KR20180028414A - 가스 소비 부재에 가연성 가스를 급송하고 상기 가연성 가스를 액화하기 위한 설비 - Google Patents

가스 소비 부재에 가연성 가스를 급송하고 상기 가연성 가스를 액화하기 위한 설비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스 소비 부재(3, 4, 5)에 가연성 가스를 급송하고 상기 가연성 가스를 액화하기 위한 설비(1)에 관련하며, 설비(1)는 - 밀폐 및 단열 탱크(2); - 강제 기화 디바이스(10)- 강제 기화 디바이스는 - 가연성 가스와 접촉하도록 의도된 기화 챔버(13, 14); 및 - 탱크(2)로부터 액체 페이즈 가연성 가스 스트림을 인출하고 기화 챔버(13, 14)의 내부 공간(15)에서 이를 기화시키도록 배열된 입구 회로(11)를 포함함 -; - 기화 챔버(13, 14) 내에서 기화된 가연성 가스를 가열하도록 기화 챔버(13, 14)에 연결된 제1 채널(25)을 포함하는 열 교환기(20); - 열 교환기(20)의 제1 채널(25)에, 그리고, 3방 커넥터(29)에 연결된 압축기(27)- 3방 커넥터는 가연성 가스 스트림의 제1 부분을 가스 소비 부재(5)에 반송하고, 가연성 가스의 제2 부분을 냉각시키기 위해 가연성 가스 스트림의 제2 부분을 열 교환기(20)의 제2 채널(26)에 반송함 -; 및 - 상류에서 열 교환기(20)의 제2 채널(26)의 출구(26b)에 연결되고, 하류에서 탱크(2)로 이어지는 복귀 회로(34)에 연결되는 팽창 디바이스(33)를 포함한다.

Description

가스 소비 부재에 가연성 가스를 급송하고 상기 가연성 가스를 액화하기 위한 설비
본 발명은 가연성 가스, 예컨대, 액화 천연 가스(LNG)를 처리하기 위한 설비의 분야에 관련한다.
본 발명은 더 특정하게는 한편으로는 가스 소비 부재에 가연성 가스를 급송하고, 다른 한편으로는 상기 가연성 가스를 액화하기 위한 설비에 관한 것이다.
액화 천연 가스는 밀폐된 단열 탱크내에 극저온 온도에서 액체/증기 2-페이즈 평형 상태로 저장된다. 액화 천연 가스 저장 탱크의 단열 배리어는 탱크의 내용물을 가열하는 경향이 있는 열 유동의 현장이며, 이는 액화 천연 가스의 증발에 의해 반영된다. 자연적 증발에 의해 유래된 가스는 가스 소비 부재에 급송되어 그를 업그레이드하기 위해 사용된다. 따라서, 예로서 메탄 탱커(tanker)에서, 증발된 가스는 온보드 장비의 기능을 위해 필요한 전기를 공급하는 전력 발전기 또는 배를 추진하기 위한 파워트레인에 대한 급송에 사용된다. 그러나, 비록 이런 관행이 탱크 내에서의 자연적 증발로부터 유래된 가스를 업그레이드할 수는 있게 하지만, 그 양을 감소시킬 수는 없다.
따라서, 종래 기술, 특히, US 2015/0 316 208는 하나 이상의 가스 소비 부재를 통한 자연적 증발로부터 유래된 가스의 일부의 업그레이드 및 자연적 증발로부터 유래된 가스의 다른 일부의 액화 양자 모두가 가능한 설비를 개시한다. 이런 설비는 수집 회로를 포함하고, 이 수집 회로는 탱크의 가스 헤드공간의 증기 페이즈 가스를 수집하고, 그후, 이를 열 교환기로 반송하여 그 내부에서 가열되게 한다. 교환기를 벗어날 때, 가열된 가스 스트림은 가스 소비 부재의 동작 조건에 부합되는 높은 압력으로 압축된다. 그후, 압축된 가스의 제1 부분은 하나 이상의 증기 페이즈 가스 소비 부재로 반송되어 그 내부에서 연소되는 반면, 압축된 가스의 제2 부분은 교환기로 복귀되어 탱크의 가스 헤드공간에 수집된 증기-페이스 가스 스트림에 열을 전달한다. 이렇게 냉각된 가스의 제2 부분은 그후 팽창 디바이스에서 감압되고, 팽창 디바이스에서는 줄-톰슨 효과에 의해, 그 팽창 동안 가스 스트림의 온도가 추가로 감소함으로써 이를 부분적으로 액화하게 된다. 팽창 디바이스를 벗어날 때, 페이즈 분리기는 액체 페이즈를 탱크로 반송하고, 가스 페이즈를 다시 열 교환기 상류의 증기 페이즈 가스 수집 회로로 전송하기 이전에 액체 페이즈와 증기 페이즈가 분리될 수 있게 한다.
이런 설비는 가스 스트림의 일 부분을 가스 소비 부재의 작동 조건에 부합되게 하고, 가스 스트림의 다른 부분의 후속 재액화를 가능하게 하는 양자 모두를 위해 가스 스트림의 압축이 사용된다는 점에서 특히 유리하다. 따라서, 이 설비는 단순화되고, 추가적 재액화 기능의 비용이 제한된다.
그러나, 이러한 유형의 설비는 완전히 만족스럽지는 못하다. 특히, 특정 임계 동작 조건 하에서, 예로서, 탱크가 단지 부분적으로 충전되어 있을 때, 재액화 수율이 낮다. 탱크가 단지 부분적으로 충전되어 있을 때, 탱크의 가스 헤드공간에 존재하는 증기의 온도는 가스의 평형 온도를 매우 뚜렷하게 초과하여 상승하기 쉽다. 따라서, 탱크 내에 수집된 가스 스트림과 액화될 압축된 가스의 제2 부분 사이의 열의 교환은 압축된 가스의 제2 부분의 대부분을 재액화하기에 불충분할 위험이 있다.
또한, 또한, 이런 설비의 재액화 효율은 가스 소비 부재(들)에 반송되는 가연성 가스의 제1 부분과 교환기로 복귀되는 가연성 가스의 제2 부분 사이의 분포에 의존한다. 구체적으로, 가스 소비 부재의 수요가 증가하고 결과적으로, 교환기로 복귀되는 가스의 양이 감소할 때, 재액화되는 가스의 양이 급감한다.
또한, 자연적 증발로부터 유래된 가스-페이즈 천연 가스는 휘발성 성분, 예컨대, 질소의 조성이 탱크 내에 저장된 액체 상태의 액화 천연 가스보다 더 농후하다. 따라서, 0.5%의 질소 몰 농도를 갖는 액화 천연 가스 화물에 대하여, 자연적 증발로부터 유래된 가스는 14% 내지 15% 정도의 질소 농도를 가질 수 있다. 게다가, 줄-톰슨 팽창을 사용하면서 그 출구에서 증기 페이즈가 증기 페이즈 가스 수집 회로로 복귀되는 팽창 디바이스의 사용은 설비에 의해 처리된 가스 스트림에서 질소가 농축되게 한다. 따라서, 하나 이상의 가스 소비 부재로 반송되는 압축된 가스의 부분은 20%보다 매우 더 높은 질소 농도를 가질 수도 있다. 이제, 높은 농도의 질소는 가스 소비 부재에서의 가스의 불완전 연소를 초래하고, 가스 소비 부재의 동작 결함을 초래한다.
마지막으로, 비록, 방법이 가스를 재액화할 수 있게 하지만, 소스에서, 탱크 내에 저장된 액화된 가스의 자연적 증발을 제한할 수는 없다.
본 발명의 기초를 형성하는 개념은 양호한 가연성 가스 재액화 수율을 갖는, 가스 소비 부재에 가연성 가스를 급송하고 상기 가연성 가스를 재액화하기 위한 설비를 제안하는 것이다.
일 실시예에 따라서, 본 발명은 가스 소비 부재에 가연성 가스를 급송하고 상기 가연성 가스를 액화하기 위한 설비를 제공하며; 이 설비는:
- 액체-증기 2-페이즈 평형 상태의 가연성 가스로 충전되도록 의도된 내부 공간을 포함하는 밀폐된 단열 탱크;
- 강제 기화 디바이스- 강제 기화 디바이스는
- 기화 챔버로서, 가연성 가스와 접촉하도록 의도되고 기화 챔버의 내부 공간과 가연성 가스 사이에서 열을 교환하기 위한 열 교환 벽을 포함하는 기화 챔버; 및
- 입구 회로를 포함하고, 입구 회로는:
o 탱크의 내부 공간으로부터 액체 페이즈 가연성 가스 스트림을 인출하 도록 배열되는, 탱크의 내부 공간에서 나타나는 도입부; 및
o 인출된 가연성 가스 스트림이 기화 챔버의 내부 공간에서 기화하도록 기화 챔버의 내부 공간에서 나타나는 압력 손실 부재를 포함함 -;
- 제1 및 제2 채널과 제2 채널로부터 제1 채널로 열을 전달하기 위한 열 교환 벽을 포함하는 열 교환기로서, 제1 채널 및 제2 채널 각각은 입구와 출구를 포함하고; 제1 채널의 입구는 열 교환기 내에서 기화 챔버에서 기화된 가연성 가스 스트림을 가열하도록 기화 챔버에 연결되는, 열 교환기;
- 열 교환기 내의 가열된 가연성 가스 스트림을 압축하도록 열 교환기의 제1 채널의 출구에 상류에서 연결되고 3방 커넥터에 하류에서 연결되는 압축기로서, 3방 커넥터는 가연성 가스 스트림의 제1 부분을 가스 소비 부재에 반송할 수 있고, 가연성 가스 스트림의 제2 부분을 냉각하기 위해 열 교환기의 제2 채널의 입구로 가연성 가스 스트림의 제2 부분을 반송할 수 있는, 압축기; 및
- 열 교환기의 제2 채널의 출구에 상류에서 연결되고 탱크로 이어지는 복귀 회로에 하류에서 연결되는 팽창 디바이스로서, 열 교환기의 제2 채널로부터 유래되는 가연성 가스 스트림의 제2 부분을 감압하도록 배열되는 팽창 디바이스를 포함한다.
따라서, 교환기의 제1 채널의 입구로 반송되도록 의도된 증기 페이즈는 강제 기화 방법을 통해 얻어지며, 그 온도는 탱크의 충전 레벨에 무관하게 저장 압력에서 액체-증기 평형 온도에 가깝게 유지되도록 제어될 수 있다. 따라서, 스트림의 제2 부분에 대한 재액화 수율이 현저하게 개선된다.
또한, 이러한 강제 기화 디바이스에 의해, 해수, 중간 액체 또는 동력화나 특정 버너로부터 유도된 연소 가스와의 열 교환을 이용한 강제 기화 설비를 사용하는 것과는 반대로 외부적 열 소스를 사용하지 않고 액화된 가스의 기화가 수행될 수 있다. 따라서, 가연성 가스는 취입된 부분에 대한 열원으로서 작용한다. 따라서, 기화 챔버가 탱크의 내부 공간에 배열될 때, 강제 기화 디바이스는 탱크의 가스 헤드공간에 존재하는 자연적 증발로부터 유도된 증기 페이즈를 냉각 및 응축시키고 및/또는 탱크 내의 가스의 저장 압력에서 그 평형 온도 미만의 온도로 탱크 내에 저장된 가스의 액체 페이즈를 냉각시킬 수 있게 하여 자연적 증발을 제한한다.
따라서, 전술한 강제 기화 디바이스와 전술한 열 교환기의 조합은 상승 효과를 갖는다. 구체적으로, 한편으로, 전술한 기화 디바이스로부터 유도된 가스 스트림을 열 교환기에 공급함으로써, 열 교환기 출구에서 팽창 디바이스의 재액화 정도를 실질적으로 증가시킬 수 있다. 다른 한편으로, 강제 기화 디바이스의 냉각 파워는 기화 챔버 내측의 기화된 가스 스트림의 유량에 따라 증가하기 때문에, 스트림의 일부만이 가스 소비 부재를 향해 안내되는 설비의 상류에서의 그 사용은 그 파워를 실질적으로 증가시킬 수 있게 한다.
더욱이, 강제 기화 방법에서 유도된 증기 페이즈를 사용함으로써, 최고 휘발성 화합물의 함량은 탱크에 저장된 가스의 액체 페이즈의 함량과 실질적으로 동일하다. 처리된 가스 스트림의 최고 휘발성 화합물의 농도는 제한되고 시간에 걸쳐 실질적으로 일정하다. 따라서, 가연성 가스가 질소를 포함하는 가스 혼합물로 구성될 때, 이는 가스 소비 부재의 정확한 기능과 양립할 수 있는 범위로 유지되도록, 설비에서 처리되는 증기 페이즈의 질소 농도의 감소를 초래한다. 또한, 설비 입구의 증기 페이즈 가스가 휘발성 성분이 풍부한 조성을 적게 가질수록 액화 수율이 더 커질 것이다. 결과적으로, 강제 기화 방법으로부터 유도된 증기 페이즈의 사용은 팽창 디바이스에서 감압하는 동안 액화의 정도를 증가시키는 것을 가능하게 한다.
결과적으로, 최고 휘발성 화합물의 농도 및 교환기로 진입되는 가스 스트림의 온도가 탱크의 충전 레벨 또는 열 이력에 의존하지 않기 때문에, 교환기로 진입하는 가스의 열역학적 조건은 최적이며 시간에 따라 변하지 않는다.
실시예들에 따르면, 그러한 설비는 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 입구 회로 도입부는 탱크의 충전 레벨에 무관하게 탱크에 저장된 가연성 가스의 액체 페이즈를 인출하도록 탱크의 베이스에 가까운 탱크의 저부 부분에 위치된다
일 실시예에 따르면, 기화 챔버는 탱크의 내부 공간에 위치되고, 따라서, 열 교환 벽은 기화 챔버의 내부 공간과 탱크에 저장된 가연성 가스 사이의 열 교환을 허용한다.
일 실시예에 따르면, 설비는 가연성 가스 스트림을 생성하고 탱크의 내부 공간에서 가연성 가스의 저장 압력 미만의 압력(P1)을 기화 챔버의 내부 공간에 적용하도록 배열된 펌프를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 펌프는 120과 950 mbar(절대압력) 사이의 압력(P1)을 내부 공간에 인가할 수 있는 진공 펌프이다.
일 실시예에 따르면, 펌프는 상기 제1 채널과 압축기 사이의 열 교환기의 제1 채널의 하류에 위치된다.
일 실시예에 따르면, 입구 회로는 압력 손실 부재의 상류에 압력 조정기를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 입구 회로는 압력 조정기의 상류에 액화된 액체 페이즈 가스 스트림을 흡입하고 입구 회로 도입부에서 탱크의 내부 공간에서 달성될 수 있는 최대 정수압보다 큰 전달 압력을 생성할 수 있는 추가적 펌프를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 입구 회로는 하나 이상의 압력 손실 부재를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 입구 회로는 기화 챔버 내측에서 액화된 가스를 분무할 수 있는 분무 노즐로 형성된 복수의 압력 손실 부재를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 상기 또는 각 압력 손실 부재는 입구 회로 유동 단면, 다공성 재료 또는 등엔트로피 감압 기계의 변형으로부터 선택된다.
일 실시예에 따르면, 열 교환 벽은 기화 챔버의 교환 표면적을 증가시키기 위한 핀(fin)을 포함한다.
실시예 변형예에 따르면, 강제 기화 디바이스는 2개의 기화 챔버를 포함하며, 2개의 기화 챔버 중 하나는 탱크의 상부 부분에 배치되어 상기 기화 챔버의 내부 공간과 탱크에 저장된 가연성 가스의 가스 페이즈 사이의 열 교환을 허용하고, 다른 하나는 상기 기화 챔버의 내부 공간과 탱크 내에 저장된 가연성 가스의 액체 페이즈 사이의 열 교환을 허용하도록 탱크의 하부 부분에 배치된다.
유익한 변형예에 따르면, 각각의 기화 챔버는 입구 회로 도입부 및 열 교환기의 제1 채널의 입구에 회로 부분을 통해 연결되고, 이 회로 부분은 다른 기화 챔버를 입구 회로의 도입부에 그리고 열 교환기의 제1 채널의 입구에 연결하는 대응 회로 부분과 병렬로 배치된다. 바람직하게는, 병렬로 배치된 2개의 회로 부분 각각은 유량 제어 밸브를 구비한다.
유리한 변형예에 따르면, 압축기는 다단 압축기이다. 유리하게, 압축기는 복수의 압축 단과 복수의 중간 열 교환기를 포함하며, 각각의 중간 열 교환기는 압축 단 중 하나의 출구에 배치된다.
일 실시예에 따르면, 팽창 디바이스는 줄-톰슨(Joule-Thomson) 밸브로도 공지된 팽창 밸브이다.
일 실시예에 따르면, 팽창 디바이스는 터보 팽창기이다.
일 실시예에 따르면, 설비는 상류에서 팽창 디바이스에, 그리고, 하류에서 한편으로는 탱크로 이어지는 복귀 회로에 그리고 다른 한편으로는 열 교환기의 제1 채널의 입구에 연결된 복귀 파이프에 연결되는 페이즈 분리기를 포함하고; 페이즈 분리기는 가연성 가스 스트림의 액체 페이즈를 복귀 회로로 반송하고 가연성 가스 스트림의 가스 페이즈를 복귀 파이프로 반송하도록 배열된다.
일 실시예에 따르면, 가연성 가스는 질소를 포함하는 LNG 또는 LPG 유형의 가스 혼합물이다.
일 실시예에 따르면, 가연성 가스는 질소를 포함하는 가스 혼합물이며, 질소는 가스 혼합물의 최고 휘발성 성분이다.
일 실시예에 따라서, 본 발명은 전술한 설비에 의해 가스 소비 부재에 가연성 가스를 급송하고 상기 가연성 가스를 액화하기 위한 방법을 제공하며; 이 방법은:
- 액체-증기 2-페이즈 평형 상태의 가연성 가스를 포함하는 탱크로부터 액화된 가연성 가스의 스트림을 탱크로부터 인출하고 이를 기화 챔버로 반송하는 단계;
- 기화 챔버의 내부 공간에서 액화된 가스 스트림을 감압시키는 단계;
- 기화 챔버 내의 감압된 가연성 가스 스트림과 탱크 내에 포함된 가연성 가스 사이에서 기화 챔버 벽을 통해 열 교환을 수행하여, 탱크에 포함된 가연성 가스로부터 열을 흡수함으로써 인출된 가스 스트림을 기화시키는 단계;
- 기화 챔버와 열 교환기의 제1 채널의 입구 사이에서 증기 페이즈 가연성 가스 스트림을 반송하는 단계;
- 제2 채널로부터 열 교환기의 제1 채널로 열을 전달하는 단계;
- 열 교환기의 제1 채널을 나가는 가연성 가스 스트림을 압축하는 단계;
- 압축된 가연성 가스 스트림의 제1 부분을 가스 소비 부재로 운반하고 압축된 가스 스트림의 제2 부분을 열 교환기의 제2 채널의 입구로 반송하는 단계; 및
- 가연성 가스 스트림의 제2 부분을 열 교환기의 제2 채널로부터 팽창 디바이스로 반송하는 단계;
- 감압된 가연성 가스 스트림의 제2 부분의 적어도 하나의 액체 페이즈 부분을 탱크로 반송하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 기화 챔버에서 액화된 가스 스트림을 감압하기 위해, 액화된 가연성 가스의 저장 압력 미만의 압력(P1)이 진공 펌프에 의해 탱크에서 생성된다.
유리한 변형예에 따르면, 압력(P1)은 120과 950 mbar(절대압력) 사이, 예를 들어 약 500mbar(절대압력)이다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 전술한 설비를 포함하는 선박을 제공한다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 또한 가연성 가스가 극저온 전달 파이프를 통해 부유 또는 육상 기반 저장 설비로부터 선박의 탱크로 또는 그 반대로 전달되는 그러한 선박에 로딩 또는 언로딩하는 방법을 제공한다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 또한 가연성 가스 전달 시스템을 제공하며, 이 시스템은 전술한 선박, 선박의 선체에 설치된 탱크를 부유 또는 육상 기반 저장 설비에 연결하도록 배열된 극저온 전달 파이프 및 극저온 전달 파이프를 통해 가연성 가스 스트림을 부유 또는 육상 기반 저장 설비로부터 선박의 탱크로 또는 그 반대로 구동하기 위한 펌프를 포함한다.
다른 실시예에 따라서, 본 발명은 가스 소비 부재에 가연성 가스를 급송하고 상기 가연성 가스를 액화하기 위한 설비를 제공하며; 이 설비는:
- 액체-증기 2-페이즈 평형 상태의 가연성 가스로 충전되도록 의도된 내부 공간을 포함하는 밀폐된 단열 탱크;
- 강제 기화 디바이스- 강제 기화 디바이스는
o 상기 탱크의 내부 공간에서 나타나고, 상기 탱크의 내부 공간에서 액체 페이즈 가연성 가스 스트림을 취입하도록 배열된 도입부를 포함하는 증기 페이즈 가스 수집 회로; 및
o 탱크 내에 존재하는 증기 페이즈 가스 스트림을 도입부를 통해 흡입하고 탱크 내의 액체 페이즈의 기화가 촉진되고 탱크 내에 포함된 액화된 가스가 대기압에서 상기 액화된 가스의 액체-증기 평형 온도 미만의 온도를 갖는 액체-증기 2-페이즈 평형 상태에 놓이도록 대기압 미만의 압력(P1)을 탱크 내에 유지할 수 있는 압축기를 포함함 -;
- 제1 및 제2 채널과, 제2 채널로부터 제1 채널로 열을 전달하기 위한 열 교환 벽을 포함하는 열 교환기- 제1 채널 및 제2 채널 각각은 입구 및 출구를 포함하고; 제1 채널의 입구는 증기 페이즈 가스 수집 회로에 연결되어 열 교환기 내에서 탱크에서 기화된 가연성 가스 스트림을 가열하고; 압축기는 열 교환기 내의 가열된 가연성 가스 스트림을 압축하도록 열 교환기의 제1 채널의 출구에 상류에서 연결되고, 하류에서 3방 커넥터에 연결되며, 3방 커넥터는 가연성 가스 스트림의 제1 부분을 가스 소비 부재에 반송하고 가연성 가스 스트림의 제2 부분을 냉각시키기 위해 가연성 가스 스트림의 제2 부분을 열 교환기의 제2 채널의 입구로 반송함 -; 및
- 열 교환기의 제2 채널의 출구에 상류에서 연결되고 탱크로 이어지는 복귀 회로에 하류에서 연결되는 팽창 디바이스- 팽창 디바이스는 열 교환기의 제2 채널로부터 유래되는 가연성 가스 스트림의 제2 부분을 감압하도록 배열됨 -를 포함한다.
첨부 도면을 참조로 하는 제한이 아닌 단지 예시를 위해 제공된 본 발명의 몇몇 특정 실시예에 대한 다음 설명으로부터 본 발명을 더 양호하게 이해하게 될 것이며, 본 발명의 다른 목적, 세부사항, 특징 및 장점을 더 명확하게 알 수 있을 것이다.
- 도 1은 가스 소비 부재에 가연성 가스를 급송하고 상기 가연성 가스를 액화하기 위한 설비의 개략도이다.
- 도 2는 가연성 가스를 로딩/언로딩하기 위한 전달 시스템 및 선박의 개략도이다.
- 도 3은 한편으로는 열 교환기의 입구에서 -40℃, -120℃ 및 -160℃의 온도를 각각 갖는 가스에 대한 도 1에 따른 설비를 통해 가연성 가스가 그 엔진에 급송되는 배의 속도(knots 단위)의 함수로서 재액화된 가스(kg/hour 단위)의 유량(곡선 a, b 및 c), 그리고, 다른 한편으로는 가스 소비 부재로 스트림의 단지 일부만이 안내되는 설비의 상류에 위치되어 있는지 여부에 따라 강제 기화 디바이스에 의해 재액화될 수 있는 가스의 유량(곡선 d, e)을 나타내는 그래프이다.
- 도 4는 다른 실시예에 따른 가스 소비 부재에 가연성 가스를 급송하고 상기 가연성 가스를 액화하기 위한 설비의 개략도이다.
명세서 및 청구범위에서, "가연성 가스"라는 용어는 포괄적 특성을 가지며, 단일 순수 물질로 구성된 가스나 복수의 성분으로 구성된 가스 혼합물을 우열을 두지 않고 지칭한다.
도 1에서, 한편으로는 하나 이상의 가스 소비 부재에 가연성 가스를 급송하고, 다른 한편으로는 가연성 가스를 액화시키는 설비(1)가 예시되어 있다. 이러한 설비(1)는 육상 또는 부유 구조물 상에 설치될 수 있다. 부유 구조물의 경우, 설비(1)는 메탄 탱커(tanker)와 같은 액화 천연 가스 화물선이나 액화 또는 재기화 바지선을 위한 것이거나 보다 일반적으로 가스 소비 부재를 구비한 임의의 배를 위한 것일 수 있다
도 1에 예시된 설비(1)는 3개의 상이한 유형의 가연성 가스 소비 부재, 즉 버너(3), 발전기(4) 및 배를 추진하기 위한 엔진(5)을 포함한다.
버너(3)는 파워 생산 설비에 통합되거나 가스 연소 유닛(GCU)에 통합될 수 있다. 파워 생산 설비는 특히 증기 생성 보일러를 포함할 수 있다. 증기는 에너지 생산을 위한 증기 터빈에 대한 급송 및/또는 선박의 난방 네트워크에 대한 급송을 위한 것일 수 있다. 버너(3)는 그 질소 농도가 높은, 예를 들어 표준 가스 연소 유닛에 대해 30 % 내지 35 % 더 큰, 그러나, 연료를 공급하는 것에 의해 이것을 훨씬 초과할 수 있는, 가연성 가스로 기능할 수 있다.
발전기(4)는 예를 들어, DFDE(이중-연료 디젤 전기) 기술의 디젤/천연 가스 혼합 급송 열 엔진을 포함한다. 그러한 열 엔진은 디젤과 천연 가스의 혼합물을 연소시킬 수 있거나 또는 이들 두 가연성 물질 중 하나 또는 나머지를 사용할 수 있다. 그러한 열 엔진에 공급되는 천연 가스는 수 bar 내지 수십 bar 정도의 압력, 예를 들어, 약 6 내지 8 bar(절대압력)를 가져야만 한다. 또한, 이러한 열 엔진에 부합되는 기능을 허용하기 위해, 천연 가스는 15 % 내지 20 % 정도의 한계 동작 농도 미만의 질소 농도를 가져야한다.
배를 추진하기 위한 엔진(5)은 예를 들어 MAN 사에 의해 개발된 "ME-GI"기술의 이중 연료 2-행정 저속 엔진이다. 이러한 엔진(5)은 가연재로서 천연 가스와, 천연 가스를 점화하기 위해 천연 가스 주입 이전에 주입되는 소량의 파일롯 연료를 사용한다. 이러한 엔진(5)에 급송하기 위해, 천연 가스는 먼저 150와 400 bar(절대압력) 사이, 특히 250과 300 bar(절대압력) 사이의 높은 압력에서 압축되어야 한다. 또한, 이러한 엔진은 천연 가스의 품질에 매우 민감하며, 순응적 기능을 가능하게 하기 위해, 천연 가스는 15 % 내지 20 % 정도의 임계 값을 초과하지 않는 질소 농도를 가져야 한다.
설비(1)는 밀폐 및 단열 탱크(2)를 포함한다. 일 실시예에 따르면, 탱크(2)는 멤브레인 탱크이다. 예로서, 이러한 멤브레인 탱크는 특허 출원 WO 14/057221, FR 2 691 520 및 FR 2 877 638에 기재되어 있다. 이러한 멤브레인 탱크는 대기압과 실질적으로 동일하거나 미소하게 더 높은 압력에서 가연성 가스를 저장하기 위한 것이다. 다른 대안적인 실시예에 따르면, 탱크(2)는 또한 자립형 탱크일 수 있으며, 특히 평행 육면체, 각주형, 구형, 원통형 또는 다엽 형상을 가질 수 있다. 특정 유형의 탱크(2)는 대기압 보다 실질적으로 높은 압력에서 가스 저장을 허용한다.
탱크(2)는 가연성 가스로 채워지도록 의도된 내부 공간(7)을 포함한다. 가연성 가스는 특히 액화 천연 가스(LNG), 즉, 주로 메탄, 그리고, 또한 소량의 에탄, 프로판, n-부탄, i-부탄, n-펜탄, i-펜탄, 네오펜탄 및 질소 같은 하나 이상의 다른 탄화수소를 포함하는 가스 혼합물일 수 있다. 가연성 가스는 또한 에탄 또는 액화 석유 가스(LPG), 즉 프로판 및 부탄을 필수적으로 함유하는 정유로부터 유도된 탄화수소의 혼합물일 수 있다.
가연성 가스는 액체-증기 2-페이즈 평형 상태로 탱크(2)의 내부 공간(7)에 저장된다. 따라서, 가스는 탱크(2)의 상부 부분(8)의 증기 페이즈 및 탱크(2)의 하부 부분(9)의 액체 페이즈에 존재한다. 그 액체-증기 2-페이즈 평형 상태에 대응하는 액화 천연 가스의 평형 온도는 대기압에서 저장될 때 약 -162℃이다.
설비(1)는 탱크(2)의 내부 공간(7)에서 액체 페이즈 가연성 가스 스트림을 취입하고 이를 감압시켜 가스의 기화의 잠열을 사용하여 탱크(2)의 내부 공간(7)에 잔류하는 액화된 가스를 냉각시키는 강제 기화 디바이스(10)를 포함한다.
강제 기화 디바이스(10)는 액체 페이즈에 침지되어 있는 도입부(12)를 포함하고 하나 이상의 기화 챔버(13, 14)에 수집된 액체 페이즈 가스 스트림을 반송할 수 있는 입구 회로(11)를 포함한다.
기화 챔버(13, 14)는 탱크(2)에 저장된 가연성 가스에 침지된다. 각각의 챔버(13, 14)는 내부 공간(15)과 상기 내부 공간(15)과 탱크(2)에 저장된 가연성 가스 사이에서 열을 교환하기 위한 열 교환 벽을 포함한다.
일 실시예에 따라서, 기화 챔버(13, 14)는 기화 챔버(13, 14)의 열 교환 벽과 조합되어 탱크(2) 내에 수용된 가연성 가스와의 그 교환 표면적을 증가시킬 수 있게 하는, 도시되어 있지 않은 핀을 구비한다.
또한, 입구 회로(11)는 기화 챔버(13, 14)의 내부 공간(15)에서 나타나는 도시하지 않은 압력 손실 부재를 포함하여, 취해진 가연성 가스 스트림을 기화 챔버(13, 14)의 내부 공간에서 기화시킨다.
또한, 기능할 때, 기화 챔버(13, 14)의 내부 공간(15)은 탱크(2)의 내부 공간(7)에 존재하는 압력 미만의 압력으로 배치된다. 이를 위해, 설비는 탱크(2)의 내부 공간(7)에 존재하는 압력 미만의 절대 압력에서 기화 챔버(13, 14)의 내부 공간(15)을 유지할 수 있도록 치수설정된 진공 펌프(17)를 포함한다. 예를 들어, 가연성 가스가 액화 천연 가스이고 대기압에서 탱크에 저장될 때, 기화 챔버(13, 14) 내부에 존재하는 작동 절대 압력은 120과 950 mbar(절대압력) 사이, 예로서, 약 500 mbar(절대압력)이다.
이러한 강제 기화 디바이스(10)의 작동 원리는 다음과 같다. 액체 페이즈 가연성 가스가 탱크(2)에 취입된 후, 기화 챔버(13, 14)에서 감압될 때, 이렇게 감압된 가연성 가스는 온도가 감소된다. 결과적으로, 취해진 가연성 가스가 기화 챔버(13, 14)를 통해 탱크(2) 내에 잔류하는 가연성 가스와 열적 접촉 상태로 배치되기 때문에, 이는 적어도 부분적으로 기화하고, 기화시, 탱크(2) 내에 존재하는 가연성 가스로부터 그 기화에 필요한 열을 인출하며, 이는 탱크(2) 내에 잔류하는 가연성 가스가 냉각될 수 있게 한다.
일 실시예에 따르면, 입구 회로(11)는 기화 챔버(13, 14) 각각의 내부 공간(15) 내측에서 액화된 가스를 분무할 수 있는 분무 노즐로 형성된 복수의 압력 손실 부재를 포함한다. 유리하게는, 분무 노즐은 액화된 가스를 기화 챔버(13, 14)의 내부 벽에 미세하고 균질하게 분무한다. 대안적으로, 각 압력 손실 부재는 입구 회로 유동 단면, 다공성 재료 또는 등엔트로피 감압 기계의 변형으로부터 선택된다.
진공 펌프(17)는 공칭 유량의 함수로서 진공 펌프(17)를 제어할 수 있는 제어 유닛(30)에 의해 제어된다. 진공 펌프는 설비의 동작 유량에 대하여, 생성된 진공이 120와 950 mbar(절대압력) 사이, 예로서 약 500 mbar(절대압력)이도록 구성된 유량/압력 특징을 갖는다.
입구 회로(11)는 압력 손실 부재의 상류에, 강제 기화 디바이스(10)의 입구에서 액화된 가스의 압력을 임계 압력으로 제한하기 위한 도시되지 않은 압력 조정기를 포함한다. 이러한 압력 조정기는 탱크(2) 내부의 액화된 가스에 의해 가해지는 정수압과 무관하게, 그리고, 결과적으로 탱크(2)의 충전 레벨과 무관하게 입구 회로(11)로 진입되는 액화된 가스의 압력을 일정하게 유지할 수 있게 한다. 예를 들어, 압력 조정기에 의해 적용되는 압력 임계값은 대기압 정도이다.
또한, 도시된 실시예에서, 입구 회로(11)는 압력 조정기의 상류에, 탱크(1) 내측의 액화된 가스에 의해 가해지는 정수압 보다 높은 복귀 압력을 생성할 수 있는 추가적 펌프(18)를 입구 회로(11)로의 도입부의 높이에 포함한다. 이러한 배열은 압력 손실 부재에서의 구동 압력이 따라서 증가된다는 점에서 유리하며, 이는 한편으로는 압력 손실 부재의 수를 제한할 수 있고, 다른 한편으로는 유량의 더 큰 안정성을 보증할 수 있게 한다.
도시된 실시예에서, 강제 기화 디바이스(10)는 탱크(2)의 내부 공간(7)에 위치한 2개의 기화 챔버(13, 14)를 포함한다. 기화 챔버(14) 중 하나는 탱크(2)의 저부 부분(9)에 배치되고, 따라서 상기 기화 챔버(14)의 내부 공간(15)과 탱크(2)에 저장된 액체 페이즈 가연성 가스 사이의 열 교환을 허용하도록 의도된다. 이런 기화 챔버(14)는 따라서, 그 평형 온도 미만까지 챔버(2) 내에 잔류하는 가연성 가스의 액체 페이즈를 냉각시킬 수 있게 한다. 따라서, 탱크(2) 내에 잔류하는 가연성 가스의 액체 페이즈는 자체적으로 냉각된 열역학적 상태가 되게 된다.
다른 기화 챔버(13)는 탱크(2)의 상단 부분(8), 즉, 가스 헤드공간에 배치되고, 따라서 상기 기화 챔버(13)의 내부 공간(15)과 탱크(2)에 잔류하는 증기 페이즈 가연성 가스 사이의 열 교환을 허용하도록 의도된다. 따라서, 이러한 기화 챔버(13)는 탱크(2)의 내부 공간(7)에서의 자연적 증발로부터 유래된 가연성 가스의 가스 페이즈를 응축 및/또는 냉각시킬 수 있게 한다.
도시되지 않은 일 실시예에서, 설비는 전달 파이프 및 복귀 파이프를 통해 전술한 탱크(2)에 연결된 보조 밀폐 및 단열 탱크를 포함할 수 있다. 또한, 설비(1)는 주 탱크와 보조 탱크 사이에서 액화된 가스를 전달 파이프 및 복귀 파이프를 통해 순환시키는 펌프를 포함한다. 보조 탱크는 탱크(2) 보다 작은 용량을 가지며, 강제 기화 디바이스(10)는 보조 탱크에 수용된다. 그러한 실시예는 액화된 가스의 온도의 보다 양호한 균질화를 가능하게 하고 탱크(2) 내측의 열 계층화의 생성을 제한한다는 점에서 유리하다. 또한, 이러한 보조 탱크는 보조 탱크가 강제 기화 디바이스(10)를 공유할 수 있도록 몇몇 탱크(2)에 연결되는 실시예 변형예를 허용한다.
도 1로 되돌아가면, 강제 기화 디바이스(10)가 탱크(2) 외부에 위치한 열 교환기(20)에 이르는 증기 페이즈 가스 수집 회로(19)에 하류에서 연결되는 것이 관찰된다. 도시된 실시예에서, 2개의 기화 챔버(13, 14)는 서로 병렬적으로 배열된다. 달리 말하면, 기화 챔버(13, 14) 각각은, 한편으로는 액체 페이즈에 침지된 도입부(12)에 연결되고 다른 한편으로는 다른 기화 챔버(13, 14)의 대응 회로 부분에 병렬적인 회로 부분을 통해 증기 페이즈 가스 수집 회로(19)에 연결된다. 2개의 병렬 부분 각각에는 2개의 기화 챔버(13, 14) 각각을 통과하는 가스 유량을 조정하기 위해 밸브(21, 22)가 구비되어 있다. 이러한 배열은 또한 예를 들어 증기 페이즈를 응축시키기 위한 것인지 액체 페이즈를 냉각시키기 위한 것인지 여부에 따라 2개의 기화 챔버(13, 14) 중 하나 또는 다른 하나를 사용하도록 선택할 수 있게 한다.
다른 실시예에서, 기화 챔버(13, 14)는 직렬로 배열된다. 다른 실시예에서, 강제 기화 디바이스(10)는 오직 하나의 기화 챔버(13, 14)만을 포함하며, 이 챔버는 가능하게는 탱크(2)의 상부 부분(8) 또는 그 하부 부분(9)에 배치된다.
더욱이, 도시된 실시예에서, 설비(1)는 탱크(2)의 가스 헤드공간에서 나타나는, 즉 탱크(2)의 최대 충전 높이를 초과한 도입부(23)를 포함한다. 이 도입부(23)는 밸브(24)를 통해 증기 페이즈 가스 수집 회로(19)에 연결된다. 이러한 배열은 강제 기화 디바이스(10)를 사용하지 않고 설비(1)를 동작시키거나 또는 자연적 증발로부터 유도된 증기 페이즈를 강제 증발 디바이스(10)로부터 유도된 증기 페이즈와 조합시킴으로써 설비(2)를 작동시키는 것을 가능하게 한다. 이 경우, 설비(1)는 강제 기화 디바이스(10)를 사용하지 않고 설비(1)가 작동할 때 그것을 바이패스하기 위한 진공 펌프(17)와 병렬인, 도시되지 않은 분기 회로를 구비할 수 있다.
열 교환기(20)는 입구(25a, 26a) 및 출구(25b, 26b)와 제2 채널(26)로부터 제1 채널(25)로 열을 전달하기 위한 열 교환 벽을 각각 갖는 제1 및 제2 채널(25, 26)을 포함한다. 열 교환을 최적화하기 위해, 열 교환기(20)는 역류형 교환기이다. 제1 채널(25) 상의 입구(25a)는 강제 기화 디바이스(10)로부터 나오는 가스 스트림을 가열하기 위해 증기 페이즈 가스 수집 회로(19)에 연결된다.
전술한 펌프(17)는 열 교환기(20)의 제1 채널(25)의 하류에 위치하여 강제 기화 디바이스(10) 또는 가스 헤드공간으로부터 열 교환기(20)의 제1 채널(25)을 통해 유입되는 가스 스트림을 흡입할 수 있게 한다. 제1 채널(25)의 출구(25b)는 압축기(27)의 방향으로 가스 스트림을 복귀시키는 펌프(17)를 통해 압축기(27)에 연결된다. 압축기(27)는 가스 소비 부재의 작동과 양립할 수 있는 압력으로 가스 스트림을 압축하기 위한 것이다.
도시된 실시예에서, 압축기(27)는 다단 압축기이다. 달리 말하면, 압축기(27)는 복수의 압축 단(27a, 27b, 27c, 27d, 27e) 및 각 압축 단(27a, 27b, 27c, 27d, 27e)의 출구에 배치된 중간 열 교환기(28a, 28b, 28c, 28d, 28e)를 포함한다. 중간 열 교환기(28a, 28b, 28c, 28d, 28e)는 2개의 압축 단 사이에서 압축된 가스를 냉각하기 위한 것이다. 예를 들어, 열 교환기(28a, 28b, 28c, 28d, 28e)는 특히 해수와의 교환을 제공하여, 압축된 가스 스트림을 해수의 온도와 실질적으로 동일한 온도가 될 수 있게 한다.
도시되지 않은 실시예에 따르면, 진공 펌프(17)는 압축기(27)의 제1 압축 단으로 구성될 수 있다.
압축기(27)는 공급될 가연성 가스 소비 부재의 함수로서, 특히 가연성 가스가 이에 공급되어야 하는 압력 레벨 및 그 최대 급송율의 함수로서 치수가 정해진다. 따라서, 가스 소비 부재 중 하나가 전술한 바와 같이 ME-GI 유형의 엔진(5)일 때, 압축기(27)는 전형적으로 압축기(27)를 떠나는 가스 스트림이 250과 300 bar(절대압력) 사이의 압력을 갖도록 치수가 정해진다.
압축기(27)의 하류에서, 설비(1)는 배를 추진하기 위해 가스 스트림의 제1 부분을 엔진(5)에 반송하고 가스 스트림의 제2 부분을 열 교환기(20)의 제2 채널(26)의 입구(26a)에 반송하기 위한 3방 커넥터(29)를 포함한다. 이 3방 커넥터(29)는 제어 유닛(30)에 의해 조종된다. 따라서, 제어 유닛(30)은 엔진(5)의 가연성 가스 수요 및/또는 재액화될 가스의 양의 함수로서 열 교환기(30)의 제2 채널(26)의 입구(26a) 및 엔진(5)으로 각각 순환하는 가스의 비율을 변화시킬 수 있다.
또한, 가연성 가스 소비 부재가 도시된 실시예에서와 같이 상이한 급송 압력을 갖는 경우에, 설비(1)는 2개의 압축 단(27b, 27c) 사이에 배치된 중간 3방 커넥터(31)를 포함하고, 따라서, 압축기(27)의 출구 이전에 가스 소비 부재, 본 경우에는 버너(3) 및 발전기(4)에 가스 스트림의 일부를 전향하는 것을 가능하게 한다. 이러한 배열은 가연성 가스가 상기 소비 부재에 대응하는 급송 압력에 도달할 때 가연성 가스를 가연성 가스 소비 부재로 전환시키는 것을 가능하게 한다.
바람직한 실시예에 따르면, 진공 펌프(17) 및 압축기(27)의 동작 유량은 일정하고 실질적으로 가스 소비 부재의 최대 급송율에 대응한다. 따라서, 제어 유닛(30)은 3방 커넥터(29, 31)에 작용하여 그 수요의 함수로서 가스 소비 부재에 반송되는 가스 스트림의 유량을 적응시키도록 작용한다.
가연성 가스 스트림의 제2 부분은 열 교환기(20)의 제2 채널(26)에서 그 열이 증기 페이즈 가스 수집 회로(19)로부터 나오는 증기 페이즈 가스로 전달되는 동안 냉각된다.
열 교환기(20)의 제2 채널(26)의 출구(26b)는 가연성 가스 스트림이 예를 들어 탱크(2) 내에 존재하는 압력과 실질적으로 동일한 압력, 예로서, 대기압에 가까운 압력으로 감압되는 팽창 디바이스(33)를 통해 페이즈 분리기(32)에 연결된다. 결과적으로, 가스 스트림은 줄-톰슨 효과를 통해 적어도 부분적으로 그 온도 및 그 액화의 감소로 이어지는 팽창을 겪는다. 팽창 디바이스(32)는 예를 들어 팽창 밸브이다.
미스트 분리기(mist separator)라고도 불리는 페이즈 분리기(32)는 액체 페이즈가 가스 페이즈로부터 분리되도록 한다. 하류에서, 페이즈 분리기(32)는 한편으로는 탱크(2)에 이르는 복귀 회로(34)에 연결되고, 다른 한편으로는 증기 페이즈 가스 수집 회로(19)에 연결된 복귀 파이프(35)에 연결된다. 따라서, 페이즈 분리기(32)는 가연성 가스의 액체 페이즈를 탱크(2)로 반송하는 반면, 증기 페이즈는 열 교환기(20)의 제1 채널(25)의 입구(25a)로 복귀된다.
대기압에서 저장된 액화 천연 가스로 기능하는 이전에 기술된 설비의 실시예가 아래에서 설명될 것이다.
액화 천연 가스는 약 -162℃의 온도에서 2-페이즈 평형 상태로 탱크(2)에 저장된다. 그 다음, 액체 천연 가스는 예를 들어, 500 mbar (절대압력) 정도의 대기압 미만의 압력이 존재하는 강제 기화 디바이스(10)의 기화 챔버(14, 15) 내로 흡인된다. 이와 같이 인출된 액체 페이즈 천연 가스 스트림은 기화 챔버(14, 15)에서 기화되어 탱크(2)에 잔류하는 천연 가스로부터 열을 추출한다.
따라서, 열 교환기(20)의 제1 채널(25)의 입구(25a)로 반송되는 증기 페이즈 가스 스트림은 500 mbar (절대압력) 정도의 압력 및 탱크(2) 내의 가스의 2-페이즈 평형 온도에 가까운 온도, 전형적으로는 약 -165℃를 갖는다.
열 교환기(20)에 의해 가열되고 압축기(27)의 압축 단(27a, 27b, 27c, 27d, 27e)의 일부 또는 전부에 의해 압축된 이후, 가스 스트림의 제1 부분은 그 각각의 필요의 함수로서 하나 이상의 가스 소비 부재에 반송된다. 압축기(27)를 나갈 때, 전형적으로 250와 300 bar 사이의 고압 및 대략 20과 80℃ 사이의 온도를 갖는 가스 스트림의 제2 부분은 열 교환기(20)의 제2 채널(26)로 반송되고 그 내부에서 냉각된다. 열 교환기(20)의 제2 채널(26)을 빠져 나올 때, 가스 스트림은 전형적으로 -140℃ 정도의 온도를 갖는다. 그 다음, 가스 스트림은 팽창 밸브(33)에 의해 감압된 다음, 페이즈 분리기(32)로 반송되고, 페이즈 분리기는 액체 페이즈 및 가스 페이즈를 분리하여 액체 페이즈를 탱크(2)로 복귀시키고 가스 페이즈를 열 교환기(20)의 제1 채널(25)의 입구(25a)로 복귀시킨다.
따라서, 전술한 유형의 강제 증발 디바이스(10)를 사용함으로써, 열 교환기(20)의 제1 채널(25)의 입구(25a)에서의 가스 스트림은 탱크(2)의 충전 레벨과 무관한, 그리고, -140℃ 정도의 온도를 가지며, 탱크(2)의 자연적 증발로부터 유래된 가스의 온도는 -140℃와 -50℃ 사이일 가능성이 높은 것으로 이해된다. 따라서, 강제 증발 디바이스(10)의 사용은 액체 페이즈 줄-톰슨 감압의 특히 높은 수준의 변환을 얻는 것을 가능하게 한다. 강제 증발 디바이스(10)의 사용은 또한 자연적 증발 현상을 제한하기 위해 탱크에 저장된 가연성 가스로부터 열을 추출하는 것을 가능하게 한다.
도 3을 참조하면, 배를 추진하는 그 엔진(5)이 도 1의 설비로부터 유입되는 천연 가스 스트림을 급송받는 배의 속도의 함수로서 팽창 디바이스(33)에서의 kg/hour 단위의 재액화 천연 가스의 유량이 관찰된다. 진공 펌프(17) 및 압축기(27)의 동작 유량은 4700 kg/hour이다.
곡선(a, b 및 c)은 교환기(20)의 제1 채널(25)의 입구(25a)에서 가스의 온도가 각각 -40℃, -120℃ 및 -160℃ 일 때 팽창 디바이스(33)의 출구에서의 재액화 천연 가스의 유량을 나타낸다. 따라서, 강제 기화 디바이스(10)가 열 교환기(20)의 상류에서 사용되어 대기압에서의 천연 가스의 액체-증기 평형 온도, 즉, -160℃에 근접한 열 교환기(20)의 제1 채널(25)의 입구(25a)에서의 가스의 온도를 획득하는 것을 가능하게 할 때 팽창 디바이스의 재액화 수준은 열 교환기의 제2 채널(26)의 입구(26a)로 복귀되는 가스의 비율에 의존하여 10% 내지 80%만큼 개선될 수 있다.
또한, 그 탱크(2)가 400 kW 정도의 열적 누설과 4700 kg/hour의 진공 펌프(17)의 동작 유량을 갖는 선박을 고려하면, 강제 기화 디바이스(10)는 약 650 kW의 냉각 파워를 생성하며, 이는 일차적으로 열적 누설을 보상할 수 있고, 이차적으로 탱크(2) 내에 잔류하는 천연 가스의 액체 페이즈를 그 평형 온도 미만으로 냉각시키며 및/또는 탱크(2)의 내부 공간(7)의 자연적 증발로부터 유래하는 천연 가스의 가스 페이즈를 응축 및/또는 냉각할 수 있다. 평형에 대비한 잉여 냉각 파워는 약 1500 kg/hour 내지 1700 kg/hour의 액화 능력(곡선 d로 표시됨)과 등가이고, 이러한 냉각 파워는 탱크에 저장된 액체 페이즈 천연 가스의 온도를 저하시킴으로서 저장될 수 있고 및/또는 탱크(2)의 가스 헤드공간의 천연 가스의 가스 페이즈를 재응축시키기 위해 사용될 수 있다.
비교 목적을 위해, 도 3의 곡선 e는 도 1에 나타낸 바와 같이 배를 추진시키기 위해 엔진(5)에 직접 연결된 강제 기화 디바이스(13)의 액화 능력을 나타낸다. 이러한 경우에, 기화 챔버 내의 기화된 천연 가스 스트림의 유량은 엔진(5)의 요구에 대응한다. 따라서, 이런 환경 하에서, 강제 기화 디바이스는 단지 18 knot의 속도 이상에서만 열적 누설을 평형화할 수 있게 하고, 따라서, 18 knot보다 큰 속도 대해서만 탱크(2) 내에 잔류하는 천연 가스의 액체 페이즈를 그 평형 온도 미만으로 냉각시키고 및/또는 탱크의 내부 공간의 자연적 증발로부터 유래되는 천연 가스의 가스 페이즈를 응축 및/또는 냉각할 수 있게 한다.
따라서, 본 발명에 따르면, 강제 기화 디바이스는 실질적으로 가스 소비 부재의 실제 소비와는 독립적으로 전체 영역에서 동작할 수 있다는 것에 유의하여야 한다.
더욱이, 열 교환기(20)의 제1 채널(25)의 입구(25a)에서의 강제 기화 방법으로부터 유도된 증기 페이즈를 사용함으로써, 설비 내에서 순환하는 가스 스트림의 질소 함량은 질소 함유량이 가장 많은 액화 천연 가스에 대해 10%를 절대 초과하지 않으며, 대다수의 경우 5 %인 것으로 관찰되었다. 팽창 디바이스(33)에서의 줄-톰슨 감압에 대한 변환 균형은 이 낮은 질소 함량에 의해서 거의 영향을 받지 않으며, 과잉 질소 농도를 갖는 증기를 가스 소비 부재(3, 4, 5)에 보낼 위험은 완전히 제거된다.
도 4는 다른 실시예에 따른 설비(1)를 도시한다. 설비(1)는 주로 열 교환기(20)의 제2 채널(26)의 출구(26b)가 터보 팽창기(36)에 의해 형성된 팽창 디바이스에 연결된다는 점에서 도 1의 설비와 상이하다. 이러한 터보 팽창기(36)는 열 교환기(20)의 제2 채널(26)의 출구(26b)에서 가스 스트림의 팽창을 이용하여 에너지를 생성하는 것을 가능하게 한다.
에너지는 여기서 열 교환기(20)의 제1 채널(25)의 출구(25b)에서 가스 스트림을 압축하기 위해 하나 이상의 압축기(37)를 구동하는데 사용된다. 이를 위해, 터보 팽창기(36)는 압축기(37)에 연결된 샤프트(38)를 갖는다. 따라서, 터보 팽창기(36)에서의 압축된 가스 스트림의 팽창은 가스 스트림을 압축하기 위해 압축기(37)를 구동시키는 것을 가능하게 한다.
도시되지 않은 다른 실시예에서, 기화 챔버(들)(13, 14)는 탱크(2)의 내부 공간에서 부압의 적용으로 대체될 수 있다. 이러한 실시예는, 예를 들어 화물에 함유될 수 있는 천연 가스가 본질적으로 또는 그 질소 함량의 사전 감소로 인해 낮은 질소 농도를 가질 때 적합하다.
이 실시예에서, 증기 페이즈 가스 수집 회로(9)는 탱크(2)의 가스 헤드공간에서 나타나는 도입부(23)에 직접 연결된다. 압축기(17)에 의해 그후 수십 밀리바(millibar)의 부압이 발생되고 강제 증발은 탱크(2)의 내부 공간에서 직접 발생한다. 구체적으로는, 탱크(2)의 내부 공간에 부압을 발생시킴으로써, 액체 페이즈의 기화가 촉진되고, 이는 또한 액화된 가스를, 액화된 가스가 대기압에서의 액화된 가스의 액체-증기 평형 온도 미만인 온도를 갖는 액체-증기 2-페이즈 평형 상태에 있게 할 수 있다. 결과적으로, 가스의 기화는 잠열 기화 열을 추출함으로써 탱크에 저장된 액화된 가스를 냉각시키기 위해 완전히 활용된다. 달리 말하면, 이 실시예는 냉각된 열역학적 상태에서 액화된 가스를 유지할 수 있어서 대기압에서 탱크 내에서의 그 저장 또는 탱크로의 그 전달을 가능하게 하며, 동시에, 액화된 가스의 낮은 또는 심지어 0의 증발 수준을 유지한다.
본 실시예에서, 증발이 탱크의 전체 체적에 걸쳐 발생하기 때문에 질소의 우선적 기화가 제어가능하지 않으므로, 질소의 제어와 연계된 이득이 존재하지 않는다. 그러나, 이런 실시예에서, 증기 페이즈가 선택적으로 열 교환기(20)의 제1 채널(25)의 입구(25a)로 선택적으로 복귀되거나 버너(3)로 반송되도록 페이즈 분리기(32)의 가스 페이즈 출구에 3방 커넥터를 제공함으로써 열 교환기(20)의 제1 채널(25)의 입구(25a)에서의 가스 스트림의 질소 농후상태를 제한하는 것이 고려될 수 있다. 따라서, 이러한 신규한 가스 출구는 소비 부재(4, 5)의 동작 임계값에 비해 질소가 너무 농후해지는 가스 혼합물의 경우에 간헐적으로 활성화될 수 있는 퍼지(purge)로서 사용될 수 있다.
탱크의 내부 공간을 부압 상태가 될 수 있게 하기 위해, 몇몇 구성 및 동작 배열이 필요한 것으로 드러날 수 있다. 주변 공기가 탱크에 들어가지 않도록 탱크는 진공 밀폐 상태이어야 한다. 따라서, 밀봉 플랜지 및 다른 교차부의 밀봉이 용접에 의해 우선적으로 생성된다. 추가적으로, 압력 완화 밸브는 배압이 가해 지더라도 누설 수준이 0이되도록 선택된다.
또한, 탱크가 단열 배리어에 기초한 멤브레인 탱크일 때, 상기 단열 배리어의 압력은 단열 배리어 내에 존재하는 압력이 탱크의 내부 공간에 존재하는 압력보다 크게 높지- 이런 상태는 밀봉 멤브레인, 특히, 탱크 내에 수용된 가스와 접촉하는 밀봉 멤브레인을 손상시켜 그 박리를 유발할 수 있음 - 않도록 조정되는 것이 바람직하다. 추가적으로, 탱크의 가스 헤드공간의 액화된 가스의 분무는 열적 계층화를 제한하는 것을 가능하게 할 수 있다.
도 2는 액화 천연 가스 같은 가연성 가스를 로딩/언로딩하고, 도시되지 않은 부유 또는 육상 기반 설비와 선박(41) 사이의 인터페이스를 형성하기 위한 전달 시스템(40)을 도시한다. 선박(41)은 전술한 바와 같이 가스 소비 부재에 가연성 가스를 급송하고, 상기 가연성 가스를 액화하기 위한 설비를 구비한다. 예로서, 도시되지 않은 유체 밀폐 및 절연 탱크는 대체로 각주형 형태로 이루어지고, 선박의 이중 선체에 장착된다.
제품 전달은 42로 표시된 침지된 극저온 라인에 의해 보증된다. 부유 또는 육상 기반 설비와 선박(41) 사이의 인터페이스를 형성하는 전달 시스템(40)은 가요성 전달 파이프(46)에 침지된 극저온 라인(42)을 연결할 수 있게 하는 모든 장비를 수용하도록 메인 플랫폼(45) 및 저장/취급 갠트리(44)를 지탱하는 적어도 하나의 플랫폼(43)을 포함한다. 각각의 가요성 전달 파이프(46)는 연결 모듈(48)을 통해 선박의 매니폴드(47)에 연결되도록 의도된다. 선박의 매니폴드(47)는 탱크로부터 또는 탱크로 액화된 가스의 화물을 전달하기 위해 선박(41)의 상부 데크에 배열된 로딩/언로딩 파이프라인에 의해 탱크에 연결된다.
갠트리(44)의 주요 기능은 크레인 및 윈치에 의해 전달 부분, 즉, 각 연결 모듈(48) 및 가요성 전달 파이프(46)의 이동 단부의 취급 및 저장을 가능하게 하는 것이다.
실시예에 따라서, 전달 시스템은 3개의 병렬 가요성 전달 파이프(46)를 포함하고, 그 중 2개는 부유 또는 육상 기반 설비와 선박 사이의 액화 천연 가스의 전달을 가능하게 하는 반면, 제3 전달 파이프는 선박의 탱크의 가스 헤드공간의 압력을 균형화하기 위해 가스를 전달할 수 있게 한다.
액화된 가스의 전달을 위해 필요한 압력을 생성하기 위해, 선박(41)의 온보드 펌프가 사용되고 및/또는 육상 기반 설비에 펌프가 설치되고 및/또는 전달 시스템(40)에 펌프가 설치된다.
비록, 다수의 특정 실시예와 연계하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 어떠한 방식으로도 이에 한정되지 않고, 본 발명의 범위 내에 포함된다면 설명된 수단의 모든 기술적 균등물 및 그 조합을 포함한다는 것은 명백하다.
동사 "포함하다" 또는 "수용하다" 및 그 활용형은 청구범위에 기재된 것들 이외의 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다.
이 때문에, 본 기술의 일부 비제한적 실시예에 따라 구현되는 방법 및 설비는 번호매김된 조항에 나타나있는, 다음과 같이 표현될 수 있다.
[조항 1] 가스 소비 부재(3, 4, 5)에 가연성 가스를 급송하고 상기 가연성 가스를 액화하기 위한 설비(1)이며, 설비(1)는:
- 액체-증기 2-페이즈 평형 상태의 가연성 가스로 충전되도록 의도된 내부 공간(7)을 포함하는 밀폐된 단열 탱크(2);
- 강제 기화 디바이스(10)- 강제 기화 디바이스는
- 기화 챔버(13, 14)로서, 가연성 가스와 접촉하도록 의도되고 기화 챔버(13, 14)의 내부 공간(15)과 상기 가연성 가스 사이에서 열을 교환하기 위한 열 교환 벽을 포함하는 기화 챔버; 및
- 입구 회로(11)를 포함하고, 입구 회로는:
o 탱크(2)의 내부 공간(7)으로부터 액체 페이즈 가연성 가스 스트림을 인출하도록 배열되는, 탱크(2)의 내부 공간(7)에서 나타나는 도입부(12); 및
o 인출된 가연성 가스 스트림이 기화 챔버(13, 14)의 내부 공간(15)에서 기화하도록 기화 챔버(13, 14)의 내부 공간(15)에서 나타나는 압력 손실 부재를 포함함 -;
- 제1 및 제2 채널(25, 26)과 제2 채널(26)로부터 제1 채널(25)로 열을 전달하기 위한 열 교환 벽을 포함하는 열 교환기(20)로서, 제1 채널(25) 및 제2 채널(26) 각각은 입구(25a, 26a)와 출구(25b, 26b)를 포함하고; 제1 채널(25)의 입구(25a)는 열 교환기 내에서 기화 챔버(13, 14)에서 기화된 가연성 가스 스트림을 가열하도록 기화 챔버(13, 14)에 연결되는, 열 교환기(20);
- 열 교환기(20) 내의 가열된 가연성 가스 스트림을 압축하도록 열 교환기(20)의 제1 채널(25)의 출구(25b)에 상류에서 연결되고 3방 커넥터(29)에 하류에서 연결되는 압축기(27)로서, 3방 커넥터는 가연성 가스 스트림의 제1 부분을 가스 소비 부재(5)에 반송할 수 있고, 가연성 가스 스트림의 제2 부분을 냉각하기 위해 열 교환기(20)의 제2 채널(26)의 입구(26a)로 가연성 가스 스트림의 제2 부분을 반송할 수 있는, 압축기; 및
- 열 교환기(20)의 제2 채널(26)의 출구(26b)에 상류에서 연결되고 탱크(2)로 이어지는 복귀 회로(34)에 하류에서 연결되는 팽창 디바이스(33, 36)를 포함하고; 팽창 디바이스(33)는 열 교환기(20)의 제2 채널(26)로부터 유입되는 가연성 가스 스트림의 제2 부분을 감압하도록 배열된다.
[조항 2] 조항 1에 따른 설비(1)이며, 기화 챔버(13, 14)는 탱크(2)의 내부 공간(7)에 위치되고, 따라서, 열 교환 벽은 기화 챔버(13, 14)의 내부 공간(15)과 탱크(2)에 저장된 가연성 가스 사이의 열 교환을 허용한다.
[조항 3] 조항 2에 따른 설비(1)이며, 가연성 가스 스트림을 생성하고 탱크(2)의 내부 공간(7)에서 가연성 가스의 저장 압력 미만의 압력을 기화 챔버(13, 14)의 내부 공간(15)에 적용하도록 배열된 펌프(17)를 포함한다.
[조항 4] 조항 2 또는 3에 따른 설비(1)이며, 강제 기화 디바이스(10)는 2개의 기화 챔버(13, 14)를 포함하며, 2개의 기화 챔버(13) 중 하나는 탱크(2)의 상부 부분(8)에 배치되어 상기 기화 챔버(13)의 내부 공간(15)과 탱크(2)에 저장된 가연성 가스의 가스 페이즈 사이의 열 교환을 허용하고, 다른 하나는 상기 기화 챔버(14)의 내부 공간(15)과 탱크(2) 내에 저장된 가연성 가스의 액체 페이즈 사이의 열 교환을 허용하도록 탱크(2)의 하부 부분(9)에 배치된다.
[조항 5] 조항 4에 따른 설비(1)이며, 각각의 기화 챔버(13, 14)는 입구 회로(11)의 도입부(12) 및 열 교환기(20)의 제1 채널(25)의 입구(25a)에 회로 부분을 통해 연결되고, 이 회로 부분은 다른 기화 챔버(13, 14)를 입구 회로(11)의 도입부(12)에 그리고 열 교환기(20)의 제1 채널(25)의 입구(25a)에 연결하는 대응 회로 부분과 병렬로 배열된다.
[조항 6] 조항 4에 따른 설비(1)이며, 병렬로 배열된 2개의 회로 부분 각각에는 유량 제어 밸브(21, 22)가 구비되어 있다.
[조항 7] 조항 1 내지 6 중 어느 하나에 따른 설비(1)이며, 압축기는 복수의 압축 단(27a, 27b, 27c, 27d, 27e) 및 복수의 중간 열 교환기(28a, 28b, 28c, 28d, 28e)를 포함하는 다단 압축기이고, 중간 열 교환기 각각은 압축 단(27a, 27b, 27c, 27d, 27e) 중 하나의 출구에 배치된다.
[조항 8] 조항 1 내지 7 중 어느 하나에 따른 설비이며, 팽창 디바이스(33, 36)는 터보 팽창기 또는 팽창 밸브이다.
[조항 9] 조항 1 내지 8 중 어느 하나에 따른 설비이며, 상류에서 팽창 디바이스(33)에, 그리고, 하류에서 한편으로는 탱크(2)로 이어지는 복귀 회로(34)에 그리고 다른 한편으로는 열 교환기(20)의 제1 채널(25)의 입구(25a)에 연결된 복귀 파이프(35)에 연결되는 페이즈 분리기(32)를 포함하고; 페이즈 분리기(32)는 가연성 가스 스트림의 액체 페이즈를 복귀 회로(34)로 반송하고 가연성 가스 스트림의 가스 페이즈를 복귀 파이프(35)로 반송하도록 배열된다.
[조항 10] 조항 1 내지 9 중 어느 하나에 따른 설비에 의해 가연성 가스를 가스 소비 부재에 공급하고 상기 가연성 가스를 액화시키는 방법이며:
- 액체-증기 2-페이즈 평형 상태의 가연성 가스를 포함하는 탱크(2)로부터 액화된 가연성 가스의 스트림을 탱크로부터 인출하고 이를 기화 챔버(13, 14)로 반송하는 단계;
- 기화 챔버(13, 14)의 내부 공간(15)에서 액화된 가스 스트림을 감압시키는 단계;
- 기화 챔버(13, 14) 내의 감압된 가연성 가스 스트림과 탱크(2) 내에 포함된 가연성 가스 사이에서 기화 챔버(13, 14)의 벽을 통해 열 교환을 수행하여, 탱크(2)에 포함된 가연성 가스로부터 열을 흡수함으로써 인출된 가스 스트림을 기화시키는 단계;
- 기화 챔버(13, 14)와 열 교환기(20)의 제1 채널(25)의 입구(25a) 사이에서 증기 페이즈 가연성 가스 스트림을 반송하는 단계;
- 제2 채널(26)로부터 열 교환기(20)의 제1 채널(25)로 열을 전달하는 단계;
- 열 교환기(20)의 제1 채널(25)을 나가는 가연성 가스 스트림을 압축하는 단계;
- 압축된 가연성 가스 스트림의 제1 부분을 가스 소비 부재(3, 4, 5)로 반송하고 압축된 가스 스트림의 제2 부분을 열 교환기(20)의 제2 채널(26)의 입구(26a)로 반송하는 단계; 및
- 가연성 가스 스트림의 제2 부분을 열 교환기의 제2 채널로부터 팽창 디바이스(33)로 반송하는 단계; 및
- 감압된 가연성 가스 스트림의 제2 액체 페이즈 부분의 적어도 하나의 부분을 탱크(2)로 반송하는 단계를 포함한다.
[조항 11] 조항 10에 따른 방법이며, 기화 챔버(13, 14)에서 액화된 가스 스트림을 감압하기 위해, 액화된 가연성 가스의 저장 압력 미만의 압력(P1)이 진공 펌프(17)에 의해 탱크(2)에서 생성된다.
[조항 12] 조항 11의 방법이며, 압력 P1은 120과 950 mbar(절대압력) 사이이다.
[조항 13] 조항 1 내지 9 중 어느 하나에 따른 설비(1)를 포함하는 선박(41).
[조항 14] 조항 13에 따른 선박(41)을 로딩 또는 언로딩하기 위한 방법이며, 가연성 가스는 부유 또는 육상 기반 저장 설비로부터 선박의 탱크로 또는 그 반대로 극저온 전달 파이프(42, 46)를 통해 전달된다.
[조항 15] 가연성 가스를 전달하기 위한 시스템이며, 시스템은 조항 13에 따른 선박(41), 선박의 선체에 설치된 탱크를 부유 또는 육상 기반 저장 설비에 연결하도록 배열되는 극저온 전달 파이프(42, 46) 및 부유 또는 육상 기반 저장 설비로부터 선박의 탱크로 또는 그 반대로 극저온 전달 파이프를 통해 가연성 가스를 구동하기 위한 펌프를 포함한다.

Claims (15)

  1. 가스 소비 부재에 가연성 가스를 급송하고 상기 가연성 가스를 액화하기 위한 설비이며:
    - 액체-증기 2-페이즈 평형 상태의 가연성 가스로 충전되도록 의도된 내부 공간을 포함하는 밀폐된 단열 탱크;
    - 강제 기화 디바이스- 강제 기화 디바이스는
    - 기화 챔버로서, 가연성 가스와 접촉하도록 의도되고 기화 챔버의 내부 공간과 상기 가연성 가스 사이에서 열을 교환하기 위한 열 교환 벽을 포함하는 기화 챔버; 및
    - 입구 회로를 포함하고, 입구 회로는:
    o 탱크의 내부 공간으로부터 액체 페이즈 가연성 가스 스트림을 인출하도록 배열되는, 탱크의 내부 공간에서 나타나는 도입부; 및
    o 인출된 가연성 가스 스트림이 기화 챔버의 내부 공간에서 기화하도록 기화 챔버의 내부 공간에서 나타나는 압력 손실 부재를 포함함 -;
    - 제1 및 제2 채널과, 제2 채널로부터 제1 채널로 열을 전달하기 위한 열 교환 벽을 포함하는 열 교환기로서, 제1 채널 및 제2 채널 각각은 입구와 출구를 포함하고; 제1 채널의 입구는 열 교환기 내에서 기화 챔버에서 기화된 가연성 가스 스트림을 가열하도록 기화 챔버에 연결되는, 열 교환기;
    - 열 교환기 내의 가열된 가연성 가스 스트림을 압축하도록 열 교환기의 제1 채널의 출구에 상류에서 연결되고 3방 커넥터에 하류에서 연결되는 압축기로서, 3방 커넥터는 가연성 가스 스트림의 제1 부분을 가스 소비 부재에 반송할 수 있고, 가연성 가스 스트림의 제2 부분을 냉각하기 위해 열 교환기의 제2 채널의 입구로 가연성 가스 스트림의 제2 부분을 반송할 수 있는, 압축기; 및
    - 열 교환기의 제2 채널의 출구에 상류에서 연결되고 탱크로 이어지는 복귀 회로에 하류에서 연결되는 팽창 디바이스
    를 포함하고;
    팽창 디바이스는 열 교환기의 제2 채널로부터 유입되는 가연성 가스 스트림의 제2 부분을 감압하도록 배열되는 설비.
  2. 제1항에 있어서, 기화 챔버는 탱크의 내부 공간에 위치되고, 따라서, 열 교환 벽은 기화 챔버의 내부 공간과 탱크에 저장된 가연성 가스 사이의 열 교환을 허용하는 설비.
  3. 제2항에 있어서, 가연성 가스 스트림을 생성하고 탱크의 내부 공간에서 가연성 가스의 저장 압력 미만의 압력을 기화 챔버의 내부 공간에 적용하도록 배열된 펌프를 포함하는 설비.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 강제 기화 디바이스는 2개의 기화 챔버를 포함하며, 2개의 기화 챔버 중 하나는 탱크의 상부 부분에 배치되어 상기 기화 챔버의 내부 공간과 탱크에 저장된 가연성 가스의 가스 페이즈 사이의 열 교환을 허용하고, 다른 하나는 상기 기화 챔버의 내부 공간과 탱크 내에 저장된 가연성 가스의 액체 페이즈 사이의 열 교환을 허용하도록 탱크의 하부 부분에 배치되는 설비.
  5. 제4항에 있어서, 각각의 기화 챔버는 입구 회로의 도입부 및 열 교환기의 제1 채널의 입구에 회로 부분을 통해 연결되고, 이 회로 부분은 다른 기화 챔버를 입구 회로의 도입부에 그리고 열 교환기의 제1 채널의 입구에 연결하는 대응 회로 부분과 병렬로 배열되는 설비.
  6. 제4항에 있어서, 병렬로 배열된 2개의 회로 부분 각각에는 유량 제어 밸브가 구비되어 있는 설비.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 압축기는 복수의 압축 단 및 복수의 중간 열 교환기를 포함하는 다단 압축기이고, 중간 열 교환기 각각은 압축 단 중 하나의 출구에 배치되는 설비.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 팽창 디바이스는 터보 팽창기 또는 팽창 밸브인 설비.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상류에서 팽창 디바이스에, 그리고, 하류에서 한편으로는 탱크로 이어지는 복귀 회로에 그리고 다른 한편으로는 열 교환기의 제1 채널의 입구에 연결된 복귀 파이프에 연결되는 페이즈 분리기를 포함하고; 페이즈 분리기는 가연성 가스 스트림의 액체 페이즈를 복귀 회로로 반송하고 가연성 가스 스트림의 가스 페이즈를 복귀 파이프로 반송하도록 배열되는 설비.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 설비에 의해 가연성 가스를 가스 소비 부재에 공급하고 상기 가연성 가스를 액화시키는 방법이며:
    - 액체-증기 2-페이즈 평형 상태의 가연성 가스를 포함하는 탱크로부터 액화된 가연성 가스의 스트림을 탱크로부터 인출하고 이를 기화 챔버로 반송하는 단계;
    - 기화 챔버의 내부 공간에서 액화된 가스 스트림을 감압시키는 단계;
    - 기화 챔버 내의 감압된 가연성 가스 스트림과 탱크 내에 포함된 가연성 가스 사이에서 기화 챔버 벽을 통해 열 교환을 수행하여, 탱크에 포함된 가연성 가스로부터 열을 흡수함으로써 인출된 가스 스트림을 기화시키는 단계;
    - 기화 챔버와 열 교환기의 제1 채널의 입구 사이에서 증기 페이즈 가연성 가스 스트림을 반송하는 단계;
    - 제2 채널로부터 열 교환기의 제1 채널로 열을 전달하는 단계;
    - 열 교환기의 제1 채널을 나가는 가연성 가스 스트림을 압축하는 단계;
    - 압축된 가연성 가스 스트림의 제1 부분을 가스 소비 부재로 반송하고 압축된 가스 스트림의 제2 부분을 열 교환기의 제2 채널의 입구로 반송하는 단계; 및
    - 가연성 가스 스트림의 제2 부분을 열 교환기의 제2 채널로부터 팽창 디바이스로 반송하는 단계; 및
    - 감압된 가연성 가스 스트림의 제2 액체 페이즈 부분의 적어도 하나의 부분을 탱크로 반송하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 기화 챔버에서 액화된 가스 스트림을 감압하기 위해, 액화된 가연성 가스의 저장 압력 미만의 압력 P1이 진공 펌프에 의해 탱크에서 생성되는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 압력 P1은 120과 950 mbar(절대압력) 사이인 방법.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 설비를 포함하는 선박.
  14. 제13항에 따른 선박을 로딩 또는 언로딩하기 위한 방법이며, 가연성 가스는 부유 또는 육상 기반 저장 설비로부터 선박의 탱크로 또는 그 반대로 극저온 전달 파이프를 통해 전달되는 방법.
  15. 가연성 가스를 전달하기 위한 시스템이며, 제13항에 따른 선박, 선박의 선체에 설치된 탱크를 부유 또는 육상 기반 저장 설비에 연결하도록 배열되는 극저온 전달 파이프 및 부유 또는 육상 기반 저장 설비로부터 선박의 탱크로 또는 그 반대로 극저온 전달 파이프를 통해 가연성 가스를 구동하기 위한 펌프를 포함하는 시스템.
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