KR20170104608A - 선박에 탑재된 극저온 유체의 저장 및 수송을 위한 장치 - Google Patents

선박에 탑재된 극저온 유체의 저장 및 수송을 위한 장치 Download PDF

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KR20170104608A
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Abstract

본 발명은 선박(1)에 탑재된 극저온 유체의 저장 및 수송을 위한 장치에 관한 것으로서, 상기 장치는 2 상 액체-증기 평형 상태인 극저온 유체를 저장하기 위한 밀봉되고 단열된 탱크(2,3,4,5,102,202)를 포함하고, 상기 장치는 탱크의 내측으로부터 외측으로 극저온 유체의 증기 상을 배출시키기 위한 통로를 형성하도록 탱크를 통과하는 적어도 2 개의 밀봉된 파이프(22,23,24,25)를 포함하고, 2 개의 밀봉된 파이프(22,23,24,25)들 각각은 상부벽(13)의 밀봉 멤브레인(21)에서 탱크의 내측으로 이어지는 수집 단부를 포함하고; 상기 2 개의 밀봉된 파이프(22, 23,24, 25)들의 수집 단부들은 상기 상부벽(13)의 2 개의 대향하는 단부들에 위치된 상부벽(13)의 2 개 영역들에서 탱크의 내부로 이어진다.

Description

선박에 탑재된 극저온 유체의 저장 및 수송을 위한 장치
본 발명은 선박에 탑재되어 운반되는 극저온 유체 수송 및 저장 설비와 장치들의 분야에 관한 것으로서, 이것은 하나 이상의 밀봉되고 단열된 멤브레인 유형의 탱크들을 포함한다.
탱크(들)는 선박을 위한 추진 연료로서의 역할을 하는 극저온 유체를 수용하거나 또는 극저온 유체를 수송하도록 의도된 것이다.
액화 천연 개스를 수송하는 선박은 화물을 저장하는 복수개의 탱크들을 가진다. 액화 천연 개스는 대략 섭씨 영하 162 도로 대기압에서 상기 탱크들 안에 저장되고, 따라서 2 상 액체-증기 평형(diphasic liquid-vapor equilibrium) 상태에 있어서, 탱크들의 벽을 통해 가해지는 열 플럭스(heat flux)는 액화 천연 개스가 증발하게 한다.
탱크 안의 과도 압력 발생을 회피하기 위하여, 각각의 탱크는 액화 천연 개스의 증발에 의해 발생된 증기의 제거를 위한 밀봉 파이프와 관련된다. 그러한 밀봉된 증기 제거 파이프는 특히 예를 들어 국제 공개 WO2013093261 에 개시되어 있다. 파이프는 탱크의 벽을 통과하고 탱크의 내부 공간의 상부 부분에 개방되어 있어서 탱크 외측에 배치된 증기 집적기와 탱크의 내부 공간 사이에 증기 통로를 형성한다. 따라서 집적된 증기는 재액화 장치로 보내질 수 있어서 유체는 탱크로 다시 도입될 수 있거나, 에너지 발생 장비로 또는 선박의 갑판에 제공된 플레어 스택으로 다시 도입될 수 있다.
그러나, 특정의 우발적인 조건에서, 탱크의 충전 레벨이 최대이고 선박이 현저한 범위(들)로 트림(trim)에 대한 경사 및/또는 리스팅(listing)인 경사를 가지는 위치에서 항해할 때, 증기 제거 파이프가 액체 상으로 개방되고 따라서 탱크 안에 저장된 증기 상과 더 이상 접촉하지 않는 위험성이 있다. 그러한 상황에서, 증기 상의 개스의 격리된 포켓들이 탱크 내부에 형성되기 쉽다. 이제, 개스의 그러한 포켓들은 과도 압력을 발생시키기 쉬우며, 이는 탱크를 손상시킬 수 있고 그리고/또는 액체 상이 상기 언급된 증기 제거 파이프를 통하여 탱크 외측으로 배출되게 한다.
그러한 개스의 격리된 포켓들의 형성 가능성을 제한하기 위하여, 최대 탱크 충전 레벨을 제한하는 것이 알려져서 받아들여지고 있다. 그러나, 그러한 탱크 충전 레벨의 제한은 운반선의 수익 손실에 이르게 되고 따라서 완전히 만족스러운 것이 아니다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 해결하는 개선된 극저온 유체의 저장 및 수송을 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 내재된 하나의 개념은 선박에 탑재되어 운반되는 극저온 유체의 저장 및 수송 설비 또는 장치를 제안하는 것으로서, 이것은 개스의 격리된 포켓들을 탱크로부터 제거하지 않으면서 증기 상(vapor phase)의 개스의 격리된 포켓들이 탱크 내부에 형성되는 위험성을 감소시킬 수 있게 한다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 극저온 유체의 저장 및 수송을 위한 장치를 제공하는데, 상기 장치는 선박에 탑재되어 운반되고, 장치는 액체-증기 2 상 평형의 상태로 극저온 유체의 저장을 위해 의도된 단열되고 밀봉된 탱크를 포함하고, 상기 탱크는 수평의 상부 벽을 가지고, 상부벽은 외측으로부터 탱크의 내부를 향한 두께 방향으로, 적어도 하나의 단열 격벽 및 극저온 유체와 접촉하도록 의도된 하나의 밀봉 멤브레인을 포함하며; 장치는 극저온 유체의 증기 상을 탱크 내부로부터 외부로 제거하기 위한 통로를 형성하도록 탱크를 통과하는 적어도 2 개의 밀봉된 파이프를 포함하고, 2 개의 파이프 각각은 상부벽의 밀봉 멤브레인의 레벨에서 탱크 내부에 개방된 수집 단부를 포함하고; 상기 2 개의 파이프의 수집 단부는 상기 상부벽의 2 개의 대향하는 단부들에 위치하는 상부벽의 2 개 영역들의 레벨에서 탱크의 내부에 개방된다.
따라서, 선박이 그것의 2 개의 대향하는 단부들중 하나가 다른 하나에 비하여 상승되는 경사 위치에서 부동화될 때, 2 개의 파이프들중 적어도 하나는 상부벽의 상승된 영역(high-up zone)으로 개방되고 따라서 탱크 안에 저장된 극저온 유체의 증기 상을 제거할 수 있다.
결과적으로, 증기 제거 파이프들의 상기 구성은 탱크의 최대 충전 레벨을 증가시킬 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 상기 장치 또는 설비는 다음의 특징들중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상부벽의 상기 2 개의 단부들은 선박의 길이 방향에 직각인 횡단 방향에서 대향된다. 즉, 상부벽의 2 개 영역들에서 탱크 안으로 개방된 상기 2 개의 파이프들의 수집 단부들은 탱크의 길이 방향에 직각인 횡단 방향에서 2 개의 대향하는 단부들에 위치된다. 따라서, 선박이 로징 경사(lodging inclination)를 나타내는 경사 위치에서 부동화되었을 때, 2 개의 파이프들중 적어도 하나는 상부벽의 높은 영역으로 개방되고 따라서 적어도 선박의 트림(trim)이 너무 높지 않은 한, 탱크 안에 저장된 극저온 유체의 증기 상을 비울 수 있다.
일 실시예에 따르면, 수평 상부벽의 상기 2 개 단부들은 선박의 길이 방향에서 대향된다. 따라서, 길이 방향 축이 경사지는 경사 위치에서 선박이 부동화되었을 때, 2 개 파이프들중 적어도 하나는 상부벽의 높은 영역으로 개방되고 따라서 선박의 로지(lodge)가 너무 높지 않은 한 극저온 유체의 증기 상을 제거할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 2 개 파이프들의 수집 단부는 상부벽의 2 개의 대각선으로 대향된 코너 영역들의 레벨에서 개방된다. 따라서, 선박이 리스팅(listing)과 관련되어 경사진 경사 위치에서 부동화되었을 때, 2 개의 밀봉된 파이프들중 적어도 하나는 상부벽의 높은 영역으로 개방되고 따라서 극저온 유체의 증기 상을 제거할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 장치는 4 개의 밀봉된 파이프들을 포함하고 파이프들 각각은 탱크의 내부로 개방된 수집 단부를 가지고 파이프들 각각은 증기 상의 제거를 위한 통로를 형성하며, 상부벽은 직각 형상을 가지고, 4 개 파이프들의 수집 단부들은 상부벽의 4 개 코너 영역들의 레벨에서 개방됨으로써 선박이 트림 및/또는 리스팅과 관련하여 경사를 가지는 경사 위치에서 부동화될 때, 4 개 파이프들중 적어도 하나는 상부벽의 최상부 지점의 레벨에서 개방되고 극저온 유체의 증기 상을 제거할 수 있다.
파이프들 각각은 탱크 외부에 배치된 증기 집적기에 연결된다.
각각의 증기 집적기는 증기 주입 파이프에 연결되며, 증기 주입 파이프는 탱크를 통과하고 최대 탱크 충전 레벨에 대응하는 탱크 높이 아래에서 개방됨으로써, 탱크가 상기 최대 충전 레벨에 대응하는 높이로 액화 천연 개스로써 채워질 때 상기 주입 파이프는 수집된 증기를 탱크 안에 저장된 극저온 유체의 액체 상으로 다시 주입할 수 있다. 즉, 상기 주입 파이프가 수집된 증기를 극저온 유체의 액체 상으로 다시 주입시킬 수 있는 높이에서 주입 파이프가 탱크 안에 개방된다. 일 실시예에 따르면, 주입 파이프는 특히 탱크의 저부 부분으로 개방될 수 있으며, 즉, 탱크의 절반 아래에 개방될 수 있다. 탱크의 액체 상으로 증기 상을 다시 주입하는 것은 선박의 인근에서 잠재적으로 가연성이 있는 증기의 구름(cloud)이 형성되는 것을 제한할 수 있거나 또는 회피할 수 있다. 유리하게는, 각각의 집적기 또는 각각의 주입 파이프에 펌프가 설치되며, 상기 펌프는 증기를 탱크에 저장된 극저온 유체의 액체 상으로 전달할 수 있다.
증기 주입 파이프는 주입 랜스(injection lance)를 포함하며, 이것은 탱크 내부로 연장되고 증기 상을 탱크에 저장된 극저온 유체의 액체 상으로 다시 주입하기 위한 다수의 포말 오리피스(bubble orifice)를 가진다. 그러한 주입 랜스는 다시 주입된 증기 상과 액체 상 사이의 열교환을 증진시킬 수 있다.
주입 랜스는 나선형(spiral)의 형상을 가지며, 이것은 마찬가지로 열교환을 증진시킬 수 있다.
장치는 탱크의 상부벽을 통과하는 비상 샤프트를 포함하고, 이것은 비상 펌프가 탱크 안으로 내려질 수 있게 한다.
일 실시예에 따르면, 주입 랜스는 상기 비상 샤프트에 제거 가능하게 장착된다. 다른 실시예에 따르면, 비상 샤프트는 자체적으로 증기 주입 파이프의 일부를 형성한다.
일 실시예에 따르면, 장치는 탱크의 전체 높이에 걸쳐 연장된 로딩/언로딩 타워를 포함하는데, 이것은 탱크의 상부벽으로부터 매달리고, 로딩/언로딩 타워는 로딩/언로딩 타워에 의해 지지된 개별의 언로딩 펌프(unloading pump)와 각각 관련된 하나 이상의 언로딩 라인(unloading line)을 지지하고, 로딩/언로딩 타워는 비상 샤프트를 더 지지한다.
증기 집적기 또는 각각의 증기 집적기는 안전 릴리프 밸브를 통하여 플레어 스택에 연결된다.
안전 릴리프 밸브는 특히 200 내지 400 밀리바(millibar) 사이, 예를 들어 250 밀리바 정도의 게이지 압력 값(gauge pressure value)에서 정격을 이룰 수 있다.
탱크는 탱크의 각 측에 하나씩 위치된 2 개의 횡단 코퍼댐(cofferdam)에 의해 경계가 이루어지며, 각각의 횡단 코퍼댐은 한쌍의 횡단 격벽들에 의해 한정되고, 파이프들 각각은 상부벽의 영역과 접하는 코퍼댐의 횡단 격벽들중 하나를 통과하고 상부벽의 영역의 레벨에서 상기 파이프는 개방되고 상기 코퍼댐에 적어도 부분적으로 수용된 증기 집적기에 연결된다.
각각의 집적기는 2 개의 파이프들에 연결되며, 상기 파이프들은 상기 집적기들이 적어도 부분적으로 수용된 코퍼댐에 접하는 코너 영역들의 레벨에서 개방된다.
장치는 횡단 코퍼댐에 의하여 서로 분리된 복수개의 탱크들을 포함하고, 2 개의 탱크들을 분리하는 코퍼댐에 수용된 각각의 집적기는 2 개의 인접한 탱크들 각각의 2 개 파이프들에 연결되며, 이들은 상기 집적기가 수용된 코퍼댐에 접하는 코너 영역들의 레벨에서 개방된다. 유리하게는, 그러한 장치에서, 파이프들 각각에는 밸브 또는 비전환 체크 밸브(non-return check valve)가 설치됨으로써, 개스 상이 하나의 탱크로부터 다른 탱크로 자유롭게 통과될 것 같지 않다.
각각의 파이프는 코퍼댐을 형성하는 한쌍의 격벽의 횡단 격벽을 통과하는 수평 부분과, 엘보우 부분(elbow portion)에 의하여 상기 수평 부분에 연결된 수직 부분을 포함하고, 상기 수직 부분은 상부벽에 있는 밀봉 멤브레인에 형성된 개구를 통과하는데, 이것은 극저온 유체와 접촉되도록 의도된 것이다.
각각의 파이프는 보상기가 설치된 부분을 포함하며, 보상기는 파이프가 통과하는 코퍼댐의 횡단 격벽에 파이프가 고정될 수 있게 하고, 주름부(corrugation)를 가짐으로써 탱크가 냉각되었을 때 파이프가 수축될 수 있게 하는 유연성을 파이프에 제공한다.
각각의 파이프는 2 개의 동심 벽(concentric wall) 및, 상기 2 개의 동심 벽 사이의 중간 공간을 포함하는 2 중벽 튜브를 구비하며, 상기 중간 공간은 진공하에 있고 그리고/또는 단열 재료로 라이닝(lining)된다.
탱크 또는 각각의 탱크는 코퍼댐 횡단 격벽 및 선박의 2 중 선체에 의해 형성된 베어링 구조(bearing structure)로 구성된다.
탱크 또는 각각의 탱크는 탱크의 외측으로부터 내측을 향하는 두께 방향으로, 베어링 구조에 대하여 유지된 제 2 단열 격벽, 상기 제 2 단열 격벽에 의해 유지된 제 2 밀봉 멤브레인, 상기 제 2 밀봉 멤브레인에 대하여 놓이는 제 1 단열 격벽 및, 상기 제 1 단열 격벽에 의해 유지되고 탱크 안에 포함된 극저온 유체와 접촉되도록 의도된 제 1 밀봉 멤브레인을 포함한다.
2 중 벽 튜브의 외측 벽은 밀봉 방식으로 제 1 밀봉 멤브레인에 용접되고 2 중 벽 튜브의 내측 벽은 밀봉 방식으로 제 1 밀봉 멤브레인에 용접되어, 2 중 레벨의 밀봉이 존재하는 것을 연속적으로 보장할 수 있다.
탱크는 수평 상부벽, 저부벽, 횡단벽들 및 측방향 벽들에 의해 형성된 다면체의 전체 형상을 가지며, 상기 횡단벽들 및 측방향 벽들은 저부벽과 상부벽을 연결하고; 각각의 벽은, 탱크의 외측으로부터 내측을 향하는 두께 방향에서, 적어도 하나의 단열 격벽 및 극저온 유체와 접촉하도록 의도된 하나의 밀봉 멤브레인을 포함한다.
탱크는 선박의 길이 방향에서 연장된 길이 방향 치수를 가진다.
일 실시예에 따르면, 탱크의 길이 방향 치수는 선박의 길이 방향으로 연장된다. 다른 실시예에 따르면, 탱크의 길이 방향 치수는 선박의 길이 방향에 교차하는 방향으로 연장되며, 예를 들어, 선박의 길이 방향에 직각으로 연장된다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 상기 언급된 장치를 포함하는 선박을 제공하기도 한다.
일 실시예에 따르면, 선박은 예를 들어 LNG 탱커(tanker)와 같은, 극저온 유체의 수송을 위한 선박이다. 다른 실시예에 따르면, 선박은 극저온 유체가 공급되는 모터 수단에 의해 추진되는 선박이다. 이러한 실시예들은 조합될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 상기 선박을 로딩 또는 언로딩하는 방법을 제공하는데, 극저온 유체는 단열 파이프라인을 통하여 부양하는 해상 저장 설비로부터 선박의 탱크로 또는 선박의 탱크로부터 부양하는 해상 저장 설비 또는 육상 저장 설비로 이송된다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 극저온 유체의 전달 시스템을 제공하며, 상기 시스템은 상기 언급된 선박, 상기 선박의 2 중 선체에 설치된 탱크를 부양하는 해상 저장 설비 또는 육상 저장 설비에 연결하도록 구성된 절연 파이프라인 및, 상기 절연 파이프라인을 통하여 부양하는 해상 저장 설비 또는 육상 저장 설비로부터 선박의 탱크로 또는 선박의 탱크로부터 부양하는 해상 저장 설비 또는 육상 저장 설비로 극저온 유체의 유동을 구동하는 펌프를 구비한다.
본 발명은 다수의 특정한 실시예들에 대한 다음의 설명을 통하여 더 잘 이해될 것이며 다른 목적들, 세부 사항, 특징들 및 장점들이 보다 명확해질 것이고, 상기 특정의 실시예들은 첨부된 도면을 참조하여 비제한적인 예시로서만 주어진다.
도 1 은 액화 천연 기체 수송용 선박의 부분적인 섹션으로서 도시된 개략적인 도면이다.
도 2 는 각각의 탱크의 상부벽의 4 개 코너 영역들의 레벨에서 개방된 증기 제거 파이프들이 설치된 액화 천연 개스 수송용 선박의 위로부터의 개략도이다.
도 3 은 액화 천연 개스 수송용 선박의 탱크를 사시도 및 단면으로 도시한 부분적인 도면이다.
도 4 는 증기 제거 파이프가 탱크의 벽을 통과하고 코퍼댐(cofferdam)에 배치된 집적기에 연결되는 방식을 상세하게 도시하는 탱크의 길이 방향 섹션의 도면이다.
도 5 는 증기 제거 파이프가 탱크의 벽을 통과하고 2 개의 탱크들을 분리하는 코퍼댐에 배치된 집적기에 연결되는 방식을 상세하게 도시하는 탱크의 길이 방향 단면도이다.
도 6 은 탱크의 벽을 통한 증기 제거 파이프의 통과를 도시하는 탱크의 단면도이다.
도 7 은 2 개의 인접한 탱크들을 분리하는 횡단 코퍼댐에 배치된 증기 집적기를 상세하게 도시하는 탱크의 길이 방향 단면으로서, 증기 집적기가 한편으로 플레어 스택에 연결되고, 다른 한편으로 증기를 탱크 안에 저장된 액화 천연 개스의 액체 상으로 주입하는 주입 랜스에 연결되는 방식을 도시하는 도면이다.
도 8 은 상부벽을 통과하는 증기 집적 장치를 상세하게 도시하는 탱크의 상부벽의 단면도이다.
도 9 는 액화 천연 개스 저장 탱크를 포함하는 선박의 절단된 도면과 상기 탱크를 로딩/언로딩하기 위한 터미널에 대한 개략적인 도면이다.
도 10 은 다른 실시예에 따른 극저온 유체의 저장 장치에 대한 개략적인 사시도이다.
도 11 은 도 10 의 극저온 유체를 저장하기 위한 장치의 단면도이다.
도 12 는 탱크의 상부벽을 통하여 증기를 비우기 위한 파이프의 통과를 상세하게 도시하는 부분적인 단면도이다.
도 13 은 다른 실시예에 따른 극저온 유체의 저장 장치에 대한 개략적인 사시도이다.
도 1 및 도 2 는 액화 천연 가스를 저장 및 운반하는 장치가 설치된 선박(1)을 도시하며, 상기 장치는 4 개의 밀봉 및 단열된 탱크(2,3,4,5)를 구비한다. 각각의 탱크(2,3,4,5)는 플레어 스택(flare stack, 7)과 관련되는데, 이것은 선박(1)의 갑판에 제공되고, 관련된 탱크(2,3,4,5) 내부의 과도 압력의 경우에 증기 상태의 개스가 빠져나갈 수 있게 한다.
선박(1)의 선미에는 엔진 룸(6)이 있으며, 이것은 통상적으로 탱크(2,3,4,5)로부터 오는 증발 기체를 연소시키거나 또는 디젤 오일을 연소시킴으로써 작동될 수 있는 2 중 연료 증기 터빈을 포함한다.
탱크(2,3,4,5)는 선박(1)의 길이 방향으로 연장된 길이 방향 치수를 가진다. 각각의 탱크(2,3,4,5)는 한쌍의 횡단 격벽(8,9)에 의하여 길이 방향 단부들 각각에서 경계가 형성되는데, 상기 한쌍의 격벽은 밀봉된 중간 공간을 한정하고 코퍼댐(cofferdam, 10)의 명칭으로 알려진 것이다.
따라서 탱크(2,3,4,5)들은 횡단 코퍼댐으로써 서로 분리된다. 따라서 탱크(2,3,4,5)들은 각각 베어링 구조(bearing structure)로 형성되는데, 이것은 한편으로 선박(11)의 2 중 선체로 구성되고, 다른 한편으로 탱크(2,3,4,5)의 경계를 이루는 코퍼댐(10)들 각각의 횡단 격벽(8,9)들중 하나에 의하여 구성된다.
도 3 에서 각각의 탱크(2,3,4,5)는 다면체 형상을 가지는 것이 도시되어 있으며, 이것은 수평 저부 벽(12), 수평 상부 벽(13) 및 상기 저부 벽(12)과 상부벽(13)을 연결하는 횡단 벽(14) 및 측방향 벽(15,16,17)들에 의해 한정된다. 도시된 실시예에서, 각각의 탱크(2,3,4,5)는 횡방향 수직 평면상의 단면에서 볼 때 8 각형 형상의 단면을 가진다. 즉, 탱크(2,3,4,5)는 수직 측방향 벽(15) 및 경사진 측벽(16,17)을 가지며, 상기 벽들 각각은 수직 측방향 벽(15)들중 하나를 상부 벽(13) 또는 저부 벽(12)에 연결한다. 횡방향 벽(14)은 수직이다. 저부 벽(12), 상부 벽(13) 및 측방향 벽들은 직사각형이다. 횡방향 벽(14)들은 전체적으로 8 각 형상이다. 도시되지 않은 다른 실시예에서, 탱크들은 6 각형 단면을 가진다. 그러한 경우에, 수직 측방향 벽(15)은 저부벽(12)까지 아래로 연장되며, 횡방향 벽(14)들은 따라서 6 각 형상을 가진다. 그러나, 탱크(2,3,4,5)의 형상은 하나의 예로서 위에 설명된 것이며 다양한 변화가 이루어질 수 있다는 점이 이해될 것이다. 특히, 상부 벽(13)을 제외하고, 탱크의 다른 벽들이 부분적으로 또는 일체화되어 만곡될 수 있다.
탱크(2,3,4,5)들은 멤브레인 유형의 탱크들이다. 각각의 탱크는, 탱크의 외측으로부터 내측을 향하여, 제 2 유지 부재들에 의해 고정되고 베어링 구조상에 병치된 단열 요소(lagging elements)를 포함하는 제 2 단열 격벽(18), 제 2 단열 격벽(18)에 의해 유지된 제 2 밀봉 멤브레인(19), 제 1 유지 부재에 의해 제 2 밀봉 멤브레인(19)에 고정된, 병치된(juxtaposed) 단열 요소를 포함하는 제 1 단열 격벽(20) 및, 제 1 단열 격벽(20)에 의해 유지되고 탱크 안에 포함된 액화 천연 개스와 접촉되는 제 1 밀봉 멤브레인(21)을 포함한다. 그러한 멤브레인 유형 탱크들에서 액화 천연 개스는 대기압에 인접한 압력으로 저장된다.
일 실시예에 따르면, 멤브레인 유형 탱크들은 프랑스 출원 FR2968284　A1 에 특히 개시된 NO96 기술을 이용하여 만들어진다. 따라서, 단열 요소들은 예를 들어 단열 박스들에 의하여 형성되는데, 이것은 단열 박스의 두께 방향으로 이격되고 평행한 저부 패널 및 상부 패널, 두께 방향으로 연장된 베어링 요소들, 선택적인 주위 격벽들 및, 단열 박스 내부에 하우징된 단열 충전재(insulating filling)를 포함한다. 상부 및 저부 패널들, 주위 격벽 및 베어링 요소들은 예를 들어 목재 또는 열가소성 복합 재료로 만들어진다. 단열 충전재는, 글래스 울(glass wool), 셀루로스 충전재(cellulose wadding), 또는 폴리우레탄 발포체, 폴리에틸렌 발포체 또는 폴리비닐 클로라이드 발포체와 같은 폴리머 발포체, 또는, 글래스 울, 펄라이트(perlite), 버미큘라이트(vermiculite) 와 같은 분말 물질 또는 입자 물질, 또는 에어로젤(aerogel) 유형의 나노포로우즈 물질(nanoporous material)로 만들어질 수 있다. 더욱이, 제 1 밀봉 멤브레인(21) 및 제 2 밀봉 멤브레인(19)은 위로 접힌 에지들을 가진 금속 스트레이크(metal strake)의 연속적인 층을 포함하고, 상기 스트레이크들은 단열 박스상에 유지된 평행한 용접 지지부들에 위로 접힌(turned-up) 에지들에 의하여 용접된다. 금속 스트레이크들은 예를 들어 Invar®로 만들어진다: 이것은 철과 니켈의 합금을 의미하며, 열팽창 계수는 통상적으로 1.2 x 10-6 and 2 x 10-6 K- 1 이다. 또는 금속 스트레이크들이 높은 망간 함유량을 가진 철 합금으로부터 만들어지며, 그것의 열팽창 계수는 통상적으로 7x10-6　K-1의 정도이다.
다른 실시예에 따르면, 멤브레인 유형 탱크들은 FR 2691520 A1 에 특히 개시된 Mark III 기술을 이용하여 제작된다. 그러한 탱크에서, 단열 요소들은 예를 들어 발포체의 층에 접합된 플라이우드(plywood)의 2 개 시트들 사이에 끼워진(sandwiched) 단열 발포체의 층으로 구성된다. 단열 폴리머 발포체는 특히 폴리우레탄 베이스 발포체일 수 있다. 제 2 단열 격벽의 단열 요소들은 유리 섬유 직물의 2 개 시트들 사이에 끼워진 알루미늄의 시트를 포함하는 복합 재료로 형성된 제 2 밀봉 멤브레인(19)으로 덮인다. 제 1 밀봉 멤브레인(21) 자체는 복수개의 금속 시트들을 조립함으로써 얻어지는데, 이것은 그들의 가장자리들을 따라서 함께 용접되고, 2 개의 직각 방향으로 연장된 주름부(corrugations)를 가진다. 금속 플레이트들은 예를 들어 굽힘 또는 프레싱에 의하여 형상화된, 스테인리스 스틸 또는 알루미늄 시트로 만들어진다.
멤브레인 유형 탱크의 구조는 일 예로서 위에 설명되어 있으며 다양한 변화가 이루어질 수 있다. 특히, 밀봉 멤브레인은 두께가 크거나 또는 작은 금속 플레이트들로 만들어질 수 있으며, 밀봉 멤브레인의 두께는 수 센티미터 내지 십분의 수 밀리미터 사이에서 변화될 수 있다.
도 2 를 참조하면, 각각의 탱크(2,3,4,5)에 대하여 장치는 증기 제거 파이프(22,23,24,25)를 구비하며, 상기 파이프는 탱크 안에서의 액화 천연 개스의 증발에 의하여 발생된 증기의 제거를 위한 통로를 한정하는 방식으로 탱크를 통과하는 4 개의 증기 제거 파이프(22,23,24,25)를 포함한다. 증기 제거 파이프(22,23,24,24)는 상부 벽(13)의 4 개 코너 영역의 레벨에서 개방된다. 따라서, 만약 그러한 장치가 설치된 선박이 경사진 위치에서 부동화(immobilize)되었다면, 각각의 탱크의 4 개의 증기 제거 파이프(22,23,24,25)들중 적어도 하나는 증기 상(vapor phase)과 소통되고 따라서 증기를 탱크로부터 제거할 수 있어서 과도 압력을 회피하고 또한, 트림(trim)에 관한 경사가 어떠하든, 즉, 수평에 대한 선박의 길이 방향 축의 경사가 어떠하든, 그리고 리스팅(listing)에 관한 경사가 어떠하든, 즉, 수평에 대한 선박의 횡방향 축의 경사가 어떠하든, 가스를 제거할 수 있다.
더욱이, 각각의 증기 제거 파이프(22,23,24,25)는 상기 파이프가 개방된 코너 영역에 인접한 코퍼댐(cofferdam, 10)의 레벨에 배치된 집적기(collector, 26)에 연결된다. 유리하게는, 각각의 탱크에 대하여, 상부 벽(13)의 동일한 길이 방향 단부의 레벨에 개방된, 한편으로 2 개의 파이프(22, 25)들이, 다른 한편으로 2 개의 파이프(23,24)들이 동일한 집적기(26)에 연결된다.
더욱이, 도시된 실시예에서, 2 개의 인접한 탱크(2,3,4,5)들을 분리하는 코퍼댐(10)의 레벨에 배치된 집적기(26)들은 2 개의 인접한 탱크들 각각의 2 개 파이프(22,25 또는 23, 24)에 연결된다. 그러한 구성은 필요한 집적기(26)들의 수를 최적화시킬 수 있다. 그러나, 그러한 경우에, 탱크들 사이의 기체 소통을 회피하기 위하여 파이프들 각각에 밸브 또는 비전환 체크 밸브(non-return check valve)를 설치하는 것이 유리하다. 예를 들어 전기적으로 작동되는 밸브들인 상기 밸브는 예를 들어 선박의 갑판으로부터 원격 제어될 수 있다. 따라서, 밸브들 각각은 트림에 관한 경사에 따라서 그리고 리스팅(listing)에 관한 경사에 따라서 개방 또는 폐쇄될 수 있다.
도시되지 않은 다른 실시예에서, 각각의 집적기(26)는 동일한 탱크의 오직 2 개의 증기 제거 파이프(22,25 또는 23, 24)에 연결된다. 결과적으로, 2 개의 인접한 탱크들을 분리시키는 각각의 코퍼댐 영역(10)에 대하여 2 개의 집적기(26)들은 각각 2 개의 인접한 탱크들 각각으로부터 오는 증기의 집적을 취급한다. 그러한 구성은 집적된 증기가 탱크 안으로 다시 주입될 때 액화 천연 개스가 하나의 탱크로부터 다른 탱크로 통과되는 것을 회피할 수 있게 한다.
각각의 집적기(26)는 집적된 증기가 탱크 안에 저장된 액화 천연 개스의 액체 상으로 다시 주입될 수 있게 하는 증기 주입 파이프(41) 및, 안전 릴리프 밸브(42)를 통하여 플레어 스택(flare stack, 7) 에 연결된다.
도 4 는 횡단벽(14)과 상부벽(13) 사이의 교차부의 레벨에 있는 탱크 코너를 드러낸다. 도시된 탱크는 NO96 기술을 이용하는 것으로서, 이러한 영역에는 연결 링(27)이 설치되는데, 상기 연결 링은 예를 들어 Invar® 만들어진 몇 개의 용접된 시트들의 조립체로 형성된다. 연결 링(27)에는 2 개의 플랜지(flange, 28, 29) 및 플랜지(30,31)들이 고정되는데, 플랜지(28,29)들은 횡단 벽(14)에 직각이고 코퍼댐 횡단 격벽(9)에 용접되며 플랜지(30,31)들은 상부 벽(13)에 직각이고 선박의 2 중 선체의 내측 격벽에 용접된다. 연결 링(27)은 주 고정 표면을 유지하는 제 1 플레이트(38,39)의 세트를 포함하고, 그에 대하여 제 1 밀봉 멤브레인(21)의 금속 스트레이크(32,33)가 용접되고 이것은 제 1 밀봉 멤브레인(21)의 연속성을 보장한다. 마찬가지로, 연결 링(27)은 제 2 고정 표면을 유지하는 제 2 플레이트(36, 37)의 세트를 포함하는데, 그에 대하여 제 2 밀봉 멤브레인(19)의 금속 스트레이크(34, 35)들이 용접되어 제 2 밀봉 멤브레인(19)의 연속성을 보장한다.
증기 제거 파이프(22)는 엘보우(elbow)를 가지며, 엘보우 부분(22b)에 의하여 수직 부분(22c)에 연결된 수평 부분(22a)을 포함하고, 수직 부분의 단부는 탱크의 내부 공간에 개방된다. 수평 부분(22a)은 코퍼댐 횡단 격벽(9)에 형성된 개구를 통과하고 상부벽(13)의 제 1 단열 격벽(20)까지 연장되어, 횡단벽(14)의 제 2 단열 격벽(18) 및 연결 링(27)의 제 1 플레이트(38, 39)와 제 2 플레이트(36, 37)의 세트를 통과한다. 수직 부분(22c)은 상부 벽(13)의 제 1 밀봉 멤브레인(21)에 형성된 개구를 통과함으로써, 파이프(22)의 집적 단부는 탱크 안으로 개방된다. 파이프(22)의 집적 단부에는 필터(44)가 설치될 수 있다.
도시된 실시예에서, 제거 파이프(22)가 유리하게는 2 중 벽 튜브에 의하여 형성되는데, 이들의 2 개의 동심 벽들은 스테인리스 스틸로 만들어지고 이들 사이의 중간 공간은 비워지고 그리고/또는 단열 재료로 라이닝된다. 2 중 벽 튜브의 외측 벽은 연결 링(27)의 제 2 플레이트(36, 37)의 세트의 레벨에서 정지되어 그에 용접되는 반면에, 2 중 벽 튜브의 내측 벽의 단부는 제 1 단열 격벽(20)과 제 1 밀봉 멤브레인(21)을 통과하여 그에 용접됨으로써 제 1 밀봉 멤브레인(21)의 밀봉을 보장한다.
2 중 벽 튜브는 그것이 코퍼댐의 횡단 격벽(9)을 통과하는 레벨에서 2 중 보상기(double compensator, 40)를 구비하여 파이프(22)에 유연성을 부여함으로써 탱크가 냉각될 때 파이프가 수축될 수 있게 한다. 이를 수행하도록, 2 중 보상기(40)는, 외측벽의 레벨에서, 일련의 주름부(corrugation)들을 나타내는 외측 부분을 포함하고, 내측벽의 레벨에서, 일련의 주름부를 나타내는 내측 부분을 포함한다. 2 중 보상기(40)는 또한 증기 제거 파이프(22)가 코퍼댐 횡단벽(9)에 고정될 수 있게 한다. 이를 수행하도록, 도시된 실시예에서, 2 중 보상기(40)의 주름진 외측 부분은 스테인리스 스틸 삽입부(43)에 용접되는데, 이것은 코퍼댐의 횡단 벽(9)에 형성된 개구 내측에 장착되어 그에 용접된다.
이러한 예에서 파이프(22)는 집적기(26)에 연결되는데, 상기 집적기는 횡방향으로 코퍼댐(10) 안에 연장된 튜브를 포함하며, 따라서 이것은 탱크의 동일한 길이 방향 단부의 레벨에 배치된 상부 벽의 2 개의 코너 영역들 안으로 개방된 2 개 파이프(22,25)들로부터 증기가 수집될 수 있게 한다.
도 5 의 실시예는 집적기(26)가 2 개의 증기 제거 파이프(22,23)들에 연결되어 있다는 점에서 도 4 의 실시예와 상이하며 상기 파이프들은 코퍼댐(10)에 의해 분리된 2 개의 인접한 탱크들의 2 개의 마주하는 코너 영역들로 개방되어 있다. 집적기(26)는 도 5 에 도시되지 않은 튜브도 포함하며, 이것은 선박의 횡방향에서 갑판을 따라서 연장되고, 따라서 상기 코퍼댐(10)에 인접한 2 개의 다른 코너 영역들의 레벨에 개방된 2 개의 다른 파이프(24,25)들로부터의 증기가 수집되는 것을 허용한다. 더욱이, 각각의 제거 파이프(22,23)에는 탱크들이 서로 격리될 수 있도록, 제거 파이프로부터 집적기(26)로 기체 상(gaseous phase)의 통과를 억제할 수 있는 밸브(54)가 설치된다.
도 7 과 관련하여 알 수 있는 바로서, 집적기(26)는 탱크안에 저장된 액화 천연 개스의 액체 상으로 기체 상이 다시 주입될 수 있게 하는 증기 주입 파이프(41)에 3 웨이 커플링(3 way coupling, 46)을 통하여 연결되고, 안전 릴리프 밸브(42)를 통하여 플레어 스택(flare stack, 7)으로 연결된다. 각각의 집적기(26) 또는 증기 주입 파이프(41)에는 펌프(55)가 설치되어 수집된 기체 상이 액체 상으로 전달될 수 있게 한다.
장치는 도 7 에 개략적으로 도시된 로딩/언로딩 타워(45)를 더 구비하는데,이것은 수송되기 전에 화물을 탱크 안으로 적재하고, 수송이 이루어진 이후에 화물을 내리기 위한 것이다. 로딩/언로딩 타워(45)는 코퍼댐의 횡방향 격벽(9)에 인접하여, 탱크의 실질적으로 전체 높이에 걸쳐 연장된다. 로딩/언로딩 타워(45)는 상부벽(13)으로부터 매달리고 특히 3 각대(tripod type) 유형의 구조로 만들어질 수 있으며, 즉, 3 개의 수직 마스트를 가진다. 로딩/언로딩 타워(45)는 하나 이상의 언로딩 라인(unloading line, 47) 및 하나 이상의 로딩 라인들을 지지하는데, 로딩 라인들은 도시되어 있지 않다. 언로딩 라인(47)들 각각은 도시되지 않은 개별의 언로딩 펌프와 관련되며, 펌프는 자체적으로 로딩/언로딩 타워(45)에 의하여 지지된다. 더욱이, 장치는 비상 샤프트(emergency shaft, 48)를 구비하며, 이것은 탱크의 상부벽(13)을 통과하고 실질적으로 탱크의 전체 높이에 걸쳐 연장되어 다른 언로딩 펌프의 고장시에 비상 펌프 및 언로딩 라인이 내려지게 할 수 있다.
개시된 실시예에서, 비상 샤프트(48)는, 탱크의 벽을 통한 추가적인 통과를 구성할 필요 없이, 수집된 증기가 탱크 안에 저장된 액화 천연 개스의 액체 상으로 다시 주입될 수 있도록 유리하게 이용된다.
이를 수행하기 위하여, 도시된 실시예에서, 증기 주입 파이프(41)는 비상 샤프트 내부에 배치된 주입 랜스(injection lance, 49)를 구비한다. 주입 랜스(49)는 액화 천연 개스의 액체 상으로 담궈지도록 탱크 높이의 실질적인 부분에 걸쳐 연장된다. 도시된 실시예에서, 주입 랜스(49)는 나선 형상을 구비하고 주입 랜스를 따라서 분포된 복수개의 포말 오리피스(50)를 구비한다. 주입 랜스(49)의 그러한 구조는 액화 천연 개스의 액체 상과 다시 주입된 증기 사이의 열교환을 증진시킬 수 있다.
주입 랜스(49)는 비상 샤프트(48)의 내부에 제거 가능하게 장착됨으로써 비상 펌프가 비상 샤프트(48)로 내려질 필요가 있을 때 비상 샤프트로부터 회수될 수 있다. 더욱이, 주입 랜스는, 특히 주입 랜스(49)가 제거되고 주입 펌프가 비상 샤프트(48) 안에 내려질 필요가 있을 때, 탱크 안으로의 증기 재주입이 중단될 수 있도록 격리 밸브(51)에 의하여 3 웨이 커플링(46)에 연결된다.
더욱이, 주목될 바로서, 안전 밸브는 증기를 플레어 스택으로 지향시킬 수 있게 함으로써 증기는 대기로 배출될 수 있으며, 그에 의하여 증기 압력이 쓰레숄드 위로 증가될 때 탱크 내부의 과도 압력을 제한한다. 안전 릴리프 밸브는 특히 200 내지 400 밀리바(millibar) 사이의 게이지 압력값에서, 예를 들어 250 밀리바 정도에서 정격을 가질 수 있다.
각각의 탱크(2,3,4,5)에는 증기 수집 장치(56)가 도 8 에 도시된 바와 같이 설치될 수도 있으며, 이것은 탱크의 상부벽(14)을 통과하는데, 여기에서 이것은 중심 영역이다. 베어링 구조는 원형 개구를 포함하며, 상기 원형 개구 둘레에 샤프트(52)가 용접되고 상기 샤프트는 베어링 구조의 외측으로 연장된다. 금속 수집 파이프(53)는 샤프트(52) 내부에 고정되고 탱크 안의 액화 천연 개스의 증발에 의해 발생된 증기를 추출하도록 의도된다. 수집 파이프(53)는 원형 개구의 중심에서 상부벽(13)을 통과하고 단열 격벽(18, 20) 및 밀봉 멤브레인(19,21)을 통과한다. 이러한 수집 파이프(53)는 특히 탱크 밖에서 증기의 집적기에 연결되며, 이것은 증기를 추출하고 증기를 선택적으로 플레어 스택(flare stack, 7)으로 보낼 수 있거나, 선박 추진용 증기 터빈으로 보낼 수 있거나, 또는 액화 장치로 보내서 유체가 다시 탱크 안으로 도입될 수 있게 한다.
수집 파이프(53)의 직경 및 높이는 탱크 및 선박의 치수에 따라서 변화될 수 있다; 선박이 LNG 탱커(tanker)일 때 수집 파이프의 직경 및 높이는 중요하며, 탱크가 선박의 추진 수단을 공급하는데 이용되는 액화 천연 개스를 저장하도록 의도되는 경우에는 적절하게 정해진다.
도 10, 도 11 및 도 12 를 참조하면, 액화 천연 개스 저장 장치가 도시되어 있다. 도 1 내지 도 8 에 도시된 요소들과 동일하거나 유사한 요소들은 동일한 기능을 수행하며, 동일한 번호에 100 을 더하여 표시되어 있다.
장치는 탱크(102)를 포함하고, 이것은 특히 선박의 추진을 위한 연료로서의 역할을 하도록 의도된 액화 천연 개스를 저장하도록 이용될 수 있다. 이러한 예에서, 탱크(102)는 저부벽(112), 상부벽(113), 2 개의 수직 측벽(115) 및 2 개의 수직 횡단벽(114)에 의하여 정해진 직사각형 평행 육면체 형상을 가진다. 탱크(102)의 길이 방향 치수는 예를 들어 선박의 길이 방향 또는 그에 직각으로 지향될 수 있다.
장치는 4 개의 증기 제거 파이프(122, 123, 124, 125)를 구비하며, 이들은 각각 상부벽(113)의 4 개 코너 영역들중 하나에 개방된다. 도 11 및 도 12 에서 도시된 바와 같이, 상부벽(113)의 제 1 밀봉 멤브레인(121)의 레벨에서 탱크(102)의 내측 공간으로 개방되기 위하여 4 개의 증기 제거 파이프(122,123,124,125)는 상부벽(113)을 통과한다. 도 12 에 도시된 바와 같이, 증기 제거 파이프(122)는 2 중 벽 튜브에 의하여 형성되며, 상기 튜브의 외측 벽은 제 2 밀봉 멤브레인(119)에 밀봉되게 연결되는 반면에, 외측 벽은 예를 들어 용접에 의하여 제 1 밀봉 멤브레인(121)에 밀봉되게 연결된다.
도 10 에서, 증기 제거 파이프(122, 123, 124, 125)들은 집적기 네트워크(collector network)에 의하여 서로 연결된다. 집적기 네트워크는 직사각형을 형성하는 4 개의 파이프(157)들을 포함하는데, 각각의 파이프는 증기 제거 파이프(122,123,124,125)들중 하나를 상부벽(113)에 인접한 코너 영역에 배치된 다른 증기 제거 파이프와 연결한다. 집적기 네트워크는 또한 2 개의 다른 파이프(158)들을 포함하기도 하는데, 이들 각각은 2 개의 평행한 파이프(157)들을 중심에 인접하여 연결한다. 2 개의 도관(158)들은 서로 연결된다. 2 개의 도관(158)들의 교차부는 1 개 또는 2 개의 도관(159)들에 의하여 증기 상으로 천연 개스를 사용하는 회로에 연결되고 그리고/또는 플레어 스택에 연결되며, 도관(159)에는 릴리프 밸브(160)가 설치되어 있다. 따라서 그러한 구성은 동일한 탱크의 증기 제거 파이프(122,123,124,125) 모두에 대한 안전 밸브(160)들의 풀(pool)이 만들어질 수 있게 하며, 이는 탱크가 기울어졌을 때 증기 상 기체 이용 회로 및/또는 플레어 스택을 향하여 액체 상이 배출되게 하는 위험성 없이 이루어진다.
도 13 에서, 도 1 내지 도 8 의 구성 요소들과 동일하거나 또는 유사한 요소들은 동일한 기능을 수행하며, 200 이 더해진 도면 부호로서 표시되어 있다. 장치는 여기에서 오직 2 개의 증기 제거 파이프(222,223)를 포함한다. 2 개의 파이프(222,223)들은 선박의 횡방향으로 2 개의 대향하는 단부들에서 탱크(202) 안으로 개방되어 있다. 그러한 구성은 선박이 로징 경사(lodging inclination)를 가지는 경사 위치에서 부동화되었을 때 액화 천연 개스의 증기 상이 효과적으로 비워지는 것을 보장하면서 장치의 부피 및 비용을 제한하기 위하여 증기 제거 파이프(222,223)의 수를 제한할 수 있게 한다. 선박의 로징 경사는 가장 중요한 것일 수 있는 경사이다.
한편, 설비는 2 개의 도관(263)들을 포함하는 집적기 네트워크를 포함하는데, 도관들 각각은 2 개의 증기 제거 파이프(222,223)들중 하나를 수집 도관(264)에 연결할 수 있게 한다. 파이프(264)에는 도시되지 않은 안전 밸브가 설치되고, 파이프는 증기 상의 개스를 플레어 스택 및/또는 증기 상의 천연 개스를 사용하는 플랜트(plant)로 보낸다.
설비는 탱크의 천정 벽(213)을 통과하는 파이프(265)를 포함하기도 하며, 그것을 통하여 도시되지 않은 하나 이상의 로딩 및/언로딩 라인(unloading line)이 통과되어, 화물을 적재 및/또는 내릴 수 있게 한다.
도 9 를 참조하면 액화 천연 개스를 저장 및 수송하기 위한 상기 장치가 설치된 메탄 선박(70)의 일부 절단된 도면이 도시되어 있다. 도 9 는 선박의 2 중 선체(72)에 장착된 전체적인 형상의 밀봉 및 절연 탱크(71)를 도시한다.
자체로서 알려진 바와 같이, 선박의 상부 갑판에 배치된 로딩/언로딩 파이프 라인(73)은 적절한 연결구에 의하여 해양 또는 항구 터미널에 결합되어 탱크(71)로부터 또는 탱크로 액화 천연 개스의 화물을 수송할 수 있다.
도 9 는 해양 터미널의 예를 도시하며, 이것은 로딩 및 언로딩 스테이션(75), 수중 파이프(76) 및 육상 설비(77)를 포함한다. 로딩 및 언로딩 스테이션(75)은 고정된 해상(off-shore) 설비로서 이동 아암(74) 및, 상기 이동 아암(74)을 지지하는 타워(78)를 포함한다. 이동 아암(74)은 절연된 유연성 호스(79)의 집단(cluster)을 지탱하는데, 호스는 로딩/언로딩 파이프라인(73)에 연결될 수 있다. 지향 가능한 이동 아암(74)은 메탄 선박의 모든 크기에 적절하도록 적합화된다. 도시되지 않은 연결 파이프는 타워(78)의 내측에 연장된다. 로딩 및 언로딩 스테이션(75)은 메탄 선박(70)이 육상 설비(77)로부터 또는 육상 설비로 화물을 적재하고 내릴 수 있게 한다. 육상 설비는 수중 파이프(76)에 의하여 로딩 또는 언로딩 스테이션(75)에 연결되는 액화 개스 저장 탱크(80) 및 연결 파이프(81)들을 포함한다. 수중 파이프(76)는 액화 개스가 로딩 또는 언로딩 스테이션(75)과 육상 설비(77) 사이에서, 예를 들어 5 km 의 먼 거리에 걸쳐서 수송될 수 있게 하여, 로딩 및 언로딩 작용중에 메탄 선박(70)이 먼 거리에서 해상에 정박할 수 있게 한다.
액화 개스의 수송에 필요한 압력을 발생시키기 위하여, 선박(70)에 탑재되어 운반되는 펌프 및/또는 육상 설비(77)에 설치된 펌프 및/또는 로딩 및 언로딩 스테이션(75)에 설치된 펌프들이 이용된다.
비록 본 발명이 다수의 특정한 실시예들과 관련하여 설명되었을지라도, 본 발명이 그 어떤 방식으로도 제한되지 않으며, 여기에 설명된 수단들의 모든 기술적 등가물 및 그들의 조합들을 포함하여 그들이 본 발명의 범위에 속한다.
동사로서의 "포함하는", "가지는" 또는 "구비하는" 의 사용 및 그것의 활용형의 사용은 청구항에 기재된 요소 이외의 요소들 또는 단계들이 있음을 배제시키지 않는다. 요소 또는 단계에 대한 단수의 사용은 다르게 언급되지 않는 한 그러한 요소들 또는 단계들이 복수로 있음을 배제시키지 않는다.
청구항에서, 괄호안의 그 어떤 부호도 청구항을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
2. 탱크 13. 상부벽
18.20. 단열 격벽 21. 밀봉 멤브레인
22.23. 파이프 26. 집적기

Claims (20)

  1. 극저온 유체의 저장 및 수송 장치로서, 상기 장치는 선박(1)에 탑재되어 운반되고, 상기 장치는 액체-증기의 2 상 평형(diphasic equilibrium)로 극저온 유체를 저장하는, 밀봉되고 단열된 탱크(2,3,4,5, 102,202)를 포함하고, 상기 탱크(2,3,4,5, 102, 202)는 수평의 상부벽(13, 113, 213)을 가지며, 상기 상부벽은 외측으로부터 탱크의 내측을 향하는 두께 방향에서, 적어도 하나의 단열 격벽(18, 20, 118, 120) 및 극저온 유체와 접촉하는 하나의 밀봉 멤브레인(21, 121)을 포함하고,
    상기 장치는 극저온 유체의 증기 상(vapor phase)이 탱크 내측으로부터 외측으로 제거되는 통로를 형성하도록 탱크를 통과하는 적어도 2 개의 밀봉된 파이프(22, 23,24,25)를 포함하고, 2개의 파이프들(22, 23, 24, 25, 122, 123, 124, 125, 222, 223) 각각은 상부 벽(13,113,213)의 밀봉 멤브레인(21, 121)의 레벨에서 탱크 내부에 개방된 수집 단부를 포함하고;
    상기 2 개의 파이프들의 수집 단부들은 상기 상부벽(13,113,213)의 2 개의 대향하는 단부들에 위치하는 상부벽(13,113,213)의 2 개 영역들의 레벨에서 탱크의 내부로 개방되는, 극저온 유체의 저장 및 수송 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상부벽(13, 113,213)의 상기 2 개 단부들은 선박(1)의 길이 방향에 직각인 횡방향에서 대향되는, 극저온 유체의 저장 및 수송 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상부벽(13,113,213)의 상기 2 개 단부들은 선박의 길이 방향에서 대향되는, 극저온 유체의 저장 및 수송 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2 개의 파이프(22, 23,24,25, 122, 123, 124, 125)들의 수집 단부들은 상부벽(13)의 2 개의 대각선으로 대향하는 코너 영역의 레벨에서 개방되는, 극저온 유체의 저장 및 수송 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    4 개의 밀봉된 파이프(22, 23, 24, 25, 122, 123, 124, 125)들을 포함하고, 밀봉된 파이프 각각은 상부 벽(13,113)의 밀봉 멤브레인(21, 121)의 레벨에서 탱크의 내부로 개방된 수집 단부를 가지고, 증기 상의 제거를 위한 통로를 형성하며, 상기 장치에서 상부벽(13,113)은 직사각형 형상을 가지고, 선박이 트림(trim) 및/또는 리스팅(listing)에 대하여 경사를 가지는 경사 위치에서 부동화되었을 때, 4 개 파이프들중 적어도 하나가 상부벽의 최상부 지점의 레벨에서 개방되고 극저온 유체의 증기 상을 제거할 수 있도록, 4 개 파이프(22,23,24,25)들의 수집 단부들은 상부벽(13,113)의 4 개 코너 영역들의 레벨에서 개방되는, 극저온 유체의 저장 및 수송 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항에 있어서,
    파이프들(22, 23, 24, 25, 122, 123, 124, 125, 222, 223) 각각은 탱크(2, 3, 4, 5, 102, 202) 외측에 배치된 증기 집적기(26,159, 264)에 연결되는, 극저온 유체의 저장 및 수송 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    각각의 증기 집적기(26)는, 탱크(2,3,4,5)를 통과하고 최대 탱크 충전 레벨에 대응하는 탱크 높이 아래에서 탱크 내부에 개방된 증기 주입 파이프(41)에 연결됨으로써, 탱크가 상기 최대 충전 레벨에 대응하는 높이로 액화 천연 개스로써 채워졌을 때, 상기 주입 파이프는 증기 집적기(26)를 통하여 수집된 증기를 탱크 안에 저장된 극저온 유체의 액체 상으로 주입할 수 있고, 각각의 증기 집적기(26) 또는 각각의 증기 주입 파이프(41)에는 수집된 증기를 극저온 유체의 액체 상으로 전달할 수 있는 펌프가 설치되는, 극저온 유체의 저장 및 수송 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    증기 주입 파이프(41)는 주입 랜스(injection lance, 49)를 구비하고, 상기 주입 랜스는 탱크(2,3,4,5)로 연장되고 증기 상을 탱크에 저장된 극저온 유체의 액체 상으로 주입하기 위한 복수개의 포말 오리피스(50)를 가지는, 극저온 유체의 저장 및 수송 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    탱크의 상부벽(13)을 통과하는 비상 샤프트(emergency shaft, 48)를 포함하고, 상기 비상 샤프트는 비상 펌프를 탱크 안으로 내려질 수 있게 하고, 상기 비상 샤프트(48) 안에 주입 랜스(injection lance, 49)가 제거 가능하게 장착되는, 극저온 유체의 저장 및 수송 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    탱크(2,3,4,5)의 전체 높이에 걸쳐 연장되고, 탱크의 상부벽(13)으로부터 매달린, 로딩/언로딩 타워(loading/unloading tower, 45)를 포함하고, 로딩/언로딩 타워(45)는 로딩/언로딩 타워에 의해 지지된 개별의 언로딩 펌프와 각각 관련된 하나 이상의 언로딩 라인(unloading lines, 47)을 지지하고, 상기 로딩/언로딩 타워는 상기 비상 샤프트(48)를 더 지지하는, 극저온 유체의 저장 및 수송 장치.
  11. 제 4 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,
    증기 집적기(26, 159, 264) 또는 각각의 증기 집적기(26, 159, 264)는 안전 릴리프 밸브(42, 160)를 통하여 증기 상 개스 이용 회로 및/또는 플레어 스택(7)에 연결되는, 극저온 유체의 저장 및 수송 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,
    탱크는, 탱크(2,3,4,5)의 각 측에서 하나씩 위치된 2 개의 횡방향 코퍼댐(cofferdam, 10)에 의하여 경계가 이루어지고 각각의 코퍼댐은 한쌍의 횡방향 격벽(8,9)에 의해 한정되며, 파이프(22,23,24,25)들 각각은 코퍼댐(10)의 횡방향 격벽(8,9)들중 하나를 통과하여 상부벽(13)의 영역에 접하고 상부벽의 레벨에서 상기 파이프(22,23,24,25)는 개방되어 상기 코퍼댐(10)에 적어도 부분적으로 수용된 증기 집적기(26)에 연결되는, 극저온 유체의 저장 및 수송 장치.
  13. 제 5 항에 종속될 때의 제 12 항에 있어서,
    각각의 집적기(26)는 2 개의 파이프(22,25 또는 23, 24)들에 연결되고, 상기 파이프들은 상기 집적기(26)가 적어도 부분적으로 수용되는 코퍼댐(10)에 접하는 코너 영역들의 레벨에서 개방되는, 극저온 유체의 저장 및 수송 장치. .
  14. 제 13 항에 있어서,
    횡단 코퍼댐(10)에 의하여 서로로부터 분리된 복수개의 탱크(2,3,4,5)를 포함하고, 상기 극저온 유체의 저장 및 수송 장치에서 2 개의 탱크(2,3,4,5)들을 분리하는 코퍼댐에 수용된 각각의 집적기(26)는 2 개의 인접한 탱크들 각각의 2 개의 파이프(22, 25 및 23, 24)에 연결되고, 상기 집적기(26)가 수용된 코퍼댐(10)에 인접한 코너 영역들의 레벨에서 상기 파이프들이 개방되는, 극저온 유체의 저장 및 수송 장치.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 파이프(22, 23, 24, 25, 122, 123, 124, 125, 222, 223)는 보상기(compensator, 40)가 설치된 부분을 포함하고, 상기 보상기는 파이프가 통과하는 코퍼댐의 횡단 격벽(9)에 상기 파이프(22,23,24,25)가 고정될 수 있게 하고, 탱크가 냉각될 때 파이프가 수축될 수 있게 하는 유연성을 상기 파이프(22,23,24,25)에 제공하는 주름부(corrugation)를 가지는, 극저온 유체의 저장 및 수송 장치.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 파이프(22,23,24,25)는 2 개의 동심(concentric) 벽 및 상기 2 개의 동심벽 사이의 중간 공간을 포함하는 2 중 벽 튜브를 구비하고, 상기 중간 공간은 진공하에 있고 그리고/또는 단열 재료로 라이닝(lining)되는, 극저온 유체의 저장 및 수송 장치.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항중 어느 한 항에 있어서,
    탱크(2, 3, 4, 5, 102, 202)는 선박(1)의 길이 방향으로 연장된 길이 방향 치수와, 수평 상부벽(13,113,213), 저부벽(12, 112, 212), 횡단벽들 및 측방향 벽들에 의하여 형성된 다면체 전체 형상을 가지고, 횡방향 벽들 및 측방향 벽들은 저부벽(12, 112, 212) 및 상부벽(13,113,213)을 연결하고; 각각의 벽(12,13,14, 15, 16, 17)은 탱크의 외측으로부터 내측을 향하는 두께 방향으로, 적어도 하나의 단열 격벽(18, 20, 118,120) 및, 극저온 유체와 접촉하는 하나의 밀봉 멤브레인(21, 121)을 포함하는, 극저온 유체의 저장 및 수송 장치.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항중 어느 한 항에 따른 극저온 유체의 저장 및 수송 장치(1)를 포함하는 선박(70).
  19. 제 18 항에 따른 선박(70)의 로딩 또는 언로딩 방법으로서,
    극저온 유체는 단열 파이프라인(73,79,76,81)을 통하여 부유 해상 또는 육상 저장 설비(77)로부터 선박(71)의 탱크로 또는 선박(71)의 탱크로부터 부유 해상 또는 육상 저장 설비(77)로 이송되는, 선박의 로딩 또는 언로딩 방법.
  20. 제 18 항에 따른 선박(70), 선박의 2 중 선체에 설치된 탱크(71)를 부유하는 해상 저장 설비 또는 육상 저장 설비(77) 연결하도록 배치된 절연 파이프라인들(73,79,76,81) 및, 극저온 유체의 흐름을 절연 파이프라인들을 통하여 부유하는 해상 저장 설비 또는 육상 저장 설비로부터 선박의 탱크로 또는 선박의 탱크로부터 부유하는 해상 저장 설비 또는 육상 저장 설비로 구동하는 펌프를 포함하는, 극저온 유체의 전달 시스템.
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