KR20140066348A - 액화천연가스 재기화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액화천연가스를 기화기에서 재기화한 후 재기화된 천연가스를 소비처에서 요구하는 온도에 맞춰 직접 가열할 수 있도록 하여 에너지 소비를 절감할 수 있는 액화천연가스 재기화 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 저장탱크로부터 배출된 액화천연가스를 기화시켜 소비처로 공급하기 위한 액화천연가스 재기화 장치로서, 상기 저장탱크 내에 저장된 액화천연가스를 상기 저장탱크의 외부로 배출시키기 위한 이송펌프와; 상기 이송펌프에 의해 이송되어 온 액화천연가스를 기화시키기 위한 기화기와; 상기 기화기에서 재기화된 천연가스를 직접 가열하기 위한 히터; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 재기화 장치가 제공된다.

Description

액화천연가스 재기화 장치 {LIQUEFIED NATURAL GAS REGASIFICATION APPARATUS}

본 발명은 액화천연가스를 재기화하는 액화천연가스 재기화 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액화천연가스를 기화기에서 재기화한 후 재기화된 천연가스를 소비처에서 요구하는 온도에 맞춰 직접 가열할 수 있도록 하여 에너지 소비를 절감할 수 있는 액화천연가스 재기화 장치에 관한 것이다.

근래, 천연가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는, 액화된 액화천연가스의 상태로 LNG 캐리어(특히, LNG 운반선)에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. 액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

LNG 운반선은, 액화천연가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 액화천연가스를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해, 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 LNG 저장탱크(흔히, '화물창'이라 함)를 포함한다. 통상, 이러한 LNG 운반선은 LNG 저장탱크 내의 액화천연가스를 액화된 상태 그대로 육상에 하역하며, 하역된 LNG는 육상에 설치된 LNG 재기화 설비에 의해 재기화된 후 천연가스의 소비처로 가스배관을 통해 운반된다.

이러한 육상의 LNG 재기화 설비는 천연가스 시장이 잘 형성되어 있어 안정적으로 천연가스의 수요가 있는 곳에 설치하는 경우에는 경제적으로 유리한 것으로 알려져 있다. 그러나, 천연가스의 수요가 계절적, 단기적 또는 주기적으로 있는 천연가스 소요처의 경우에는, 높은 설치비와 관리비로 인해, 육상에 LNG 재기화 설비를 설치하는 것이 경제적으로 매우 불리하다.

특히, 자연재해 등에 의해 육상의 LNG 재기화 설비가 파괴될 경우, LNG 운반선이 소요처에 LNG를 싣고 도달한다 하더라도, 그 LNG를 재기화할 수 없다는 점에서 기존 LNG 운반선을 이용한 천연가스 운반은 한계성을 안고 있다.

이에 따라, 예를 들면, 해상 플랜트나 LNG 운반선에 LNG 재기화 설비를 마련하여, 해상에서 액화천연가스를 재기화하고, 그 재기화를 통해 얻어진 천연가스를 육상으로 공급하는 해상 LNG 재기화 시스템이 개발되었다.

극저온 상태의 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크와, 액화가스를 재기화하기 위한 재기화 설비가 설치된 해상 구조물의 예로서는, LNG RV (Regasification Vessel)와 같은 선박이나 LNG FSRU (Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 플랜트 등을 들 수 있다.

LNG RV는 자력 항해 및 부유가 가능한 액화가스 운반선에 LNG 재기화 설비를 설치한 것이고, LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 운반선으로부터 하역되는 액화 천연가스를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 액화 천연가스를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 해상 구조물이다. 본 명세서에서 해상 구조물이란, 액화가스 운반선, LNG RV 등의 선박을 비롯하여, LNG FSRU 등의 플랜트까지도 모두 포함하는 개념이다.

도 1에는 종래 기술에 따라서 LNG를 재기화하는 액화천연가스 재기화 장치의 개략적인 구성이 도시되어 있다.

도 1에 도시된 종래의 액화천연가스 재기화 장치는, 저장탱크(1)로부터 배출된 액화천연가스(LNG)를 기화기(9)에서 기화시켜 소비처로 공급한다. 이를 위해 종래의 액화천연가스 재기화 장치는, 저장탱크(1) 내에 설치되어 저장된 LNG를 저장탱크의 외부로 배출시키기 위한 이송펌프(3)와, 이 이송펌프(3)에 의해 이송되어 온 LNG를 더욱 압축시켜 기화기(9)에 공급하기 위한 고압펌프(7)와, 기화기(9)에서 LNG를 가열하여 재기화시킬 수 있도록 기화기(9)에 공급되는 열매체로서의 해수를 가열하는 히터(11)를 포함한다.

기화된 LNG가 고압펌프(7)에 공급되면 펌프의 작동에 문제가 발생할 우려가 있으므로, 고압펌프(7)의 상류측에는 버퍼탱크(5)가 설치되어 액체 상태의 LNG만이 고압펌프(7) 쪽으로 흡입될 수 있도록 한다.

종래의 액화천연가스 재기화 장치에서 재기화에 사용되는 열매체로서는 해수를 사용하는 것이 가장 경제적인데, 해수의 온도는 계절에 따라 변화하므로 기화기(9)에서 재기화된 천연가스의 온도가 소비처에서 요구하는 온도보다 낮은 경우가 발생할 수 있다. 이 경우 해수를 히터(11)에서 가열한 후 기화기(9)에 공급함으로써 재기화된 천연가스의 온도를 소비처에서 요구하는 온도까지 상승시킨다.

그런데, 히터를 통해 해수를 가열한 후 기화기에 공급하는 방식은 천연가스를 직접 가열하는 방식에 비해 열효율이 낮아 에너지 소모량이 증가하는 문제가 있다.

본 발명은, 이와 같은 종래의 액화천연가스 재기화 장치가 가지는 문제를 개선하여, 액화천연가스를 기화기에서 재기화한 후 재기화된 천연가스를 소비처에서 요구하는 온도에 맞춰 직접 가열할 수 있도록 함으로써 에너지 소비를 현저히 절감할 수 있는 액화천연가스 재기화 장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 저장탱크로부터 배출된 액화천연가스를 기화시켜 소비처로 공급하기 위한 액화천연가스 재기화 장치로서, 상기 저장탱크 내에 저장된 액화천연가스를 상기 저장탱크의 외부로 배출시키기 위한 이송펌프와; 상기 이송펌프에 의해 이송되어 온 액화천연가스를 기화시키기 위한 기화기와; 상기 기화기에서 재기화된 천연가스를 직접 가열하기 위한 히터; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 재기화 장치가 제공된다.

상기 액화천연가스 재기화 장치는, 상기 기화기에서 재기화된 천연가스가 상기 히터를 통과하지 않고 우회할 수 있도록 설치되는 바이패스 라인을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 액화천연가스 재기화 장치는, 상기 이송펌프에 의해 이송되어 온 액화천연가스를 더욱 압축시켜 상기 기화기에 공급하기 위해 상기 기화기의 상류측에 설치되는 고압펌프를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 액화천연가스 재기화 장치는, 액체 상태의 액화천연가스만이 상기 고압펌프 쪽으로 흡입될 수 있도록 상기 고압펌프의 상류측에 설치되는 버퍼탱크를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 액화천연가스 재기화 장치는, 상기 기화기와 상기 히터 사이의 액화천연가스 이송라인에 설치되어 상기 히터에 공급되는 천연가스의 압력을 조절하기 위한 압력 제어 밸브를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 액화천연가스를 기화기에서 재기화한 후 재기화된 천연가스를 소비처에서 요구하는 온도에 맞춰 직접 가열할 수 있도록 하는 액화천연가스 재기화 장치가 제공된다.

본 발명에 따른 액화천연가스 재기화 장치에 의하면, 재기화된 천연가스를 직접 가열하므로, 상대적으로 유량이나 비열이 큰 해수를 가열하는 것보다 에너지 소비를 절감할 수 있다. 또한, 열매체로서의 해수를 가열한 후 가열된 해수를 기화기에 공급하는 과정에서 해수의 온도가 저하되어 야기되는 에너지 손실을 방지할 수 있으므로, 에너지 소비를 현저히 절감할 수 있게 된다.

도 1은 종래기술에 따른 액화천연가스 재기화 장치의 개략 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액화천연가스 재기화 장치의 개략 구성도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액화천연가스 재기화 장치를, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 2에는 본 발명에 따른 액화천연가스 재기화 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이 도시되어 있다.

도 2에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액화천연가스 재기화 장치는, 저장탱크(1)로부터 배출된 액화천연가스(LNG)를 LNG 이송라인(L1)을 따라 이송하면서 기화기(9)에서 기화시켜 소비처로 공급할 수 있도록 구성된다는 점에서는 종래와 마찬가지이다.

이를 위해 본 발명의 액화천연가스 재기화 장치는, 저장탱크(1) 내에 설치되어 저장된 LNG를 저장탱크의 외부로 배출시키기 위한 이송펌프(3)와, 이 이송펌프(3)에 의해 이송되어 온 LNG를 더욱 압축시켜 기화기(9)에 공급하기 위한 고압펌프(7)를 포함한다.

또한, 기화된 LNG가 고압펌프(7)에 공급되면 펌프의 작동에 문제가 발생할 우려가 있으므로, 고압펌프(7)의 상류측에는 버퍼탱크(5)가 설치되어 액체 상태의 LNG만이 고압펌프(7) 쪽으로 흡입될 수 있도록 한다.

기화기(5)에서 LNG를 가열하여 재기화시키기 위한 열원은 해수로부터 공급받는 것이 경제적이다. 그런데, 해수의 온도는 계절에 따라 변화하고, 극지방으로 갈수록 해수의 온도가 낮아지므로, 해수와의 열교환을 통해 LNG를 재기화시킬 경우, 재기화된 LNG의 온도가 소비처에서 요구하는 온도보다 낮을 수 있다.

본 발명에 따르면, 기화기(9)에서 재기화된 천연가스의 온도가 소비처에서 요구하는 온도보다 낮은 경우, 종래와 같이 해수를 가열한 후 기화기(9)에 공급하는 대신에, 기화기(9)의 하류측에서 재기화된 천연가스를 직접 가열하여 천연가스의 온도를 소비처에서 요구하는 온도까지 상승시킨다.

이를 위해 기화기(9)의 하류측에는 천연가스를 가열할 수 있는 히터(13)가 설치된다. 히터(13)에서 천연가스를 가열하는 열매체로서는 보일러로부터 공급되는 스팀이나, 해상 구조물 내에 설치된 각종 엔진이나 장치의 냉각수 등이 사용될 수 있다.

기화기(9)와 히터(13) 사이의 LNG 이송라인(L1)에는 압력 제어 밸브(15)가 설치되어 히터(13)에 공급되는 천연가스의 압력을 조절할 수 있다.

또한, 기화기(9)에서 재기화된 천연가스의 온도가 소비처에서 요구하는 온도를 만족할 경우에는 천연가스를 다시 가열할 필요가 없으므로, 기화기(9)에서 재기화된 천연가스가 히터(13)를 우회하여 소비처로 공급될 수 있도록, 바이패스 라인(L3)이 설치될 수 있다. 바이패스 라인(L3)에는 천연가스의 우회 여부를 제어하기 위해 개폐밸브(17)가 설치될 수 있다.

기화기에서 천연가스를 가열할 수 있는 온도는 해수의 온도에 따라 결정되는 데, 이 때 사용되는 해수의 유량은 비열과 초기 온도의 차이 때문에 액화천연가스의 유량보다 훨씬 큰 값을 가지게 된다. 요구되는 천연가스의 온도가 해수와 비슷하거나 더 높을 경우 추가적인 가열이 필요하게 되는데 상대적으로 유량이나 비열이 큰 해수를 가열하는 것보다 천연가스를 직접 가열하는 것이 에너지 소비를 저감할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 액화천연가스 재기화 장치를, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

1: 저장탱크 3: 이송펌프
5: 버퍼탱크 7: 고압펌프
9: 기화기 13: 히터
15: 압력 제어 밸브 17: 개폐 밸브
L1: LNG 이송라인 L3: 바이패스 라인

Claims (5)

1. 저장탱크로부터 배출된 액화천연가스를 기화시켜 소비처로 공급하기 위한 액화천연가스 재기화 장치로서,
   상기 저장탱크 내에 저장된 액화천연가스를 상기 저장탱크의 외부로 배출시키기 위한 이송펌프와;
   상기 이송펌프에 의해 이송되어 온 액화천연가스를 기화시키기 위한 기화기와;
   상기 기화기에서 재기화된 천연가스를 직접 가열하기 위한 히터;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 재기화 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 기화기에서 재기화된 천연가스가 상기 히터를 통과하지 않고 우회할 수 있도록 설치되는 바이패스 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 재기화 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 이송펌프에 의해 이송되어 온 액화천연가스를 더욱 압축시켜 상기 기화기에 공급하기 위해 상기 기화기의 상류측에 설치되는 고압펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 재기화 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   액체 상태의 액화천연가스만이 상기 고압펌프 쪽으로 흡입될 수 있도록 상기 고압펌프의 상류측에 설치되는 버퍼탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 재기화 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 기화기와 상기 히터 사이의 액화천연가스 이송라인에 설치되어 상기 히터에 공급되는 천연가스의 압력을 조절하기 위한 압력 제어 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 재기화 장치.

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