KR20150080083A - 액화가스 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템은, 액화가스가 저장되는 액화가스 저장탱크; 상기 액화가스 저장탱크로부터 수요처까지 연결되는 연료 공급 라인; 상기 연료 공급 라인 상에 마련되는 벤츄리관; 및 상기 액화가스 저장탱크에 연결되되 상기 벤츄리관에 합류되는 합류라인을 포함하고, 상기 벤츄리관은, 흡입구와 토출구의 압력차이에 의해 상기 액화가스 저장탱크로부터 상기 합류라인을 통해 연료를 배출시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액화가스 처리 시스템은, 벤츄리관을 이용한 압력차에 따른 증발가스(또는 액화가스) 배출을 통해 연료를 공급함으로써, 펌프를 생략하거나 펌프의 부하를 절감할 수 있어 슬로싱 현상을 방지할 수 있으며, 구조가 단순화될 수 있다.

Description

액화가스 처리 시스템{Treatment system of liquefied gas}
본 발명은 액화가스 처리 시스템에 관한 것이다.
선박은 대량의 광물이나 원유, 천연가스, 또는 몇천 개 이상의 컨테이너 등을 싣고 대양을 항해하는 운송수단으로서, 강철로 이루어져 있고 부력에 의해 수선면에 부유한 상태에서 프로펠러의 회전을 통해 발생되는 추력을 통해 이동한다.
이러한 선박은 엔진을 구동함으로써 추력을 발생시키는데, 이때 엔진은 가솔린 또는 디젤을 사용하여 피스톤을 움직여서 피스톤의 왕복운동에 의해 크랭크 축이 회전되도록 함으로써, 크랭크 축에 연결된 샤프트가 회전되어 프로펠러가 구동되도록 하는 것이 일반적이었다.
그러나 최근에는, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)를 운반하는 LNG 운반선에서 LNG를 연료로 사용하여 엔진을 구동하는 LNG 연료공급 방식이 사용되고 있으며, 이와 같이 엔진의 연료로 LNG를 사용하는 방식은 LNG 운반선 외의 다른 선박에도 적용되고 있다.
일반적으로, LNG는 청정연료이고 매장량도 석유보다 풍부하다고 알려져 있고, 채광과 이송기술이 발달함에 따라 그 사용량이 급격히 증가하고 있다. 이러한 LNG는 주성분인 메탄을 1기압 하에서 -162℃도 이하로 온도를 내려서 액체 상태로 보관하는 것이 일반적인데, 액화된 메탄의 부피는 표준상태인 기체상태의 메탄 부피의 600분의 1 정도이고, 비중은 0.42로 원유비중의 약 2분의 1이 된다.
그러나 엔진이 구동되기 위해 필요한 온도 및 압력 등은, 탱크에 저장되어 있는 LNG의 상태와는 다를 수 있다. 따라서 최근에는 액체 상태로 저장되는 LNG의 온도 및 압력 등을 제어하여 엔진에 공급하는 기술에 대하여, 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있다.
이러한 종래기술로는 국내등록공보 제10-1277965호 (2013.06.17), 국내출원공보 2013-0047949 (2013.05.09) 등이 공개되어 있다.
본 발명은 종래기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 벤츄리관을 사용하여 펌프의 부하를 절감하고, 구조를 단순화시킬 수 있는 액화가스 처리 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템은, 액화가스가 저장되는 액화가스 저장탱크; 상기 액화가스 저장탱크로부터 수요처까지 연결되는 연료 공급 라인; 상기 연료 공급 라인 상에 마련되는 벤츄리관; 및 상기 액화가스 저장탱크에 연결되되 상기 벤츄리관에 합류되는 합류라인을 포함하고, 상기 벤츄리관은, 흡입구와 토출구의 압력차이에 의해 상기 액화가스 저장탱크로부터 상기 합류라인을 통해 연료를 배출시키는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 연료 공급 라인 상에 마련되어 액화가스를 가열시키는 히터를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 연료 공급 라인 상에서 상기 히터와 상기 수요처 사이에서 분기되어 상기 액화가스 저장탱크에 연결되는 분기라인을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 연료 공급 라인 상에 마련되어 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스를 가압하는 압축기를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 연료 공급 라인 상에 마련되어 상기 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 배출시키는 펌프를 더 포함하고, 상기 합류라인은, 일단이 상기 액화가스 저장탱크의 상단부에 연결되고 타단이 상기 벤츄리관에 연결되어, 상기 액화가스 저장탱크에서 발생되는 증발가스를 상기 벤츄리관에 공급하며, 상기 벤츄리관은, 상기 배출된 액화가스에 의해 흡입구와 토출구의 압력차이가 발생되어, 상기 합류라인을 통해 상기 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 흡입할 수 있다.
구체적으로, 상기 연료 공급 라인 상에 마련되어 상기 액화가스 저장탱크에서 발생되는 증발가스를 가압하는 보조 압축기를 더 포함하고, 상기 합류라인은, 일단이 상기 액화가스 저장탱크의 내부에 구비되고 타단이 상기 벤츄리관에 연결되어, 상기 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 상기 벤츄리관에 공급하며, 상기 벤츄리관은, 상기 가압된 증발가스에 의해 흡입구와 토출구의 압력차이가 발생되어, 상기 합류라인을 통해 상기 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 흡입할 수 있다.
본 발명에 따른 액화가스 처리 시스템은, 벤츄리관을 이용한 압력차에 따른 증발가스(또는 액화가스) 배출을 통해 연료를 공급함으로써, 펌프를 생략하거나 펌프의 부하를 절감할 수 있어 슬로싱 현상을 방지할 수 있으며, 구조가 단순화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 수요처(20), 히터(30) 및 압축기(40)를 포함한다.
이하 본 명세서에서, 액화가스는 LNG 또는 LPG, 에틸렌, 암모니아 등과 같이 일반적으로 액체 상태로 보관되는 모든 가스 연료를 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 가열이나 가압에 의해 액체 상태가 아닌 경우 등도 편의상 액화가스로 표현할 수 있다. 이는 증발가스도 마찬가지로 적용될 수 있다. 또한 LNG는 편의상 액체 상태인 NG(Natural Gas) 뿐만 아니라 초임계 상태 등인 NG를 모두 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 증발가스는 기체 상태의 증발가스뿐만 아니라 액화된 증발가스를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)는, 수요처(20)에 공급될 액화가스를 저장한다. 액화가스 저장탱크(10)는 액화가스를 액체상태로 보관하여야 하는데, 이때 액화가스 저장탱크(10)는 압력 탱크 형태를 가질 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)는, 이중 구조의 탱크(도시하지 않음)와 단열부(도시하지 않음)로 이루어져 1bar 내지 10bar(일례로 6bar)의 압력을 견딜 수 있도록 설계될 수 있다.
수요처(20)는, 액화가스 저장탱크(10)로부터 공급되는 액화가스를 통해 구동되어 동력을 발생시킨다. 이때 수요처(20)는 이중연료엔진일 수 있다.
예를 들어, 수요처(20)는 프로펠러를 구동하기 위한 엔진일 수 있으나, 발전을 위한 엔진 또는 기타 동력을 발생시키기 위한 엔진일 수 있다. 즉 본 실시예는 수요처(20)의 종류를 특별히 한정하지 않는다. 다만 수요처(20)는 연소에 의해 구동력을 발생시키는 내연기관일 수 있다.
수요처(20)는, 압축기(40)에 의하여 가압된 증발가스(기화된 액화가스)를 공급받아 구동력을 얻을 수 있다. 수요처(20)에 공급되는 증발가스의 상태는, 수요처(20)가 요구하는 상태에 따라 달라질 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)에서 수요처(20)까지 액화가스를 전달하는 연료 공급 라인(11)이 설치되어, 연료 공급 라인(11) 상에는 히터(30), 압축기(40), 수요처(20) 등이 구비된다. 이때 연료 공급 라인(11)에는 연료 공급 밸브(도시하지 않음)가 설치되어, 연료 공급 밸브의 개도 조절에 따라 액화가스의 공급량이 조절될 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)에는 펌프(9)가 구비되어, 액화가스를 강제로 배출시킬 수도 있다. 이때, 펌프(9)는 연료 공급 라인(11)에 마련될 수 있고, 액화가스 저장탱크(10) 내에 구비될 수 있다.
연료 공급 라인(11)에는 벤츄리관(12)이 마련된다. 벤츄리관(12)은 흡입구와 토출구의 압력차에 의한 유체이송을 유도하는 구성으로서, 액화가스 저장탱크(10)로부터 배출되는 액화가스에 의해서 벤츄리관(12)의 입출구에 압력차이가 발생되고, 이러한 압력차이로 인해 합류라인(13)으로부터 공급되는 증발가스가 벤츄리관(12)으로 빨려 들어가 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스가 연료 공급 라인(11)으로 공급될 수 있다.
이에 따라, 연료 공급 라인(11)으로는 펌프(9)의 강제 배출에 의한 액화가스뿐만 아니라, 벤츄리관에 발생되는 압력차에 의해 빨려 들어가는 증발가스인 연료가 공급되므로, 본 실시예는 액화가스의 유량에 증발가스의 유량이 자연스럽게 보충될 수 있어, 증발가스의 배출이 용이해짐에 따라 액화가스 저장탱크(10)를 내압 상승으로부터 보호할 수 있는 동시에 펌프(9)의 부하를 절감할 수 있다.
합류라인(13)은 일단이 액화가스 저장탱크(10)의 상단부에 연결되고 타단이 벤츄리관(12)에 연결되며, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스를 벤츄리관(12)에 공급할 수 있다. 이때 증발가스의 공급은 벤츄리관(12)의 입출구 압력차이에 의해 자연스럽게 발생될 수 있고, 증발가스 공급 유량은 합류라인(13) 상에 마련되는 제1 밸브(13A)의 개도조절에 의해 조절될 수 있다.
게다가, 연료 공급 라인(11)에는 히터(30)와 수요처(20) 사이에서 분기되어 액화가스 저장탱크(10)에 연결되는 분기라인(14)이 마련될 수 있다.
여기서, 분기라인(14) 상에는 제2 밸브(14A)가 마련될 수 있으며, 제2 밸브(14A)의 개도조절에 의해 액화가스 저장탱크(10)로 리턴되거나 수요처(20)로 공급되는 연료의 양이 조절될 수 있다. 제2 밸브(14A)는 삼방밸브로 이루어질 수 있으며, 이때 제2 밸브(14A)는 합류라인(13)에서 분기되는 지점의 분기라인(14)상에 마련될 수 있다.
본 실시예의 분기라인(14)을 통해 리턴되는 연료는 기화된 상태로 액화가스 저장탱크(10)로 공급되어 액화가스 저장탱크(10) 내의 압력을 높이게 되어, 증발가스가 연료 공급 라인(11)으로 배출되도록 할 수 있다.
히터(30)는 액화가스 저장탱크(10)에서 배출되는 액화가스를 가열시켜 압축기(40)에 공급할 수 있다. 본 실시예에서는 히터(30)가 예를 들어 강제기화기(Forcing vaporizer)로 이루어져 펌프(9)에 의해 배출된 액화가스를 가열하여 강제 기화시킬 수 있다.
압축기(40)는, 가열된 액화가스를 가압한다. 압축기(40)는 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되어 배출된 후 가열된 액화가스를 가압하여 수요처(20)에 공급할 수 있다. 도면에는 압축기(40)를 하나로 예시하였으나 이와 달리, 복수로 구비되어 증발가스를 다단 가압시킬 수 있다. 일례로 압축기(40)는 5개가 구비되어 증발가스가 5단 가압되도록 할 수 있다.
복수의 압축기(40) 사이에서 각 압축기(40)의 하류에는 증발가스 냉각기(도시하지 않음)가 구비되어, 압축기(40)에 의하여 가압되어 온도가 상승된 증발가스의 온도를 다시 낮춰줄 수 있다. 압축기(40)로 증발가스의 압력을 높임으로써, 증발가스가 쉽게 액화되도록 할 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 벤츄리관(12)을 이용한 압력차에 따른 증발가스 배출을 통해 증발가스를 공급함으로써, 펌프(9)의 부하를 줄일 수 있어, 슬로싱 현상을 방지할 수 있으며, 구조가 단순화될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2를 참조하여 액화가스 처리 시스템(2)을 설명하도록 한다. 그리고 앞서 설명한 일 실시예와 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예는 일 실시예와 달리, 연료 공급 라인(11)과 합류라인(13)이 다르게 구성된다. 즉, 앞서 설명한 일 실시예에서는 연료 공급 라인(11)에 펌프(9)가 마련되어 연료 공급 라인(11)의 입구로 공급되는 연료가 액화가스일 수 있으나, 본 실시예에서는 연료 공급 라인(11)이 액화가스 저장탱크(10)의 상단부에 연결되고, 펌프는 생략될 수 있으며, 연료 공급 라인(11)의 입구로 공급되는 연료가 증발가스일 수 있다.
또한 본 실시예에서 합류라인(13)은 일단이 액화가스 저장탱크(10)의 내부에 구비되고 타단이 벤츄리관(12)에 연결되어, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 벤츄리관(12)에 공급할 수 있다. 이때 액화가스의 공급은 벤츄리관(12)의 입출구 압력차이에 따라 자연스럽게 이루어질 수 있다.
본 실시예에의 연료 공급 라인(11) 상에는 연료 공급 밸브(11A)가 설치되어, 연료 공급 밸브(11A)의 개도 조절에 따라 증발가스의 공급량이 조절될 수 있다.
게다가, 본 실시예는 압축기(40)와 별도로 보조 압축기(8)가 연료 공급 라인(11) 상에서 벤츄리관(12)의 상류에 마련될 수 있고, 보조 압축기(8)에 의해 증발가스가 가압되어, 가압된 증발가스가 벤츄리관(12)으로 공급될 수 있다.
이때 가압된 증발가스에 의해서 벤츄리관(12)의 입출구에 압력차이가 발생되며, 이러한 압력차이로 인해 액화가스 저장탱크(10)에 저장되어 있던 액화가스가 합류라인(13)을 따라 배출되어 증발가스와 합류해 수요처(20)로 공급될 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 증발가스의 자연 배출과 벤츄리관(12)을 이용한 압력차에 따른 액화가스 배출을 통해 액화가스를 공급함으로써, 펌프를 생략할 수 있어, 슬로싱 현상을 방지할 수 있으며, 구조가 단순화될 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1,2: 액화가스 처리 시스템 8: 보조 압축기
10: 액화가스 저장탱크 11: 연료 공급 라인
11A: 연료 공급 밸브 12: 벤츄리관
13: 합류라인 13A: 제1 밸브
14: 분기라인 14A: 제2 밸브
20: 수요처 30: 히터
40: 압축기

Claims (6)

  1. 액화가스가 저장되는 액화가스 저장탱크;
    상기 액화가스 저장탱크로부터 수요처까지 연결되는 연료 공급 라인;
    상기 연료 공급 라인 상에 마련되는 벤츄리관; 및
    상기 액화가스 저장탱크에 연결되되 상기 벤츄리관에 합류되는 합류라인을 포함하고,
    상기 벤츄리관은, 흡입구와 토출구의 압력차이에 의해 상기 액화가스 저장탱크로부터 상기 합류라인을 통해 연료를 배출시키는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연료 공급 라인 상에 마련되어 액화가스를 가열시키는 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연료 공급 라인 상에서 상기 히터와 상기 수요처 사이에서 분기되어 상기 액화가스 저장탱크에 연결되는 분기라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연료 공급 라인 상에 마련되어 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스를 가압하는 압축기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연료 공급 라인 상에 마련되어 상기 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 배출시키는 펌프를 더 포함하고,
    상기 합류라인은, 일단이 상기 액화가스 저장탱크의 상단부에 연결되고 타단이 상기 벤츄리관에 연결되어, 상기 액화가스 저장탱크에서 발생되는 증발가스를 상기 벤츄리관에 공급하며,
    상기 벤츄리관은, 상기 배출된 액화가스에 의해 흡입구와 토출구의 압력차이가 발생되어, 상기 합류라인을 통해 상기 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 흡입하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연료 공급 라인 상에 마련되어 상기 액화가스 저장탱크에서 발생되는 증발가스를 가압하는 보조 압축기를 더 포함하고,
    상기 합류라인은, 일단이 상기 액화가스 저장탱크의 내부에 구비되고 타단이 상기 벤츄리관에 연결되어, 상기 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 상기 벤츄리관에 공급하며,
    상기 벤츄리관은, 상기 가압된 증발가스에 의해 흡입구와 토출구의 압력차이가 발생되어, 상기 합류라인을 통해 상기 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 흡입하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
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