KR20100124537A - Harbor for loading and unloading the cargo and carbon dioxide - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 통상적인 화물의 처리 및 이산화탄소의 하역이 가능한 항구 시설에 관한 것으로, 특히 화물의 하역과 이산화탄소의 하역이 연동 가능한 항구에 관한 것이다.The present invention relates to a port facility capable of handling conventional cargo and unloading carbon dioxide, and more particularly, to a port capable of interlocking cargo unloading and carbon dioxide unloading.
화석 연료의 사용 증가에 따라 대량으로 배출되는 이산화탄소는 지구온난화 현상을 야기하는 온실가스(Greenhouse Gas, GHG)중 하나로 지정되어 있다. 이산화탄소는 지구온난화지수는 다른 온실가스에 비하여 낮지만, 전체 온실가스 배출의 대략 80%를 차지하는 점과 또한 배출량을 규제 가능한 점에서 매우 중요한 온실가스로 분류되고 있다. 따라서 다양한 국제 협약을 통하여 각국에서 온실가스의 배출을 저감하도록 규제하고 있으며, 이로부터 파생되는 기술 중 하나로 각종 산업현장에서 발생되는 이산화탄소를 회수하여 별도의 장소에 격리 저장함으로써 대기 중에 방출되는 이산화탄소의 량을 저감시키는 이산화탄소 처리 기술이 등장하게 되었다.Carbon dioxide, released in large quantities due to increased use of fossil fuels, is designated as one of the Greenhouse Gases (GHGs) that cause global warming. Carbon dioxide is classified as a very important greenhouse gas because its global warming index is lower than other greenhouse gases, but it accounts for approximately 80% of the total greenhouse gas emissions and also regulates emissions. Therefore, various international agreements regulate countries to reduce greenhouse gas emissions. One of the technologies derived from this is the amount of carbon dioxide released into the atmosphere by recovering carbon dioxide from various industrial sites and storing it in a separate place. CO2 treatment technology has been introduced to reduce the pressure.
이산화탄소의 배출을 저감하기 위한 처리 단계는 크게 이산화탄소의 회수, 분리 농축, 수송, 저장의 네 단계를 거쳐 이루어진다. Treatment steps to reduce carbon dioxide emissions are largely carried out through four stages: carbon dioxide recovery, separation, concentration, transport and storage.
산업현장에서 발생된 이산화탄소를 포함하는 배출가스는 회수되어, 이산화탄소만을 고농도록 분리 농축되는데, 이러한 이산화탄소의 분리 농축 기술은 흡수공정, 흡착공정 또는 막분리 공정을 통하여 이루어진다. Exhaust gas containing carbon dioxide generated in the industrial field is recovered and separated and concentrated to concentrate only carbon dioxide. This separation and concentration technique of carbon dioxide is performed through an absorption process, an adsorption process, or a membrane separation process.
한편, 이산화탄소의 삼중점은 -56.3℃, 0.517MPa로 알려져 있으며, 상기의 공정을 거침으로써 분리 농축된 이산화탄소는 냉각 압축함으로써 주로 액화된 상태에서 운반된다. 이때, 이산화탄소의 액화는 천연가스의 액화에 널리 사용되는 팽창법, 다단냉각법, 혼합냉각법 등 다양한 공지수단을 전용함으로써 이루어질 수 있다.On the other hand, the triple point of carbon dioxide is known as -56.3 ℃, 0.517MPa, and the carbon dioxide separated and concentrated by the above process is mainly transported in the liquefied state by cooling and compression. At this time, the liquefaction of carbon dioxide can be achieved by dedicating various known means such as expansion method, multistage cooling method, mixed cooling method widely used for liquefaction of natural gas.
액화된 이산화탄소의 수송은 수송 거리가 1000km 이상인 경우에는 파이프를 이용하는 것보다 선박을 이용하는 것이 경제적인 것으로 알려져 있다. 따라서 국가간 이산화탄소의 수송에 있어서 이산화탄소의 수송수단으로는 선박이 타당하며, 이산화탄소 운반용 선박은 고압, 저온으로 냉각된 이산화탄소의 액화상태를 유지할 수 있는 탱크 시설을 갖추어야 한다. The transport of liquefied carbon dioxide is known to be more economical than using a pipe when the transport distance is more than 1000 km. Therefore, in the transportation of carbon dioxide between countries, a ship is appropriate as a means of transporting carbon dioxide, and a ship for transporting carbon dioxide should have a tank facility capable of maintaining a liquefied state of carbon dioxide cooled at high pressure and low temperature.
가압, 저온의 액화 가스를 운반할 수 있는 기존의 선박으로는 압축천연가스(PLNG) 운반용 선박(엑손모빌, US2005/037245)이 있다. 천연가스를 대략 1.7MPa, -115℃의 액화 상태에서 수송하기 위한 운반 탱크를 제시하였다. Existing ships capable of carrying pressurized, low temperature liquefied gas include compressed natural gas (PLNG) transport ships (ExxonMobil, US2005 / 037245). A transport tank for transporting natural gas in a liquefied state of approximately 1.7 MPa, -115 ° C is presented.
또한, 유사 분야의 기술로 가압된 LPG(Pressurezied LPG)를 수송하는 LPG운반선이 있다. 널리 사용되고 있는 LPG운반선 중 하나의 형태로 저온, 고압의 압력 형 탱크가 구비되어 있어, 대략 0.6MPa, -50℃의 액화 상태에서 수송되는 이산화탄소용 운반 탱크의 조건과 유사한 것이다. In addition, there are LPG carriers that transport pressurized LPG (Pressurezied LPG) by technology in a similar field. One of the widely used LPG carriers is equipped with a low-temperature, high-pressure pressure tank, similar to the conditions of a carbon dioxide transport tank transported in a liquefied state of approximately 0.6MPa, -50 ℃.
또한, 일반 컨테이너 화물과 이산화탄소를 동시에 운반할 수 있는 겸용 선박이 있다. 이러한 겸용 선박은 화물창 중 일부에 이산화탄소가 저장되는 고압 저온 탱크를 설치하고, 나머지 화물창은 컨테이너 등 일반 화물을 적재하는데 사용되는 것이다. There is also a combined vessel capable of carrying general container cargo and carbon dioxide simultaneously. Such a combined vessel is to install a high pressure low temperature tank in which carbon dioxide is stored in some of the cargo hold, the other cargo hold is used to load general cargo such as containers.
액화된 이산화탄소를 선박에 저장하기 위해서는 이산화탄소의 하역을 위한 터미널을 갖춘 항구를 시공하거나, 이산화탄소 운반용 선박이 접근 가능한 연안에 까지 로딩암(marine loading arm)을 설치하여야 하는데, 이러한 항만 시설은 투자비용이 매우 크고, 단기간에 완공되는 것이 아니다. 따라서 이산화탄소의 수송을 통한 새로운 비즈니스의 활성이 더뎌지는 원인이 되고 있다. In order to store liquefied carbon dioxide in ships, a port with a terminal for unloading carbon dioxide should be constructed, or a marine loading arm should be installed on the coast where carbon dioxide transport vessels can be accessed. It's very big and doesn't finish in a short time. As a result, new business activity is slowed through the transport of carbon dioxide.
한편, 현재 이산화탄소를 포함하는 탄소 포집 및 저장(carbon capture and storage, CCS) 기술분야는 개발 초기 단계로 선박을 이용한 이산화탄소의 수송에 대한 다양한 연구가 진행 중이다. 지금까지 연구된 이산화탄소의 해상 수송은 이산화탄소 제공소(source)와 이산화탄소 저장소(storage)를 1 대 1로 연결하는 데에 머물고 있어, 사업성이 떨어지는 단점을 갖고 있다.Meanwhile, in the field of carbon capture and storage (CCS) technology including carbon dioxide, various researches on the transport of carbon dioxide by ship are in progress at an early stage of development. The sea transport of carbon dioxide studied so far is only one-to-one linking carbon dioxide sources and carbon dioxide storage, which has the disadvantage of poor business viability.
또한, 아직까지 이산화탄소의 운반 조건(온도와 압력)에 대한 통일된 규정이 없으므로, 다양한 운반 조건을 갖는 이산화탄소 운반용 선박이 제조되고 있는 실정이다. In addition, since there is no unified regulation on the transport conditions (temperature and pressure) of carbon dioxide, there is a situation that a ship for transporting carbon dioxide having various transport conditions has been manufactured.
본 발명은 전술된 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 실시예는 이산화탄소 전용 운반선뿐만 아니라, 일반 화물과 이산화탄소를 겸용하여 운반하는 겸용 운반선에서 범용되며, 경제성을 확보할 수 있게 하는 항구를 제시하는 목적을 갖는다.The present invention has been made to solve the above-described problems, the embodiment of the present invention is not only a carbon dioxide carrier, but also a common carrier and a combined carrier carrying both carbon dioxide and a port that allows to secure the economical Has a purpose to present.
구체적으로 항구에 정박한 겸용 운반선이 화물과 함께 이산화탄소를 하역 할 수 있게 하는 목적을 갖는다. Specifically, the purpose of the purpose is to allow a combined carrier docked at the port to unload carbon dioxide with cargo.
또한, 각 선박마다 설치되는 이산화탄소 운반 탱크의 운영 압력, 온도 조건이 항구에 구비되는 저장탱크와 서로 다른 경우에도 이산화탄소의 하역이 가능하게 하는 목적을 갖는다.In addition, even if the operating pressure, the temperature conditions of the carbon dioxide transport tank installed for each vessel is different from the storage tank provided in the port has the purpose of enabling the unloading of carbon dioxide.
또한, 육상에 다수 존재하는 이산화탄소 제공소 및 이산화탄소 저장소의 유통 허브(hub)가 될 수 있게 하는 목적을 갖는다.It also has a purpose to be a distribution hub of a large number of carbon dioxide providing stations and carbon dioxide storage existing on land.
또한, 안정된 이산화탄소 저장을 위하여 증기기체(BOG)에 대한 대책을 마련하는 목적을 갖는다. 또한 하역 중 발생하는 선박내의 이산화탄소 운반 탱크의 압력 조절이 가능하게 하는 목적을 갖는다.In addition, it has the purpose of providing a countermeasure against vapor gas (BOG) for stable carbon dioxide storage. It also has the purpose of enabling the pressure control of the carbon dioxide transport tank in the vessel generated during unloading.
또한, 건조 후 최초로 이산화탄소를 운반하는 선박의 탱크 압력, 온도조건을 미리 운영 조건에 따라 맞추어 주는 목적을 갖는다.In addition, it has the purpose of matching the tank pressure, temperature conditions of the vessel that carries carbon dioxide for the first time after drying in accordance with the operating conditions in advance.
또한, 이하역 과정 중 충분한 배관 내에 압력 저하로 인하여 결빙이 발생되지 아니하게 하는 목적을 갖는다.In addition, it has the purpose of preventing freezing due to pressure drop in a sufficient pipe during the following reverse process.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 실시예로 정박한 선박의 화물을 처리하는 화물물류시스템과, 이산화탄소를 저장하는 저장탱크가 구비되고, 상기 저장탱크에 보관되는 이산화탄소를 상기 선박으로 전송하거나, 상기 선박으로 운반된 이산화탄소를 상기 저장탱크로 전송하는 이산화탄소하역시스템이 함께 갖추어진 것을 특징으로 하는 이산화탄소 하역과 화물 하역이 가능한 항구를 제시한다. In order to solve the above problems, the present invention is provided with a cargo logistics system for handling the cargo of the vessel anchored in the embodiment, and a storage tank for storing carbon dioxide, and transmits the carbon dioxide stored in the storage tank to the vessel, The present invention provides a port capable of loading and unloading carbon dioxide, which is equipped with a carbon dioxide unloading system for transmitting carbon dioxide transported to the vessel to the storage tank.
또한, 상기 이산화탄소하역시스템에는 정박한 선박에 구비되는 이송탱크와 연통되는 기체파이프라인과 액체파이프라인과, 상기 저장탱크 내부에 형성되는 기체 이산화탄소와 상기 기체파이프라인을 연결하는 기체배관과, 상기 저장탱크 내부에 형성되는 액체 이산화탄소와 상기 액체파이프라인을 연결하는 액체유입배관 및 상기 액체유입배관과 병렬로 연결되고 상기 저장탱크 내의 액체 이산화탄소를 가압하는 제1펌프를 통하여 상기 액체파이프로 주입하는 액체주입배관;이 포함되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 하역과 화물 하역이 가능한 항구를 제시한다. In addition, the carbon dioxide unloading system includes a gas pipeline and a liquid pipeline in communication with the transfer tank provided in the anchored vessel, a gas pipe connecting the gas carbon dioxide formed in the storage tank and the gas pipeline, and the storage Liquid injecting into the liquid pipe through a liquid inlet pipe connecting the liquid carbon dioxide formed inside the tank and the liquid inlet pipe and a first pump connected in parallel with the liquid inlet pipe and pressurizing the liquid carbon dioxide in the storage tank. Presenting a port capable of loading and unloading carbon dioxide, characterized in that the pipe;
또한, 상기 저장탱크는 육상에 형성되는 이산화탄소 제공소 또는 이산화탄소 저장소와 파이프를 통하여 연결되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 하역과 화물 하역이 가능한 항구를 제시한다. In addition, the storage tank proposes a port capable of loading and unloading carbon dioxide, characterized in that connected to the carbon dioxide providing station or carbon dioxide reservoir formed on the land through a pipe.
또한, 상기 이산화탄소하역시스템에는 기체상의 이산화탄소를 액체상의 이산화탄소로 상변화시키는 재액화설비가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 하역과 화물 하역이 가능한 항구를 제시한다. In addition, the carbon dioxide unloading system proposes a port capable of loading and unloading carbon dioxide, characterized in that the re-liquefaction facility for phase-changing gaseous carbon dioxide into liquid carbon dioxide.
또한, 상기 이산화탄소하역시스템에는 액체상의 이산화탄소를 기체상의 이산화탄소로 상변화시키는 재기화설비가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 하역과 화물 하역이 가능한 항구를 제시한다. In addition, the carbon dioxide unloading system proposes a port capable of loading and unloading carbon dioxide, characterized in that the re-gasification facility for phase-changing the liquid carbon dioxide into gaseous carbon dioxide.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 이산화탄소 하역과 화물 하역이 가능한 항구에 따르면, 고유의 화물을 처리하는 화물물류시스템과 이산화탄소를 처리하는 이산화탄소하역시스템이 함께 구비됨으로써 화물과 이산화탄소를 겸용하여 운반하는 선박에 대한 종합 하역이 가능해지는 효과를 갖는다.According to the port capable of loading and unloading carbon dioxide according to an embodiment of the present invention as described above, a cargo logistics system for handling a unique cargo and a carbon dioxide unloading system for processing carbon dioxide are provided together to transport cargo and carbon dioxide in combination. It has the effect that the comprehensive unloading of the ship is possible.
구체적으로 이산화탄소 하역과 화물 하역이 같이 이루어짐으로써 겸용 선박이 화물 및 이산화탄소 물류 처리에 각각 소요되던 소요시간을 대폭 절감할 수 있게 되는 효과를 갖는다.Specifically, since the carbon dioxide unloading and the cargo unloading are performed together, the combined vessel has the effect of significantly reducing the time required for the cargo and carbon dioxide logistics processing, respectively.
또한, 이산화탄소하역시스템은 기존의 화물물류처리 항만시설을 이용함으로써, 이산화탄소하역 터미널의 별도 설치에 따른 초기 시설 투자비용을 절감하여 경제성이 뛰어난 효과를 갖는다.In addition, the carbon dioxide loading and unloading system by using the existing cargo logistics processing port facilities, it has an excellent economic efficiency by reducing the initial facility investment cost according to the separate installation of the carbon dioxide loading terminal.
또한, 이산화탄소 하역과 화물 하역이 가능한 항구는 이산화탄소 물류의 중심 역할을 담당하게 되어, 새롭게 부각되는 탄소 포집 및 저장(CCS) 산업의 활성화에 크게 이바지하는 효과를 갖는다.In addition, the ports capable of loading and unloading carbon dioxide play a central role in carbon dioxide logistics, which greatly contributes to the vitalization of the emerging carbon capture and storage (CCS) industry.
또한, 육상에 다수 존재하는 이산화탄소 제공소 및 이산화탄소 저장소와 파이프로 연계됨으로써 향후 이산화탄소 거래의 허브 역할을 수행하게 되며, 이산화 탄소 물류의 집중화로 경제성이 더욱 향상되는 효과를 갖는다.In addition, by being connected to a large number of carbon dioxide providers and carbon dioxide storage and pipes existing on the land, it will serve as a hub for future carbon dioxide trading, and the economic efficiency is further improved by the centralization of carbon dioxide logistics.
세부적으로, 압력레귤레이팅밸브와 온도조절설비가 구비되는 경우, 적정 운영조건이 다른 이송탱크를 구비하는 다양한 선박에 대한 이산화탄소 하역이 가능해지므로 범용성이 확보되는 효과를 갖는다. In detail, when the pressure regulating valve and the temperature control device are provided, the carbon dioxide can be unloaded to various vessels having transfer tanks having different proper operating conditions, thereby ensuring the versatility.
또한, 재액화설비를 통하여 저장탱크 뿐만 아니라 정박한 선박의 이송탱크의 증기기체를 처리할 수 있게 되며, 이산화탄소 하역 중 이송탱크와 저장탱크를 보다 안정되게 운영할 수 있게 하는 효과를 갖는다.In addition, through the reliquefaction facility it is possible to treat not only the storage tank but also the vapor gas of the transport tank of the anchored vessel, it has the effect of more stable operation of the transfer tank and storage tank during carbon dioxide unloading.
한편, 재액화설비의 인출배관과 이송탱크와 연통되는 기체배관을 직접 연결하는 경우에는 저장탱크를 거치지 아니하고 이송탱크의 증기기체를 재액화할 수 있으므로, 이송탱크의 적정 운영압력이 저장탱크의 내부압력보다 높은 경우에도 이송탱크의 고압을 신속하게 낮추어 안정시킬 수 있는 효과를 갖는다.On the other hand, when directly connecting the withdrawal pipe of the reliquefaction facility and the gas pipe communicating with the transfer tank, it is possible to reliquefy the vapor gas of the transfer tank without going through the storage tank, so that the proper operating pressure of the transfer tank is maintained inside the storage tank. Even if the pressure is higher than the high pressure of the transfer tank has a quick effect to stabilize.
또한, 재기화설비가 구비되는 경우에는 저장탱크 또는 이송탱크의 저압에 따른 제반 문제를 해결할 수 있게 되는 효과를 갖는다.In addition, when the regasification facility is provided, there is an effect that it is possible to solve the problems caused by the low pressure of the storage tank or the transfer tank.
또한, 부스터펌프가 더 구비되는 경우에는 항구의 규모에 따라 긴 액체파이프라인에서 압력의 저하에 따른 문제 없이 안정되게 선박의 이송탱크에서 액체 이산화탄소를 인출할 수 있게 되는 효과를 갖는다.In addition, when the booster pump is further provided, the liquid carbon dioxide can be stably drawn out from the transport tank of the ship stably without problems due to pressure drop in the long liquid pipeline according to the size of the port.
이하, 첨부도면의 바람직한 실시예를 통하여, 본 발명인 이산화탄소 하역과 화물 하역이 가능한 항구의 기능, 구성 및 작용을 상세히 설명한다.Hereinafter, through the preferred embodiment of the accompanying drawings, it will be described in detail the function, configuration and operation of the port capable of loading and unloading carbon dioxide of the present invention.
이하, 동일한 구성에 대한 도면부호는 동일하게 사용된다.Hereinafter, the reference numerals for the same configuration are used the same.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이산화탄소 하역과 화물 하역이 가능한 항구의 개념도이고, 도 2는 이산화탄소 겸용 운반선의 개략도이며, 도 7은 도 1에 도시된 이산화탄소 하역과 화물 하역이 가능한 항구에 채용된 이산화탄소하역시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 1 is a conceptual diagram of a port capable of loading and unloading carbon dioxide according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic view of a combined carbon dioxide transport ship, and FIG. 7 is employed in a port capable of loading and unloading carbon dioxide illustrated in FIG. 1. Is a block diagram schematically showing the carbon dioxide loading system.
본 발명의 실시예에 의한 이산화탄소 하역과 화물 하역이 가능한 항구(100)는, 선박(200)이 정박 가능하며, 정박된 선박(200)에 컨테이너 등 화물(C)을 하역하는 크레인(21), 화물을 적재 보관하는 야적장(22), 냉동창고(23) 등 정박한 선박의 화물을 처리하는 화물물류시스템(2)이 갖추어진 기존의 항만시설에, 이산화탄소를 저장하는 저장탱크(11)가 설치되어 있고, 정박한 선박에 이산화탄소를 하역할 수 있는 이산화탄소하역시스템(1)이 갖추어진 것이다. The
이때, 저장탱크(11)는 이산화탄소를 액체 상태로 저장하는 것으로 저온 고압을 유지할 수 있는 것이다. 또한, 저장탱크(11)는 다수가 구비되며, 몇몇의 저장탱크는 서로 연통되게 연결될 수 있다. 이러한 저장탱크는 선박을 통하여 운반된 이산화탄소를 받아 저장하거나, 선박으로 수송할 이산화탄소를 제공하는 것이다. At this time, the
또한, 저장탱크(11)는 육상에 형성되는 이산화탄소 제공소(source)(300) 또는 이산화탄소 저장소(storage)(400)와 파이프(P)를 통하여 연결되는 것이 바람직 하다.In addition, the
이때, 이산화탄소의 제공소(300)는 이산화탄소가 다량 발생하는 산업현장일 수 있고, 이산화탄소의 저장소(400)는 원유회수 증진 저장(EOR)이 적용되는 유전 등 다양한 이산화탄소의 수요처이다.In this case, the
이러한 이산화탄소 제공소(300) 또는 이산화탄소 저장소(400)는 다수가 저장탱크와 파이프(P)로 연결됨으로써, 이산화탄소 하역과 화물 하역이 가능한 항구(100)는 이산화탄소 거래에 있어서 이산화탄소 물류의 허브(hub) 기능을 갖게 된다. 즉, 다수의 이산화탄소 제공소에서 파이프를 통하여 수집된 이산화탄소를 임시 저장하였다가, 이산화탄소의 수송이 가능한 선박을 이용하여 원거리 수송하거나, 이산화탄소를 수송한 선박으로부터 이산화탄소를 받아 저장하였다가 다수의 이산화탄소 저장소의 필요에 따라 제공하며, 저장탱크를 통하여 선박간 이산화탄소의 이역이 이루어지게 하여 이산화탄소의 거래의 중심 역할을 할 수 있게 되는 것이다. Since the
한편, 도 2에는 이산화탄소와 화물을 동시에 수송할 수 있는 겸용 선박(200)을 도시하였다. 선박의 공간활용도를 증가시키기 위하여, 선박의 화물창(210) 중앙에는 화물이 적재되며, 양 측면에는 이산화탄소를 이송할 수 있는 이송탱크(220)가 구비될 수 있다. 이때, 기존의 화물 전용 수송선의 경우 일부 화물창에 이송탱크를 설치하여 소량의 이산화탄소를 수송할 수 있게 개조될 수 있다. 또한, 공간활용도를 높이기 위하여 상부갑판 상에 이송탱크를 설치하거나, 더욱 바람직하게는 발라스트에 이산화탄소탱크를 설치하여 발라스트에 채워지는 해수로 인한 환경오염의 정도를 덜며, 기존의 화물창의 적재 공간을 잠식하지 아니하게 구성하는 것이 더욱 바람직하다.Meanwhile, FIG. 2 shows a combined
물론, 항구에 정박하는 이산화탄소 운반선은 이산화탄소만을 수송하는 전용 선박일 수 있으며, 기타 천연가스와 이산화탄소를 번갈아가며 이송하는 혼용 선박일 수 있다. Of course, the carbon dioxide carrier moored in the port may be a dedicated vessel to transport only carbon dioxide, it may be a mixed vessel to alternately transport other natural gas and carbon dioxide.
이러한 각 선박들에 구비되는 이송탱크의 적정 이산화탄소 온도 및 압력 조건(이하 운영조건이라 함)는 이송탱크의 설계치에 따라 다를 수 있다. The appropriate carbon dioxide temperature and pressure conditions (hereinafter referred to as operating conditions) of the transfer tank provided in each of these vessels may vary depending on the design value of the transfer tank.
도 3은 도 1에 도시된 이산화탄소 하역과 화물 하역이 가능한 항구에 채용된 이산화탄소하역시스템의 재액화설비를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 3 is a block diagram schematically illustrating a reliquefaction facility of a carbon dioxide unloading system employed in a port capable of loading and unloading carbon dioxide shown in FIG. 1.
이산화탄소하역시스템(1)에는 선박에 구비된 이송탱크(220)에 연결되는 기체파이프라인(111) 및 액체파이프라인(112)과, 저장탱크(11)와 기체파이프라인(111)을 연결하는 기체배관(114), 저장탱크(11)와 액체파이프라인(112)을 연결하는 액체유입배관(116)과 액체주입배관(117)이 병렬되게 구비된다.The carbon
이때, 액체파이프라인(112)과 기체파이프라인(111)은 항구의 지면 시설 하부에 매설되거나, 지상에 노출되게 설치되어 선박이 정박한 위치까지 연장되며 이후에 호스나 로딩암(loading arm) 등을 통하여 선박에 연결된다. At this time, the
며, 정박한 선박에까지 연장된다. 기체파이프라인(111)과 액체파이프라인(112)은 선박에 구비된 이송탱크(220)의 배관과 연결되는 것으로, 기체파이프라인(111)은 이송탱크에 저장된 기체 이산화탄소가 유통되며, 액체파이프라인(112)은 이송탱크의 액체 이산화탄소가 유통되게 구성된다.It extends to the anchored ship. The
이러한 기체이송파이프와 액체이송파이프는 동시에 정박하는 다수의 선박에 구비된 액체탱크와 연결할 수 있도록, 도 1에 도시된 바와 같이 복수가 구비 되는 것이 바람직하다. 이때, 각 기체이송파이프와 액체이송파이프는 서로 독립되게 구비되거나, 하나의 취합파이프를 통하여 서로 연통가능하게 결합될 수도 있다. Such a gas transfer pipe and a liquid transfer pipe are preferably provided with a plurality, as shown in FIG. At this time, each of the gas transfer pipe and the liquid transfer pipe may be provided independently of each other, or may be coupled to communicate with each other through one collecting pipe.
한편, 기체배관(114)의 일단은 저장탱크(11)의 내부 상부에 형성되는 기체 이산화탄소를 취출할 수 있도록 통상 저장탱크(11)의 상단부에 결합되며, 타단은 기체파이프라인(111)에 결합되어 있다. On the other hand, one end of the
한편, 액체유입배관(116)은 액체파이프라인을 통하여 유입되는 액체 이산화탄소를 저장탱크(11) 내부로 유입시키는 것으로, 이 액체유입배관은 낙차에 의한 이산화탄소의 기화를 최소화하기 위하여 저장탱크의 저부에까지 연장형성되어 액체 이산화탄소가 저장탱크의 바닥부터 채워지도록 하는 것이 바람직하다.On the other hand, the
한편, 액체주입배관(117)은 저장탱크(11) 내의 액체 이산화탄소를 가압하는 제1펌프(118)가 구비되어 액체파이프라인(112)에 연결됨으로써, 저장탱크(11) 내의 액체 이산화탄소를 선박의 이송탱크(220)에 주입하게 된다. 이때, 제1펌프는 액상 유체를 가압할 수 있는 공지의 구성을 갖는 것이며, 저장탱크 내부 또는 외부에 구비될 수 있다.On the other hand, the
이때, 도시하지 아니하였으나, 액체유입배관과 액체주입배관은 어느 한 쪽 배관만을 사용할 수 있도록 각각 개폐밸브가 구비된다. 또는 액체유입배관과 액체주입배관을 독립된 배관으로 구성할 수도 있다. At this time, although not shown, the liquid inlet pipe and the liquid inlet pipe are each provided with an on-off valve so that only one of the pipe can be used. Alternatively, the liquid inlet pipe and the liquid inlet pipe may be configured as independent pipes.
한편, 기체배관(114)에는 저장탱크(11)와 이송탱크(220)가 서로 다른 운영조건을 갖는 경우, 저장탱크와 이송탱크의 적정 운영압력 차이를 유지시키는 압력레귤레이팅밸브(115)가 더 구비될 수 있다. 이때, 압력레귤레이팅밸브(115)를 전후로 기체배관(114)의 압력이 달라지므로, 저장탱크와 다른 적정 운영압력을 갖는 이송탱크에 이산화탄소를 하역할 수 있게 된다. 이러한 압력레귤레이팅밸브는 기체배관의 전후에서 압력을 달리할 수 있게 하는 감압 수단으로 압력콘트롤 밸브 등 다른 수단으로 전용될 수 있다. On the other hand, the
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 저장탱크와 이송탱크의 다른 운영조건에 따라 기체파이프라인(111) 또는 상기 액체파이프라인(112)을 통과하는 이산화탄소 온도를 변경시키는 온도조절설비(12)가 더 구비될 수 있다.In addition, as shown in Figure 6, according to different operating conditions of the storage tank and the transfer tank
온도조절설비(12)는 공지된 구성의 히터(121) 또는 쿨러(122)로 이루어지는데, 히터는 항구 주변 해수를 열원으로 사용하는 것이고, 쿨러는 암모니아 등 냉매와 열교환기 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.The
구체적으로 온도조절설비(12)는 각 액체파이프라인(112) 또는 기체파이프라인(111)의 전,후에 개폐밸브가 연결되며 서로 병렬로 연결되는 쿨러(122)와 히 터(121)로 이루어질 수 있다. 이러한 개폐밸브의 선택적 개방을 통하여, 저장탱크의 적정 운영온도와 이송탱크의 적정 운영온도의 높고 낮음과, 이산화탄소의 선적 또는 하적 상황에 따라, 액체파이프라인(112) 또는 기체파이프라인(111)을 통과하는 이산화탄소가 각 히터(121) 또는 쿨러(122)를 선택적으로 통과하게 된다.Specifically, the
특히, 기체 이산화탄소는 온도에 따라 압력이 민감하게 변화하므로 온도조절설비는 전술된 압력레귤레이팅밸브과 연동하여 작동 제어되는 것이 바람직하다. In particular, since the gas carbon dioxide changes the pressure sensitively with temperature, it is preferable that the temperature control system is operated and controlled in conjunction with the above-described pressure regulating valve.
또한, 도 3에서 액체파이프라인(112)에는 이송탱크(220)로 운반된 이산화탄소를 고압으로 흡입하도록 부스터펌프(113)가 병렬 연결될 수 있다.In addition, in Fig. 3, the
주로 소규모 이송탱크가 설치되는 겸용 선박에서 액체 이산화탄소를 자체 배출하기 위한 이송펌프가 설치되지 아니한 경우에는, 항구의 크기에 따라 길게 형성되는 액체파이프라인으로 액체 이산화탄소가 원활하게 이송할 수 있도록 이송탱크의 이산화탄소를 고압으로 흡입하는 부스터펌프(113)가 구비되는 것이 바람직하다. In the case where a transfer pump for discharging liquid carbon dioxide is not installed in a combined vessel in which a small transfer tank is installed, the transfer tank can be smoothly transferred to a liquid pipeline formed long according to the port size. It is preferable that a
부스터펌프(113)는 일종의 흡입펌프로 공지된 구성을 갖으며, 선박에 별도의 이산화탄소 펌핑 수단이 구비된 경우나, 선박에 펑핑 수단이 없더라도 이송탱크의 내부 압력이 충분히 높은 경우에는 부스터펌프를 경유하지 아니하고 곧바로 저장탱크로 이산화탄소가 이송되도록 부스터펌프는 액체파이프라인에 병렬로 연결된다.
다시 도 3을 참고하면, 이산화탄소하역시스템(1)에는 기체상의 이산화탄소를 액체상의 이산화탄소로 상변화시키는 재액화설비(13)가 더 구비될 수 있다.Referring back to FIG. 3, the carbon
저장탱크(11)는 항구에 정박하는 다수의 선박과 수시로 이산화탄소를 교환함으로써 증기기체(BOG)가 다량 발생될 조건을 갖추고 있다. 따라서 재액화설비(13)를 구비하여 저장탱크에서 발생하는 증기기체(BOG)를 포집하여 재액화시켜 저장탱크에 저장하연 저장탱크를 안정되게 하는 것이다.The
또한, 정박한 선박의 이송탱크(220) 역시 항해를 마치고 항구에 정박할 때 즈음하여 이송탱크의 내압이 최대로 상승하게 되므로, 항구에 구비되는 이산화탄소하역시스템(1)에 구비된 재액화설비(13)를 통하여 이송탱크의 압력을 조절할 필요가 있게 된다. In addition, the
물론, 선박에 자체 재액화설비가 구비된 경우에는 선박의 운항 중에 증기기체를 자체 재액화처리 할 수 있으나, 주로 겸용 선박에는 경제적 이유로 재액화설비를 구비하기 어려운 점이 있는 것이다. 이러한 겸용 선박이 항구에서 재액화설비를 이용할 수 있게 됨으로써 이송탱크의 안정성에도 큰 도움을 줄 수 있게 된다.Of course, if the vessel is equipped with its own reliquefaction equipment, the steam gas can be self-liquefied itself during the operation of the ship, but the combined vessel is difficult to provide a reliquefaction facility mainly for economic reasons. The combined use of the reliquefaction facility in the port can greatly help the stability of the transfer tank.
이러한 재액화설비(13)에는 저장탱크(11)에서 발생되는 증기기체(BOG)를 제1압축기(131)를 거쳐 압축한 후 재액화장치(133)로 이송하는 인출배관(132)과, 재액화장치(133)를 통하여 액화된 이산화탄소를 가압하는 제2펌프(134)와, 제2펌프(134)를 통해 가압된 이산화탄소가 통과하고, 상기 저장탱크(11)의 내부 저부에까지 삽입되는 재주입배관(135)이 포함된다.The
인출배관(132)은 기체배관과 마찬가지로 저장탱크의 내부 상부에 밀집되는 기체 이산화탄소를 배출시키도록, 통상 저장탱크의 상부에 연결되어 있다. 이때 인 출배관(132)에는 공지된 구성을 갖는 제1압축기(131)가 구비되어, 수집된 증기기체를 가압한 후 재액화장치(133)에 공급하게 된다.The
재액화장치(133)는 공지된 구성을 갖는 것으로, 증기기체로 부터 다시 액화된 이산화탄소를 생성하는 것이다. 재주입배관(135)은 액화된 이산화탄소를 다시 저장탱크(11)에 유입되게 하는 것으로, 재주입배관(135)에 구비되는 제2펌프(134)는 제1펌프와 같이 공지된 구성을 갖는다.The
저장탱크(11)에서 발생되는 증기기체는 이러한 구성을 갖는 재액화설비(13)를 통하여 처리되며, 저장탱크(11)는 기체배관(114), 기체파이프라인(111)을 통하여 선박의 이송탱크와 연통되므로 재액화설비를 가동하여 증기기체로 인하여 고압 상태인 이송탱크의 압력을 낮출 수 있게 된다. The vapor gas generated from the
즉, 이송탱크(220)의 증기기체로 인한 고압 상태는, 이송탱크(220) 보다 저압 상태이며, 이송탱크(220)보다 기체 이산화탄소의 저장 용적이 큰 저장탱크(11)와 연결됨으로써 이송탱크의 압력을 1차적으로 낮출 수 있게 되며, 나아가 이송탱크(220)와 저장탱크(11)의 내부가 동일하게 높은 상태인 경우 등에서 재액화설비(13)를 가동함으로써 이송탱크(220)의 기체 이산화탄소의 압력을 2차적으로 보다 확실하게 하강시킬 수 있게 된다. That is, the high pressure state due to the vapor gas of the
한편, 도 4는 다른 실시예에 따른 재액화설비를 개략적으로 나타낸 블록도이다. On the other hand, Figure 4 is a block diagram schematically showing a reliquefaction equipment according to another embodiment.
다른 실시예에 따른 재액화설비(13′)는 다음의 설명을 제외하고는 전술된 재액화설비와 동일한 구성을 갖는다.The reliquefaction facility 13 'according to another embodiment has the same configuration as the reliquefaction facility described above except for the following description.
재액화설비(13′)의 인출배관(132)과 기체배관(114)은 서로 연통되게 연결되어 있으며, 저장탱크(11)에 연결되는 인출배관과 기체배관에는 개폐가 가능한 개페밸브가 구비된다. The
이때, 저장탱크에 각기 연결되는 인출배관(132)과 기체배관(114)을 대신하여, 인출배관(132)과 기체배관(114)이 연통되는 부분에서 연통부분에서 인출되는 단일배관(136)이 저장탱크의 증기기체를 배출할 수 있게 저장탱크(11)에 결합되며, 이 단일배관(136)에 개폐밸브(137)가 구비될 수 있다.At this time, in place of the
이러한 다른 실시예에 따른 재액화설비(13′)는, 개폐밸브(137)를 잠금으로써 이송탱크(220)에서 인출되는 증기기체가 저장탱크(11)를 거치지 아니하고 재액화장치(133)에 바로 유입된다.In the
이로써 저장탱크의 적정 운영압력보다 낮은 적정 운영압력을 갖는 일부 이송탱크의 고압을 해소할 수 있게 되는 것이다. 한편, 저장탱크와 이송탱크의 운영조건과 상관없이 이송탱크와 재액화설비가 직접 연결됨으로써 이송탱크의 압력을 신속하게 저감시킬 수 있게 되는 것이다. As a result, it is possible to relieve the high pressure of some transfer tanks having an appropriate operating pressure lower than that of the storage tank. On the other hand, regardless of the operating conditions of the storage tank and the transfer tank is directly connected to the transfer tank and the reliquefaction facility will be able to quickly reduce the pressure of the transfer tank.
한편, 도 5는 도 1에 도시된 이산화탄소 하역과 화물 하역이 가능한 항구에 채용된 이산화탄소하역시스템의 재기화설비를 개략적으로 나타낸 블록도이다. On the other hand, Figure 5 is a block diagram schematically showing the regasification equipment of the carbon dioxide loading system employed in the port capable of loading and unloading the carbon dioxide shown in FIG.
이산화탄소하역시스템(1)에는 저장탱크(11) 또는 이송탱크(220) 내의 압력 저하에 따라 결빙이 발생하지 아니하도록 저장된 액체 이산화탄소를 기화시켜 기체 이산화탄소를 생성한 후 다시 저장탱크(11) 또는 연결된 이송탱크(220)에 주입하는 재기화설비(14)가 더 구비될 수 있다.The carbon
또한, 재기화설비(14)는 건조 또는 이송탱크 수리 후 최초로 이산화탄소를 저장하는 선박이나, 오랜 기간 사용하지 아니하여 상압(주로 대기압) 상태인 이송탱크(220)를 액체 이산화탄소의 주입이 가능한 이산화탄소의 삼중점 이상의 고압 환경으로 변경시키기 위해서도 사용된다.In addition, the
구체적으로 이러한 재기화설비(14)에는 저장탱크(11)의 내부에 구비된 제3펌프(141)를 통하여 인출 액체 이산화탄소를 기화시키는 기화기(142)와, 이 기화기에 연결되는 기액분리기(143)와, 기액분리기에서 분리된 기체 이산화탄소가 통과하며 기체배관(114)과 연통되는 이송배관(144)이 포함된다. Specifically, the
이때, 저장탱크(11)에 구비되는 제3펌프(141)는 액체 이산화탄소를 펌핑하여 이송시키는 것으로, 전술된 제1,2펌프와 같이 공지된 구성을 갖는다. At this time, the
기화기(142)는 전기 에너지, 해수 또는 공기 등 열원을 사용하여 액체 이산화탄소를 기체 이산화탄소로 상변화시키는 공지된 구성을 갖는 것이다. 이때, 기화기(142)에 사용되는 열원은 항구 주변의 해수인 것이 바람직하다. The
기화된 이산화탄소는 포화상태로 액체 이산화탄소가 함유되어 있다. 따라서 기화된 이산화탄소는 기액분리기(143)를 통과하면서 순수 기체 이산화탄소와 액체 이산화탄소를 분류하며, 기액분리기(143)를 통하여 얻어진 기체 이산화탄소는 이송배관을 통하여 기체배관(114)으로 유입되게 구성하며, 한편 액체 이산화탄소는 액체유입배관(116)을 통하여 다시 저장탱크(11)로 회수되게 한다. Vaporized carbon dioxide contains saturated liquid carbon dioxide. Therefore, the vaporized carbon dioxide passes through the gas-
한편, 재기화설비(14)를 통하여 얻어진 기체 이산화탄소를 선박의 이송탱크에 더욱 적극적으로 주입하기 위하여, 이송배관(144)을 통하여 상기 기체 이산화탄소를 가압하는 제2압축기(145)가 상기 기체배관(114)과 병렬로 연결될 수 있다.On the other hand, in order to more actively inject the gas carbon dioxide obtained through the
이 제2압축기(145)는 기체 이산화탄소를 가압하는 것으로, 제1압축기와 같이 공지된 구성을 갖는 것이다. 이 제2압축기를 가압된 이산화탄소는 기체배관(114)과 기체파이프라인(111)을 통하여 이송탱크(220)에 주입됨으로써 선박의 압력을 높일 수 있게 된다. The
또한, 전술된 온도조절수단을 통하여 기체 이산화탄소를 냉각시킴으로써 이송탱크를 운영조건에 맞출 수 있게 된다.In addition, by cooling the gaseous carbon dioxide through the above-described temperature control means it is possible to match the transfer tank to the operating conditions.
한편, 이송탱크의 운영조건에 따라 제2압축기를 작동할 필요가 없는 경우에는 제2압축기의 전후단에 구비되는 개폐밸브를 잠그고, 원래의 기체배관에 병렬 설치된 개폐밸브를 개방하여 제2압축기를 거치지 아니하고 바로 이송탱크에 기체 이산화탄소가 주입되게 할 수 있다.On the other hand, when it is not necessary to operate the second compressor according to the operating conditions of the transfer tank, the on-off valves provided at the front and rear ends of the second compressor are closed, and the on-off valves installed in parallel to the original gas pipe are opened to open the second compressor. Gas carbon dioxide can be injected directly into the transfer tank without going through it.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이산화탄소 하역과 화물 하역이 가능한 항구의 개념도.1 is a conceptual view of a port capable of loading and unloading carbon dioxide according to an embodiment of the present invention.
도 2는 이산화탄소 겸용 운반선의 개략도.2 is a schematic diagram of a combined carbon dioxide carrier.
도 3은 도 1에 도시된 이산화탄소 하역과 화물 하역이 가능한 항구에 채용된 이산화탄소하역시스템의 재액화설비를 개략적으로 나타낸 블록도.Figure 3 is a schematic block diagram showing the reliquefaction equipment of the carbon dioxide unloading system employed in the port capable of loading and unloading carbon dioxide shown in Figure 1;
도 4는 다른 실시예에 따른 재액화설비를 개략적으로 나타낸 블록도.Figure 4 is a block diagram schematically showing a reliquefaction facility according to another embodiment.
도 5는 도 1에 도시된 이산화탄소 하역과 화물 하역이 가능한 항구에 채용된 이산화탄소하역시스템의 재기화설비를 개략적으로 나타낸 블록도.Figure 5 is a schematic block diagram showing the regasification facility of the carbon dioxide unloading system employed in the port capable of loading and unloading carbon dioxide shown in Figure 1;
도 6은 도 1에 도시된 이산화탄소 하역과 화물 하역이 가능한 항구에 채용된 이산화탄소하역시스템의 온도조절설비를 개략적으로 나타낸 블록도.Figure 6 is a schematic block diagram showing the temperature control equipment of the carbon dioxide unloading system employed in the port capable of loading and unloading carbon dioxide shown in Figure 1;
도 7은 도 1에 도시된 이산화탄소 하역과 화물 하역이 가능한 항구에 채용된 이산화탄소하역시스템을 개략적으로 나타낸 블록도.7 is a schematic block diagram showing a carbon dioxide unloading system employed in a port capable of loading and unloading carbon dioxide shown in FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 항구100: port
1 : 이산화탄소하역시스템1: CO2 loading system
11 : 저장탱크11: storage tank
111 : 기체파이프라인 112 : 액체파이프라인 113 : 부스터펌프111
114 : 기체배관 115 : 압력레규레이팅밸브 116 : 액체유입배관114: gas piping 115: pressure regulating valve 116: liquid inlet piping
117 : 액체주입배관 118 : 제1펌프117: liquid injection pipe 118: first pump
12 : 온도조절센서 12: temperature control sensor
121 : 히터 122 : 쿨러121: heater 122: cooler
13,13′ : 재액화설비13,13 ′: Reliquefaction facility
131 : 제1압축기 132 : 인출배관 133 : 재액화장치131: first compressor 132: withdrawal pipe 133: reliquefaction apparatus
134 : 제2펌프 135 : 재주입배관 136 : 단일배관134: second pump 135: re-injection pipe 136: single pipe
137 : 개폐밸브137: on-off valve
14 : 재기화설비14: regasification equipment
141 : 제3펌프 142 : 기화기 143 : 기액분리기141: third pump 142: vaporizer 143: gas-liquid separator
144 : 이송배관 145 : 제2압축기144: conveying piping 145: second compressor
2: 화물물류분류시스템2: cargo logistics classification system
21 : 크레인 22 : 야적장 23 : 냉동창고21
200 : 선박200: ship
210 : 화물창 220 : 이송탱크210: cargo hold 220: transfer tank
C : 화물 300 : 이산화탄소 제공소 400 : 이산화탄소 저장소C: Cargo 300: Carbon Dioxide Provider 400: Carbon Dioxide Storage
P : 파이프P: Pipe
Claims (13)
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KR1020090043594A KR20100124537A (en) | 2009-05-19 | 2009-05-19 | Harbor for loading and unloading the cargo and carbon dioxide |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |