KR20120098216A

KR20120098216A - 증발가스 처리장치

Info

Publication number: KR20120098216A
Application number: KR1020110018022A
Authority: KR
Inventors: 장대준; 장광필
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2012-09-05
Also published as: KR101249401B1

Abstract

본 발명의 증발가스 처리장치는 LNG를 저장하는 복수개의 LNG 저장탱크와 상기 LNG 저장탱크로부터 LNG를 선박엔진에 공급하기 위한 LNG 공급라인을 포함하되, 상기 LNG 공급라인은 상기 LNG 저장탱크에 연결되어 LNG의 흐름 개폐를 결정하는 공급밸브, 상기 공급밸브가 연결되어 각각 상기 LNG 저장탱크에서 공급되는 LNG를 분배하는 LNG 분배관, 상기 LNG 분배관으로부터 공급되는 LNG를 저장하는 중간저장탱크, 및 상기 중간저장탱크로부터 공급되는 LNG의 압력을 높여주는 LNG펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

증발가스 처리장치{A Intermediate LNG Storage Tank to reject boil-off gas}

본 발명은 증발가스 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LNG 저장탱크와 LNG펌프 사이에 중간저장탱크를 구비하고 있어 LNG펌프에 기계적인 충격을 가할 가능성이 있는 증발가스를 미연에 제거하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액화천연가스(LNG: Liquefied Natural Gas)는 청정연료이고 매장량도 석유보다 풍부하다고 알려져 있고, 채광과 이송기술이 발달함에 따라서 그 사용량이 급격히 증가하고 있다.

특히, 공해 물질이 다량 배출되는 중질연료유(Heavy Fuel Oil)나 디젤 연료를 대신하여 선박의 추진연료를 액화천연가스를 이용하는 것이 최근 들어서 고려되고 있다.

이때, 상기 액화천연가스를 선박에 적재한 후에 펌프를 사용하여 압력을 상승시킨 후 선박 엔진에 공급해주어야 한다.

도 1은 종래의 LNG 저장탱크(10)로부터 선박엔진으로 LNG를 공급 방법을 도시화한 것이다.

상기 LNG 저장탱크(10)에 저장된 LNG가 LNG 공급라인(20)을 통해 LNG 펌프(21)로 공급되고 상기 LNG 펌프(21)를 통해 고압의 LNG 펌프(21)가 선박 엔진으로 공급된다.

이러한 실시는 LNG 저장탱크(10)와 LNG 펌프(21)의 거리가 짧은 경우에는 별 문제점이 없지만, LNG 저장탱크(10)에 적재되는 LNG의 양이 많아짐에 따라 LNG 저장탱크(10)의 부피가 커지게 되고, 개수가 증가함에 따라서 LNG 저장탱크(10)와 LNG 펌프(21)의 거리가 증가하게 되었다.

따라서, LNG 저장탱크(10)와 LNG 펌프(21)의 거리가 증가됨에 따라 LNG 공급라인(20)의 길이가 길어지게 되고 열침투가 발생하게 되어 액상 100%였던 LNG는 LNG 펌프(21) 입구에 도달하면 증발가스가 발생하게 되고, 액상이 100% 이하가 되었다.

액상이 100%이하인 LNG가 LNG 펌프(21)에 도달하게 되면 증발가스의 질량은 소량이지만 부피 측면에서는 상당량이 되어 LNG 펌프(21)에 기계적인 충격을 유발하는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 더욱 상세하게는 LNG 공급라인에서 발생하는 증발가스로 인한 LNG 펌프에 기계적인 충격이 발생하지 않고, LNG탱크의 혼합도를 향상시켜 LNG 저장탱크의 압력상승을 완화할 수 있는 증발가스 처리장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명의 증발가스 처리장치는 LNG를 저장하는 복수개의 LNG 저장탱크(100)와 상기 LNG 저장탱크(100)로부터 LNG를 선박엔진에 공급하기 위한 LNG 공급라인(200)을 포함하되, 상기 LNG 공급라인(200)은 상기 LNG 저장탱크(100)에 연결되어 LNG의 흐름 개폐를 결정하는 공급밸브(210), 상기 공급밸브(210)가 연결되어 각각 상기 LNG 저장탱크(100)에서 공급되는 LNG를 분배하는 LNG 분배관(220), 상기 LNG 분배관(220)으로부터 공급되는 LNG를 저장하는 중간저장탱크(230) 및 상기 중간저장탱크(230)로부터 공급되는 LNG의 압력을 높여주는 LNG 펌프(240)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중간저장탱크(230)에 일측이 연결되고, 타측이 상기 LNG 저장탱크(100)에 연결되는 LNG 회수라인(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중간저장탱크(230)에 일측이 연결되고, 타측이 LNG를 공급받은 제1 LNG 저장탱크(110) 이외에 제2 LNG 저장탱크(120), 제3 LNG 저장탱크(130), 및 제4 LNG 저장탱크(140) 중 선택되는 LNG 저장탱크에 연결되는 LNG 회수라인(300)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 LNG 회수라인(300)에 상기 LNG 저장탱크(100)로 돌려보내는 증발가스의 양을 조절할 수 있는 수위조절밸브(310)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 LNG 회수라인(300)으로부터 상기 LNG 저장탱크(100)로 증발가스가 주입될 경우, LNG의 수위 상부로 증발가스가 주입되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 LNG 회수라인(300)으로부터 상기 LNG 저장탱크(100)로 증발가스가 주입될 경우, LNG의 수위 하부로 증발가스가 주입되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 LNG 저장탱크(100)의 내부에 복수개의 흐름 유도판(150)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 흐름 유도판(150)이 상기 증발가스가 원활히 이동할 수 있도록 수평면을 기준으로 상방으로 경사져 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 증발가스 처리장치는 LNG 저장탱크와 LNG펌프 사이에 중간저장탱크를 구비하여 LNG 공급라인에서 발생하는 증발가스로 인한 LNG 펌프에 기계적인 충격이 발생하지 않게 하며, LNG 저장탱크의 내부에 하나이상의 흐름 유도판을 구비하고 있어 LNG탱크의 혼합도를 향상시켜 LNG 저장탱크의 압력상승을 완화할 수 있다.

도 1은 종래의 LNG 저장탱크로부터 선박 엔진으로 LNG를 공급하는 방법을 나타내는 실시 예
도 2는 본 발명의 증발가스 처리장치 제1 실시예를 나타내는 구성도
도 3은 본 발명의 증발가스 처리장치 제2 실시예를 나타내는 구성도
도 4는 본 발명의 증발가스 처리장치 제3 실시예를 나타내는 구성도
도 5는 본 발명의 흐름 유도판을 구비한 LNG 저장탱크를 나타내는 구성도
도 6는 본 발명의 흐름 유도판을 구비한 LNG 저장탱크 내부에서의 증발가스 흐름을 나타내는 구성도

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 증발가스 처리장치의 제1 실시예를 보여주는 구성도이다.

본 발명의 증발가스 처리장치는 크게 복수개의 LNG 저장탱크(100)와 상기 LNG 저장탱크(100)로부터 LNG를 선박엔진에 공급하기 위한 LNG 공급라인(200)으로 구성된다.

상기 LNG 저장탱크(100)는 제1 LNG저장탱크(110), 제2 LNG 저장탱크(120), 제3 LNG 저장탱크(130), 및 제4 LNG 저장탱크(140)로 구성될 수 있다.

상기 LNG 공급라인(200)은 공급밸브(210), LNG 분배관(220), 중간저장탱크(230), LNG 펌프(240), 및 수위조절밸브(310)를 포함한다.

상기 공급밸브(210)는 상기 LNG 저장탱크(100)에 연결되어 LNG의 흐름 개폐를 결정하는 밸브이다.

상기 LNG 분배관(220)은 복수개의 LNG 저장탱크(100)가 연결되어 상기 LNG 저장탱크(100)로부터 공급된 LNG를 상기 중간저장탱크(230)로 공급하는 역할을 한다.

상기 중간저장탱크(230)는 상기 LNG 분배관(220)으로부터 공급되는 LNG를 임시적으로 저장하는 탱크이다.

상기 LNG 펌프(240)는 상기 중간저장탱크(230)에서 증발가스와 액상 LNG가 분리된 후 액상의 LNG가 공급되어 LNG의 압력을 높여 선박엔진에 공급하는 역할을 한다.

이때, 상기 중간저장탱크(230)에서 분리된 증발가스는 LNG 회수라인(300)을 통해 다시 상기 LNG 저장탱크(100)로 회수 될 수 있다.

상기 LNG 회수라인(300)에는 수위조절밸브(310)가 위치하고 있어, 상기 중간저장탱크(230)로부터 상기 LNG 저장탱크(100)로 회수되는 증발가스의 양을 조절하게된다.

더욱 상세하게는, 상기 중간저장탱크(230)의 내부에 증발가스량이 많아지게 되면 액상의 수위가 설정치보다 내려가게 되고, 이때 상기 수위조절밸브(310)가 열려서 증발가스를 상기 LNG 저장탱크(100)로 보내게 된다.

또한, 상기 중간저장탱크(230)의 수위가 설정치에 도달하게 되면 상기 수위조절밸브(310)가 잠기게 된다.

상기 중간저장탱크(230)로부터 회수되는 증발가스는 상기 LNG 저장탱크(100)에 주입될 경우, 상기 LNG 저장탱크(100)의 LNG 수위 상부 또는 하부로 증발가스가 주입될 수 있다.

도 2는 상기 LNG 저장탱크(100)의 LNG 수위 상부로 증발가스가 주입되는 실시예를 나타내는 구성도이고, 도 3은 상기 LNG 저장탱크(100)의 LNG 수위 하부로 증발가스가 주입되는 실시예를 나타내는 구성도이다.

상기 LNG 저장탱크(100)의 LNG 수위 하부로 증발가스가 주입되는 이유는 LNG의 국부적인 온도 상승을 막기 위한 것이다.

좀 더 상세하게는, 상기 LNG 저장탱크(100)가 대형화됨에 따라, 상부의 LNG 온도가 하부의 LNG 온도보다 상승하는 현상이 발생하여, 상기 LNG 저장탱크(100) 내부의 압력은 상부의 LNG에 의해 지배를 받게 되므로, 상기 LNG 저장탱크(100) 내부의 압력이 상승하게 된다.

따라서, LNG를 전체적으로 혼합시켜주면 압력증가를 감소시킬 수 있으므로 LNG 수위의 하부에 주입되는 증발가스는 자연스럽게 위로 상승하게 된다.

이때, LNG의 유동을 유발하게 되어 증발가스와 액상의 LNG가 혼합되어 전체적인 혼합도가 상승되어 상기 LNG 저장탱크(100)의 내부의 압력상승을 완화시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 증발가스 처리장치 제3 실시예를 나타내는 구성도이다.

상기 중간저장탱크(230)로부터 회수되는 증발가스는 LNG를 공급받은 제1 LNG저장탱크(110) 이외에 제2 LNG 저장탱크(120), 제3 LNG 저장탱크(130), 및 제4 LNG 저장탱크(140) 중 선택되는 LNG 저장탱크에 연결에 주입할 수 있다.

좀 더 상세하게는, 본 발명의 증발가스 처리장치는 복수개의 LNG 저장탱크(100)를 구비하고 있어, 상기 LNG 회수라인(300)의 타측을 LNG를 공급하는 상기 제1 LNG 저장탱크(110)에 주입하는 것이 아니라 제2 LNG 저장탱크(120), 제3 LNG 저장탱크(130), 및 제4 LNG 저장탱크(140) 압력이 상대적으로 낮은 LNG 저장탱크를 선별하여 그 곳에 증발가스를 유입시킬 수 있다.

도 4에서는 LNG 저장탱크(100)를 4개로 한정하였지만, 본 발명의 LNG 저장탱크(100)는 복수개가 구비되어 상기 LNG 분배관(220)에 연결될 수 있다.

도 5 내지 도 6을 이용하여 상기 LNG 저장탱크(100) 내부에 구비되는 복수개의 흐름 유도판(150)에 대해서 설명한다.

상기 LNG 저장탱크(100)의 LNG 수위 하부로 증발가스가 주입될 경우, 복수개의 흐름 유도판(150)을 설치하여 LNG와 증발가스의 혼합도를 상승시킬 수 있다.

좀 더 상세하게는, 증발가스가 상기 LNG 저장탱크(100)의 LNG 수위 하부로 주입될 경우, 밀도차에 의해서 상부로 상승하게 되고 이때 증발가스가 상기 흐름 유도판(150)을 따라서 이동하게 된다.

이때, 상기 LNG 저장탱크(100)의 LNG와 상기 중간저장장치로부터 유입된 증발가스가 접촉되어 서로 혼합되게 된다.

또한, 상기 흐름 유도판(150)은 수평면을 기준으로 상방으로 경사져 있어, 증발가스가 상기 흐름 유도판(150)을 하부면을 따라서 원활히 이동한다.

따라서, 본 발명의 증발가스 처리장치는 LNG 저장탱크(100)와 LNG 펌프(240) 사이에 중간저장탱크(230)를 구비하여 LNG 공급라인(200)에서 발생하는 증발가스로 인한 LNG 펌프(240)에 기계적인 충격이 발생하지 않게 하며, LNG 저장탱크(100)의 내부에 하나이상의 흐름 유도판(150)을 구비하고 있어 LNG탱크의 혼합도를 향상시켜 LNG 저장탱크(100)의 압력상승을 완화할 수 있다.

*종래의 LNG 공급장치
10 : LNG 저장탱크
20 : LNG 공급라인
21 : LNG 펌프
*본 발명의 증발가스 처리장치
100 : LNG 저장탱크 110 : 제1 LNG 저장탱크
120 : 제2 LNG 저장탱크 130 : 제3 LNG 저장탱크
140 : 제4 LNG 저장탱크 150 : 흐름 유도판
200 : LNG 공급라인 210 : 공급밸브
220 : LNG 분배관 230 : 중간저장탱크
240 : LNG 펌프 300 : LNG 회수라인
310 : 수위조절밸브

Claims

LNG를 저장하는 복수개의 LNG 저장탱크(100);와
상기 LNG 저장탱크(100)로부터 LNG를 선박엔진에 공급하기 위한 LNG 공급라인(200); 을 포함하되,
상기 LNG 공급라인(200)은
상기 LNG 저장탱크(100)에 연결되어 LNG의 흐름 개폐를 결정하는 공급밸브(210);
상기 공급밸브(210)가 연결되어 각각 상기 LNG 저장탱크(100)에서 공급되는 LNG를 분배하는 LNG 분배관(220);
상기 LNG 분배관(220)으로부터 공급되는 LNG를 저장하는 중간저장탱크(230); 및
상기 중간저장탱크(230)로부터 공급되는 LNG의 압력을 높여주는 LNG 펌프(240);를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리장치.
제 1항에 있어서,
상기 증발가스 처리장치는 상기 중간저장탱크(230)에 일측이 연결되고, 타측이 상기 LNG 저장탱크(100)에 연결되는 LNG 회수라인(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리장치.
제 1항에 있어서,
상기 증발가스 처리장치는 상기 중간저장탱크(230)에 일측이 연결되고, 타측이 LNG를 공급받은 제1 LNG 저장탱크(110) 이외에 제2 LNG 저장탱크(120), 제3 LNG 저장탱크(130), 및 제4 LNG 저장탱크(140) 중 선택되는 LNG 저장탱크에 연결되는 LNG 회수라인(300)을 포함하는 증발가스 처리장치.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,
상기 LNG 회수라인(300)에 상기 LNG 저장탱크(100)로 돌려보내는 증발가스의 양을 조절할 수 있는 수위조절밸브(310)를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리장치.
제 4항에 있어서,
상기 LNG 회수라인(300)으로부터 상기 LNG 저장탱크(100)로 증발가스가 주입될 경우, LNG의 수위 상부로 증발가스가 주입되는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리장치.
제 4항에 있어서,
상기 LNG 회수라인(300)으로부터 상기 LNG 저장탱크(100)로 증발가스가 주입될 경우, LNG의 수위 하부로 증발가스가 주입되는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리장치.
제 6항에 있어서,
상기 LNG 저장탱크(100)의 내부에 복수개의 흐름 유도판(150)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리장치.
제 7항에 있어서,
상기 흐름 유도판(150)이 상기 증발가스가 원활히 이동할 수 있도록 수평면을 기준으로 상방으로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리장치.