KR20150089353A - 증발가스 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증발가스 처리 시스템에 관한 것으로서, 액화가스 저장탱크와 수요처를 연결하는 증발가스 공급라인; 상기 증발가스 공급라인 상에 구비되며 증발가스를 압축하는 적어도 하나 이상의 증발가스 압축기; 상기 증발가스 압축기 전측에 위치하여 증발가스를 예열하는 증발가스 예열기; 및 상기 증발가스 압축기 후측에 위치하여 가압된 증발가스를 냉각하는 적어도 하나 이상의 증발가스 냉각기를 포함하고, 상기 증발가스 예열기 및 상기 증발가스 냉각기는 하나의 열교환 매체에 의해서 열교환하는 것을 특징으로 한다.

Description

증발가스 처리 시스템{A Treatment System Of Boil-Off Gas}
본 발명은 증발가스 처리 시스템에 관한 것이다.
최근 기술 개발에 따라 가솔린이나 디젤을 대체하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas) 등과 같은 액화가스를 널리 사용하고 있다.
액화천연가스는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제하여 얻은 메탄을 냉각해 액화시킨 것이며, 무색ㆍ투명한 액체로 공해물질이 거의 없고 열량이 높아 대단히 우수한 연료이다. 반면 액화석유가스는 유전에서 석유와 함께 나오는 프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)을 주성분으로 한 가스를 상온에서 압축하여 액체로 만든 연료이다. 액화석유가스는 액화천연가스와 마찬가지로 무색무취이고 가정용, 업무용, 공업용, 자동차용 등의 연료로 널리 사용되고 있다.
이와 같은 액화가스는 지상에 설치되어 있는 액화가스 저장탱크에 저장되거나 또는 대양을 항해하는 운송수단인 선박에 구비되는 액화가스 저장탱크에 저장되는데, 액화천연가스는 액화에 의해 1/600의 부피로 줄어들고, 액화석유가스는 액화에 의해 프로판은 1/260, 부탄은 1/230의 부피로 줄어들어 저장 효율이 높다는 장점이 있다.
그러나 액화가스는 압력을 높이거나 온도를 낮추어 강제로 액화시킨 상태로 보관하기 때문에, 외부 열침투에 의한 상변화가 우려되어 액화가스 저장탱크의 단열성 확보가 중요하다. 다만 액화가스 저장탱크가 완벽한 단열을 구현할 수는 없기 때문에, 액화가스 저장탱크에 저장되어 있는 일부 액화가스는, 외부로부터 전달되는 열에 의하여 기체인 증발가스로 상변화하게 된다.
이때 기체로 상변화한 증발가스는 부피가 대폭 증가하므로 액화가스 저장탱크의 내부 압력을 높이는 요인이 되며, 액화가스 저장탱크의 내압이 액화가스 저장탱크가 견딜 수 있는 압력을 초과하게 되면 액화가스 저장탱크가 파손될 우려가 있다.
따라서 종래에는, 액화가스 저장탱크의 내압을 일정하게 유지하기 위해서, 필요시 증발가스를 외부로 방출하여 액화가스 저장탱크의 내압을 낮추는 방법을 사용하였다. 또는 증발가스를 액화가스 저장탱크의 외부로 배출한 뒤, 별도로 구비한 재액화장치를 사용하여 액화시킨 후 다시 액화가스 저장탱크로 회수하였다.
그러나 증발가스를 단순히 외부로 방출하는 경우에는 외부 환경의 오염 문제가 발생할 수 있으며, 재액화장치를 사용할 경우에는 재액화장치를 구비하고 운영하기 위해 필요한 비용, 인력 등의 문제가 발생하게 된다. 따라서 외부 열침투에 의해 발생되는 증발가스의 효과적인 처리방법의 개발이 요구되는 실정이다.
국내공개공보 제2010-0061368호 (2010.06.07)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 증발가스 압축기 전측에서 증발가스를 압축기로 유입되기 전에 예열하는 증발가스 예열기를 구비하여 초저온 압축기가 아닌 일반압축기도 적용할 수 있으며, 증발가스 냉각기에서 사용되는 열교환 매체를 이용하여 예열함으로써, 증발가스를 냉각하는 효율이 높아지도록 할 수 있는 증발가스 처리 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 증발가스 압축기 후단에 위치한 증발가스 냉각기에 하나의 라인을 통한 열교환 매체 공급으로 증발가스 냉각 구성을 단순화할 수 있는 증발가스 처리 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 증발가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크와 수요처를 연결하는 증발가스 공급라인; 상기 증발가스 공급라인 상에 구비되며 증발가스를 압축하는 적어도 하나 이상의 증발가스 압축기; 상기 증발가스 압축기 전측에 위치하여 증발가스를 예열하는 증발가스 예열기; 및 상기 증발가스 압축기 후측에 위치하여 가압된 증발가스를 냉각하는 적어도 하나 이상의 증발가스 냉각기를 포함하고, 상기 증발가스 예열기 및 상기 증발가스 냉각기는 하나의 열교환 매체에 의해서 열교환하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 열교환 매체는, 상기 증발가스 예열기와 상기 증발가스 냉각기에서 순차적으로 열교환될 수 있다.
구체적으로, 상기 열교환 매체는, 상기 증발가스 예열기에서 냉열이 회수되고, 상기 증발가스 냉각기에서 냉열을 빼앗길 수 있다.
구체적으로, 상기 수요처는, 저압의 증발가스를 공급받는 저압 수요처; 및 고압의 증발가스를 공급받는 고압 수요처를 포함하고, 상기 증발가스 공급라인은, 상기 증발가스 압축기의 2단과 3단 사이에서 분기되어 상기 저압 수요처와 연결되고, 상기 증발가스 압축기에 의해 2단까지 가압된 증발가스를 상기 저압 수요처로 공급하는 저압 증발가스 공급라인; 및 상기 액화가스 저장탱크와 상기 고압 수요처를 연결하고 상기 증발가스 압축기에 의해서 고압으로 다단 압축된 증발가스를 상기 고압 수요처로 공급하는 고압 증발가스 공급라인을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 증발가스 예열기와 상기 증발가스 냉각기를 연결하는 열교환 매체 순환라인; 및 상기 열교환 매체 순환라인에서 분기되어 상기 증발가스 냉각기를 연통하고 다시 상기 열교환 매체 순환라인에 연결되는 열교환 매체 분기라인을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 증발가스 냉각기는, 상기 증발가스 예열기로부터 공급받는 열교환 매체와 상기 증발가스 압축기에 의해 압축되어 고온으로 유입되는 증발가스를 서로 열교환시키고, 열교환 매체를 가열하고 증발가스를 냉각할 수 있다.
구체적으로, 상기 열교환 매체와 해수 또는 청수가 열교환하는 열교환기; 및
상기 증발가스 냉각기에서 배출된 열교환 매체를 상기 열교환기로 순환시키는 열교환 매체 펌프를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 열교환기가 구비되고, 해수 또는 청수가 흐르는 해수/청수 순환라인을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 증발가스 예열기는, 상기 액화가스 저장탱크로부터 공급받는 증발가스와 상기 열교환기에 의해 공급받는 열교환 매체를 서로 열교환시키고, 상기 열교환 매체를 냉각하고 증발가스를 가열할 수 있다.
구체적으로, 상기 열교환기는, 상기 열교환 매체 순환라인을 통해서 열교환 매체가 공급되고, 상기 해수/청수 순환라인을 통해서 해수 또는 청수를 공급받으며, 열교환 매체와 해수 또는 청수를 서로 열교환시키고, 열교환 매체를 냉각하고 해수 또는 청수를 가열할 수 있다.
본 발명에 따른 증발가스 처리 시스템은, 증발가스 예열기를 구비하여 증발가스를 예열하는데 증발가스 냉각 구성상의 열교환 매체를 이용함으로써, 증발가스 압축기를 초저온 압축기가 아닌 일반압축기를 사용할 수 있게 되어 증발가스를 활용하는 범위가 넓어지는 효과가 있으며, 열교환 매체가 압축전 초저온의 증발가스와 열교환하면서 냉각되어 증발가스 냉각기에 사용되므로 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 증발가스 처리 시스템은, 증발가스 압축기 후단에 위치한 증발가스 냉각기에 하나의 통일된 라인을 통해 열교환 매체를 공급하여 증발가스 냉각 효율을 증대시키는 효과가 있으며, 또한 단일한 라인 상에 각각의 증발가스 냉각기로 분기된 라인을 통해 열교환 매체를 유입시켜 증발가스 압축기 각 단의 증발가스 온도를 상대적으로 낮게 가져갈 수 있어 압축기의 효율이 증대되는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 증발가스 처리 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 증발가스 처리 시스템의 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 증발가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 증발가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 수요처(20), 증발가스 압축기(30)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.
종래의 증발가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10)로부터 기체상태의 증발가스를 빼내어 증발가스 공급라인(21)을 따라 증발가스 압축기(30)를 통해 다단 압축한 후 수요처(20)에 공급하는 방식을 사용하였다. 증발가스가 증발가스 압축기(30)를 통하여 압축되어 배출되는 경우 압력이 높아지고, 온도가 상승하게 된다. 증발가스 압축기(30)는 증발가스가 유입될 시 적정한 온도로 유입되어야하며, 증발가스의 온도 상승은 부피를 증가시켜 부하 증가의 원인이 되므로 상승된 증발가스의 온도를 낮추기 위해서 각 증발가스 압축기(30)의 후단마다 증발가스 냉각기(31)가 배치되어 증발가스를 냉각시키고 있다.
그러나 이 경우 증발가스 냉각기(31)는, 각 증발가스 압축기(30)의 후단에 위치하여 각각의 증발가스 냉매 공급라인(22a,22b,22c,22d,22e)을 통해 증발가스 냉각기(31)로 유입되어 개별적인 냉각을 수행하고 있어 증발가스 냉각 장치의 설치 비용 및 설치공간이 많이 필요하고, 증발가스 냉각 장치를 제어하는데 개별적으로 수행하여야 하므로 통제에 어려움이 존재하였다.
또한, 증발가스가 증발가스 압축기(30)로 유입시 약 -120℃에 해당하는 초저온에 해당하므로 증발가스 압축기(30)의 제작상 제약이 존재하는 문제점이 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 처리 시스템(2)은, 액화가스 저장탱크(10), 수요처(20), 증발가스 압축기(30), 증발가스 예열기(40), 열교환기(50), 열교환 매체 펌프(60)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서 액화가스 저장탱크(10), 수요처(20), 증발가스 압축기(30)등은 종래의 증발가스 처리 시스템(1)에서 각 구성과 편의상 동일한 도면부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.
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.
또한 본 실시예는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생하는 증발가스를 기화, 가압하여 수요처(20)의 연료로 활용함으로써, 증발가스를 효율적으로 이용할 수 있다.
여기서, 액화가스 저장탱크(10)의 하류에는 강제기화기(Forcing vaporizer; 도시하지 않음)가 구비될 수 있으며, 강제기화기는 증발가스의 유량이 부족한 경우 작동되어, 수요처(20)로 공급되는 증발가스의 유량을 증가시킬 수 있다. 즉, 강제기화기는 증발가스 공급라인(21) 상에서 증발가스 압축기(30)의 상류에 마련되어, 액화가스 저장탱크(10) 내의 액화가스를 기화시켜 증발가스 압축기(30)로 기체 상태의 액화가스를 공급할 수 있다.
수요처(20)는, 액화가스 저장탱크(10)로부터 공급되는 증발가스를 소비한다. 이때 수요처(20)는 고압엔진으로서, 고압분사엔진(일례로, MEGI엔진)일 수 있다. 또한 수요처(20)는, 고압의 증발가스를 공급받는 고압 수요처(201)와 저압의 증발가스를 공급받는 저압 수요처(202)를 포함할 수 있다.
수요처(20)는 엔진(도시하지않음), 보일러(도시하지않음), 터빈(도시하지않음) 및 GCU(도시하지않음)등을 포함할 수 있으며, 수요처(20)의 종류는 특별히 이에 한정되지 않는다.
엔진에는 고압용 엔진 및 저압용 엔진이 있고, 통상 고압용 엔진은 약 300bar 정도의 고압 증발가스를 사용하며 저압용 엔진은 약 5~10bar 정도의 저압 증발가스를 사용할 수 있다.
터빈은 가스 터빈, 스팀 터빈 및 폐열을 이용한 스팀 터빈(HRSG)일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 터빈은 전력을 생산하는 데 이용될 수 있으며 직접 프로펠러를 돌리는 구동축에 연결되어 선체의 동력을 발생시키는데 이용될 수 있다.
물론 본 실시예에서 수요처(20)는, 프로펠러를 구동하기 위한 엔진일 수 있으나, 발전을 위한 엔진 또는 기타 동력을 발생시키기 위한 엔진일 수 있다. 다만, 수요처(20)는 증발가스의 연소에 의해 구동력을 발생시키는 내연기관일 수 있다.
수요처(20)는, 증발가스 압축시스템(부호 도시하지 않음)에 의하여 가압된 증발가스를 소비할 수 있으며, 증발가스 압축시스템은 후술할 증발가스 압축기(30)와 증발가스 냉각기(31)를 포함할 수 있다. 수요처(20)에 공급되는 증발가스의 상태는, 수요처(20)가 요구하는 상태에 따라 달라질 수 있다.
고압 수요처(201)는, 증발가스 압축기(30)에 의해 다단 압축된 약 300bar정도의 고압 증발가스를 사용하는 수요처(20)로서, 예를 들어 MEGI 엔진(도시하지 않음)일 수 있다.
저압 수요처(202)는, 후술할 증발가스 압축기(30)에 의해 2단 또는 3단 압축되어 약 7~10bar 정도인 저압 증발가스를 사용하는 수요처(20)일 수 있다.
저압 수요처(202)는, 증발가스와 오일이 혼합되어 공급되지 않고 증발가스 또는 오일이 선택적으로 공급되는 이중연료 엔진(예를 들어 DFDE엔진; 도시하지 않음)일 수 있다. 이는 연소 온도가 상이한 두 물질이 혼합 공급되는 것을 차단하여, 저압 수요처(202)의 효율이 떨어지는 것을 방지하기 위함이다.
액화가스 저장탱크(10)와 수요처(20) 사이에는 증발가스를 전달하는 증발가스 공급라인(21)이 설치될 수 있고, 증발가스 공급라인(21)에는, 강제기화기, 증발가스 압축기(30), 증발가스 냉각기(31), 증발가스 예열기(40) 및 히터(도시하지 않음)등이 구비되어 증발가스가 수요처(20)에 공급되도록 할 수 있다.
히터는, 증발가스 압축기(30)의 후측에 위치하여 증발가스를 수요처(20)의 요구온도로 적절하게 맞출 수 있다.
증발가스 압축기(30)에 의해서 압축된 증발가스가 증발가스 압축기(30)의 후단에 설치된 증발가스 냉각기(31)에 의해 과냉각된 경우 수요처(20)의 요구온도와 맞지 않게 될 수 있다. 이를 방지하기 위해서 증발가스 히터는 수요처(20)와 증발가스 압축기(30) 사이에 설치될 수 있으며, 이로 인해서 증발가스가 수요처(20)로 공급되기 전에 수요처(20)가 요구하는 온도로 적절하게 상승될 수 있다.
증발가스 공급라인(21)은, 고압 증발가스 공급라인(211)과 저압 증발가스 공급라인(212)을 구비할 수 있다.
고압 증발가스 공급라인(211)은, 액화가스 저장탱크(10)와 고압 수요처(201)를 연결하고, 증발가스 압축기(30)에 의해 고압으로 다단 압축된 증발가스를 고압 수요처(201)로 공급할 수 있으며, 저압 증발가스 공급라인(212)은 증발가스 압축기(30)의 2단과 3단 사이에 분기되어 저압 수요처(202)와 연결되고, 증발가스 압축기(30)에 의해 2단까지 가압된 증발가스를 저압 수요처(202)로 공급할 수 있다.
이때 증발가스 공급라인(21)에는 연료 공급 밸브(도시하지 않음)가 설치되어, 연료 공급 밸브의 개도 조절에 따라 증발가스의 공급량이 조절될 수 있다.
본 실시예에서는, 열교환 매체 순환라인(23)을 더 포함한다. 열교환 매체 순환라인(23)은, 후술할 증발가스 냉각기(31)와 열교환기(50)를 연결한다. 또한 열교환 매체 순환라인(23)은 후술할 증발가스 예열기(40), 열교환 매체 펌프(60) 등이 추가 구비될 수 있어 열교환 매체가 순환하며 증발가스를 냉각 또는 가열하도록 할 수 있다.
열교환 매체 순환라인(23)은, 열교환 매체 순환라인(23)에서 분기되어 각 증발가스 압축기(30) 후단에 위치한 증발가스 냉각기(31)를 연통하고, 열교환 매체 순환라인(23)으로 연결되는 열교환 매체 분기라인(231,232,233,234)을 더 포함할 수 있다.
열교환 매체 분기라인(231,232,233,234)은, 열교환 매체 순환라인(23)에서 각각 분기되어 복수 개의 증발가스 냉각기(31)를 각각 연통하고, 다시 열교환 매체 순환라인(23)에 연결될 수 있다. 본 발명의 열교환 매체 순환라인(23)은 열교환 매체를 열교환 매체 순환라인(23) 상에 분기된 열교환 매체 분기라인(231,232,233,234)에 의해서 각각의 증발가스 냉각기(31)에 유입하게 하므로, 적정한 온도의 열교환 매체를 증발가스 냉각기(31)로 유입시킬 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 증발가스 압축기(30)가 각 단에서 증발가스를 압축시 증발가스 압축기(30)가 요구하는 적정온도의 증발가스를 유입할 수 있게 되고, 각 증발가스 압축기(30)의 후단의 증발가스 온도를 종래의 증발가스 처리 시스템(1)에 비해 상대적으로 낮게 가져갈 수 있어, 증발가스 부피 감소를 통해 증발가스 압축기(30)의 효율이 증대되고 안정적인 구동이 가능하게 되는 효과가 있다.
또한, 종래의 증발가스 처리 시스템(1)은, 각각의 증발가스 냉각기(31)마다 증발가스 냉매 공급라인(22a,22b,22c,22d,22e)을 갖추고 있어, 냉각 장치의 설치 비용이 많이 들게 되고, 선박상에 설치 공간을 많이 차지하게 되는 문제점이 있었다.
이에 대해 본 발명의 증발가스 처리 시스템(2)은 상기와 같은 하나의 열교환 매체 순환라인(23)을 구비하여 통일된 증발가스 냉각 장치를 갖춤으로서, 증발가스 냉각 효율이 증대되고 시스템의 제어를 효과적으로 할 수 있어 신뢰성이 증대되는 효과가 있다.
그리고, 열교환 매체 순환라인(23) 및 열교환 매체 분기라인(231,232,233,234)에는, 열교환 매체 순환 밸브(도시하지 않음)가 설치되어, 열교환 매체 순환 밸브의 개도 조절에 따라 열교환 매체의 공급량이 조절될 수 있다.
증발가스 압축기(30)는, 증발가스 공급라인(21) 상에 마련되며, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 가압한다. 또한, 복수의 증발가스 압축기(30)는, 증발가스를 200bar 내지 400bar(약 300bar)로 가압하고, 가압된 증발가스는 증발가스 공급라인(21)을 통해 수요처(20)로 공급될 수 있다.
증발가스 압축기(30)는, 복수로 구비되어 증발가스를 다단 가압시킬 수 있다. 일례로 증발가스 압축기(30)는 5개가 구비되어 증발가스가 5단 가압되도록 할 수 있다. 5단 가압된 증발가스는 200bar 내지 400bar로(예를 들어 300bar) 가압되어, 증발가스 공급라인(21)을 통해 수요처(20)에 공급될 수 있다.
구체적으로 증발가스 압축기(30)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 약 1.05bar로 유입되어 1단에서 약 5bar 내외로 가압되고, 2단에서는 약 15bar, 3단에서는 약 90bar, 4단에서는 약 150bar, 5단에서는 약 300bar로 가압될 수 있다. 2단에서 약 15bar로 가압된 증발가스는 저압 증발가스 공급라인(212)에 의해서 저압 수요처(202)로 공급되거나 다시 고압 증발가스 공급라인(211)에 의해서 증발가스 압축기(30)로 유입되어 다단 압축될 수 있고, 5단에서 약 300bar로 가압된 증발가스는 고압 증발가스 공급라인(211)에 의해서 고압 수요처(201)로 공급될 수 있다.
복수의 증발가스 압축기(30) 사이에는, 증발가스 냉각기(31)가 구비될 수 있다. 증발가스 압축기(30)에 의하여 증발가스가 가압되면, 압력 상승에 따라 온도 역시 상승되어 부피 증가로 인해 증발가스 압축기(30)의 부하가 커질 수 있기 때문에, 본 실시예는 증발가스 냉각기(31)를 사용하여 증발가스의 온도를 다시 낮춰줄 수 있다. 증발가스 냉각기(31)는 증발가스 압축기(30)와 동일한 수로 설치될 수 있으며, 각 증발가스 냉각기(31)는 각 증발가스 압축기(30)의 후단에 마련될 수 있다.
증발가스 냉각기(31)는, 증발가스 압축기(30) 후단에 위치하며 가압된 증발가스를 냉각한다. 증발가스 냉각기(31)는 증발가스 예열기(40)로부터 공급받는 열교환 매체와 증발가스 압축기(30)에 의해 압축되어 고온으로 유입되는 증발가스를 서로 열교환시키며, 증발가스 냉각기(31)상의 열교환에 의해서 열교환 매체는 가열되고 증발가스는 냉각될 수 있다.
각 단의 증발가스 압축기(30) 후단에 구비된 증발가스 냉각기(31)에서 증발가스와 열교환한 열교환 매체는 냉원을 다시 공급받기 위해서는 열교환기(50)에 공급되어야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 증발가스 처리 시스템(2)은 열교환 매체에 별도의 냉원공급없이 적절한 온도를 각각의 증발가스 냉각기(31)에 공급하기 위해서, 각각의 증발가스 냉각기(31)로 유입되는 열교환 매체를 단일한 열교환 매체 순환라인(23)이 아닌 분기된 각각의 열교환 매체 분기라인(231,232,233,234)을 통해 증발가스 냉각기(31)로 공급할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 증발가스 압축기(30)가 각 단에서 증발가스를 압축시 증발가스 압축기(30)가 요구하는 적정온도의 증발가스를 유입할 수 있게 되어 증발가스 압축기(30)의 효율이 증대되고 안정적인 구동이 가능하게 되는 효과가 있다.
증발가스 예열기(40)는, 증발가스 압축기(30) 전측에 위치하며 액화가스 저장탱크(10)에서 배출되는 증발가스와 증발가스 냉각기(31)에서 순환되는 열교환 매체를 열교환한다.
증발가스 예열기(40)는, 액화가스 저장탱크(10)로부터 공급받는 증발가스와 열교환기(50)에 의해 공급받는 열교환 매체가 서로 열교환을 하도록 하며, 증발가스 예열기(40)상에서 열교환 매체는 냉각되고, 증발가스는 가열될 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)에서 배출되는 증발가스는 약 -120℃에 해당하므로 초저온에 해당한다. 이러한 초저온의 증발가스를 증발가스 압축기(30)에 바로 유입시키는 경우 증발가스 압축기(30)가 파손될 우려가 있으며, 가동 효율이 떨어질 수 있다.
따라서 증발가스 압축기(30)로 초저온의 증발가스를 압축하기 전에 증발가스의 예열이 필요하게 되는데, 이에 종래의 증발가스 처리 시스템(1)은 증발가스 예열기(도시하지 않음)에 별도의 열원을 구비하여야 하므로 추가적인 비용이 들고 공간상의 제약을 받는 문제점이 있었다.
이에 본 발명의 증발가스 처리 시스템(2)은 초저온의 증발가스를 가열하는 열원을 열교환 매체를 통해서 마련하게 함으로써, 추가적인 열원 구비 비용을 줄이고 단순화된 시스템으로 구동의 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 상기 예열을 통하여 증발가스 압축기(30)를 초저온 압축기가 아닌 통상의 증발가스 압축기(30)를 사용할 수 있게 되어 증발가스 압축기(30)의 구매 비용을 줄일 수 있고, 증발가스 압축기(30)의 선택의 폭이 넓어지는 효과가 있다.
그리고 증발가스 예열기(40)는, 후술할 열교환기(50)에 의해서 열교환 매체가 해수 또는 청수에 의해서 냉각되는 것을 보조하여 추가 냉각할 수 있다. 증발가스 예열기(40)에서 열교환 매체와 열교환되는 증발가스는 -120℃로 초저온으로 많은 냉원을 가지고 있으므로, 상온의 해수 또는 청수로 열교환 매체를 냉각시키는 열교환기(50)의 냉각 부하를 줄여 에너지 효율을 증대시키고 냉각 비용을 감소시킬 수 있다.
열교환기(50)는, 열교환 매체와 해수 또는 청수를 열교환한다.
열교환기(50)에는, 열교환 매체 순환라인(23)을 통해서 열교환 매체가 공급되고, 해수/청수 순환라인(51)을 통해서 해수 또는 청수를 공급받으며, 열교환기(50)상에서 열교환 매체와 해수 또는 청수가 서로 열교환되어, 열교환 매체는 냉각되고 해수 또는 청수는 가열될 수 있다.
해수/청수 순환라인(51)은, 열교환기(50)를 구비할 수 있고, 열교환기(50)로 해수 또는 청수를 공급하여 열교환 매체와 해수 또는 청수가 열교환하도록 할 수 있다.
열교환 매체 펌프(60)는, 증발가스 냉각기(31)에서 배출된 열교환 매체를 열교환기(50)로 순환시킨다.
구체적으로, 열교환 매체 펌프(60)는, 열교환 매체 순환라인(23)상에 구비될 수 있으며, 증발가스 냉각기(31)와 열교환기(50)사이에 위치하여 열교환 매체를 열교환기(50)로 공급할 수 있다.
또한, 열교환 매체 펌프(60)는, 원심형 펌프일 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 증발가스 냉각기(31) 및 증발가스 예열기(40)가 하나의 열교환 매체에 의해서 열교환될 수 있다. 이러한 열교환 매체는 열교환 매체 순환라인(23)을 통해 열교환 매체 펌프(60), 열교환기(50), 증발가스 예열기(40), 증발가스 냉각기(31)를 순차적으로 흐를 수 있다.
구체적으로, 열교환 매체는 열교환 매체 펌프(60)에 의해서 열교환기(50)로 공급되어 해수 또는 청수와 열교환되고, 열교환기(50)에서 배출된 열교환 매체는 증발가스 예열기(40)와 증발가스 냉각기(31)에서 순차적으로 열교환될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 증발가스 처리 시스템(2)은 추가적인 열원 구비 비용을 줄이고 단순화된 시스템으로 구동의 신뢰성을 높일 수 있으며, 시스템의 에너지 효율을 증대시킬 수 있다.
본 실시예에서는, 증발가스 예열기(40)를 구비하여 증발가스를 예열하는데 증발가스 냉각 구성상의 열교환 매체를 이용함으로써, 증발가스 압축기(30)를 초저온 압축기가 아닌 일반압축기를 사용할 수 있게 되어 증발가스를 활용하는 범위가 넓어지는 효과가 있으며, 열교환 매체가 압축전 초저온의 증발가스와 열교환하면서 냉각되어 증발가스 냉각기(31)에 사용되므로 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 증발가스 처리 시스템(2)은, 증발가스 압축기(30) 후단에 위치한 증발가스 냉각기(31)에 하나의 통일된 라인을 통해 열교환 매체를 공급하여 증발가스 냉각 효율을 증대시키는 효과가 있으며, 또한 단일한 라인 상에 각각의 증발가스 냉각기(31)로 분기된 라인을 통해 열교환 매체를 유입시켜 각 증발가스 압축기(30) 후단의 증발가스 온도를 상대적으로 낮게 가져갈 수 있어 압축기의 효율이 증대되는 효과가 있다.
1: 종래의 증발가스 처리 시스템 2: 증발가스 처리 시스템
10: 액화가스 저장탱크 20: 수요처
201: 고압 수요처 202: 저압 수요처
21: 증발가스 공급라인 211: 고압 증발가스 공급라인
212: 저압 증발가스 공급라인 22: 종래의 증발가스 냉매 공급라인
22a,22b,22c,22d,22e: 종래의 증발가스 냉매 공급라인
23:열교환 매체 순환라인
231,232,233,234: 열교환 매체 분기라인
30: 증발가스 압축기 31: 증발가스 냉각기
40: 증발가스 예열기 50: 열교환기
51: 해수/청수 순환라인 60: 열교환 매체 펌프

Claims (10)

  1. 액화가스 저장탱크와 수요처를 연결하는 증발가스 공급라인;
    상기 증발가스 공급라인 상에 구비되며 증발가스를 압축하는 적어도 하나 이상의 증발가스 압축기;
    상기 증발가스 압축기 전측에 위치하여 증발가스를 예열하는 증발가스 예열기; 및
    상기 증발가스 압축기 후측에 위치하여 가압된 증발가스를 냉각하는 적어도 하나 이상의 증발가스 냉각기를 포함하고,
    상기 증발가스 예열기 및 상기 증발가스 냉각기는 하나의 열교환 매체에 의해서 열교환하는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 열교환 매체는,
    상기 증발가스 예열기와 상기 증발가스 냉각기에서 순차적으로 열교환되는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 열교환 매체는,
    상기 증발가스 예열기에서 냉열이 회수되고, 상기 증발가스 냉각기에서 냉열을 빼앗기는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 수요처는,
    저압의 증발가스를 공급받는 저압 수요처; 및
    고압의 증발가스를 공급받는 고압 수요처를 포함하고,
    상기 증발가스 공급라인은,
    상기 증발가스 압축기의 2단과 3단 사이에서 분기되어 상기 저압 수요처와 연결되고, 상기 증발가스 압축기에 의해 2단까지 가압된 증발가스를 상기 저압 수요처로 공급하는 저압 증발가스 공급라인; 및
    상기 액화가스 저장탱크와 상기 고압 수요처를 연결하고 상기 증발가스 압축기에 의해서 고압으로 다단 압축된 증발가스를 상기 고압 수요처로 공급하는 고압 증발가스 공급라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 증발가스 예열기와 상기 증발가스 냉각기를 연결하는 열교환 매체 순환라인; 및
    상기 열교환 매체 순환라인에서 분기되어 상기 증발가스 냉각기를 연통하고 다시 상기 열교환 매체 순환라인에 연결되는 열교환 매체 분기라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 증발가스 냉각기는,
    상기 증발가스 예열기로부터 공급받는 열교환 매체와 상기 증발가스 압축기에 의해 압축되어 고온으로 유입되는 증발가스를 서로 열교환시키고, 열교환 매체를 가열하고 증발가스를 냉각하는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환 매체와 해수 또는 청수가 열교환하는 열교환기; 및
    상기 증발가스 냉각기에서 배출된 열교환 매체를 상기 열교환기로 순환시키는 열교환 매체 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 열교환기가 구비되고, 해수 또는 청수가 흐르는 해수/청수 순환라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 증발가스 예열기는,
    상기 액화가스 저장탱크로부터 공급받는 증발가스와 상기 열교환기에 의해 공급받는 열교환 매체를 서로 열교환시키고, 상기 열교환 매체를 냉각하고 증발가스를 가열하도록 하는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 열교환기는,
    상기 열교환 매체 순환라인을 통해서 열교환 매체가 공급되고, 상기 해수/청수 순환라인을 통해서 해수 또는 청수를 공급받으며, 열교환 매체와 해수 또는 청수를 서로 열교환시키고, 열교환 매체를 냉각하고 해수 또는 청수를 가열하는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리 시스템.
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