, 그러한 용도는 (특히 LNG의 휘발성 및 선상에서의 공간 제약을 고려한다면) 상당한 규모의 단열을 필요로 할 수도 있으며, 구체적으로 개시되어 있는 유일한 단열은 환형 도관 내의 공기에 의해 제공되는 열 차폐(heat shield)이다.

동시 계류 중인 유럽 특허 출원 제05 802 431.6호(그 내용이 참조되어 여기에 원용됨)는 특히 LNG 수송선 상에서 증발 가스의 처리를 위하여 연소 구획부(combustion section)를 포함하는 소각로에 관한 것이며, 연소 구획부 내에서는 연소 공기의 존재 하에서 증발 가스가 연소되고 희석 공기(dilution air)가 연소 산물(combustion product)과 혼합되는데, 이 소각로가 특징으로 하는 바에 의하면, 소각로는 가스와의 화학량론적 혼합을 제공하기 위한 필요량 이상으로 연소 공기를 공급하도록 구성되고 배치됨으로써 연소 구획부 내에서 완전한 가스의 연소가 이루어지며, 연소 구획부는 제1 통로를 구획하는 내벽과 외벽을 구비하고 희석 공기의 일부는 제1 통로를 통과하여 상기 벽들을 냉각하며, 상기 제1 통로 내의 희석 공기의 일부는 연소 구획부 주위의 단열 층을 제공하여 반경 방향 외측으로의 열 전달을 제한하며, 제1 통로를 통과하는 희석 공기의 일부를 수용하고 연소 구획부 내에 공급하여 연소 산물과 혼합시키기 위하여, 제1 통로와 연통하는 제2 통로를 구획하도록 연소 구획부 내에 내벽으로부터 이격된 화염 차폐부(flame shield)가 배치되며, 열 차폐부(heat shield)는 화염 차폐부의 하단부를 가로질러 연장되며, 나머지 희석 공기는 연소 산물과 유체 혼합된다. 이러한 구성의 열 차폐부는 바람직하게는 세라믹 재료의 열 배리어(thermal barrier)이다.

본 발명의 목적은 유럽 특허 출원 제05 802 431.6호에 기재된 유형의 소각로를 제공하되 열 배리어를 개선하는 것이다.

따라서, 본 발명에 따르면, 공기의 존재 하에서 가스가 연소되는 연소 구획부를 포함하는 소각로가 제공되며, 연소 구획부는 가스가 유입되는 기단부(proximal end)를 구비하고 기단부로부터 연소 산물이 배출되는 말단부(distal end)까지 대략 수직으로 연장되며, 연소 구획부의 기단부에 인접한 연소 구획부를 가로질러 대략 수평 방향으로 열 배리어가 연장되며, 열 배리어는 단열 재료의 단편 베드(fragmentary bed)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

'단편(fragmentary)'이라는 용어는, 베드가 내화 재료의 분리된 개체(piece)들을 포함하며, 개체들이 서로 접합된 것이 아니라 집합되어 있다는 것을 의미하기 위한 것이다. 이러한 구성에는 2가지 현저한 장점이 있다. 첫 번째로, (LNG 수송선의 해양 환경에서 거의 불가피하게) 소각로에 유입되어 부식 및/또는 폐색(blockage)을 일으킬 수도 있는 물은 연소 구획부 내에 축적되지 않으며 단편 베드를 투과하여 배출된다. 두 번째로, 단열을 위해 통상적으로 사용되는 내화 재료는 취성이 있고, 따라서 이러한 재료의 고상 판재(solid plate)는 파손되기 쉽고 해상에서의 선박의 진동, 종방향과 횡방향 요동에 기인하는 응력 및 기타 운동 하에서 비효과적이지만, 단편 베드 내에서의 파단은 단지 단편의 수를 증가시킬 뿐이며 열 배리어로서의 유효성이 실질적으로 감소하지는 않는다.

열 배리어의 유효성 향상을 위하여, 베드에 직진형[즉 직선 경로(line of sight)] 관통부(direct opening)가 존재하지 않고 열이 연소 구획부로부터 복사될 수 있도록, 단열 재료의 단편들이 베드 내에 배치될 수 있다.

단열 재료는 바람직하게는 경석(pumice)을 포함하며, 경석은 공칭 직경이 50mm인 집괴(nodule)일 수 있다.

베드는 두께가 150mm 내지 200mm일 수 있고, 바람직하게는 금속 트레이(tray)에 의해 지지되며, 금속 트레이는 소각로 내의 물의 배수를 제공하도록 형성될 수 있다.

희석 공기는, 연소 구획부를 냉각시킨 후에 연소 산물과 혼합되도록, 연소 구획부의 상방으로 유동할 수 있다. 연소 구획부는 희석 공기가 연소 구획부 내로 유입되기 전에 통과하는 제1 통로를 구획하는 내벽과 외벽을 구비할 수 있다. 연소 구획부는 내벽의 내측에 이격되어 내벽과 함께 제2 통로를 구획하는 화염 차폐부를 포함할 수 있으며, 희석 공기는 제2 통로를 통과한 후에 연소 구획부로 유입된다. 화염 차폐부는 단열 재료의 베드를 수용할 수 있다.

단열 재료의 베드는 물이 통과할 수 있도록 구성되고 배치되는 것이 바람직하고, 소각로는 통과한 물을 배수하기 위하여 단열 재료의 베드의 하방에 배치된 배수관(drain)을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 그 범위가 소각로를 포함하는 LNG 수송선까지 확장된다.

LNG 수송선의 해양 환경에서는 거의 불가피하게 소각로에 물이 유입되어 부식 및/또는 폐색을 일으킬 수도 있으나, 본 발명에 따른 소각로에서는, 이러한 물은 연소 구획부 내에 축적되지 않고 단편 베드를 투과하여 배출된다.

단열을 위해 통상적으로 사용되는 내화 재료는 취성이 있으므로 이러한 재료의 고상 판재는 파손되기 쉽고 해상에서의 선박의 진동, 종방향과 횡방향 요동에 기인하는 응력 및 기타 운동 하에서 비효과적이지만, 본 발명에 따른 소각로에서는, 단편 베드 내에서의 파단은 단지 단편의 수를 증가시킬 뿐이며 열 배리어로서의 유효성이 실질적으로 감소하지는 않는다.

단지 개략적인 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 예시적으로 설명하기로 한다.
도 1은 LNG 수송선의 좌현(port)에서 관찰한 전폭의 수직 단면도이다.
도 2는 도 1의 LNG 수송선의 소각로의 수직 단면도로서, 본 발명을 구체화한 열 배리어를 포함하는 소각로의 확대도이다.
도 3은 도 2와 유사한 도면으로서, 본 발명에 따른 소각로의 변형 형태를 나타낸다.
도 4는 도 2와 도 3의 열 배리어를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4에 대응하는 저면도이다.
도 6은 도 4의 X-X의 확대 단면도이다.
도 7은 도 6과 유사한 도면으로서, 본 발명을 구체화한 열 배리어의 변형 형태를 나타낸다.

우선 도 1을 참조하면, LNG 수송선의 전체가 도면 부호 10으로 도시되어 있다. 수송선(10)은 수송물(12)로서 격리 탱크(다수의 탱크들 중 하나일 수 있음) 내에 수용된 LNG를 수송한다. 수송선은 본 실시예에서 디젤 엔진을 포함하는 추진 시스템(16)에 의해 구동되지만, 디젤 전기 시스템, 2종 연료(dual-fuel) 시스템, 또는 증기 동력 시스템에 의해 구동될 수도 있다(증발 가스가 연소되는 증기 보일러가 존재하더라도, 소정의 이유로 인하여 보일러의 작동이 중단될 경우에 증발 가스를 처리하기 위한 추가 수단이 필요하다는 점을 이해하여야 한다).

탱크는 격리되어 있지만, 항해 중에 수송물의 일부가 필연적으로 증발하므로, 탱크(14)에 연결되고 생성된 증발 가스를 다시 액화시키도록 작용하는 액화 설비(liquefaction plant)(18)가 수송선(10)에 갖추어져 있다. 액화 설비에는 추진 시스템(16)으로부터 동력이 공급되므로, 추진 시스템에 고장이 일어나면, 더 이상 증발 가스를 다시 액화시키는 것이 불가하다[액화 설비(18)가 독립적으로 구동되더라도, 액화 설비(18)가 수요에 대처할 수 없는 시간 동안에 추진 시스템(18)의 고장이 발생할 수도 있다]. 따라서, 수송선(10)에는 증발 가스를 처리하기 위한 소각로(20) 형태의 수단이 제공된다. 설명의 간략화를 위하여, 소각로(20)는 선박(10)의 선미 근방에 도시되어 있지만, 선박의 연돌 조립체(funnel assembly) 내에 포함되거나 달리 배치될 수도 있다는 점을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.

소각로(20)는 가스 라인(22)을 통해 탱크(14)에 연결된다. 제어 시스템(24)이 도면 부호 26과 도면 부호 28에 도시된 바와 같이 추진 시스템(16)과 액화 시스템(18) 각각에 연결되고, 도면 부호 30에 도시된 바와 같이 소각로(20)에 연결된다. 추진 시스템(16) 또는 액화 시스템(18)의 고장이 일어날 경우에, 가스 라인(22)이 개방되고, 소각로(20)가 작동하여 증발 가스를 연소시킨다. 수리가 이루어질 때까지 또는 필요한 시간만큼, 증발 가스를 처리하기 위한 그러한 작업은 계속될 수 있다.

도 2를 참조하여 소각로(20)의 구성과 작동에 대하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 가스 라인(22)은, 수직 방향으로 뻗어 있는 대략 원통형의 연소 구획부의 기단부(즉, 하단부)의 가스 유입구(42)에 증발 가스(G)를 이송한다. 가스 유입구(42)와 동축인 공기 유입구(44)에 의해 연소 구획부(40) 내로 연소 공기(A)가 송풍되며, 공기-가스 혼합물이 점화된다(당업자라면 용이하게 이해할 수 있는 수단에 의해 점화되며 상세한 설명은 생략하기로 한다). 따라서, 증발 가스는 도면 부호 46에 도시된 바와 같이 연소되고, 연소 산물(C)은 도 2에 흑색 화살표로 도시된 바와 같이 연소 구획부(40)를 통하여 상방으로 유동한다.

연소 공정은 다량의 복사 및 대류 열을 생성하며, 소각로(20)는 이를 제어하는 5개의 수단을 포함하는데, 이에 대하여 설명하기로 한다.

첫 번째로, 연소 구획부(40)는 대략 환형의 제1 통로(52)를 구획하는 내벽(48)과 외벽(50)을 구비한다. 도시되지 않은 송풍기가 희석 공기(D)를 제1 통로(52)로 이송하며, 도 2에 백색 화살표로 도시된 바와 같이, 이 희석 공기(D)는 제1 통로를 통과하여 연소 구획부(40)의 벽(48, 50)들을 냉각시킨다. 희석 공기(D)는 일반적으로 제1 통로를 통하여 하방으로 유동함으로써 일반적으로 연소 산물(C)의 상향류와는 반대 방향으로 유동하므로, 대향류 열 교환기(counterflow heat exchange)를 제공한다는 점에 주목하여야 한다.

두 번째로, 제1 통로(52) 내의 공기는 연소 구획부(40) 주위에 단열 층을 제공하여, 연소 구획부로부터 반경 방향 외측으로의 열 전달을 제한한다.

세 번째로, 연소 구획부(40) 내에는 내벽(48)과 이격되어 제2 통로를 구획하도록 화염 차폐부(flame shield)(54)가 배치된다. 이 제2 통로(56)는 연소 구획부(40)의 기단부(하단부)에서 제1 통로와 연통함으로써, 통과하는 희석 공기(D)를 수용한다. 따라서, 희석 공기(D)는 소각로(20)의 하단부에서 전향되고 상방으로 연소 구획부(40) 내로 공급되어 연소 산물(C)과 혼합된다. 따라서, 희석 공기(D)는 연소 산물(C)을 희석하고 냉각하며, 희석 혼합물(M)은 (도 2의 회색 화살표로 도시된 바와 같이) 대략 수평형 유출구(60)를 구비하는 곡선형 연도(58)를 통하여 대기 중으로 배출된다.

네 번째로, 희석 공기의 일부(D^P)는 개구부(port)(61)를 통해 연소 구획부(40)의 상측 부분에 유입된 후에 연소 산물(C)과 바로 혼합되어, 연소 산물을 배출 전에 냉각시킨다. 이는 소각로로부터 화염 또는 "연무(plume)"가 방출되지 않는 것을 보장하고, 배기 가스가 증발 가스의 자동 착화(auto-ignition) 온도인 535℃ 미만이 되는 것을 보장한다.

마지막으로, 화염 차폐부(54)의 하단부 전체로부터 실질적으로 수평 방향으로 열 배리어가 연장되어, 소각로(20)의 이 영역(가스가 이송되는 영역)에서의 과열을 방지한다. 열 배리어는 금속 트레이(64)에 의해 지지된 단열 재료의 단편 베드(62)를 포함한다.

도 3에 도시된 소각로는 도 2의 소각로와 거의 유사하며, 두 도면에 동일한 도면 부호의 사용이 적절한 부분에는 동일 도면 부호가 사용되어 있다. 그러나, 도 3의 구성 중에서 연도(68)는 실질적으로 수직 상방으로 뻗어 있고, 도 2에서와 같이 만곡되어 수평형 유출구를 형성하는 구성과는 현저하게 다르다. 이는 제조 비용이 감소하고 더욱 간단하지만, 빗물 또는 기타 낙하물이 소각로 내로 용이하게 진입하는 통로를 제공하게 된다[도 2의 곡선형 연도(58)는 약간의 차폐 기능을 제공하지만, 해상에서 일반적인 분무 상태의 물 및 바람에 실린 물과 함께 빗물이 소각로 내로 진입할 수 있다는 점을 이해하여야 한다].

도 2와 도 3의 소각로에는 각각 열 배리어가 갖추어져 있는데, 이는 도 4 내지 도 6에 더욱 명확히 도시되어 있다.

도 4와 도 5를 참조하면, 평면도에서 내벽(54)은 (소각로와 마찬가지로 전체적으로) 대략 원형으로 도시되어 있다. 내벽은 평면도에서 마찬가지로 원형인 금속 트레이(64)를 그 둘레에서 지지한다. 트레이(64)는 내벽(54)에 의해 내측에 수용된 단열 재료의 단편 베드(62)를 지지한다. 서로 동축인 유입구(42, 44)들은 베드(62)를 통과하여 뻗어 있고 연소용 증발 가스와 공기를 각각 이송한다.

도 6을 참조하면, 베드(62)는 150mm 내지 200mm 두께(즉, 수직 방향 치수)의 다량의 경석 집괴들을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 경석은 단열 재료이며, 공칭 직경이 50mm인 집괴가 소각로의 내벽(54) 내의 대략 직경 5000mm의 영역에 채워진다. 트레이(64)의 제조에 사용되는 재료는 베드(62)를 통해 전도되는 비교적 저열(low heat)에 견뎌야 하지만, 소각로의 연소 구획부 내의 상당한 고열을 수용할 필요는 없다는 점을 이해할 수 있을 것이다.

단편들로 이루어진 형태의 베드(62)의 특별한 장점에 대하여 설명하기로 한다. 소각로의 단열을 위해 통상적으로 사용되는 내화 재료는 취성이 있으므로 해상에서의 선박의 일반적인 진동, 종방향과 횡방향 요동에 기인하는 응력 및 기타 충격에 취약하다. 이와 같은 취약성은 크기의 증가와 더불어 당연히 증가하며, 직경이 5000mm이나 되는 시트는 파단의 위험성이 상당히 크다. 그러한 시트는 금속 기판 상에 지지되는 것이 일반적인데 그와 같이 지지되더라도, 시트의 변형이나 시트에 가해지는 충격으로 인하여, 시트가 파손될 수 있고 열 배리어로서의 유효성이 감소하며, 기판으로부터의 단열 재료의 박리 및/또는 기판과 주위 구조체의 부식이 발생하게 된다. 단편 베드(62)는 진동, 충격 및 기타 운동에 실질적으로 민감하지 않고, 트레이(64) 위에 느슨하게 배치된 단열 재료의 각 단편들이 단지 주위로 약간 이동할 뿐이다. 본질적으로, 단편 베드에는 목적에 부합하지 않게 되는 의미에서의 "파단"이 발생하는 것은 아니다. 하나의 단편이 파괴되더라도, 그 위치에는 열 배리어로서의 베드(62)의 유효성을 유지하는 많은 단편들이 존재한다. 이는 균열 또는 접합부의 파손이 발생할 수 있는 고상 또는 결합형 단열 재료의 열 배리어와는 대조적이며, 그와 같은 단열 재료는 효과적이지 않고 위험하기도 할 뿐만 아니라, 물 및/또는 열은 그러한 균열을 따라서 더욱 손상을 증가시키는 경향이 있으므로 급격한 파손(runaway failure)을 일으킬 위험성도 있다.

도 6에 개략적으로만 도시되어 있기는 하나, 베드(62)를 형성하는 경석 집괴들은 상하로 서로 느슨하게 배치되어 있다(3개 또는 4개의 집괴에 해당하는 깊이로, 또는 그 이상의 집괴들에 해당하는 깊이로 배치될 수도 있음). 이는 베드(62)를 통하여 복사 열이 방출될 수 있는 직선 경로가 결코 존재하지 않는다는 것을 의미한다. 그러나, 집괴들 사이의 작은 간극은 베드(62)를 통과하는 다수의 무작위 통로를 제공한다. 이는 물이 배출될 수 있다는 것을 의미한다. LNG 수송선의 해양 환경에서, 특히 도 3의 구성에서와 같이 연도가 실질적으로 수직인 경우에, 물은 소각로에 침투할 수 있고, 물이 저류되어 있으면 부식 및/또는 폐색(blockage)을 일으키며, 증발 가스용 소각로에서는 이러한 현상은 위험한데, 그 이유는 예정된 시간마다 매번 소각로의 적절한 작동이 선박의 안정성에 중요하기 때문이며, 가스 및 공기 유입구와 점화기 등의 결함은 허용되지 않는다. 베드(62)를 통과하는 다수의 통로는 경석 집괴들 사이에 형성되어, 소각로 내의 물이 베드(62)를 투과하여 배수될 수 있게 한다. 본 발명에서와 같은 단편들로 이루어진 형태의 열 배리어는 일반적으로, 단일형 차폐체 및 다수의 부재가 서로 결합되어 이루어진 차폐체에 비하여, 제조, 운송 및 설치가 더욱 용이하고, 추가로 경석 집괴를 보충(topping up)하기만 하면 되므로 수선도 용이하다. 당업자라면, 단편들로 이루어진 형태의 열 배리어는 물, 얼음 또는 증기의 팽창 또는 수축을 일으키는 열 변화에 의하여 손상을 받지 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

경석은 특별한 장점을 가진다. 경석은 취성이 없으며, 따라서 베드는 파쇄되지 않는다. 집괴로서의 경석은 일반적으로 둥근 형태를 가지므로 취급이 용이하다. 또한, 본 발명에서와 같이 특히 다량으로 배치되면, 느슨하게 배치되어 있어도 요동하는 경향이 없고 움직이는 것이 용이하지 않게 된다.

증발 가스를 처리하기 위한 전술한 유형의 소각로에 관한 테스트에 의하면, 베드(62)의 고온 면의 온도(즉, 연소 구획부에 노출된 면의 온도)는 700℃를 초과하지 않는다는 것이 밝혀졌다. 경석은 대략 1200℃에서 용융되므로, 본 발명의 분야에 안전하게 사용될 수 있다. 지상 플레어(ground flare)와 같은 다른 응용 분야에서는, 고온 면의 바닥 온도(floor temperature)가 1200℃를 초과하며, 이 경우에 경석은 연소 중에 용융된 후에 고화됨으로써 단열성 및 투수성을 상실하므로 단열 재료로서 적합하지 않다는 점에 유의하여야 한다. 그와 같은 기타 응용 분야에서는, 단편 베드(62)를 형성하기 위하여 다른 단열 재료가 사용될 수도 있다.

동시 계류 중인 유럽 특허 출원 제05 802 431.6호에 기재된 바와 같이, 선상의 소각로의 벽에 적용되는 내화 재료는, 진동(특히 추진 시스템으로부터의 진동)과 더불어 종방향과 횡방향 요동 및 기타 충격으로 인하여, 장기간에 걸쳐서 일정 위치에 유지될 것으로 예상되지는 않는다. 본 발명에 있어서는, 소각로 벽 또는 그 외의 표면에 내화 재료가 전혀 채용되지 않으며, 전술한 바와 같이, 이는 진동과 기타 충격에 기인하는 문제를 피할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 소각로는 보수 계획을 연장시킬 수 있고 작동 수명을 더욱 연장시킬 수 있다.

도 6의 열 배리어의 가능한 변형 형태가 도 7에 도시되어 있다. 도 7의 트레이(64)는 고상 바닥을 제공하지만, 물이 배수관(72)으로 배수될 수 있게 하는 천공 캔(perforated can)(70)이 제공되어 있다.

본 명세서에 기재된 구성의 다른 변형 형태 및 전술한 분야 이외의 응용 분야는 당업자에게는 자명할 것이다. 예를 들면, 도 6 또는 도 7에 (간략한 예시를 위하여) 상세히 도시되어 있지는 않으나, 트레이(64)는 경석 집괴를 일정 위치에 유지하는 데에 도움이 되도록 다수의 구획(compartment)으로 형성될 수 있거나, 트레이(64)는 금속 격자(metal grating)로 대체될 수도 있다.

본 발명은 특히 LNG 수송선 상에서 증발 가스의 소각에 사용되도록 개발되었으나, 단편들로 이루어진 열 배리어(특히 경석의 열 배리어)는 지상의 소각로에 있어서도 장점을 가질 수 있다.

마지막으로, 본 발명과 직접 관련이 있는 것은 아니지만 기술적으로 유리하고 바람직한 부가적 특징은 도 2와 도 3의 비교에 의해서 알 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 희석 공기의 일부(D^P)는 개구부(61)를 통해 연소 구획부(40)의 상측 부분으로 방향이 전환된 후에 연소 산물(C)과 바로 혼합되어 연소 산물을 배출 전에 냉각시킴으로써, 소각로로부터 화염 또는 "연무"가 방출되지 않는 것을 보장하고, 배기 가스가 증발 가스의 자동 착화 온도 미만이 되는 것을 보장한다. 이를 더욱 효과적으로 실시하기 위해서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 노즐(68)을 통해서 희석 공기의 일부(D^P)를 주입할 수도 있다. 이는 연소 산물(C)의 기류를 급속히 교란시키고, 난류 혼합에 의하여 기류로부터 국소 고온점(hot spot)을 제거한다. 이는 도 3의 실질적인 수직형 연도(68)의 경우에 특히 바람직하다.

10: 수송선 14: 탱크
16: 추진 시스템 18: 액화 설비
20: 소각로 40: 연소 구획부
42: 가스 유입구 44: 공기 유입구
48: 내벽 50: 외벽
52: 제1 통로 54: 화염 차폐부
56: 제2 통로 60: 유출구
61: 개구부 62: 베드
64: 트레이 68: 연도
70: 천공 캔 72: 배수관
C: 연소 산물 D: 희석 공기
G: 증발 가스

Claims

공기(A)의 존재 하에서 가스(G)가 연소되는 연소 구획부(40)를 포함하며,
연소 구획부(40)는 가스가 유입되는 기단부를 구비하고, 기단부로부터 연소 산물(C)이 배출되는 말단부까지 일반적으로 수직 방향으로 연장되어 있고,
기단부에 인접한 연소 구획부를 가로질러 일반적으로 수평 방향으로 열 배리어(62)가 연장되어 있는 소각로에 있어서,
열 배리어는 단열 재료의 단편 베드를 포함하는 것을 특징으로 하는 소각로.
제1항에 있어서,
베드는, 직진형 관통부가 존재하지 않고 열이 연소 구획부로부터 복사될 수 있도록, 베드 내에 배치된 단열 재료의 단편들을 포함하는 것을 특징으로 하는 소각로.
제1항 또는 제2항에 있어서,
단열 재료는 경석을 포함하는 것을 특징으로 하는 소각로.
제3항에 있어서,
경석은 공칭 직경이 50mm인 집괴를 포함하는 것을 특징으로 하는 소각로.
제4항에 있어서,
베드는 수직 방향 두께가 150mm 내지 200mm인 것을 특징으로 하는 소각로.
선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
베드는 금속 트레이(64)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 소각로.
제6항에 있어서,
트레이(64)는 단열 재료를 수용하는 다수의 구획으로 형성된 것을 특징으로 하는 소각로.
제6항 또는 제7항에 있어서,
트레이(64)는 베드로부터 물을 배수하도록 형성된 것을 특징으로 하는 소각로.
선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
연소 구획부(40)의 상방으로 희석 공기(D)가 유동하여 연소 구획부를 냉각시킨 후에 연소 산물(C)과 혼합되는 것을 특징으로 하는 소각로.
제9항에 있어서,
연소 구획부(40)는 제1 통로(52)를 구획하는 내벽(48)과 외벽(50)을 구비하며, 희석 공기(D)는 연소 구획부(40)로 유입되기 전에 제1 통로를 통과하는 것을 특징으로 하는 소각로.
제10항에 있어서,
연소 구획부(40)는 연소 구획부(40)의 내벽(48)으로부터 내측으로 이격되어 내벽과 함께 제2 통로(56)를 구획하는 화염 차폐부(54)를 구비하며, 희석 공기(D)는 연소 구획부(40)로 유입되기 전에 제2 통로를 통과하는 것을 특징으로 하는 소각로.
제11항에 있어서,
화염 차폐부(54)는 단열 재료의 베드를 수용하는 것을 특징으로 하는 소각로.
실질적으로 첨부 도면의 참조에 의해 설명되고 첨부 도면에 도시된 소각로.
선행 청구항들 중 어느 한 항에 기재된 소각로를 포함하는 LNG 수송선으로서, 소각로는 LNG로부터의 증발 가스를 처리하도록 구성되고 배치된 것을 특징으로 하는 LNG 수송선.