KR20180051879A - 부유식 액화가스 저장 설비 - Google Patents

부유식 액화가스 저장 설비 Download PDF

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Abstract

부유식 액화가스 저장 설비가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 부유식 액화가스 저장 설비는 선체; 선체에 설치되고, 액화가스를 저장하는 액화가스 저장부; 선체에 설치되고, 선체에 마련된 시체스트로부터 공급된 해수를 액화가스 저장부에서 발생한 액화가스의 증발 가스와 열교환시켜 냉각시키는 열교환부; 선체에 설치되고, 열교환부에 의해 냉각된 해수를 선체 외면으로 분사하는 해수 분사부를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 의하면, 액화가스 저장탱크의 증발 가스 발생량을 적정 수준으로 조절하여 증발 가스 처리에 따른 비용 발생을 방지할 수 있다.

Description

부유식 액화가스 저장 설비{FLOATING LIQUEFIED GAS STORAGE FACILITY}
본 발명은 부유식 액화가스 저장 설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선체를 통한 액화가스 저장탱크로의 열 전달을 방지하여 액화가스 저장탱크에 필요 이상의 증발 가스가 발생하는 것을 방지할 수 있는 부유식 액화가스 저장 설비에 관한 것이다.
부유식 발전 설비(BMPP; Barge Mounted Power Plant)는 육상에 발전 플랜트를 설치하기 어려운 지역의 연안 부근 해상에 부유하여 전력을 생산하고, 육상으로 전력을 공급하는 소규모 발전 플랜트이다. BMPP는 예컨대 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)를 저장하며, LNG 탱크에서 자연적으로 발생하는 증발 가스(Boil off gas)를 재기화하여 가스 터빈이나 엔진을 가동함으로써 전기를 생산하고, 고전압 케이블을 통해 인근의 육상 시장에 전력을 공급한다. BMPP의 LNG 탱크에 발전에 필요한 양 이상으로 과도한 증발 가스가 발생하는 경우, 잉여 증발 가스를 태우거나 배출시키는 등의 처리를 해야 한다. 이와 같이 증발 가스를 인위적으로 태우거나 배출시킬 경우, 증발 가스 처리에 따른 추가 비용이 발생하여 생산성이 저하되며, 환경 오염 문제 또한 야기된다.
본 발명은 액화가스 저장탱크의 증발 가스 발생량을 적정 수준으로 조절하여 증발 가스 처리를 위한 비용 발생을 방지할 수 있는 부유식 액화가스 저장 설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 부유식 액화가스 저장 설비는 선체; 상기 선체에 설치되고, 액화가스를 저장하는 액화가스 저장부; 상기 선체에 설치되고, 상기 선체에 마련된 시체스트로부터 공급된 해수를 상기 액화가스 저장부에서 발생한 상기 액화가스의 증발 가스와 열교환시켜 냉각시키는 열교환부; 상기 선체에 설치되고, 상기 열교환부를 통과한 증발 가스를 재기화하는 재기화장치; 및 상기 선체에 설치되고, 상기 열교환부에 의해 냉각된 해수를 선체 외면으로 분사하는 해수 분사부를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 부유식 액화가스 저장 설비는 상기 시체스트로부터 공급된 해수를 상기 열교환부로 공급하는 해수공급라인; 상기 해수공급라인으로부터 분기되어 상기 시체스트로부터 공급된 해수를 상기 열교환부를 경유하지 않은 채로 상기 해수 분사부로 공급하는 바이패스라인; 및 상기 해수공급라인과 상기 바이패스라인의 분기점에 설치되고, 상기 해수의 방향을 상기 해수공급라인 또는 상기 바이패스라인으로 전환하는 밸브부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 부유식 액화가스 저장 설비는 상기 증발 가스의 발생량, 및 상기 액화가스 저장부의 누출 상태에 따라, 상기 밸브부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 증발 가스의 발생량이 설정값 미만이거나 상기 액화가스 저장부에서 누출 발생시, 상기 열교환부에 의해 냉각되지 않은 해수가 상기 선체 외면으로 분사되도록, 상기 밸브부를 제어하여 상기 해수의 유동 방향을 상기 바이패스라인으로 전환시키며, 상기 액화가스 저장부에서 누출이 발생하지 않는 동시에, 상기 증발 가스의 발생량이 설정값 이상인 경우, 상기 열교환부에 의해 냉각된 해수가 상기 선체 외면으로 분사되도록, 상기 밸브부를 제어하여 상기 해수의 유동 방향을 상기 해수공급라인으로 전환시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 액화가스 저장탱크의 증발 가스 발생량을 적정 수준으로 조절하여 증발 가스 처리를 위한 비용 발생을 방지할 수 있는 부유식 액화가스 저장 설비가 제공된다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 부유식 액화가스 저장 설비를 개략적으로 보여주는 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 부유식 액화가스 저장 설비의 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 부유식 액화가스 저장 설비를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 부유식 액화가스 저장 설비의 작용 효과에 대해 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 부유식 액화가스 저장 설비는 시체스트로부터 공급된 해수를 액화가스 저장부에서 발생한 액화가스의 증발 가스와 열교환시켜 냉각시키는 열교환부; 및 상기 열교환부에 의해 냉각된 해수를 선체 외면으로 분사하는 해수 분사부를 포함한다. 본 실시 예에 의하면, 액화가스 저장부의 증발 가스 발생량을 적정 수준으로 조절하여, 증발 가스 처리 비용을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 부유식 액화가스 저장 설비를 개략적으로 보여주는 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 부유식 액화가스 저장 설비의 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시 예에 따른 부유식 액화가스 저장 설비(100)는 선체(110)와, 이에 설치되는 액화가스 저장부(120), 열교환부(130), 재기화장치(20, 30) 및 해수 분사부(140)를 포함한다.
일 실시 예로, 부유식 액화가스 저장 설비(100)는 부유식 발전 설비(Barge mounted power plant) 등의 부유식 가스 저장 재기화 설비(Floating Storage Re-gasification Unit)로 제공될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
액화가스 저장부(120)는 액화가스(예를 들어, 액화천연가스 또는 액화석유가스)를 저장한다. 액화가스 저장부(120)는 하나 이상의 액화가스 저장탱크를 포함할 수 있다. 일 실시 예로, 액화가스 저장탱크는 1열 또는 다수 열을 이루어 선체(110)에 길이 방향을 따라 배치될 수 있다. 일 실시 예로, 액화가스는 액화가스 운반선에 의해 운송되어 액화가스 저장부(120)로 이송될 수 있다.
열교환부(130)는 선체(110)에 마련된 시체스트(sea chest, 10)로부터 공급된 해수를 액화가스 저장부(120)에서 발생한 액화가스의 증발 가스(Boil Off Gas)와 열교환시켜 냉각시킨다. 시체스트(10)는 해양의 해수를 내부로 유입시키고 내부에 유입된 해수를 열교환부(130) 측으로 공급하는 수단(예를 들어, 펌프)을 구비할 수 있다.
열교환부(130)의 구조는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 해수공급관이 증발가스 공급관을 감은 형태로 제공되거나, 증발가스 공급관이 해수공급관을 감은 형태로 제공되거나, 증발가스 공급관이 해수로 채워진 해수공급부를 관통하는 등, 열교환부(130)는 다양한 구조로 제공될 수 있다.
열교환부(130)는 대략 -140℃ 정도의 증발 가스와 시체스트(10)로부터 공급된 해수(예컨대, 30℃)를 열교환시켜, 해수를 10℃ 이하(시체스트의 해수보다 낮은 온도)로 냉각시킬 수 있다. 이와 같이 열교환부(130)에 의해 냉각된 해수는 액화가스 저장부(120)의 증발 가스 발생량을 줄이기 위하여 해수 분사부(140)로 제공된다.
해수 분사부(140)는 열교환부(130)에 의해 냉각된 해수를 공급받아 선체 외면으로 분사한다. 이에 따라 선체(110)를 통해 액화가스 저장부(120)로 공급되는 열을 줄여 액화가스 저장부(120)의 내부 온도를 낮출 수 있으며, 필요 이상의 증발 가스가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
일 실시 예로, 해수 분사부(140)는 냉각해수 공급라인(142)과, 다수의 분사노즐(144)을 포함하여 구성될 수 있다. 냉각해수 공급라인(142)은 선체(110)의 좌현 및 우현에 길이 방향으로 배치되어, 열교환부(130)에 의해 냉각된 해수를 공급받아 다수의 분사노즐(144)로 공급한다.
분사노즐(144)은 냉각해수 공급라인(142)에 일정 간격으로 설치되어, 냉각해수 공급라인(142)을 통해 공급된 냉각해수를 선체 외면으로 분사한다. 분사노즐(144)은 선체(110)의 상부 측에 설치되어 해수를 하방으로 분사하여 선체(110)를 통한 액화가스 저장부(120)로의 열전달을 차단시킨다.
재기화장치(20, 30)는 열교환부(130)를 통과한 증발 가스를 재기화(re-gasfication)하여 엔진 또는 가스터빈으로 공급함으로써 전력을 생산할 수 있다. 일 예로, 재기화장치는 열교환부(130)를 통과한 증발 가스를 압축시키는 압축기(20), 압축기(20)에 의해 압축된 증발 가스에 의해 가동되는 에너지 변환부(30)를 포함할 수 있다. 에너지 변환부(30)는 엔진이나 가스 터빈, 회전운동에너지를 전력으로 변환하는 발전기 등으로 제공될 수 있다. 에너지 변환부(30)에 의해 생산된 전력은 고전압 케이블을 통해 인근 육상으로 공급될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 열교환부(130)에 의해 냉각시킨 해수를 선체 외면에 분사하여, 선체(110)를 통한 액화가스 저장부(120)로의 열 흡입량을 줄임으로써, 액화가스 저장부(120)에 증발 가스가 전력 생산에 필요한 양을 초과하여 과도하게 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 예에 의하면, 선체(110)의 측면으로 분사되는 해수는 증발 가스와의 열교환에 의해 냉각되게 구성되므로, 액화가스 저장부(120)의 증발 가스 발생량이 증가할수록, 그에 비례하여 열교환부(130)에 의해 냉각된 해수의 온도도 낮아지게 되어, 액화가스 저장부(120)의 증발 가스 발생량이 자동적으로 감소된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 부유식 액화가스 저장 설비를 설명하기 위한 개념도이다. 도 3의 실시 예를 설명함에 있어서 앞서 설명한 실시 예와 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 중복 설명이 생략될 수 있다.
도 3에 도시된 실시 예에 따른 부유식 액화가스 저장 설비는 해수공급라인(12), 냉각해수 배출라인(14), 바이패스라인(16), 밸브부(160, 170), 및 제어부(150)를 더 포함하는 점에서, 앞서 설명한 실시 예와 차이가 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 해수공급라인(12)은 시체스트(10)로부터 공급된 해수를 열교환부(130)로 공급한다. 냉각해수 배출라인(14)은 열교환부(130)에 의해 냉각된 해수를 배출하여 해수 분사부(140)의 냉각해수 공급라인(142)으로 공급한다.
바이패스라인(16)은 해수공급라인(12)으로부터 분기되어, 시체스트(10)로부터 공급된 해수를 열교환부(130)를 경유하지 않은 채로 해수 분사부(140)로 공급한다. 바이패스라인(16)은 열교환부(130)의 출수부 측에 마련된 냉각해수 배출라인(14)으로 합류된다.
일 실시 예로, 밸브부(160, 170)는 제1 밸브(160)와 제2 밸브(170)를 포함할 수 있다. 제1 밸브(160)는 바이패스라인(16)과 해수공급라인(12)의 분기점에 설치되고, 제2 밸브(170)는 바이패스라인(16)과 냉각해수 배출라인(14)의 합류점에 설치된다.
제1 밸브(160) 및 제2 밸브(170)는 제어부(150)에 의해 제어될 수 있다. 제1 밸브(160) 및 제2 밸브(170)는 해수의 방향을 바이패스라인(16)으로 전환하거나, 혹은 해수의 방향을 해수공급라인(12)과 냉각해수배출라인(14)으로 전환한다. 제1 밸브(160) 및 제2 밸브(170)는 예를 들어, 3방 밸브로 제공될 수 있다.
제어부(150)는 액화가스 저장부(120)의 증발 가스 발생량, 및 액화가스 누출 상태에 따라, 밸브부(160, 170)를 제어할 수 있다. 증발 가스 발생량은 예컨대, 증발 가스의 증발율(Boil Off Ratio)에 따라 산출될 수 있다. 증발율은 액화가스 저장부(120)의 내부 온도, 액화가스 저장량 등을 기반으로 산출될 수 있다.
액화가스 누출 상태는 액화가스 저장탱크의 온도 변화를 감지하는 센서부에 의해 검출될 수 있다. 일 예로, 저온의 액화가스가 누출되는 경우, 액화가스 저장탱크의 선체 측에 설치된 센서부의 온도 측정값이 감소하는 것으로부터 액화가스 누출을 검출할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 부유식 액화가스 저장 설비의 작용 효과에 대해 설명하기 위한 도면이다. 도 4, 도 5에서 실선 화살표는 해수의 흐름을 나타내고, 점선 화살표는 밸브부(160, 170)에 의해 해수가 차단되어 해수가 흐르지 않는 배관을 나타낸다.
액화가스 저장부(120)에서 누출이 발생하지 않는 동시에 증발 가스 발생량이 설정값 이상인 경우, 제어부(150)는 밸브부(160, 170)를 제어하여 도 4의 도시와 같이, 해수의 방향을 해수공급라인(12), 냉각해수 배출라인(14)으로 전환시킬 수 있다.
이에 따라, 열교환부(130)에 의해 냉각된 해수가 선체 외면으로 분사되므로, 액화가스 저장부(120)로의 열 흡입량을 줄일 수 있으며, 발전에 필요한 양 이상으로 과도한 증발 가스가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서 잉여 증발 가스의 처리를 위한 비용을 절감할 수 있고, 증발 가스 배출로 인한 환경 오염도 방지할 수 있다.
도 5를 참조하면, 만약, 증발 가스의 발생량이 설정값 미만이거나 액화가스 저장부(120)에서 누출 발생시, 제어부(150)는 밸브부(160, 170)를 제어하여 도 5의 도시와 같이, 해수의 방향을 바이패스라인(16)으로 전환시킨다. 이에 따라, 열교환부(130)에 의해 냉각되지 않은 해수가 선체 외면으로 분사될 수 있다.
따라서, 액화가스 저장부(120)에서 액화가스 누출이 발생하는 경우, 냉각되지 않은 해수가 선체에 분사되게 하여, 누출된 액화가스로부터 선체를 보호할 수 있다. 또한, 증발 가스의 발생량이 설정값 미만인 경우에는 증발 가스의 발생량을 줄이기 위하여 해수를 냉각시킬 필요가 없으므로, 액화가스 누출에 대비하여 냉각되지 않은 해수가 선체에 분사되게 한다.
이와 같이, 증발 가스 발생량과, 액화가스 누출 여부(혹은 누출 발생 가능성)에 따라, 해수를 증발 가스와 열교환시켜 냉각시켜 선체에 분사하거나, 해수를 열교환부를 경유하지 않도록 바이패스시켜 열교환부에 의해 냉각되지 않은 해수를 선체에 분사시킴으로써, 필요에 따라 증발 가스의 발생량을 적정 수준으로 조절함과 동시에 액화가스 누출로부터 선체를 보호할 수 있는 효과가 제공된다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
10: 시체스트 12: 해수공급라인
14: 냉각해수 배출라인 16: 바이패스라인
20: 압축기 30: 가공부
100: 부유식 액화가스 저장 설비 110: 선체
120: 액화가스 저장부 130: 열교환부
140: 해수 분사부 142: 냉각해수 공급라인
144: 분사노즐 150: 제어부
160: 제1 밸브 170: 제2 밸브

Claims (4)

  1. 선체;
    상기 선체에 설치되고, 액화가스를 저장하는 액화가스 저장부;
    상기 선체에 설치되고, 상기 선체에 마련된 시체스트로부터 공급된 해수를 상기 액화가스 저장부에서 발생한 상기 액화가스의 증발 가스와 열교환시켜 냉각시키는 열교환부; 및
    상기 선체에 설치되고, 상기 열교환부에 의해 냉각된 해수를 선체 외면으로 분사하는 해수 분사부를 포함하는 부유식 액화가스 저장 설비.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 시체스트로부터 공급된 해수를 상기 열교환부로 공급하는 해수공급라인;
    상기 해수공급라인으로부터 분기되어 상기 시체스트로부터 공급된 해수를 상기 열교환부를 경유하지 않은 채로 상기 해수 분사부로 공급하는 바이패스라인; 및
    상기 해수공급라인과 상기 바이패스라인의 분기점에 설치되고, 상기 해수의 방향을 상기 해수공급라인 또는 상기 바이패스라인으로 전환하는 밸브부를 더 포함하는 부유식 액화가스 저장 설비.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 증발 가스의 발생량, 및 상기 액화가스 저장부의 누출 상태에 따라, 상기 밸브부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 부유식 액화가스 저장 설비.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 증발 가스의 발생량이 설정값 미만이거나 상기 액화가스 저장부에서 누출 발생시, 상기 열교환부에 의해 냉각되지 않은 해수가 상기 선체 외면으로 분사되도록, 상기 밸브부를 제어하여 상기 해수의 유동 방향을 상기 바이패스라인으로 전환시키며,
    상기 액화가스 저장부에서 누출이 발생하지 않는 동시에, 상기 증발 가스의 발생량이 설정값 이상인 경우, 상기 열교환부에 의해 냉각된 해수가 상기 선체 외면으로 분사되도록, 상기 밸브부를 제어하여 상기 해수의 유동 방향을 상기 해수공급라인으로 전환시키는 부유식 액화가스 저장 설비.
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