KR20150086129A - 플래어 타워 및 플래어 타워를 구비한 선박 또는 해양구조물 - Google Patents

플래어 타워 및 플래어 타워를 구비한 선박 또는 해양구조물 Download PDF

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KR20150086129A
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곽현욱
정해성
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Abstract

플래어 타워를 구비한 선박 또는 해양구조물이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 플래어 타워는, 원유 또는 천연가스에 대한 생산설비가 탑재되어 있는 선체의 상공으로 상기 생산설비로부터 발생되는 가스와 열기를 배출하도록 마련되는 타워본체; 및 상기 가스와 열기를 상기 타워본체의 상공으로 가압하도록 상기 타워본체의 상부에 마련되는 팬유닛을 포함한다.

Description

플래어 타워 및 플래어 타워를 구비한 선박 또는 해양구조물{VESSEL AND OCEAN CONSTRUCTION INCLUDING SEA HEAVY POWER OCEAN FACILITY}
본 발명은 플래어 타워 및 플래어 타워를 구비한 선박 또는 해양구조물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 해양의 선박 또는 해양구조물에서 발생되는 배기가스를 선체의 상공으로 보낼 수 있는 플래어 타워 및 플래어 타워를 구비한 선박 또는 해양구조물에 관한 것이다.
FPSO는 해양 플랜트나 드릴 쉽(Drillship)에서 뽑아낸 원유를 정제하고 이를 저장해서 셔틀탱커(Shuttle Tanker)나 기타 이송 장소에 하역을 할 수 있는 특수선박이다.
이러한 FPSO는 저장기능을 하부 선체구조 (Hull)와 원유를 생산하고 처리기능을 하는 상부설비(Topsides)로 구성되어 있으며, 저장 능력에 따라 100만 배럴 미만의 소형, 100~150만 배럴의 중형, 150~200만 배럴의 대형, 그리고 200만 배럴 이상의 초대형으로 구분된다.
FLNG는, FPSO와 달리 원유대신 천연가스를 처리할 수 있는 특수선박이다.
이러한 부유식 원유 또는 가스생산ㅇ저장ㅇ하역 설비에 해당하는 FPSO, FLNG 등에서는, 원유 또는 가스의 생산 과정 동안 발생되는 가연성 및 독성 가스가 화염타워(flare tower, 이하 플래어 타워라 함)를 통해 연소 처리된다.
이때 플래어 타워는, 플래어 타워로부터 발생하는 가스와 열이 생산 설비와의 간섭되는 현상을 피하기 위하여 충분한 높이를 가지도록 설계 및 제작된다.
일 예로 플래어 타워는, 해수면으로부터 150m 가량의 높이로 탑재될 수 있다. 이러한 종래의 플래어 타워는, 가스와 열이 생선설비에 영향을 미치지 않도록 충분한 높이로 배치되어 있지만 바람이 불지 않는 조건 등 대기 상태가 불안정하며 좋지 않은 경우에는, 가스와 열로 인한 위험성이 존재한다.
대한민국 특허출원 제10-2006-126358호
본 발명의 일 실시 예는, 플래어 타워로부터 배출되는 열과 가스의 선체에 탑재되는 생산설비에 영향을 예방하도록 열과 가스를 타워의 상공으로 멀리 배출시킬 수 있는 플래어 타워 및 플래어 타워를 구비한 선박 또는 해양구조물을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 원유 또는 천연가스에 대한 생산설비가 탑재되어 있는 선체의 상공으로 상기 생산설비로부터 발생되는 가스와 열기를 배출하도록 마련되는 타워본체; 및 상기 가스와 열기를 상기 타워본체의 상공으로 가압하도록 상기 타워본체의 상부에 마련되는 팬유닛을 포함하는 플래어 타워가 제공될 수 있다.
상기 팬유닛은, 상기 타워본체의 상단부에 탑재되는 공기덕트; 및 상기 타워본체의 상단으로 공기를 유동시키도록 상기 공기덕트에 배치되는 공기 가압 팬을 포함할 수 있다.
상기 공기덕트는, 상기 타워본체의 상단부 외측에서 상기 타워본체의 상단으로 공기가 유동되도록 유동통로가 마련될 수 있다.
상기 공기덕트는, 상기 타워본체의 상단 아래쪽에서 상기 타워본체의 상단으로 공기가 유동되도록 유동통로가 마련될 수 있다.
상기 공기덕트는, 유입구보다 유출구가 좁게 마련될 수 있다.
상기 팬 유닛은, 미리 설정된 풍속, 기온, 기압 중 적어도 하나 이상이 조건 시에 자동으로 작동되도록 마련될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 원유 또는 천연가스에 대한 생산설비가 탑재되어 있는 선체; 상기 생산설비로부터 발생되는 가스와 열기를 상기 선체의 상공으로 배출하도록 마련되는 타워유닛; 및 상기 타워유닛으로 배출되는 상기 가스와 열기를 상기 타워유닛의 상공으로 가압하도록 상기 타워유닛에 마련되는 팬유닛을 포함하는 플래어 타워를 구비한 선박 또는 해양구조물이 제공될 수 있다.
상기 팬유닛은, 상기 타워유닛의 상단부에 배치될 수 있다.
상기 타워유닛은, 상기 선체에 설치되는 타워본체; 및 상기 타워본체의 상단부로 상기 가스와 열기를 배출하도록 상기 선체로부터 상기 타워본체를 따라 배치되는 벤트 파이프를 포함하며, 상기 팬 유닛은, 상기 벤트 파이프의 상단부 측에 가압된 공기를 제공하도록 상기 벤트 파이프의 상단부에 인접하여 배치될 수 있다.
상기 팬유닛은, 상기 타워본체의 상단부에 탑재되는 공기덕트; 및 상기 타워본체의 상단으로 공기를 유동시키도록 상기 공기덕트에 배치되는 공기 가압 팬을 포함할 수 있다.
상기 공기덕트는, 상기 타워본체의 상단부 외측에서 상기 타워본체의 상단으로 공기가 유동되도록 굴곡된 유동통로를 가질 수 있다.
상기 타워본체는, 상기 선체에 투영되는 형상이 삼각 또는 사각형으로 마련되되, 상기 팬 유닛은, 상기 삼각 또는 사각형으로 마련되는 타워본체의 모서리 개수에 상응하는 개수로 배치될 수 있다.
상기 벤트 파이프는, 상호 상이한 관경을 가지면서, 상기 타워본체의 중심부에 배치될 수 있다.
상기 팬 유닛을 원격으로 제어할 수 있도록 상기 타워유닛의 하단부에 마련되는 원격조정유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 팬 유닛은, 미리 설정된 풍속, 기온, 기압 중 적어도 하나 이상이 조건 시에 자동으로 작동되도록 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 플래어 타워 및 플래어 타워로부터 배출되는 열과 가스의 선체에 탑재되는 생산설비에 영향을 예방하도록 열과 가스를 타워의 상공으로 멀리 배출시킬 수 있는 플래어 타워를 구비한 선박 또는 해양구조물을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플래어 타워를 구비한 선박의 개략도이다.
도 2는 도 1의 타워유닛의 상부에 대한 개략도이다.
도 3은 도 1의 Ⅰ-Ⅰ에 따른 공기 가압팬의 배치도이다.
도 4는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ에 따른 공기 가압팬의 다른 배치도이다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 특정 실시 예들에 의해 본 발명의 다양한 실시 예들을 설명한다. 후술되는 본 발명의 실시 예들에 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 이해되어야 한다. 즉 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은, 일 실시 예에 관련하여 다른 실시 예로 구현될 수 있으며, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 변경될 수 있음이 이해되어야 하며, 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 본 실시 예에 따른 플래어 타워를 구비한 선박은, 원유 또는 천연가스에 대한 생산설비(110)가 탑재되어 있는 선체(100)와, 생산설비(110)로부터 발생되는 가스와 열기를 선체(100)의 상공으로 배출하도록 마련되는 타워유닛(111)과, 타워유닛(111)으로 배출되는 가스와 열기를 타워유닛(111)의 상공으로 가압하도록 타워유닛(111)에 마련되는 팬유닛(120)을 포함한다.
이러한 본 실시 예에 따른 플래어 타워를 구비한 선박은 원유 또는 천연가스를 생산, 저장, 하역시킬 수 있는 설비가 탑재되는 부유식 해양구조물로서, 원유 또는 천연가스의 생산과정에서 발생되는 가스 또는 열기를 선체(100)의 상공의 배출할 수 있는 타워유닛(111)이 탑재된다.
이러한 타워유닛(111)은, 일 예로 해수면으로부터 대략 100m 정도의 상공까지 배치되는 타워형 구조물로서, 가스 또는 열기를 상부로 유동시킬 수 있도록 후술되는 바와 같이 벤트 파이프(115)가 배치된다.
이때 타워유닛(111)의 상단부로 배기되는 가스 또는 열기는 연소 처리되어 화염을 생성하면서 배기된다. 이러한 타워유닛(111)의 상단부로 배기되는 가스는, 가열된 상태이므로 주로 타워유닛(111)의 상공으로 처리될 수 있다.
그러나 대기가 불안정하여 타워유닛(111)의 상방에서 하방으로 기류가 발생되거나, 상부의 찬 공기로 인해 냉각되어 공기가 가라 앉는 경우에는 타워유닛(111)의 상단부로 배출되는 배기가스가 선체(100)로 하강되어 선체(100)에 배치되어 있는 다양한 생산설비(110) 및 거주시설에 영향을 미칠 수 있다.
이러한 대기의 불안정으로 인한 배기가스의 하강을 방지하기 위해서 본 실시 예에 따른 타워유닛(111)의 상단부에는 팬유닛(120)이 설치된다. 이러한 팬유닛(120)은, 타워유닛(111)의 상단부로 배기되는 가스 또는 열기를 더욱 가압하여 타워유닛(111)의 상단부로 더 멀리 보낼 수 있다.
이에 따라 타워유닛(111)의 상단부에서 배출되는 가스 또는 열기를 포함하는 배기가스의 선체(100) 측으로 하강이 방지될 수 있다. 이때 팬유닛(120)은, 타워유닛(111)의 상단부 아래쪽 주변에서 공기를 흡입하여 타워유닛(111)의 상단부로 보낼 수 있도록 타워유닛(111)의 상단부에 배치될 수 있다.
본 실시 예에 따른 타워유닛(111)은, 선체(100)의 갑판에서 위로 뻗어 있는데, 전술한 바와 같은 팬유닛(120)의 공기흡입위치에 따라 타워유닛(111)의 아래에 있는 위험가스가 상방으로 유동되는 현상이 방지될 수 있다.
아울러 도시되진 않았으나, 선외 측으로 기울어져 나가는 타워본체를 갖는 플래어 타워의 경우에는, 아래쪽에 위험가스가 존재할 가능성이 거의 없으므로, 팬유닛(120)을 구성하는 후술되는 공기덕트(121)가 굴곡 없이 아래에서 위로 일자로 형성될 수 있다.
도 1내지 도 3을 참조하면, 타워유닛(111)은, 선체(100)에 설치되는 타워본체(112)와, 타워본체(112)의 상단부로 가스와 열기를 배출하도록 선체(100)로부터 타워본체(112)를 따라 배치되는 벤트 파이프(115)를 포함할 수 있다.
벤트 파이프(115)는, 가스 또는 열기를 배기하도록 타워본체(112)의 배치되는 관로로서, 복수로 배치되어 생산설비(110)에 연결될 수 있다. 이러한 벤트 파이프(115)는, 배기되는 가스에 따른 유동통로를 제공하도록 상호 상이한 관경을 가지면서, 타워본체(112)의 중심부에 배치될 수 있다.
또한 본 실시 예에 따르면, 팬 유닛은 벤트 파이프(115)의 상단부 측에 가압된 공기를 제공하도록 벤트 파이프(115)의 상단부에 인접하여 배치될 수 있다. 이에 따라 팬유닛(120)은, 벤트 파이프(115)로부터 배출되는 배기가스를 타워본체(112)로부터 더욱 상공으로 보낼 수 있다.
또한 본 실시 예에 따른 팬유닛(120)은, 타워본체(112)의 상단부에 탑재되는 공기덕트(121)와, 타워본체(112)의 상단으로 공기를 유동시키도록 공기덕트(121)에 배치되는 공기 가압 팬(125)을 포함할 수 있다.
공기덕트(121)는, 공기 가압 팬(125)에 의해 흡입되는 공기가 타워본체(112)의 상단부로 유동되도록 마련된다. 즉 본 실시 예에 따르면 공기덕트(121)는, 타워본체(112)의 상단부 외측에서 타워본체(112)의 상단으로 공기가 유동되도록 굴곡된 유동통로 또는 타워본체(112)의 경사진 형상에 따라 직선의 유동통로를 가질 수 있다.
이러한 공기덕트(121)는 타워본체(112)의 외측에서 흡입되는 공기가 타워본체(112)의 상단부로 배출되도록 공기 흡입구(122)와 공기 배출구(123)가 직각으로 배치되는 직각에 가까운 유동 구조를 가질 수 있다.
이때 공기 흡입구(122)와 공기 배출구(123)는, 상방으로 유동하는 공기가 가속되어 배출되도록 상이한 유동면적으로 마련될 수 있다. 즉 공기 배출구(123)가 공기 흡입구(122)보다 더욱 좁게 형성될 수 있다. 또는 공기 흡입구(122) 측에서 공기 배출구(123) 측으로 점차 좁아지는 유동통로가 형성될 수 있다.
다시, 도 1, 도 3, 및 도 4를 참조하면, 전술한 본 실시 예에 따른 타워본체(112)는, 선체(100)에 투영되는 형상이 삼각 또는 사각형으로 마련되되, 팬 유닛은, 삼각 또는 사각형으로 마련되는 타워본체(112)의 모서리 개수에 상응하는 개수로 배치될 수 있다.
이때 공기덕트(121)의 공기 흡입구(122)는, 삼각 또는 사각형상의 측면부 측으로 배치될 수 있다. 실질적으로 타워본체(112)는, 트러스 구조물로 마련될 수 있으므로, 공기덕트(121)는 트러스 구조물의 모서리와 모서리 사이에 배치될 수 있다.
다시, 도 1과 도 2를 참조하면, 본 실시 예에 따른 팬유닛(120)은, 대기 조건에 따라 가동 시작 또는 정지될 수 있다. 이를 위해서 본 실시 예에 따른 플래어 타워를 구비한 선박은 팬유닛(120)을 원격으로 제어할 수 있도록 타워유닛(111)의 하단부에 마련되는 원격조정유닛(130)을 더 포함할 수 있다.
이러한 원격조정유닛(130)은, 대기의 기류 또는 선체(100) 측에서 배기가스의 농도를 감지하여 자동으로 팬유닛(120)의 공기 가압 팬(125)을 작동시키도록 자동작동모듈(133)과, 수동으로 공기 가압 팬(125)의 작동을 on/off 할 수 있는 수동작동모듈(135)을 포함할 수 있다.
이러한 원격조정유닛(130)은, 타워본체(112)의 상단부에서 하강기류를 감지하는 공기감지센서(137) 및 선체(100) 측에서 배기가스를 감지하는 가스감지센서(139) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 본 실시 예에 따르면, 공기감지센서(137)와 가스감지센서(139)가 모두 설치될 수 있다.
이러한 원격조정유닛(130)은, 선박의 중앙관제센터에서 원격으로 팬유닛(120)을 가동시킬 수 있도록 중앙관제센터에 연결될 수 있다.
이에 따라 중앙관제센터에서는, 공기감지센서(137) 및 가스감지센서(139), 혹은 공기감지센서(137)와 가스감지센서(139) 중 어느 하나를 모니터링하여 공기 가압 팬(125)을 가동 또는 정지시킬 수 있는 작동신호를 무선 또는 유선으로 원격조정유닛(130)에 송신할 수 있으며, 원격조정유닛(130)에 의해 공기 가압 팬(125)이 가동 또는 정지될 수 있다.
한편 다른 실시 예에 따르면, 공기감지센서(137) 및 가스감지센서(139)는 풍속계(미도시), 기온계(미도시), 기압계(미도시) 등으로 대체될 수 있으며, 팬유닛(120)은, 미리 설정된 풍속, 기온, 기압 중 적어도 하나 이상의 조건이 만족 시에 자동으로 작동되도록 설정될 수 있다.
즉 전술한 자동작동모듈(133)에는, 풍속, 기온, 기압이 미리 설정되어 입력될 수 있으며, 실시간 대기의 상태를 측정할 수 있는 풍속계(미도시), 기온계(미도시), 기압계(미도시)로부터 풍속, 기온, 기압이 수집될 수 있다.
이에 따라 풍속계, 기온계, 기압계로부터의 풍속, 기온, 기압이 미리 설정된 풍속, 기온, 기압 중 하나 이상의 조건을 만족하는 경우, 자동작동모듈(133)에 의해서 팬유닛(120)이 자동으로 작동될 수 있다. 자동작동모듈(133)에는, 이를 실행시키기 위한 자동프로그램을 내장하는 컨트롤러(미도시)가 탑재될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 이를 기초로 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다 할 것이다.
100: 선체 110: 생산설비
120: 타워유닛 112: 타워본체
115: 벤트 파이프 120: 팬유닛
121: 공기덕트 122: 공기 흡입구
123: 공기 배출구 125: 공기 가압 팬
130: 원격조정유닛 133: 자동작동모듈
135: 수동작동모듈 137: 공기감지센서
139: 가스감지센서

Claims (15)

  1. 원유 또는 천연가스에 대한 생산설비가 탑재되어 있는 선체의 상공으로 상기 생산설비로부터 발생되는 가스와 열기를 배출하도록 마련되는 타워본체; 및
    상기 가스와 열기를 상기 타워본체의 상공으로 가압하도록 상기 타워본체의 상부에 마련되는 팬유닛을 포함하는 플래어 타워.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 팬유닛은,
    상기 타워본체의 상단부에 탑재되는 공기덕트; 및
    상기 타워본체의 상단으로 공기를 유동시키도록 상기 공기덕트에 배치되는 공기 가압 팬을 포함하는 플래어 타워.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 공기덕트는, 상기 타워본체의 상단부 외측에서 상기 타워본체의 상단으로 공기가 유동되도록 유동통로가 마련되는 플래어 타워.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 공기덕트는, 상기 타워본체의 상단 아래쪽에서 상기 타워본체의 상단으로 공기가 유동되도록 유동통로가 마련되는 플래어 타워.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 공기덕트는, 유입구보다 유출구가 좁게 마련되는 플래어 타워.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 팬 유닛은, 미리 설정된 풍속, 기온, 기압 중 적어도 하나 이상이 조건 시에 자동으로 작동되도록 마련되는 플래어 타워를 구비한 선박 또는 해양구조물.
  7. 원유 또는 천연가스에 대한 생산설비가 탑재되어 있는 선체;
    상기 생산설비로부터 발생되는 가스와 열기를 상기 선체의 상공으로 배출하도록 마련되는 타워유닛; 및
    상기 타워유닛으로 배출되는 상기 가스와 열기를 상기 타워유닛의 상공으로 가압하도록 상기 타워유닛에 마련되는 팬유닛을 포함하는 플래어 타워를 구비한 선박 또는 해양구조물.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 팬유닛은, 상기 타워유닛의 상단부에 배치되는 플래어 타워를 구비한 선박 또는 해양구조물.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 타워유닛은,
    상기 선체에 설치되는 타워본체; 및
    상기 타워본체의 상단부로 상기 가스와 열기를 배출하도록 상기 선체로부터 상기 타워본체를 따라 배치되는 벤트 파이프를 포함하며,
    상기 팬 유닛은, 상기 벤트 파이프의 상단부 측에 가압된 공기를 제공하도록 상기 벤트 파이프의 상단부에 인접하여 배치되는 플래어 타워를 구비한 선박 또는 해양구조물.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 팬유닛은,
    상기 타워본체의 상단부에 탑재되는 공기덕트; 및
    상기 타워본체의 상단으로 공기를 유동시키도록 상기 공기덕트에 배치되는 공기 가압 팬을 포함하는 플래어 타워를 구비한 선박 또는 해양구조물.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 공기덕트는, 상기 타워본체의 상단부 외측에서 상기 타워본체의 상단으로 공기가 유동되도록 유동통로가 마련되는 플래어 타워를 구비한 선박 또는 해양구조물.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 타워본체는,
    상기 선체에 투영되는 형상이 삼각 또는 사각형으로 마련되되,
    상기 팬 유닛은, 상기 삼각 또는 사각형으로 마련되는 타워본체의 모서리 개수에 상응하는 개수로 배치되는 플래어 타워를 구비한 선박 또는 해양구조물.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 벤트 파이프는, 상호 상이한 관경을 가지면서, 상기 타워본체의 중심부에 배치되는 플래어 타워를 구비한 선박 또는 해양구조물.
  14. 제7 항에 있어서,
    상기 팬 유닛을 원격으로 제어할 수 있도록 상기 타워유닛의 하단부에 마련되는 원격조정유닛을 더 포함하는 플래어 타워를 구비한 선박 또는 해양구조물.
  15. 제7 항에 있어서,
    상기 팬 유닛은, 미리 설정된 풍속, 기온, 기압 중 적어도 하나 이상이 조건 시에 자동으로 작동되도록 마련되는 플래어 타워를 구비한 선박 또는 해양구조물.
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