KR20130025084A - 부유식 해상 구조물의 연료가스 공급 시스템 및 그의 연료가스 공급 방법 - Google Patents

부유식 해상 구조물의 연료가스 공급 시스템 및 그의 연료가스 공급 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시스템 정지가 발생하더라도 응축현상이 충분한 시간동안 발생하지 않도록 하여 유지보수에 필요한 시간을 확보할 수 있도록 한 부유식 해상 구조물의 연료가스 공급 시스템 및 그의 연료가스 공급 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 고압의 연료가스, 중압의 연료가스 및 저압의 연료가스를 각각의 사용처에 제공하는 부유식 해상구조물의 연료가스 공급 시스템으로, 상기 고압의 연료가스를 가열시켜 해당 연료가스의 온도를 상승시키는 열교환기를 가지는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물의 연료가스 공급 시스템이 제공된다.

Description

부유식 해상 구조물의 연료가스 공급 시스템 및 그의 연료가스 공급 방법{SYSTEM FOR SUPPLYING FUEL GAS OF FLOATING MARINE STRUCTURE AND METHOD FOR SUPPLYING FUEL GAG OF THE SAME}
본 발명은 부유식 해상 구조물의 연료가스 공급 시스템 및 그의 연료가스 공급 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 시스템 정지가 발생하더라도 응축현상이 충분한 시간 동안 발생하지 않도록 하여 유지보수에 필요한 시간을 확보할 수 있도록 한 부유식 해상 구조물의 연료가스 공급 시스템 및 그의 연료가스 공급 방법에 관한 것이다.
해양(offshore) 분야에서의 연료가스는 전력을 생산하는 발전기(Generator) 및 가스 압축기(Compressor) 구동자에 연료로 사용된다.
연료가스는 석유 시추시 발생하는 부생가스 중의 일부를 압축기로 압축시켜 고압용 연료가스를 만든후 이중 일부의 압력을 감압하여 저압용 연료가스로 이용하고 있다.
연료가스의 종류는 고압용 압축기 및 발전기에 사용되는 고압용 연료가스, 저압용 압축기 및 기타 사용처에 사용되는 저압용 연료가스로 구분된다.
저압용 연료가스의 경우는 보통 요구되는 압력이 40barg-50barg의 운전범위를 갖는 고압의 연료가스에 비해 상대적으로 낮은 6barg-7barg의 운전범위를 갖는다. 연료가스는 운전 중에 압축기 및 발전기의 연료가스로 연속적으로 공급되어야 한다.
한편, 저압용 연료가스보다 높고 고압용 연료가스보다 낮은 압력, 즉 중압의 요구조건을 요구할 경우가 발생한다. 예를 들면, 통상적으로 40barg의 고압이 아닌 35barg정도의 중압 범위를 갖는 연료가스를 물주입펌프(water injection pump)의 드라이버 등에서 요구할 상황이 발생할 수 있다.
연료가스의 저장용기들은 응축성분을 제거하기 위한 목적과 함께, 비상 사태시 시스템이 중단된 상황을 대비하여 사용처들에게 일정시간동안 연료가스를 연속적으로 공급해줄 수 있는 역할도 병행하고 있다. 비상사태의 대표적인 경우는 열교환기가 제대로 작동하지 않은 경우를 들 수 있다.
그러나, 종래의 연료가스 공급 시스템은 시스템 정지가 발생하면 중압의 연료가스의 경우 서서히 냉각되어 응축성분이 발생하게 된다. 이러한 응축성분을 제거하기 위해 별도의 중압 저장용기가 설치되어야 한다. 중압 저장용기의 설치로 인해 비용을 증가시키고, 시스템의 무게도 증가시킬 수 있다.
본 발명의 목적은, 시스템 정지가 발생하더라도 응축현상이 충분한 시간동안 발생하지 않도록 하여 유지보수에 필요한 시간을 확보할 수 있도록 한 부유식 해상 구조물의 연료가스 공급 시스템 및 그의 연료가스 공급 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 고압의 연료가스, 중압의 연료가스 및 저압의 연료가스를 각각의 사용처에 제공하는 부유식 해상구조물의 연료가스 공급 시스템으로, 상기 고압의 연료가스를 가열시켜 해당 연료가스의 온도를 상승시키는 열교환기를 가지는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물의 연료가스 공급 시스템이 제공된다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해상 구조물의 연료가스 공급 시스템은 상기 고압의 연료가스를 저장하고, 비정상 상황시 고압 사용처에 연속적으로 저장된 고압의 연료가스를 공급하는 고압 저장용기; 상기 고압의 연료가스를 중압의 연료가스로 감압시켜 중압 사용처에 공급하는 중압 조절부; 및 상기 중압의 연료가스를 감압시킨 저압의 연료가스를 저장하고, 비정상 상황시 저압 사용처에 연속적으로 저장된 저압의 연료가스를 공급하는 저압 저장용기를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 중압 조절부는 비정상 상황시 워터 주입 펌프, 저압 압축기에 중압의 연료가스의 공급을 중단하고, 정상 상황시 상기 중압의 연료가스를 워터 주입 펌프, 저압 압축기에 공급하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 고압의 연료가스, 중압의 연료가스 및 저압의 연료가스를 각각의 사용처에 제공하는 연료가스 공급 시스템의 연료가스 공급 방법으로, 고압의 연료공급원으로부터 공급된 고압의 연료가스 중 미리 설정된 압력만큼 감압된 고압의 연료가스를 제공받는 단계; 상기 제공받은 고압의 연료가스를 가열시켜 해당 연료가스의 온도를 상승시키는 단계; 상기 상승된 온도를 가지는 고압의 연료가스를 중압의 연료가스로 감압시켜 미리 정해진 중압 사용처에 공급하는 단계; 및 상기 감압시킨 중압의 연료가스를 저압의 연료가스로 감압시켜 미리 정해진 저압 사용처에 공급하는 단계를 포함하되, 상기 온도를 상승시키는 단계 이후에, 상기 상승된 온도를 갖는 고압의 연료가스를 미리 정해진 고압 사용처에 공급하는 단계를 포함하는 연료가스 공급 시스템의 연료가스 공급 방법이 제공된다.
상기 중앙 사용처에 공급하는 단계는 비정상 상황시 중압의 연료가스의 공급을 필요로 하지 않는 워터 주입 펌프, 저압 압축기에 상기 중압의 연료가스를 공급하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 시스템 정지가 발생하더라도 중압 저장용기없이도 응축현상이 충분한 시간동안 발생하지 않도록 하여 유지보수에 필요한 시간을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해상 구조물의 연료가스 공급 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료가스 공급 시스템의 연료가스 공급 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해상 구조물의 연료가스 공급 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해상 구조물의 연료가스 공급 시스템은 연료공급원(10), 고압 저장용기(20), 열교환기(30), 저압 저장용기(50)를 포함하여 구성될 수 있다.
연료공급원(10)은 예를 들면 70barg의 압력을 갖는 고압의 연료가스를 저장하고 있다. 연료공급원(10)으로부터 공급된 고압의 연료가스 중 압력을 낮춰 40barg의 압력을 갖는 고압의 연료가스를 고압 저장용기(20)에 저장한다. 이때 70barg의 압력을 40barg로 낮추기 위해 고압 조절기(20)를 필요로 한다. 고압 조절기(15)는 밸브(151)와, 그 밸브(151)의 개폐정도를 조절하는 컨트롤러(152)로 이루어진다. 컨트롤러(152)는 고압 저장용기(20)의 압력정보를 기초로 하여 밸브(151)의 동작을 제어할 수 있다.
고압 저장용기(20)는 하부에 마련된 하부배출구(미도시)와, 상부에 마련된 상부배출구(미도시), 상부배출구와 이격되게 마련된 연료가스의 유입구(미도시)를 포함할 수 있다. 하부 배출구를 통해 고압 저장용기(20) 내의 액체성분을 배출하고 상부 배출구를 통해 고압 저장용기(20) 내의 기체성분을 배출할 수 있다. 고압 저장용기(20)는 비정상 상황시, 예를 들면 시스템 정지시에 고압의 사용처로 연속적으로 고압의 연료가스를 공급할 수 있다.
고압 저장용기(20)와 연결된 열교환기(30)는 유입된 고압의 연료가스를 가열시켜 연료가스의 온도를 응축온도 보다 좀 더 상승시킨다. 더 구체적으로, 열교환기(30)는 유입된 고압의 연료가스의 온도(25℃)에 추가로 미리 설정된 온도, 예를 들면 30℃만큼 더 가열하여 55℃의 연료가스를 고압 사용처로 공급되도록 한다.
열교환기(30)는 연료가스의 냉각시간을 늘리도록 미리 설정된 온도보다 10℃ 높은 40℃로 가열시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 열교환기(20)를 통하여 유입된 연료가스의 온도(25℃)를 40℃의 온도로 더 가열시킴에 따라 65℃의 온도를 갖는 연료가스를 고압의 사용처와 중압 조절기(40)에 제공하게 된다.
열교환기(20)를 통해 가열온도를 상승시킨 연료가스를 공급받음에 따라, 시스템 정지 등, 열교환기(20)가 제대로 동작하지 않은 상황일 때 65℃의 연료가스가 냉각되더라도 응축현상이 충분한 시간동안 발생되지 않아 시스템의 유지보수에 필요한 시간을 확보할 수 있다.
열교환기(30)를 통과한 고압의 연료가스는 고압의 사용처와 중압 조절기(40로 각각 분기된다. 고압의 사용처는 고압 압축기(High Pressure compressor), 가스 터빈(Gas Turbine), 발전기(Generator) 등을 예로 들 수 있다.
중압 조절기(40)는 열교환기(30)를 거쳐 65℃의 연료가스를 공급받고, 그 공급받은 연료가스를 중압의 연료가스로 감압시켜 중압의 사용처에 공급한다. 이때 중압 조절기(40)에서 조절된 중압의 연료가스는 중압의 사용처와 저압 조절기(50)로 각각 분리된다.
중압의 사용처는 시스템의 정지시에 연속적으로 중압의 연료가스를 공급할 필요가 없는 장비들로, 예를 들면, 물 주입 펌프(Water Injection Pump), 저압 압축기(Low Pressure compressor) 등을 예로 들 수 있다. 시스템 정지시에 중압의 연료가스를 연속적으로 공급할 필요가 없으므로, 중압의 연료가스를 저장하는 중압 저장용기를 생략할 수 있다.
상술된 열교환기(30)를 통해 가열온도를 40℃로 상승시킴에 따라 중압의 연료가스에 응축현상이 발생할 시점까지의 온도 저하에 소요되는 시간이 지연되어, 시스템의 유지보수에 필요한 시간을 확보할 수 있다. 따라서, 종래 응축물의 제거를 위해 사용된 중압 저장용기를 필요로 하지 않으므로, 시스템의 비용과 무게를 줄일 수 있다.
중압 조절기(40)도 마찬가지로 밸브(401)와, 그 밸브(401)의 개폐정도를 단속하는 컨트롤러(402)로 이루어진다. 컨트롤러(402)는 중압의 사용처에서 요구하는 압력조건에 맞춰 조절된 중압의 연료가스의 공급을 제어할 수 있다.
상술된 중압 조절기(40)와 연결된 저압 조절기(45)는 중압 조절기(40)를 통해 조절된 중압의 연료가스를 밸브(451) 및 컨트롤러(452)에 의해 저압의 연료가스로 조절하고, 조절된 저압의 연료가스를 저압의 사용처에 공급한다. 저압의 사용처는 브랜켓 가스 쿨링 & 히팅 미디엄 탱크(Blanket Gas Coolling & Heating Medium Tank), 퍼지가스(Purge Gas) 등을 예로 들 수 있다.
저압 조절기(45)에 의해 조절된 저압의 연료가스는 저압 저장용기(50)의 유입구를 통하여 유입되어 저장된다. 저압 저장용기(50)에도 액체를 저압 저장용기(50)의 하부로 배출하고 기체를 저압 저장용기(50)의 상부와 이어진 저압의 사용처로 배출되도록 한다. 저압 저장용기(50)에 보관된 저압의 연료가스는 비정상 상황, 예를 들면 시스템 정지, 또는 열교환기의 고장이 발생한 경우, 유지보수가 될때까지 연속적으로 저압의 사용처에 공급된다.
이와 같은 구성을 갖는 부유식 해상 구조물의 연료가스 공급 시스템의 연료가스 공급 방법을 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료가스 공급 시스템의 연료가스 공급 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 2를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료가스 공급 시스템의 연료가스 공급 방법을 설명하면, 연료가스 공급시스템의 고압 저장용기(20)는 연료공급원(10)으로부터 유입된 고압(70barg)의 연료가스 중 미리 설정된 압력(30barg)만큼 감압된 고압(40barg)의 연료가스를 제공받는다(S101).
다음 연료가스 공급시스템의 열교환기(30)는 제공받은 고압의 연료가스를 가열시켜 고압의 연료가스의 온도를 상승시킨다(S103). 이때, 열교환기(30)를 통해 미리 설정된 온도(30℃) 보다 10℃ 더 높게 가열시킴으로써 비정상 상황의 조건에서도 온도 저하로 인한 응축물이 발생되는 시간을 지연시킬 수 있다. 이와 같은 시간지연으로 인해, 비정상 상황에 대한 시스템의 유지보수를 충분히 수행할 수 있다.
연료가스 공급시스템은 열교환기(30)를 통과한 고압의 연료가스를 고압의 사용처와 중압 조절기(40)로 각각 분기되도록 한다(S105). 분기된 고압의 연료가스는 고압의 사용처, 예를 들면 고압 압축기, 가스 터빈 발전기등에 연료로 사용된다.
다음 연료가스 공급 시스템의 중압 조절기(40)는 열교환기(30)를 거쳐 상승된 온도를 가지는 고압의 연료가스를 미리 설정된 중압(35barg)의 연료가스로 감압시킨다(S107).
이와 같이 감압된 중압의 연료가스는 중압의 사용처와 저압 조절기(45)로 각각 분기된다(S109). 분기된 중압의 연료가스는 중압의 사용처에 연료로 사용된다.
다음 연료가스 공급 시스템의 저압 조절기(45)는 중압의 연료가스를 미리 설정된 저압(7barg)의 연료가스로 감압시킨다(S111).
이와 같이 감압된 저압의 연료가스는 저압의 사용처에 연료로 사용되도록 공급된다(S113).
고압의 연료가스용 가스 터빈의 경우에 비정상 상황시, 연료공급을 연료가스에서 디젤로 전환하게 되는데, 이때 소요되는 시간만큼 고압 저장용기(20)에서 고압의 연료가스를 고압의 사용처에 공급해주고, 저압 저장용기(50)의 경우도 저압의 사용처에 저압의 연료가스를 공급해준다. 중압의 연료가스는 비정상 상황에서도 일정시간 동안 연료공급을 할 필요가 없으므로, 중압의 연료가스를 저장하는 용기를 필요로 하지 않는다. 이에 따라, 시스템의 비용 및 무게를 감소시킬 수 있다.
본 명세서에서 부유식 해상 구조물이란, LNG나 LPG 등의 액화가스를 저장하기 위한 저장탱크와 오일을 저장하기 위한 오일 저장탱크를 함께 구비하면서 해상에서 부유된 채 사용되는 선박 및 각종 구조물을 모두 포함하는 개념으로, 상기한 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)를 비롯하여, OIL FPSO, LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit), LNG 수송선, 유조선이나 LNG RV(LNG Regasification Vessel)와 같은 선박 및 해상 구조물을 모두 포함하는 것이다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
10 : 연료공급원 15 : 고압 조절기
20 : 고압 저장용기 30 : 열교환기
40 : 중압 조절기 45 : 저압 조절기
50 : 저압 저장용기

Claims (5)

  1. 고압의 연료가스, 중압의 연료가스 및 저압의 연료가스를 각각의 사용처에 제공하는 부유식 해상구조물의 연료가스 공급 시스템으로,
    상기 고압의 연료가스를 가열시켜 해당 연료가스의 온도를 상승시키는 열교환기를 가지는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물의 연료가스 공급 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고압의 연료가스를 저장하고, 비정상 상황시 고압 사용처에 연속적으로 저장된 고압의 연료가스를 공급하는 고압 저장용기;
    상기 고압의 연료가스를 중압의 연료가스로 감압시켜 중압 사용처에 공급하는 중압 조절부; 및
    상기 중압의 연료가스를 감압시킨 저압의 연료가스를 저장하고, 비정상 상황시 저압 사용처에 연속적으로 저장된 저압의 연료가스를 공급하는 저압 저장용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물의 연료가스 공급 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 중압 조절부는 비정상 상황시 워터 주입 펌프, 저압 압축기에 중압의 연료가스의 공급을 중단하고, 정상 상황시 상기 중압의 연료가스를 워터 주입 펌프, 저압 압축기에 공급하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물의 연료가스 공급 시스템.
  4. 고압의 연료가스, 중압의 연료가스 및 저압의 연료가스를 각각의 사용처에 제공하는 연료가스 공급 시스템의 연료가스 공급 방법으로,
    고압의 연료공급원으로부터 공급된 고압의 연료가스 중 미리 설정된 압력만큼 감압된 고압의 연료가스를 제공받는 단계;
    상기 제공받은 고압의 연료가스를 가열시켜 해당 연료가스의 온도를 상승시키는 단계;
    상기 상승된 온도를 가지는 고압의 연료가스를 중압의 연료가스로 감압시켜 미리 정해진 중압 사용처에 공급하는 단계; 및
    상기 감압시킨 중압의 연료가스를 저압의 연료가스로 감압시켜 미리 정해진 저압 사용처에 공급하는 단계를 포함하되,
    상기 온도를 상승시키는 단계 이후에,
    상기 상승된 온도를 갖는 고압의 연료가스를 미리 정해진 고압 사용처에 공급하는 단계를 포함하는 연료가스 공급 시스템의 연료가스 공급 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 중앙 사용처에 공급하는 단계는 비정상 상황시 중압의 연료가스의 공급을 필요로 하지 않는 워터 주입 펌프, 저압 압축기에 상기 중압의 연료가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급 시스템의 연료가스 공급 방법.
KR1020110088404A 2011-09-01 2011-09-01 부유식 해상 구조물의 연료가스 공급 시스템 및 그의 연료가스 공급 방법 KR101867024B1 (ko)

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