KR20120126753A - 기화가스 공급 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LNG를 취급하는 해상 부유구조물의 기화가스 공급 장치에 관한 것이며, 그 목적은 LNG 탱크로부터 공급되는 LNG를 기화(증발)시키기 위한 열교환매개체의 가열수단을 배제하여 기화유닛을 단순 모듈화시키고, 기관을 향해 공급되는 고온의 연료공기를 열교환매개체로 이용함으로써 기화유닛 및 기관의 유지비용을 절감하고 에너지 효율을 크게 향상시킬 수 있도록 한 해상 부유구조물의 기화가스 공급 장치를 제공함에 있다.
본 발명은 LNG를 취급하는 해상 부유구조물에 설치되어 기관의 연료원으로 LNG를 기화시킨 기화가스를 공급하는 기화가스 공급 장치에 있어서; LNG 탱크로부터 공급되는 LNG를 열교환매개체를 이용하여 기화기 내에서 기화가스를 생산하고, 생산된 기화가스를 기관의 연료원으로 공급하는 기화유닛을 구성하되; 상기 기관을 향해 공급되는 고온의 연료공기를 열교환매개체로 하여 상기 기화기를 통과하게 경유시키는 열교환 배관을 포함하여 구성한 기화가스 공급 장치에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

기화가스 공급 장치{Apparatus for supplying vaporized gas fuel}

본 발명은 LNG를 취급하는 해상 부유구조물 혹은 육상 발전설비의 기화가스 공급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LNG 탱크로부터 공급되는 LNG를 기화(증발)시키기 위한 열교환매개체의 가열수단을 배제하여 기화유닛을 더욱 단순 모듈화시키고, 기관을 향해 공급되는 고온의 연료공기를 열교환매개체로 이용함으로써 기화유닛 및 기관의 유지비용을 절감하고 에너지 효율을 크게 향상시킬 수 있도록 한 기화가스 공급 장치에 관한 것이다.

LNG(액화천연가스: Liquefied Natural Gas)를 취급(저장, 운반)하는 해상 부유구조물(운반선, FSRU 등) 혹은 육상 발전설비에는, LNG 탱크에 저장된 LNG를 기화시켜 해상 부유구조물 혹은 발전설비의 기관동력으로 활용을 극대화하기 위한 일련의 기화설비가 구비된다.

LNG 탱크에서 생산 공급되는 기화가스(boiled off gas)에는, LNG 탱크 내에서 자연적으로 기화되어 발생되는 자연기화가스(natural boiled off gas)와, 필요에 따라 강제적으로 기화시켜 발생시킨 강제기화가스(forced boiled off gas)로 구분되는데 본 발명은 해상 부유구조물 혹은 육상 발전설비의 연료원으로 활용하기 위한 강제기화가스에 주목한다.

예를 들어 근래 LNG 운반선의 경우는 스팀구동에 따른 터빈기관(엔진)보다는 오히려 디젤기관을 적용하고 있는 추세이므로 LNG 탱크의 내부에서 발생한 기화가스를 회수하여 LNG로 재액화시킨 다음 이를 다시 LNG 탱크로 보내는 재액화장치가 LNG 운반선에 적용되고 있었으나, 이러한 재액화장치는 기화가스의 재액화에 따른 이점보다 재액화장치의 설비 및 운전에 따른 경비의 지출이 훨씬 큰 불합리한 문제점이 있었다. 이러한 상황에서 최근에 들어서는 LNG 탱크로부터 발생하는 기화가스를 디젤기관의 주연료가 되는 중유와 함께 엔진의 연료로 교대 사용할 수 있도록 한 이중연료엔진(Dual fuel engine)이 개발됨으로써, 새로이 LNG 기화가스에 대한 연료화가 다시금 부각되고 있다.

도 1은 종래 LNG를 취급하는 기화가스 공급 장치의 구성을 보이는 개략 도면이다.

종래 기화가스 공급 장치는, LNG 탱크(1)와, LNG 공급용 펌프(4), 기화기(5), 가열장치(6), 및 열교환매개체 공급용 펌프(7)를 포함하여 이루어진다. 상세하게 LNG 탱크(1)에 저장된 LNG를 공급용 펌프(4)의 작동에 의하여 인출시켜 기화기(5)를 향해 LNG를 공급한다. 한편 열교환매개체 공급용 펌프(7)의 작동에 의하여 가열장치(6)로부터 일정 온도로 가열된 열교환매개체를 상기 기화기(5)의 타측으로 공급하고 LNG와 열교환된 열교환매개체를 다시 가열장치(6)로 순환시키게 된다. 결국 상기 기화기(5)내에서는 열교환매개체와 LNG 간 열교환을 통해 LNG를 기화(증발)시키게 되고, 이렇게 기화된 LNG는 기관(E)의 연료원으로 공급되는 구조를 이루게 된다.

하지만, 이러한 종래 기화가스 공급 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

먼저, 상기 LNG를 기화시키기 위하여 열교환매개체의 가열원인 가열장치(6)를 포함하여 구성하게 됨으로써, 기관(E)의 연료원으로 LNG 기화가스를 사용하기 위하여 기관(E) 동력의 에너지 일부를 다시 열교환매개체를 가열시키는 가열장치(6)에 소모하게 됨으로 인하여 실질적으로 전체 기관(E)의 에너지 측면을 고려하면 큰 효율을 기대할 수가 없었다.

또한, 상기 LNG를 기화시키기 위한 가열장치(6)의 구성을 만족하기 위해서는 설계 공간적인 측면뿐만 아니라 만족할 정도의 효율향상을 나타내기 위해서는 기화기(5) 설비 및 기관(E)의 대형화를 가져오게 되고, 결국 기관(E)의 유지비용 증가를 초래하게 되었다.

또한, 상기 LNG를 기화시키기 위해 기화기(5)로 공급되고 기화기(5)를 경유하며 다시 가열장치(6)로 순환하는 열교환매개체로는 글리콜워터라고 불리는 부동액의 일종인 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol)이 사용되었는데, 이러한 에틸렌글리콜은 분자량 62.07, 녹는점 －12.6 ℃, 끓는점 197.7 ℃, 비중 1.1131을 가지는 점도가 큰 무색 액체로써, 이는 비교적 낮은 녹는점에도 불구하고 고압 및 극저온(대략 -163℃)상태로 액화된 LNG와 열 교환 과정에서 결빙되는 현상이 발생될 수 있다. 특히 부득이하게 가열장치(6)에 고장이 발생하는 경우에는 극저온의 LNG로 인하여 가열장치(6)와 기화기(5)를 연결하여 에틸렌글리콜을 순환시키는 공급 및 회수 배관뿐만 아니라 주위 기화설비가 결빙현상으로 인하여 파손되는 등의 큰 위험이 초래되는 문제점이 있었다.

또한, 종래 LNG 공급용 펌프(4), 기화기(5), 가열장치(6), 열교환매개체 공급용 펌프(7) 등 LNG 기화를 위해 필요로 하는 일련의 유닛들은, 흔히 LNG 탱크(1)와 기관(E)을 연결하는 복잡한 배관 상에 임의의 위치에 개별 설치 구성되어 일괄된 유지 보수 작업에 불편함을 가져오게 되었다.

예를 들어, LNG 운반선의 경우 격벽을 통하여 다수개의 공간을 구획되는 LNG 탱크(1)구조와, 또 LNG 운반선의 추진을 위한 고압용 메인기관과, LNG 운반선의 전력생산 혹은 상기 고압용 메인기관의 시동 출력을 향상시키기 위한 저압용 보조기관을 병행하는 경우와 같이, 다수개의 기관들이 구비되는 해상 부유구조물 혹은 육상 발전설비에 있어서는, 상기 다수개의 LNG 탱크(1)와 다수개의 기관(E)을 연결하는 복잡한 배관 상에 LNG공급용 펌프(4), 기화기(5), 가열장치(6), 열교환매개체 공급용 펌프(7) 등 LNG 기화를 위해 필요로 하는 일련의 유닛을 적재적소에 설치 구성하기에는 설계적인 측면과 유지보수 측면에서 많은 취약점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 기관을 향해 공급되는 고온의 연료공기를 열교환매개체로 사용함으로써 LNG의 기화를 위한 열교환매개체의 가열을 위한 에너지 소모를 배제하고, 그로부터 전체 기관의 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 기화가스 공급 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 기존 가열장치를 이용하여 열교환매개체를 가열하는 방식에 비하여 기화유닛의 설치 및 유지가 간단하여 모듈화가 가능하며, 이로 인하여 구동 및 유지보수의 효율성을 보다 향상시킬 수 있는 기화가스 공급 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 기관을 향하는 연료공기를 냉각시키기 위해 설치되는 냉각기의 상류(진입 전)측 연료공기를 LNG와 열교환 시킴으로 인하여, 기존 열교환매개체를 가열하고 순환시키기 위한 일련의 가열유닛을 배제시킬 수 있을 뿐만 아니라 기관에 구비되는 연료공기용 냉각설비의 용량 감소가 가능하며, 그로 인한 기관 전체의 비용절감을 가져올 수 있는 기화가스 공급 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 기존 액체로 이루어진 열교환매개체의 결빙으로 인한 기화기와 연결되는 배관 등 각종 설비가 결빙되어 파손되는 등의 위험을 예방할 수 있는 기화가스 공급 장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명은 LNG를 취급하는 해상 부유구조물 혹은 육상 발전설비에 설치되어 기관의 연료원으로 LNG를 기화시킨 기화가스를 공급하는 기화가스 공급 장치에 있어서,

LNG 탱크로부터 공급되는 LNG를 열교환매개체를 이용하여 기화기 내에서 기화가스를 생산하고, 생산된 기화가스를 기관의 연료원으로 공급하는 기화유닛을 구성하되,

상기 기관을 향해 공급되는 고온의 연료공기를 열교환매개체로 하여 상기 기화기를 통과하게 경유시키는 열교환 배관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 기관은, 해상 부유구조물 혹은 육상 발전설비의 주 구동력을 얻기 위한 메인기관과, 보조 구동력을 얻기 위한 하나 이상의 보조기관을 포함하는 것일 수 있다.

또한, 상기 열교환 배관은, 기관의 배기가스를 구동력으로 고온의 연료공기를 압축시키는 과급기와 상기 과급기로부터 생성된 고온 고압의 연료공기를 기관으로 공급하기 전 냉각시키는 냉각기를 연결하는 연료공기 공급관으로부터 바이패스 연결되어 상기 기화기를 경유하도록 설치 구성된 것일 수 있다.

또한, 열교환 배관으로부터 기화유닛을 향해 경유되는 고온의 연료공기량은, 연료공기 공급관을 통하여 기관으로 공급되는 연료공기량의 전부를 경유시키거나 혹은 일부분을 경유시킬 수 있다.

또한, 상기 열교환 배관은, 메인기관의 제1연료공기 공급관과 연결되는 제1열교환 배관과, 보조기관의 제2연료공기 공급관과 연결되는 제2열교환 배관을 포함하는 것일 수 있다.

또한, 상기 제1열교환 배관과 제2열교환 배관으로부터 고온의 연료공기를 선택적으로 공급받거나 또는 상기 제1열교환 배관과 제2열교환 배관으로부터 고온의 연료공기를 통합하여 공급받을 수 있다.

또한, 상기 기화유닛은, LNG 탱크로부터 LNG를 일시 저장하고 자체 내압에 의하여 저장된 LNG를 배출하는 석션드럼과; 상기 석션드럼으로부터 배출되는 LNG를 적정 압력으로 승압시켜 상기 기화기로 공급하는 LNG 공급용 펌프를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 기화유닛은, 상기 다수개의 기관 혹은 다수개의 LNG 탱크들과 선택적으로 연결 설치될 수 있도록 플레이트 또는 하우징 구조물 내 일체화를 이루며 모듈형태로 마련될 수 있다.

상기와 같은 수단으로부터 본 발명은 기관을 향해 공급되는 고온의 연료공기를 열교환매개체로 사용함으로써, 기존 LNG의 기화를 위한 가열유닛을 완전히 배제할 수 있어 기화유닛의 모듈화가 용이하고, 열교환매개체의 가열을 위한 별도의 에너지 소모를 배제하게 되어 기화유닛의 효율 증대는 물론 이로부터 기관 전체의 에너지 효율을 향상시킬 수 있게 되었다.

또, 본 발명은 기관을 향해 공급되는 고온의 연료공기를 열교환매개체로 사용하고, 이렇게 LNG와 열교환되어 냉각된 연료공기를 다시 기관에 설치된 냉각기로 공급하여 줌으로써 기관의 연료공기 냉각설비의 용량축소가 가능하며, 이로 인하여 기관의 연료공기 냉각설비의 유지비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 기관 전체의 에너지 절감을 이룰 수 있게 되었다.

또, 본 발명은 단순 구조의 모듈화가 가능한 기화유닛을 이용하여, 해상 부유구조물 혹은 육상 발전설비에 구비되는 다수개의 LNG 탱크 혹은 다수개의 기관들로부터 선택적인 분리 결합 등의 유지보수가 용이하고, 특히 다수개의 기관들로부터 열교환매개체의 선택적인 공급과 회수가 가능함으로 인하여 각 기관의 작동여부, 운행조건 등 해상 부유구조물 혹은 육상 발전설비의 다양한 외부요인을 고려하여 그에 따른 기화가스 공급 장치의 유연한 설계와 작동 프로그램의 제어가 용이한 장점도 있다.

또, 본 발명은 기존 에틸렌글리콜(부동액)을 사용하는 것이 아니라 고온의 연료공기를 사용하게 됨으로써, 열교환매개체가 지나는 기화유닛의 각종 공급 및 회수 배관 등의 각종 설비가 결빙현상으로 인하여 파손되는 문제점을 완전히 해결할 수 있는 이점도 있다.

또, 본 발명은 기존 에틸렌글리콜을 사용하는 가열방식보다 기화유닛의 설치 및 유지가 매우 간단하고, 상기 부동액인 에틸렌글리콜보다 고온의 연료공기를 열교환매개체로 사용함으로 더욱 친환경적인 측면도 적극 고려된 우수한 발명인 것이다.

도 1은 종래 기화가스 공급 장치의 구성을 보이기 위한 개략 도면.
도 2는 본 발명에 따른 기화가스 공급 장치의 구성을 보이기 위한 개략 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기화가스 공급 장치의 구성을 보이기 위한 개략 도면.

위에 기재된 또는 기재되지 않은 본 발명의 특징과 효과들은 이하 첨부도면을 참조한 본 발명의 실시예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 기화가스 공급 장치의 구성을 보이기 위한 개략 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 기화가스 공급 장치는 가열유닛을 배제한 설치 및 유지가 간단한 모듈형의 기화유닛을 설치 구성함으로써 기화유닛의 유지 비용절감과 효율을 향상시키는 것은 물론 기관 전체의 에너지 효율을 크게 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

이를 위한 본 발명은 LNG 탱크(1)와 기관(2)을 연결하는 배관 상에 모듈형 기화유닛(10)을 포함하여서 구성된다.

이러한 기화유닛(10)은 기화가스를 생산하기 위한 기화기(103)를 포함하는 것으로, LNG 탱크(1)로부터 기화기(103)의 일측으로 LNG를 공급받고, 공급된 LNG를 열교환매개체를 이용하여 열교환시켜 기화가스를 생산하고, 생산된 기화가스를 기관(2)으로 공급하는 기능을 수행하게 된다.

상세하게 본 발명에 의한 기화유닛(10)에는 LNG 탱크(1)로부터 LNG를 일시 저장하고 자체 내압에 의하여 저장된 LNG를 배출하는 석션드럼(101)과, 상기 석션드럼(101)으로부터 배출되는 LNG를 적정 압력으로 승압시켜 기화기(103)로 공급하는 LNG 공급용 펌프(102)를 포함하여 구성한다.

상기 석션드럼(101)은 LNG 탱크(1)로부터 LNG가 공급용 펌프(102)를 향해 바로 LNG가 공급되는 것이 아니라 석션드럼(101)내에서 LNG를 임시로 저장한 다음 이후 LNG가 안정된(일정한) 압력상태로 공급용 펌프(102)에 공급될 수 있도록 하는 것으로, 만약 LNG 탱크(1) 내 극저온(-163℃)으로 압축 냉각된 LNG를 곧바로 공급용 펌프(102)로 공급하게 될 경우에는 LNG의 제어가 쉽지 않아 하류의 기화기(103)를 향해 적정 압력과 용량으로 LNG를 공급하기가 원활치 않다. 이러한 이유로 인하여 LNG 탱크(1)와 공급용 펌프(102) 사이에 석션드럼(101)을 설치 구성함으로써 항상 안정된 압력과 용량의 LNG가 공급용 펌프(102)로 공급될 수 있게 한다.

도시되진 않았지만, 이러한 석션드럼(101)에는 내부로 유입되는 LNG의 저장압력, 저장용량을 조절할 수 있는 수단을 포함함으로써, LNG 공급용 펌프(102)를 향해 항상 일정한 압력과 용량의 LNG가 안정적으로 공급될 수 있게 할 수 있다.

예를 들어 상기 석션드럼(101)내 저장압력 조절수단으로는, 압력컨트롤러와, 압력조절밸브 및, 압력센서로 이루어질 수 있으며, 상기 압력컨트롤러는 석션드럼(101)내에 위치한 압력센서로부터 드럼 내 압력정보를 제공받아 압력조절밸브를 개폐시키며 석션드럼(101)내 LNG 위쪽에 위치하는 자연기화가스를 LNG 탱크(1)로 회귀시키는 정도에 따라 석션드럼(101)내 압력을 감소시키거나 증가시킬 수 있다.

한편 상기 석션드럼(101)내 저장용량 조절수단으로는, 용량컨트롤러와, 용량센서 및, 용량 제어밸브로 이루어질 수 있으며, 상기 용량컨트롤러는 석션드럼(101)내에 위치한 용량센서로부터 드럼 내 LNG의 용량(높이)정보를 제공받아 용량제어밸브를 개폐시키며 석션드럼(101)내 LNG의 용량을 감소시키거나 증가시킬 수 있다.

상기 LNG 공급용 펌프(102)는 석션드럼(101)으로부터 배출되는 LNG를 적정 압력으로 승압시켜 후류의 기화기(103)로 안정되게(일정하게) 공급하는 것으로, 이러한 LNG 공급용 펌프(102)는 극저온에 적합한 고압펌프의 사용을 권장한다.

상기 기화기(103)는 열교환매개체를 이용하여 LNG와 열교환시킴으로써 LNG로부터 기화가스를 생산하게 되며, 이렇게 생산된 기화가스는 기관 엔진(E)의 연료원으로 공급된다.

한편, 석션드럼(101), LNG 공급용 펌프(102), 기화기(103)를 포함하는 기화유닛(10)은, 독립된 플레이트 혹은 하우징 구조물에 탑재되어 일체화를 이루며 모듈형태로 마련될 수 있다.

그리고 도시되진 않았지만, 이렇게 모듈형태로 마련되는 기화유닛(10)은, LNG 탱크(1)와 연결되는 LNG 공급용 배관(1a)과, 기관(2)과 연결되는 열교환 배관(11) 및 기화가스 공급용 배관(10a)의 연결부를 구성하여 서로 분리 결합이 가능하게 탈 부착 결합수단을 구성할 수 있으며, 이러한 탈 부착 결합이 가능하게 각 배관 연결부에는 밸브수단이 더 구비될 수 있다.

이렇게 모듈형태로 기화유닛(10)을 마련하게 됨으로써, 기화유닛(10)의 이동성이 편리하고, 해상 부유구조물에 구비되는 다수개의 LNG 탱크(1)로부터 LNG를 선택적으로 공급받거나 혹은 통합하여 일괄적으로 공급받기가 용이하다. 그리고 모듈형태의 기화유닛(10)을 마련하게 됨으로써 해상 부유구조물 혹은 육상 발전설비에 대한 설치가 간단하고 일괄적인 유지보수를 용이하게 수행할 수 있는 이점이 있다.

더불어, 모듈형태로 기화유닛(10)을 마련하게 됨으로써, 후술되는 것과 같이 해상 부유구조물 혹은 육상 발전설비에 다수개의 기관(메인기관, 보조기관)이 설치 구성되는 경우에는 각 기관과 연결되는 열교환 배관으로부터 열교환매개체(고온의 연료공기)를 선택적으로 공급받거나 혹은 통합하여 일괄적으로 공급받기가 용이하며, 설치 및 유지보수가 간단하고 용이한 이점을 가질 수 있다.

계속해서, 도 2를 참조하면 본 발명에 의한 기화유닛(10)에는 기존의 부동액인 에틸렌글리콜을 열교환매개체로 하는 가열장치의 유닛 구성이 배제되고, 대신 기관(2)을 향해 공급되는 고온의 연료공기를 열교환매개체로 할 수 있게 기관(2)과 기화유닛의 기화기(103)를 연결하는 열교환 배관(11)을 포함하여서 구성된다.

이때, 열교환 배관(11)은, 기관(2)의 엔진(E) 배기가스를 구동력으로 고온의 연료공기를 압축시키는 과급기(21)와 이 과급기(21)로부터 생성된 고온 고압의 연료공기를 기관(2)의 엔진(E)으로 공급하기 전 냉각시키는 냉각기(22)를 연결하는 연료공기 공급관(21a)으로부터 바이패스 연결되어 기화유닛(10)의 기화기(103)를 경유하도록 설치 구성된다.

이때, 상기 열교환 배관(11)을 향해 기화기(103)를 경유하게 되는 고온의 연료공기는, 상기 과급기(21)를 지나 냉각기(22)를 향하는 연료공기량의 전부이거나 혹은 일부의 용량을 선택적으로 공급받을 수 있다.

즉, 도시된 바와 같이 연료공기 공급관(21a)으로부터 바이패스 연결되는 열교환 배관(11)의 연결부에 3방 밸브(110)를 설치 구성함으로써, 연료공기 공급관(21a)을 지나는 고온의 연료공기 중 열교환 배관(11)을 향해 기화기(103)로 공급되는 바이패스 연료공기량을 조절하여 사용할 수 있도록 설치 구성하고 있다.

이와 같이, 열교환 배관(11)을 통하여 기화기(103)를 향해 공급되는 연료공기 량은 기관(2) 성능을 고려하여 적정으로 조절되어 세팅된다.

한편, 이와 같이 과급기(21)를 통하여 일정 압력으로 압축된 고온의 연료공기를 열교환 배관(11)을 통하여 공급하여 줌으로써, 열교환 배관(11)을 통하여 기화기(103)를 경유하는 연료공기의 원활한 이동을 위한 별도의 공급펌프 구성을 배제할 수 있어, 기화유닛(10)의 구조를 보다 더 단순화할 수 있는 이점도 있다.

계속해서, 열교환 배관(11)을 통하여 기화기(103)내에서 LNG와 열교환된 고온의 연료공기는 소정의 온도로 냉각된 상태를 이루게 되며, 열교환 배관(11)을 돌아 나와 다시 연료공기 공급관(21a)으로 회귀되고, 이후 냉각기(22)를 향해 유입되는데, 이와 같이 열교환 배관(11)을 통하여 기화기(103)내에서 LNG와 열교환 됨으로써 소정의 온도로 냉각된 연료공기는, 기존 과급기(21)에서 냉각기(22)로 곧바로 공급되는 고온의 연료공기에 비하여 LNG와 열교환 과정을 거치며 냉각된 상태를 유지하게 되는 바, 이렇게 냉각된 연료공기를 냉각기(103)로 공급할 수 있게 됨으로써, 냉각기(103)의 유지비용을 크게 절감할 수 있을 뿐만 아니라 기존 냉각기에 비하여 냉각용량을 크게 줄일 경우에라도 기존의 용량이 큰 냉각기로부터 구현이 가능하였던 효율과 동일한 효율의 냉각성능을 구현할 수 있게 된다.

결국 이러한 냉각기(103)의 효율 향상은 기관(2)의 에너지 절감과 효율 증대를 구현할 수 있게 된다.

한편, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기화가스 공급 장치의 구성을 보이기 위한 개략 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예가 적용되는 해상 부유구조물 혹은 육상 발전설비의 다기관 즉, 해상 부유구조물 혹은 육상 발전설비의 주 구동력을 얻기 위한 메인기관(2)과, 보조 구동력을 얻기 위한 하나 이상의 보조기관(3: 하나의 보조기관만 도시함)을 포함하고 있다.

예컨대, 대형 LNG 운반선과 같은 해상 부유구조물에 적용되고 있는 다기관은, 중유 등의 주 연료원을 이용하는 서로 독립된 기관으로써 LNG 운반선의 추진을 위한 고압용 메인기관(2)과, LNG 운반선의 전력생산을 위한 것이거나 혹은 상기 메인기관(2)의 시동출력을 향상시키기 위한 목적으로의 보조기관(3)을 포함할 수 있으며, 또 육상 발전설비에 적용되고 있는 다기관은, 주 전력 생산을 위한 메인기관(2)과, 보조 전력 생산을 위한 보조기관(3)을 포함할 수 있다.

이처럼 메인기관(2)과 적어도 하나 이상의 보조기관(3)을 포함하는 해상 부유구조물 혹은 육상 발전설비에 본 발명에 따른 기화가스 공급 장치를 구성하는 경우에는 상기 메인기관(2)과 기화유닛(10)을 연결하는 제1열교환 배관(11)과, 상기 보조기관(3)과 기화유닛(10)을 연결하는 제2열교환 배관(12)을 포함하여 구성할 수 있다.

다시 말해서 메인기관(2)의 과급기(21)와 냉각기(22)를 연결하는 제1연료공기 공급관(21a)으로부터 바이패스 연결되어 기화기(103)를 경유하도록 제1열교환 배관(11)이 설치 구성되고, 보조기관(3)의 과급기(31)와 냉각기(32)를 연결하는 제2연료공기 공급관(31a)으로부터 바이패스 연결되어 기화기(103)를 경유하도록 제2열교환 배관(12)을 포함하여 구성하게 된다.

상기 제1 및 제2열교환 배관(11)(12)은 전술한 일실시예에서의 열교환 배관과 각각 동일한 구성 및 작용을 보이게 되며 관련 중복설명은 생략한다.

이처럼 메인기관(2) 및 보조기관(3)과 연결되는 제1 및 제2열교환 배관(11)(12)을 지나는 고온의 연료공기를 일괄하여 기화유닛의 기화기(103)에 경유시킨 것으로 인하여, 기화유닛(10)의 효율을 더욱 더 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 메인기관(2)의 제1연료공기 공급관(21a)과 보조기관(3)의 제2연료공기 공급관(31a)을 지나 각 냉각기(22)(32)를 향해 열교환이 이루어진 냉각된 연료공기를 주입시킬 수 있어, 각 냉각기(22)(32)의 냉각성능 및 각 기관(2)(3)의 에너지 효율을 더욱 더 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 상기 제1 및 제2열교환 배관(11)(12)은 메인기관(2)의 제1연료공기 공급관(21a)과 보조기관(3)의 제2연료공기 공급관(32)으로부터 각각 3방 밸브(110)(120)를 통하여 연결되도록 구성됨으로써, 제1열교환 배관(11) 및 제2열교환 배관(12)으로부터 기화유닛의 기화기(103)를 경유하는 고온의 연료공기량은, 전술한 일실시예에서와 마찬가지 제1연료공기 공급관(21a) 및 제2연료공기 공급관(31a)을 통하여 메인기관(2) 및 보조기관(3)으로 각각 공급되는 바이패스 연료공기량의 전체량을 경유시킬 수도 있으며, 혹은 일부 량을 경유시킬 수 있게 세팅할 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2열교환 배관(11)(12)은 메인기관(2)의 제1연료공기 공급관(21a)과 보조기관(3)의 제2연료공기 공급관(31a)과 3방 밸브(110)(120)를 통하여 연결되도록 구성됨으로써, 예를 들어 제2연료공기 공급관(31a)과 연결된 3방 밸브(120)를 완전히 차단시켜 메인기관(2)의 제1연료공기 공급관(21a)과 연결된 제1열교환 배관(11)만으로 고온의 연료공기를 기화기(103)로 공급받도록 할 수 있으며, 반대로 제1연료공기 공급관(21a)과 연결된 3방 밸브(110)를 완전히 차단시켜 보조기관(3)의 제2연료공기 공급관(31a)과 연결된 제2열교환 배관(12)만으로 고온의 연료공기를 기화기(103)로 공급받을 수도 있다.

무엇보다 각 기관(2)(3)의 냉각성능 및 에너지 효율을 고려하면 사용 중인 기관(2)(3)들에 한해서는 제1 혹은 제2열교환 배관(11)(12)과 연결되는 3방 밸브(110)(120)를 모두 개방시켜 고온의 연료공기가 모두 기화기(103)내로 경유하도록 세팅함으로써 기화유닛(10), 각 기관의 냉각기(22)(32) 및, 각 기관(2)(3)의 에너지 효율을 보다 더 효과적으로 구현할 수 있게 함이 좋다.

아울러, 도시된 기관은 하나의 메인기관(2)과 하나의 보조기관(3)을 포함하는 기관을 보이고 있으나, 도시된 바와 달리 메인기관 및 2개 이상의 보조기관을 포함하는 경우에도 동일한 구성으로 이루어질 수 있다. 다시 말해서 다수(N) 개의 기관과 서로 독립적으로 연결되는 다수(N)개의 열교환 배관으로 구성될 수 있는 것이다.

한편, 도시된 바와 같이 바람직하게는 본 발명에 의한 기화가스 공급 장치를 통하여 생산된 기화가스는 고출력을 필요로 하는 고압용 메인기관(2)의 연료원으로 공급되도록 함이 좋다. 하지만, 도시된 바와 달리 본 발명에 의한 기화유닛(10)을 통하여 생산된 기화가스는 보조기관(3)의 연료원으로 공급될 수도 있으며, 혹은 메인기관(2) 및 보조기관(3)을 향해 모두 공급될 수도 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

(1) : LNG 탱크 (2),(3) : 기관
(21),(31) : 과급기 (22),(32) : 냉각기
(21a) : 제1연료공기 공급관 (31a) : 제2연교공기 공급관
(10) : 기화유닛 (101) : 석션드럼
(102) : LNG 공급용 펌프 (103) : 기화기
(11) : (제1)열교환 배관 (12) : 제2열교환 배관
(110),(120) : 3방 밸브

Claims (10)

1. LNG를 취급하는 해상 부유구조물 혹은 육상 발전설비에 설치되어 기관의 연료원으로 LNG를 기화시킨 기화가스를 공급하는 기화가스 공급 장치에 있어서,
   LNG 탱크로부터 공급되는 LNG를 열교환매개체를 이용하여 기화기 내에서 기화가스를 생산하고, 생산된 기화가스를 기관의 연료원으로 공급하는 기화유닛을 구성하되,
   상기 기관을 향해 공급되는 고온의 연료공기를 열교환매개체로 하여 상기 기화기를 통과하게 경유시키는 열교환 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 기화가스 공급 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기관은, 해상 부유구조물 혹은 육상 발전설비의 주 구동력을 얻기 위한 메인기관과, 보조 구동력을 얻기 위한 하나 이상의 보조기관을 포함하는 것을 특징으로 하는 기화가스 공급 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 열교환 배관은, 기관의 배기가스를 구동력으로 고온의 연료공기를 압축시키는 과급기와 상기 과급기로부터 생성된 고온 고압의 연료공기를 기관으로 공급하기 전 냉각시키는 냉각기를 연결하는 연료공기 공급관으로부터 바이패스 연결되어 상기 기화기를 경유하도록 설치 구성된 것을 특징으로 하는 기화가스 공급 장치.
4. 제3항에 있어서,
   열교환 배관으로부터 기화유닛을 향해 경유되는 고온의 연료공기량은, 연료공기 공급관을 통하여 기관으로 공급되는 연료공기량의 전부를 경유시키거나 혹은 일부분을 경유시키는 것을 특징으로 하는 기화가스 공급 장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 열교환 배관은, 메인기관의 제1연료공기 공급관과 연결되는 제1열교환 배관과, 보조기관의 제2연료공기 공급관과 연결되는 제2열교환 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 기화가스 공급 장치.
6. 제5항에 있어서,
   기화가스 공급 장치는 상기 제1열교환 배관과 제2열교환 배관으로부터 고온의 연료공기를 선택적으로 공급받거나 또는 상기 제1열교환 배관과 제2열교환 배관으로부터 고온의 연료공기를 통합하여 공급받는 것을 특징으로 하는 기화가스 공급 장치.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   제1열교환 배관 또는 제2열교환 배관으로부터 기화유닛을 향해 경유되는 고온의 연료공기량은, 제1연료공기 공급관 또는 제2연료공기 공급관을 통하여 각 기관으로 공급되는 연료공기량의 전부를 경유시키거나 혹은 일부분을 경유시키는 것을 특징으로 하는 기화가스 공급 장치.
8. 제1항에 있어서
   상기 기화유닛은, LNG 탱크로부터 LNG를 일시 저장하고 자체 내압에 의하여 저장된 LNG를 배출하는 석션드럼과,
   상기 석션드럼으로부터 배출되는 LNG를 적정 압력으로 승압시켜 상기 기화기로 공급하는 LNG 공급용 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 기화가스 공급 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 기화유닛은, 다수개의 기관과 각각 연결되는 다수개의 열교환 배관으로부터 고온의 연료공기를 선택적으로 공급받거나 또는 다수개의 LNG 탱크로부터 LNG를 선택적으로 공급받을 수 있도록 모듈형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 기화가스 공급 장치.
10. 제8항에 있어서,
    상기 기화유닛은, 플레이트 또는 하우징 구조물 내 일체로 설치 구성되어 모듈형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 기화가스 공급 장치.

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