KR20140086204A - 액화천연가스 재기화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액화천연가스 저장탱크와 고압펌프 사이에 파이프 타입 재응축기를 설치함으로써 공간 활용도를 향상시키고 전체 재기화 시스템의 제어를 용이하게 할 수 있는 액화천연가스 재기화 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 저장탱크로부터 배출된 액화천연가스를 기화시켜 소비처로 공급하기 위한 액화천연가스 재기화 장치로서, 상기 저장탱크로부터 액화천연가스를 배출시키기 위한 저압펌프와; 상기 저장탱크 내에서 자연적으로 발생하는 증발가스를 이송시키기 위한 압축기와; 상기 저압펌프를 통해 공급되어 온 액화천연가스에 상기 압축기를 통해 공급되어 온 증발가스를 섞어 증발가스를 재응축시키는 파이프 타입 재응축기; 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 액화천연가스 저장탱크와 고압펌프 사이에 파이프 타입 재응축기를 설치함으로써 공간 활용도를 향상시키고 전체 재기화 시스템의 제어를 용이하게 할 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 액화천연가스(이하, 'LNG'라 함)의 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 액화천연가스를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 액화천연가스를 기화시켜 육상 소비처에 공급하는 해상 구조물이다. 본 명세서에서 해상 구조물이란, 액화가스 운반선, LNG RV 등의 선박을 비롯하여, LNG FSRU 등의 플랜트까지도 모두 포함하는 개념이다.

종래의 재기화 장치는, LNG 저장탱크와 고압펌프 사이에 탱크 타입 재응축기를 설치하고 있다. 재기화된 천연가스를 소비처에 공급하기 위해서는 이송에 요구되는 압력까지 천연가스를 압축할 필요가 있는데, 이를 위해 재기화 장치에는 고압펌프가 포함된다.

한편, LNG 저장탱크 내로 유입되는 열에 의해 LNG가 가열됨에 따라 LNG 저장탱크 내에서는 지속적으로 증발가스(Boil Off Gas; BOG)가 발생하게 되고, 이 증발가스를 소비처로 공급하기 위해서 증발가스를 고압펌프로 이송되는 LNG에 섞어줄 필요가 있는데, 이를 위해 재기화 장치에는 재응축기가 장착되어야 한다.

기체 상태의 증발가스를 재응축시킨 후 고압으로 압축시킨 후 다시 재기화시키는 이유는, 고압압축시 기체를 압축시키기 위해 소요되는 에너지의 소모량이 액체를 압축시키기 위해 소요되는 에너지의 소모량에 비해 매우 크기 때문이다.

그런데, 종래의 재기화 장치는 증발가스의 재응축(재액화)을 위해 부피가 큰 탱크 타입 재응축기를 사용하였기 때문에, 공간이 한정되어 있는 해상 구조물의 공간 활용도 측면에서 불리하다는 문제가 있다. 또한, 탱크 타입 재응축기의 내부압력을 적정수준으로 유지하기 위해 전체 재기화 시스템의 제어가 복잡해지게 되는 등, 개선의 여지가 있다.

본 발명은, 이와 같은 종래의 액화천연가스 재기화 장치가 가지는 문제를 개선하여, 액화천연가스 저장탱크와 고압펌프 사이에 파이프 타입 재응축기를 설치함으로써 공간 활용도를 향상시키고 전체 재기화 시스템의 제어를 용이하게 할 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 저장탱크로부터 액화천연가스를 배출시키기 위한 저압펌프와; 상기 저장탱크 내에서 자연적으로 발생하는 증발가스를 이송시키기 위한 압축기와; 상기 저압펌프를 통해 공급되어 온 액화천연가스에 상기 압축기를 통해 공급되어 온 증발가스를 섞어 증발가스를 재응축시키는 파이프 타입 재응축기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 재기화 장치가 제공된다.

상기 재응축기는 원통 형태의 몸체를 갖는 것이 바람직하다.

액화천연가스와 증발가스의 혼합이 원활하게 이루어질 수 있도록 상기 재응축기의 내부에는 팩킹재(packing material)가 배치될 수 있다.

액화천연가스와 증발가스의 혼합이 원활하게 이루어질 수 있도록 상기 재응축기의 내부에는 하나 이상의 배플(baffle)이 배치될 수 있다.

상기 배플은 복수개가 상기 재응축기의 원통형 몸체의 내부에 서로 엇갈리게 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 액화천연가스 저장탱크와 고압펌프 사이에 파이프 타입 재응축기를 설치한 액화천연가스 재기화 장치가 제공된다.

본 발명에 따른 액화천연가스 재기화 장치에 의하면, 탱크 타입 재응축기에 비해 상대적으로 부피가 작고 설치가 용이한 파이프 타입 재응축기를 사용함에 따라 재응축기의 설치에 필요한 공간을 절감할 수 있으므로, 공간이 한정되어 있는 해상 구조물에서의 공간 활용도 및 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 액화천연가스 재기화 장치에 의하면, 내부압력을 적정수준으로 유지해야만 하는 탱크 타입 재응축기를 사용하지 않으므로, 재기화 장치의 운전시 전체 시스템의 제어를 용이하게 수행할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 파이프 타입 재응축기가 설치된 액화천연가스 재기화 장치의 개략 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 파이프 타입 재응축기의 개략 구성도, 그리고
도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 파이프 타입 재응축기의 개략 구성도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액화천연가스 재기화 장치를, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1에는 본 발명에 따른 파이프 타입 재응축기가 설치된 액화천연가스 재기화 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액화천연가스 재기화 장치는, LNG를 저장하고 있는 저장탱크(1)로부터 LNG를 배출시키기 위한 저압펌프(2)와, 저장탱크(1) 내에서 자연적으로 발생하는 증발가스를 이송시키기 위한 압축기(3)와, 저압펌프(2)를 통해 공급되어 온 LNG에 압축기(3)를 통해 공급되어 온 증발가스를 섞어 증발가스를 재응축시키는 파이프 타입 재응축기(10, 20)와, 증발가스가 녹아 들어간 LNG를 더욱 압축시키는 고압펌프(4)와, 압축된 LNG를 기화시키는 고압기화기(5)를 포함한다.

고압기화기(5)의 하류측에는 소비처에 공급되는 천연가스의 유량을 측정하는 계량유닛(6)이 설치될 수 있다.

저압펌프(2)는 저장탱크(1) 내에 저장된 LNG를 파이프 타입 재응축기(10, 20)까지 이송시키기 위한 것이므로, 고압펌프(4)에 비해 상대적으로 낮은 압력으로 LNG를 압축한다. 저압펌프(2)로서는 통상적으로 LNG 등의 극저온 액화가스를 이송하기 위해 저장탱크(1) 내에 설치되는 서브머지드 타입 펌프를 사용할 수 있다.

압축기(3)는 저장탱크(1)로부터 배출되는 증발가스를 파이프 타입 재응축기(10, 20)까지 이송시키기 위해 설치되며, 하나의 압축기로 이루어질 수도 있고 복수의 압축기가 다단으로 이루어질 수도 있다. 압축기(3)에서 증발가스를 압축시키는 압력은, 증발가스가 파이프 타입 재응축기(10, 20)에 공급되어 LNG와 혼합될 수 있도록 하는 정도라면 충분하므로, 고압펌프(4)에서 LNG를 압축하는 압력에 비해 저압이다.

고압펌프(4)는, 저압펌프(2)에 의해 압축된 후 파이프 타입 재응축기(10, 20)에서 증발가스가 녹아 들어간 LNG를 소비처에서 요구하는 압력까지 추가로 가압한다.

고압기화기(5)는, 고압펌프(4)에 의해 압축된 LNG를 고압상태에서 기화시켜 소비처에 공급한다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 파이프 타입 재응축기의 제1 및 제2 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 파이프 타입 재응축기(10)는, 저압펌프(2)를 통해 공급되는 LNG와 압축기(3)를 통해 공급되는 증발가스(BOG)가 원활하게 혼합되어 증발가스가 LNG 내로 녹아들어갈 수 있도록, 파이프, 즉 원통 형태를 갖는 몸체(11)의 내부에 팩킹재(packing material) (13)가 배치되어 이루어진다. 증발가스는 팩킹재(13)의 상류측에 설치되는 주입수단을 통하여 LNG 내에 주입된다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 파이프 타입 재응축기(20)는, 저압펌프(2)를 통해 공급되는 LNG와 압축기(3)를 통해 공급되는 증발가스(BOG)가 원활하게 혼합되어 증발가스가 LNG 내로 녹아들어갈 수 있도록, 파이프, 즉 원통 형태를 갖는 몸체(21)의 내부에 하나 이상의 배플(baffle) (23)이 배치되어 이루어진다. 증발가스는 배플(23)의 상류측에 설치되는 주입수단을 통하여 LNG 내에 주입된다. 배플(23)은 복수개가 몸체(21)의 내부에 지그재그식으로 엇갈리게 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 액화천연가스 재기화 장치에 의하면, 탱크 타입 재응축기에 비해 상대적으로 부피가 작고 설치가 용이한 파이프 타입 재응축기(10, 20)를 사용함에 따라 재응축기의 설치에 필요한 공간을 절감할 수 있으므로, 공간이 한정되어 있는 해상 구조물에서의 공간 활용도 및 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 액화천연가스 재기화 장치에 의하면, 내부압력을 적정수준으로 유지해야만 하는 탱크 타입 재응축기를 사용하지 않으므로, 재기화 장치의 운전시 전체 시스템의 제어를 용이하게 수행할 수 있게 된다.

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 2: 저압펌프
3: 압축기 4: 고압펌프
5: 고압기화기 6: 계량유닛
10, 20: 파이프 타입 재응축기
11, 21: 몸체 13: 팩킹재
23: 배플

Claims (5)

1. 저장탱크로부터 배출된 액화천연가스를 기화시켜 소비처로 공급하기 위한 액화천연가스 재기화 장치로서,
   상기 저장탱크로부터 액화천연가스를 배출시키기 위한 저압펌프와;
   상기 저장탱크 내에서 자연적으로 발생하는 증발가스를 이송시키기 위한 압축기와;
   상기 저압펌프를 통해 공급되어 온 액화천연가스에 상기 압축기를 통해 공급되어 온 증발가스를 섞어 증발가스를 재응축시키는 파이프 타입 재응축기;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 재기화 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 재응축기는 원통 형태의 몸체를 갖는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 재기화 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   액화천연가스와 증발가스의 혼합이 원활하게 이루어질 수 있도록 상기 재응축기의 내부에는 팩킹재(packing material)가 배치되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 재기화 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   액화천연가스와 증발가스의 혼합이 원활하게 이루어질 수 있도록 상기 재응축기의 내부에는 하나 이상의 배플(baffle)이 배치되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 재기화 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 배플은 복수개가 상기 재응축기의 원통형 몸체의 내부에 서로 엇갈리게 설치되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 재기화 장치.

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