KR20150113240A - 액화연료가스 탱크의 예냉장치 - Google Patents

Abstract

액화연료가스 탱크의 예냉장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 의한 액화연료가스 탱크의 예냉장치는 액화연료가스를 급유하는 벙커링 탱크와 액화연료가스를 급유받는 리시빙 탱크에 연결되는 예냉라인 및 벙커링 탱크에 존재하는 증발가스를 예냉라인을 통해 리시빙 탱크로 공급하는 증발가스 이송장치를 포함하여 제공될 수 있다.

Description

액화연료가스 탱크의 예냉장치{PRECOOLING DEVICE FOR LIQUIFIED FUEL GAS TANK}

본 발명은 액화연료가스 탱크의 예냉장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액화연료가스를 급유받는 선박의 저장탱크에 발생하는 증발가스를 최소화 시킬 수 있는 액화연료가스 탱크의 예냉장치에 관한 것이다.

온실가스 및 각종 대기오염 물질의 배출에 대한 국제해사기구(IMO)의 규제가 강화됨에 따라 조선 및 해운업계에서는 기존 연료인 중유, 디젤유의 이용을 대신하여, 청정 에너지원인 천연가스를 선박의 연료로 이용하는 경우가 많아지고 있다.

일반적으로 천연가스는 대략 -163도씨의 극저온 상태로 냉각하여 액화시킨 액화천연가스(LNG, Liquefied Natural Gas)의 상태로 선박의 저장탱크 또는 연료탱크에 충전되어, 선박의 연료로 사용되거나 또는 선박에 의해 원거리의 수요처로 운반된다.

이러한 액화천연가스는 일종의 액화연료가스로 이해될 수 있는 것으로서, 액화연료가스를 수용하는 선박의 저장탱크 또는 연료탱크는 일반적으로 단열처리가 되어 있기는 하나, 외부의 열이 탱크의 내부로 전달되어 액화연료가스가 기화하여 증발가스(BOG, Boil Off Gas)가 발생한다.

특히 액화연료가스를 저장탱크 또는 연료탱크로 급유하는 경우, 일반적으로 저장탱크 또는 연료탱크의 내부온도가 액화연료가스의 온도보다 높으므로, 액화연료가스가 탱크의 내부로 공급되면서 기화가 활발하게 이루어져 다량의 증발가스가 발생하게 된다.

이러한 증발가스는 탱크의 내부압력을 과도하게 상승시켜 탱크의 변형 또는 훼손을 유발할 우려가 있고, 증발가스는 인화성 물질이므로 화재 또는 폭발의 원인이 될 수 있으므로 액화연료가스를 급유하는 과정에서 액화연료가스를 급유받는 탱크의 내부에서 발생되는 증발가스를 최소화하기 위한 방안이 요구된다.

대한민국 공개특허공보 10-2012-0075941호(2012. 07. 09. 공개)

본 발명의 실시 예는 액화연료가스를 급유받는 리시빙 탱크에서 발생되는 증발가스를 최소화할 수 있는 액화연료가스 탱크의 예냉장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예는 액화연료가스를 급유하는 벙커링 탱크에 존재하는 증발가스를 효율적으로 처리할 수 있는 액화연료가스 탱크의 예냉장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예는 안전하고 효율적인 설비운용을 도모할 수 있는 액화연료가스 탱크의 예냉장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 액화연료가스를 급유하는 벙커링 탱크와 상기 액화연료가스를 급유받는 리시빙 탱크에 연결되는 예냉라인 및 상기 벙커링 탱크에 존재하는 증발가스를 상기 예냉라인을 통해 상기 리시빙 탱크로 공급하는 증발가스 이송장치를 포함하여 제공될 수 있다.

상기 예냉라인의 상기 리시빙 탱크 측 단부에 적어도 하나의 분사노즐이 마련되어 제공될 수 있다.

상기 증발가스 이송장치는 컴프레서를 포함하여 제공될 수 있다.

상기 예냉라인에는 초저온 커넥터가 마련되어 제공될 수 있다.

상기 적어도 하나의 분사노즐은 상기 예냉라인 상에서 회전 가능하게 마련되어 제공될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의한 액화연료가스 탱크의 예냉장치는 액화연료가스를 급유받는 리시빙 탱크에서 발생되는 증발가스를 최소화하는 효과를 가진다.

본 발명의 실시 예에 의한 액화연료가스 탱크의 예냉장치는 별도의 냉각장치 없이 단순한 구조로 리시빙 탱크를 용이하게 냉각시키는 효과를 가진다.

본 발명의 실시 예에 의한 액화연료가스 탱크의 예냉장치는 액화연료가스를 급유하는 벙커링 탱크에서 발생되는 증발가스를 효율적으로 처리하는 효과를 가진다.

본 발명의 실시 예에 의한 액화연료가스 탱크의 예냉장치는 벙커링 탱크 및 리시빙 탱크의 안전하고 효율적인 설비 운용이 가능해지는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 액화연료가스 탱크의 예냉장치가 벙커링 탱크와 리시빙 탱크에 설치된 상태를 도시한 구성도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 액화연료가스 탱크의 예냉장치(100)가 벙커링 탱크(10)와 리시빙 탱크(20)에 설치된 상태를 나타내는 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 액화연료가스 탱크의 예냉장치(100)는 액화연료가스를 급유하는 벙커링 탱크(10)와 액화연료가스를 급유받는 리시빙 탱크(20)에 마련되는 예냉라인(110)과, 벙커링 탱크(10)에 존재하는 증발가스를 예냉라인(110)을 통해 리시빙 탱크(20)로 공급하는 증발가스 이송장치(120)를 포함하여 마련될 수 있다.

본 실시 예에서 액화연료가스는 액화상태로 저장할 수 있는 LNG, LPG DME(Dimethylether) 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 이하에서는 편의를 위해 액화연료가스가 LNG인 경우를 예로 하여 설시한다.

벙커링 탱크(10) 및 리시빙 탱크(20)는 IGC 코드(국제액화가스운송선의 구조 및 설비기준)에서 언급 또는 분류되는 다양한 종류의 탱크가 이용될 수 있으며, 일 예로 각 탱크는 멤브레인, A, B 및 C 타입 탱크 중 어느 하나일 수 있다.

리시빙 탱크(20)는 액화연료가스 추진 선박(2)에 설치되어 액화연료가스 급유선(1)으로부터 연료가스를 공급받아 선박의 추진엔진의 연료로 공급하거나, 액화연료가스 이송을 위해 탱크 내에 연료가스를 저장하여 운항하는 경우를 모두 포함하며, 연료가스를 공급받는 탱크라면 어느 하나의 종류로 한정되는 것은 아니다.

벙커링 탱크(10)는 액화연료가스 저장시설로부터 액화연료가스를 공급받아 충전한다. 액화연료가스 저장시설은 부유식 저장설비, 해상운반선 또는 육상터미널이 될 수 있다.

한편 액화연료가스가 LNG인 경우, LNG의 액화온도는 상압 -163도씨의 극저온으로서, LNG의 온도가 약간만 상승하더라도 증발이 이루어지게 된다. 벙커링 탱크(10) 또는 리시빙 탱크(20) 등의 LNG를 수용하는 탱크는 단열처리가 되어 있어 위와 같은 LNG의 온도 상승을 최소화하나, 외부의 열이 LNG에 지속적으로 전달되므로 LNG를 저장하는 동안에는 LNG의 지속적인 기화가 이루어져 증발가스(BOG, Boil Off Gas)가 발생하게 된다.

이러한 증발가스는 탱크 내부의 압력을 과도하게 상승시켜 탱크의 변형 또는 훼손을 유발하므로 이를 처리할 필요성이 요구되고, 특히 리시빙 탱크(20)가 비어있는 상태에서 급유가 이루어지는 경우에는 큰 온도 차이에 의해 다량의 증발가스가 발생하게 되므로 리시빙 탱크(20)의 내부온도를 미리 냉각시켜줄 필요성이 요구된다.

예냉라인(110)은 벙커링 탱크(10)의 내부와 리시빙 탱크(20)의 내부를 연결하도록 마련된다. 예냉라인(110)은 벙커링 탱크(10)의 증발가스를 공급받아 리시빙 탱크(20) 측으로 이송하므로, 일반적으로 입구 측 단부가 벙커링 탱크(10) 내부의 상측에 연결되어 마련될 수 있다.

벙커링 탱크(10)와 리시빙 탱크(20)가 각각 액화연료가스 급유선(1)과 액화연료가스 추진 선박(2)에 설치되는 경우에는 액화연료가스 급유선(1)과 액화연료가스 추진 선박(2)의 도킹 또는 언도킹 시, 예냉라인(110)의 설치, 연결 또는 분리를 용이하게 수행할 수 있도록 예냉라인(110)이 액화연료가스 급유선(1) 측과 액화연료가스 추진 선박(2) 측으로 나뉘어 각 선박에 마련되고, 초저온 커넥터(130)가 그 사이에 마련되어 예냉라인(110)의 연결을 매개할 수 있다.

예냉라인(110)의 리시빙 탱크(20) 측 단부에는 적어도 하나의 분사노즐(111)이 마련될 수 있다. 분사노즐(111)에 의해 증발가스가 다양한 방향으로 원활하게 확산이 가능해지므로 리시빙 탱크(20)의 내부온도를 신속하게 낮출 수 있으며, 이를 위해 분사노즐(111)은 예냉라인(110)의 단부에 회전 가능하게 마련될 수 있다.

증발가스 이송장치(120)는 예냉라인(110)의 일측에 마련된다. 증발가스 이송장치(120)는 벙커링 탱크(10)의 내부에 존재하는 증발가스를 예냉라인(110)을 통해 리시빙 탱크(20) 측으로 이송시킨다. 증발가스 이송장치(120)는 가스 이송용 컴프레서로 이루어질 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이, 예냉라인(110)의 중앙부에 마련될 수도 있으나 그 설치 위치에 한정되는 것은 아니다.

액화연료가스의 기화에 의해 발생하는 증발가스 역시 온도가 상압 -140도씨 정도로서 매우 낮으므로, 리시빙 탱크(20)에 액화연료가스를 급유하기 이전에 벙커링 탱크(10) 내부에 발생하는 불필요한 증발가스를 예냉라인(110)을 통해 리시빙 탱크(20)에 공급함으로써, 리시빙 탱크(20)를 미리 냉각(Precooling)시킬 수 있으므로, 후에 벙커링 탱크(10)로 액화연료가스를 급유 시 증발가스의 발생을 최소화할 수 있게 된다.

또한 도면에는 도시되지 않았으나, 리시빙 탱크(20)에는 내부온도를 감지하는 온도센서가 마련되고, 예냉라인(110)에는 예냉라인(110)을 통과하는 증발가스의 공급량 또는 공급속도를 조절하도록 개방 또는 폐쇄를 조절하는 밸브가 마련될 수 있으며, 온도센서에 의해 감지된 리시빙 탱크(20)의 온도에 따라 밸브의 개폐를 자동적으로 제어하는 제어시스템이 구축될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 의한 액화연료가스 탱크의 예냉장치(100)의 동작에 대해 설시한다.

액화연료가스가 충전되어 급유하는 벙커링 탱크(10)가 액화연료가스 급유선(1)에 설치되고, 액화연료가스를 급유받는 리시빙 탱크(20)가 액화연료가스 추진 선박(2)에 설치된 경우, 액화연료가스 급유선(1)이 액화연료가스 추진 선박(2)에 접근하여 도킹한 후, 급유작업이 수행되기 전에 예냉라인(110)이 벙커링 탱크(10)와 리시빙 탱크(20)에 연결된다. 예냉라인(110)은 직접 벙커링 탱크(10)와 리시빙 탱크(20)에 연결될 수 있으나, 설치, 연결 및 분리의 용이함을 위해 초저온 커넥터(130)를 통해 연결될 수도 있다.

예냉라인(110)이 연결된 후, 컴프레서가 벙커링 탱크(10)의 내부에 존재하는 증발가스를 예냉라인(110)을 통해 리시빙 탱크(20) 측으로 강제 이송한다. 컴프레서에 의해 이송되는 증발가스는 분사노즐(111)을 통해 리시빙 탱크(20)의 내부로 확산되고, 증발가스는 상온보다 훨씬 낮은 온도이므로, 이에 따라 리시빙 탱크(20)의 내부온도가 하강하게 된다.

리시빙 탱크(20)의 내부온도가 낮아짐에 따라 예냉 작업 후, 액화연료가스의 급유작업을 수행하더라도 액화연료가스의 기화를 최소화하여 증발가스의 발생을 저하시킬 수 있게 된다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시 예에 의한 액화연료가스 탱크의 예냉장치(100)는 별도의 냉각장치 없이도, 여분의 증발가스를 이용하여 리시빙 탱크(20)의 내부온도를 용이하게 예냉 시킬 수 있으므로, 설비 운용의 효율성이 도모되고, 비용을 절감할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 벙커링 탱크(10)에 발생되는 증발가스를 안전하고 효과적으로 처리할 수 있으므로, 안전한 설비 운용이 가능해지는 효과를 가진다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 벙커링 탱크 20: 리시빙 탱크
100: 예냉장치 110: 예냉라인
111: 분사노즐 120: 증발가스 이송장치
130: 초저온 커넥터

Claims (5)

1. 액화연료가스를 급유하는 벙커링 탱크와 상기 액화연료가스를 급유받는 리시빙 탱크에 연결되는 예냉라인; 및
   상기 벙커링 탱크에 존재하는 증발가스를 상기 예냉라인을 통해 상기 리시빙 탱크로 공급하는 증발가스 이송장치;를 포함하는 액화연료가스 탱크의 예냉장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 예냉라인의 상기 리시빙 탱크 측 단부에 적어도 하나의 분사노즐이 마련되는 액화연료가스 탱크의 예냉장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 증발가스 이송장치는
   컴프레서를 포함하는 액화연료가스 탱크의 예냉장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 예냉라인에는
   초저온 커넥터가 마련되는 액화연료가스 탱크의 예냉장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 분사노즐은
   상기 예냉라인 상에서 회전 가능하게 마련되는 액화연료가스 탱크의 예냉장치.

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