KR20120110835A

KR20120110835A - Ｌｎｇｂｏｇ의 재액화 시스템

Info

Publication number: KR20120110835A
Application number: KR1020110028968A
Authority: KR
Inventors: 김호연; 손화승; 김철만
Original assignee: 한국가스공사
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2012-10-10
Also published as: KR101251140B1

Abstract

본 발명은 LNG BOG의 재액화 시스템에 관한 것이다. 구체적으로는 LNG 저장탱크(110)에서 나온 LNG를 재응축기(130)에 통과시키고 BOG 압축기(120)에서 압축된 BOG를 재응축기(130)에 통과시켜 BOG를 재액화시키되, 상기 재응축기(130)를 통과한 LNG와 상기 재응축기(130)를 통과하면서 응축된 BOG를 믹싱디바이스(150)를 통해 합류시켜 LNG 고압펌프(160)로 보내는 구성으로 되어 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 재응축기에서 응축된 BOG를 LNG 주배관라인에 되돌리는 별도의 동력이 불필요하여 동력을 절감하고, 재응축기의 액위조절을 위한 별도의 액제어밸브(LCV)가 불필요하여 배관저항 및 펌프의 과진동을 방지하는 효과가 있다.

Description

ＬＮＧＢＯＧ의 재액화 시스템{LNG BOG Reliquefaction System}

본 발명은 LNG 증발가스의 재액화 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LNG 생산기지에서 발생된 증발가스(BOG : Boil Off Gas)를 재액화하여 고압펌프에 보내는 LNG BOG의 재액화 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 액화천연가스 즉, LNG(Liquefied Natural Gas)는 메탄을 주성분으로 하는 천연가스(NG : Natural Gas)를 영하 162℃의 초저온 상태로 냉각하여 그 부피를 대략 1/600 정도로 감소시킨 것이다.

상기 천연가스의 액화온도는 극저온 상태이므로, LNG를 단열하여도 외부의 열이 LNG에 전달되므로 그에 따라 LNG는 지속적으로 기화하여 증발가스(BOG)가 발생된다.

종래 LNG BOG를 재액화하는 시스템으로, 도1에 도시한 바와 같은 LNG 바이패스형 재액화 시스템과 도2에 도시한 바와 같은 LNG 전량 관통형 재액화 시스템이 개시되어 있다.

상기 LNG 바이패스형 재액화 시스템(10)은, LNG 저장탱크(11)에서 나온 LNG의 일부만 재응축기(13)를 통과하고 나머지는 상기 재응축기(13)를 거치지 않고 LNG 고압펌프(15)를 향해 바이패스하는 시스템으로서, BOG 압축기(12)를 통해 압축된 증발가스(BOG)가 상기 재응축기(13)에서 응축되어 상기 LNG 고압펌프(15)로 향하게 되며, 상기 재응축기(13)에서 응축된 BOG와 LNG는 부스터 펌프(14)에 의해 바이패스된 LNG 라인(LNG 주배관)에 합쳐진다.

상기 LNG 전량 통과형 재액화 시스템(20)은, LNG 저장탱크(21)에서 나온 LNG는 모두 재응축기(23)를 통과하여 LNG 고압펌프(25)를 향해 바이패스하는 시스템으로서, BOG 압축기(22)를 통해 압축된 증발가스(BOG)가 상기 재응축기(23)에서 응축되어 LNG 고압펌프(25)로 향하게 되며, 상기 재응축기(23)의 상류에는 상기 재응축기(23)내부의 액위조절을 위해 액제어밸브(Liquid Control Valve)(24)가 설치된다.

상기 LNG 저장탱크(21)에서 나오는 LNG 유량과 상기 LNG 고압펌프(25)에서 끌어내는 유량의 불균형으로 인해 상기 재응축기(23) 내부의 액위가 변화하게 되는데, 액위의 변화에 따라 상기 액제어밸브(24)의 개도를 조절하여 재응축기(23) 내부의 액위를 조절하게 된다.

상기 LNG 바이패스평 재액화 시스템과 LNG 전량 통과형 재액화 시스템에서는 압축된 BOG가 재응축기 내에서 LNG에 합쳐져서 응축되어 LNG 고압펌프를 향해 유동하게 된다.

한편, 상기 LNG 고압펌프(15)(25)에서 펌핑된 LNG는 고압기화기에서 기화되어 사용처에 공급된다.

그런데, 상기 LNG 바이패스형 재액화 시스템에서는 재응축기에서 응축된 BOG와 LNG가 동력(부스터 펌프 등)을 통해서만 LNG 주배관라인에 합쳐질 수 있으며, 상기 LNG 전량 통과형 재액화 시스템에서는 액제어밸브의 개도 조정으로 인해 LNG 라인의 초킹(choking)현상을 초래하여 배관저항을 증가시키며 특히 초킹현상에 의한 압력상승이 LNG 펌프에 과진동을 야기시키게 된다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 재응축기에서 응축된 BOG를 LNG 주배관라인에 되돌리는 별도의 동력이 불필요하고 재응축기의 액위조절을 위한 별도의 액제어밸브가 불필요한 LNG BOG의 재액화 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명에 의한 LNG BOG의 재액화 시스템은, LNG 저장탱크에서 나온 LNG를 재응축기에 통과시키고 BOG 압축기에서 압축된 BOG를 재응축기에 통과시켜 BOG를 재액화시키되, 상기 재응축기를 통과한 LNG와 상기 재응축기를 통과하면서 응축된 BOG를 믹싱 디바이스를 통해 합류시켜 LNG 고압펌프로 보내는 것을 특징으로 한다.

상기 재응축기의 BOG 출구라인에는 기액분리기가 설치되어, 응축된 BOG는 상기 믹싱 디바이스에 공급되고, 재액화되지 않은 BOG는 상기 BOG 압축기의 입구측으로 되돌린다.

상기 믹싱 디바이스는, 상기 LNG 저장탱크에서 상기 재응축기를 거쳐 나온 LNG가 흐르는 주관과, 상기 재응축기를 거치면서 응축되고 상기 기액분리기에서 분리된 응축 BOG를 상기 주관에 합류시키는 합류관으로 이루어지되, 상기 주관의 내부에는 상기 LNG의 유속에 따른 압력강하에 따라 상기 응축 BOG를 끌어당겨 상기 LNG 고압펌프를 향해 유동시키는 노즐-디퓨져부가 형성된다.

상기 노즐-디퓨져부는, 상기 LNG의 유동방향을 향해 서서히 직경이 축소되는 노즐부와, 상기 노즐부의 출구에서 LNG의 유동방향을 향해 서서히 직경이 확장되는 디퓨져부로 이루어진다.

상기 노즐부의 출구와 상기 디퓨져부의 입구 사이에는 상기 합류관에서 응축 BOG가 상기 디퓨져부의 내부로 유입되는 응축 BOG 유입구가 형성된다.

상기 응축 BOG 유입구는 상기 합류관의 중심위치에 맞추어 형성된다.

본 발명에 의한 LNG BOG의 재액화 시스템에 의하면, 재응축기에서 응축된 BOG를 LNG 주배관라인에 되돌리는 별도의 동력이 불필요하여 동력을 절감하고, 재응축기의 액위조절을 위한 별도의 액제어밸브가 불필요하여 배관저항 및 펌프의 과진동을 방지하는 효과가 있다.

도1은 종래 LNG 바이패스형 재액화 시스템을 나타내는 구성도,
도2는 종래 LNG 전량 통과형 재액화 시스템을 나타내는 구성도,
도3은 본 발명에 의한 LNG BOG의 재액화 시스템을 나타내는 구성도,
도4는 도3의 믹싱 디바이스를 나타내는 개략 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도3은 본 발명에 의한 LNG BOG의 재액화 시스템을 나타내는 구성도이고, 도4는 도3의 믹싱 디바이스를 나타내는 개략 단면도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 LNG BOG의 재액화 시스템(100)은, LNG 저장탱크(110)에서 나온 LNG를 재응축기(130)에 통과시키는 한편 BOG 압축기(120)에서 압축된 BOG를 재응축기(130)에 통과시켜 BOG를 재액화(응축)시키는 시스템으로서, 상기 재응축기(130)를 통과한 LNG와 상기 재응축기(130)를 통과하면서 응축된 BOG를 믹싱 디바이스(150)를 통해 합류시켜 LNG 고압펌프(160)로 보내는 라인을 구비한다.

한편, 상기 재응축기(130)의 BOG 출구라인(B3) 단부에는 기액분리기(140)가 설치되어, 응축된 BOG는 상기 믹싱 디바이스(150)에 공급되고, 재액화되지 않은 BOG는 상기 BOG 압축기(120)의 입구측으로 되돌려진다.

상기 LNG 고압펌프(160)에서 펌핑된 LNG는 고압기화기에서 기화되어 사용처에 공급된다.

상기 재응축기(130)는 판형 열교환기로 되어 있다.

도3 및 도4에 도시한 바와 같이, 상기 믹싱 디바이스(150)는, 상기 LNG 저장탱크(110)에서 상기 재응축기(130)를 거쳐 나온 LNG가 흐르는 주관(151)과, 상기 재응축기(130)를 거치면서 응축되고 상기 기액분리기(140)에서 분리된 응축 BOG를 상기 주관(151)에 합류시키는 합류관(152)으로 이루어진다.

상기 주관(151)의 내부에는 상기 LNG의 유속에 따른 압력강하에 따라 상기 응축 BOG를 끌어당겨 상기 LNG 고압펌프(160)를 향해 유동시키는 노즐-디퓨져부(nozzle-diffuser)가 형성된다.

상기 노즐-디퓨져부는, 상기 LNG의 유동방향을 향해 서서히 직경이 축소되는 노즐부(153)와, 상기 노즐부(153)의 출구에서 LNG의 유동방향을 향해 서서히 직경이 확장되는 디퓨져부(154)로 이루어진다.

상기 노즐부(153)의 출구와 상기 디퓨져부(154)의 입구 사이에는 상기 합류관(152)에서 응축 BOG가 상기 디퓨져부(154)의 내부로 유입되는 응축 BOG 유입구(155)가 형성된다.

상기 응축 BOG 유입구(155)는 상기 합류관(152)의 중심위치에 맞추어 형성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 LNG BOG의 재액화 시스템에서, LNG 저장탱크(110)에서 나온 LNG는 재응축기(130)의 LNG 입구라인(A1)을 따라 재응축기(130)의 하측에서 유입하여 상측으로 흐르면서 BOG를 응축시키고, LNG 출구라인(A2)을 통해 상기 믹싱 디바이스(150)의 입구에 유입된다.

한편, BOG라인(B1)에서 공급되는 BOG는 BOG 압축기(120)에서 압축된 후 재응축기(130)의 BOG 입구라인(B2)를 통해 재응축기(130)의 상측에서 유입하여 하측으로 흐르면서 상기 LNG와 열교환되어 응축된 후 상기 BOG 출구라인(B3)을 통해 상기 기액분리기(140)에 유입하여 응축된 BOG는 상기 합류라인(B4)를 통해 상기 믹싱 디바이스(150)의 합류관(152)에 공급되고, 재액화되지 않은 BOG는 리턴라인(B5)을 통해 상기 BOG압축기(120)의 입구측으로 되돌려져 상기 BOG 압축기(120)에서 재압축된 후 상기 재응축기(130)에 공급된다.

이때, 상기 믹싱 디바이스(150)의 주관(151)을 통해 유동하는 LNG는 노즐부(153)를 통과하면서 속도가 증가하고 압력이 감소하게 되어 상기 응축 BOG 유입구(155)를 통해 합류관 내의 응축 BOG를 끌어당겨 함께 디퓨져부(154)를 통해 LNG 고압펌프(160) 쪽으로 유동한다.

이와 같이 구성된 LNG BOG의 재액화 시스템에 의하면, LNG 저장탱크에서 재응축기에 유입된 LNG와 BOG라인에서 재응축기에 유입한 BOG가 별개의 라인을 따라 흐르면서 열교환된 후, 믹싱 디바이스를 통과하는 LNG의 압력감소에 의해 응축 BOG가 LNG에 합류되어 고압펌프 쪽으로 흐르므로, 재응축기에서 응축된 BOG를 LNG 주배관라인에 되돌리는 별도의 동력이 불필요하여 동력을 절감하고, 재응축기의 액위조절을 위한 별도의 액제어밸브가 불필요하여 배관저항 및 펌프의 과진동을 방지하는 효과가 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능함은 물론이고, 본 발명의 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

110 : LNG 저장탱크 120 : BOG 압축기
130 : 재응축기 140 : 기액분리기
150 : 믹싱 디바이스 151 : 주관
152 : 합류관 153 : 노즐부
154 : 디퓨져부 155 : 응축 BOG 유입구
160 : LNG 고압펌프

Claims

LNG 저장탱크에서 나온 LNG를 재응축기에 통과시키고 BOG 압축기에서 압축된 BOG를 재응축기에 통과시켜 BOG를 재액화시키되,
상기 재응축기를 통과한 LNG와 상기 재응축기를 통과하면서 응축된 BOG를 믹싱디바이스를 통해 합류시켜 LNG 고압펌프로 보내는 것을 특징으로 하는 LNG BOG의 재액화 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 재응축기의 BOG 출구라인에는 기액분리기가 설치되어,
응축된 BOG는 상기 믹싱 디바이스에 공급되고, 재액화되지 않은 BOG는 상기 BOG압축기의 입구측으로 되돌리는 것을 특징으로 하는 LNG BOG의 재액화 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 믹싱 디바이스는, 상기 LNG 저장탱크에서 상기 재응축기를 거쳐 나온 LNG가 흐르는 주관과, 상기 재응축기를 거치면서 응축되고 상기 기액분리기에서 분리된 응축 BOG를 상기 주관에 합류시키는 합류관으로 이루어지되,
상기 주관의 내부에는 상기 LNG의 유속에 따른 압력강하에 따라 상기 응축 BOG를 끌어당겨 상기 LNG 고압펌프를 향해 유동시키는 노즐-디퓨져부가 형성되는 것을 특징으로 하는 LNG BOG의 재액화 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 노즐-디퓨져부는, 상기 LNG의 유동방향을 향해 서서히 직경이 축소되는 노즐부와, 상기 노즐부의 출구에서 LNG의 유동방향을 향해 서서히 직경이 확장되는 디퓨져부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LNG BOG의 재액화 시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 노즐부의 출구와 상기 디퓨져부의 입구 사이에는 상기 합류관에서 응축 BOG가 상기 디퓨져부의 내부로 유입되는 응축 BOG 유입구가 형성되는 것을 특징으로 하는 LNG BOG의 재액화 시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 응축 BOG 유입구는 상기 합류관의 중심위치에 맞추어 형성되는 것을 특징으로 하는 LNG BOG의 재액화 시스템.