KR20170073077A - 액화천연가스 재기화 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

저장탱크 내의 액화천연가스를 재기화시켜 수요처로 공급하는 액화천연가스 재기화 방법이 개시된다.
상기 액화천연가스 재기화 방법은, 1) 상기 저장탱크에 설치된 가열수단에 의해 상기 저장탱크 자체를 가열시켜, 상기 저장탱크 내부에 증발가스를 발생시키고, 2) 상기 저장탱크 내부에서 발생된 증발가스를 압축시키고, 3) 상기 압축된 증발가스를 가열시키고, 4) 상기 가열된 증발가스를 수요처로 공급한다.

Description

액화천연가스 재기화 방법 및 시스템{Liquefied Natural Gas Regasification Method and System}
본 발명은 액화천연가스 재기화 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저장탱크 내의 액화천연가스를 재기화시킨 후 수요처가 요구하는 압력 및 온도로 압축 및 가열시킨 후 수요처로 공급하는, 액화천연가스 재기화 방법 및 시스템에 관한 것이다.
천연가스는 통상 액화되어 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas) 상태로 원거리에 걸쳐 수송된다. 액화천연가스는 천연가스를 대략 상압 -163℃ 근처의 극저온으로 냉각하여 얻어지는 것으로, 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭적으로 감소되므로 해상을 통한 원거리 운반에 적합하다.
액체 상태로 운반된 액화천연가스는 다시 기화되어 육상 수요처로 공급되는데, 일반적으로 재기화기에 의해 기화된 후 수요처가 요구하는 압력 및 온도로 압축 및 가열되어 수요처로 공급된다. 또한, 저장탱크 내의 액화천연가스는 운반 도중에 선박 엔진 등의 연료로 사용될 수도 있는데, 이 경우에도 액화천연가스를 재기화기에 의해 기화시키는 과정이 필요하다.
한편, 저장탱크를 단열하여도 외부의 열을 완벽하게 차단시키는 데에는 한계가 있고, 저장탱크 내부로 전달되는 열에 의해 액화천연가스는 저장탱크 내에서 지속적으로 기화하게 된다. 저장탱크 내부에서 기화된 액화천연가스를 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)라고 한다.
저장탱크 내부에 저장된 액화천연가스를 육상 수요처로 운송하는 것이 선박의 운항 목적이므로, 저장탱크 내부의 액화천연가스를 얼만큼 보존시키는지는 경제성과 직결된다. 따라서, 종래에는 저장탱크 내부에서의 증발가스 발생을 최대한 억제하고, 생성된 증발가스를 최대한 많이 재액화시켜 저장탱크로 돌려보내는 데에 초점을 맞추어 기술을 개발하고 있었다.
본 발명은, 저장탱크 내부의 증발가스 발생을 억제해야 한다는 기존의 생각을 전환하여, 저장탱크 자체를 가열하여 증발가스를 필요량만큼 생성하는, 액화천연가스 재기화 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 저장탱크 내의 액화천연가스를 재기화시켜 수요처로 공급하는 액화천연가스 재기화 방법에 있어서, 1) 상기 저장탱크에 설치된 가열수단에 의해 상기 저장탱크 자체를 가열시켜, 상기 저장탱크 내부에 증발가스를 발생시키고, 2) 상기 저장탱크 내부에서 발생된 증발가스를 압축시키고, 3) 상기 압축된 증발가스를 가열시키고, 4) 상기 가열된 증발가스를 수요처로 공급하는, 액화천연가스 재기화 방법이 제공된다.
상기 2)단계에서 압축된 증발가스를, 일부 분기시켜 압력용기로 보낼 수 있고, 상기 압력용기에 저장된 증발가스는 상기 가열기로 보낼 수 있다.
상기 1)단계에서 상기 저장탱크 내부에서 발생되어, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스를 일부 분기시킨 후 압축시켜 재응축기로 보낼 수 있고, 상기 재응축기로 공급된 증발가스를 상기 저장탱크에서 배출된 액화천연가스와 혼합시켜 재액화시킬 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 저장탱크 내의 액화천연가스를 재기화시켜 수요처로 공급하는 액화천연가스 재기화 시스템에 있어서, 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 제1 압축기에 의해 압축시키고 가열기에 의해 가열시킨 후 수요처로 보내는 공급라인을 포함하고, 상기 저장탱크는 가열수단에 의해 가열되어 증발가스를 발생시키는, 액화천연가스 재기화 시스템이 제공된다.
상기 액화천연가스 재기화 시스템은, 상기 제1 압축기 후단의 상기 공급라인으로부터 분기하여, 상기 제1 압축기에 의해 압축된 증발가스를 압력용기로 공급한 후, 상기 가열기 전단의 상기 공급라인으로 다시 합류하는 압력용기라인을 더 포함할 수 있다.
상기 액화천연가스 재기화 시스템은, 상기 공급라인으로부터 분기되어, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스의 일부를 제2 압축기에 의해 압축시킨 후 재응축기로 보내는 재응축라인을 더 포함할 수 있다.
상기 액화천연가스 재기화 시스템은, 상기 제1 압축기 전단의 상기 공급라인 상에 설치되는 제1 밸브를 더 포함할수 있고, 상기 재응축라인은, 상기 제1 밸브와 상기 제1 압축기 사이의 상기 공급라인으로부터 분기될 수 있다.
상기 액화천연가스 재기화 시스템은, 상기 제1 압축기와 상기 가열기 사이의 상기 공급라인 상에 설치되는 제2 밸브를 더 포함할 수 있고, 상기 제2 밸브는, 상기 압력용기라인이 상기 공급라인으로부터 분기되는 지점과, 상기 압력용기라인이 상기 공급라인으로 합류되는 지점 사이에 설치될 수 있다.
상기 가열수단은 상기 저장탱크의 1차 단열층에 설치될 수 있다.
상기 액화천연가스 재기화 시스템은, 상기 저장탱크에 설치되는 추가 단열층을 더 포함할 수 있고, 상기 추가 단열층은 상기 가열수단 바깥쪽에 설치될 수 있다.
본 발명의 액화천연가스 재기화 방법 및 시스템에 의하면, 저장탱크 자체를 가열하여 증발가스를 필요량만큼 생성시키므로, 저장탱크로부터 배출된 액화천연가스를 재기화시키는 재기화기를 생략할 수 있다는 장점이 있다. 재기화기를 생략하면 시스템의 구성이 간단해지고 재기화기를 설치하기 위한 비용, 재기화기를 작동시키는데 들어가는 비용 및 유지 비용 등을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액화천연가스 재기화 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 액화천연가스 재기화 방법 및 시스템은, 액화천연가스 이외의 액화가스에도 다양하게 응용되어 적용될 수 있으며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있고, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액화천연가스 재기화 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 액화천연가스 재기화 시스템은, 저장탱크(100)로부터 배출되는 증발가스를 제1 압축기(210)에 의해 압축시키고, 가열기(400)에 의해 가열시킨 후 수요처로 보내는 공급라인(L1)을 포함한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 저장탱크(100)는, 내부에 액화천연가스를 저장하며, 저장탱크(100)를 가열시켜 증발가스를 생성하는 가열수단(130)을 포함한다. 본 실시예의 저장탱크(100)는 1차 단열층(110) 및 2차 단열층(120)을 포함할 수 있는데, 가열수단(130)은 액화천연가스와 근접한 위치인 1차 단열층(110)에 설치되는 것이 바람직하다. 저장탱크(100)의 1차 단열층(110) 및 2차 단열층(120)은, 폴리우레탄 폼, 폴리스티렌 등을 포함할 수 있다.
본 실시예의 가열수단(130)은, 열전소자일 수도 있고, 선박의 폐열을 공급하는 수단일 수도 있다. 또한, 코퍼댐을 가열하는 장치를 저장탱크(100)를 가열시키는데에 사용할 수도 있다. 가열수단(130)은, 기타 저장탱크(100) 내부에 열을 공급하는 다양한 수단일 수 있다.
본 실시예의 저장탱크(100)는, 가열수단(130) 바깥쪽에 형성되는 추가 단열층(140)을 포함할 수 있다. 추가 단열층(140)은 가열수단(130)을 보호하고, 가열수단(130)에 의한 저장탱크(100) 내부의 온도 상승으로부터 저장탱크(100) 자체의 온도 상승을 차단하는 역할을 한다.
본 실시예의 추가 단열층(140)은 가열수단(130)에 접하도록 형성되는 것이 바람직하며, 에어로겔(Aerogel) 구조를 포함할 수 있다. 가열수단(130)이 1차 단열층(110)에 설치되는 경우 추가 단열층(140)도 1차 단열층(110)에 설치되는 것이 바람직하다.
본 실시예의 액화천연가스 재기화 시스템은, 저장탱크(100)에 설치되는 가열수단(130)을 포함하므로, 별도의 재기화 장비 없이도 천연가스를 수요처에 공급할 수 있다는 장점이 있다.
본 실시예의 제1 압축기(210)는, 공급라인(L1) 상에 설치되어, 저장탱크(100)로부터 배출된 증발가스를 압축시킨다. 제1 압축기(210)는 수요처에서 요구하는 압력으로 증발가스를 압축시킬 수 있다.
본 실시예의 가열기(400)는, 제1 압축기(210) 후단의 공급라인(L1) 상에 설치되어, 저장탱크(100)로부터 배출된 후 제1 압축기(210)에 의해 압축된 증발가스를 가열시킨다. 가열기(400)는 수요처에서 요구하는 온도로 증발가스를 가열시킬 수 있다.
본 실시예의 액화천연가스 재기화 시스템은, 제1 압축기(210) 전단의 공급라인(L1) 상에 설치되어, 저장탱크(100)로부터 배출되는 증발가스의 유량 및 개폐를 조절하는 제1 밸브(610)를 더 포함할 수 있다. 제1 밸브(610)에 의해 저장탱크(100)로부터 배출되는 증발가스의 유량 및 개폐가 조절되므로, 제1 밸브(610)는 저장탱크(100) 내부 압력을 조절하는 역할도 하게 된다.
본 실시예의 액화천연가스 재기화 시스템은, 제1 압축기(210)와 가열기(400) 사이의 공급라인(L1) 상에 설치되어, 제1 압축기(210)에 의해 압축된 증발가스의 유량 및 개폐를 조절하는 제2 밸브(620)를 더 포함할 수 있다. 제2 밸브(620)에 의해 제1 압축기(210)에 의해 압축된 증발가스의 유량 및 개폐가 조절되므로, 제2 밸브(620)는 가열기(400) 및 수요처로 공급되는 증발가스의 공급 압력을 조절하는 역할도 하게 된다.
본 실시예의 액화천연가스 재기화 시스템은, 제1 압축기(210) 후단의 공급라인(L1)으로부터 분기하여, 제1 압축기(210)에 의해 압축된 증발가스를 압력용기(300)로 공급한 후 가열기(400) 전단의 공급라인(L1)으로 다시 합류하는, 압력용기라인(L2)을 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 액화천연가스 재기화 시스템이 압력용기라인(L2)을 포함하는 경우, 제2 밸브(620)는, 압력용기라인(L2)이 공급라인(L1)으로부터 분기되는 지점과 합류되는 지점 사이의 공급라인(L1) 상에 설치되는 것이 바람직하다.
본 실시예의 압력용기(300)는, 제1 압축기(210)에 의해 압축된 증발가스의 일부를 저장하였다가 공급라인(L1)으로 보내며, 제1 압축기(210)에 의해 압축된 증발가스의 압력에 견딜 수 있도록 설계된다.
본 실시예의 액화천연가스 재기화 시스템은, 압력용기(300) 전단의 압력용기라인(L2) 상에 설치되어, 제1 압축기(210)에 의해 압축된 후 압력용기(300)로 공급되는 증발가스의 유량 및 개폐를 조절하는 제3 밸브(630); 및 압력용기(300) 후단의 압력용기라인(L2) 상에 설치되어, 압력용기(300)로부터 공급라인(L1)으로 공급되는 증발가스의 유량 및 개폐를 조절하는 제4 밸브(640);를 더 포함할 수 있다.
종래와 같이 저장탱크(100) 내부의 액화천연가스를 재기화기에 의해 기화시킨 후 수요처로 공급하는 경우에는, 기화되는 천연가스의 양을 재기화기에 의해 비교적 정밀하게 조절할 수 있었다. 그러나, 본 실시예의 액화천연가스 재기화 시스템은, 가열수단(130)에 의해 저장탱크(100) 자체를 가열시켜 증발가스를 생성시키므로, 종래에 비해 기화되는 천연가스의 양을 조절하기가 쉽지 않다. 따라서, 본 실시예는 압력용기(300)와 후술하는 재응축기(500)를 포함하여 기화된 천연가스의 양이 필요량을 초과한 경우를 대비할 수 있도록 하였다.
일례로, 저장탱크(100) 내부에서 발생된 증발가스가 수요처의 요구량을 초과하는 경우, 제3 밸브(630)는 열고 제4 밸브(640)는 닫아 초과되는 증발가스를 공급라인(L1)으로부터 분기시켜 압력용기(300) 내에 저장하고, 압력용기(300)의 내부 압력이 설계 압력을 초과하기 전에, 제4 밸브(640)를 열어 압력용기(300) 내의 증발가스를 공급라인(L1)으로 보낼 수 있다.
제4 밸브(640)를 열어 압력용기(300) 내의 증발가스를 공급라인(L1)으로 보내는 경우, 압력용기(300)로부터 공급되는 증발가스의 양을 고려하여, 제1 압축기(210)로부터 공급라인(L1)을 따라 바로 가열기(400)로 보내지는 증발가스의 유량을 제2 밸브(620)에 의해 조절할 수 있으며, 압력용기(300) 내부의 증발가스의 양이 수요처에 공급하기에 충분한 경우에는 가열수단(130)의 작동을 중지시킬 수 있다.
본 실시예의 액화천연가스 재기화 시스템은, 공급라인(L1)으로부터 분기되어, 저장탱크(100)로부터 배출된 증발가스의 일부를 제2 압축기(220)에 의해 압축시킨 후 재응축기(500)로 보내는, 재응축라인(L3)을 더 포함할 수 있다. 재응축라인(L3)은, 제1 밸브(610)와 제1 압축기(210) 사이의 공급라인(L1)으로부터 분기되는 것이 바람직하다.
본 실시예의 액화천연가스 재기화 시스템은, 제2 압축기(220) 전단의 재응축라인(L3) 상에 설치되어, 제2 압축기(220)로 보내지는 증발가스의 유량 및 개폐를 제어하는 제5 밸브(650)를 더 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 액화천연가스 재기화 시스템은 종래에 재기화기를 포함하는 경우보다 기화되는 천연가스의 양을 조절하기 어려우므로, 재응축기(500)를 포함하여, 가열수단(130)에 의해 저장탱크(100) 내부에서 생성된 증발가스의 양이 필요량을 초과하는 경우를 대비할 수 있다.
일례로, 저장탱크(100) 내부에서 발생된 증발가스를 재응축시킬 필요가 없을 때에는 제5 밸브(650)를 닫은 상태로 유지시키고, 저장탱크(100) 내부에서 발생된 증발가스가 수요처의 요구량을 초과하는 경우, 제5 밸브(650)를 열어, 초과되는 증발가스를 공급라인(L1)으로부터 분기시킨다. 공급라인(L1)으로부터 분기되어 재응축라인(L3)을 따라 제2 압축기(220)에 의해 압축된 증발가스는, 재응축기(500)로 공급되고, 본 실시예의 재응축기(500)는 재응축라인(L3)을 따라 공급되는 증발가스를 저장탱크(100)로부터 배출되는 액화천연가스와 혼합시켜 재액화시킨다. 재응축기(500)에 의해 재액화된 액화천연가스는 저장탱크(100)로 되돌려 보내진다.
본 실시예의 액화천연가스 재기화 시스템은, 압력용기라인(L2)이 합류되는 지점 후단의 공급라인(L1) 상에 설치되어 증발가스의 유량을 측정하는 가스 미터기를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
100 : 저장탱크 110 : 1차 단열층
120 : 2차 단열층 130 : 가열수단
140 : 추가 단열층 210, 220 : 압축기
300 : 압력용기 400 : 가열기
500 : 재응축기 610, 620, 630, 640, 650 : 밸브

Claims (10)

  1. 저장탱크 내의 액화천연가스를 재기화시켜 수요처로 공급하는 액화천연가스 재기화 방법에 있어서,
    1) 상기 저장탱크에 설치된 가열수단에 의해 상기 저장탱크 자체를 가열시켜, 상기 저장탱크 내부에 증발가스를 발생시키고,
    2) 상기 저장탱크 내부에서 발생된 증발가스를 압축시키고,
    3) 상기 압축된 증발가스를 가열시키고,
    4) 상기 가열된 증발가스를 수요처로 공급하는, 액화천연가스 재기화 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 2)단계에서 압축된 증발가스를, 일부 분기시켜 압력용기로 보내고,
    상기 압력용기에 저장된 증발가스는 상기 가열기로 보내는, 액화천연가스 재기화 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 1)단계에서 상기 저장탱크 내부에서 발생되어, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스를 일부 분기시킨 후 압축시켜 재응축기로 보내고,
    상기 재응축기로 공급된 증발가스를 상기 저장탱크에서 배출된 액화천연가스와 혼합시켜 재액화시키는, 액화천연가스 재기화 방법.
  4. 저장탱크 내의 액화천연가스를 재기화시켜 수요처로 공급하는 액화천연가스 재기화 시스템에 있어서,
    상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 제1 압축기에 의해 압축시키고 가열기에 의해 가열시킨 후 수요처로 보내는 공급라인을 포함하고,
    상기 저장탱크는 가열수단에 의해 가열되어 증발가스를 발생시키는, 액화천연가스 재기화 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 압축기 후단의 상기 공급라인으로부터 분기하여, 상기 제1 압축기에 의해 압축된 증발가스를 압력용기로 공급한 후, 상기 가열기 전단의 상기 공급라인으로 다시 합류하는 압력용기라인을 더 포함하는, 액화천연가스 재기화 시스템.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 공급라인으로부터 분기되어, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스의 일부를 제2 압축기에 의해 압축시킨 후 재응축기로 보내는 재응축라인을 더 포함하는, 액화천연가스 재기화 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 압축기 전단의 상기 공급라인 상에 설치되는 제1 밸브를 더 포함하고,
    상기 재응축라인은, 상기 제1 밸브와 상기 제1 압축기 사이의 상기 공급라인으로부터 분기되는, 액화천연가스 재기화 시스템.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 압축기와 상기 가열기 사이의 상기 공급라인 상에 설치되는 제2 밸브를 더 포함하고,
    상기 제2 밸브는, 상기 압력용기라인이 상기 공급라인으로부터 분기되는 지점과, 상기 압력용기라인이 상기 공급라인으로 합류되는 지점 사이에 설치되는, 액화천연가스 재기화 시스템.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 가열수단은 상기 저장탱크의 1차 단열층에 설치되는, 액화천연가스 재기화 시스템.
  10. 청구항 4에 있어서,
    상기 저장탱크에 설치되는 추가 단열층을 더 포함하고,
    상기 추가 단열층은 상기 가열수단 바깥쪽에 설치되는, 액화천연가스 재기화 시스템.
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