KR20100112856A - Ｌｎｇ가 저장되는 해상 부유 구조물과 이에 이용되는 독립적 ｌｎｇ 증발 가스 배출 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

여기에서는, 복수의 LNG 탱크들과, 과도한 압력의 증발 가스를 상기 LNG 탱크들로부터 대기로 배출시키는 증발 가스 배출장치를 포함하는 해상 부유 구조물이 개시된다. 여기에서, 증발 가스 배출장치는, LNG 탱크들 각각에 독립적으로 연결된 채 안전 영역(safety)까지 연장된 복수의 배출라인들과, 상기 복수의 배출라인들 각각에 설치되어 상기 LNG 탱크들 각각의 과도 압력에 의해 유로를 개방하는 안전 밸브들을 포함한다.

배출라인, 독립적, LNG, 탱크, 안전 영역, 해상 부유 구조물

Description

ＬＮＧ가 저장되는 해상 부유 구조물과 이에 이용되는 독립적 ＬＮＧ 증발 가스 배출 장치 및 방법{FLOATING OFFSHORE STRUCTURE WITH LNG STORED THEREIN, AND APPARATUS AND METHOD FOR VENTING LNG VAPOR GAS INDEPENDENTLY}

본 발명은 LNG 탱크들을 갖는 해상 부유 구조물에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 증발 가스에 의한 LNG 탱크의 과도 압력 상승 및 그에 의한 위험을 방지하는 증발 가스 배출장치 및 배출방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, LNG의 생산, 저장 및 하역을 모두 할 수 있는 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading) 개념의 해상 부유 구조물에 잘 부합된다.

액화천연가스(LNG; liquefied natural gas)는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

이전에는, 수송 기능만을 갖는, 즉, LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 LNG를 하역하는 일반 LNG 수송선이 대부분이었지만, 그 뒤, 본 발명의 출원인에 의해 최초 건조된 LNG RV(Regasification Vessel), 즉, 일반 LNG 수송선이나, 마찬가지로 LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 도착한 후 저장된 LNG를 재 기화하여 천연가스 상태로 하역하는 LNG RV(Regasification Vessel)와 같이 새로운 기능이 추가된 선박 또는 해상 부유 구조물에 대한 관심이 많아지고 있다.

최근에는 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같이, 기본적인 LNG 저장 기능 외에 더 많은 기능이 추가된 해상 부유 구조물에 대해 많은 연구가 이루어지고 있다.

특히, LNG FPSO는 천연가스의 생산 설비 및 액화 설비, 그리고, 그로부터 얻은 LNG를 저장하는 LNG 탱크들, 그리고, LNG를 수송선 또는 육상으로 하역하기 위한 하역 설비를 포함하는 개념의 해상 부유 구조물이다. 따라서, LNG FPSO는 해상의 가스정에서 천연가스를 추출하고, 그 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜 LNG 탱크들 내에 저장하고, 필요시 이 LNG 탱크들 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨 실을 수 있다.

LNG 수송선과 달리, LNG FPSO는 LNG 탱크들 내 증발 가스에 의한 과도한 압력 상승 및 그에 따른 위험에 철저히 대비하여야 한다. 그 이유는, 일반 LNG 수송선의 경우 LNG 탱크가 정해진 양의 LNG를 저장하면 되지만, LNG FPSO의 경우, LNG 탱크들 각각으로의 LNG 유입 및 배출이 지속적으로 이루어지고, 그에 따른, LNG 탱크들 내부의 압력 변화도 크기 때문이다. 또한, LNG FPOS는, LNG 탱크들 중에서 일부를 선택하여 LNG를 비우고 다시 채우는 공정이 해상에서 계속 일어날 수 있으므로, LNG 탱크들 간의 관계도 고려되어야 한다.

LNG FPSO를 실현함에 있어서, LNG 탱크들의 압력 과다 상승을 막기 위해 증발 가스의 배출 장치가 필요하다. 이러한 증발 가스 배출 장치는 LNG FPSO 또는 그와 비슷한 해상 부유 구조물에 적용될 때. 다음과 같은 조건들을 만족하여야 할 것이다.

첫째, 가능한 한 가장 안전한 영역에서, LNG 증발 가스의 대기 중 배출이 이루어져야 한다.

둘째, LNG 탱크들의 대부분이 생산, 액화, 저장, 더 나아가서는, 하역의 연속된 공정에 의해 영향을 받고 있을 수 있으므로, 하나의 LNG 탱크에서의 증발 가스 배출이 다른 LNG 탱크에 영향을 끼치지 않아야 한다.

따라서, 본 발명의 하나의 기술적 과제는, LNG 탱크들 중 적어도 하나의 내부 압력이 과도하게 큰 경우 발생시, LNG 탱크들 각각에 독립적으로 연결된 여러 배출라인들 중 적어도 하나를 이용해, 해당 LNG 탱크의 증발 가스를 해상 부유 구조물의 안전 영역으로 배출하도록 한 독립적 증발 가스 배출 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 기술적 과제는, LNG 탱크들 중 적어도 하나의 내부 압력이 과도하게 큰 경우 발생시, LNG 탱크들 각각에 독립적으로 연결된 여러 배출라인들 중 적어도 하나를 이용해, 해당 LNG 탱크의 증발 가스를 해상 부유 구조물의 안전 영역으로 배출하는 독립적 증발 가스 배출 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 해상 부유 구조물은, 복수의 LNG 탱크들과, 과도한 압력의 증발 가스를 상기 LNG 탱크들로부터 대기로 배출시키는 증발 가스 배출장치를 포함한다. 이때, 상기 증발 가스 배출장치는, 상기 LNG 탱크들 각각에 독립적으로 연결된 채 안전 영역(safety)까지 연장된 복수의 배출라인들과, 상기 복수의 배출라인들 각각에 설치되어 상기 LNG 탱크들 각각의 과도 압력에 의해 유로를 개방하는 안전 밸브들을 포함한다.

바람직하게는, 상기 해상 부유 구조물은, 천연가스의 생산 설비와 액화 설비를 더 포함하는 FPSO일 수 있다. 더 바람직하게는, 바람직하게는, 상기 천연가스의 생산 설비와 액화 설비가 데크 상부에 배치되며, 상기 배출라인들은 상기 설비들을 피해 상기 안전 영역(safety area)까지 이어진다.

바람직하게는, 상기 복수의 LNG 탱크들 각각에는 상기 액화 설비로 이어지는 가스 송출라인들이 연결되며, 상기 가스 송출라인들 각각은 해당 LNG 탱크내의 증발 가스를 상기 액화 설비로 송출한다.

바람직하게는, 상기 안전 밸브들 각각은 미리 설정된 압력 직하에서 해당 유로를 개방하는 릴리프 밸브일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따라, 복수의 LNG 탱크들을 포함하는 해상 부유 구조물에 설치되며, 상기 복수의 LNG 탱크들 모두에 독립적으로 연결된 채 상기 해상 부유 구조물의 안전 영역으로 연장되어, 상기 LNG 탱크들 중 해당 LNG 탱크의 압력이 과도한 경우, 그 해당 LNG 탱크로부터 나온 증발 가스를 상기 안전 영역에서 대 기중으로 배출하도록 구성된 해상 부유 구조물의 독립적 증발 가스 배출장치가 제공된다.

본 발명의 따른 또 다른 측면에 따라, 복수의 LNG 탱크들을 포함하는 해상 부유 구조물에서, 과도한 압력에 의해 상기 LNG 탱크들 중 적어도 하나로부터 나온 증발 가스를 상기 LNG 탱크들 각각에 개별적으로 연결된 복수의 배출라인들 중 하나를 이용하여, 해당 배출라인 말단의 안전 영역에서 대기중으로 배출하는 것을 특징으로 하는 해상 부유 구조물의 독립적 증발 가스 배출 방법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 복수의 LNG 탱크들을 구비한 해상 부유 구조물에서, 해당 LNG 탱크 내의 압력이 과도하게 상승할 때, 증발 가스 배출장치가 해당 LNG 탱크의 증발 가스를 대기중으로 배출시킴으로써, LNG 탱크들의 비정상적인 압력 상승 및 그에 따른 위험에 대처할 수 있다. 또한, 상기 증발 가스 배출장치는, 각각 안전 밸브가 설치된 복수의 독립적인 배출라인들 중 어느 하나를 통해 해당 LNG 탱크의 증발 가스를 대기중으로 배출하므로, 다른 LNG 탱크에 영향을 주지 않고도, 해당 LNG 탱크 압력의 과도한 상승 및 그에 따른 위험에 대처할 수 있다. 또한, 상기 독립적인 배출라인들이 해상 부유 구조물의 안전 영역까지 이어진 채 그 말단에서 증발 가스를 배출하므로, 충분한 안정성을 확보할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1에는 본 발명의 설명을 위해, 본 발명에 잘 부합되는 해상 부유 구조물인 LNG FPSO가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, LNG FPSO(1)는 기본적으로 복수의 LNG 탱크(11)들을 구비하며, 그에 더하여, 천연가스의 생산 설비(22)와 액화 설비(21)를 포함한다. 상기 복수의 LNG 탱크(11)들은 헐(hull) 측에 위치하며, 상기 생산 설비(22)와 액화 설비(21)들은 데크 상부에 위치한다.

상기 LNG FPSO(1)는, 상기 생산 설비(22)가 해저 가스정(2)으로부터 채취된 정제되지 않은 천연가스를 처리하고, 액화 설비(21)가 생산 설비(22)를 거친 천연가스를 액화하여, 액화된 천연가스, 즉, LNG를 상기 복수의 LNG 탱크(11)들에 저장하도록 구성된다. 그리고, 상기 LNG FPSO(1)는 LNG 탱크(11)들에 저장되어 있는 LNG를 LNG 수송선으로 하역하는 역할도 할 수 있다.

상기 LNG 탱크(11)들은 그 내부의 LNG 증발 가스에 의해 압력이 상승하며, 과도한 압력 상승시 폭발 등의 큰 위험을 초래할 수 있다. 특히, LNG FPSO(1)는, 해상에서 생산 및 액화된 LNG가 LNG 탱크(11)들 내로 저장되는 구조이고, 필요에 따라 해상에서 다른 LNG 수송선으로 LNG를 하역하기 위해, 또는, LNG 탱크의 보수 유지를 위해, LNG 탱크를 비우는 것이 필요할 때가 있다. 이러한 LNG FPSO(1)의 본 질적인 특성으로 인해, LNG 탱크(11)의 압력이 더욱 가변적이다. 따라서, LNG FPSO는 LNG 탱크(11) 내 압력을 적절한 압력 이하로 유지하는데 더욱 신중을 기해야 한다. LNG 저장 기능을 갖는 해상 부유 구조물, 특히, LNG FPSO는, 복수의 LNG 탱크(11)들 각각의 압력이 과도하게 상승하는 것을 막기 위해 이하에서 자세히 설명되는 것과 같은 증발 가스 배출장치를 포함한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG FPSO의 증발 가스 배출장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 증발 가스 배출장치는, LNG FPSO에 구비된 모든 LNG 탱크(11)들에 대하여, 과도 압력의 증발 가스를 외부로 배출시키도록 구성된다. 이를 위해, 상기 증발 가스 배출장치는, 상기 LNG 탱크(11)들 각각에 연결되는 복수의 배출라인(110)들과, 상기 복수의 배출라인(110)들 각각에 설치된 복수의 안전 밸브(114)들을 포함한다. 상기 복수의 배출라인(110)들 각각은 LNG 탱크(11)들이 있는 헐(hull) 측으로부터 데크 상부를 지나 데크 상부의 대기중으로 연장된다.

상기 안전 밸브(114)들 각각은 미리 설정된 압력 직하에서 배출라인(110)의 해당 유로를 개방하는 릴리프 밸브인 것이 바람직하다. 따라서, 해당 LNG 탱크(11) 내의 압력이 미리 설정된 임계 압력 직하 정도로 과도한 경우, 그와 직접 연결된 해당 배출라인(110) 상의 안전 밸브(114)가 그 배출라인(110)의 유로를 개방하게 된다. 이에 따라, 압력이 과도하게 커진 LNG 탱크(11) 내 증발 가스가 배출라인(110)을 통해 그 배출라인(110) 말단의 벤트 마스터(vent master; 미도시함)를 통해 대기중으로 배출된다. 본 실시예에서, 과도한 압력이 0.25bar를 초과하는 압력이고, 따라서, 상기 안전 밸브(114)가 0.25bar에서 상기 배출라인(110)의 유로를 개방하도록 되어 있지만, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

상기 배출라인(110)은, LNG FPSO의 데크 상부에 있는 많은 설비들(21,22; 도 1 참조)을 피해, 안전 영역(safety area)까지 이어진다. 이때, 상기 안전 영역은, 절대적인 안전 영역은 물론이고, 상대적으로 위험이 덜한 영역도 포함하는 의미로 이해되어야 할 것이다. 일 예로, 데크 상부 또는 그 주변에 배추라인(110)의 말단이 위치하는 영역보다 더 안전한 영역이 있다 하더라도, 여러 가지 조건 때문에, 상대적으로 덜 안전한 영역으로 배출라인(110)을 연장시키는 경우, 그와 같은 영역도 안전 영역으로 보아야 한다는 것이다. 본 명세서에서, 용어 '안전 영역'은 높이적으로 안전한 영역과, 평면적으로 안전한 영역을 모두 포함하는 의미로 이해되어야 할 것이다. 또한, 상기 복수의 배출라인(110)들은 데크 상부에서 모두 모여 함께 연장되는 안전 영역까지 함께 연장되는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 상기 배출라인(110)들은 데크 상부에서 평행하게 배치된다. 이는 LNG FPSO의 데크 상부에 있는 여러 설비들을 피해 배출라인(110)들을 배치하는데 유용할 수 있다.

도 2에는 상기 증발 가스 배출장치의 라인들(110) 외에, 상기 LNG 탱크(11)들 각각에 가스 송출 라인(12)들이 설치된 구성이 보인다. 이 가스 송출 라인(12)들은 LNG 증발 가스를 다시 데크 상부의 액화 설비(21; 도 1 참조)로 보낸다. 상기 가스 송출 라인(12)을 통해 액화 설비(21)로 보내진 LNG 증발 가스(또는, 천연가스)는 상기 액화 설비(21)에서 다시 재액화되어 LNG 상태로 상기 LNG 탱크(11)들 내로 회수된다. 상기 가스 송출 라인(12)은, LNG 탱크의 압력을 낮추는데 기여할 수 있지만, 이는 제한적일 수 밖에 없다. 따라서, 과도 압력의 LNG 증발 가스를 대기중으로 바로 내보내는 증발 가스 배출장치가 요구되는 것이다.

본 발명은 위에서 자세히 설명한 LNG FPSO는 물론이고 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit), LNG 수송선, LNG RV(LNG Regasification Vessel)와 같은 다른 종류의 선박 및 해상 부유 구조물에도 적용될 수 있다. 다만, 본 발명은, 데크 상부가 천연가스의 생산 설비 및 액화 설비 등과 같은 많은 설비들로 가득 차고, LNG 탱크 내의 압력 변화가 상대적으로 큰 LNG FPSO에 적용되는 것이 특히 바람직하다.

이상과 같이, 예시된 도면을 참조하여 본 발명을 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.

도 1은 본 발명에 따른 증발 가스 배출장치가 적용된 해상 부유 구조물의 일 예인 LNG FPSO를 도시시한 개념도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 해상 부유 구조물의 엘엔지 탱크들에 연결 설치되는 증발 가스 배출장치를 도시한 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : LNG 탱크 12 : 가스 송출 라인

21: 액화 설비 22: 생산 설비

100: 증발 가스 배출장치 110: 배출라인

114: 안전 밸브

Claims (7)

1. 복수의 LNG 탱크들과, 과도한 압력의 증발 가스를 상기 LNG 탱크들로부터 대기로 배출시키는 증발 가스 배출장치를 포함하되, 상기 증발 가스 배출장치는,

   상기 LNG 탱크들 각각에 독립적으로 연결된 채 안전 영역(safety)까지 연장된 복수의 배출라인들과,

   상기 복수의 배출라인들 각각에 설치되어 상기 LNG 탱크들 각각의 과도 압력에 의해 유로를 개방하는 안전 밸브들을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 부유 구조물.
2. 청구항 1에 있어서, 천연가스의 생산 설비와 액화 설비를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 부유 구조물.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 천연가스의 생산 설비와 액화 설비가 데크 상부에 배치되며, 상기 배출라인들은 상기 설비들을 피해 상기 안전 영역(safety area)까지 이어진 것을 특징으로 하는 해상 부유 구조물.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 LNG 탱크들 각각에는 상기 액화 설비로 이어지는 가스 송출라인들이 연결되며, 상기 가스 송출라인들 각각은 해당 LNG 탱크내의 증발 가스를 상기 액화 설비로 송출하는 것을 특징으로 하는 해상 부유 구조 물.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 안전 밸브들 각각은 미리 설정된 압력 직하에서 해당 유로를 개방하는 릴리프 밸브인 것을 특징으로 하는 해상 부유 구조물.
6. 복수의 LNG 탱크들을 포함하는 해상 부유 구조물에 설치되며, 상기 복수의 LNG 탱크들 모두에 독립적으로 연결된 채 상기 해상 부유 구조물의 안전 영역으로 연장되어, 상기 LNG 탱크들 중 해당 LNG 탱크의 압력이 과도한 경우, 그 해당 LNG 탱크로부터 나온 증발 가스를 상기 안전 영역에서 대기중으로 배출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 해상 부유 구조물의 독립적 증발 가스 배출장치.
7. 복수의 LNG 탱크들을 포함하는 해상 부유 구조물에서, 과도한 압력에 의해 상기 LNG 탱크들 중 적어도 하나로부터 나온 증발 가스를 상기 LNG 탱크들 각각에 개별적으로 연결된 복수의 배출라인들 중 하나를 이용하여, 해당 배출라인 말단의 안전 영역에서 대기중으로 배출하는 것을 특징으로 하는 해상 부유 구조물의 독립적 증발 가스 배출 방법.

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