KR20170126076A - 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박 Download PDF

Info

Publication number
KR20170126076A
KR20170126076A KR1020160055644A KR20160055644A KR20170126076A KR 20170126076 A KR20170126076 A KR 20170126076A KR 1020160055644 A KR1020160055644 A KR 1020160055644A KR 20160055644 A KR20160055644 A KR 20160055644A KR 20170126076 A KR20170126076 A KR 20170126076A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
evaporation
supplied
storage tank
liquefied
Prior art date
Application number
KR1020160055644A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102200363B1 (ko
Inventor
홍원종
설신수
이준호
Original Assignee
현대중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대중공업 주식회사 filed Critical 현대중공업 주식회사
Priority to KR1020160055644A priority Critical patent/KR102200363B1/ko
Publication of KR20170126076A publication Critical patent/KR20170126076A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102200363B1 publication Critical patent/KR102200363B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/02—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
    • B63B25/08—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
    • B63B25/12—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed
    • B63B25/16—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed heat-insulated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/38—Apparatus or methods specially adapted for use on marine vessels, for handling power plant or unit liquids, e.g. lubricants, coolants, fuels or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0203—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
    • F02M21/0215—Mixtures of gaseous fuels; Natural gas; Biogas; Mine gas; Landfill gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C6/00—Methods and apparatus for filling vessels not under pressure with liquefied or solidified gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F17C9/02—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/01—Purifying the fluid
    • F17C2265/015—Purifying the fluid by separating
    • F17C2265/017—Purifying the fluid by separating different phases of a same fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/02—Mixing fluids
    • F17C2265/022—Mixing fluids identical fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/03—Treating the boil-off
    • F17C2265/031—Treating the boil-off by discharge
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스를 압축하여 수요처로 공급하는 증발가스 압축기; 상기 증발가스 압축기에서 압축된 증발가스와 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스를 열교환하는 증발가스 열교환기; 상기 증발가스 열교환기에서 토출되는 증발가스를 기상 또는 액상으로 분리시키는 기액분리기; 및 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스를 상기 기상과 혼합시키고, 상기 액상 또는 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 액화가스를 추가 혼합시키는 혼합장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박{Gas Treatment System and Vessel having same}
본 발명은 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.
최근 기술 개발에 따라 가솔린이나 디젤을 대체하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas) 등과 같은 액화가스를 널리 사용하고 있다.
액화천연가스는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제하여 얻은 메탄을 냉각해 액화시킨 것이며, 무색ㆍ투명한 액체로 공해물질이 거의 없고 열량이 높아 대단히 우수한 연료이다. 반면 액화석유가스는 유전에서 석유와 함께 나오는 프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)을 주성분으로 한 가스를 상온에서 압축하여 액체로 만든 연료이다. 액화석유가스는 액화천연가스와 마찬가지로 무색무취이고 가정용, 업무용, 공업용, 자동차용 등의 연료로 널리 사용되고 있다.
이와 같은 액화가스는 지상에 설치되어 있는 액화가스 저장탱크에 저장되거나 또는 대양을 항해하는 운송수단인 선박에 구비되는 액화가스 저장탱크에 저장되는데, 액화천연가스는 액화에 의해 1/600의 부피로 줄어들고, 액화석유가스는 액화에 의해 프로판은 1/260, 부탄은 1/230의 부피로 줄어들어 저장 효율이 높다는 장점이 있다.
이러한 액화가스는 다양한 수요처로 공급되어 사용되는데, 최근에는 액화천연가스를 운반하는 LNG 운반선에서 LNG를 연료로 사용하여 엔진을 구동하는 LNG 연료공급 방식이 개발되고 있으며, 이와 같이 엔진의 연료로 LNG를 사용하는 방식은 LNG 운반선 외의 다른 선박에도 적용되고 있다.
그러나 엔진 등과 같은 수요처가 요구하는 액화가스의 온도 및 압력 등은, 액화가스 저장탱크에 저장되어 있는 액화가스의 상태와는 다를 수 있다. 따라서 최근에는 액체 상태로 저장되는 액화가스의 온도 및 압력 등을 제어하여 수요처에 공급하는 기술에 대하여, 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있다.
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 증발가스의 재액화 효율을 최적화하고 효율을 높이기 위한 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스를 압축하여 수요처로 공급하는 증발가스 압축기; 상기 증발가스 압축기에서 압축된 증발가스와 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스를 열교환하는 증발가스 열교환기; 상기 증발가스 열교환기에서 토출되는 증발가스를 기상 또는 액상으로 분리시키는 기액분리기; 및 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스를 상기 기상과 혼합시키고, 상기 액상 또는 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 액화가스를 추가 혼합시키는 혼합장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 혼합장치는, 상기 기액분리기의 상기 기상을 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스로 합류시키는 제1 혼합라인; 및 상기 기액분리기의 상기 액상을 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스로 합류시키는 제2 혼합라인을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 증발가스 열교환기에서 토출되는 증발가스를 감압 또는 팽창시켜 상기 기액분리기로 공급하는 제1 팽창밸브를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 혼합라인은, 상기 기액분리기에서 공급되는 상기 기상을 감압 또는 팽창시켜 상기 기액분리기로 공급하는 제2 팽창밸브를 포함하고, 상기 제2 혼합라인은, 상기 기액분리기에서 공급되는 상기 액상을 감압 또는 팽창시켜 상기 기액분리기로 공급하는 제3 팽창밸브를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 팽창밸브는, 상기 증발가스 열교환기로부터 공급되는 200 내지 400bar의 증발가스를 5bar 내지 7bar로 감압시킨 후 상기 기액분리기로 공급하고, 상기 제2 또는 제3 팽창밸브는, 상기 기액분리기로부터 공급되는 상기 기상 또는 상기 액상을 1 내지 1.5bar로 감압시킨 후 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스로 공급할 수 있다 .
구체적으로, 상기 혼합장치는, 상기 기액분리기의 상기 기상을 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스로 합류시키는 제1 혼합라인; 상기 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 공급하는 펌프; 및 상기 펌프로부터 공급되는 액화가스를 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스로 합류시키는 제3 혼합라인을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 증발가스 열교환기에서 토출되는 증발가스를 감압 또는 팽창시켜 상기 기액분리기로 공급하는 제1 팽창밸브를 더 포함하고, 상기 제1 혼합라인은, 상기 기액분리기에서 공급되는 상기 기상을 감압 또는 팽창시켜 상기 기액분리기로 공급하는 제2 팽창밸브를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 팽창밸브는, 상기 증발가스 열교환기로부터 공급되는 200 내지 400bar의 증발가스를 5bar 내지 7bar로 감압시킨 후 상기 기액분리기로 공급하고, 상기 제2 팽창밸브는, 상기 기액분리기로부터 공급되는 상기 기상을 1 내지 1.5bar로 감압시킨 후 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스로 공급하며, 상기 펌프는, 상기 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 1 내지 2bar로 가압하여 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스로 공급할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 혼합라인 또는 상기 제3 혼합라인을 통해 공급되는 상기 기상 또는 상기 액화가스를 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스에 합류시키는 혼합기를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제3 혼합라인 상에 구비되어 상기 펌프로부터 공급되는 액화가스를 강제기화시켜 상기 혼합기로 공급하거나, 또는 상기 증발가스 압축기로 공급하는 강제기화기를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 혼합라인 또는 상기 제2 혼합라인을 통해 공급되는 상기 기상 또는 상기 액상을 상기 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스에 합류시키는 혼합기를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 기액분리기는, 상기 액상을 상기 액화가스 저장탱크로 공급할 수 있다.
구체적으로, 상기 액화가스 저장탱크와 상기 수요처를 연결하며, 상기 증발가스 압축기 및 상기 증발가스 열교환기를 구비하는 제1 라인; 상기 제1 라인에서 분기되어 상기 기액분리기를 연결하며, 상기 증발가스 열교환기를 구비하는 제2 라인; 및 상기 기액분리기와 상기 액화가스 저장탱크를 연결하는 제3 라인을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 라인 상의 상기 증발가스 압축기와 상기 증발가스 열교환기 사이에 구비되며, 상기 증발가스 열교환기로부터 공급되는 증발가스를 임시저장한 후 상기 증발가스 압축기로 공급하는 임시저장탱크를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 수요처는, 고압가스 분사엔진일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박은, 상기 가스 처리 시스템을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박은, 증발가스 열교환기로 유입되는 액화가스 저장탱크에서 발생되는 증발가스의 초기 온도를 낮춰 증발가스 압축기에서 압축된 증발가스의 재액화 효율이 증대되는 효과가 있으며, 질소 성분 축적을 방지하여 엔진에 사용되는 연료의 저위발열량(Lower Heating Value)를 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
하기에서 액화가스는 LPG, LNG, 에탄 등일 수 있으며, 예시적으로 LNG(Liquefied Natural Gas)를 의미할 수 있으며, 증발가스는 자연 기화된 LNG 등인 BOG(Boil Off Gas)를 의미할 수 있다.
액화가스는 액체 상태, 기체 상태, 액체와 기체 혼합 상태, 과냉 상태, 초임계 상태 등과 같이 상태 변화와 무관하게 지칭될 수 있으며, 증발가스 역시 마찬가지임을 알려 둔다. 또한 본 발명은 처리 대상이 액화가스로 한정되지 않고, 액화가스 처리 시스템 및/또는 증발가스 처리 시스템일 수 있고, 하기 설시할 각 도면의 시스템은 서로 적용될 수 있음은 자명하다. 또한, 이하에서 기술하는 혼합 유체는, 혼합된 증발가스 또는 적어도 일부 액상이 포함된 유체일 수 있다.
또한, 본 발명의 가스 처리 시스템(2)의 실시예들은 각각 서로 조합되어 구성될 수 있으며, 각 구성들의 추가가 서로 교차로 이루어질 수 있음은 물론이다. 그리고, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(2)은, 선체(S)에 장착될 수 있으며, 이때, 선박은 LNG Carrier, 컨테이너 운반선 등의 선박일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 수요처(20), 증발가스 압축기(30), 증발가스 열교환기(40), 팽창밸브(50), 기액분리기(60)를 포함한다.
종래의 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생한 증발가스를 증발가스 압축기(30)에 의해 200 내지 400bar로 압축하고, 압축된 증발가스 중 수요처(20)로 공급되지 않은 잉여 증발가스를 증발가스 열교환기(40)에서 액화가스 저장탱크(10)에서 발생한 증발가스와 열교환하여 적어도 일부 재액화시킨다.
이때, 증발가스 열교환기(40)에서 열교환된 증발가스는, 부분적으로 기상의 증발가스가 존재할 수 있어, 종래의 가스 처리 시스템(1)은, 팽창밸브(50)와 기액분리기(60)의 도움을 받아 재액화시킨후 액상의 증발가스만을 액화가스 저장탱크(10)로 리턴시키고 있다.
즉, 종래의 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 제1 라인(L1)을 통해 수요처(20)로 공급시키거나 또는 제2 라인(L2)을 통해 증발가스 열교환기(40), 팽창밸브(50), 기액분리기(60)를 거쳐 이를 재액화시켜 제3 라인(L3)을 통해 액화가스 저장탱크(10)로 복귀시킨다.
이와 같이 종래의 가스 처리 시스템(1)은, 증발가스 압축기(30)에 의해 고압으로 압축된 증발가스를 재액화하여 별도의 냉매 장치 없이도 재액화를 구현하는 효과를 거두고 있으나, 재액화 효율에 대해서는 좀 더 개선의 여지가 존재하였다.
이러한 개선점을 파악하고 종래의 가스 처리 시스템(1)을 개량하여 본 출원인은 하기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(2)을 개발하였으며, 하기에서 이를 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템(2)은, 액화가스 저장탱크(10), 수요처(20), 증발가스 압축기(30), 증발가스 열교환기(40a), 팽창밸브(50), 기액분리기(60) 및 증발가스 흡입유닛(70)을 포함한다.
본 발명의 제1 실시예에서 액화가스 저장탱크(10), 수요처(20), 증발가스 압축기(30), 증발가스 열교환기(40a), 팽창밸브(50), 기액분리기(60) 등은 종래의 가스 처리 시스템(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.
액화가스 저장탱크(10)는, 수요처(20)에 공급될 액화가스를 저장한다. 액화가스 저장탱크(10)는, 액화가스를 액체상태로 보관하여야 하는데, 이때 액화가스 저장탱크(10)는 압력 탱크 형태를 가질 수 있다.
본 실시예에서는, 액화가스 저장탱크(10)에서 액화가스의 증발로 인해 발생하는 증발가스를 후술할 증발가스 흡입 유닛(70)를 통해 뽑아내거나 수요처(20)의 연료로 사용함으로써, 증발가스를 효율적으로 관리할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 제1a 라인(L1a) 내지 제5 라인(L5)을 더 포함할 수 있다.
제1a 라인(L1a)은 증발가스 흡입유닛(70)과 수요처(20)를 연결하며, 제1a 라인(L1a) 상에는 증발가스 압축기(30), 증발가스 열교환기(40a)가 설치되어 증발가스가 수요처(20)로 공급되도록 할 수 있으며, 제1a 라인(L1a)에는 증발가스 압축기(30)와 수요처(20)사이에 제2 라인(L2)이 분기될 수 있다.
제2 라인(L2)은, 제1a 라인(L1a)상의 증발가스 압축기(30)와 수요처(20)사이에서 분기되어 기액분리기(60)를 연결하며, 제2 라인(L2) 상에는 증발가스 열교환기(40a), 팽창밸브(50) 등이 구비될 수 있다.
제3 라인(L3)은, 기액분리기(60)와 액화가스 저장탱크(10)를 연결하며, 기액분리기(60)에서 분리된 액상을 액화가스 저장탱크(10)로 리턴시킬 수 있다.
제4a 라인(L4a)은, 기액분리기(60)와 증발가스 흡입유닛(70)을 연결하며, 기액분리기(60)에서 분리된 기상을 증발가스 흡입유닛(70)으로 공급할 수 있다.
제5 라인(L5)은, 증발가스 흡입유닛(70)에 의해 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 흡입하도록 증발가스 흡입유닛(70)과 액화가스 저장탱크(10)를 연결할 수 있다.
이때 제1a 내지 제5 라인(L1a~L5) 에는 조절 밸브(도시하지 않음)가 설치되어, 조절 밸브의 개도 조절에 따라 증발가스의 공급량이 조절될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 제1a 라인(L1a), 제2 라인(L2) 각각을 흐르는 유체의 흐름을 제1 흐름 및 제2 흐름이라 할 수 있으며, 제4a 라인(L4a)을 통해 흐르는 유체를 제3 흐름, 제3 라인(L3)을 통해 흐르는 유체를 제4 흐름이라 칭할 수 있다.
수요처(20)는, 액화가스 저장탱크(10)로부터 공급되는 증발가스 또는 액화가스를 연료로 사용한다. 이때, 수요처(20)는, 고압가스분사엔진(일례로 MEGI)일 수 있다. MEGI엔진의 경우 약 200 내지 400bar의 고압으로 가압된 증발가스를 연료로 사용할 수 있다.
수요처(20; 이하 추진엔진과 병기함)액화가스의 연소에 의해 실린더(도시하지 않음) 내부의 피스톤(도시하지 않음)이 왕복운동 함에 따라, 피스톤에 연결된 크랭크 축(도시하지 않음)이 회전되고, 크랭크 축에 연결되는 프로펠러 축(부호 도시하지 않음))이 회전될 수 있다. 따라서 추진엔진(20) 구동 시 프로펠러 축에 연결된 프로펠러(P)가 회전함에 따라, 선체(S)가 전진 또는 후진할 수 있다.
추진엔진(20)은, 통상 디젤 사이클로 구동되는 2행정 엔진(2-stroke DF engine)이며 저속엔진일 수 있다. 이러한 디젤 사이클은 기본적으로, 공기가 피스톤에 의해 압축되고, 압축된 고온의 공기는 점화연료(Pilot Fuel)에 의해서 점화가 이루어지며, 나머지 고압의 가스가 분사되어 폭발이 이루어진다.
이때, 점화연료는 HFO(Heavy Fuel Oil) 또는 MDO(Marine Diesel Oil)를 사용하게 되며, 보통 점화연료와 고압 가스의 비율은 약 5:95이고, 점화연료의 분사량은 5~100%까지 조정이 가능하다. 따라서 점화연료는 엔진의 구동 연료로도 이용가능하다.
즉, 점화연료의 분사량이 약 5%정도인 경우 엔진 구동 연료로 증발가스(또는 가열된 액화가스; 약 95%)가 주로 사용되며, 점화 연료의 분사량이 100%인 경우에는 엔진 구동 연료로 점화연료(오일)가 전부 사용된다.
이때, 점화연료의 분사량 약 50%인 경우(와 증발가스 약 50%)에는, 점화연료와 증발가스가 혼합되어 엔진으로 유입되는 것이 아닌 점화연료가 먼저 발화하여 발열량을 생산하고, 이후, 나머지 증발가스가 유입되어 폭발하여 발열량을 생산하여 추진엔진(20)의 구동에 필요한 발열량을 생산한다.
증발가스 압축기(30)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 압축한다. 증발가스 압축기(30)는 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되어 배출되는 증발가스를 압축하여 증발가스 열교환기(40a)나 수요처(20)에 공급할 수 있다.
증발가스 압축기(30)는, 복수로 구비되어 증발가스를 다단 가압시킬 수 있다. 일례로 증발가스 압축기(30)는 5개가 구비되어 증발가스가 5단 가압되도록 할 수 있다. 5단 가압된 증발가스는 200bar 내지 400bar로 가압되어, 제1a 라인(L1a)을 통해 수요처(20)에 공급될 수 있다.
여기서, 제2 라인(L2)은, 제1a 라인(L1a) 상 증발가스 압축기(30)와 수요처(20)의 사이에서 분기되어, 증발가스 열교환기(40a)로 연결될 수 있다. 이때, 증발가스 열교환기(40a)로 분기되는 지점의 제1a 라인(L1a) 상에는 밸브(도시하지 않음)가 구비될 수 있고, 밸브는 수요처(20)로 공급되는 증발가스의 유량 또는 증발가스 압축기(30)를 통하여 증발가스 열교환기(40a)로 공급되는 증발가스의 유량을 제어할 수 있으며, 삼방밸브일 수 있다.
복수의 증발가스 압축기(30) 사이에는 증발가스 냉각기(도시하지 않음)가 구비될 수 있다. 증발가스 압축기(30)에 의하여 증발가스가 압축되면, 압력 상승에 따라 온도 역시 상승될 수 있기 때문에, 본 실시예는 증발가스 냉각기를 사용하여 증발가스의 온도를 다시 낮춰줄 수 있다. 증발가스 냉각기는 증발가스 압축기(30)와 동일한 수로 설치될 수 있으며, 각 증발가스 냉각기는 각 증발가스 압축기(30)의 하류에 마련될 수 있다.
증발가스 압축기(30)가 증발가스를 가압함으로써, 증발가스는 압력이 상승하여 끓는점이 상승하여 상대적으로 높은 온도에서도 액화될 수 있는 상태가 될 수 있다. 따라서 본 실시예는 증발가스 압축기(30)로 증발가스의 압력을 높임으로써, 증발가스가 쉽게 액화되도록 할 수 있다.
증발가스 열교환기(40a)는, 제1a 라인(L1a) 상에서 증발가스 흡입유닛(70)과 증발가스 압축기(30)의 사이에 마련되고, 제2 라인(L2)과 연결되어, 증발가스 압축기(30)에서 압축되는 증발가스와 증발가스 흡입유닛(70)에서 공급되는 증발가스를 열교환시킬 수 있다. 증발가스 열교환기(40a)에서 열교환된 증발가스 압축기(30)에 의해 압축된 증발가스는 팽창밸브(50)를 거쳐 기액분리기(60)로 공급될 수 있고, 증발가스 열교환기(40a)에서 열교환된 증발가스 흡입유닛(70)에서 공급되는 증발가스는 증발가스 압축기(30)로 공급될 수 있다.
즉, 증발가스 압축기(30)에서 다단으로 가압된 후 기액분리기(60)로 공급되는 증발가스와 증발가스 흡입유닛(70)에서 공급되는 증발가스가 증발가스 열교환기(40a)에서 열교환된다.
팽창밸브(50)는, 증발가스 압축기(30)에서 가압되어 증발가스 열교환기(40a)에서 열교환된 증발가스를 감압 또는 팽창시켜 적어도 일부를 액화시킨다. 예를 들어, 팽창밸브(50)는 증발가스를 5bar 내지 10bar로 감압할 수 있어, 감압시 증발가스는 냉각효과가 이루어질 수 있다.
여기서, 증발가스 압축기(30)에서 가압된 증발가스는 증발가스 열교환기(40a)에서 액화가스 저장탱크(10)에서 공급된 증발가스와 열교환되어 냉각되나, 압력은 증발가스 압축기(30)에서 토출된 토출압을 유지할 수 있다.
본 실시예는 팽창밸브(50)를 이용해 증발가스를 감압시켜 증발가스가 냉각되도록 함으로써, 증발가스를 액화시킬 수 있다. 이때 감압되는 압력 범위가 클수록 증발가스의 냉각효과가 증대될 수 있으며, 일례로 팽창밸브(50)는 증발가스 압축기(30)에 의해 300bar로 가압된 증발가스를 5bar 내지 10bar(바람직하게는 6bar)까지 감압시킬 수 있다.
팽창밸브(50)는 줄 톰슨 밸브로 이루어질 수 있다. 이와 달리, 팽창밸브(50)는 팽창기(도시하지 않음)로 이루어질 수도 있다. 줄 톰슨 밸브의 경우 감압을 통해 효과적으로 증발가스를 냉각시켜서 적어도 일부의 증발가스가 액화되도록 할 수 있다. 또한, 여기서 팽창기는 익스팬더(Expander;도시하지않음)로도 이루어질 수 있다.
반면 팽창기는 별도의 전력을 이용하지 않고도 구동될 수 있으며, 특히, 발생된 동력을 증발가스 압축기(30)를 구동시키는 전력으로 활용함으로써, 가스 처리 시스템(2)의 효율을 향상시킬 수 있다. 동력전달은 예를 들어, 기어연결 또는 전기변환 후 전달 등에 의해 이루어질 수 있다.
기액분리기(60)는, 팽창밸브(50)에서 감압 또는 팽창된 증발가스에서 기상과 액상을 분리한다. 기액분리기(60)에서 증발가스는 액상와 기상으로 분리되어 액상는 제3 라인(L3)을 통해 액화가스 저장탱크(10)로 공급되고, 기상은 제4a 라인(L4a)을 통해 플래시 가스로서 증발가스 흡입유닛(70)으로 공급될 수 있다.
여기서, 기액분리기(60)에 공급되는 증발가스는, 팽창밸브(50)에서 감압되어 냉각된 상태일 수 있다. 예를 들어, 증발가스 압축기(30)에서 증발가스는 다단 가압되어 200bar 내지 400bar의 압력을 가질 수 있고, 온도는 45도 내외로 이루어질 수 있다. 45도 내외의 온도로 상승된 증발가스는, 증발가스 열교환기(40a)로 회수되어 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 -100도 내외의 증발가스와 열교환되며, 이후 -97도 내외의 온도로 냉각된 후 팽창밸브(50)로 공급된다.
이때, 팽창밸브(50)에서 증발가스는 감압에 의해 냉각되어 약 1bar의 압력과 약 -162.3도 정도의 온도를 가질 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에서는 기액분리기(60)로 공급되는 증발가스가 팽창밸브(50)에서 감압되어 -162도보다 낮은 온도를 가지게 되므로, 약 30~40%의 증발가스가 액화될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 액화된 증발가스를 액화가스 저장탱크(10)로 회수시키고, 기액분리기(60)에서 분리된 기상(플래시가스)를 버리지 않고 증발가스 흡입유닛(70)으로 회수시킬 수 있다. 이처럼 본 발명의 실시예는, 기액분리기(60)에서 분리된 기상을 통해 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 흡입할 수 있게되어 액화가스 저장탱크(10) 내의 증발가스 처리를 효율적으로 할 수 있으며, 플래시 가스가 버려져 낭비되는 것을 방지할 수 있다.
이때 분리된 기상은 앞서 언급한 바와 같이 팽창밸브(50)에 의해 감압됨으로써 냉각되어 -162.3도일 수 있는데, 이러한 기상과 액화가스 저장탱크(10)에서 발생한 -100도의 증발가스는 증발가스 흡입장치(70)에서 혼합되어 -110 내지 -120도(약 -114도) 및 1.5bar 내지 3bar의 증발가스로서 증발가스 열교환기(40a)에 유입된다.
따라서 증발가스 압축기(30)와 수요처(20) 사이에서 분기되어 증발가스 열교환기(40a)로 연결된 제2 라인(L2)을 따라 회수되는 45도의 증발가스는, 증발가스 열교환기(40a)에서 -110 내지 -120도의 증발가스와 열교환함으로써 냉각될 수 있다. 이는 기상의 회수가 없을 경우(45도의 증발가스가 -100도의 증발가스와 열교환)와 대비할 때, 증발가스의 추가적인 냉각이 구현될 수 있다.
이로 인해 증발가스 열교환기(40a)에서 팽창밸브(50)로 유입되는 증발가스는, 기상의 순환이 없을 경우(약 -97도)보다 낮은 약 -112도일 수 있으며, 팽창밸브(50)에 의해 감압되면 약 -163.7도로 냉각될 수 있다. 이 경우 기상의 순환이 없는 경우보다 더욱 많은 증발가스가 팽창밸브(50)에 의해 액화되어 액화가스 저장탱크(10)로 회수될 수 있다.
따라서 본 실시예는, 팽창밸브(50)를 통해 냉각된 증발가스 중 기체 상태의 증발가스를 기액분리기(60)에서 기상으로 분리하여 증발가스 열교환기(40a)에 공급하여, 증발가스 압축기(30)로부터 증발가스 열교환기(40a), 팽창밸브(50)로 회수되는 증발가스의 온도를 충분히 낮게 해줌으로써, 증발가스의 액화 효율을 60% 이상으로 끌어 올릴 수 있다.
또한 본 실시예에서는, 액화가스 저장탱크(10)에서 나오는 증발가스뿐만 아니라, 기상과 증발가스와 혼합되어 증발가스 압축기(30)로 유입되므로, 일정 유량 이상이 증발가스 압축기(30)에 공급되어, 구동 효율이 향상될 수 있다.
증발가스 흡입유닛(70)은, 기액분리기(60)에서 분리된 기상을 구동유체(Driving Fluid)로 하여, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 흡입하여 증발가스 열교환기(40a)를 거쳐 증발가스 압축기(30)로 공급할 수 있다. 여기서 증발가스 흡입유닛(70)은, 이젝터(Ejector), 이덕터(Eductor) 또는 제트 펌프(jet pump)일 수 있다.
구체적으로, 증발가스 흡입유닛(70)은, 기액분리기(60)에서 분리된 기상을 제4a 라인(L4a)을 통해 공급받아 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 제5 라인(L5)을 통해 흡입하고, 기상과 증발가스를 혼합하여 제1a 라인(L1a)을 통해 증발가스 열교환기(40a)를 거쳐 증발가스 압축기(30)로 공급할 수 있다.
증발가스 흡입유닛(70)으로 유입되는 기상은, 5 내지 10bar(바람직하게는 약6bar)의 압력과 영하 120도 내지 영하 140도(바람직하게는 약 영하 130도)의 온도를 가지며, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스는, 1.00bar 내지 1.10bar(바람직하게는 약 1.06bar)의 압력과 영하 130도 내지 영하 80도(바람직하게는 약 영하 90도)의 온도를 가진다.
증발가스 흡입유닛(70)은, 기액분리기(60)에서 분리된 기상과 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 혼합하여 가압시킬 수 있다. 흡입장치(70)에서 기상을 통해 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스가 흡입되어 서로 혼합되며, 이 혼합과정을 통해서 급격한 압력변동이 이루어지면서 1.5bar 내지 3bar로 압력이 변동될 수 있다.
구체적으로, 증발가스 흡입유닛(70)은, 구동 유체로 기액분리기(60)에서 분리된 기상을 공급받아 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 흡입하여 혼합되며, 이때, 구동유체가 가지고 있던 운동에너지는 혼합 유체 전체의 운동에너지로 변환되고, 이어서 증발가스 흡입유닛(70)의 노즐(부호 도시하지 않음)의 단면이 확대되는 말단 부분에서 혼합 유체의 속도가 저하됨에 따라 혼합 유체의 운동에너지는 다시 압력으로 변환하게 된다. 이로 인해 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스는 약 1.5 내지 3bar의 압력을 얻게된다.
본 발명에서는, 기액분리기(60)로부터 공급되는 기상의 압력이 약 5 내지 10bar의 압력(바람직하게는 약 6bar)이나 증발가스 흡입유닛(70)으로 유입된 후의 구동유체는 압력이 상대적으로 떨어지고, 압력하강*구동유체유량인 압력전달용량을 흡입유체(액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스)로 공급함으로써 흡입 유체의 압력을 약 1.5 내지 3bar의 압력만큼 상승시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는, 흡입 유체의 압력 바람직하게는 혼합유체의 압력이 약 1.5 내지 3bar의 압력만큼 상승되어 증발가스 열교환기(40a)로 공급되므로, 증발가스 열교환기(40a)의 엔탈피가 증가하게 되어 열교환 효율이 증가하고 열교환기의 사이즈를 줄일 수 있는 효과가 있다. 이는 CAPEX의 절감을 가져오는 효과도 있어 가스 처리 시스템(2) 전체의 운전비도 줄어드는 효과가 있다.
더불어 본 발명의 실시예에서는, 증발가스 열교환기(40a)를 거치는 경우에도 혼합유체의 압력이 약 1 내지 3bar의 압력를 유지하며, 이 상태로 증발가스 압축기(30)로 공급되므로, 기존의 1 내지 1.05bar의 증발가스를 공급받아 압축했던 종래에 비해 증발가스 압축기(30)의 압축일이 줄어들어 압축효율이 증대되는 효과가 있다.
여기서, 증발가스 흡입유닛(70)은, 액화가스 저장탱크(10) 내부에 발생된 증발가스를 일정량 흡입하기 위해서 일정량의 증발가스를 흡입하기 위한 구동 유체량을 계산할 수 있으며, 증발가스 압축기(30)로 일정량 공급하기 위한 구동 유체량 또한 계산하여 제어할 수 있다.
정리해보면 본 발명의 실시예에서는 증발가스 흡입유닛(70)을 구비함으로써, 기액분리기(60)에서 분리된 기상을 통해, 1 내지 1.05bar에 불과한 액화가스 저장탱크(10)에서 나오는 증발가스를 1.5bar 내지 3bar로 가압한 후 증발가스 압축기(30)로 공급할 수 있게되어 증발가스 압축기(30)의 부하가 절감되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 증발가스 흡입유닛(70)을 통해 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스의 처리가 지속적으로 이루어질 수 있는 효과가 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템(2)은, 액화가스 저장탱크(10), 제1 혼합기(11a), 제2 혼합기(11b), 수요처(20), 증발가스 압축기(30), 증발가스 열교환기(40b), 팽창밸브(50), 기액분리기(60), 제1 제어밸브(81), 제2 제어밸브(82) 및 제어부(83)를 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에서 액화가스 저장탱크(10), 수요처(20), 증발가스 압축기(30), 증발가스 열교환기(40b), 팽창밸브(50), 기액분리기(60) 등은 종래의 가스 처리 시스템(1) 및 본 발명의 제1 실시예에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에서는 제1 라인(L1) 내지 제4b 라인(L4b) 및 제6 라인(L6)을 더 포함할 수 있다.
제1 라인(L1)은 액화가스 저장탱크(10)와 수요처(20)를 연결하며, 제1 라인(L1) 상에는 증발가스 압축기(30), 증발가스 열교환기(40b), 제1 혼합기(11a) 및 제2 혼합기(11b)가 설치될 수 있다.
제1 라인(L1)은, 증발가스가 수요처(20)로 공급되도록 하고, 제1 라인(L1)에는 증발가스 압축기(30)와 수요처(20)사이에 제2 라인(L2)이 분기될 수 있다.
제2 라인(L2)은, 제1 라인(L1)상의 증발가스 압축기(30)와 수요처(20)사이에서 분기되어 기액분리기(60)를 연결하며, 제2 라인(L2) 상에는 증발가스 열교환기(40b), 팽창밸브(50) 등이 구비될 수 있다.
제3 라인(L3)은, 기액분리기(60)와 액화가스 저장탱크(10)를 연결하며, 기액분리기(60)에서 분리된 액상을 액화가스 저장탱크(10)로 리턴시킬 수 있다.
제4b 라인(L4b)은, 기액분리기(60)와 제1 혼합기(11a)를 연결하며 제1 제어밸브(81)를 구비하고, 기액분리기(60)에서 분리된 기상을 제1 혼합기(11a)로 공급할 수 있다.
제6 라인(L6)은, 제4b 라인(L4b)에서 분기되어 증발가스 열교환기(40b)와 연결되며 제2 제어밸브(82)를 구비하고, 기액분리기(60)에서 분리된 기상을 증발가스 열교환기(40b)를 거쳐 제2 혼합기(11b)로 공급할 수 있다.
이때 제1 라인(L1) 내지 제4b 라인(L4b) 및 제6 라인(L6)에는 조절 밸브(도시하지 않음)가 설치되어, 조절 밸브의 개도 조절에 따라 증발가스의 공급량이 조절될 수 있다.
제1 혼합기(11a)는, 제1 라인(L1)상에서 증발가스 열교환기(40b)의 상류에 마련되어, 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스가 유입되고 기액분리기(60)에서 회수되는 기상(플래시가스)이 유입될 수 있다. 이러한, 제1 혼합기(11a)는 증발가스와 기상이 저장되도록 공간을 이루는 압력 탱크의 형태로 이루어질 수 있다. 여기서, 제1 혼합기(11a)에서 혼합된 증발가스와 기상은 증발가스 열교환기(40b)로 공급된다.
제2 혼합기(11b)는, 제1 라인(L1)상에서 증발가스 열교환기(40b)와 증발가스 압축기(30) 사이에 마련되어, 증발가스 열교환기(40b)로부터 열교환된 증발가스가 유입되고 기액분리기(60)에서 회수되어 증발가스 열교환기(40b)에서 열교환된는 기상(플래시가스)이 유입될 수 있다. 이러한, 제2 혼합기(11b)는 증발가스와 기상이 저장되도록 공간을 이루는 압력 탱크의 형태로 이루어질 수 있다. 여기서, 제2 혼합기(11b)에서 혼합된 증발가스와 기상은 증발가스 압축기(30)로 공급된다.
증발가스 열교환기(40b)는, 제1 라인(L1) 상에서 제1 혼합기(11a)와 증발가스 압축기(30)의 사이에 마련되고, 제2 라인(L2)과 연결되어, 증발가스 압축기(30)에서 압축되는 증발가스와 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스를 열교환시키거나 제6 라인(L6)과 연결되어 기액분리기(60)에서 분리된 기상을 증발가스 압축기(30)에서 압축되는 증발가스 또는 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스와 열교환시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에서 증발가스 열교환기(40b)는, 증발가스 압축기(30)에서 압축되는 증발가스를 기액분리기(60)에서 분리된 기상 또는 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스와 열교환시킬 수 있고, 바람직하게는 증발가스 압축기(30)에서 압축되는 증발가스를 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스와 1차 열교환시키고 기액분리기(60)에서 분리된 기상을 2차 열교환시킬 수 있다.
증발가스 열교환기(40b)에서 열교환된 증발가스 압축기(30)에 의해 압축된 증발가스는 팽창밸브(50)를 거쳐 기액분리기(60)로 공급될 수 있고, 증발가스 열교환기(40b)에서 열교환된 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스, 그리고 증발가스 열교환기(40b)에서 열교환된 기액분리기(60)에서 분리된 기상은 증발가스 압축기(30)로 공급될 수 있다.
이로 인해 증발가스 압축기(30)에서 압축된 증발가스는, 기액분리기(60)에서 분리된 기상의 냉열을 한번 더 흡수할 수 있어 재액화 효율이 증대되는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에서는 선박의 속도에 따라 또는 증발가스 압축기(30)에서 압축된 증발가스의 유량에 따라 기액분리기(60)에서 분리되는 기상을 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스에 합류시키거나 또는 증발가스 열교환기(40b)로 공급하는 것을 제어하는 제어장치(81,82,83)를 더 포함할 수 있다.
여기서 제어장치는 제1 제어밸브(81), 제2 제어밸브(82), 제어부(83), 제1 공급라인(L4b) 및 제2 공급라인(L6)을 포함하며, 제1 공급라인(L4b)은 제4b 라인(L4b)과 호칭이 병기될 수 있으며, 제2 공급라인(L6)은 제6 라인(L6)과 호칭이 병기될 수 있다.
제1 공급라인(L4b)과 제2 공급라인(L6)은 상기에서 설명한 것에 갈음하도록 한다.
제1 제어밸브(81)는, 제1 공급라인(L4b) 상에 구비되며 바람직하게는 제1 공급라인(L4b) 상의 제1 혼합기(11a)와 제2 공급라인(L6)의 분기점 사이에 구비되고, 개도조절을 통해서 기액분리기(60)에서 분리된 기상이 제1 혼합기(11a)로 공급될 수 있도록 한다.
여기서 제1 제어밸브(81)는, 후술할 제어부(83)와 유선 또는 무선으로 연결되어 제어부(83)로부터 개도조절신호를 전송받아 개도조절을 수행할 수 있다.
제2 제어밸브(82)는, 제2 공급라인(L6) 상에 구비되며 바람직하게는 제2 공급라인(L6) 상의 증발가스 열교환기(40b)와 제1 공급라인(L4b)과의 연결점 사이에 구비되고, 개도조절을 통해서 기액분리기(60)에서 분리된 기상이 증발가스 열교환기(40b)로 공급될 수 있도록 한다.
여기서 제2 제어밸브(82)는, 후술할 제어부(83)와 유선 또는 무선으로 연결되어 제어부(83)로부터 개도조절신호를 전송받아 개도조절을 수행할 수 있다.
제어부(83)는, 선박의 속도가 기설정속도 범위 이하인 경우, 기액분리기(60)에서 분리된 기상을 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스로 공급되도록 제어하고, 선박의 속도가 기설정속도 범위 이상인 경우, 기액분리기(60)에서 분리된 기상을 증발가스 열교환기(40b)로 공급되도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(83)는, 선박의 속도가 기설정속도 범위 이하인 경우, 제1 제어밸브(81)를 개방하고 제2 제어밸브(82)를 폐쇄하여, 제1 공급라인(L4b)을 통해 기액분리기(60)에서 분리된 기상이 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스로 공급되도록 제어할 수 있고, 선박의 속도가 기설정속도 범위 이상인 경우, 제1 제어밸브(81)를 폐쇄하고 제2 제어밸브(82)를 개방하여, 기액분리기(60)에서 분리된 기상이 증발가스 열교환기(40b)로 공급되도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(83)는, 증발가스 압축기(30)에서 압축된 증발가스의 유량이 기설정유량 이상인 경우, 기액분리기(60)에서 분리된 기상을 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스로 공급되도록 제어하고, 증발가스 압축기(30)에서 압축된 증발가스의 유량이 기설정유량 이하인 경우, 기액분리기(60)에서 분리된 기상을 증발가스 열교환기(40b)로 공급되도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(83)는, 증발가스 압축기(30)에서 압축된 증발가스의 유량이 기설정유량 이상인 경우, 제1 제어밸브(81)를 개방하고 제2 제어밸브(82)를 폐쇄하여, 제1 공급라인(L4b)을 통해 기액분리기(60)에서 분리된 기상이 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스로 공급되도록 제어할 수 있고, 증발가스 압축기(30)에서 압축된 증발가스의 유량이 기설정유량 이하인 경우, 제1 제어밸브(81)를 폐쇄하고 제2 제어밸브(82)를 개방하여, 기액분리기(60)에서 분리된 기상이 증발가스 열교환기(40b)로 공급되도록 제어할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에서는 제어장치(81,82,83)를 통해 선박의 속도에 따라 또는 증발가스 압축기(30)에서 압축된 증발가스의 유량에 따라 재액화 효율을 최대한으로 유지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 처리 시스템(2)은, 액화가스 저장탱크(10), 혼합기(12), 수요처(20), 증발가스 압축기(30), 증발가스 열교환기(40c), 제1 팽창밸브(50), 제2 팽창밸브(51) 및 기액분리기(60)를 포함한다.
본 발명의 제3 실시예에서 액화가스 저장탱크(10), 수요처(20), 증발가스 압축기(30) 등은 종래의 가스 처리 시스템(1) 및 본 발명의 제1 내지 제2 실시예에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에서는 제1 라인(L1) 내지 제4c 라인(L4c) 및 제7 내지 제8 라인(L7-L8)을 더 포함할 수 있다.
제1 라인(L1)은 액화가스 저장탱크(10)와 수요처(20)를 연결하며, 제1 라인(L1) 상에는 증발가스 압축기(30), 증발가스 열교환기(40c), 혼합기(12)가 설치될 수 있다. 제1 라인(L1)은, 증발가스가 수요처(20)로 공급되도록 하고, 제1 라인(L1)에는 증발가스 압축기(30)와 수요처(20)사이에 제2 라인(L2)이 분기될 수 있다.
제2 라인(L2)은, 제1 라인(L1)상의 증발가스 압축기(30)와 수요처(20)사이에서 분기되어 기액분리기(60)를 연결하며, 제2 라인(L2) 상에는 증발가스 열교환기(40c), 제1 팽창밸브(50) 등이 구비될 수 있다.
제3 라인(L3)은, 기액분리기(60)와 액화가스 저장탱크(10)를 연결하며, 기액분리기(60)에서 분리된 액상을 액화가스 저장탱크(10)로 리턴시킬 수 있다.
제4c 라인(L4c)은, 기액분리기(60)와 혼합기(12)를 연결하며 후술할 제7 라인(L7) 및 제8 라인(L8)과 연결될 수 있고, 제3 팽창밸브(도시하지 않음)을 포함할 수 있으며, 기액분리기(60)에서 분리된 기상을 혼합기(12)로 공급할 수 있다.
제7 라인(L7)은, 제3 라인(L3)에서 분기되어 혼합기(12)와 연결되며 제4c 라인(L4c) 및 제8 라인(L8)과 연결될 수 있다. 제7 라인(L7)은, 제2 팽창밸브(51)을 포함할 수 있으며, 기액분리기(60)에서 분리된 액상을 혼합기(12)로 공급할 수 있다.
제8 라인(L8)은, 제4c 라인(L4c) 및 제7 라인(L7)과 연결되어 혼합기(12)와 연결되며 제4c 라인(L4c) 및 제7 라인(L7)과 삼방밸브로 연결될 수 있다.
이때 제1 라인(L1) 내지 제4c 라인(L4c) 및 제7 내지 제8 라인(L7-L8)에는 조절 밸브(도시하지 않음)가 설치되어, 조절 밸브의 개도 조절에 따라 증발가스의 공급량이 조절될 수 있다.
혼합기(12)는, 제1 라인(L1)상에서 증발가스 열교환기(40c) 상류, 바람직하게는 증발가스 열교환기(40c)와 액화가스 저장탱크(10) 사이에 마련되어, 액화가스 저장탱크(10)로부터 공급되는 증발가스가 유입되고 기액분리기(60)에서 회수되는 기상 및/또는 액상이 유입될 수 있다. 이러한, 혼합기(12)는 증발가스와 기상 및 액상이 저장되도록 공간을 이루는 압력 탱크의 형태로 이루어질 수 있다. 여기서, 혼합기(12)에서 혼합된 증발가스와 기상 및 액상은 기체의 성분만 증발가스 압축기(30)로 공급된다.
증발가스 열교환기(40c)는, 제1 라인(L1) 상에서 혼합기(12)와 증발가스 압축기(30)의 사이에 마련되고, 제2 라인(L2)과 연결되어, 증발가스 압축기(30)에서 압축되는 증발가스와 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스를 열교환시킬 수 있다.
증발가스 열교환기(40c)에서 열교환된 증발가스 압축기(30)에 의해 압축된 증발가스는 제1 팽창밸브(50)를 거쳐 기액분리기(60)로 공급될 수 있고, 증발가스 열교환기(40c)에서 열교환된 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스는 증발가스 압축기(30)로 공급될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스를 기액분리기(60)에서 분리된 기상과 혼합시키고, 기액분리기(60)에서 분리된 액상을 추가 혼합시키는 혼합장치(L4c, L7, L8)를 더 포함할 수 있다. 여기서 혼합장치는 제1 혼합라인(L4c), 제2 혼합라인(L7), 제2 팽창밸브(51) 및 제3 팽창밸브를 포함하며, 제1 혼합라인(L4c)은 제4c 라인(L4c)과 호칭이 병기될 수 있으며, 제2 혼합라인(L7)은 제7 라인(L7)과 호칭이 병기될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스를 기액분리기(60)에서 분리된 기상과 혼합시키고, 기액분리기(60)에서 분리된 액상 또는 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 액화가스를 추가 혼합시킬 수도 있다.
제1 혼합라인(L4c)과 제2 혼합라인(L7)은 상기 제4c 라인(L4c) 및 제7 라인(L7)에서 설명한 것에 갈음하도록 한다.
제2 팽창밸브(51)는, 제2 혼합라인(L7) 상에 구비되며, 기액분리기(60)에서 분리된 액상을 1 내지 1.5bar로 감압시킬 수 있다.
기액분리기(60)에서는, 제1 팽창밸브(50)에 의해서 200 내지 400bar의 압축된 증발가스가 5bar 내지 10bar로 감압되어 공급되므로, 약 5 내지 10bar 정도의 기상 또는 액상이 머무르게되는데, 이를 혼합기(12)에 그대로 넣을 경우 액화가스 저장탱크(10)로의 역류의 문제점이 존재할 수 있다.
이에 본 발명의 실시예에서는, 제2 팽창밸브(51)를 구비하여 혼합기(12)에서의 압력조건을 맞추고 있으며, 더불어 기액분리기(60)에서 분리된 액상이 5 내지 10bar 정도에서 1 내지 1.5bar로 감압되므로 냉각효과 또한 부수적으로 얻을 수 있다.
제3 팽창밸브는, 제1 혼합라인(L4c) 상에 구비되며, 기액분리기(60)에서 분리된 기상을 1 내지 1.5bar로 감압시킬 수 있다. 제3 팽창밸브는, 제2 팽창밸브(51)와 액상에서 기상으로 변경된 것에 불과하며 동일 또는 유사하므로 이에 갈음하도록 한다. 다만, 본 발명의 실시예에서는, 제3 팽창밸브는 구비되지 않을 수도 있다.
여기서 본 발명의 실시예는, 석션드럼(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 석션드럼은 제1 라인(L1) 상의 증발가스 열교환기(40c)와 증발가스 압축기(30) 사이에 구비될 수 있으며, 석션드럼은 혼합기(12)에 기화되지 못한 액상을 재걸러내어 증발가스 압축기(30)로 완전한 기상만 공급되도록 할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는, 증발가스 열교환기(40c)로 공급되는 증발가스의 온도를 기액분리기(60)에서 분리된 기상과 액상을 통해 낮춰줄 수 있어, 열교환 효율이 극대화되는 효과가 있다. 이 경우, 증발가스 압축기(30)에서 압축된 증발가스가 증발가스 열교환기(40c)에서 열교환되어 재액화되는 재액화 효율이 대략 80%에 육박할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 처리 시스템(2)은, 액화가스 저장탱크(10), 혼합기(13), 수요처(20), 증발가스 압축기(30), 증발가스 열교환기(40d), 팽창밸브(50), 기액분리기(60), 펌프(90) 및 강제기화기(91)를 포함한다.
본 발명의 제4 실시예에서 액화가스 저장탱크(10), 수요처(20), 증발가스 압축기(30), 팽창밸브(50), 기액분리기(60) 등은 종래의 가스 처리 시스템(1) 및 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에서는 제1 라인(L1) 내지 제4d 라인(L4d) 및 제9 라인(L9) 내지 제10 라인(L10)을 더 포함할 수 있다.
제1 라인(L1)은 액화가스 저장탱크(10)와 수요처(20)를 연결하며, 제1 라인(L1) 상에는 증발가스 압축기(30), 증발가스 열교환기(40d), 혼합기(13)가 설치될 수 있다. 제1 라인(L1)은, 증발가스가 수요처(20)로 공급되도록 하고, 제1 라인(L1)에는 증발가스 압축기(30)와 수요처(20)사이에 제2 라인(L2)이 분기될 수 있다.
제2 라인(L2)은, 제1 라인(L1)상의 증발가스 압축기(30)와 수요처(20)사이에서 분기되어 기액분리기(60)를 연결하며, 제2 라인(L2) 상에는 증발가스 열교환기(40d), 팽창밸브(50) 등이 구비될 수 있다.
제3 라인(L3)은, 기액분리기(60)와 액화가스 저장탱크(10)를 연결하며, 기액분리기(60)에서 분리된 액상을 액화가스 저장탱크(10)로 리턴시킬 수 있다.
제4d 라인(L4d)은, 기액분리기(60)와 혼합기(13)를 연결하며, 기액분리기(60)에서 분리된 기상을 혼합기(13)로 공급할 수 있다.
제9 라인(L9)은, 펌프(90)와 혼합기(13)를 연결하며 강제기화기(91)를 구비할 수 있고, 펌프(90)에서 공급되는 액화가스를 강제기화기(91)에서 강제기화하여 혼합기(13)로 공급할 수 있다.
제10 라인(L10)은, 제9 라인(L9)에서 분기되어 제1 라인(L1) 상의 증발가스 열교환기(40d)와 증발가스 압축기(30) 사이에 연결되며, 펌프(90)에서 공급되는 액화가스를 강제기화기(91)에서 강제기화하여 증발가스 압축기(30)로 바로 공급할 수 있다.
이때 1 라인(L1) 내지 제4d 라인(L4d) 및 제9 라인(L9) 내지 제10 라인(L10)에는 조절 밸브(도시하지 않음)가 설치되어, 조절 밸브의 개도 조절에 따라 증발가스의 공급량이 조절될 수 있다.
혼합기(13)는, 제1 라인(L1)상에서 증발가스 열교환기(40d) 상류, 바람직하게는 증발가스 열교환기(40d)와 액화가스 저장탱크(10) 사이에 마련되어, 액화가스 저장탱크(10)로부터 공급되는 증발가스가 유입되고 기액분리기(60)에서 회수되는 기상 및 펌프(90)로부터 공급되는 액화가스 또는 강제기화기(91)로부터 공급되는 강제기화된 액화가스가 유입될 수 있다.
이러한, 혼합기(13)는 증발가스와 기상 및 액화가스가 저장되도록 공간을 이루는 압력 탱크의 형태로 이루어질 수 있다. 여기서, 혼합기(13)에서 혼합된 증발가스와 기상 및 액화가스는 기체의 성분만 증발가스 압축기(30)로 공급된다.
증발가스 열교환기(40d)는, 제1 라인(L1) 상에서 혼합기(13)와 증발가스 압축기(30)의 사이에 마련되고, 제2 라인(L2)과 연결되어, 증발가스 압축기(30)에서 압축되는 증발가스와 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스를 열교환시킬 수 있다.
기타 사항은 본 발명의 제2 실시예에 기술한 증발가스 열교환기(40c)와 동일 또는 유사하므로 이에 갈음하도록 한다.
본 발명의 실시예에서는 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스를 기액분리기(60)에서 분리된 기상과 혼합시키고, 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 액화가스를 추가 혼합시키는 혼합장치(90,91,L4d,L9)를 더 포함할 수 있다. 여기서 혼합장치는 제1 혼합라인(L4d), 제3 혼합라인(L9), 제2 팽창밸브(도시하지 않음), 펌프(90) 및 강제기화기(91)를 포함하며, 제1 혼합라인(L4d)은 제4d 라인(L4d)과 호칭이 병기될 수 있으며, 제3 혼합라인(L9)은 제9 라인(L9)과 그리고 제1 팽창밸브(50)는 팽창밸브(50)와 호칭이 병기될 수 있다.
제1 혼합라인(L4d)과 제3 혼합라인(L9)은 상기 제4d 라인(L4d) 및 제9 라인(L9)에서 설명한 것에 갈음하도록 한다.
펌프(90)는, 제3 혼합라인(L9)상에 액화가스 저장탱크(10) 내부 또는 외부에 구비될 수 있으며, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 제3 혼합라인(L9)을 통해 혼합기(13)로 공급할 수 있다.
펌프(90)는 액화가스 저장탱크(10) 내부에 구비되는 경우 잠형일 수 있으며, 외부에 구비되는 경우 원심형일 수 있다.
펌프(90)는, 혼합기(13)에 공급시 액화가스 저장탱크(10) 또는 기액분리기(60)로의 역류의 문제점을 해결하기 위해 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 1 내지 1.5bar로 가압할 수 있다.
제2 팽창밸브는, 제1 혼합라인(L4d) 상에 구비되며, 기액분리기(60)에서 분리된 기상을 1 내지 1.5bar로 감압시킬 수 있다.
기액분리기(60)에서는, 제1 팽창밸브(50)에 의해서 200 내지 400bar의 압축된 증발가스가 5bar 내지 10bar로 감압되어 공급되므로, 약 5 내지 10bar 정도의 기상 또는 액상이 머무르게되는데, 이를 혼합기(13)에 그대로 넣을 경우 액화가스 저장탱크(10) 또는 펌프(90)로의 역류의 문제점이 존재할 수 있다.
이에 본 발명의 실시예에서는, 제2 팽창밸브(51)를 구비하여 혼합기(13)에서의 압력조건을 맞추고 있으며, 더불어 기액분리기(60)에서 분리된 액상이 5 내지 10bar 정도에서 1 내지 1.5bar로 감압되므로 냉각효과 또한 부수적으로 얻을 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예에서는, 제3 팽창밸브는 구비되지 않을 수도 있다.
강제기화기(91)는 제3 혼합라인(L9)상에 혼합기(13)와 펌프(90) 사이에 구비되며, 펌프(90)로부터 공급되는 액화가스를 강제기화하여 혼합기(13)로 공급할 수 있다.
이때, 강제기화기(91)는, 펌프(90)로부터 공급되는 액화가스를 강제기화한 후, 제10 라인(L10)을 통해 증발가스 열교환기(40d)를 바이패스하여 증발가스 압축기(30)로 바로 공급할 수 있다.
구체적으로, 강제기화기(91)는, 펌프(90)로부터 공급되는 액화가스를 강제기화한 후, 바이패스하거나 또는 혼합기(13)로 공급함으로써, 혼합기(13)에서 증발가스 열교환기(40d)가 요구하는 온도를 맞춰줄 수 있다. 일례로 증발가스 열교환기(40d)로 충분한 냉열이 공급되거는 경우에는 강제기화기(91)에서 강제기화된 액화가스는 제10 라인(L10)을 통해 증발가스 열교환기(40d)를 바이패스하여 증발가스 압축기(30)로 공급될 수 있다.
상기와 같은 구동은, 제9 라인(L9)과 제10 라인(L10)이 연결되는 부분 또는 제10 라인(L1)과 제1 라인(L1)이 연결되는 부분에 삼방밸브(도시하지 않음)가 구비되어 별도의 제어수단에 의해 제어될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 증발가스 열교환기(40d)로 공급될 증발가스의 온도를 낮추기 위해 강제기화기(90)를 구동하지 않고 극저온의 액화가스를 그대로 혼합기(13)에 공급할 수도 있으며, 다만, 액화가스의 양이 많아 혼합기(13)에서 기화가 일어나지 않는 경우에는 강제기화기(91)를 통해 강제기화하여 공급함으로써 온도를 조절할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는, 증발가스 열교환기(40d)로 공급되는 증발가스의 온도를 기액분리기(60)에서 분리된 기상과 펌프(90) 또는 강제기화기(91)를 통해 공급되는 액화가스 또는 강제기화된 액화가스를 통해 낮춰줄 수 있어, 열교환 효율이 극대화되는 효과가 있다.
이 경우, 증발가스 압축기(30)에서 압축된 증발가스가 증발가스 열교환기(40d)에서 열교환되어 재액화되는 재액화 효율이 대략 80%에 육박할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. 또한, 상기 가스 처리 시스템들은, 선박에 장착가능하며, 이때, 선박은 LNG 운반선, 컨테이너선 등 다양한 선박에 설치될 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 종래의 가스 처리 시스템 2: 본 발명의 가스 처리 시스템
10: 액화가스 저장탱크 11a: 제1 혼합기
11b: 제2 혼합기 12: 혼합기
13: 혼합기 20: 수요처
30: 증발가스 압축기 40: 증발가스 열교환기
40a: 증발가스 열교환기 40b: 증발가스 열교환기
40c: 증발가스 열교환기 50: 제1 팽창밸브(또는 팽창밸브)
51: 제2 팽창밸브 60: 기액분리기
70: 증발가스 흡입유닛 81: 제1 제어밸브
82: 제2 제어밸브 83: 제어부
90: 펌프 91: 강제기화기
L1 ~L10 :제1 라인~제10 라인
S: 선박
P: 프로펠러

Claims (16)

  1. 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스를 압축하여 수요처로 공급하는 증발가스 압축기;
    상기 증발가스 압축기에서 압축된 증발가스와 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스를 열교환하는 증발가스 열교환기;
    상기 증발가스 열교환기에서 토출되는 증발가스를 기상 또는 액상으로 분리시키는 기액분리기; 및
    상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스를 상기 기상과 혼합시키고, 상기 액상 또는 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 액화가스를 추가 혼합시키는 혼합장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 혼합장치는,
    상기 기액분리기의 상기 기상을 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스로 합류시키는 제1 혼합라인; 및
    상기 기액분리기의 상기 액상을 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스로 합류시키는 제2 혼합라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 증발가스 열교환기에서 토출되는 증발가스를 감압 또는 팽창시켜 상기 기액분리기로 공급하는 제1 팽창밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 혼합라인은, 상기 기액분리기에서 공급되는 상기 기상을 감압 또는 팽창시켜 상기 기액분리기로 공급하는 제2 팽창밸브를 포함하고,
    상기 제2 혼합라인은, 상기 기액분리기에서 공급되는 상기 액상을 감압 또는 팽창시켜 상기 기액분리기로 공급하는 제3 팽창밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 팽창밸브는, 상기 증발가스 열교환기로부터 공급되는 200 내지 400bar의 증발가스를 5bar 내지 7bar로 감압시킨 후 상기 기액분리기로 공급하고,
    상기 제2 또는 제3 팽창밸브는, 상기 기액분리기로부터 공급되는 상기 기상 또는 상기 액상을 1 내지 1.5bar로 감압시킨 후 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스로 공급하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 혼합장치는,
    상기 기액분리기의 상기 기상을 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스로 합류시키는 제1 혼합라인;
    상기 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 공급하는 펌프; 및
    상기 펌프로부터 공급되는 액화가스를 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스로 합류시키는 제3 혼합라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 증발가스 열교환기에서 토출되는 증발가스를 감압 또는 팽창시켜 상기 기액분리기로 공급하는 제1 팽창밸브를 더 포함하고,
    상기 제1 혼합라인은, 상기 기액분리기에서 공급되는 상기 기상을 감압 또는 팽창시켜 상기 기액분리기로 공급하는 제2 팽창밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 팽창밸브는, 상기 증발가스 열교환기로부터 공급되는 200 내지 400bar의 증발가스를 5bar 내지 7bar로 감압시킨 후 상기 기액분리기로 공급하고,
    상기 제2 팽창밸브는, 상기 기액분리기로부터 공급되는 상기 기상을 1 내지 1.5bar로 감압시킨 후 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스로 공급하며,
    상기 펌프는, 상기 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 1 내지 2bar로 가압하여 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스로 공급하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 혼합라인 또는 상기 제3 혼합라인을 통해 공급되는 상기 기상 또는 상기 액화가스를 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스에 합류시키는 혼합기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제3 혼합라인 상에 구비되어 상기 펌프로부터 공급되는 액화가스를 강제기화시켜 상기 혼합기로 공급하거나 또는 상기 증발가스 압축기로 공급하는 강제기화기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 혼합라인 또는 상기 제2 혼합라인을 통해 공급되는 상기 기상 또는 상기 액상을 상기 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 증발가스에 합류시키는 혼합기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 기액분리기는,
    상기 액상을 상기 액화가스 저장탱크로 공급하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 액화가스 저장탱크와 상기 수요처를 연결하며, 상기 증발가스 압축기 및 상기 증발가스 열교환기를 구비하는 제1 라인;
    상기 제1 라인에서 분기되어 상기 기액분리기를 연결하며, 상기 증발가스 열교환기를 구비하는 제2 라인; 및
    상기 기액분리기와 상기 액화가스 저장탱크를 연결하는 제3 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 라인 상의 상기 증발가스 압축기와 상기 증발가스 열교환기 사이에 구비되며, 상기 증발가스 열교환기로부터 공급되는 증발가스를 임시저장한 후 상기 증발가스 압축기로 공급하는 임시저장탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 수요처는,
    고압가스 분사엔진인 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  16. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 처리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
KR1020160055644A 2016-05-04 2016-05-04 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박 KR102200363B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160055644A KR102200363B1 (ko) 2016-05-04 2016-05-04 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160055644A KR102200363B1 (ko) 2016-05-04 2016-05-04 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170126076A true KR20170126076A (ko) 2017-11-16
KR102200363B1 KR102200363B1 (ko) 2021-01-08

Family

ID=60806885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160055644A KR102200363B1 (ko) 2016-05-04 2016-05-04 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102200363B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090008901A (ko) * 2007-07-19 2009-01-22 대우조선해양 주식회사 응축액 순환장치 및 순환방법
KR101289212B1 (ko) * 2013-05-30 2013-07-29 현대중공업 주식회사 액화가스 처리 시스템
KR20150001601A (ko) * 2013-06-26 2015-01-06 대우조선해양 주식회사 선박의 제조방법
KR20150062841A (ko) * 2013-11-29 2015-06-08 현대중공업 주식회사 액화가스 처리 시스템
KR20150129144A (ko) * 2014-05-08 2015-11-19 현대중공업 주식회사 액화가스 처리 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090008901A (ko) * 2007-07-19 2009-01-22 대우조선해양 주식회사 응축액 순환장치 및 순환방법
KR101289212B1 (ko) * 2013-05-30 2013-07-29 현대중공업 주식회사 액화가스 처리 시스템
KR20150001601A (ko) * 2013-06-26 2015-01-06 대우조선해양 주식회사 선박의 제조방법
KR20150062841A (ko) * 2013-11-29 2015-06-08 현대중공업 주식회사 액화가스 처리 시스템
KR20150129144A (ko) * 2014-05-08 2015-11-19 현대중공업 주식회사 액화가스 처리 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR102200363B1 (ko) 2021-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101910713B1 (ko) 가스 처리 시스템을 포함하는 선박
JP6461988B2 (ja) 蒸発ガス処理システム
KR101289212B1 (ko) 액화가스 처리 시스템
KR101459962B1 (ko) 액화가스 처리 시스템
KR101380427B1 (ko) 액화가스 처리 시스템
KR101525686B1 (ko) 액화가스 처리 시스템
KR20180055245A (ko) 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박
KR102069919B1 (ko) 액화가스 처리 시스템
KR20180033734A (ko) 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박
KR102104146B1 (ko) 액화가스 처리 시스템
KR101480253B1 (ko) 액화가스 처리 시스템
KR20200135595A (ko) 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법
KR20170096727A (ko) 가스 처리 시스템
KR102200368B1 (ko) 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박
KR20170126076A (ko) 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박
KR20170126073A (ko) 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박
KR20170126075A (ko) 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박
KR101498387B1 (ko) 액화가스 처리 시스템
KR20200009719A (ko) 선박용 증발가스 재액화 시스템 및 방법
KR20190028105A (ko) 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박
KR20190028116A (ko) 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박
KR20190028118A (ko) 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant