KR20150103207A - Liquefied-gas vaporization method, liquefied-gas vaporization system, offshore floating-body structure provided with said system - Google Patents
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Abstract
해수를 취수하지 않고, 컴팩트한 구성에 의하여, 액화가스탱크 내의 보일오프가스를 유효하게 이용하여 액화가스를 경제적으로 기화시킨다. 액화가스 기화시스템(1)은, 액화가스탱크에 저장된 액화가스를 열매체와 열교환시켜 기화시키는 액화가스 기화유닛(2)과, 액화가스의 보일오프가스를 연소시키는 보일오프가스 연소부(3)와, 이 보일오프가스 연소부(3)에서 연소된 후의 연소가스의 에너지에 의하여 회전 구동되는 터빈(4)과, 이 터빈(4)으로부터 배출된 연소가스를, 상기 열매체로 하여 액화가스 기화유닛(2)에 공급하는 연소가스 공급부(8)를 구비하고 있다. 보일오프가스 연소부(3)는, 압축공기가 공급되어 보일오프가스를 가압 연소시키는 가압형 연소기이며, 터빈(4)과 동축 상에, 압축공기를 생성하여 가압 연소용 공기로서 보일오프가스 연소부(3)에 공급하는 컴프레서(5)가 마련되어 있다.The boil-off gas in the liquefied gas tank is effectively used by economical construction of the liquefied gas by the compact construction without taking seawater. A liquefied gas vaporization system (1) includes a liquefied gas vaporization unit (2) for vaporizing liquefied gas stored in a liquefied gas tank by heat exchange with a heating medium, a boil-off gas combustion unit (3) for combusting a boil- A turbine 4 rotationally driven by the energy of the combustion gas after being burned in the boil-off gas combustion section 3, and a combustion gas exhausted from the turbine 4 as the heat medium, 2 for supplying the combustion gas to the combustion chamber. The boil-off gas combustion section 3 is a pressurized combustor which is supplied with compressed air to pressurize and burn the boil-off gas. The boil-off gas combustion section 3 generates compressed air coaxially with the turbine 4, And a compressor (5) for supplying the refrigerant to the compressor (3).
Description
본 발명은, 액화가스 기화방법, 액화가스 기화시스템, 이를 탑재한 해상 부유체구조물에 관한 것이다The present invention relates to a liquefied gas vaporization method, a liquefied gas vaporization system, and a marine fluidic structure equipped with the same
LNG 등의 액화가스를 운반하는 액화가스 운반선(LNG선)이나, 액화가스 운반선으로부터 액화가스를 받아들여 저장하고, 도시가스라인에 공급하는 액화가스 도입기지(FSRU 등)와 같은 해상 부유체구조물에는, 액화가스를 기화(가스화)시키는 액화가스 기화시스템이 구비되어 있다.Liquefied gas carrier (LNG) that carries liquefied gas such as LNG, or liquefied gas introduction base (FSRU, etc.) that accepts liquefied gas from liquefied gas carrier and stores it, and supplies it to city gas line , And a liquefied gas vaporization system for vaporizing (liquefying) the liquefied gas.
이와 같은 액화가스 기화시스템에 있어서, 액화가스를 기화시키는 방법으로서는 다수의 방식이 고안되어 있으며, 액화가스를 오픈랙 형상의 베이퍼라이저의 내부에 흘리고, 이 베이퍼라이저의 외측에 해수를 흘려, 해수열에 의하여 액화가스를 가온하여 기화시키는 방식이 일반적이지만, 해양 환경보전을 위하여 해수의 취수 및 배출을 제한하고 있는 해역(유럽, 북미 등)에 있어서는 적용이 곤란해지고 있다.In such a liquefied gas vaporization system, as a method of vaporizing liquefied gas, a number of schemes have been devised, in which a liquefied gas is flowed into an open rack-shaped vaporizer, seawater flows outside the vaporizer, Gas is heated and vaporized. However, it has been difficult to apply it in the sea area (Europe, North America, etc.) where water intake and discharge of seawater are limited for the preservation of the marine environment.
한랭해역에서는, 해수가 빙결하거나, 가열수로서는 온도가 너무 낮거나 하여, 해수의 취수 자체가 불가능한 경우가 있다.In the cold sea area, seawater may freeze or the temperature may be too low for heating water, and seawater intake itself may not be possible.
이로 인하여, 예를 들면 특허문헌 1, 2에 기재되어 있는 바와 같이, 해수를 계외(系外)에 배출하지 않고, 가열한 해수를 열매체로 하여 폐루프 형상으로 순환시키거나, 증기루프로 액화가스를 가열하거나 하여 액화가스를 기화시키도록 한 것이 있다.As a result, for example, as described in
특허문헌 3에 기재되어 있는 바와 같이, 해수를 이용하지 않고, 히터로 가열한 공기를 송풍기로 액화가스 기화유닛의 내부에 송풍함으로써 액화가스를 기화시키도록 한 것이 있다.There is one in which the liquefied gas is vaporized by blowing the air heated by the heater to the inside of the liquefied gas vaporization unit using an air blower as described in
한편, 액화가스탱크의 내부에서는, 외부로부터의 자연입열 등에 의하여 액화가스가 기화하여, 보일오프가스(기화가스)가 발생한다. 이 보일오프가스에 의하여 탱크 내의 압력이 설계압력을 넘지 않도록, 보일오프가스를 처리할 필요가 있으며, 종래에는 보일오프가스를 액화가스 운반선의 추진용 엔진이나 발전용 엔진 등에 공급하여 에너지로 변환하거나, 혹은 가스연소기로 연소 처분하고 있었다.On the other hand, in the interior of the liquefied gas tank, the liquefied gas is vaporized by natural heat from the outside or the like, and a boil-off gas (vaporized gas) is generated. It is necessary to treat the boil-off gas so that the pressure in the tank does not exceed the design pressure by the boil-off gas. Conventionally, boil-off gas is supplied to the propulsion engine or the power generation engine of the liquefied gas carrier, , Or burned by a gas burner.
그러나, 상기와 같이, 종래에는 해수나 공기 등의 열매체를 가열하여, 이 열매체에 의하여 액화가스를 기화시키고 있었기 때문에, 다대한 에너지를 필요로 하여, 비경제적이었다.However, as described above, conventionally, since the heating medium such as seawater or air is heated and the liquefied gas is vaporized by the heating medium, a large amount of energy is required, which is uneconomical.
또한, 열매체를 가열하기 위한 대규모 가스발전설비나, 보일러설비, 및 대형 송풍기 등의 부대설비가 필요하여, 설비투자의 비용이 커지는 것과 함께, 이들 설비를 설치하기 위하여 다대한 스페이스가 필요하며, 특히 액화가스 운반선에 있어서는 스페이스가 매우 한정되어 있기 때문에, 이들의 설치가 곤란했다.In addition, a large-scale gas generation facility for heating a heating medium, an additional facility such as a boiler facility and a large-sized blower are required, and the cost of equipment investment is increased, and a large space is required for installing these facilities. Since the space for the liquefied gas carrier is very limited, it is difficult to install them.
보일오프가스를 연소시켜, 그 연소가스의 열을 이용하여 액화가스를 기화시키는 방법도 생각할 수 있지만, 이 연소가스를 액화가스 기화유닛에 직접적으로 공급하면, 액화가스가 갖고 있는 냉열과의 사이의 다대한 온도차에 의하여 액화가스 기화유닛이 파손되거나, 고온 부품에 있어서는 단시간에 수명이 다하여 교환빈도가 증가하는 문제가 있다. 완열을 위하여, 연소가스를 다량의 공기로 희석하는 방법도 있지만, 이 희석용 공기를 공급하는 송풍기의 동력이나 설비 코스트, 및 컴팩트성의 면에서 문제가 있었다.A method of burning the boiling off gas and vaporizing the liquefied gas by using the heat of the combustion gas may be considered. However, if this combustion gas is directly supplied to the liquefied gas vaporization unit, There is a problem that the liquefied gas vaporization unit is broken due to a large temperature difference and the replacement frequency is increased due to a short life span in high temperature parts. There is also a method of diluting the combustion gas with a large amount of air for the complete discharge, but there is a problem in terms of power, facility cost, and compactness of the blower for supplying the dilution air.
본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 해수를 취수하지 않고, 컴팩트한 구성에 의하여, 액화가스탱크 내의 보일오프가스를 유효하게 이용하여 액화가스를 경제적으로 기화시킬 수 있는, 액화가스 기화방법, 액화가스 기화시스템, 이를 탑재한 해상 부유체구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a liquefied gas vaporization apparatus capable of economically vaporizing liquefied gas by effectively utilizing boiling off gas in a liquefied gas tank, A liquefied gas vaporization system, and a maritime fluidic structure equipped with the liquefied gas vaporization system.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 이하의 수단을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
먼저, 본 발명의 일 양태에 관한 액화가스 기화방법은, 액화가스탱크에 저장된 액화가스를 열매체와 열교환시켜 기화를 촉진시키는 액화가스 기화방법으로서, 상기 액화가스탱크에서 발생한 보일오프가스를 연소시켜, 그 연소가스의 에너지로 터빈을 구동하고, 상기 터빈 구동 후의 상기 연소가스를 상기 열매체로 하여, 상기 열로 상기 액화가스의 기화를 촉진시킨다.A liquefied gas vaporization method according to an aspect of the present invention is a liquefied gas vaporization method for promoting vaporization by exchanging liquefied gas stored in a liquefied gas tank with a heating medium to burn boiling off gas generated in the liquefied gas tank, The turbine is driven by the energy of the combustion gas, and the combustion gas after the turbine drive is used as the heating medium, thereby promoting vaporization of the liquefied gas by the heat.
이 액화가스 기화방법에 의하면, 액화가스탱크에서 발생한 보일오프가스를 연소시킨 후의 연소가스가, 터빈을 구동함으로써 팽창하여, 온도 저하된다. 이와 같이 팽창 및 온도 저하된 연소가스의 열에 의하여, 액화가스의 기화가 촉진된다. 구동된 터빈에는 소정의 작업을 시킬 수 있다.According to this liquefied gas vaporization method, the combustion gas after burning the boiling off gas generated in the liquefied gas tank expands by driving the turbine, and the temperature is lowered. By the heat of the combustion gas that has been expanded and lowered in temperature, vaporization of the liquefied gas is promoted. A predetermined operation can be performed on the driven turbine.
터빈 통과 후의 연소가스는 팽창하여 체적이 증대하고, 온도가 저하되어 있기 때문에, 예를 들면 보일오프가스가 연소된 후의 연소가스를 터빈에 통과시키지 않고 그대로 액화가스 기화유닛에 공급하여 액화가스를 기화시키는 경우와 비교하여, 액화가스 기화유닛과의 사이의 온도차를 작게 할 수 있다. 이로써, 액화가스 기화유닛의 파손이나 내구성의 저하를 억제할 수 있다.Since the combustion gas after passing through the turbine expands and the volume increases and the temperature decreases, for example, the combustion gas after the boil-off gas is combusted is supplied to the liquefied gas vaporization unit as it is without passing through the turbine, It is possible to reduce the temperature difference with the liquefied gas vaporization unit. Thus, breakage of the liquefied gas vaporization unit and deterioration of durability can be suppressed.
터빈 통과 후의 연소가스는 높은 압력을 유지하고 있기 때문에, 송풍기 등을 이용하여 강제적으로 보내지 않아도 연소가스를 액화가스 기화유닛에 공급할 수 있으며, 이로써 액화가스 기화시스템의 구성을 간소하게 할 수 있다. 구동된 터빈에는 소정의 작업을 시킬 수 있으므로, 액화가스탱크 내의 보일오프가스를 유효하게 이용하면서 액화가스를 효율적으로 기화시킬 수 있다.Since the combustion gas after passing through the turbine maintains a high pressure, it is possible to supply the combustion gas to the liquefied gas vaporization unit without forcibly sending it by using a blower or the like, thereby simplifying the structure of the liquefied gas vaporization system. The liquefied gas can be efficiently vaporized while effectively using the boil-off gas in the liquefied gas tank.
이와 같이, 보일오프가스를 연소시킨 연소가스의 열에 의하여 액화가스를 무리없이 기화시킬 수 있기 때문에, 예를 들면 해수나 공기 등의 열매체를 가열할 필요가 없어, 다른 에너지를 필요로 하지 않는다. 오히려, 터빈을 가동시켜 에너지를 취출할 수 있기 때문에, 매우 경제적으로 액화가스를 기화시킬 수 있다.As described above, since the liquefied gas can be vaporized without difficulty by the heat of the combustion gas burning the boiling off gas, it is not necessary to heat the heating medium such as seawater or air, and no other energy is required. Rather, since the turbine can be operated and energy can be taken out, the liquefied gas can be vaporized very economically.
본 발명의 일 양태에 관한 액화가스 기화시스템은, 액화가스탱크에 저장된 액화가스를 열매체와 열교환시켜 기화시키는 액화가스 기화유닛과, 상기 액화가스탱크에서 발생한 보일오프가스를 연소시키는 보일오프가스 연소부와, 상기 보일오프가스 연소부에서 연소된 후의 연소가스의 에너지에 의하여 회전 구동되어 소정의 작업을 행하는 터빈과, 상기 터빈으로부터 배출된 상기 연소가스를, 상기 열매체로서 상기 액화가스 기화유닛에 공급하는 연소가스 공급부를 구비하여 구성되어 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a liquefied gas vaporization system including a liquefied gas vaporization unit for vaporizing liquefied gas stored in a liquefied gas tank by heat exchange with a heating medium, and a boil-off gas combustion unit A turbine that is rotationally driven by the energy of the combustion gas after being burned in the boil-off gas combustion unit to perform a predetermined operation; and a control unit that supplies the combustion gas discharged from the turbine to the liquefied gas vaporization unit as the heating medium And a combustion gas supply unit.
상기 구성의 액화가스 기화시스템에 의하면, 액화가스탱크에서 발생한 보일오프가스가 보일오프가스 연소부에서 연소되고, 상기 연소가스에 의하여 터빈이 구동되며, 터빈 구동 후의 연소가스가, 연소가스 공급부를 거쳐 액화가스 기화유닛에 열매체로서 공급되어, 액화가스의 기화가 촉진된다. 또, 터빈은 소정의 작업을 시킬 수 있다.According to the liquefied gas vaporization system of the above construction, the boil-off gas generated in the liquefied gas tank is combusted in the boil-off gas combustion section, the turbine is driven by the combustion gas, and the combustion gas after the turbine drive is supplied Is supplied as a heating medium to the liquefied gas vaporization unit, and vaporization of the liquefied gas is promoted. In addition, the turbine can perform a predetermined operation.
터빈 구동 후의 연소가스는, 팽창하여 온도가 저하하기 때문에, 예를 들면 보일오프가스 연소부로부터 배출된 연소가스를 터빈에 통과시키지 않고 그대로 액화가스 기화유닛에 공급하여 액화가스를 기화시킨 경우와 비교하여, 액화가스 기화유닛과의 사이의 온도차를 작게 할 수 있어, 액화가스 기화유닛의 파손이나 내구성의 저하를 억제할 수 있다.Since the combustion gas after the turbine drive expands and the temperature decreases, for example, the combustion gas discharged from the boil-off gas combustion section is supplied to the liquefied gas vaporization unit as it is without being passed through the turbine to vaporize the liquefied gas This makes it possible to reduce the temperature difference between the liquefied gas vaporizing unit and the liquefied gas vaporizing unit, and to suppress the breakage of the liquefied gas vaporizing unit and the deterioration of durability.
터빈 통과 후의 연소가스는 높은 압력을 유지하고 있기 때문에, 송풍기 등을 이용하여 연소가스를 액화가스 기화유닛에 강제적으로 공급하지 않아도 되고, 이로써 구성을 간소하게 할 수 있다. 또한, 보일오프가스를 연소시킨 연소가스의 열에 의하여 액화가스를 무리없이 기화시킬 수 있어, 다른 에너지를 필요로 하지 않고, 반대로 터빈을 가동시켜 에너지를 취출할 수 있기 때문에, 매우 경제적으로 액화가스를 기화시킬 수 있다.Since the combustion gas after passing through the turbine maintains a high pressure, it is not necessary to forcibly supply the combustion gas to the liquefied gas vaporization unit by using a blower or the like, thereby simplifying the construction. Further, since the liquefied gas can be vaporized by the heat of the combustion gas burning the boil-off gas without any difficulty, energy can be taken out by operating the turbine on the contrary without requiring any other energy, It can be vaporized.
상기 구성에 있어서, 상기 보일오프가스 연소부는, 압축공기가 공급되어 상기 보일오프가스를 연소시키는 가압형 연소기이고, 상기 터빈과 동축 상에, 상기 압축공기를 생성하여 가압 연소용 공기로서 상기 보일오프가스 연소부에 공급하는 컴프레서를 구비하고 있는 것으로 해도 된다.In the above configuration, the boil-off gas combustor is a pressurized combustor supplied with compressed air to combust the boil-off gas, and generates the compressed air coaxial with the turbine, And a compressor for supplying the gas to the gas combustion unit.
상기 구성의 액화가스 기화시스템에 의하면, 가압형 연소기인 보일오프가스 연소부가, 터빈과 동축 상에 마련된 컴프레서로부터 압축공기가 공급되면서 보일오프가스를 가압 연소시키기 때문에, 보일오프가스를 대기압 중에서 연소시키는 경우에 비하여 화염 사이즈를 작게 하고, 이로써 화로나 연도의 사이즈를 작게 하여 액화가스 기화시스템의 컴팩트화를 도모할 수 있다.According to the liquefied gas vaporization system of the above configuration, since the boil-off gas combustion unit, which is a pressurized combustor, pressurizes and burns the boil-off gas while compressed air is supplied from a compressor provided coaxially with the turbine, The size of the furnace or the flue can be reduced to make the liquefied gas vaporization system compact.
상기 액화가스 기화시스템은, 상기 보일오프가스 연소부가, 상기 컴프레서로부터 공급되는 압축공기의 일부를 상기 연소가스에 혼합하여 그 연소가스를 희석하는 연소가스 희석부를 구비하고 있는 것으로 해도 된다.In the liquefied gas vaporization system, the boil-off gas combustion section may include a combustion gas dilution section for mixing a part of the compressed air supplied from the compressor with the combustion gas to dilute the combustion gas.
상기 구성의 액화가스 기화시스템에 의하면, 보일오프가스 연소부로부터 배출된 연소가스가, 연소가스 희석부에 있어서 압축공기에 의하여 희석되어, 체적이 증대된다. 이 희석된 연소가스는, 터빈을 통과함으로써 팽창하고, 더 체적이 증대함과 함께, 온도가 저하된 상태로 액화가스 기화유닛에 공급된다. 이로 인하여, 액화가스 기화유닛에 대량으로 또한 적온의 희석 연소가스를 도입하여 액화가스를 효율적으로 기화시킬 수 있으며, 또한 액화가스 기화유닛과의 사이의 온도차를 작게 하여 액화가스 기화유닛의 파손 및 내구성 저하를 억제할 수 있다.According to the liquefied gas vaporization system of the above configuration, the combustion gas discharged from the boil-off gas combustion section is diluted with the compressed air in the combustion gas dilution section, and the volume is increased. This diluted combustion gas expands as it passes through the turbine, and further increases in volume, and is supplied to the liquefied gas vaporization unit in a state in which the temperature is lowered. Therefore, it is possible to effectively vaporize the liquefied gas by introducing a large amount of diluted combustion gas at a proper temperature into the liquefied gas vaporization unit, and also to reduce the temperature difference between the liquefied gas vaporization unit and the breakage and durability Can be suppressed.
상기 구성에 있어서, 상기 연소가스 공급부가, 상기 연소가스에 희석용 공기를 혼합하여 상기 연소가스를 희석하는 에어 이덕터를 구비하고 있는 것으로 해도 된다.In the above configuration, the combustion gas supply unit may include an air eductor for mixing the dilution air with the combustion gas to dilute the combustion gas.
상기 구성의 액화가스 기화시스템에 의하면, 터빈을 통과한 연소가스가, 에어 이덕터를 통과할 때에 희석용 공기가 혼합되어 체적을 늘리고, 또한 온도를 낮춘 상태로 액화가스 기화유닛에 공급된다. 이로 인하여, 액화가스 기화유닛에 대량으로 또한 적온의 희석 연소가스를 도입하여 액화가스를 효율적으로 기화시킬 수 있고, 또한 액화가스 기화유닛과의 사이의 온도차를 작게 하여 액화가스 기화유닛의 파손 및 내구성 저하를 억제할 수 있다.According to the liquefied gas vaporization system of the above construction, when the combustion gas passing through the turbine passes through the air eductor, dilution air is mixed to increase the volume, and the temperature is supplied to the liquefied gas vaporization unit. This makes it possible to effectively vaporize the liquefied gas by introducing a large amount of dilute combustion gas at a proper temperature into the liquefied gas vaporization unit and to reduce the temperature difference between the liquefied gas vaporization unit and the liquefied gas vaporization unit, Can be suppressed.
상기 구성에 있어서, 상기 에어 이덕터에 있어서는, 상기 액화가스 기화유닛에 공급되는 희석 후의 상기 연소가스의 온도가 100 ℃ 이하가 되도록 상기 희석용 공기의 혼합율이 설정되는 것으로 해도 된다.In the above configuration, in the air eductor, the mixing ratio of the dilution air may be set so that the temperature of the combustion gas after dilution supplied to the liquefied gas vaporization unit becomes 100 캜 or lower.
상기 구성의 액화가스 기화시스템에 의하면, 액화가스 기화유닛에 공급되는 희석된 연소가스의 온도가 100 ℃ 이하가 되기 때문에, 액화가스 기화유닛과의 사이의 온도차를 작게 하여 액화가스 기화유닛의 파손 및 내구성 저하를 억제할 수 있다.According to the liquefied gas vaporization system of the above construction, since the temperature of the diluted combustion gas supplied to the liquefied gas vaporization unit becomes 100 DEG C or less, the temperature difference between the liquefied gas vaporization unit and the liquefied gas vaporization unit is reduced, It is possible to suppress the decrease in durability.
상기 구성에 있어서, 상기 컴프레서에서 생성된 상기 압축공기의 일부를 추기하여, 상기 희석용 공기로서 상기 에어 이덕터에 공급하는 희석공기 공급부와, 상기 희석용 공기의 유량을 조정하는 유량조정밸브를 더 구비하고 있는 것으로 해도 된다.In the above arrangement, it is preferable that a dilution air supply unit for adding a portion of the compressed air generated by the compressor to supply the compressed air to the air eductor as the dilution air, and a flow rate adjusting valve for adjusting the flow rate of the dilution air May be provided.
상기 구성의 액화가스 기화시스템에 의하면, 컴프레서에서 생성된 압축공기의 일부가 추기되어, 이 추기된 압축공기가 유량조정밸브로 유량이 조정되어 희석용 공기로서 에어 이덕터에 공급되어, 연소가스를 희석한다. 이로 인하여, 희석용 공기의 유량을 터빈이나 보일오프가스 연소부측에서 제어할 필요성이 없어져, 제어를 용이하게 할 수 있다.According to the liquefied gas vaporization system of the above construction, a part of the compressed air generated by the compressor is sucked, and the sucked compressed air is supplied to the air eductor as dilution air by adjusting the flow rate to the flow rate regulating valve, Dilute. Thereby, there is no need to control the flow rate of the dilution air on the side of the turbine or the boil-off gas combustion unit, and the control can be facilitated.
상기 구성에 있어서, 상기 액화가스 기화유닛은, 케이스의 내부에, 상기 액화가스가 흐르는 기화관이 상하 방향을 따라 배치되고, 상기 연소가스가 상기 케이스의 상부로부터 유입되어 하부로부터 배출되도록 구성되어 있는 것으로 해도 된다.In the above configuration, the liquefied gas vaporization unit is configured such that a vaporizing tube through which the liquefied gas flows is arranged inside the case along the vertical direction, and the combustion gas flows in from the upper portion of the case and is discharged from the lower portion .
액화가스의 보일오프가스를 연소시킨 연소가스에는 반드시 수분이 포함되어 있기 때문에, 이 연소가스를 액화가스 기화유닛에 공급하면, 저온의 액화가스와 열교환함으로써 응축수가 발생하여, 빙결할 우려가 있지만, 상기 구성의 액화가스 기화시스템에 의하면, 응축수가 액화가스 기화유닛의 하부로부터 배출되기 때문에, 빙결이 일어나기 어려워져, 액화가스를 효율적으로 기화시킬 수 있다.Since the combustion gas burning the boiling off gas of the liquefied gas always contains moisture, when this combustion gas is supplied to the liquefied gas vaporization unit, heat exchange with the liquefied gas at a low temperature results in generation of condensed water, According to the liquefied gas vaporization system of the above construction, since condensed water is discharged from the lower portion of the liquefied gas vaporization unit, freezing is hardly caused, and liquefied gas can be efficiently vaporized.
상기 구성에 있어서, 상기 컴프레서에서 생성된 압축공기의 일부를 추기하여 상기 액화가스 기화유닛에 있어서의 상기 액화가스의 입구부 부근으로 분사하는 압축공기 공급부를 더 구비하고 있는 것으로 해도 된다.The above configuration may further comprise a compressed air supply unit for adding a portion of the compressed air generated by the compressor and injecting the compressed air to the vicinity of the inlet of the liquefied gas in the liquefied gas vaporization unit.
상기 구성의 액화가스 기화시스템에 의하면, 응축수의 빙결이 일어나기 쉬운 액화가스 기화유닛의 액화가스 입구부에, 고온의 압축공기가 분사되기 때문에, 빙결이 일어나기 어려워지며, 빙결했다고 해도, 압축공기에 의하여 얼음을 날려버려 제거할 수 있다. 이로 인하여, 액화가스 기화유닛의 빙결을 방지하여 액화가스를 효율적으로 기화시킬 수 있다.According to the liquefied gas vaporization system of the above construction, since the high-temperature compressed air is injected into the liquefied gas inlet portion of the liquefied gas vaporization unit in which condensation water is likely to freeze, freezing is difficult to occur and even if iced, You can blow away the ice. This prevents freezing of the liquefied gas vaporization unit and efficiently vaporizes the liquefied gas.
상기 구성에 있어서, 상기 액화가스 기화유닛에 공급된 후의 희석된 상기 연소가스의 일부를 추기하여 상기 컴프레서에 공급하는 희석 연소가스 공급부를 더 구비하고 있는 것으로 해도 된다.The dilution combustion gas supply unit may further include a dilution combustion gas supply unit for adding a portion of the diluted combustion gas supplied to the liquefied gas vaporization unit and supplying the diluted combustion gas to the compressor.
상기 구성의 액화가스 기화시스템에 의하면, 압축공기에 희석되어 산소를 많이 포함하고, 또한 액화가스 기화유닛에 있어서 액화가스와 열교환하여 냉각된 희석 연소가스가 컴프레서에 공급되기 때문에, 컴프레서의 흡기온도를 저하시켜 컴프레서 효율을 향상시킬 수 있다.According to the liquefied gas vaporization system having the above configuration, since the diluted combustion gas diluted with the compressed air and containing a large amount of oxygen and cooled by heat exchange with the liquefied gas in the liquefied gas vaporization unit is supplied to the compressor, So that the compressor efficiency can be improved.
상기 구성에 있어서, 상기 희석 연소가스 공급부는, 상기 액화가스 기화유닛으로부터 추기한 상기 연소가스를 상기 에어 이덕터에도 공급 가능한 것으로 해도 된다.In the above configuration, the diluted combustion gas supply unit may supply the combustion gas added from the liquefied gas vaporization unit to the air eductor.
상기 구성의 액화가스 기화시스템에 의하면, 액화가스 기화유닛에서 저온의 액화가스와 열교환함으로써 응축수가 분리(제습)된 희박 연소가스를 에어 이덕터에 공급함으로써, 이 건조한 희박 연소가스를 액화가스 기화유닛에 환류시켜, 결과적으로 액화가스 기화유닛에 들어가는 연소가스의 응축수량을 저감시켜 액화가스 기화유닛의 빙결을 방지하여, 액화가스를 효율적으로 기화시킬 수 있다.According to the liquefied gas vaporization system of the above configuration, by supplying the lean burn gas separated (dehumidified) by heat exchange with the liquefied gas at a low temperature in the liquefied gas vaporization unit to the air eductor, And consequently the condensation amount of the combustion gas entering the liquefied gas vaporization unit is reduced to prevent freezing of the liquefied gas vaporization unit and to vaporize the liquefied gas efficiently.
본 발명의 일 양태에 관한 해상 부유체구조물은, 상기 어느 한 구성의 액화가스 기화시스템을 구비하고 있는 것으로 해도 된다.The floating structure according to an embodiment of the present invention may include a liquefied gas vaporization system having any of the above configurations.
상기 구성의 해상 부유체구조물에 의하면, 이 해상 부유체구조물이 액화가스 운반선, 또는 액화가스 도입기지 중 어느 것이더라도, 액화가스 기화시스템을 컴팩트하게 구성함과 함께, 액화가스탱크 내의 보일오프가스를 연소시킨 연소가스의 열에 의하여 액화가스를 무리없이 경제적으로 기화시킬 수 있다.According to the floating structure of the above-described structure, the liquefied gas vaporization system can be compactly constructed regardless of whether the liquefied gas carrier is a liquefied gas carrier or a liquefied gas introduction base, and the boiling off gas in the liquefied gas tank The liquefied gas can be economically vaporized without difficulty by the heat of the burned combustion gas.
이상과 같이, 본 발명에 관한 액화가스 기화방법, 액화가스 기화시스템, 이를 탑재한 해상 부유체구조물에 의하면, 대규모 가스발전설비나 보일러설비 등을 가지지 않고, 컴팩트한 구성에 의하여, 액화가스탱크 내의 보일오프가스를 유효하게 이용하여 액화가스를 경제적으로 기화시킬 수 있다.As described above, according to the liquefied gas vaporization method, the liquefied gasification system, and the maritime superstructures equipped with the liquefied gas vaporization system of the present invention, it is possible to provide a liquefied gas- The liquefied gas can be economically vaporized by effectively using the boil-off gas.
또, 해수를 취수하지 않고 액화가스를 기화시킬 수 있기 때문에, 해양 환경보전을 위하여 공헌할 수 있다.In addition, since liquefied gas can be vaporized without taking seawater, it can contribute to the preservation of the marine environment.
도 1은 본 발명의 실시형태 1을 나타내는 액화가스 기화시스템의 개략 구성도이다.
도 2는 에어 이덕터의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태 2를 나타내는 액화가스 기화시스템의 개략 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a liquefied gas vaporization system showing Embodiment 1 of the present invention.
2 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an air eductor.
3 is a schematic configuration diagram of a liquefied gas vaporization
[실시형태 1][Embodiment 1]
이하, 본 발명에 관한 액화가스 기화방법, 및 액화가스 기화시스템의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of a liquefied gas vaporization method and a liquefied gas vaporization system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은, 본 발명의 실시형태 1을 나타내는 액화가스 기화시스템의 개략 구성도이다. 이 액화가스 기화시스템(1)은, LNG선 등의 액화가스 운반선이나, FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등의 액화가스 도입기지에 탑재되는 것이며, 도시하지 않은 액화가스탱크에 저장된 액화가스를 기화시킴과 동시에, 액화가스탱크에서 발생한 보일오프가스를 연소시켜, 그 연소가스의 열을 이용하여 액화가스의 기화를 촉진시키도록 구성되어 있다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a liquefied gas vaporization system showing Embodiment 1 of the present invention. FIG. The liquefied gas vaporization system 1 is mounted on a liquefied gas carrier such as an LNG carrier or a liquefied gas introduction station such as a floating storage and regasification unit (FSRU). The liquefied gas stored in a liquefied gas tank The boil-off gas generated in the liquefied gas tank is combusted, and vaporization of the liquefied gas is promoted by using the heat of the combustion gas.
액화가스 기화시스템(1)은, 액화가스 기화유닛(2)과, 보일오프가스 연소부(3)와, 터빈(4) 및 이 터빈(4)과 동축 상에 마련된 컴프레서(5) 및 발전기(6)와, 시동부(7)와, 연소가스 공급부(8)와, 에어 트렁크(9, 10)와, 압축공기 공급부(11)와, 굴뚝(12)과, 희석 연소가스 공급부(13)를 구비하여 구성되어 있다.The liquefied gas vaporization system 1 includes a liquefied
액화가스 기화유닛(2)은, 액화가스탱크에 저장된 액화가스를 보일오프가스의 연소가스(열매체)와 열교환시켜 기화시키도록 구성되어 있으며, 케이스(15)의 내부에, 액화가스가 흐르는 기화관(16)이 상하 방향을 따라 배치되어 있다. 기화관(16)은, 예를 들면 중심관(16a)의 주위에, 연직 방향으로 뻗은 복수의 에어핀(16b)이 마련되어 표면적이 증대된 구조이다. 기화관(16)군의 상류측에는 입구관로(17)가 접속되며, 기화관(16)군의 하류측에는 출구관로(18)가 접속되어 있다. 액화가스는 입구관로(17)로부터 유입되어 기화관(16)의 내부를 지나, 출구관로(18)로부터 유출된다.The liquefied
후술하는 바와 같이, 보일오프가스의 연소가스가 열매체로서 액화가스 기화유닛(2)의 케이스(15)의 상부로부터 유입되어, 상하 방향으로 뻗은 기화관(16)을 따라 하방으로 흐르면서 액화가스와 열교환하여 액화가스를 기화시킨 후, 케이스(15)의 하부에 마련된 배출구(19)로부터 외부로 배출되도록 되어 있다.As described later, the combustion gas of the boil-off gas flows from the upper part of the
터빈(4)은, 보일오프가스 연소부(3)에서 연소된 후의 연소가스의 에너지에 의하여 회전 구동되어 소정의 작업을 행한다. 여기에서는, 터빈(4)이, 동축 상에 마련된 컴프레서(5)와 발전기(6)를 구동하여, 컴프레서(5)에서 생성된 3기압 정도의 압축공기가 압축공기 공급관(21)을 지나, 가압 연소용 공기 및 희석용 공기로서 보일오프가스 연소부(3)에 공급되도록 되어 있다. 컴프레서(5)의 흡기측에는 외기 공급관(22)을 통하여 에어 트렁크(9)가 접속되며, 그 흡기구(9a)로부터 에어 트렁크(9) 내에 들어온 외기가 정류되어 컴프레서(5)에 공급되도록 되어 있다.The turbine 4 is rotationally driven by the energy of the combustion gas after being burned in the boil-off
보일오프가스 연소부(3)는, 컴프레서(5)로부터 압축공기가 공급되면서, 액화가스탱크에서 발생한 보일오프가스를 가압 연소시킴과 함께, 그 연소가스에 컴프레서(5)로부터 공급되는 압축공기의 일부를 혼합하여 연소가스를 희석하는 것이며, 그 중심부를 이루는 통 형상의 연소실(3a)과, 이 연소실(3a)의 외주를 둘러싸는 통 형상의 연소가스 희석부(3b)를 구비하고 있다. 연소가스 희석부(3b)의 일단에는 컴프레서(5)로부터 뻗은 압축공기 공급관(21)이 접속되며, 이로부터 공급된 압축공기가, 연소실(3a)과 연소가스 희석부(3b)의 양방에 유입되도록 되어 있다. 연소실(3a)과 연소가스 희석부(3b)의 타단에 합류배기구(3c)가 마련되어 있다.The boil-off
도시하지 않은 액화가스탱크로부터 뻗은 보일오프가스 공급관(25)이, 보일오프가스 연소부(3)의 연소실(3a)의 내부에 보일오프가스를 확산시키도록 배치되어 있다. 연소실(3a)의 내부에서는, 컴프레서(5)로부터 공급된 압축공기와 보일오프가스가 소정의 비율로 혼합되어 연소하며, 그 연소가스가 합류배기구(3c)에서 연소가스 희석부(3b)를 흘러 온 압축공기와 혼합되어 희석되어, 배기공급관(26)을 지나 터빈(4)에 공급되도록 되어 있다.Off
시동부(7)는, 액화가스 기화시스템(1)의 시동 시에, 아직 가동하고 있지 않은 컴프레서(5) 대신에 전동기(28)로 보조 컴프레서(29)를 구동하고, 시동용 압축공기를 생성하여 시동용 공기공급관(30)으로부터 보일오프가스 연소부(3)에 압축공기를 공급하도록 구성되어 있다. 시동용 공기공급관(30)은 압축공기 공급관(21)에 합류하고 있어, 각각의 관로(21, 30)에 각각 역지밸브(31, 32)가 마련되어 있다.The
시동부(7)를 마련하지 않고, 액화가스 기화시스템(1)의 시동 시에는 발전기(6)에 통전함으로써 발전기(6)를 전동기 대신으로 하여 컴프레서(5)를 강제적으로 구동하고, 보일오프가스 연소부(3)에 압축공기를 공급하도록 해도 된다.The
연소가스 공급부(8)는, 터빈(4)으로부터 배출된 연소가스를 열매체로서 액화가스 기화유닛(2)에 공급하는 관로이다. 연소가스 공급부(8)는, 터빈(4)으로부터 뻗어나온 후에 이방향으로 분기하여, 그 일방의 분기로(8a)의 도중에 에어 트렁크(10)가 접속되며, 타방의 분기로(8b)는 굴뚝(12)에 연결되어 있다. 분기로(8a)는, 에어 트렁크(10)를 거친 후, 그 말단부가 분배배관(8c)이 되어 분기하여, 각각 액화가스 기화유닛(2)의 케이스(15)의 상부에 접속되어 있다.The combustion
시동부(7)에서 액화가스 기화시스템(1)을 시동시켜, 컴프레서(5)를 가동시킨 후, 컴프레서(5)가 안정적으로 구동할 때까지의 사이에, 가스터빈(4)으로부터 배출되는 온도·압력이 불안정한 연소가스는 분기로(8b)를 거쳐 굴뚝(12)으로 유도되어, 폐기된다. 컴프레서(5)의 구동이 안정되면, 연소가스는 분기로(8a)를 거쳐 에어 이덕터(35)로 공급된다. 또, 연소가스의 양이 너무 많은 경우에도, 잉여 연소가스가 굴뚝(12)으로부터 폐기된다. 분기로(8a, 8b)의 전환은 구획밸브의 개폐에 의하여 행해진다.The liquefied gas vaporization system 1 is started at the
에어 트렁크(10)의 내부에는 에어 이덕터(35)가 마련되어 있다. 에어 이덕터(35)는, 연소가스 공급부(8)로부터 흘러 온 연소가스에, 흡기구(10a)로부터 에어 트렁크(10) 내에 들어온 외기를 희석용 공기로서 혼합하고, 연소가스를 희석하여 연소가스의 양을 증가시키는 것이다.An
구체적으로는, 에어 트렁크(10)의 내부에서, 도 2에 나타내는 바와 같이 연소가스 공급부(8)의 분기로(8a)가 직각으로 굴절하고 있으며, 그 굴절부(8R)의 내부에 희석공기관(36)의 일단이 개구하고 있다. 희석공기관(36)의 타단은 에어 트렁크(10)의 내부에 개구하고 있다. 이로 인하여, 연소가스가 연소가스 공급부(8)의 굴절부(8R)를 통과할 때에, 부압에 의하여 희석공기관(36)으로부터 에어 트렁크(10)의 내부가 연소가스 공급부(8)의 내부로 끌여들여져 연소가스에 혼합되고, 연소가스가 희석된다.Specifically, as shown in Fig. 2, the
상기와 같이 에어 트렁크(10) 내에서 에어 이덕터(35)에 의하여 공기가 혼합되어 희석된 연소가스는, 계속해서 연소가스 공급부(8)를 지나 액화가스 기화유닛(2)측에 흐르게 된다. 에어 이덕터(35)에 있어서는, 액화가스 기화유닛(2)에 공급되는 희석 후의 연소가스의 온도가 100 ℃ 이하, 바람직하게는 90 ℃ 정도가 되고, 또한 연소가스가 공기에 가까운 농도가 되도록 희석용 공기의 혼합율이 설정된다.As described above, the combustion gas diluted with the air mixed by the
압축공기 공급부(11)는, 컴프레서(5)에서 생성된 압축공기의 일부를 압축공기 공급관(21)으로부터 추기하여 액화가스 기화유닛(2)의 내부에 있어서의 액화가스의 입구부 부근(입구관로(17)에 가까운 위치에 배치된 기화관(16) 등)에 분사하는 관로 형상으로 구성되어 있으며, 그 도중에 마련된 유량조정밸브(38)에 의하여 액화가스 기화유닛(2)에 공급되는 압축공기의 유량을 조정할 수 있도록 되어 있다.The compressed
희석 연소가스 공급부(13)는, 액화가스 기화유닛(2)에 공급된 후의, 공기에 가까운 농도까지 희석된 연소가스의 일부를 케이스(15)로부터 추기하여 컴프레서(5)(에어 트렁크(9)) 및 에어 이덕터(35)(에어 트렁크(10))에 공급하는 관로 형상으로 형성되어 있다. 즉, 액화가스 기화유닛(2)의 케이스(15)로부터 뻗은 연소가스 공급관(13a)이, 그 하류측에서 2개의 분기관(13b, 13c)으로 분기하고, 일방의 분기관(13b)이 에어 트렁크(9)에 접속되며, 타방의 분기관(13c)이 에어 트렁크(10)에 접속되어 있다. 각 분기관(13b, 13c)에는, 각각 유량조정밸브(41, 42)가 마련되어 있으며, 희석된 연소가스의 추기량을 조정할 수 있도록 되어 있다. 유량조정밸브(41)가 개방되면, 희석된 연소가스가 에어 트렁크(9)를 거쳐 컴프레서(5)에 공급되고, 유량조정밸브(42)가 개방되면, 희석된 연소가스가 에어 트렁크(10)를 거쳐 액화가스 기화유닛(2)에 환류한다.The dilution combustion
이상과 같이 구성된 액화가스 기화시스템(1)은 다음과 같이 작동한다.The liquefied gas vaporization system 1 configured as described above operates as follows.
먼저, 액화가스 기화시스템(1)의 시동 시에는, 컴프레서(5)가 가동하고 있지 않기 때문에, 시동부(7)의 전동기(28)가 보조 컴프레서(29)를 구동하고, 시동용 압축공기를 생성하여 시동용 공기공급관(30)으로부터 보일오프가스 연소부(3)의 연소실(3a)과 연소가스 희석부(3b)에 압축공기를 공급한다.First, since the
이와 동시에, 도시하지 않은 액화가스탱크로부터 보일오프가스 공급관(25)을 거쳐 보일오프가스가 연소실(3a) 내에 확산 공급된다. 그리고 점화되어, 보일오프가스가 압축공기와 함께 연소하고, 그 연소가스와, 연소가스 희석부(3b)를 지난 압축공기가 합류배기구(3c)에서 혼합되며, 여기에서 압축공기에 의하여 희석된 연소가스가 배기공급관(26)을 거쳐 터빈(4)에 공급되어, 터빈(4)이 구동된다. 보일오프가스 연소부(3)로부터 배출되는 연소가스의 압력과 온도는, 예를 들면 3기압, 500 ℃ 이다.At the same time, the boil-off gas is diffused and supplied from the liquefied gas tank (not shown) through the boil-off
터빈(4)이 구동됨으로써, 터빈(4)의 동축 상에 마련된 컴프레서(5)가 가동하여, 에어 트렁크(9)로부터 외기가 도입되어 압축공기가 생성되며, 압축공기 공급관(21)으로부터 보일오프가스 연소부(3)의 연소실(3a)과 연소가스 희석부(3b)에 압축공기가 공급된다. 이 시점에서 시동부(7)의 전동기(28)와 보조 컴프레서(29)가 정지되지만, 컴프레서(5)로부터 공급되는 압축공기에 의하여, 보일오프가스 연소부(3)에서는 계속해서 보일오프가스의 연소와, 그 연소가스의 희석이 행해진다.The
터빈(4)으로부터 배출된 연소가스는, 연소가스 공급부(8)를 지나 액화가스 기화유닛(2)에 공급되지만, 그 도중에 에어 트렁크(10)의 내부에서 에어 이덕터(35)에 의하여 다량의 외기가 혼합되어 희석된다. 이로 인하여, 터빈(4)으로부터 배출된 시점에서 0.5 기압, 200 ℃ 정도였던 연소가스의 온도가 100 ℃ 이하로 강하하여, 연소가스의 농도는 공기에 가까워진다.The combustion gas discharged from the turbine 4 is supplied to the liquefied
이와 같이 공기로 희석되어 온도 강하한 연소가스는, 액화가스 기화유닛(2)의 케이스(15)의 상부로부터 내부로 유입되어 분산하고, 케이스(15)의 내부에서 상하 방향으로 뻗은 기화관(16)의 군에 균등하게 접촉하면서 기화관(16)을 따라 하방으로 흘러, 기화관(16)의 내부를 흐르는 액화가스와 열교환하여 액화가스를 기화시킨다. 그 후, 연소가스는 배출구(19)로부터 외부로 배출된다.The combustion gas diluted with air and thus lowered in temperature is introduced into the
입구관로(17)로부터 액화가스 기화유닛(2)에 흘러든 액화가스는, 상기와 같이 기화관(16)의 내부에서 기화하여, 가스 형상이 되어 출구관로(18)로부터 유출되고, 도시가스라인 등에 공급된다. 특히 입구관로(17)에 가까운 위치에서는, 연소가스 중에 포함되는 다량의 수분이 저온의 액화가스와 열교환함으로써 결로하여, 응축수를 발생시킨다. 이 응축수는 빙결하여 액화가스 기화유닛(2)의 기화 성능을 현저하게 저하시킬 우려가 있기 때문에, 예를 들면 소정의 간격으로 압축공기 공급부(11)의 유량조정밸브(38)가 개방되어, 컴프레서(5)에서 생성된 고온의 압축공기의 일부가 액화가스 기화유닛(2)의 액화가스 입구부(특히 기화관(16)의 상류부)에 분사된다. 이로써, 빙결된 얼음을 날려버려 제거하거나, 미리 이 부분을 압축공기의 열로 가열하여 빙결을 방지하고, 액화가스 기화유닛(2)의 기화 성능을 양호하게 유지하여 액화가스를 효율적으로 기화시킬 수 있다.The liquefied gas flowing into the liquefied
희석 연소가스 공급부(13)의 연소가스 공급관(13a)으로부터 분기하는 2개의 분기관(13b, 13c) 중, 분기관(13b)의 유량조정밸브(41)를 개방함으로써, 액화가스 기화유닛(2)에 공급된 후의, 공기에 가까운 농도까지 희석된 연소가스의 일부가 추기되어 에어 트렁크(9)에 공급되고, 컴프레서(5)에 흡입된다. 이 희박 연소가스는, 액화가스와 열교환함으로써 상온 이하로 냉각되어 있기 때문에, 컴프레서(5)의 흡기온도를 저하시켜 컴프레서 효율을 향상시킬 수 있다. 공기에 희석되어 산소분을 다량으로 포함하고 있기 때문에, 컴프레서(5)를 거쳐 보일오프가스 연소부(3)에 공급되어도, 보일오프가스를 연소시키는 데 지장이 없다.The
분기관(13c)의 유량조정밸브(42)를 개방함으로써, 액화가스 기화유닛(2)에 공급된 후의 연소가스의 일부가 에어 트렁크(10)에 공급되어, 에어 이덕터(35)에 있어서 희석공기로서 연소가스에 혼합된다. 액화가스 기화유닛(2)의 내부에서는, 연소가스가 저온의 액화가스와 열교환함으로써 응축수가 분리되어 있으며, 이 제습된 희박 연소가스가 에어 트렁크(10)(에어 이덕터(35))를 거쳐 액화가스 기화유닛(2)에 환류되기 때문에, 결과적으로 액화가스 기화유닛(2)에 들어가는 연소가스의 응축수량을 저감시켜 액화가스 기화유닛(2)의 빙결을 방지하고, 액화가스를 효율적으로 기화시킬 수 있다.A part of the combustion gas after being supplied to the liquefied
이상 설명한 바와 같이, 이 액화가스 기화방법 및 액화가스 기화시스템(1)은, 액화가스탱크에 저장된 액화가스를 액화가스 기화유닛(2)에서 기화시킴과 동시에, 액화가스탱크에서 발생한 보일오프가스를 보일오프가스 연소부(3)에서 연소시켜, 그 연소가스의 에너지로 터빈(4)을 구동하여, 터빈(4) 구동 후의 연소가스의 열로, 액화가스 기화유닛(2)에 있어서의 액화가스의 기화를 촉진시킨다.As described above, this liquefied gas vaporization system and the liquefied gas vaporization system 1 are capable of vaporizing the liquefied gas stored in the liquefied gas tank in the liquefied
이 액화가스 기화방법 및 액화가스 기화시스템(1)에 의하면, 액화가스탱크에서 발생한 보일오프가스를 연소시킨 후의 연소가스가, 터빈(4)을 구동함으로써 팽창하여, 온도 저하된다. 이와 같이 팽창 및 온도 저하된 연소가스의 열에 의하여, 액화가스 기화유닛(2)에 있어서의 액화가스의 기화가 촉진된다. 구동된 터빈(4)에는 소정의 작업, 즉 본 실시형태에서는 컴프레서(5) 및 발전기(6)의 구동을 행하게 할 수 있다.According to the liquefied gas vaporization method and the liquefied gas vaporization system 1, the combustion gas after burning the boiling off gas generated in the liquefied gas tank expands by driving the turbine 4, and the temperature is lowered. The vaporization of the liquefied gas in the liquefied
터빈(4) 통과 후의 연소가스는 팽창하여 체적이 증대하고, 온도가 큰 폭으로 저하하고 있기 때문에, 예를 들면 보일오프가스가 연소된 후의 연소가스를 터빈(4)에 통과시키지 않고 그대로 액화가스 기화유닛(2)에 공급하여 액화가스를 기화시키는 경우와 비교하여, 액화가스 기화유닛(2)과의 사이의 온도차를 작게 할 수 있다. 이로써, 액화가스 기화유닛(2)의 파손이나 내구성의 저하를 억제할 수 있다.Since the combustion gas after passing through the turbine 4 expands and the volume increases and the temperature decreases greatly, for example, the combustion gas after burning the boiling off gas does not pass through the turbine 4, The temperature difference with the liquefied
터빈(4) 통과 후의 연소가스는 높은 압력을 유지하고 있기 때문에, 송풍기 등을 이용하여 강제적으로 보내지 않아도 연소가스를 액화가스 기화유닛(2)에 공급할 수 있어, 이로써 액화가스 기화시스템(1)의 구성을 간소하게 할 수 있다.Since the combustion gas after passing through the turbine 4 maintains a high pressure, it is possible to supply the combustion gas to the liquefied
이와 같이, 보일오프가스를 연소시킨 연소가스의 열에 의하여 액화가스를 무리없이 기화시킬 수 있기 때문에, 예를 들면 종래와 같이 해수나 공기 등의 열매체를 다른 에너지에 의하여 가열할 필요가 없어, 다른 에너지를 일절 필요로 하지 않는다. 오히려, 터빈(4)을 가동시켜 소정의 작업(공기압축, 발전 등)을 시킬 수 있으므로, 액화가스탱크 내의 보일오프가스를 유효하게 이용하면서, 매우 경제적으로 액화가스를 기화시킬 수 있다.As described above, since the liquefied gas can be vaporized without difficulty by the heat of the combustion gas burning the boil-off gas, it is not necessary to heat the heating medium such as seawater or air by the different energy, . Rather, since the turbine 4 can be operated to perform a predetermined operation (air compression, power generation, etc.), the liquefied gas can be vaporized very economically while effectively using the boil-off gas in the liquefied gas tank.
이 액화가스 기화시스템(1)은, 보일오프가스 연소부(3)가, 터빈(4)과 동축 상에 마련된 컴프레서(5)로부터 압축공기가 공급되면서 보일오프가스를 연소시키는 가압형 연소기이다. 이로 인하여, 보일오프가스를 대기압 중에서 연소시키는 경우에 비하여 연소 시의 화염 사이즈를 작게 하고, 이로써 보일오프가스 연소부(3)나 연도의 사이즈를 작게 하며, 나아가서는 액화가스 기화시스템(1)의 컴팩트화에 다대한 공헌을 할 수 있다.This liquefied gas vaporization system 1 is a pressurized type combustor in which the boil-off
보일오프가스 연소부(3)가, 보일오프가스를 가압 연소시키는 연소실(3a)과, 컴프레서(5)로부터 공급되는 압축공기의 일부를 연소가스에 혼합하여 그 연소가스를 희석하는 연소가스 희석부(3b)를 구비한 구성이기 때문에, 연소실(3a)로부터 배출된 연소가스가, 연소가스 희석부(3b)에 있어서 압축공기에 의하여 희석되어, 체적이 증대된다.The boil-off
이와 같이 희석된 연소가스는, 터빈(4)을 통과함으로써 팽창하여, 더 체적이 증대함과 함께, 온도가 저하된 상태로 액화가스 기화유닛(2)에 공급된다. 이로 인하여, 액화가스 기화유닛(2)에 대량으로 또한 적온의 희석 연소가스를 도입하여 액화가스를 효율적으로 기화시킬 수 있고, 또한 액화가스 기화유닛(2)과의 사이의 온도차를 작게 하여 액화가스 기화유닛(2)의 파손 및 내구성 저하를 억제할 수 있다.The diluted combustion gas expands as it passes through the turbine 4 and is supplied to the liquefied
연소가스 공급부(8)에 마련된 에어 트렁크(10)에 에어 이덕터(35)를 마련하여, 이 에어 이덕터(35)에 의하여, 터빈(4)을 구동시킨 후의 연소가스에 희석용 공기를 혼합하여 연소가스를 희석하고, 또한 희석 후의 연소가스의 온도가 100 ℃ 이하, 바람직하게는 90 ℃ 전후가 되도록 하여, 액화가스 기화유닛(2)에 공급하도록 했다. 이로 인하여, 터빈(4)을 통과한 연소가스가, 에어 이덕터(35)를 통과할 때에 희석용 공기가 혼합되어 체적을 더 늘리고, 또한 100 ℃ 이하로 온도를 낮춰, 액화가스 기화유닛(2)에 공급된다.An
따라서, 액화가스 기화유닛(2)에, 보다 대량으로 또한 적온의 희석 연소가스를 도입하여 액화가스를 효율적으로 기화시킬 수 있고, 또한 액화가스 기화유닛(2)과의 사이의 온도차(액화가스와의 온도차)를 작게 하여 액화가스 기화유닛(2)의 파손 및 내구성 저하를 억제할 수 있다.Therefore, it is possible to effectively vaporize the liquefied gas by introducing a larger amount of the diluted combustion gas at a proper amount and also to the liquefied
액화가스 기화유닛(2)은, 케이스(15)의 내부에, 액화가스가 흐르는 기화관(16)이 상하 방향을 따라 배치되어, 연소가스가 케이스(15)의 상부로부터 유입되어 하부의 배출구(19)로부터 배출되도록 구성되어 있다. 이로 인하여, 연소가스에 반드시 포함되어 있는 수분이 저온의 기화관(16)(액화가스)과 열교환함으로써 결로하여 응축수를 발생시켜도, 이 응축수가, 케이스(15)의 내부를 상방으로부터 하방을 향하여 뻗은 기화관(16)을 따라 흐르는 연소가스에 의하여 하방으로 흐르게 되어 배출구(19)로부터 배출되기 쉽게 되어 있다. 따라서, 응축수가 기화관(16)의 주위에서 빙결하여 열교환 성능을 저하시킬 우려를 줄여, 액화가스를 효율적으로 기화시킬 수 있다.The liquefied
이와 같이 구성된 액화가스 기화시스템(1)을, 액화가스 운반선이나 FSRU와 같은 해상 부유체구조물에 설치함으로써, 액화가스 기화시스템(1)을 컴팩트하게 구성함과 함께, 액화가스탱크 내의 보일오프가스를 연소시킨 연소가스의 열에 의하여 액화가스를 무리없이 경제적으로 기화시킬 수 있다.By providing the liquefied gas vaporization system 1 configured as described above on a liquefied gas carrier or a floating fluid structure such as an FSRU, the liquefied gas vaporization system 1 can be compactly constructed and the boil- The liquefied gas can be economically vaporized without difficulty by the heat of the burned combustion gas.
[실시형태 2][Embodiment 2]
다음으로, 본 발명에 관한 액화가스 기화시스템의 실시형태 2에 대하여, 도 3을 참조하면서 설명한다. 이 도 3에 나타내는 액화가스 기화시스템(51)에 있어서, 도 1에 나타내는 실시형태 1의 액화가스 기화시스템(1)과 동일한 구성의 각 부에는, 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.Next,
이 액화가스 기화시스템(51)에 있어서는, 터빈(4)으로 구동되는 컴프레서(5)로부터 뻗은 압축공기 공급관(21)이 이방향으로 분기하고 있으며, 그 일방의 분기로(21a)가 실시형태 1과 동일하게 보일오프가스 연소부(3)에 접속되고, 타방의 분기로(21b)(희석공기 공급부)가 유량조정밸브(43)를 통하여 에어 트렁크(10)(에어 이덕터(35))에 접속되어 있다.In the liquefied
컴프레서(5)에서 생성된 3기압 정도의 압축공기는, 그 일부가 분기로(21b)로부터 추기되어, 유량조정밸브(43)로 유량이 조정되어 에어 트렁크(10)에 공급된다. 그리고, 실시형태 1의 액화가스 기화시스템(1)과 동일하게, 에어 트렁크(10)의 내부에서, 연소가스 공급부(8)(분기로(8a))로부터 유입되는 터빈(4)을 구동시킨 후의 연소가스에 희석용 공기로서 혼합되어, 연소가스가 희석된다.A part of the compressed air of about 3 atmospheres generated in the
에어 이덕터(35)로부터 송출되는 희석 후의 연소가스의 기압은 1기압 정도, 또한 온도가 100 ℃ 이하가 되도록 제어되어, 액화가스 기화유닛(2)에 연소가스를 공급한다.The atmospheric pressure of the diluted combustion gas sent out from the
실시형태 1의 액화가스 기화시스템(1)에서는, 가스터빈측(보일오프가스 연소부(3), 터빈(4), 컴프레서(5) 등)과, 에어 이덕터(35)로 연소가스를 공급하는 유량조정밸브(42)의 조정에 의하여, 액화가스 유닛(2)으로 공급하는 연소가스(희석공기)의 압력을 제어하고 있었다.In the liquefied gas vaporization system 1 of Embodiment 1, a combustion gas is supplied to the gas turbine side (the boil-off
이에 대하여, 이 실시형태 2의 액화가스 기화시스템(51)에서는, 컴프레서(5)에 의하여 생성된 압축공기의 일부를 추기하여, 유량조정밸브(43)로 유량(압력)을 조정하면서 에어 이덕터(35)에 공급하여 연소가스를 희석하게 되어 있다.On the other hand, in the liquefied
이로 인하여, 이 액화가스 기화시스템(51)에서는, 희석용 공기의 유량을 가스터빈측에서 제어할 필요성이 없어져, 제어를 용이하게 할 수 있다.Thus, in this liquefied
이상과 같이, 본 발명에 관한 액화가스 기화방법 및 액화가스 기화시스템(1, 51), 이를 탑재한 해상 부유체구조물에 의하면, 대규모 가스발전설비나 보일러설비 등을 가지지 않고, 매우 컴팩트한 구성에 의하여, 액화가스탱크 내의 보일오프가스를 유효하게 이용하여 액화가스를 경제적으로 기화시킬 수 있다.As described above, according to the liquefied gas vaporization method and the liquefied gas vaporization system (1, 51) of the present invention and the marine fluidic structure equipped with the liquefied gas vaporization system (1, 51), it is possible to provide a very compact structure Thus, the boil-off gas in the liquefied gas tank can be effectively used to economically vaporize the liquefied gas.
해수를 취수하지 않고 액화가스를 기화시킬 수 있기 때문에, 해양 환경보전을 위하여 공헌할 수 있다.Since liquefied gas can be vaporized without taking seawater, it can contribute to the preservation of the marine environment.
가열한 해수나 공기를 열매체로 하여 액화가스를 기화시키는 종래의 액화가스 기화시스템을 본 발명에 관한 액화가스 기화시스템으로 교체하는 레트로 핏 공사를 용이하게 행할 수 있다.It is possible to easily carry out the retrofit work for replacing the conventional liquefied gas vaporization system for vaporizing the liquefied gas by using the heated seawater or air as the heating medium with the liquefied gas vaporization system according to the present invention.
본 발명은 상기 실시형태 1, 2의 구성에만 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 적절히 변경이나 개량을 추가할 수 있으며, 이와 같이 변경이나 개량을 추가한 실시형태도 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 한다.The present invention is not limited to the configurations of the first and second embodiments, but can be modified or improved as appropriate without departing from the gist of the present invention. And are included in the scope of the invention.
예를 들면, 에어 트렁크(9)나 에어 트렁크(10)(에어 이덕터(35))를 생략한 구성으로 하는 것을 생각할 수 있다.For example, it is conceivable that the
상기 실시형태 1, 2에서는, 보일오프가스를 연소시킨 연소가스를 공기로 희석한 희석가스를 액화가스 기화유닛(2)에 직접 공급하는 방식으로 되어 있지만, 변형예로서, 액화가스를 통액하는 액화가스 기화유닛(2) 대신에 오픈랙 형상의 베이퍼라이저에 액화가스를 통액하여, 이 베이퍼라이저를 폐루프 회로를 흐르는 가열된 해수나 공기 등의 열매체에 의하여 기화시키는 구성으로 하여, 상기 열매체를 가열하기 위하여 보일오프가스를 연소시킨 후의 연소가스의 열을 이용하는 경우도 생각할 수 있다.In the first and second embodiments, the dilution gas in which the combustion gas burning the boil-off gas is diluted with air is directly supplied to the liquefied
실시형태 1의 액화가스 기화시스템(1)과, 실시형태 2의 액화가스 기화시스템(51)을 조합한 구성으로 하는 것도 생각할 수 있다.It is also conceivable that the liquefied gas vaporization system 1 of the first embodiment and the liquefied
1, 51 액화가스 기화시스템
2 액화가스 기화유닛
3 보일오프가스 연소부
3a 연소실
3b 연소가스 희석부
4 터빈
5 컴프레서
8 연소가스 공급부
11 압축공기 공급부
13 희석 연소가스 공급부
15 케이스
16 기화관
19 배출구
21b 분기로(희석공기 공급부)
35 에어 이덕터
43 유량조정밸브1, 51 liquefied gas vaporization system
2 liquefied gas vaporization unit
3 boil-off gas combustion unit
3a combustion chamber
3b Combustion gas dilution part
4 Turbines
5 Compressor
8 Combustion gas supply part
11 Compressed air supply
13 dilution flue gas supply
15 cases
16 Wreaths
19 outlet
21b branch (dilution air supply)
35 Air eductor
43 Flow regulating valve
Claims (12)
상기 액화가스탱크에서 발생한 보일오프가스를 연소시켜, 그 연소가스의 에너지로 터빈을 구동하고, 상기 터빈 구동 후의 상기 연소가스를 상기 열매체로 하여, 그 열로 상기 액화가스의 기화를 촉진시키는 액화가스 기화방법.A liquefied gas vaporization method for promoting vaporization by heat-exchanging liquefied gas stored in a liquefied gas tank with a heating medium,
Off gas generated in the liquefied gas tank is burned to drive the turbine with the energy of the combustion gas and the combustion gas after the turbine drive is used as the heat medium to accelerate vaporization of the liquefied gas with the heat, Way.
상기 액화가스탱크에서 발생한 보일오프가스를 연소시키는 보일오프가스 연소부와,
상기 보일오프가스 연소부에서 연소된 후의 연소가스의 에너지에 의하여 회전 구동되어 소정의 작업을 행하는 터빈과,
상기 터빈으로부터 배출된 상기 연소가스를, 상기 열매체로서 상기 액화가스 기화유닛에 공급하는 연소가스 공급부
를 구비하여 구성되어 있는 액화가스 기화시스템.A liquefied gas vaporization unit for vaporizing the liquefied gas stored in the liquefied gas tank by heat exchange with the heating medium,
A boil-off gas combustion unit for combusting the boil-off gas generated in the liquefied gas tank,
A turbine which is rotationally driven by the energy of the combustion gas after being burned in the boil-off gas combustion section to perform a predetermined operation;
A combustion gas supply unit for supplying the combustion gas discharged from the turbine to the liquefied gas vaporization unit as the heating medium,
And the liquefied gas vaporizing system is constructed so as to include the liquefied gas.
상기 보일오프가스 연소부는, 압축공기가 공급되어 상기 보일오프가스를 가압 연소시키는 가압형 연소기이고,
상기 터빈과 동축 상에, 상기 압축공기를 생성하여 가압 연소용 공기로서 상기 보일오프가스 연소부에 공급하는 컴프레서를 구비하고 있는 액화가스 기화시스템.3. The method of claim 2,
The boil-off gas combustion section is a pressurized type combustor which is supplied with compressed air to pressurize and burn the boil-off gas,
And a compressor for generating the compressed air coaxially with the turbine and supplying the compressed air to the boil-off gas combustion unit as pressurized combustion air.
상기 보일오프가스 연소부는, 상기 컴프레서로부터 공급되는 압축공기의 일부를 상기 연소가스에 혼합하여 상기 연소가스를 희석하는 연소가스 희석부를 구비하고 있는 액화가스 기화시스템.The method of claim 3,
Wherein the boil-off gas combustion section includes a combustion gas dilution section for diluting the combustion gas by mixing a part of the compressed air supplied from the compressor with the combustion gas.
상기 연소가스 공급부는, 상기 연소가스에 희석용 공기를 혼합하여 상기 연소가스를 희석하는 에어 이덕터를 구비하고 있는 액화가스 기화시스템.5. The method according to any one of claims 2 to 4,
Wherein the combustion gas supply unit includes an air eductor for mixing the combustion gas with dilution air to dilute the combustion gas.
상기 에어 이덕터에 있어서는, 상기 액화가스 기화유닛에 공급되는 희석 후의 상기 연소가스의 온도가 100 ℃ 이하가 되도록 상기 희석용 공기의 혼합율이 설정되는 액화가스 기화시스템.6. The method of claim 5,
Wherein the mixing ratio of the dilution air is set so that the temperature of the diluted combustion gas supplied to the liquefied gas vaporization unit becomes 100 DEG C or lower in the air eductor.
상기 컴프레서에서 생성된 상기 압축공기의 일부를 추기하여, 상기 희석용 공기로서 상기 에어 이덕터에 공급하는 희석공기 공급부와,
상기 희석용 공기의 유량을 조정하는 유량조정밸브
를 더 구비하고 있는 액화가스 기화시스템.The method according to claim 5 or 6,
A diluting air supply unit for supplying a portion of the compressed air generated by the compressor to the air eductor as the diluting air;
A flow rate adjusting valve for adjusting the flow rate of the dilution air;
Further comprising: a liquefied gas vaporization system comprising:
상기 액화가스 기화유닛은, 케이스의 내부에, 상기 액화가스가 흐르는 기화관이 상하 방향을 따라 배치되고, 상기 연소가스가 상기 케이스의 상부로부터 유입되어 하부로부터 배출되도록 구성되어 있는 액화가스 기화시스템.7. The method according to any one of claims 2 to 6,
Wherein the liquefied gas vaporizing unit is configured such that a vaporizing tube through which the liquefied gas flows is arranged in a vertical direction inside the case and the combustion gas flows from an upper portion of the case and is discharged from a lower portion thereof.
상기 컴프레서에서 생성된 압축공기의 일부를 추기하여 상기 액화가스 기화유닛에 있어서의 상기 액화가스의 입구부 부근으로 분사하는 압축공기 공급부를 더 구비하고 있는 액화가스 기화시스템.8. The method according to any one of claims 3 to 7,
Further comprising a compressed air supply unit for adding a portion of the compressed air generated by the compressor and injecting the compressed air to the vicinity of the inlet of the liquefied gas in the liquefied gas vaporization unit.
상기 액화가스 기화유닛에 공급된 후의 희석된 상기 연소가스의 일부를 추기하여 상기 컴프레서에 공급하는 희석 연소가스 공급부를 더 구비하고 있는 액화가스 기화시스템.9. The method according to any one of claims 3 to 8,
And a diluted combustion gas supply unit for adding a portion of the diluted combustion gas supplied to the liquefied gas vaporization unit and supplying the diluted combustion gas to the compressor.
상기 희석 연소가스 공급부는, 상기 액화가스 기화유닛으로부터 추기한 상기 연소가스를 상기 에어 이덕터에도 공급 가능한 액화가스 기화시스템.10. The method of claim 9,
Wherein the diluted combustion gas supply unit is capable of supplying the combustion gas added from the liquefied gas vaporization unit to the air eductor.
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