KR20100129039A - 스프레이 노즐을 구비하는 선박 - Google Patents

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Abstract

LNG가 저장되는 저장탱크를 냉각시키기 위한 스프레이 노즐을 구비하는 선박이 개시된다.
본 발명에 따른 선박은 천연가스를 생산하는 생산설비와, 상기 생산설비에서 생산된 천연가스를 액화시키는 액화장치와, 상기 액화장치에 의해 액화된 LNG를 저장하는 복수개의 저장탱크와, 상기 액화장치와 상기 복수개의 저장탱크를 각각 연결하는 연결관과, 상기 연결관으로부터 분지된 분지관에 구비되어 상기 각 저장탱크의 상부로 액화된 LNG를 분사하는 복수개의 스프레이 노즐을 구비한다.
LNG, 탱크, 스프레이, 분지관, 주 스프레이 노즐, 보조 스프레이 노즐

Description

스프레이 노즐을 구비하는 선박{Ship having spray nozzle}
본 발명은 LNG가 저장되는 저장탱크를 냉각하기 위해 LNG를 분사하는 스프레이 노즐을 구비하는 선박에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 많은 양의 LNG를 분사하는 주 스프레이 노즐 외에 적은 양의 LNG를 분사하는 보조 스프레이 노즐을 구비하는 선박에 관한 것이다.
최근 재기화 액화천연가스 운반선(LNG RV)이나 부유식 액화천연가스저장선(FSRU), 부유식 액화천연가스생산 저장설비(LNG FPSO)와 같은 선박이 등장하고 있다. 이와 같은 선박에는 멤브레인형(membrane type) 저장탱크가 설치될 수 있는데, 이러한 멤브레인형 저장탱크는 슬로싱(sloshing)에 의해 손상이 발생할 뿐 아니라, 상갑판 위에 여러 가지 설비를 탑재하기 위한 공간이 부족하다는 문제점이 있었다.
이와 같은 멤브레인형 저장탱크의 단점을 보완하기 독립형(SPB type: Self-Supporting Prismatic type) 저장탱크가 등장하였다. 상기 독립형 저장탱크는 슬로싱에 의한 제약조건이 없으며 상갑판 위에 여러 가지 설비를 탑재하기 위한 공간이 많이 생기므로 부유식 액화천연가스생산 저장설비(LNG FPSO: LNG Floating Production Storage Offloading)에 많이 사용되고 있다.
상기 부유식 액화천연가스생산 저장설비의 경우 액화되어 저장탱크에 저장된 LNG를 터미널이나 LNG 운반선으로 하역한 이후 일정시간 동안 상기 저장탱크 내부에 LNG가 없을 경우 상기 저장탱크 내부의 온도는 상승하게 된다.
저장탱크 내부의 온도가 상승한 상태에서 생산된 LNG를 저장탱크로 투입하게 되면 저장탱크 하부의 온도는 투입되는 LNG에 의해 계속해서 내려가는데 반해 저장탱크 상부의 온도는 높은 상태로 유지되므로, 상기 저장탱크의 상부와 하부는 온도차가 발생하게 된다. 이와 같이 저장탱크 상부와 저장탱크 하부의 온도차가 발생되면 상기 저장탱크가 비틀리거나 상기 저장탱크에 크랙(crack)이 발생하는 등과 같은 손상이 발생할 수 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 저장탱크 하부에 저장된 LNG를 저장탱크의 상부로 이송하기 위한 구동력을 제공하는 펌프와, 상기 펌프와 연결되어 LNG를 상기 저장탱크의 상부로 안내하는 연장관과, 상기 연장관의 단부에 구비되어 상기 저장탱크의 상부에서 LNG를 분사하는 스프레이 노즐을 설치하였다.
특히, 상기 저장탱크가 독립형 저장탱크인 경우 저장탱크 자체의 무게가 무겁기 때문에 상기 저장탱크 내부를 냉각시키기 위해 많은 양의 스프레이 노즐을 설치하여야 한다.
이와 같이 저장탱크 내부에 많은 양의 스프레이 노즐이 설치됨으로써 상기 저장탱크 내부의 온도가 조금 상승하더라도 많은 스프레이 노즐을 설치하여 저장탱 크를 냉각시켜야 한다.
그러나, 저장탱크 내부의 온도가 조금 상승하더라도 많은 양의 스프레이 노즐을 사용하여 한꺼번에 많은 양의 LNG를 저장탱크로 분사하게 되면, 선박에서 필요로 하는 양보다 많은 양의 증발가스가 발생하는 문제점이 있다.
또한, 저장탱크 내부로 LNG를 분사하기 위해서는 저장탱크 하부에 설치된 펌프를 사용해야 한다. 따라서, 생산된 LNG를 일단 저장탱크 내부로 저장한 후 저장된 LNG를 스프레이 노즐을 이용하여 분사해야 하므로 펌프를 구동하기 위한 에너지가 소비되는 문제가 있다.
본 발명은 LNG가 저장되는 저장탱크의 상하부 온도차에 따라 최소한의 증발가스를 발생시키며 저장탱크를 냉각시킬 수 있는 스프레이 노즐을 구비하는 선박을 제공한다.
또한, LNG를 저장탱크 내부로 분사하기 위한 펌프가 저장탱크 내부에 설치될 필요가 없는 스프레이 노즐을 구비하는 선박을 제공한다.
본 발명에 따른 선박은 천연가스를 생산하는 생산설비와, 상기 생산설비에서 생산된 천연가스를 액화시키는 액화장치와, 상기 액화장치에 의해 액화된 LNG를 저 장하는 복수개의 저장탱크와, 상기 액화장치와 상기 복수개의 저장탱크를 각각 연결하는 연결관과, 상기 연결관으로부터 분지된 분지관에 구비되어 상기 각 저장탱크의 상부로 액화된 LNG를 분사하는 복수개의 스프레이 노즐을 구비한다.
또한, 상기 복수개의 스프레이 노즐은 상기 각 저장탱크를 형성하는 주변 벽을 따라 최상부에 설치되는 복수개의 주 스프레이 노즐(main-spray nozzle)을 구비할 수 있다.
또한, 상기 복수개의 스프레이 노즐은 각 저장탱크의 구조를 안정화시키는 스와시 벌크헤드(Swash Bulkhead)의 상부에 설치되는 복수개의 보조 스프레이 노즐(sub-spray nozzle)을 구비할 수 있다.
이때, 상기 보조 스프레이 노즐의 개수는 상기 주 스프레이 노즐의 개수보다 적은 것이 바람직하다.
또한, 상기 복수개의 보조 스프레이 노즐 중 일부는 일측 저장탱크로 LNG를 분사하도록 설치되고, 상기 복수개의 보조 스프레이 노즐 중 일부는 타측 저장탱크로 LNG를 분사하도록 설치되는 것이 바람직하다.
상기 저장탱크는 독립형 저장탱크로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 스프레이 노즐을 구비하는 선박은 저장탱크의 상부와 하부의 온도차가 작은 경우에는 보조 스프레이 노즐을 사용하여 저장탱크를 냉각시킬 수 있으므로 증발가스의 발생을 줄일 수 있다.
또한, 생산설비에서 생산된 후 액화된 LNG를 바로 저장탱크로 분사할 수 있으므로 저장탱크 내부에 펌프를 구비하지 않아도 되며, 펌프를 사용하지 않아도 되므로 에너지 효율 면에서 유리하다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스프레이 노즐을 구비하는 선박에 대해 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하에서는 부유식 액화천연가스생산 저장설비를 예로 들어 설명하나 본 발명은 부유식 액화천연가스생산 저장설비뿐만 아니라 다른 선박에도 적용될 수 있음을 밝혀 둔다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 액화천연가스생산 저장설비의 개념도이고, 도 2는 스와시 벌크헤드의 상부에 설치되는 보조 스프레이 노즐을 도시한 도면이며, 도 3은 주 스프레이 노즐 및 보조 스프레이 노즐이 설치되는 위치를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 액화천연가스생산 저장설비(10)는 천연가스를 생산하기 위한 생산설비(20)와, 상기 생산설비(20)에서 생산된 천연가스를 액화시키는 액화장치(30)와, 상기 액화장치(30)에 의해 액화된 천연가스를 저장하는 저장탱크(40)를 구비한다. 상기 액화장치(30)와 저장탱크(40)는 연결관(35)에 의해 연결되어 상기 액화장치(30)에서 액화된 LNG가 상기 저장탱크(40)로 저장된다.
여기서 상기 부유식 액화천연가스생산 저장설비(10)에 사용되는 저장탱크(40)는 슬로싱(sloshing)에 의한 손상을 방지 할 수 있도록 독립형 저장탱크로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 부유식 액화천연가스생산 저장설비(10)는 전기를 발생시키는 엔진(11)과, 상기 부유식 액화천연가스생산 저장설비(10)에 액화장비를 운전할 수 있는 필요한 동력을 생산하기 위한 가스 터빈(12) 등을 구비한다.
상기 부유식 액화천연가스생산 저장설비(10)에서 생산된 후 상기 저장탱크(40)에 저장된 LNG는 육지의 터미널이나 LNG 운반선으로 하역된다.
상기 저장탱크(40)에 저장된 LNG를 육지의 터미널이나 LNG 운반선으로 이송할 때, 상기 LNG 중 일부는 증발하여 증발가스로 변하게 된다. 이와 같이 발생된 증발가스는 엔진(11)으로 공급되어 부유식 액화천연가스생산 저장설비(10)의 전기를 발생하는데 사용되거나, 가스 터빈(12)으로 공급되어 부유식 액화천연가스생산 저장설비(10)에 필요한 동력을 생산하는데 사용된다.
한편, 상기 저장탱크(40)에 저장된 LNG가 육지의 터미널이나 LNG 운반선으로 하역되어 상기 저장탱크(40) 내부가 비게 되면 상기 저장탱크(40) 내부의 온도는 다소 올라가게 된다.
이와 같이 온도가 상승한 저장탱크(40) 내부로 많은 양의 극저온의 액화 LNG를 투입하게 되면 액화 LNG가 직접적으로 접촉하는 저장탱크(40) 하부의 온도는 급격하게 낮아지는 반면, 저장탱크(40) 상부의 온도는 급격하게 변화되지 않으므로 상기 저장탱크(40) 상부와 하부의 온도차에 의해 저장탱크(40)가 뒤틀리거나 저장 탱크(40)에 크랙(crack)이 발생하는 등과 같은 손상이 발생할 수 있따.
따라서, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 저장탱크(40) 내부로 많은 양의 LNG를 투입하기에 앞서 적은 양의 LNG를 상기 저장탱크(40)의 상부로부터 분사하여 분사된 LNG가 저장탱크(40)의 벽을 따라 흘러 저장탱크(40) 내부의 온도를 내리도록 한다. 따라서, 저장탱크(40) 상부의 온도와 저장탱크(40) 하부의 온도가 서로 비슷해지면서 저장탱크(40) 내부의 온도가 낮아지게 된다.
이와 같이 저장탱크(40) 내부의 온도를 낮추기 위해 저장탱크(40)로 LNG를 분사하는 스프레이 노즐(75, 85)이 설치된다.
본 실시예에서는 상기 스프레이 노즐(75, 85)로 공급되는 LNG가 생산설비(20)에서 생산되어 액화장치(30)에 의해 액화되어 저장탱크(40)로 저장될 LNG 중 일부를 상기 저장탱크(40) 내부의 온도를 낮추기 위해 사용한다.
이와 같이 저장탱크(40) 내부로 LNG를 분사함으로써 저장탱크(40)의 온도를 낮추기 위해 액화장치(30)와 저장탱크(40)를 연결하는 연결관(35)에서 분지된 분지관(60)을 구비한다.
또한, 상기 분지관(60)에서 주 스프레이 라인(70)과 보조 스프레이 라인(80)이 각각 분지된다.
상기 주 스프레이 라인(70) 상에는 상기 분지관(60)에서 주 스프레이 라인(70)으로 유입되는 LNG를 단속하는 밸브(61)가 설치되고, 상기 보조 스프레이 라인(80) 상에는 상기 분지관(60)에서 보조 스프레이 라인(80)으로 유입되는 LNG를 단속하는 밸브(62)를 구비한다.
상기 주 스프레이 라인(70)은 상기 분지관(60)으로부터 연장된 주 연장관(71)과, 상기 주 연장관(71)에서 횡방향으로 연장되어 주 스프레이 노즐(75)이 설치되는 주 설치관(72)을 구비한다. 상기 주 설치관(72)은 상기 저장탱크(40)를 형성하는 주변 벽(41)을 따라 설치되고, 상기 주 설치관(72)에는 복수개의 주 스프레이 노즐(75)이 설치된다.
상기 보조 스프레이 라인(80)은 상기 분지관(60)으로부터 연장된 보조 연장관(81)과, 상기 보조 연장관(81)에서 횡방향으로 연장되어 보조 스프레이 노즐(85)이 설치되는 보조 설치관(82)을 구비한다. 상기 보조 설치관(82)은 각 저장탱크(40)의 경계를 구획하는 스와시 벌크헤드(42: Swash Bulkhead)를 따라 설치되고, 상기 보조 설치관(82)에는 복수개의 보조 스프레이 노즐(85)이 설치된다.
이때, 상기 보조 스프레이 노즐(85)의 개수는 주 스프레이 노즐(75)의 개수보다 적은 것이 바람직하다.
도 2에 도시된 바와 같이 스와시 벌크헤드(42)의 상부에는 이웃하는 두 개의 저장탱크(40) 내부에서 발생된 증발가스가 서로 이동하도록 형성된 개구부(43)가 형성된다.
도 2에 도시된 바와 같이 복수개의 보조 스프레이 노즐(85)은 스와시 벌크헤드(42)의 상부에 설치되어 스와시 벌크헤드(42)의 상부에 형성된 개구부(43)를 통해 저장탱크(40) 내부로 LNG를 분사한다.
도 3은 저장탱크(40)에 설치되는 주 설치관(72) 및 주 스프레이 노즐(75)과, 보조 설치관(82) 및 보조 스프레이 노즐(85)의 위치를 나타낸 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이 보조 설치관(82)에 설치되는 복수개의 보조 스프레이 노즐(85) 중 일부는 일측 저장탱크로 LNG를 분사하도록 설치되고, 상기 복수개의 보조 스프레이(85) 노즐 중 일부는 타측 저장탱크로 LNG를 분사하도록 설치된다.
이하에서는 상기 주 스프레이 노즐(75)과 보조 스프레이 노즐(85)의 사용방법에 대해 설명한다.
상기 저장탱크(40)를 수리를 해야 할 경우는 상기 저장탱크(40) 내부로 작업자가 들어가야 하기 때문에 저장탱크(40) 내부의 LNG를 완전히 비우고 상기 저장탱크(40)의 온도를 상온으로 만들어야 한다. 상기 저장탱크(40)의 수리가 끝난 후 상기 저장탱크로 생산된 액화 LNG를 저장하기 위해서는 상기 저장탱크(40)를 냉각시켜야 한다.
상기와 같은 경우에는 상기 저장탱크(40)의 온도가 상온까지 올라간 상태이므로 상기 저장탱크(40) 내부를 냉각시키기 위해서는 주 스프레이 라인(70) 상에 설치된 밸브(61)를 개방하여 주 스프레이 노즐(75)로 LNG가 분사되도록 함으로써 상기 저장탱크(40) 내부를 냉각시키는 것이 바람직하다.
그러나, 상기 부유식 액화천연가스생산 저장설비에 저장된 LNG를 터미널이나 LNG 운반선으로 하역하여 저장탱크(40) 내부가 비어 있을 경우, 상기 저장탱크(40) 내부의 온도는 다소 상승하지만 온도의 상승폭은 그다지 크지 않다.
따라서, 이 경우에는 상기 저장탱크(40) 내부를 냉각시키기 위해 보조 스프레이 라인(80) 상에 설치된 밸브(62)를 개방하여 보조 스프레이 노즐(85)로 LNG가 분사되도록 함으로써 상기 저장탱크(40) 내부를 냉각시켜도 충분하다.
이와 같이 생산설비(20)에서 생산된 LNG를 저장탱크(40) 내부를 냉각시키기 위해 사용할 수 있으므로 펌프가 없이도 저장탱크(40) 내부에 LNG를 분사할 수 있어 에너지 효율 면에서 유리하다.
또한, 저장탱크(40)의 온도 상승폭이 크지 않을 경우에는 보조 스프레이 노즐(85)을 이용하여 상기 저장탱크(40) 내부로 LNG를 분사함으로써 저장탱크(40)에 많은 양의 증발가스가 발생하는 양을 줄일 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 따른 스프레이 노즐을 구비하는 선박에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 액화천연가스생산 저장설비의 개념도.
도 2는 스와시 벌크헤드의 상부에 설치되는 보조 스프레이 노즐을 도시한 도면.
도 3은 주 스프레이 노즐 및 보조 스프레이 노즐이 설치되는 위치를 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20: 생산설비 30: 액화장치
35: 연결관 40: 저장탱크
60: 분지관 70: 주 스프레이 라인
75: 주 스프레이 노즐 80: 보조 스프레이 라인
85: 보조 스프레이 노즐

Claims (6)

  1. 천연가스를 생산하는 생산설비와,
    상기 생산설비에서 생산된 천연가스를 액화시키는 액화장치와,
    상기 액화장치에 의해 액화된 LNG를 저장하는 복수개의 저장탱크와,
    상기 액화장치와 상기 복수개의 저장탱크를 각각 연결하는 연결관과,
    상기 연결관으로부터 분지된 분지관에 구비되어 상기 각 저장탱크의 상부로 액화된 LNG를 분사하는 복수개의 스프레이 노즐을 포함하는 선박.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수개의 스프레이 노즐은 상기 각 저장탱크를 형성하는 주변 벽을 따라 최상부에 설치되는 복수개의 주 스프레이 노즐(main-spray nozzle)을 포함하는 선박.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 복수개의 스프레이 노즐은 각 저장탱크를 구획하는 스와시 벌크헤드(Swash Bulkhead)의 상부에 설치되는 복수개의 보조 스프레이 노즐(sub-spray nozzle)을 포함하는 선박.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 보조 스프레이 노즐의 개수는 상기 주 스프레이 노즐의 개수보다 적은 것을 특징으로 하는 선박.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 복수개의 보조 스프레이 노즐 중 일부는 일측 저장탱크로 LNG를 분사하도록 설치되고, 상기 복수개의 보조 스프레이 노즐 중 일부는 타측 저장탱크로 LNG를 분사하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 선박.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 저장탱크는 독립형 저장탱크인 것을 특징으로 하는 선박.
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