KR20150143583A - 탱크 가열용 회로를 포함하는 천연 가스를 처리 및 공급하기 위한 개선된 시스템 - Google Patents

탱크 가열용 회로를 포함하는 천연 가스를 처리 및 공급하기 위한 개선된 시스템 Download PDF

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KR20150143583A
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아나이스 데니에-게네구
로이크 게르넥
로랑 스피타엘
다비드 보배
제롬 위쉐
압둘라예 디우프
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가즈트랑스포르 에 떼끄니가즈
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Abstract

본 발명은 천연 가스를 처리 및 전달하기 위한 시스템에 관한 것인바, 상기 시스템은:
- 연소 엔진, 연료 셀 또는 가스 터빈으로부터 선택된 에너지-생산 장비에 급송(feed)하는 공급 회로로서, 천연 가스가 액화 천연 가스 저장 탱크(2)로부터 상기 에너지-생산 장비(4, 6)로 전달될 수 있게 하고, 상기 탱크(2)에 연결된 상류부(upstream portion) 및 상기 에너지-생산 장비(4, 6)에 연결된 하류부(downstream portion)를 포함하는, 공급 회로;
- 천연 가스를 상기 탱크(2)로부터 버너(6)로 전달될 수 있게 하며, 상기 탱크(2)에 연결된 상류부 및 상기 버너(5)에 연결된 하류부를 포함하는 버너(5) 공급 회로; 및
- 상기 탱크(2)의 하부에서 가스 흐름을 수집하고 그 가스 흐름을 상기 탱크(2)의 상부 안으로 주입(inject)할 수 있는, 상기 탱크(2) 가열용 가열 회로로서, 상기 탱크(2)의 상기 하부 안으로 개방된 파이프라인(52)에 연결된 상류부 및 상기 탱크(2)의 상기 상부 안으로 개방된 파이프라인(71)에 연결된 하류부를 포함하는, 가열 회로;를 포함한다.

Description

탱크 가열용 회로를 포함하는 천연 가스를 처리 및 공급하기 위한 개선된 시스템{Improved system for treating and supplying natural gas comprising a circuit for heating the tank}
본 발명은 액화 천연 가스 저장 탱크를 포함하는 선박들의 기술분야에 관한 것이다. 본 발명은 특히 천연 가스를 처리 및 전달하기 위한 내장 시스템(on-board system)에 관한 것인바, 그 내장 시스템은 연소 엔진, 연료 셀 또는 가스 터빈과 같은 에너지-생산 장비에 천연 가스가 공급될 수 있게 하며, 특히 탱크가 검사될 수 있게 하기 위하여 그 탱크가 가열될 수 있게 한다.
액화 천연 가스 저장 탱크, 그 가스를 처리하고 그 가스를 상기 탱크로부터 가령 연소 엔진들, 연료 셀들 또는 가스 터빈들과 같은 하나 이상 항목들의 에너지-생산 장비 및/또는 에너지 생산 설비의 하나 이상의 버너들로 전달하기 위한 시스템을 포함하는 선박들이 선행 기술로부터 알려져 있다.
그러한 선박들은 특히 철저한 검사 및 유지관리 작업들을 받아야 한다. 구체적으로, 액화 천연 가스 저장 탱크들은 정기적으로 검사되어야 한다.
이를 행하기 위하여, 상기 탱크들은 비워진 후에 그러한 검사를 가능하게 하기에 적합한 온도에 도달하도록 가열된다.
본 발명의 토대가 되는 한 가지 아이디어는, 한편으로는 에너지-생산 장비가 연소 엔진, 연료 셀 및 가스 터빈으로부터 선택될 수 있게 하고 다른 한편으로는 버너가 공급될 수 있게 하며 또한 탱크의 효과적인 가열을 가능하게 하는, 천연 가스를 처리 및 전달하기 위한 개선된 시스템을 제안하는 아이디어이다.
일 실시례에 따르면, 본 발명은 천연 가스를 처리 및 전달하기 위한 시스템을 제공하는바, 그 시스템은:
- 연소 엔진, 연료 셀 또는 가스 터빈으로부터 선택된 에너지-생산 장비에 급송(feed)하는 공급 회로로서, 천연 가스가 액화 천연 가스 저장 탱크로부터 상기 에너지-생산 장비로 전달될 수 있게 하고, 상기 탱크에 연결된 상류부(upstream portion) 및 상기 에너지-생산 장비에 연결된 하류부(downstream portion)를 포함하는, 공급 회로;
- 천연 가스를 상기 탱크로부터 버너로 전달될 수 있게 하며, 상기 탱크에 연결된 상류부 및 상기 버너에 연결된 하류부를 포함하는 버너 공급 회로; 및
- 상기 탱크의 하부에서 가스 흐름을 수집하고 그 가스 흐름을 상기 탱크의 상부 안으로 주입(inject)할 수 있는, 탱크 가열용 가열 회로로서, 상기 탱크의 상기 하부 안으로 개방된 파이프라인에 연결된 상류부 및 상기 탱크의 상기 상부 안으로 개방된 파이프라인에 연결된 하류부를 포함하는, 가열 회로;를 포함하고,
- 상기 에너지-생산 장비 공급 회로 및 상기 가열 회로는 압축기(compressor)를 포함하는 회로 부분을 공동으로(in common) 포함하고, 상기 압축기는 유입구 및 유출구를 구비하고 가스 흐름의 압력 및 온도가 증가될 수 있게 하고, 상기 회로 부분은 상류에서 전환 가능한 제1 삼방향 연결 부재에 의해, 그리고 하류에서 전환 가능한 제2 삼방향 연결 부재에 의해 공동으로 경계 지어지며, 상기 전환 가능한 제1 삼방향 연결 부재는 엔진 공급 회로의 상기 상류부 또는 상기 가열 회로의 상기 상류부가 상기 압축기의 상기 유입구에 선택적으로 연결될 수 있게 하며, 상기 전환 가능한 제2 삼방향 연결 부재는 상기 압축기의 상기 유출구가 상기 에너지-생산 장비 공급 회로의 상기 하류부 또는 상기 가열 회로의 상기 하류부에 선택적으로 연결될 수 있게 하며;
- 상기 가열 회로의 상기 하류부는 제3 삼방향 연결 부재를 포함하며, 상기 제3 삼방향 연결 부재는 상기 가열 회로 내에서 상기 버너를 향하여 전달되는 상기 가스 흐름의 일부를 제거하기 위하여, 상기 버너에 급송하는 상기 공급 회로의 상기 하류부에 상기 가열 회로의 상기 하류부가 연결될 수 있게 한다.
그러한 시스템은, 한편으로는 액화 천연 가스 저장 탱크로부터 제거된 천연 가스를 회수하는 동시에 그 탱크가 효과적으로 가열될 수 있게 한다는 점과, 다른 한편으로는 상기 압축기와 같은 구성요소들의 이용이 상기 시스템의 수개의 기능들을 수행할 수 있게 하도록 최적화된 설계를 가진다는 점에서 특히 유리하다
몇몇 실시례에 따르면, 그러한 천연 가스 처리 및 전달 시스템은 다음 특징들 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
- 상기 가열 회로의 상기 하류부는 상기 압축기의 상기 유출구에의 연결을 위한 연결 부위(connection section) 및 상기 탱크를 향하여 이어지는 복귀 부위(return section)를 포함하고, 상기 가열 회로 및 상기 버너에 급송하는 회로의 하류부는 가스 가열 기기(gas heating appliance)를 포함하는 부분을 공동으로 포함하며, 상기 가스 가열 기기는 유입구 및 유출구를 구비하며, 상기 부분은 상류에서 전환 가능한 제4 삼방향 연결 부재에 의해, 그리고 하류에서 상기 제3 삼방향 연결 부재에 의해 공동으로 경계 지어지며, 상기 전환 가능한 제4 삼방향 연결 부재는 상기 버너 공급 회로의 상기 상류부 또는 상기 가열 회로의 상기 압축기의 상기 유출구에 있는 상기 연결 부위가 상기 가열 기기의 상기 유입구에 선택적으로 연결될 수 있게 하며, 상기 제3 삼방향 연결 부재는 상기 가스 가열 기기의 상기 유출구가 부수적으로 상기 버너 공급 회로의 상기 하류부에, 그리고 상기 가열 회로의 탱크 복귀 부위(return-to-tank section)에 연결될 수 있게 한다.
- 상기 천연 가스 처리 및 전달 시스템은 전환 가능한 삼방향 연결 부재를 포함하며, 상기 전환 가능한 삼방향 연결 부재는 상기 탱크의 상기 상부 안으로 개방된 상기 파이프라인이 선택적으로, 한편으로는 상기 가스 흐름으로 하여금 상기 탱크의 상기 상부 안으로 주입될 수 있도록 상기 가열 회로의 상기 하류부에 연결되거나, 또는 다른 한편으로는 상기 탱크 안으로 증발된 가스로 하여금 수집될 수 있도록 상기 에너지-생산 장비에 급송하는 상기 공급 회로의 상기 상류부 및/또는 상기 버너 공급 회로의 상기 상류부에 연결될 수 있게 한다.
- 탱크 충전 회로(tank filling circuit) 및 전환 가능한 삼방향 연결 부재를 포함하고, 상기 전환 가능한 삼방향 연결 부재는 상기 탱크의 하부 부분 안으로 개방된 상기 파이프라인이 선택적으로, 한편으로는 가스 흐름으로 하여금 상기 탱크의 상기 하부 부분 안에서 수집될 수 있도록 상기 가열 회로의 상기 상류부에 연결되거나, 또는 다른 한편으로는 상기 탱크 충전 회로에 연결될 수 있게 한다.
- 상기 에너지-생산 장비 공급 회로는 상 분리기(phase separator)를 포함하며, 상기 상 분리기는 하류에서, 한편으로는 가장 긴 탄소 골격(carbon chain)을 가진 탄화수소류를 포함하는 천연 가스의 무거운 분획물(heavy fraction)이 응축물의 형태로 상기 탱크로 복귀될 수 있게 하는 복귀 파이프에 연결되며, 다른 한편으로는 가장 짧은 탄소 골격을 가진 탄화수소류를 포함하는 천연 가스의 가벼운 분획물을 이끌기(conduct) 위하여 상기 압축기의 상기 유입구에 연결된 파이프에 연결된다.
- 상기 버너에 급송하는 공급 회로는 상기 상 분리기를 우회한다.
- 상기 압축기는 전형적으로 다단 압축기이다.
- 상기 시스템은 압축기 보호 장치를 포함하며, 상기 보호 장치는 밸브가 장착된 재순환 루프를 포함하고, 상기 밸브는 상기 압축기의 하류에서 수집된 가스 흐름이 상기 압축기의 상류로 복귀될 수 있게 한다.
- 상기 에너지-생산 장비에 급송하는 상기 공급 회로와 상기 가열 회로에 공통되는 회로 부분은 병렬로 배치된 복수개의 압축기들을 포함한다.
일 실시례에 따르면 본 발명은 선박에 관한 것인바, 그 선박은 액화 가스 저장 탱크, 에너지-생산 장비로서 연소 엔진, 연료 셀 및 가스 터빈으로부터 선택된 에너지-생산 장비, 버너가 구비된 에너지 생산 설비(energy production installation), 및 위에서 언급된 천연 가스 처리 및 전달 시스템을 포함한다.
일 실시례에서 상기 에너지-생산 장비는 상기 선박의 추진을 위하여 의도된다.
일 실시례에 따르면 본 발명은 또한, 위에서 언급된 선박의 탱크를 충전하는 방법에 관한 것인바, 상기 방법에서 유체는 부유식 저장 시설 또는 육상 저장 시설로부터 단열(insulated) 파이프라인들을 통하여 상기 선박의 상기 탱크로 전달된다.
일 실시례에 따르면 본 발명은 또한, 위에서 언급된 선박을 포함하는 시스템에 관한 것인바, 상기 시스템은 상기 선박의 선체 내에 설치된 상기 탱크를 부유식 저장 시설 또는 육상 저장 시설에 연결하는 방식으로 배치된 단열 파이프라인들, 및 상기 부유식 저장 시설 또는 육상 저장 시설로부터 상기 단열 파이프라인들을 통해 유체 흐름(stream of fluid)을 상기 선박의 상기 탱크로 구동시키기 위한 펌프를 포함한다.
첨부된 도면들을 참조하여 단지 비한정적 예시로서 주어지는 본 발명의 수개의 특정 실시례들에 대한 다음 설명을 읽으면 본 발명이 더 잘 이해될 것이며, 본 발명의 다른 목적들, 상세사항들, 특징들 및 장점들이 더 분명하게 드러날 것이다.
● 도 1은 선박 내의 천연 가스 처리 및 전달 시스템의 개략도이다.
● 도 2에는 도 1의 시스템이 도시되는바, 여기에서는 상기 선박을 추진시키도록 에너지-생산 장비에 공급하고 전기를 발생시키도록 에너지-생산 장비에 공급하기 위한 천연 가스의 경로가 굵게(by emboldening) 강조 표시되었다.
● 도 3에는 도 1의 시스템이 도시되는바, 여기에서는 전기를 발생시키도록 에너지-생산 장비에 공급하기 위한 천연 가스의 경로가 굵게 강조 표시되었다.
● 도 4에는 도 1의 시스템이 도시되는바, 여기에서는 천연 가스의 무거운 분획물을 회수 및 활용하기 위한 에너지 생산 시설의 버너로의 천연 가스의 경로가 강조되었다.
● 도 5에는 도 1의 시스템이 도시되는바, 여기에서는 탱크 안에서 증발된 천연 가스가 에너지 생산 시설의 버너를 향하는 경로가 강조되었다.
● 도 6에는 도 1의 시스템이 도시되는바, 여기에서는 탱크 가열 방법의 실시중의 천연 가스의 경로가 강조 표시되었다.
● 도 7에는 가스 저장 탱크, 및 상기 선박의 추진을 위한 천연 가스가 공급되는 에너지-생산 장비를 구비한 선박이 도시된다.
본 설명서 및 청구항들에서 "상류" 및 "하류"라는 용어들은 천연 가스가 순환하는 방향을 참조하여 정의된다.
도 7에는 하나 이상의 액화 천연 가스 저장 탱크들(2)을 구비하고 천연 가스가 공급되는 추진 유닛을 구비한 선박(1)이 도시되어 있는바, 그 추진 유닛은 연소 엔진들, 연료 셀들 또는 가스 터빈들로부터 선택된 하나 이상의 에너지-생산 장비 항목들(4)을 포함한다. 그러한 선박(1)은 특히 액화 천연 가스를 운송(transport)하기 위하여 의도된 메탄 운반선(methane tanker)일 수 있으나, 임의의 다른 용례들을 위하여 의도된 것일 수도 있다. 예시로서, 그 선박은 상선, 여객선, 어선 또는 기타 등등일 수 있다.
도 1에는 천연 가스 저장 탱크(2), 및 천연 가스를 처리 및 전달하기 위하여 선박(1) 내에 운반되는 시스템(3)이 도시된다. 천연 가스 처리 및 전달 시스템(3)은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 추진 유닛의 에너지-생산 장비(4)에 공급하도록 적합화되며, 도 4, 5 및 6에 도시된 바와 같이 버너(5)에 급송하도록 적합화되고, 선택사항으로서, 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 발전기의 가스 터빈, 연료 셀, 또는 연소 엔진과 같은 다른 에너지-생산 장비(6)에 급송하도록 적합화된다.
상기 탱크(2)는 액화 천연 가스(LNG)의 저장에 적합화된 밀봉되고 단열된 탱크이다. 상기 탱크(2)는 특히 액화 천연 가스가 대기압에서 저장될 수 있게 하는 멤브레인(membrane)들을 구비한 유형의 것일 수 있다.
상기 추진 유닛의 상기 에너지-생산 장비(4)는 연소 엔진들, 연료 셀들 및 가스 터빈들로부터 선택된다. 상기 에너지-생산 장비(4)가 연소 엔진인 때에 상기 엔진은 디젤/천연 가스로 작동하는 하이브리드 엔진일 수 있다. 그러한 엔진들(4)은 그 엔진에 전적으로 디젤만이 급송되는 디젤 모드로 작동하거나, 연소를 개시하기 위하여 소량의 파일럿(pilot) 디젤이 분사되면서 엔진을 위한 연료가 주로 천연 가스로 구성되는 천연 가스 모드로 작동할 수 있다.
상기 에너지-생산 장비(4)에 의해 발생된 역학적 에너지에 결부된 출력 샤프트(output shaft)는 선박의 추진을 위한 하나 이상의 스크루들에 결합되거나 상기 역학적 에너지를 전기 에너지로 변환될 수 있게 하는 교류발전기(alternator)에 결합될 수 있는바, 그 경우에 전기 에너지는 상기 선박의 추진을 위한 스크루에 결합된 전기 모터에 동력을 공급하는 데에 이용된다. 후자의 대안에서 연소 엔진이 이용된다면 그 엔진은 특히 DFDE 유형의 엔진일 수 있는바, 그 DFDE는 이중 연료 디젤 전기(Dual Fuel Diesel Electric)를 의미한다.
전기를 발생시키기 위한 상기 에너지-생산 장비(6)는 디젤/천연 가스로 작동하는, 예컨대 DFDE 유형의 하이브리드 연소 엔진, 연료 셀 또는 가스 터빈일 수 있다.
상기 버너(5)는 에너지 생산 설비 안으로 통합된다. 상기 에너지 생산 설비는 특히 증기를 생산하기 위한 보일러를 포함한다. 상기 증기는 에너지의 생산을 위하여 증기 터빈들에 급송하도록, 그리고/또는 상기 선박(1)의 가열 네트워크에 급송하도록 의도될 수 있다.
도 2에는 상기 추진 유닛의 에너지-생산 장비(4)와 전기의 발생을 위한 에너지-생산 장비(6)에 각각 급송하는 2개의 회로들이 도시된다. 상기 추진 유닛의 상기 에너지-생산 장비(4)에 급송하는 회로는 하기에서 "주 회로(main circuit)"로 지칭될 것인 반면에, 전기를 생산하기 위한 상기 에너지-생산 장비(6)에 급송하는 회로는 "부 회로(secondary circuit)"로 지칭될 것이다. 상기 주 회로가 천연 가스를 상기 부 회로로 전달하기 위하여 이용될 수도 있다는 점이 주목된다. 그러한 구성은 상기 부회로의 공급에 대한 중복성(redundancy)을 제공하는바, 이는 잠재적 기능부전으로부터 보호하는 것이다.
상기 주 회로는, 상기 탱크(2)의 하부를 향하여 개방되고 펌프(8a)에 의해 급송되는 흡입 파이프라인(7a)을 포함한다. 상기 흡입 파이프라인(7a)은 상기 액화 천연 가스를 삼방향 연결부(three-way connection; 23)로 운반하는바, 그 삼방향 연결부는 상기 흡입 파이프라인(7a)이 한편으로는 증발기로도 지칭되는 강제 증발 설비(forced vaporization installation; 9a)의 유입구에 연결되는, 밸브(123)가 구비된 파이프라인(24)에 연결되고, 다른 한편으로는 미립자화기(atomizer; 10a)에 연결되는, 밸브(223)가 구비된 파이프라인(25)에 연결되는 것을 가능하게 한다. 상기 강제 증발 설비(9a)는 상기 액화 천연 가스가 가스 흐름으로 변환될 수 있게 한다. 상기 강제 증발 설비(9a)의 유출구는 상기 가스 흐름이 상기 미립자화기(10a)로 운반되도록 파이프(26)에 의하여 상기 미립자화기(10a)에 연결된다. 상기 미립자화기(10a)는 상기 강제 증발 설비(9a)의 상류에서 수집된 액화 천연 가스를 상기 강제 증발 설비(9a)의 상기 유출구에서 얻어진 가스 흐름 안으로 분무(spray)할 수 있다. 이에 따라 상기 미립자화기(10a)는 가장 무거운 탄화수소류, 정확하게 말하면 가장 긴 탄소 골격 및 가장 높은 증발 온도를 가지는 탄화수소류가 응축되도록 상기 가스 흐름이 냉각될 수 있게 한다. 상기 가스 흐름은 전형적으로 -100°C보다 낮은 온도로 냉각된다.
상기 미립자화기(10a)를 떠나는 때에 현탁 상태인 천연 가스의 액적들이 가득한 상기 가스 흐름은 상기 파이프라인(27)을 거쳐 상 분리기(11a)로 운반된다. 종종 미스트 분리기(mist separator)라고 지칭되는 이 상 분리기(11a)는 액상이 기상(gaseous phase)으로부터 분리될 수 있게 한다. 상기 액상은 가장 무거운 탄화수소류, 정확하게 말하면 가장 긴 탄소 골격을 가진 탄화수소류를 함유한 천연 가스의 무거운 분획물로 구성된다. 상기 천연 가스의 무거운 분획물은 응축물의 형태로 응축물 복귀 파이프라인(12a)을 거쳐 상기 저장 탱크(2)로 보내어진다. 상기 응축물 복귀 파이프라인(12a)에는 응축물 수집 컨테이너(72a)가 구비되는바, 그 응축물 수집 컨테이너는 그 안의 응축물의 수준이 문턱값에 도달하는 때에 정기적으로 퍼징(purge)된다. 가장 짧은 탄소 골격을 가진 탄화수소류를 함유한 상기 천연 가스의 가벼운 분획물로 구성된 기상 그 자체는 상기 파이프라인(28)을 거쳐 가스 가열 기기(13)로 운반되는바, 그 가스 가열 기기(13)는 상기 기상이 30°C의 전형적인 온도로 가열될 수 있게 한다. 그러한 가스 가열 기기(13)는 전형적으로 가스/액체 또는 가스/가스 열 교환기이다. 여기에서 상기 가스 가열 기기(13)에는 재순환 루프(29)가 구비된다.
마지막으로, 상기 가스 가열 기기(13a)의 유출구에서 상기 가스 흐름은 상기 파이프라인(30)을 거쳐 상기 추진 유닛의 상기 에너지-생산 장비(4)를 향하여 운반될 수 있다.
유사하게 상기 부 회로는 상기 탱크(2)의 하부를 향하여 개방되고 펌프(8b)에 의해 급송되는 흡입 파이프라인(7b)을 포함한다. 상기 흡입 파이프라인(7b)은 상기 액화 천연 가스가 강제 증발 설비(9b)로, 그리고 2개의 미립자화기들(10b 및 31)로 운반될 수 있게 한다. 이를 위하여, 상기 흡입 파이프라인(7b)은 삼방향 연결부(32)를 거쳐, 한편으로는 밸브(132)가 구비되고 미립자화기(31)로 이어지는 파이프라인(33)에 연결되고, 다른 한편으로는 밸브(232)가 구비된 파이프라인(34)에 연결되고, 그 파이프라인(34) 자체는 삼방향 연결부(35)에 연결되며, 그 삼방향 연결부(35)는 상기 파이프라인(34)이 한편으로는 밸브(135)가 구비된 파이프라인(36)을 거쳐 상기 미립자화기(10b)에 연결되고, 다른 한편으로는 밸브(235)가 구비된 파이프라인(17)을 거쳐 상기 강제 증발 설비(9b)의 유입구에 연결되게 한다.
상기 강제 증발 설비(9b)의 유출구는 일련의 파이프라인들(37, 38, 39)에 의하여 상기 미립자화기들(10a, 31)에 연결되는바, 그 미립자화기들은 가장 무거운 탄화수소류를 응축시키도록 액화 천연 가스가 분무될 수 있게 한다. 상기 미립자화기(31)를 떠나는 상기 가스 흐름은 파이프라인(40)을 거쳐 상기 분리기(11b)의 유입구로 운반된다.
유사하게, 상기 상 분리기(11b)는 액상이 기상으로부터 분리될 수 있게 하며, 응축물이 응축물 복귀 파이프라인(12b)을 거쳐 상기 탱크(2)로 복귀될 수 있게 한다. 상기 응축물 복귀 파이프라인(12b)에는 상기 응축물을 수집하기 위한 컨테이너(72b)가 구비되는바, 그 컨테이너는 그 안의 응축물 수준이 문턱값에 도달하는 때에 정기적으로 퍼징된다.
다른 한편, 상기 상 분리기(11b)로부터의 유출구에서 상기 천연 가스의 가벼운 분획물로 구성된 기상이 파이프라인(42)을 거쳐 병렬로 배치된 하나 이상의 압축기들(16a, 16b)로 운반된다. 상기 가스 흐름이 병렬로 수개의 압축기들(16a, 16b)로 전달될 수 있게 하기 위하여, 상기 파이프라인(42)에는, 밸브들(143, 243)이 구비된 파이프라인들로 이어지는 하나 이상의 다방향 연결부들(multi-way connections; 43)이 제공된다. 도 2에서 상기 가스 흐름은 2개의 압축기들(16a, 16b) 중의 하나를 통해서만 전달된다. 그러나 상기 에너지-생산 장비(4 또는 6)에 공급하기 위한 기준 유량(reference flow rate)에 따라 상기 가스 흐름이 2개의 압축기들 모두(16a, 16b)를 병렬로 통과하는 것이 상정(envision)될 수 있다.
예를 들어, 상기 압축기들(16a, 16b)은, 천연 가스가 급송되는 상기 에너지-생산 장비(6)의 사양과 양립 가능한 압력으로 상기 가스 흐름이 가열 및 압축될 수 있게 하는 다단 압축기들인바, 예를 들어 그 압력은 DFDE 유형의 연소 엔진들의 경우에 5 내지 6 바(bar absolute) 대(order)의 절대 압력이다. 상기 압축기(16a, 16b)는 양변위 압축기(positive-displacement compressor), 원심 압축기(centrifugal compressor), 또는 연소 엔진, 연료 셀 또는 가스 터빈의 유입구 측의 공급 압력과 양립 가능한 다른 임의의 유형의 압축기일 수 있다.
유리하게는, 상기 시스템(3)에는 상기 유입구 측의 작은 체적 유량(volumetric flow rate)을 가지는 속력에 대하여 상기 압축기(16a, 16b)를 보호하기 위한 안티-서지 보호 장치(anti-surge protection device)가 구비된다. 그러한 장치는 상기 압축기(16a, 16b)의 유출구 측에 재순환 루프(44)를 포함하는바, 그 재순환 루프는 압축된 가스 흐름의 일부가 상기 압축기(16)의 상류로 복귀될 수 있게 한다. 상기 재순환 루프(44)에는 상기 재순환 루프(44) 안의 유량의 제어를 가능하게 하는 밸브(18a, 18b)가 구비된다. 도시된 실시례에서 상기 재순환 루프(44)는 파이프라인(14)에 연결되는바, 그 파이프라인(14)의 구성은 하기에서 설명될 것이다.
상기 압축기(들)(16a, 16b)를 빠져나오는 때에 상기 가스 흐름은 상기 가스 흐름의 온도가 기준 온도로 될 수 있게 하는 냉각 기구(cooling apparatus; 19)로 전달된다. 상기 시스템이 병렬로 된 여러 압축기들(16a, 16b)을 포함하는 때에 상기 압축기들(16a, 16b)의 유출구들은 삼방향 연결부들(45, 63)을 거쳐 상기 냉각 기구(19)의 유입구에 연결된다.
마지막으로 상기 냉각 기구(19)를 떠나는 때에 상기 가스 흐름은 파이프라인(46)을 거쳐 발전기의 에너지-생산 장비(6)로 운반된다. 상기 파이프라인(46)에는 삼방향 연결부(47)가 구비되고, 그 삼방향 연결부의 2개의 유출구 경로들에는 상기 가스 흐름이 상기 발전기의 에너지-생산 장비(6)를 향하도록 그리고/또는 상기 추진 유닛의 에너지-생산 장비(4)를 향하도록 선택적으로 지향될 수 있게 하는 밸브들(147, 247)이 구비된다는 점이 주목된다.
또한 도시된 실시례에서 상기 추진 유닛의 상기 에너지-생산 장비(4)에 공급하는 상기 주 회로에는 부 회로와는 다르게 압축기가 구비되지 않는다는 점이 주목되는바, 왜냐하면 상기 주 회로 및 상기 주 회로의 흡입 파이프라인(7a)에 급송하는 펌프(8a)는 상기 에너지-생산 장비(4)의 작동 조건에 부합되는 압력을 공급할 수 있기 때문이다.
도 3에는 상기 저장 탱크 안에서 증발된 천연 가스가 상기 에너지-생산 장비(6)에 급송하는 부 공급 회로 안으로 도입(incorporate)되는 때의, 상기 부 회로를 통한 상기 가스의 전달이 도시된다.
이를 행하기 위하여 상기 시스템(3)은 상기 탱크(2)의 상부 부분 안으로 개방된 파이프라인(71)을 포함한다. 삼방향 연결부(70)는 상기 탱크(2)의 상기 상부 부분 안으로 개방된 상기 파이프라인(71)을 밸브(170)가 갖춰진 파이프라인(48)을 거쳐 상기 부 회로에, 그리고 밸브(270)가 구비되고 가열 회로의 일부를 형성하는 파이프라인(49)에 연결하는바, 그 목적은 하기에서 상세화될 것이다. 상기 삼방향 연결부(70) 및 상기 밸브들(170, 270)은 전환 가능한 삼방향 연결 부재를 형성한다.
게다가 상기 파이프라인(48)은 삼방향 연결부(50)를 거쳐 파이프라인(14)에 연결된다. 상기 삼방향 연결부(50)는 상기 파이프라인(14)을 밸브(150)가 구비되고 상기 가열 회로의 일부를 형성하는 파이프라인(51)에, 그리고 상기 밸브(170)가 구비된 상기 파이프라인(48)에 연결한다. 상기 삼방향 연결부(50) 및 상기 밸브들(150 및 170)도 전환 가능한 연결 부재를 형성한다. 상기 파이프라인(14)은 삼방향 연결부(54)를 거쳐 상기 부 회로에 연결되는바, 그 삼방향 연결부(54)는 상기 미립자화기(10b)의 유출구와 상기 파이프라인(14)이 상기 미립자화기(31)의 유입구에 연결될 수 있게 한다. 따라서 상기 탱크(2) 안에서 증발되는 가스는 제2 미립자화기(31)로 운반되기 전에 상기 강제 증발 설비(9b)를 떠나는 상기 가스 흐름 안으로 도입되며, 상기 제2 미립자화기(31)도 액화된 상태의 천연 가스를 상기 가스 흐름 안으로 분무함으로써 상기 상 분리기(11b)에 들어가는 상기 가스 흐름의 온도를 제어하는 기능을 가진다. 이에 따라, 상기 부 공급 회로는 그 부 공급 회로의 상류부에서, 상기 탱크(2) 안에서 수집된 증발된 천연 가스를 전달하기 위한 경로, 및 천연 가스의 강제 증발을 위한 경로를 포함한다.
상기 탱크 안에서 증발된 가스를 전달하기 위한 그러한 경로는 상당한(considerable) 자연 증발로 귀결되는 주위 온도에서 상기 액화 천연 가스가 저장되는 때에 특히 적절하다.
도 4 및 5에는 상기 버너(5)에 천연 가스를 공급하기 위한 경로가 도시된다. 도 4에는 천연 가스의 강제 증발의 경로가 도시되는 반면 도 5에는 상기 탱크(2) 안에 수집된 증발된 천연 가스의 경로가 도시된다. 두 경우 모두에 상기 천연 가스의 무거운 분획물 안에 포함된 에너지가 회수될 수 있게 하기 위하여 상기 버너(5)에 공급하기 위한 회로가 상기 상 분리기(11b)를 우회한다는 점이 주목될 것이다.
도 4에서 상기 버너(5)에 급송하는 회로는 상기 부 회로와 공통되는 회로 부분을 포함한다. 이 회로 부분은 공동으로, 상기 액화 천연 가스의 강제 증발을 가능하게 하고 상기 펌프(8b)에 의해 급송되는 상기 흡입 파이프라인(7b), 상기 강제 증발 설비(9b) 및 선택사항으로서의 상기 미립자화기(10b)를 포함한다.
상기 강제 증발 설비(9b)의 하류에서 상기 처리 및 전달 시스템(3)은 상기 강제 증발 설비(9b)의 유출구를 밸브(155)가 구비된 일련의 파이프라인들(38, 39, 40)에 연결하는 삼방향 연결부(55), 및 밸브(255)가 구비된 파이프라인(56)을 포함하는바, 그 일련의 파이프라인들(38, 39, 40)은 상기 상 분리기(11b)로 이어지며, 상기 파이프라인(56)은 상기 천연 가스의 무거운 분획물이 회수되어 상기 버너(5)에서 이용될 수 있도록 상기 상 분리기(11b)가 우회될 수 있게 한다. 이에 따라 형성된 상기 전환 가능한 연결 부재는 상기 강제 증발 설비(9b)로부터의 유출구가 선택적으로 상기 상 분리기(11b)를 향하거나 또는 상기 버너(5)를 향하여 전달될 수 있게 한다.
상기 파이프라인(56)은 상기 강제 증발 설비를 떠나는 상기 가스 흐름을 가스 가열 기기(57)를 향하여 운반한다. 예를 들어 상기 가스 가열 기기(57)는 가스/액체 또는 가스/가스 열 교환기이다. 여기에서 상기 가스 가열 기기(57)에는 재순환 루프(58)가 구비된다. 상기 가스 가열 기기(57)는 상기 버너(5)의 상류에서 기상이 전형적으로 30°C 대인 기준 온도로 가열될 수 있게 한다. 상기 가스 가열 기기(57)로부터의 유출구에서 파이프라인들(68, 59)은 상기 가스를 상기 버너(5)를 향하여 운반한다.
도 5에서 상기 버너(5)에 급송하는 상기 공급 회로는 상기 부 회로와 공통되는 다른 회로 부분을 포함한다. 이 회로 부분은 공동으로, 상기 탱크(2) 내에서 증발된 천연 가스가 수집될 수 있게 한다. 이 회로 부분은 공동으로, 상기 탱크(2)의 상부 부분 안으로 개방된 파이프라인(71), 삼방향 연결부(70)에 의해 상기 파이프라인(71)에 연결된 파이프라인(48), 및 삼방향 연결부(50)에 의해 상기 파이프라인(71)에 연결된 파이프라인(14)을 포함한다. 게다가 상기 파이프라인(14)은 삼방향 연결부(60)에 연결되며, 그 삼방향 연결부(60)는 상기 파이프라인(14)을 상기 상 분리기(11b)를 향하여 그리고 상기 밸브들(143, 243)을 향하여 이어지는 일련의 파이프라인들(39, 40)에 연결하고 밸브(160)가 구비된 파이프라인(56)에 연결하는바, 그 파이프라인(56)은 상기 천연 가스의 무거운 분획물이 회수되어 상기 버너(5) 안에서 이용될 수 있도록 상기 상 분리기(11b)가 우회될 수 있게 한다.
그 후에, 도 4와 함께 위에서 상세화된 바와 같이, 상기 파이프라인(56)이 상기 가스 흐름을 상기 가스 가열 기기(57)를 향하여 운반한 후에 상기 가스 가열 기기(57)의 유출구에서 파이프라인들(68, 59)이 상기 가스를 상기 버너(5)를 향하여 운반한다.
상기 탱크(2) 안에서 증발된 천연 가스의 경로와 천연 가스의 강제 증발의 경로가 이해의 편이를 위하여 2개의 상이한 도면에 도시되었지만, 상기 버너(5)로 천연 가스를 운반하기 위에서 이 2개의 경로들을 동시에 이용하는 것도 전적으로 가능하다는 점이 주목된다.
유리하게는 상기 천연 가스 처리 및 전달 시스템(3)에는 전달되는 액화 천연 가스의 메탄가(methane number)를 나타내는 변수를 모니터링하기 위한 장치가 구비된다. 상기 메탄가는 바람직하지 않은 노킹 현상을 견딜 수 있는 가스 혼합물(gaseous mixture)의 능력을 표시하며, 0 내지 100 사이에 포함된다. 상기 메탄가는 상기 천연 가스의 조성에 의존한다. 순수한 메탄에 대한 상기 메탄가는 100이다. 가령 프로판 및/또는 부탄 및/또는 펜탄과 같은 더 무거운 탄화수소류의 비율이 증가될수록 상기 메탄가는 감소된다.
상기 천연 가스의 메탄가를 나타내는 변수를 모니터링하기 위한 그러한 장치는 특히, 상기 천연 가스의 가벼운 분획물의 가스 흐름의 유량을 측정하기 위하여 상 분리기들(11a, 11b) 중의 하나 또는 둘 모두의 하류에 배치된, 예컨대 파이프라인(42) 안에 배치된 하나 이상의 유량계들을 포함할 수 있다. 이 유량은 전달되는 액화 천연 가스의 메탄가를 나타낸다. 이는 왜냐하면 일정한 펌핑 유량에 있는 정상 상태 조건(steady state conditions)하에서 상기 탱크(2)가 빌수록, 그리고 무거운 탄화수소류의 농도가 증가할수록, 이 유량이 감소되는 경향을 가질 것이기 때문이다.
대안으로서 또는 추가적으로, 상기 탱크(2) 안에서 수집된 증발된 가스의 온도를 측정하기 위하여 예컨대 상기 탱크 안에서 수집된 증발된 가스를 전달하기 위한 상기 파이프라인(48) 안에 온도 센서를 두는 것도 마찬가지로 가능하다. 이는 왜냐하면 상기 증발된 가스의 온도가 높을수록, 상기 탱크가 담은 무거운 탄화수소류의 비율이 통행(voyage)의 마지막에 가까워짐에 따라 더 높기 때문이다.
게다가, 대안으로서 또는 추가적으로, 상기 응축물 수집 컨테이너들(72a, 72b) 중의 적어도 하나의 퍼징 빈도를 기록(log)하는 것도, 그리고/또는 상기 컨테이너들(72a, 72b) 중의 적어도 하나의 응축물 수준이 어떻게 변화(evolve)되는지를 모니터링하는 것도 마찬가지로 가능하다.
그 모니터링 장치는 하기에서 언급되는 센서들 중의 적어도 하나에 의하여 수집된 데이터를 수신 및 프로세싱할 수 있는 제어 유닛도 포함한다. 상기 제어 유닛은 상기 메탄가를 나타내는 변수(들)를 문턱값에 대하여 비교한다. 이 비교에 기초하여, 상기 제어 유닛은 알람(alarm)을 발생시킬 수 있거나, 천연 가스가 상기 추진 유닛 및/또는 상기 발전기의 에너지-생산 장비(4, 6)에 급송되는 작동 모드로부터 상기 천연 가스의 무거운 분획물이 회수되어 상기 에너지 생산 설비의 상기 버너(5)로 운반되는 작동 모드로 자동적으로 전환(switch)할 수 있다. 실제로는, 상기 메탄가를 나타내는 변수가 약 80보다 낮은 메탄가인 때에, 상기 제어 유닛은 알람을 발생시키거나 상기 천연 가스의 무거운 분획물이 회수 및 이용되는 모드로 자동적으로 전환한다.
작동 모드의 그러한 자동적 전환이 예견되는 실시례에서, 상기 모니터링 장치는 상기 가스 흐름이 상기 상 분리기(11b)를 우회하여 상기 버너(5)를 향하도록 전환하기 위하여, 기준 신호(reference signal)를 상기 삼방향 연결부들(55 및 60)에 구비된 하나 이상의 밸브들(155, 255, 160, 143, 243)로 송신할 수 있다.
상기 에너지-생산 장비가 가스/디젤로 작동하는 하이브리드 연소 엔진이며, 이와 병행하여 상기 천연 가스의 무거운 분획물이 회수되어 상기 버너(5)로 운반되는 작동 모드로 전환되는 때에, 상기 추진 유닛의 연소 엔진(4) 및/또는 상기 발전기(6)의 엔진은 상기 선박의 추진을 계속하기 위하여, 그리고/또는 전기의 발생을 위하여 디젤 모드로 전환된다.
도 6에는 상기 탱크(2)의 가열을 가능하게 하는 방법이 실시되는 때의 상기 천연 가스의 경로가 도시된다. 이 방법은 상기 탱크(2)가 거의 빈 때에 실시되며, 그때 잔류 천연 가스는 가스 형태로 상기 탱크(2) 안에 있다.
상기 가열 방법의 실시중에 상기 천연 가스는 상기 탱크(2)의 하부 부분으로 개방된 파이프라인(52)을 이용하여 상기 탱크(2)의 하부 부분에 수집된다.
도시된 실시례에서 상기 탱크(2)의 하부 부분으로 개방된 파이프라인(52)은 전환 가능한 삼방향 연결 부재(53)에 연결되는바, 그 전환 가능한 삼방향 연결 부재(53)는 선택적으로, 가스 흐름이 상기 탱크(2)의 하부 부분에 수집될 수 있도록 상기 파이프라인(52)이 상기 가열 회로의 상류부의 파이프라인(51)에 연결되게 하거나, 또는 액화 천연 가스가 육상 저장소로부터 상기 탱크(2)로 전달될 수 있도록 상기 파이프라인(52)이 상기 탱크(2)를 충전(fill)하기 위한 충전 회로(61)에 연결되게 한다.
게다가, 상기 가열 회로의 상류부의 상기 파이프라인(51)은 하류에서 삼방향 연결부(50)에 연결된다. 상기 밸브들(170, 150)은 상기 탱크(2) 안에 수집된 상기 증발된 가스의 전달을 가능하게 하는 파이프라인(48), 또는 상기 가열 회로의 상류부의 파이프라인(51)의 파이프라인(14)에의 선택적 연결을 가능하게 한다.
이에 따라 상기 가열 회로의 상기 상류부는 상기 탱크의 하부 부분에서 수집된 가스를 상기 압축기들로 운반하도록 상기 파이프라인들(39, 40 및 42)에 의해 상기 압축기들(16a, 16b)의 유입구에 연결될 수 있다. 상기 탱크(2)를 가열하는 방법의 실시를 위하여 상기 압축기들(16a, 16b)을 떠나는 상기 가스 흐름의 온도는 예컨대 50°C 대의 온도이다.
이에 따라 상기 파이프라인들(14, 39, 40 및 42) 및 상기 압축기들(16a, 16b) 중의 적어도 하나를 포함하는 회로 부분은, 가스를 에너지-생산 장비(4, 6)에, 그리고 상기 가열 회로에 공급하는 부 회로와 공통된다. 결과적으로, 가스들을 처리 및 전달하기 위한 상기 시스템(3)의 설계가 최적화되고, 상기 압축기들(16a, 16b) 중의 적어도 하나는 에너지-생산 장비(4, 6)에 공급하기 위한 가스 흐름을 준비하면서, 또한 상기 탱크(2)를 가열하는 방법을 실시하는 것에 관련된다.
상기 압축기들(16a, 16b)로부터의 유출구에서, 삼방향 연결부들(62, 63)은 상기 압축기들(16a, 16b)의 유출구를 밸브들(162, 163)이 구비된 파이프라인들(64, 65)에 연결하고, 밸브들(262, 263)이 구비되며 상기 부 공급 회로를 향하여 개방된 파이프라인들에 연결한다. 상기 파이프라인들(64, 65)은 삼방향 연결부들(66, 67)을 거쳐 파이프라인(56)에 연결되는바, 그 파이프라인(56)은 상기 버너(5)에 급송하는 상기 공급 회로의 일부를 형성하고 상기 가스 가열 기기(57)로 이어진다.
이에 따라, 상기 탱크(2)를 가열하기 위하여 상기 가스 흐름은 상기 압축기들(16a, 16b) 및 상기 가열 기기(57) 둘 모두를 통과한다. 상기 가스 가열 기기(57)를 떠나는 때에 상기 가스 흐름은, 예컨대 80°C 대의 온도를 가진다.
게다가, 상기 가스 가열 기기(57)를 떠나는 때에 파이프라인(68)은 삼방향 연결부(69)로 이어지며, 그 삼방향 연결부(69)는 상기 흐름의 과잉의 일부(excess part)가 밸브(169)가 구비된 파이프라인(59)을 통하여 상기 버너(5)로 제거될 수 있게 하며, 상기 가스 흐름의 다른 일부가 밸브(269)가 구비된 파이프라인(49)을 통하여 상기 탱크(2)로 복귀할 수 있게 하는바, 상기 파이프라인(49)은 상기 탱크(2)로 이어지는 복귀 부위를 형성한다.
따라서 상기 파이프라인(56), 상기 가스 가열 기기(57) 및 상기 파이프라인(68)이, 탱크(2) 가열용 가열 회로와 상기 버너(5)에 가스를 급송하는 상기 공급 회로에 공통되는 회로 부분을 한정한다는 점이 이해될 것이다. 결과적으로, 상기 파이프라인들(64, 65)은 상기 탱크(2) 가열 회로와 상기 버너(5)에 가스를 급송하는 상기 공급 회로에 공통되는 회로 부분에 상기 압축기들(16, 16b)의 유출구가 연결될 수 있게 하는 연결 부위들을 형성한다.
상기 탱크(2)로 이어지는 복귀 부위를 형성하는 파이프라인(49)은 상기 삼방향 연결부(70)를 거쳐, 상기 탱크(2)의 상부 부분으로 개방된 파이프라인(71)으로 연결된다. 따라서, 상기 밸브들(170, 270)의 위치에 따라 상기 탱크(2)의 상기 상부 부분으로 개방된 상기 파이프라인(71)이 에너지-생산 장비(4, 6) 또는 상기 버너(5)에 천연 가스를 공급하는 것이 요망되는 때에는 상기 탱크(2) 안에서 증발된 가스를 수집하기 위하여 이용될 수 있거나, 또는 상기 탱크(2)를 가열하는 것이 요망되는 경우에는 뜨거운 가스를 주입하기 위하여 이용될 수 있다.
결과적으로, 상기 탱크(2)를 가열하기 위한 방법의 실시중에 뜨거운 가스는 상기 탱크(2)의 상부 부분으로 주입되면서 그 가스는 상기 탱크(2)의 하부 부분으로부터 추출(extract)된다. 상기 뜨거운 가스가 성질상(by nature) 상기 탱크(2)의 상부로 상승하려는 경향을 가짐에 따라, 그러한 구성이 상기 탱크(2)의 열적 성층(thermal stratification)을 얻는 것을 가능하게 함으로써 상기 탱크(2)를 가열하는 방법의 효율을 증가시킨다.
그 자체로 알려진 방식으로, 도 7에 도시된 바와 같이 적재 파이프라인/양하 파이프라인은 상기 탱크(2)로부터의 또는 상기 탱크(2)로의 LNG 화물을 운송하기 위하여 적합한 커넥터들에 의하여 해상 또는 항만 터미널에 연결될 수 있다.
도 7에는 액화 천연 가스 공급 스테이션(82), 수중 파이프(83) 및 육상 설비(81)를 포함하는 해상 터미널의 일 예시가 도시되어 있다. 상기 액화 천연 가스 공급 스테이션(82)은 이동식 아암(mobile arm; 84) 및 상기 이동식 아암(84)을 지지하는 타워(tower; 85)를 포함하는 고정식 육상 설비이다. 상기 이동식 아암(84)은 상기 적재 파이프라인들에 연결될 수 있는 단열 유연성 호스들(insulated flexible hoses; 80)을 지지한다. 배향 가능한 이동식 아암(orientable mobile arm; 84)은 모든 크기의 선박들에 적합화된다. 미도시된 연결 파이프는 위로 상기 타워(85) 내측으로 연장된다. 상기 액화 천연 가스 공급 스테이션(82)은 상기 선박(1)의 탱크가 육상 시설(81)로부터 충전될 수 있게 한다. 그 육상 시설은 액화 가스 저장 탱크들(86), 및 상기 수중 파이프(83)에 의해 상기 액화 천연 가스 공급 스테이션(82)에 연결되는 연결 파이프들(87)을 포함한다. 상기 수중 파이프(83)는 상기 액화 가스가 상기 액화 천연 가스 공급 스테이션(82)과 상기 육상 시설(81) 사이에서 이송될 수 있게 한다.
상기 액화 가스를 이송하는 데에 필요한 압력을 발생시키기 위하여, 상기 선박(1) 내의 펌프들 및/또는 상기 육상 시설(81)에 구비된 펌프들 및/또는 적재 및 양하 스테이션(82)에 구비된 펌프들의 이용이 이루어진다.
비록 본 발명이 수개의 특정 실시례들과 함께 설명되었지만 본 발명이 어떻게든 그 특정 실시례들에 한정되지 않는다는 점과 본 발명이 설명된 수단들의 본 발명의 범위에 속하는 모든 기술적 균등물 및 그의 조합을 포함한다는 점은 아주 명백하다.
특히, 위에서 설명된 실시례들에서는 선박이 단 하나의 액화 천연 가스 저장 탱크를 포함하지만, 가스 처리 및 전달 시스템이 복수개의 저장 탱크들에 연결되는 것도 마찬가지로 가능하다. 그 경우에 상기 저장 탱크들 각각에는 펌프들로부터 급송되는 흡입 파이프라인들, 및 그 탱크의 상부 부분 및 하부 부분 안으로 개방된 파이프라인들이 구비되는바, 이들은 위에서 설명된 바와 같은 처리 시스템 회로들(treatment system circuits)에 연결된다.
더욱이 주목될 바로서, 연결 부재라는 용어가 삼방향 연결부와, 하나 이상의 들어오는 파이프라인들 또는 하나 이상의 나가는 파이프라인들을 구비한 여러 밸브들의 조합을 기술하는 것으로 위에서 이용된 반면에, 이 용어는 2개의 들어오는 파이프라인들이 하나의 나가는 파이프라인에 연결될 수 있게 하거나 하나의 들어오는 파이프라인이 2개의 나가는 파이프라인들에 연결될 수 있게 하는 기술적 균등물들로서, 상황에 따라 상기 2개의 들어오는 파이프라인들 중의 하나로부터의 흐름 또는 상기 2개의 나가는 파이프라인들 중의 하나를 향한 흐름을 우선시(promote)하기 위한, 또는 들어오는 흐름을 2개의 나가는 흐름들 간에 나뉘어질 수 있게 하거나 2개의 들어오는 흐름들을 하나의 나가는 흐름으로 결합될 수 있게 하기 위한 선택이 이루어질 수 있게 하는 수단이 구비된 모든 기술적 균등물들로 확장된다.
"포함하다", "가지다" 또는 "구비하다"라는 동사들 및 그 동사들의 활용 형태들(conjugated forms)은 청구항에 열거된 것들과 다른 요소들 또는 다른 단계들이 존재하는 것을 배제하지 않는다. 요소 또는 단계에 있어서 "일" 또는 "하나"라는 부정관사의 이용은 달리 언급되지 않는 한 그러한 요소들 또는 단계들이 복수개가 있다는 것을 배제하지 않는다.
청구항들에서 괄호 사이에 있는 임의의 참조부호가 청구항에 대한 한정사항을 암시하는 것으로서 해석되어서는 아니된다.

Claims (13)

  1. 천연 가스를 처리 및 전달하기 위한 시스템으로서:
    - 연소 엔진, 연료 셀 또는 가스 터빈으로부터 선택된 에너지-생산 장비에 급송(feed)하는 공급 회로로서, 천연 가스가 액화 천연 가스 저장 탱크(2)로부터 상기 에너지-생산 장비(4, 6)로 전달될 수 있게 하고, 상기 탱크(2)에 연결된 상류부(upstream portion) 및 상기 에너지-생산 장비(4, 6)에 연결된 하류부(downstream portion)를 포함하는, 공급 회로;
    - 천연 가스를 상기 탱크(2)로부터 버너(5)로 전달될 수 있게 하며, 상기 탱크(2)에 연결된 상류부 및 상기 버너(5)에 연결된 하류부를 포함하는 버너 공급 회로; 및
    - 상기 탱크(2)의 하부에서 가스 흐름을 수집하고 그 가스 흐름을 상기 탱크(2)의 상부 안으로 주입(inject)할 수 있는, 탱크(2) 가열용 가열 회로로서, 상기 탱크(2)의 상기 하부 안으로 개방된 파이프라인(52)에 연결된 상류부 및 상기 탱크(2)의 상기 상부 안으로 개방된 파이프라인(71)에 연결된 하류부를 포함하는, 가열 회로;를 포함하고,
    - 상기 에너지-생산 장비 공급 회로 및 상기 가열 회로는 압축기(compressor; 16a, 16b)를 포함하는 회로 부분을 공동으로(in common) 포함하고, 상기 압축기는 유입구 및 유출구를 구비하고 가스 흐름의 압력 및 온도가 증가될 수 있게 하고, 상기 회로 부분은 상류에서 전환 가능한 제1 삼방향 연결 부재(50, 150, 170)에 의해, 그리고 하류에서 전환 가능한 제2 삼방향 연결 부재(62, 162, 262; 63, 163, 263)에 의해 공동으로 경계 지어지며, 상기 전환 가능한 제1 삼방향 연결 부재는 상기 에너지-생산 장비 공급 회로의 상기 상류부 또는 상기 가열 회로의 상기 상류부가 상기 압축기(16a, 16b)의 상기 유입구에 선택적으로 연결될 수 있게 하며, 상기 전환 가능한 제2 삼방향 연결 부재는 상기 압축기의 상기 유출구가 상기 에너지-생산 장비 공급 회로의 상기 하류부 또는 상기 가열 회로의 상기 하류부에 선택적으로 연결될 수 있게 하며;
    - 상기 가열 회로의 상기 하류부는 제3 삼방향 연결 부재(69)를 포함하며, 상기 제3 삼방향 연결 부재는 상기 가열 회로 내에서 상기 버너(5)를 향하여 전달되는 상기 가스 흐름의 일부를 제거하기 위하여, 상기 버너(5)에 급송하는 상기 공급 회로의 상기 하류부에 상기 가열 회로의 상기 하류부가 연결될 수 있게 하는, 천연 가스 처리 및 전달 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가열 회로의 상기 하류부는 상기 압축기의 상기 유출구에의 연결을 위한 연결 부위(connection section; 64, 65) 및 상기 탱크(2)를 향하여 이어지는 복귀 부위(return section; 49)를 포함하고, 상기 가열 회로 및 상기 버너 공급 회로의 하류부는 가스 가열 기기(gas heating appliance; 57)를 포함하는 부분을 공동으로 포함하며, 상기 가스 가열 기기는 유입구 및 유출구를 구비하며, 상기 부분은 상류에서 전환 가능한 제4 삼방향 연결 부재(66, 67, 160, 162, 163)에 의해, 그리고 하류에서 상기 제3 삼방향 연결 부재(69, 169, 269)에 의해 공동으로 경계 지어지며, 상기 전환 가능한 제4 삼방향 연결 부재는 상기 버너 공급 회로(5)의 상기 상류부 또는 상기 가열 회로의 상기 압축기(16a, 16b)의 상기 유출구에 있는 상기 연결 부위(64, 65)가 상기 가열 기기(57)의 상기 유입구에 선택적으로 연결될 수 있게 하며, 상기 제3 삼방향 연결 부재는 상기 가스 가열 기기(57)의 상기 유출구가 부수적으로 상기 버너 공급 회로의 상기 하류부에, 그리고 상기 가열 회로의 탱크 복귀 부위(return-to-tank section; 49)에 연결될 수 있게 하는, 천연 가스 처리 및 전달 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 천연 가스 처리 및 전달 시스템은 전환 가능한 삼방향 연결 부재(70, 170, 270)를 포함하며, 상기 전환 가능한 삼방향 연결 부재(70, 170, 270)는 상기 탱크의 상기 상부 안으로 개방된 상기 파이프라인(71)이 한편으로는 상기 가스 흐름으로 하여금 상기 탱크(2)의 상기 상부 안으로 주입될 수 있도록 상기 가열 회로의 상기 하류부에, 또는 다른 한편으로는 상기 탱크(2) 안에서 증발된 가스로 하여금 수집될 수 있도록 상기 에너지-생산 장비(4, 6)에 급송하는 상기 공급 회로의 상기 상류부 및/또는 상기 버너 공급 회로의 상기 상류부에 선택적으로 연결될 수 있게 하는, 천연 가스 처리 및 전달 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 탱크 충전 회로(tank filling circuit; 61) 및 전환 가능한 삼방향 연결 부재(53)를 포함하고, 상기 전환 가능한 삼방향 연결 부재(53)는 상기 탱크(2)의 하부 부분 안으로 개방된 상기 파이프라인(52)이 한편으로는 가스 흐름으로 하여금 상기 탱크(2)의 상기 하부 부분 안에서 수집될 수 있도록 상기 가열 회로의 상기 상류부에, 또는 다른 한편으로는 상기 탱크 충전 회로에 선택적으로 연결될 수 있게 하는, 천연 가스 처리 및 전달 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지-생산 장비 공급 회로는 상 분리기(phase separator; 11a)를 포함하며, 상기 상 분리기는 하류에서, 한편으로는 가장 긴 탄소 골격(carbon chain)을 가진 탄화수소류를 포함하는 천연 가스의 무거운 분획물(heavy fraction)이 응축물의 형태로 상기 탱크(20)로 복귀될 수 있게 하는 복귀 파이프(12a)에 연결되며, 다른 한편으로는 가장 짧은 탄소 골격을 가진 탄화수소류를 포함하는 천연 가스의 가벼운 분획물(light fraction)을 이끌기(conduct) 위하여 상기 압축기(4)의 상기 유입구에 연결된 파이프(42)에 연결되는, 천연 가스 처리 및 전달 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 버너 공급 회로(5)는 상기 상 분리기(11a)를 우회하는, 천연 가스 처리 및 전달 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압축기(16a, 16b)는 다단 압축기인, 천연 가스 처리 및 전달 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 천연 가스 처리 및 전달 시스템은 압축기 보호 장치를 포함하며, 상기 보호 장치는 밸브(18a, 18b)가 장착된 재순환 루프(44)를 포함하고, 상기 밸브(18a, 18b)는 상기 압축기(16a, 16b)의 하류에서 수집된 가스 흐름이 상기 압축기(16a, 16b)의 상류로 복귀될 수 있게 하는, 천연 가스 처리 및 전달 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지-생산 장비(4, 6)에 급송하는 상기 공급 회로와 상기 가열 회로에 공통되는 회로 부분은 병렬로 배치된 복수개의 압축기들(16a, 16b)을 포함하는, 천연 가스 처리 및 전달 시스템.
  10. 액화 가스 저장 탱크(2), 에너지-생산 장비로서 연소 엔진, 연료 셀 및 가스 터빈(4, 6)으로부터 선택된 에너지-생산 장비(4, 6), 버너(5)가 구비된 에너지 생산 설비(energy production installation), 및 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 상기 천연 가스 처리 및 전달 시스템을 포함하는, 선박.
  11. 제10항에 있어서, 상기 에너지-생산 장비(4, 6)는 상기 선박의 추진을 위하여 의도되는, 선박.
  12. 제11항에 따른 선박(1)의 탱크를 충전하는 방법으로서, 상기 방법에서 유체는 부유식 저장 시설 또는 육상 저장 시설(81)로부터 단열(insulated) 파이프라인들(80)을 통하여 상기 선박(1)의 상기 탱크(2)로 전달되는, 선박 탱크 충전 방법.
  13. 유체 이송 시스템으로서, 상기 시스템은, 제11항에 따른 선박(1), 상기 선박의 선체 내에 설치된 상기 탱크(2)를 부유식 저장 시설 또는 육상 저장 시설(81)에 연결하는 방식으로 배치된 단열 파이프라인들(80), 및 상기 부유식 저장 시설 또는 육상 저장 시설로부터 상기 단열 파이프라인들을 통해 유체 흐름(stream of fluid)을 상기 선박의 상기 탱크로 구동시키기 위한 펌프를 포함하는, 유체 이송 시스템.
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