KR20130034702A - Ｌｎｇ의 하역 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LNG의 하역 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, LNG 저장탱크 내부의 압력을 평상시의 저장 압력보다 높은 압력으로 상승시키는 단계; 하역 중의 LNG 또는 BOG를 상기 저장탱크 내부로 공급배관을 통해 안내하는 단계; 상기 공급배관으로부터 안내된 LNG 또는 BOG를 열 교환기에서 상기 저장탱크 내부의 LNG와 열 교환하여 냉각시키는 단계; 및 상기 열 교환기에서 냉각된 LNG 또는 BOG를 분사장치를 통하여 상기 저장탱크 내부로 분사하는 단계를 포함하는 LNG의 하역 방법을 제공할 수 있다.

Description

ＬＮＧ의 하역 방법{Loading and unloading method of LNG}
본 발명은 LNG의 하역 방법에 관한 것이다.
LNG(Liquefied Natural Gas)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 NG(Natural Gas)를 약 -162℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색투명한 액체로서, NG와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 갖는다. 따라서, NG의 이송 시 LNG로 액화시켜 이송할 경우 매우 효율적으로 이송할 수 있으며, 일 예로 LNG를 해상으로 수송(운반)할 수 있는 LNG 운반선이 사용되고 있다.
LNG의 하역 과정에서는 외부로부터의 열 유입에 의해 필연적으로 LNG가 증발하여 BOG(Boil-Off Gas)가 발생된다. BOG가 대량으로 발생할 경우 LNG 저장탱크 내의 압력이 높아져 안전 상의 문제가 발생할 수 있으므로, BOG는 가스연소유닛(Gas Combustion Unit) 등의 가스 소비 장치에서 적절히 소비되어야 한다.
특히 선박 대 선박의 LNG 하역 시에는 LNG를 로딩(loading)하는 LNG 저장 탱크가 과열 상태로 존재하는 바 LNG가 증발되어 BOG가 발생된다. 일반적으로 선박 대 선박의 LNG 하역 시 발생하는 BOG의 양은 LNG 저장 탱크에서 자연 발생하는 BOG의 4 ~ 5 배에 이르기 때문에 선박 대 선박의 LNG 하역 기능을 선박에 부가하는 경우 기존의 LNG 선에 장착되는 가스 소비 장치의 4 ~ 5 배 크기의 장치가 구비되어야 한다. 선박 대 선박의 LNG 하역이 상대적으로 짧은 시간에 이루어진다는 것을 감안하면, 이는 매우 비경제적이다.
BOG의 발생을 억제하기 위해 대한민국 공개특허공보 10-2010-0038987호와 같은 기술이 개시되어 있기는 하나 LNG 하역 과정에서 발생하는 BOG의 증가를 처리하기에는 무리가 있다.
본 발명의 실시예들은 LNG의 하역 과정에서 발생하는 BOG의 발생을 억제할 수 있는 LNG의 하역 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 선가를 낮출 수 있는 LNG의 하역 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, LNG 저장탱크 내부의 압력을 평상시의 저장 압력보다 높은 압력으로 상승시키는 단계; 하역 중의 LNG 또는 BOG를 상기 저장탱크 내부로 공급배관을 통해 안내하는 단계; 상기 공급배관으로부터 안내된 LNG 또는 BOG를 열 교환기에서 상기 저장탱크 내부의 LNG와 열 교환하여 냉각시키는 단계; 및 상기 열 교환기에서 냉각된 LNG 또는 BOG를 분사장치를 통하여 상기 저장탱크 내부로 분사하는 단계를 포함하는 LNG의 하역 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 LNG의 하역은 선박 대 선박 하역인 것을 특징으로 하는 LNG의 하역 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 공급배관은 상기 저장탱크의 바닥부까지 연장되는 것을 특징으로 하는 LNG의 하역 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 열 교환기는 상기 저장탱크의 바닥부에 제공되는 것을 특징으로 하는 LNG의 하역 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 분사장치는 상기 열 교환기에서 공급되는 LNG 또는 BOG를 분사하는 다수 개의 분사노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 LNG의 하역 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 분사하는 단계는 상기 열 교환기에서 냉각된 LNG 또는 BOG를 상기 저장탱크 내부에 저장된 LNG로 분사하는 것을 특징으로 하는 LNG의 하역 방법을 제공할 수 있다.
또한, 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분사하는 단계 이후, 상기 저장탱크의 압력을 낮추면서 상기 저장탱크 내부에 축적된 BOG를 가스소비유닛으로 배출하는 단계를 더 포함하는 액화천연가스의 하역 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 LNG의 하역 과정에서 발생하는 BOG의 양을 줄일 수 있는 LNG의 하역 방법을 제공할 수 있다.
또한, 선가를 낮출 수 있는 LNG의 하역 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LNG의 하역 방법이 적용된 LNG의 하역 시스템을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LNG의 하역 방법을 보여주는 순서도.
이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LNG의 하역 방법이 적용된 LNG의 하역 시스템을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LNG의 하역 방법을 보여주는 순서도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 LNG의 하역 방법이 적용된 LNG 하역 시스템(10)은, LNG(Liquefied Natural Gas, 이하 "LNG"라 함)를 저장하는 저장탱크(110), 상기 저장탱크(110)로 하역 중의 LNG 또는 하역 중에 발생된 BOG(Boil-Off Gas, 이하 "BOG"라 함)를 안내하는 공급배관(120), 상기 공급배관(120)에 연결되며, 하역 중의 LNG 또는 하역 중에 발생된 BOG를 상기 저장탱크(110)에 저장된 LNG와 열 교환시키는 열 교환기(130), 상기 열 교환기(130)에 연결되며 상기 열 교환기(130)에서 냉각된 LNG 또는 BOG를 상기 저장탱크(110)로 분사하는 분사장치(140), 상기 저장탱크(110) 내부의 압력을 측정하는 압력센서(150), 상기 저장탱크(110) 내부의 압력을 조절하는 압력조절수단(160), 상기 저장탱크(110)에서 발생되는 BOG를 소비하는 가스소비유닛(170)을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 LNG 또는 BOG를 안내하는 공급배관(120)은 LNG 또는 BOG 용이 각각 별도로 구비될 수 있다.
본 실시예에서, 하역은 LNG 의 로딩(loading)과 언로딩(unloading)을 모두 포함하는 것이며, 상기 시스템(10)은 LNG를 로딩하는 측이나 언로딩하는 측 어디에도 적용될 수 있다.
또한, 상기 시스템(10)은 상기 LNG 저장탱크(110)가 설치되어 있으면 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 시스템(10)은 LNGC(liquefied natural gas carrier), LNG FPSO(liquefied natural gas floating, production, storage and off-loading) 등의 구조물에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 LNG의 하역 방법은 선박 대 선박 하역, 선박 대 지상 하역, 지상 대 지상 하역 등 어느 형태의 하역에도 적용될 수 있다.
본 실시예에서 상기 시스템(10)은 선박 대 선박의 하역에 있어서, 다른 선박으로 LNG를 언로딩하는 LNGC에 설치되는 것을 예로 들어 설명하겠다.
상기 LNG 저장탱크(110)는 LNG를 저장하기 위해 단열재 등을 포함할 수 있으며, 평상시의 LNG 저장 압력보다 일정 수준 높은 정도까지의 압력 상승을 허용하도록 설계된다. 여기서 평상시의 LNG 저장 압력은 LNG를 하역하지 않고 저장 상태를 유지할 때의 압력을 의미한다. 예를 들어 평소 LNG를 106kPa로 저장하는 경우, 상기 LNG 저장탱크(110)는 125kPa까지의 압력 상승을 허용하도록 설계된 것일 수 있다.
상기 LNG 저장탱크(110)에 연결된 상기 압력조절수단(160)은 압축기(Compressor)일 수 있으며, 상기 압력센서(150)에서 측정된 상기 저장탱크(110)의 내부 압력 값을 기초로 제어부(200)의 제어에 따라 상기 LNG 저장탱크(110) 내부의 압력을 조절할 수 있다.
또한, 상기 압력조절수단(160)은 하역 중 상기 LNG 저장탱크(110)의 압력이 일정 수준으로 유지되도록 조절할 수도 있다.
상기 공급배관(120)은 하역 중의 LNG 또는 하역 중의 LNG가 증발하여 발생된 BOG를 상기 저장탱크(110)로 안내하며, 상기 저장탱크(110)의 펌프 타워(미도시)와 함께 설치될 수 있다. 상기 공급배관(120)은 하역 중의 LNG 또는 하역 중의 BOG가 독립적으로 흐를 수 있도록 2개 이상의 배관으로 형성될 수도 있다.
상기 공급배관(120)은 상기 저장탱크(110)에 저장된 LNG 및 BOG를 언로딩(또는 로딩)하는 배관(미도시) 중 하나 이상의 배관으로부터 분지될 수 있으며, 상기 LNG 및 BOG를 언로딩하는 배관에는 온도센서(미도시)와 제어밸브(미도시)가 설치되어 상기 공급배관(120)으로 분지될 LNG 또는 BOG의 양을 조절할 수 있다. 또한, 상기 공급배관(120)은 하단부가 상기 저장탱크(110)의 바닥부까지 연장되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 공급배관(120)에는 하역 중의 LNG 또는 BOG를 이동시키기 위한 펌프(미도시)가 설치될 수 있다.
상기 열 교환기(130)는 상기 공급배관(120)으로부터 전달되는 LNG 또는 BOG를 상기 저장탱크(110) 내부에 저장된 LNG와 열교환 시켜 냉각시킨다. 구체적으로, 상기 공급배관(120)으로부터 전달되는 LNG 또는 BOG는 하역 중 외부로부터의 열 흡수에 의해 온도가 상승된 것이므로, 상기 저장탱크(110) 내부에 저장된 LNG보다 높은 온도를 가지며, 상기 저장탱크(110) 내부에 저장된 LNG에 의해 냉각될 수 있다. 예를 들면, 상기 열 교환기(130)는 상기 공급배관(120)으로부터 전달되는 LNG 또는 BOG가 흐르는 배관을 상기 저장탱크(110) 내부에 저장된 LNG에 노출시켜 전도 및 LNG의 대류에 의해 상기 공급배관(120)으로부터 전달되는 LNG 또는 BOG를 냉각시킬 수 있다.
상기 열 교환기(130)는 LNG의 하역시 상기 저장탱크(110) 내부의 LNG 수위가 변하는 것을 감안하여 상기 저장탱크(110)의 바닥부에 인접한 위치에 배치될 수 있다.
상기 열 교환기(130)에서 냉각된 LNG 또는 BOG는 상기 저장탱크(110) 내부의 LNG와 잘 섞일 수 있도록 상기 분사장치(140)에 의해 상기 저장탱크(110) 내부로 분사된다. 상기 분사장치(140)는 상기 열 교환기(130)에서 공급되는 LNG 또는 BOG가 상기 저장탱크(110)에 저장된 LNG로 직접 분사되도록 설치될 수 있으며, 일 예로 상기 저장탱크(110)의 하부에 배치될 수 있다.
또한, 상기 분사장치(140)는 상기 열 교환기(130)에서 공급되는 LNG 또는 BOG가 고르게 분사될 수 있도록 다수 개의 분사노즐을 구비할 수 있다.
한편, 상기 저장탱크(110)는 상기 저장탱크(110) 내부에서 발생되는 BOG를 소비하기 위해서 상기 압력조절수단(160)을 통하여 가스연소유닛(Gas Combustion Unit, GCU), 보일러(Boiler) 등의 상기 가스소비유닛(170)과 연결될 수 있다.
이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 시스템에 적용된 본 발명의 실시예에 따른 LNG의 하역 방법에 대해 살펴보겠다.
우선, 상기 제어부(200)는 상기 압력조절수단(160)을 제어하여 상기 저장탱크(110)의 압력을 평상시의 작동 압력보다 높은 압력으로 높인다(S110). 상기 저장탱크(110)의 압력을 높이면 포화온도도 높아지므로, BOG의 발생이 효과적으로 억제될 수 있으며, 후술할 열교환이 발생되더라도 상기 저장탱크(110) 내부의 BOG 발생량을 줄일 수 있다.
이때, 상기 저장탱크(110)의 압력 상승량은 하역될 LNG의 화물 양 및 하역 중 예상되는 흡수 열량을 고려하여 정해질 수 있다.
상기 저장탱크(110)의 압력이 높아진 상태에서, 상기 공급배관(120)을 통해 하역 중인 LNG 또는 BOG를 상기 저장탱크(110)로 안내한다(S120). 이때, 상기 공급배관(120)을 통해 상기 저장탱크(110)로 안내되는 LNG 또는 BOG는 하역 중 외부와의 열 교환에 의해 상기 저장탱크(110)에 저장된 LNG보다 높은 온도를 갖는 상태이다.
상기 공급배관(120)을 통해 안내된 LNG 또는 BOG는 상기 열 교환기(130)로 공급되고, 상기 열 교환기(130)에서 상기 저장탱크(110)에 저장되어 있던 LNG와 열교환하여 냉각된다(S130). 이 과정에서 상기 공급배관(120)을 통해 안내된 BOG는 LNG로 재액화될 수 있으며, 상기 공급배관(120)을 통해 안내된 LNG는 온도가 더 낮아질 수 있다.
상기 열 교환기(130)에서 냉각된 LNG 또는 BOG는 상기 분사장치(140)에서 상기 저장탱크(110)에 저장된 LNG로 분사된다(S140). 이때, 상기 저장탱크(110)의 압력이 높아진 상태이므로, 상기 저장탱크(110) 내부에 저장된 LNG의 온도가 다소 상승한다고 하더라도 BOG의 발생량은 종래에 비해 현저히 적다.
상기 S120 단계 내지 S140 단계는 일정 시간 간격, 또는 하역 중 LNG 또는 BOG의 온도 증가 시, 또는 연속적으로 수행될 수 있다.
상기와 같은 과정의 수행 중 상기 저장탱크(110) 내부에 축적되는 BOG는 하역이 종료된 후 충분히 긴 시간 동안 상기 저장탱크(110)의 압력을 서서히 낮추면서 상기 가스소비유닛(170)으로 배출할 수 있다(S150). 따라서, 종래와 같이 상기 가스소비유닛(170)을 큰 용량으로 설치하지 않아도 된다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 LNG의 하역 방법에 의하면, LNG의 하역 과정에서 발생하는 BOG의 양을 줄일 수 있다.
이에 의해, 대용량의 상기 가스소비유닛(170)을 설치하지 않아도 되므로, 선가를 낮출 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 LNG의 하역 방법의 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
10 : LNG 하역 시스템 110 : 저장탱크
120 : 공급배관 130 : 열 교환기
140 : 분사장치 150 : 압력센서
160 : 압력조절수단 170 : 가스소비유닛
200 : 제어부

Claims (7)

  1. LNG의 하역 방법에 있어서,
    LNG 저장탱크 내부의 압력을 평상시의 저장 압력보다 높은 압력으로 상승시키는 단계;
    하역 중의 LNG 또는 BOG를 상기 저장탱크 내부로 공급배관을 통해 안내하는 단계;
    상기 공급배관으로부터 안내된 LNG 또는 BOG를 열 교환기에서 상기 저장탱크 내부의 LNG와 열 교환하여 냉각시키는 단계; 및
    상기 열 교환기에서 냉각된 LNG 또는 BOG를 분사장치를 통하여 상기 저장탱크 내부로 분사하는 단계를 포함하는 LNG의 하역 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 LNG의 하역은 선박 대 선박 하역인 것을 특징으로 하는 LNG의 하역 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급배관은 상기 저장탱크의 바닥부까지 연장되는 것을 특징으로 하는 LNG의 하역 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 교환기는 상기 저장탱크의 바닥부에 제공되는 것을 특징으로 하는 LNG의 하역 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 분사장치는 상기 열 교환기에서 공급되는 LNG 또는 BOG를 분사하는 다수 개의 분사노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 LNG의 하역 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 분사하는 단계는,
    상기 열 교환기에서 냉각된 LNG 또는 BOG를 상기 저장탱크 내부에 저장된 LNG로 분사하는 것을 특징으로 하는 LNG의 하역 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분사하는 단계 이후,
    상기 저장탱크의 압력을 낮추면서 상기 저장탱크 내부에 축적된 BOG를 가스소비유닛으로 배출하는 단계를 더 포함하는 액화천연가스의 하역 방법.
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