KR20170048054A - 선박의 액화천연가스 공급 시스템 - Google Patents

선박의 액화천연가스 공급 시스템 Download PDF

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조용환
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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 선박의 액화천연가스 공급 시스템은 LNG 저장탱크, HP Pump, LNG Heat Exchanger, Vaporizer, heater, Gas compressor 및 HP Gas Tank를 포함한다.

Description

선박의 액화천연가스 공급 시스템{LNG Supply System for Ship}
본 발명은 선박의 액화천연가스 공급 시스템에 관한 것이고, 보다 구체적으로 저장탱크의 LNG로 액산 분리된 중탄화수소(heavy hydrocarbon)를 고압펌핑 후 열교환기, 기액분리기 및 히터를 거쳐 HP Gas Tank에 저장하고, HP Gas Tank에 저장된 연료를 엔진에 공급하는 선박의 액화천연가스 공급 시스템에 관한 것이다.
LNG(Liquefied Natural Gas)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 액화가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는, 액화된 상태로 액화가스 운반선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. LNG나 LPG 등의 액화가스는 천연가스 혹은 석유가스를 극저온(LNG의 경우 대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭적으로 감소되므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
액화가스 운반선은, 액화가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 이 액화가스를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해, 액화가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히, '화물창'이라 함)를 포함한다.
이와 같이 극저온 상태의 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크가 마련된 해상 구조물의 예로서는 액화가스 운반선 이외에도 LNG RV (Regasification Vessel)와 같은 선박이나 LNG FSRU (Floating Storage and Regasification Unit), LNG FPSO (Floating, Production, Storage and Off-loading)와 같은 구조물 등을 들 수 있다.
LNG RV는 자력 항해 및 부유가 가능한 액화가스 운반선에 LNG 재기화 설비를 설치한 것이고, LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 액화 천연가스를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 액화 천연가스를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 해상 구조물이다. 그리고, LNG FPSO는 채굴된 천연가스를 해상에서 정제한 후 직접 액화시켜 저장탱크 내에 저장하고, 필요시 이 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨싣기 위해 사용되는 해상 구조물이다. 본 명세서에서 해상 구조물이란, 액화가스 운반선, LNG RV 등의 선박을 비롯하여, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 구조물까지도 모두 포함하는 개념이다.
천연가스의 액화온도는 상압에서 약 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압에서 -163℃ 보다 약간만 높아도 증발된다. 종래의 LNG 운반선의 경우를 예를 들어 설명하면, LNG 운반선의 LNG 저장탱크는 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG에 지속적으로 전달되므로, LNG 운반선에 의해 LNG를 수송하는 도중에 LNG가 LNG 저장탱크 내에서 지속적으로 기화되어 LNG 저장 탱크 내에 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 발생한다. 발생된 증발가스는 저장탱크 내의 압력을 증가시키며 선박의 요동에 따라 액화가스의 유동을 가속시켜 구조적인 문제를 야기시킬 수 있기 때문에, 증발가스의 발생을 억제할 필요가 있다.
등록특허 제1298623호
본 발명의 일 관점은 설비투입 비용절감이 가능하고, 저장용량이 극대화되어 효율적으로 구현가능한 선박의 액화천연가스 공급 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 선박의 액화천연가스 공급 시스템은 HP Pump, LNG Heat Exchanger, Vaporizer, heater, Gas compressor, HP Gas Tank를 포함한다.
본 발명에 의하면 설비투입 비용절감이 가능하고, 저장용량이 극대화되어 효율적으로 구현가능한 선박의 액화천연가스 공급 시스템을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 액화천연가스 공급 시스템의 기본구성을 개략적으로 도시한 구성도.
도 2는 도 1에 도시한 선박의 액화천연가스 공급 시스템을 구현하기 위한 일실시예에 따른 개략적인 구성도.
도 3은 도 1에 도시한 선박의 액화천연가스 공급 시스템을 구현하기 위한 다른 실시예에 따른 개략적인 구성도.
도 4는 도 1에 도시한 선박의 액화천연가스 공급 시스템을 구현하기 위한 일실시예에 따른 개략적인 계통도.
도 5는 도 1에 도시한 선박의 액화천연가스 공급 시스템을 구현하기 위한 다른 실시예에 따른 개략적인 계통도.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일실시예에 따른 냉매회수, 정제 및 공급장치와 그 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 액화천연가스 공급 시스템의 기본구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도시한 바와 같이, 상기 선박의 액화천연가스 공급 시스템은 LNG 저장탱크의 BOG를 Main Engine 과 Generator Engine의 연료로 공급함에 더하여, HP GAS Tank 또는 IP/LP Gas Tank 로부터 공급받아 운전한다.
즉, BOG 발생량이 Engine 소비량에 미치지 못하는 경우에 HP Gas Tank 및 IP/LP Gas Tank 로부터 공급받아 운전한다.
또한, 상기 HP Gas Tank 및 IP/LP Gas Tank에는 가스가 저온으로 저장되어 저장용량을 극대화되고, 상기 LNG 저장탱크의 BOG 발생량이 부족할 때 투입한다.
도 2는 도 1에 도시한 선박의 액화천연가스 공급 시스템을 구현하기 위한 일실시예에 따른 개략적인 구성도이다.
도시한 바와같이, 일실시예에 따른 선박의 액화천연가스 공급 시스템은 HP Pump, LNG Heat Exchanger, Vaporizer, heater, Gas compressor, HP Gas Tank를 포함한다.
그리고, 상기 LNG 저장탱크에서 액상 분리된 Heavy Hydro Carbon은 HP Pump 에서 고압펌핑된 후, LNG Heat Exchanger로 유동된다.
그리고 상기 LNG Heat Exchanger, Vaporizer 및 heater로 순차적으로 유동된 후, HP Gas Tank에 저장된다.
또한, 상기 Vaporizer에서 기액 분리 과정에서 가스로 분리된 CH4/N2 Gas 는 메탄가 측정에서 80% 이상일 경우 heating 후 발전기 엔진 연료로 사용하고 메탄가가 충족되지 않을 경우 Gas Compressor 에서 고압가스로 압축 HP Gas Tank 로 보내 저장 하여 main engine 연료로 사용한다.
도 3은 도 1에 도시한 선박의 액화천연가스 공급 시스템을 구현하기 위한 다른 실시예에 따른 개략적인 구성도이다.
도시한 바와같이, 일실시예에 따른 선박의 액화천연가스 공급 시스템은 LP Pump, LNG Heat, Vaporizer 및 LP Gas Tank를 포함한다.
보다 구체적으로, 상기 LNG 저장탱크로 부터 Heavy Hydro Carbon 이 집적된 LNG는 LP Pump로 유동되고 상기 LP Pump에서 저압 Pumping된 후 LP vaporizer로 유동되어 기화된다. 그리고 상기 LNG 저장탱크로 부터 유동된 기존 BOG 와 mixing 된 다음, gas compressor에서 고압 압축된 후 HP Gas Tank에 저장된다.
또한, 고농도 N2 성분이 함유된 BOG와 mixing 후 gas compressor 에서 고압 압축 후 고압 가스는 tank에 저장된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 선박의 액화천연가스 공급 시스템은 HP Gas compressor + HP gas compressed Tank + IP gas compressed Tank unit + LP pump + LP vaporizer unit 로 운영하여 설비 투입 cost 절감 가능 한 system 이고 HP Pump, HP vaporizer 에 대한 maintenance cost 절감 할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시한 선박의 액화천연가스 공급 시스템을 구현하기 위한 일실시예에 따른 개략적인 계통도이고, 도 5는 도 1에 도시한 선박의 액화천연가스 공급 시스템을 구현하기 위한 다른 실시예에 따른 개략적인 계통도이다.

Claims (1)

  1. LNG 저장탱크, HP Pump, LNG Heat Exchanger, Vaporizer, heater, Gas compressor 및 HP Gas Tank를 포함하는 선박의 액화천연가스 공급 시스템.
KR1020150148936A 2015-10-26 2015-10-26 선박의 액화천연가스 공급 시스템 KR20170048054A (ko)

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