KR20110073825A - 부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치 - Google Patents

부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치 Download PDF

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Abstract

부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치가 개시된다.　 개시된 부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치는 액화천연가스가 저장되는 저장탱크를 갖는 부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치에 있어서, 저장탱크에 연결되며 저장된 액화천연가스를 외부의 가스사용처로 공급하기 위한 가스공급용 파이프와, 가스공급용 파이프 상에 설치되며 액화천연가스가 저장되는 석션드럼과, 가스공급용 파이프의 단부에 설치되어 액화천연가스를 기화시키는 기화기와, 석션드럼에 저장된 액화천연가스를 기화기로 펌핑하기 위한 펌프와, 저장탱크와 연결되며 액화천연가스에서 발생된 증발가스를 배출하는 증발가스배출용 파이프와, 증발가스배출용 파이프를 통과하는 증발가스와 기화기로 공급되는 액화천연가스가 열교환되도록 증발가스배출용 파이프와 가스공급용 파이프가 연결된 열교환기를 포함하며, 증발가스가 석션드럼으로 공급되기 전에 저온의 액화천연가스와 열교환하게 되어 냉각되므로 재응축 효율을 향상시킬 수 있다.
부유식, 해상구조물, 액화천연가스, 엔진, 연료, 증발가스, 재응축, 재기화

Description

부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치 {LNG REGASIFICATION APPARATUS OF FLOATING OCEAN CONSTRUCT}
본 발명은 부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액화천연가스로부터 발생된 증발가스를 재응축시켜 공급하는 부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치에 관한 것이다.
액화천연가스(LNG : Liquefied Natural Gas)는 천연가스(NG : Natural Gas)를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
이와 같이 액상으로 저장된 액화천연가스는 재기화 장치를 통해 기체로 상변화된 후, 가스 소요처로 공급된다.
종래의 재기화 장치는 육상의 터미널에 설치되어 있었으나, 최근에는 이러한 재기화 장치를 갖는 부유식 해상구조물들이 개발되어 사용되고 있다.
이와 같이, 재기화 장치를 갖는 부유식 해상구조물의 일례로는 FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 또는 RV(LNG Regasification Vessel)선 등이 대표적이다.
도 1은 종래 기술에 따른 부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치를 도시한 간략도이다.　 도 1을 참고하면, 부유식 해상구조물의 내부에 액화천연가스를 저장하기 위해 설치된 저장탱크(10)를 포함한다.
그리고, 이 부유식 해상구조물에는 저장탱크(10)에 저장된 액화천연가스를 외부의 가스소요처로 기화시켜 공급하기 위한 액화천연가스 재기화 장치(20)가 설치된다.
이를 위해 저장탱크(10)에는 내부에 저장된 액화천연가스를 외부의 가스사용처로 공급하기 위한 가스공급용 파이프(22)가 연결된다.
그리고 이 가스공급용 파이프(22) 상에는 액화천연가스를 흡입하여 1차적으로 저장하는 석션드럼(suction drum)(24)이 설치된다.
또한, 가스공급용 파이프(22)는 석션드럼(24)에 저장된 액화천연가스를 고압으로 펌핑하는 고압펌프(26)가 설치되며, 이 고압펌프(26)에서 펌핑된 액화천연가스가 기화기(28)를 거치면서 기체상태의 천연가스로 변환된 후, 가스소요처로 공급된다.
한편, 저장탱크(10)는 액화천연가스를 저장하기 위한 단열시스템이 갖추어져 있다.　
이러한 저장탱크(10)는 외부의 열이 지속적으로 전달됨에 따라 내부의 온도가 증가되고, 이에 따라 저장된 액화천연가스로부터 기화가 일어나며 증발가스 (BOG : Boil Off Gas)가 발생한다.
이와 같이 종래에는 발생된 증발가스를 효과적으로 처리하기 위해 연료로 사용할 수 있으며, 처리되지 못한 증발가스는 가스압축기(12)로 압축한 후 석션드럼(24)에 저장된 액화천연가스와 섞이면서 다시 액상의 액화천연가스로 재응축될 수 있다.
증발가스는 압력이 높은 상태에서 온도를 낮출 경우 재응축 효율이 증가하나 증발가스의 압력을 증가시킬 경우 온도가 상승하게 된다.
그러나, 종래에는 석션드럼(24)으로 공급되는 액화천연가스의 공급량이 일정하므로 가스 압축기에 의해 압축되어 온도가 상승한 증발가스를 재응축시킬 수 있는 량에 제한이 있으며, 이에 따라 증발가스의 공급량이 많아질 경우 이를 효과적으로 처리하는데 한계가 있다.
본 발명은, 증발가스의 재응축량을 증가시키기 위해 증발가스가 미리 저온의 액화천연가스와 열교환하도록 구조를 개선한 부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액화천연가스가 저장되는 저장탱크를 갖는 부 유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치에 있어서, 저장탱크에 연결되며 저장된 액화천연가스를 외부의 가스사용처로 공급하기 위한 가스공급용 파이프와, 가스공급용 파이프 상에 설치되며 액화천연가스가 저장되는 석션드럼과, 가스공급용 파이프의 단부에 설치되어 액화천연가스를 기화시키는 기화기와, 석션드럼에 저장된 액화천연가스를 기화기로 펌핑하기 위한 펌프와, 저장탱크와 연결되며 액화천연가스에서 발생된 증발가스를 배출하는 증발가스배출용 파이프와, 증발가스배출용 파이프를 통과하는 증발가스와 기화기로 공급되는 액화천연가스가 열교환되도록 증발가스배출용 파이프와 가스공급용 파이프가 연결된 열교환기를 포함한다.
증발가스배출용 파이프는 증발가스를 석션드럼으로 공급하여 재응축하도록 연결될 수 있다.
증발가스배출용 파이프는 증발가스를 저장탱크로 공급하여 재응축하도록 연결될 수 있다.
증발가스배출용 파이프에 설치되어 증발가스가 액화천연가스와 열교환되기전에 증발가스를 고압으로 압축하는 가스압축기를 포함할 수 있다.
부유식 해상구조물은 액화천연가스를 연료로 사용하는 엔진을 더 포함하고, 증발가스배출용 파이프는 가스압축기에서 고압으로 압축된 증발가스를 엔진으로 공급하도록 연결될 수 있다.
따라서, 증발가스가 석션드럼으로 공급되기 전에 저온의 액화천연가스와 열 교환하게 되어 냉각되므로 재응축 효율을 향상시킬 수 있다.　 또한, 재응축장치의 크기 및 용량이 동일할 경우, 더 많은 량의 증발가스를 응축시킬 수 있어 증발가스를 효과적으로 처리할 수 있다.　 또한, 고온의 증발가스가 재기화장치로 공급되는 저온의 액화천연가스를 가열시키므로 액화천연가스의 재기화에 필요한 열량의 소모를 줄일 수 있다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.　 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.　 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치를 도시한 간략도이다.
도 2를 참고하면, 부유식 해상구조물은 자체적인 추진수단에 의해 운항이 가능하며, 내부에 액화천연가스를 저장하기 위한 저장탱크(50)를 포함한다.
본 실시예에서 부유식 해상구조물은 FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 또는 RV(LNG Regasification Vessel)선 등을 포함하며, 육상 등의 가스소요처로 액화천연가스를 기화시켜 공급하기 위한 재기화 장치(60)가 설치된다.
이러한 부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치(60)는 저장탱크(50)와 함께 가스공급용 파이프(62)와, 석션드럼(suction drum)(64)과, 고압펌프(66)와, 기화기(68)와, 증발가스배출용 파이프(70)를 포함한다.
저장탱크(50)에는 저온의 액화천연가스가 저장되므로, 그 단열을 위한 단열시스템이 갖춰진다.
저장탱크(50)에는 저장된 액화천연가스를 가스소요처로 공급하기 위한 가스공급용 파이프(62)가 연결된다.
가스공급용 파이프(62) 상에는 액화천연가스를 1차적으로 저장하는 석션드럼(64)이 설치된다.　 이 석션드럼(64)은 액화천연가스의 저장량을 일정하게 유지하며, 이에 따라 가스소요처로 공급되는 액화천연가스량의 변동을 줄일 수 있다.
또한, 가스공급용 파이프(62)의 단부에는 액화천연가스를 기체상태의 가스로 기화시키는 기화기(68)가 설치될 수 있다.
이 기화기(68)는 히터를 포함하거나, 다른 고온의 열원과 열교환이 이루어지는 열교환기를 포함할 수 있다.
석션드럼(64)과 기화기(68) 사이의 가스공급용 파이프(62)에는 액화천연가스를 펌핑하기 위한 펌프가 설치될 수 있다.　
본 실시예에서 이 펌프는 고압펌프(66)로 이루어지며, 석션드럼(64)에 저장된 액화천연가스를 고압으로 기화기(68)로 공급한다.
한편, 저장탱크(50)는 외부의 열이 지속적으로 전달되고, 내부에서 액화천연가스의 유동이나 펌프 등이 작동함에 따라 발생된 열 등에 의해 내부의 온도가 증가될 수 있다.　
이때, 저장탱크(50)는 저장된 액화천연가스 중 상부영역의 온도가 하부영역에 비해 상대적으로 고온으로 증가되며, 외부로부터 지속적으로 열이 유입됨에 따라 기액면 부근에서 액화천연가스가 기화되며 증발가스가 발생한다.
이러한 증발가스는 저장탱크(50)의 내부압력을 상승시키는 바, 저장탱크(50)에는 증발가스를 배출하기 위한 증발가스배출용 파이프(70)가 연결된다.
증발가스배출용 파이프(70)에는 증발가스를 압축하는 가스압축기(72)가 설치될 수 있다.　 증발가스는 가스압축기(72)를 통과하는 과정에서 고압으로 압축되며, 이 과정에서 열을 흡수하여 상대적으로 고온인 증발가스가 된다.
또한, 증발가스배출용 파이프(70)에는 증발가스의 배출을 제어하기 위한 밸브(70a)가 설치될 수 있다.
한편, 이 증발가스배출용 파이프(70)는 상대적으로 고온인 증발가스가 기화기(68)로 공급되는 상대적으로 저온인 액화천연가스와 열교환되도록 설치될 수 있다.
본 실시예에서 증발가스배출용 파이프(70)와 가스공급용 파이프가 연결된 열교환기(74)를 포함할 수 있으며, 이 열교환기(74)에 의해 증발가스배출용 파이프를 통과하는 증발가스와 기화기로 공급되는 액화천연가스가 서로 열교환이 이루어질 수 있다.
따라서 이 열교환기(74)에 의해 상대적으로 고온인 증발가스는 상대적으로 저온은 액화천연가스에 의해 냉각되고, 이와 반대로 상대적으로 저온인 액화천연가스는 상대적으로 고온인 증발가스에 의해 가열된다.
이때, 증발가스는 고압인 상태에서 저온으로 냉각될 경우 재응축이 쉽게 일어날 수 있다.
이와 같이 열교환기(74)에서 냉각된 증발가스는 상대적으로 저온인 액화천연가스가 저장된 석션드럼(64)으로 공급됨에 따라 액상의 액화천연가스로 재응축될 수 있다.
여기에서, 석션드럼(64)으로 공급된 증발가스는 1차적으로 냉각이 이루어진 상태이므로 석션드럼(64)에 저장된 액화천연가스의 열적변동량을 줄일 수 있으며, 이에 따라 더 많은 량의 증발가스가 응축될 수 있다.
또한, 기화기(68)로 공급되는 상대적으로 저온의 액화천연가스는 열교환기(74)에서 상대적으로 고온인 증발가스에 의해 1차적으로 가열이 이루어진 상태이므로 액화천연가스의 기화에 필요한 열량의 소모를 줄일 수 있다.
본 실시예에서 증발가스배출용 파이프(70)는 증발가스를 석션드럼(64)으로 공급하여 재응축시키는 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 증발가스를 석션드럼(64)과 분리된 별도의 재응축기(Re-Condenser)로 공급하고, 이 재응축기에서 액화천연가스로 재응축되도록 구성되는 것도 가능하며, 도 3과 같이 증발가스를 저장탱크(50)로 공급하여 재응축시키는 것도 가능하다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치를 도시한 간략도이다.
증발가스배출용 파이프(170)에는 증발가스를 압축하는 가스압축기(172)가 설치될 수 있다.　 증발가스는 가스압축기(172)를 통과하는 과정에서 고압으로 압축되며, 이 과정에서 열을 흡수하여 상대적으로 고온인 증발가스가 된다.
또한, 증발가스배출용 파이프(170)에는 증발가스의 배출을 제어하기 위한 밸브(170a)가 설치될 수 있다.
본 실시예에서 증발가스배출용 파이프(170)는 상대적으로 고온인 증발가스를 열교환기(74)에서 상대적으로 저온인 액화천연가스와 열교환시킨 후, 저장탱크(50)로 공급하여 재응축하도록 연결되는 것도 가능하다.　
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치를 도시한 간략도이다.
도 4를 참고하면, 본 실시예에서 부유식 해상구조물은 자체적인 추진수단으로 엔진(280)을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 이 엔진(280)은 일반적인 연료인 디젤을 이용할 수 있으며, 액화천연가스를 연료로도 사용할 수 있는 중 연료 디젤 전기 엔진(DFDEE : Dual Fuel Diesel Electric Engine)이 사용될 수 있다.
증발가스배출용 파이프(270)에는 증발가스를 압축하는 가스압축기(272)가 설치될 수 있다.　 증발가스는 가스압축기(272)를 통과하는 과정에서 고압으로 압축되며, 이 과정에서 열을 흡수하여 상대적으로 고온인 증발가스가 된다.
한편, 이 증발가스배출용 파이프(270)는 상대적으로 고온인 증발가스가 기화기(68)를 통과하는 상대적으로 저온인 액화천연가스와 열교환되도록 설치될 수 있다.
본 실시예에서 증발가스배출용 파이프(270)에는 기화기(68)로 연결되는 가스공급용 파이프(62)가 통과하도록 연결된 열교환기(274)가 설치될 수 있다.
따라서 이 열교환기(274)에 의해 상대적으로 고온인 증발가스는 상대적으로 저온은 액화천연가스에 의해 냉각되고, 이와 반대로 상대적으로 저온인 액화천연가스는 상대적으로 고온인 증발가스에 의해 가열된다.
이때, 증발가스는 고압인 상태에서 저온으로 냉각될 경우 재응축이 쉽게 일어날 수 있다.
이와 같이 열교환기(274)에서 냉각된 증발가스는 상대적으로 저온인 액화천연가스가 저장된 석션드럼(64)으로 공급됨에 따라 액상의 액화천연가스로 재응축될 수 있다.
한편, 부유식 해상구조물이 운항 등을 위해 증발가스를 엔진(280)의 연료로 사용할 경우, 증발가스배출용 파이프(270)가 증발가스를 엔진(280)으로 공급하도록 연결될 수 있다.
본 실시예에서, 증발가스배출용 파이프(270)는 재응축을 위해 순환되는 파이 프로부터 분기되어 연결될 수 있다.
이를 위해, 증발가스배출용 파이프(270)에는 다수의 밸브(270a, 270b)들이 설치될 수 있으며, 이 밸브(270a, 270b)들을 제어하여 증발가스가 엔진(280)으로 공급되거나 재응축되도록 연결할 수 있다.
한편, 엔진(280)에는 저장탱크(50)로부터 직접 연결되는 별도의 증발가스배출용 파이프에 의해 증발가스를 공급받는 것도 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치를 도시한 간략도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치를 도시한 간략도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치를 도시한 간략도.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치를 도시한 간략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
50 : 저장탱크　　　　　 60 : 재기화 장치
62 : 가스공급용 파이프　　　 64 : 석션드럼
66 : 고압펌프　　　　　 68 : 기화기　　　
70 : 증발가스배출용 파이프　　　 72 : 가스압축기
74 : 열교환기

Claims (5)

  1. 액화천연가스가 저장되는 저장탱크를 갖는 부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치에 있어서,
    상기 저장탱크에 연결되며 저장된 액화천연가스를 외부의 가스사용처로 공급하기 위한 가스공급용 파이프와,
    상기 가스공급용 파이프 상에 설치되며 액화천연가스가 저장되는 석션드럼과,
    상기 가스공급용 파이프의 단부에 설치되어 액화천연가스를 기화시키는 기화기와,
    상기 석션드럼에 저장된 액화천연가스를 상기 기화기로 펌핑하기 위한 펌프와,
    상기 저장탱크와 연결되며 액화천연가스에서 발생된 증발가스를 배출하는 증발가스배출용 파이프와,
    상기 증발가스배출용 파이프를 통과하는 증발가스와 상기 기화기로 공급되는 액화천연가스가 열교환되도록 상기 증발가스배출용 파이프와 상기 가스공급용 파이프가 연결된 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 증발가스배출용 파이프는 증발가스를 상기 석션드럼으로 공급하여 재응축하도록 연결된 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 증발가스배출용 파이프는 증발가스를 상기 저장탱크로 공급하여 재응축하도록 연결된 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증발가스배출용 파이프에 설치되어 증발가스가 액화천연가스와 열교환되기전에 증발가스를 고압으로 압축하는 가스압축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 부유식 해상구조물은 액화천연가스를 연료로 사용하는 엔진을 더 포함 하고,
    상기 증발가스배출용 파이프는 상기 가스압축기에서 고압으로 압축된 증발가스를 상기 엔진으로 공급하도록 연결된 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치.
KR1020090130575A 2009-12-24 2009-12-24 부유식 해상구조물의 액화천연가스 재기화 장치 KR20110073825A (ko)

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