KR20180089283A - 보일오프 가스 회수 시스템 - Google Patents

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KR20180089283A
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가츠히로 세야마
겐지 나구라
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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

급유식 압축기에서 압축된 보일오프 가스를 회수할 때 유분이 탱크에 혼입되기 어려운 보일오프 가스 회수 시스템을 제공하는 것을 과제로 한다.
보일오프 가스 회수 시스템(1)은, 액화 가스를 저장한 탱크(2)와, 탱크(2) 내의 액화 가스의 일부의 증발에 의하여 발생한 보일오프 가스를 압축하는 급유식 압축기(3b)와, 급유식 압축기(3b)에서 압축된 상기 보일오프 가스를 액화하고, 그 액화한 상기 액화 가스를 탱크(2)로 복귀시키는 재액화 시스템(9)을 구비한다. 재액화 시스템(9)은, 상기 보일오프 가스에 포함되는 유분의 응축 온도 이하의 온도까지 보일오프 가스를 냉각하는 유분 응축용 열교환기(11)와, 유분 응축용 열교환기(11)에서 응축된 상기 유분을 상기 보일오프 가스로부터 분리하는 세퍼레이터(14)와, 상기 유분이 분리된 상기 보일오프 가스를 액화하는 재액화부를 갖는다.

Description

보일오프 가스 회수 시스템{BOIL-OFF GAS RECOVERY SYSTEM}
본 발명은, 액화 가스를 저장한 탱크로부터 발생하는 보일오프 가스를 회수하는 보일오프 가스 회수 시스템에 관한 것이다.
액화 천연가스 운반선에 있어서, 액화 천연가스를 저장한 탱크 내에는 보일오프 가스가 발생한다. 이 보일오프 가스는, 선내의 엔진, 증기 보일러나 발전기의 연료로서 유용하게 이용되거나, 재액화되어 탱크로 복귀되거나 한다. 이와 같이, 탱크 내에서 발생한 보일오프 가스를 재액화하여 탱크로 복귀시키는 기술로서는, 특허문헌 1에 기재된 보일오프 가스 회수 시스템이 알려져 있다.
특허문헌 1의 보일오프 가스 회수 시스템은, 탱크 내에서 발생한 보일오프 가스를 급유식 압축기에서 압축하여, 그 보일오프 가스의 일부를 재액화하여 탱크로 복귀시킨다. 여기서, 급유식 압축기에서 압축된 보일오프 가스는, 급유식 압축기의 윤활유를 포함하는 유분을 포함하므로, 보일오프 가스와 함께 유분이 탱크에 혼입되어 버릴 가능성이 있다. 그래서, 특허문헌 1의 보일오프 가스 회수 시스템은, 보일오프 가스에 포함되는 유분을 제거하기 위한 필터를 구비하고 있다.
일본 특허 공개 제2015-158263호 공보
그러나, 액체상의 유분은 필터로 포착되지만, 기체상의 유분은 필터로 포착되지 않으므로, 특허문헌 1의 보일오프 가스 회수 시스템은, 보일오프 가스에 포함되는 유분을 충분히 제거할 수 없었다. 그 때문에, 특허문헌 1의 보일오프 가스 회수 시스템은, 유분이 탱크에 혼입되어 버린다는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명은 상기의 과제에 기초하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 급유식 압축기에서 압축된 보일오프 가스를 회수할 때 유분이 탱크에 혼입되기 어려운 보일오프 가스 회수 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 보일오프 가스 회수 시스템은, 액화 가스를 저장한 탱크와, 상기 탱크 내의 상기 액화 가스의 일부의 증발에 의하여 발생한 보일오프 가스를 압축하는 급유식 압축기와, 상기 급유식 압축기에서 압축된 상기 보일오프 가스를 액화하고, 그 액화한 상기 액화 가스를 상기 탱크로 복귀시키는 재액화 시스템을 구비한다. 상기 재액화 시스템은, 상기 보일오프 가스에 포함되는 유분의 응축 온도 이하의 온도까지 상기 보일오프 가스를 냉각하는 유분 응축용 열교환기와, 상기 유분 응축용 열교환기에서 응축된 상기 유분을 상기 보일오프 가스로부터 분리하는 세퍼레이터와, 상기 유분이 분리된 상기 보일오프 가스를 액화하는 재액화부를 갖는다.
이 구성에 의하면, 상기 재액화 시스템은, 상기 보일오프 가스에 포함되는 유분의 응축 온도 이하의 온도까지 상기 보일오프 가스를 냉각하는 유분 응축용 열교환기를 가지므로, 보일오프 가스에 포함되는 유분은 상기 유분 응축용 열교환기에 의하여 응축된다. 또한, 상기 재액화 시스템은, 상기 유분 응축용 열교환기에서 응축된 상기 유분을 상기 보일오프 가스로부터 분리하는 세퍼레이터를 가지므로, 상기 유분 응축용 열교환기에 의하여 응축된 유분은, 상기 세퍼레이터에 의하여 포착된다. 그 때문에, 상기 보일오프 가스로부터 상기 유분이 충분히 제거되기 때문에, 상기 보일오프 가스 회수 시스템은, 유분이 탱크에 혼입되기 어렵다.
상기 구성에 있어서, 상기 재액화부는, 상기 세퍼레이터에 의하여 상기 유분이 분리된 상기 보일오프 가스를 액화 가능한 온도까지 냉각하는 가스 액화용 열교환기와, 상기 가스 액화용 열교환기에서 냉각된 상기 보일오프 가스를 팽창시킴으로써, 상기 보일오프 가스를 액화하는 팽창 밸브와, 상기 팽창 밸브에 의하여 적어도 일부가 액화된 상기 보일오프 가스를 액체 성분과 기체 성분으로 분리하는 기액 분리기를 가져도 된다.
이 구성에 의하면, 상기 가스 액화용 열교환기에서 냉각되는 보일오프 가스가 상기 유분 응축용 열교환기에 의하여 상기 유분의 응축 온도 이하의 온도까지 이미 냉각되어 있는 만큼, 상기 가스 액화용 열교환기에서의 액화를 위하여 요구되는 냉열량을 작게 할 수 있다. 이것에 의하여, 상기 가스 액화용 열교환기의 소형화가 가능해진다.
상기 구성에 있어서, 상기 유분 응축용 열교환기는, 상기 탱크로부터 상기 급유식 압축기로 보내지는 상기 보일오프 가스와, 상기 급유식 압축기에서 압축된 상기 보일오프 가스 사이에서 열교환을 행해도 된다.
이 구성에 의하면, 상기 유분 응축용 열교환기는, 상기 급유식 압축기에서 압축된 상기 보일오프 가스를, 상기 탱크로부터 상기 급유식 압축기로 보내지는 상기 보일오프 가스를 이용하여 냉각하기 때문에, 상기 급유식 압축기에서 압축된 상기 보일오프 가스를 냉각하기 위한 별도의 냉각 매체가 불필요해진다. 그 때문에, 상기 보일오프 가스 회수 시스템은, 소형화가 가능해진다.
상기 구성에 있어서, 상기 재액화 시스템은, 냉동기의 냉동 시스템을 가져도 된다. 상기 유분 응축용 열교환기는, 상기 냉동기의 상기 냉동 시스템에 있어서 냉각 매체가 순환하는 순환 유로에 설치되는 증발기이고, 상기 증발기는, 상기 냉각 매체와 상기 급유식 압축기에서 압축된 상기 보일오프 가스 사이에서 열교환을 행하게 함으로써, 상기 냉각 매체를 상기 냉동 시스템에 있어서 증발시킴과 함께, 상기 보일오프 가스를 상기 응축 온도 이하의 상기 온도까지 냉각해도 된다.
이 구성에 의하면, 보일오프 가스에 포함되는 유분을 냉동기에 의하여 효율적으로 응축시킬 수 있다. 보일오프 가스에 포함되는 유분의 응축 온도는, 냉동기의 냉각 온도에 가까우므로, 유분이 응고되거나, 반대로 유분을 응축할 수 없거나 하는 일이 없기 때문이다.
상기 구성에 있어서, 상기 재액화 시스템은, 상기 유분 응축용 열교환기에서 냉각된 후이고, 또한 상기 세퍼레이터에서 상기 유분과 분리되기 전의 상기 보일오프 가스의 온도를 조절하는 온도 조절 수단을 가져도 된다.
이 구성에 의하면, 상기 유분 응축용 열교환기에서 냉각되는 상기 보일오프 가스의 온도를 적합한 온도, 예를 들어, 상기 응축 온도 이하의 온도로 조절하는 것이 용이해진다.
상기 구성에 있어서, 상기 온도 조절 수단은, 상기 유분 응축용 열교환기에서 냉각되기 전의 상기 보일오프 가스를, 상기 유분 응축용 열교환기에서 냉각된 후의 상기 보일오프 가스에 합류시킴으로써, 상기 유분 응축용 열교환기에서 냉각된 후의 상기 보일오프 가스의 온도를 상승시키는 것이 적합하다.
상기 유분 응축용 열교환기에서 냉각된 상기 보일오프 가스의 온도가 상기 유분의 응고점 이하로 되면, 유분이 응고됨으로써, 배관이 막혀 버릴 우려가 있다. 그러나, 상기 구성에 의하면, 상기 온도 조절 수단은, 상기 유분 응축용 열교환기에서 냉각되기 전의 상기 보일오프 가스를 이용하여, 상기 유분 응축용 열교환기에서 냉각된 후의 상기 보일오프 가스의 온도를 상승시키므로, 유분이 응고됨으로써 배관이 막혀 버리는 것이 방지된다.
상기 구성에 있어서, 상기 온도 조절 수단은, 상기 유분 응축용 열교환기에서 냉각되기 전의 상기 보일오프 가스를, 상기 유분 응축용 열교환기에서 냉각된 후의 상기 보일오프 가스에 합류시키는 바이패스 유로가 형성된 바이패스관과, 상기 바이패스관에 설치되어, 상기 바이패스 유로의 개방도를 조절하는 밸브와, 상기 바이패스 유로의 개방도를 제어하는 개방도 제어부를 가져도 된다.
이 구성에 의하면, 바이패스관과 밸브와 개방도 제어부를 포함하는 간단한 구성으로 온도 조절 수단이 실현된다.
상기 구성에 있어서, 상기 재액화 시스템은, 상기 유분 응축용 열교환기에서 냉각되기 전의 상기 보일오프 가스에 포함되는 유분을 제거하는 오일 필터를 가져도 된다.
이 구성에 의하면, 보일오프 가스에 포함되는 액체상의 유분이 상기 오일 필터로 제거되므로, 상기 유분 응축용 열교환기에 있어서, 액체상의 유분이 전열을 방해할 우려를 적게 할 수 있다. 그 때문에, 상기 유분 응축용 열교환기의 소형화가 가능해진다.
본 발명에 의하면, 급유식 압축기에서 압축된 보일오프 가스를 재액화할 때 유분이 탱크에 혼입되기 어렵다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 보일오프 가스 회수 시스템을 도시하는 개략 구성도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 보일오프 가스 회수 시스템의 재액화 시스템을 도시하는 개략 구성도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 보일오프 가스 회수 시스템의 제1 세퍼레이터의 종단면도이다.
도 4는 제2 실시 형태에 따른 보일오프 가스 회수 시스템의 재액화 시스템을 도시하는 개략 구성도이다.
도 5는 제2 실시 형태에 따른 보일오프 가스 회수 시스템의 유분 응축용 열교환기에 적용되는 증발기가 사용되는 냉동기의 냉동 시스템을 도시하는 개략 구성도이다.
도 6은 제3 실시 형태에 따른 보일오프 가스 회수 시스템의 유분 응축용 열교환기를 도시하는 개략 구성도이다.
도 7은 제4 실시 형태에 따른 보일오프 가스 회수 시스템의 유분 응축용 열교환기에 적용되는 증발기가 사용되는 냉동기의 냉동 시스템을 도시하는 개략 구성도이다.
도 8은 제5 실시 형태에 따른 보일오프 가스 회수 시스템을 도시하는 개략 구성도이다.
이하, 본 발명의 각 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 단, 이하에서 참조하는 각 도면은, 설명의 편의상, 본 발명의 각 실시 형태에 따른 보일오프 가스 회수 시스템을 설명하기 위하여 필요한 주요한 구성 요소를 간략화하여 도시한 것이다. 따라서, 본 발명의 각 실시 형태에 따른 보일오프 가스 회수 시스템은, 본 명세서가 참조하는 각 도면에 도시되어 있지 않은 임의의 구성 요소를 구비할 수 있다.
도 1은, 제1 실시 형태의 보일오프 가스 회수 시스템(1)을 도시하는 개략 구성도이다. 도 2는, 제1 실시 형태의 보일오프 가스 회수 시스템(1)의 재액화 시스템(9)을 도시하는 개략 구성도이다. 보일오프 가스 회수 시스템(1)은, 액화 천연가스 등의 액화 가스를 운반하는 선박에 설치된다. 보일오프 가스 회수 시스템(1)은, 탱크(2)와, 압축기(3)와, 제1 배관(4)과, 제2 배관(5)과, 엔진(6)과, 가스 연소 장치(7)와, 발전기(8)와, 재액화 시스템(9)을 구비하고 있다.
탱크(2)는, 액화 천연가스를 약 -160℃에서 저장하고 있다. 탱크(2)는, 액화 천연가스 대신, 액화 석유가스를 저장해도 된다.
압축기(3)는, 5단 압축 스테이지를 가지며, 윤활유를 필요로 하지 않는 무급유식 압축기(3a)와, 윤활유를 필요로 하는 급유식 압축기(3b)를 포함한다. 무급유식 압축기(3a)는, 1단째와 2단째에 배치되어 있다. 급유식 압축기(3b)는, 3단째, 4단째 및 5단째에 배치되어 있다. 또한, 압축기(3)의 압축 스테이지는, 5단에 한정되지 않으며, 급유식 압축기(3b)를 포함하는 것이면, 몇 단이어도 된다.
제1 배관(4)은, 탱크(2)와 압축기(3)를 재액화 시스템(9)을 통하여 접속하고 있다. 제1 배관(4)은, 탱크(2)에 저장되어 있는 액화 천연가스가 증발하여 발생한 보일오프 가스를 탱크(2)로부터 압축기(3)로 이송한다.
제2 배관(5)은, 압축기(3)와 엔진(6)을 접속하고 있다. 제2 배관(5)은, 도중에 분기하여, 압축기(3)와 가스 연소 장치(7) 및 발전기(8)를 접속하고 있다.
엔진(6)에는, 압축기(3)에서 압축된 보일오프 가스가 제2 배관(5)을 통하여 공급된다. 이것에 의하여, 선박은, 엔진(6)에서 보일오프 가스를 연소하여, 추진력을 발생시킬 수 있다.
가스 연소 장치(7)는, 보일오프 가스의 발생량이 엔진(6)이나 발전기(8)의 연료로서 필요한 양을 상회하는 경우에 대비하여, 잉여 보일오프 가스를 연소하여 안전하게 처리하기 위한 장치이다. 가스 연소 장치(7)에는, 압축기(3)에서 압축된 보일오프 가스가 제2 배관(5)을 통하여 공급된다.
발전기(8)에는, 압축기(3)에서 압축된 보일오프 가스가 제2 배관(5)을 통하여 공급된다. 이것에 의하여, 발전기(8)는, 공급된 보일오프 가스를 연료로 하여 발전하여, 선박의 각종 기기를 구동하기 위하여 필요한 전력을 생성한다.
도 1, 2가 참조되어, 재액화 시스템(9)이 설명된다. 재액화 시스템(9)은, 제3 배관(10)과, 오일 필터(40)와, 유분 응축용 열교환기(11)와, 온도 조절 수단(12)과, 제4 배관(13)과, 제1 세퍼레이터(14)와, 제5 배관(15)과, 가스 액화용 열교환기(16)와, 제6 배관(17)과, 팽창 밸브(18)와, 기액 분리기(19)와, 제7 배관(20)과, 제8 배관(21)을 구비한다. 가스 액화용 열교환기(16)와 팽창 밸브(18)와 기액 분리기(19)에 의하여 재액화부가 구성된다.
제3 배관(10)은, 4단째의 급유식 압축기(3b)와 5단째의 급유식 압축기(3b) 사이와, 유분 응축용 열교환기(11)를 접속한다. 제3 배관(10)은, 1단째로부터 4단째까지의 압축기(3)에 의하여 압축된 보일오프 가스를 유분 응축용 열교환기(11)로 이송한다. 또한, 제3 배관(10)은, 4단째의 압축기(3b)와 5단째의 압축기(3b) 사이에서 분기하는 것에 한정되지 않으며, 급유식 압축기(3b)의 후단으로부터 분기하는 것이면 어느 것이어도 된다. 1단째로부터 4단째까지의 압축기(3)에 의하여 압축된 보일오프 가스의 온도는, 가스 쿨러(도시 생략)에 의하여, 예를 들어, 20℃로부터 45℃로 냉각된다. 제3 배관(10)에는, 제1 컨트롤 밸브(22)가 설치되어 있다. 제1 컨트롤 밸브(22)는, 제3 배관(10)의 유로 개방도를 조절 가능하다. 제1 컨트롤 밸브(22)는, 제2 배관(5)과 제3 배관(10) 사이에서 압축기(3)에 의하여 압축된 보일오프 가스의 제2 배관(5)에 흐르는 유량과 제3 배관(10)에 흐르는 유량을 조절한다. 제3 배관(10)에는, 오일 필터(40)가 설치되어 있다. 오일 필터(40)는, 압축기(3)에 의하여 압축된 보일오프 가스에 포함되는 액체상의 유분을 제거한다.
유분 응축용 열교환기(11)는, 압축기(3)에 의하여 압축된 보일오프 가스를, 그 보일오프 가스에 포함되는 유분의 응축 온도(예를 들어, 0℃)까지 냉각한다. 유분 응축용 열교환기(11)에 의하여 보일오프 가스를 냉각하는 온도는, 유분의 응축 온도(예를 들어, 0℃) 이하의 온도여도 된다. 유분 응축용 열교환기(11)에 의하여 보일오프 가스를 냉각하는 온도는, 급유식 압축기(3b)에서 사용되는 윤활유에 따라 적절히 설정된다. 유분 응축용 열교환기(11)는, 탱크(2)로부터 압축기(3)로 보내지는 보일오프 가스가 통과하는 저온측 통로(11a)와, 압축기(3)에 의하여 압축된 보일오프 가스가 통과하는 고온측 통로(11b)를 갖는다. 유분 응축용 열교환기(11)는, 탱크(2)로부터 압축기(3)로 보내지는 보일오프 가스와, 압축기(3)에서 압축된 보일오프 가스 사이에서 열교환을 행한다. 이때, 보일오프 가스에 포함되는 유분이 응축된다. 저온측 통로(11a)를 통과하는 보일오프 가스는, 예를 들어 -50℃로부터 20℃까지 가열된다. 저온측 통로(11a)에는 제1 배관(4)이 접속되어 있다. 고온측 통로(11b)의 입구에는 제3 배관(10)이 접속되어 있다. 고온측 통로의 출구에는 제4 배관(13)이 접속되어 있다.
온도 조절 수단(12)은, 유분 응축용 열교환기(11)의 고온측 통로(11b)를 통과하여 냉각된 보일오프 가스의 온도를 설정 온도로 조절한다. 상기 설정 온도는, 예를 들어 보일오프 가스에 포함되는 유분의 응축 온도(예를 들어, 0℃) 이하이며, 상기 유분의 응고 온도(예를 들어, -25℃)보다도 높은 온도로 할 수 있다. 온도 조절 수단(12)은, 제3 배관(10)과 제4 배관(13)을 접속하는 바이패스관(12a)과, 바이패스관(12a)에 설치된 제2 컨트롤 밸브(12b)와, 제4 배관(13)에 설치된 온도 센서(12c)와, 제2 컨트롤 밸브를 제어하는 제어부(12d)를 갖는다. 온도 센서(12c)와 제어부(12d)에 의하여 개방도 제어부가 구성된다.
바이패스관(12a)에는, 유분 응축용 열교환기(11)에서 냉각되기 전의 보일오프 가스를, 유분 응축용 열교환기(11)에서 냉각된 후의 보일오프 가스에 합류시키는 바이패스 유로가 형성되어 있다. 제2 컨트롤 밸브(12b)는, 바이패스 유로의 개방도를 조절 가능하다. 제2 컨트롤 밸브(12b)는, 압축기(3)에 의하여 압축된 보일오프 가스의 바이패스관(12a)에 흐르는 유량을 조절한다. 온도 센서(12c)는, 제4 배관(13)을 흐르는 보일오프 가스의 온도를 검지하고, 온도에 따른 신호를 제어부(12d)에 송신한다. 제어부(12d)는, 온도 센서(12c)로부터의 신호에 기초하여, 바이패스 유로의 개방도를 제어하는 신호를 제2 컨트롤 밸브(12b)에 송신한다. 예를 들어, 제어부(12d)는, 온도 센서(12c)로부터의 신호에 기초하여, 유분 응축용 열교환기(11)에서 냉각된 보일오프 가스의 온도가 상기 설정 온도보다도 낮아졌다고 판단한 경우, 바이패스 유로를 개방하는 명령을 제2 컨트롤 밸브(12b)에 송신한다. 명령을 수취한 제2 컨트롤 밸브(12b)는 바이패스 유로를 개방한다. 이것에 의하여, 유분 응축용 열교환기(11)에 의하여 냉각되기 전의 보일오프 가스는, 바이패스 유로를 흘러, 유분 응축용 열교환기(11)에서 냉각된 후의 보일오프 가스에 합류한다. 그 결과, 유분 응축용 열교환기(11)에서 냉각된 후의 보일오프 가스의 온도가 상승하여, 유분이 응고되는 것에 의한 제4 배관(13)의 막힘이 방지된다.
반대로, 제어부(12d)는, 온도 센서(12c)로부터의 신호에 기초하여, 유분 응축용 열교환기(11)에서 냉각된 보일오프 가스의 온도가 상기 설정 온도(예를 들어, 0℃)보다도 높아졌다고 판단한 경우, 바이패스 유로를 폐쇄하는 명령을 제2 컨트롤 밸브(12b)에 송신한다. 명령을 수취한 제2 컨트롤 밸브(12b)는 바이패스 유로를 폐쇄한다. 이것에 의하여, 유분 응축용 열교환기(11)에 의하여 냉각되기 전의 보일오프 가스는, 바이패스 유로를 흐르지 않게 되고, 전량이 유분 응축용 열교환기(11)에서 냉각되므로, 유분 응축용 열교환기(11)에 의하여 냉각된 후의 보일오프 가스의 온도는 저하된다. 이와 같이 하여, 온도 조절 수단(12)은, 유분 응축용 열교환기(11)에서 냉각된 후의 보일오프 가스의 온도를 상기 설정 온도(예를 들어, 0℃)로 조절한다.
제4 배관(13)은, 유분 응축용 열교환기(11)와 제1 세퍼레이터(14)를 접속하고 있다. 제4 배관(13)은, 유분 응축용 열교환기(11)에 의하여 상기 설정 온도(예를 들어, 0℃)까지 냉각된 보일오프 가스를 제1 세퍼레이터(14)로 이송한다.
도 3은, 예시적인 보일오프 가스 회수 시스템(1)의 제1 세퍼레이터(14)의 종단면도이다. 제1 세퍼레이터(14)는, 유분을 포착하는 포착부(23)와, 유분의 포착량을 검지하는 레벨 센서(24)를 갖는다.
포착부(23)는, 양 단부가 폐쇄된 원통형의 본체부(25)와, 본체부(25)보다도 직경이 작은 원통형의 소경부(26)와, 보일오프 가스를 소경부(26)에 유입시키는 가스 입구관(27)과, 보일오프 가스를 외부로 유출시키는 가스 출구관(28)을 갖는다. 소경부(26)는, 본체부(25) 내에 본체부(25)와 동축 상에 배치되어, 본체부(25)의 상단부(25a)의 하면에 설치되어 있다. 소경부(26)의 외면은, 메쉬로 구성되어 있다. 그 때문에, 보일오프 가스와 유분 응축용 열교환기(11)에서 응축된 유분은, 메쉬를 통과 가능하게 되어 있다. 가스 입구관(27)은, 본체부(25)의 상단부(25a)의 상면에 설치되어 있다. 가스 입구관(27)은, 제4 배관(13)에 접속되어 있다. 가스 입구관(27)은, 보일오프 가스가 통과하는 입구측 유로(27a)를 형성하고 있다. 입구측 유로는 소경부(26) 내에 연통하고 있다. 가스 출구관(28)은, 본체부(25)의 측면에 설치되어 있다. 가스 출구관(28)은, 제5 배관(15)에 접속되어 있다. 이것에 의하여, 메쉬를 통과한 보일오프 가스는, 공기보다도 비중이 작으므로, 본체부(25) 내를 통과하고 가스 출구관(28)을 통하여 제5 배관(15)으로 유출된다. 한편, 메쉬를 통과한 액체의 유분은, 공기보다도 비중이 크므로, 본체부(25)의 바닥(25b)에 저류된다. 이와 같이 하여, 포착부(23)는, 보일오프 가스와 유분 응축용 열교환기(11)에서 응축된 유분을 분리한다.
레벨 센서(24)는, 본체부(25)의 바닥(25b)에 고인 유분의 액면의 높이가 소정값을 초과하는지 여부를 검지한다. 레벨 센서(24)는, 본체부(25)의 바닥(25b)에 고인 유분의 액면의 높이가 소정값을 초과하는 것을 검지하면, 경보를 울려, 작업자에게 제1 세퍼레이터(14)의 보수 점검이 필요하다는 것을 알릴 수 있다. 또한, 제1 세퍼레이터(14)는, 보일오프 가스와 유분 응축용 열교환기(11)에서 응축된 유분을 분리할 수 있는 것이면 어느 것이어도 된다. 제1 세퍼레이터(14)는, 예를 들어, 활성탄 필터여도 된다.
도 2가 참조된다. 제5 배관(15)은, 제1 세퍼레이터(14)의 가스 출구관(28)과 가스 액화용 열교환기(16)를 접속하고 있다. 제5 배관(15)은, 제1 세퍼레이터(14)에서 유분과 분리된 보일오프 가스를 가스 액화용 열교환기(16)로 이송한다.
가스 액화용 열교환기(16)는, 제1 세퍼레이터(14)에 의하여 유분이 분리된 보일오프 가스를 팽창 밸브(18)에 의하여 액화 가능한 온도(예를 들어, -100℃)로 냉각한다. 가스 액화용 열교환기(16)는, 탱크(2)로부터 압축기(3)로 보내지는 보일오프 가스가 통과하는 저온측 통로(16a)와, 제1 세퍼레이터(14)에 의하여 유분이 분리된 보일오프 가스가 통과하는 고온측 통로(16b)를 갖는다. 가스 액화용 열교환기(16)는, 탱크(2)로부터 압축기(3)로 보내지는 보일오프 가스와, 제1 세퍼레이터(14)에 의하여 유분이 분리된 보일오프 가스 사이에서 열교환을 행한다. 이때, 저온측 통로(16a)를 통과하는 보일오프 가스는, 예를 들어 -160℃로부터 -50℃까지 가열된다. 저온측 통로(16a)에는 제1 배관(4)이 접속되어 있다. 고온측 통로(16b)의 입구에는 제5 배관(15)이 접속되어 있다. 고온측 통로(16b)의 출구에는 제6 배관(17)이 접속되어 있다.
제6 배관(17)은, 가스 액화용 열교환기(16)와 기액 분리기(19)를 접속하고 있다. 제6 배관(17)은, 가스 액화용 열교환기(16)에서 냉각된 보일오프 가스를 기액 분리기(19)로 이송한다.
팽창 밸브(18)는, 제6 배관(17)에 설치되어 있다. 팽창 밸브(18)는, 가스 액화용 열교환기(16)에서 냉각된 보일오프 가스를 팽창시켜 압력을 감소시킨다. 이때, 보일오프 가스의 비점이 저하되어, 보일오프 가스의 적어도 일부가 액화된다. 그 결과, 보일오프 가스는, 기액 2층 상태로 된다.
기액 분리기(19)는, 팽창 밸브(18)에 의하여 기액 2층 상태로 된 보일오프 가스를 액체 성분과 기체 성분으로 분리한다. 기액 분리기(19)에는, 제7 배관(20)과 제8 배관(21)이 접속되어 있다.
제7 배관(20)은, 기액 분리기(19)와 탱크(2)를 접속하고 있다. 제7 배관(20)은, 기액 분리기(19)에서 분리된 보일오프 가스의 액체 성분을 탱크(2)로 이송한다. 이것에 의하여, 탱크(2) 내에서 발생한 보일오프 가스가 액체 성분으로 되어 탱크(2)로 복귀된다.
제8 배관(21)은, 기액 분리기(19)와 제1 배관(4)을 접속하고 있다. 제8 배관(21)은 또한 기액 분리기(19)와 가스 연소 장치(7)를 접속하고 있다. 제8 배관(21)은, 기액 분리기(19)에서 분리된 보일오프 가스의 기체 성분을 제1 배관(4)과 가스 연소 장치(7)로 이송한다. 제8 배관(21)에는, 제3 컨트롤 밸브(29)와 제4 컨트롤 밸브(30)가 설치되어 있다. 제3 컨트롤 밸브(29)와 제4 컨트롤 밸브(30)는, 보일오프 가스의 유로의 개방도를 조절 가능하다. 이것에 의하여, 보일오프 가스가 제1 배관(4)에 흐르는 유량과 가스 연소 장치(7)에 흐르는 유량을 조절할 수 있게 되어 있다.
제1 실시 형태의 보일오프 가스 회수 시스템(1)에 의하면, 급유식 압축기(3b)에 의하여 보일오프 가스가 압축되므로, 보일오프 가스에는, 급유식 압축기(3b)의 윤활유를 포함하는 유분이 포함되어 있다.
그러나, 보일오프 가스에 포함되어 있는 유분은, 유분 응축용 열교환기(11)에 있어서 상기 설정 온도(예를 들어, 0℃)까지 냉각함으로써 응축되고, 제1 세퍼레이터(14)에 의하여 보일오프 가스로부터 분리된다. 그 때문에, 보일오프 가스 회수 시스템(1)은, 유분이 탱크(2)에 혼입되기 어렵다.
도 4는, 제2 실시 형태에 따른 보일오프 가스 회수 시스템의 예시적인 재액화 시스템(38)을 도시하는 개략 구성도이다. 도 5는, 제2 실시 형태에 따른 보일오프 가스 회수 시스템의 유분 응축용 열교환기(33)에 적용되는 증발기(33a)가 사용되는 냉동기의 냉동 시스템(32)을 도시하는 개략 구성도이다. 제2 실시 형태의 보일오프 가스 회수 시스템은, 압축기(3)에 의하여 압축된 보일오프 가스를 상기 설정 온도(예를 들어, 0℃)까지 냉각하는 유분 응축용 열교환기(33)로서, 냉동기의 냉동 시스템(32)에 있어서의 증발기(33a)가 사용되고 있다는 점에서, 제1 실시 형태의 유분 응축용 열교환기(11)와 상이하다. 그 외의 점에 있어서, 제2 실시 형태의 보일오프 가스 회수 시스템은, 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성을 구비한다. 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성에 대해서는, 제1 실시 형태와 마찬가지의 부호를 붙여, 그 설명이 생략된다.
재액화 시스템(38)은, 냉동기의 냉동 시스템(32)을 갖는다. 유분 응축용 열교환기(33)는, 냉동기의 냉동 시스템(32)에 있어서 냉각 매체가 순환하는 순환 유로(34)에 설치되는 증발기(33a)이다.
냉동기의 냉동 시스템(32)은, 순환 유로(34)를 흐르는 냉각 매체를 압축하는 압축기(35)와, 냉각 매체와 외기나 냉각수 등의 피배열 매체와의 사이에서 열교환하는 응축기(36)와, 응축기(36)에서 액화된 냉각 매체를 팽창시키는 팽창 밸브(37)와, 팽창 밸브(37)에서 팽창한 액체의 냉각 매체와, 압축기(3)에서 압축된 보일오프 가스 사이에서 열교환하는 증발기(33a)를 갖는다.
증발기(33a)는, 팽창 밸브(37)에서 팽창한 액체의 냉각 매체와, 압축기(3)에서 압축된 보일오프 가스 사이에서 열교환함으로써, 액체의 냉각 매체를 기화시킨다. 이때, 냉각 매체가 보일오프 가스로부터 열을 빼앗음으로써, 보일오프 가스가 상기 설정 온도(예를 들어, 0℃)까지 냉각되어, 보일오프 가스에 포함되는 유분이 응축된다. 증발기(33a)에 의한 보일오프 가스의 냉각 온도는, 냉각 매체를 순환시키는 펌프(도시 생략)의 회전수나 압축기(35)의 회전수를 조절하거나, 제1 실시 형태와 마찬가지의 온도 조절 수단(12)에 의하여 조절하거나 함으로써 상기 설정 온도(예를 들어, 0℃)로 조절된다.
증발기(33a)에 의하여 상기 설정 온도(예를 들어, 0℃)로 냉각된 보일오프 가스는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제1 세퍼레이터(14)에서 응축된 유분과 분리된다.
도 6은, 제3 실시 형태에 따른 보일오프 가스 회수 시스템의 유분 응축용 열교환기(39)를 도시하는 개략 구성도이다. 제3 실시 형태에 따른 보일오프 가스 회수 시스템은, 압축기(3)에 의하여 압축된 보일오프 가스를 상기 설정 온도(예를 들어, 0℃)까지 냉각하는 유분 응축용 열교환기(39)가 제1 실시 형태의 유분 응축용 열교환기(11)와 상이하다. 그 외의 구성에 있어서, 제3 실시 형태에 따른 보일오프 가스 회수 시스템은, 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성을 구비한다. 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성에 대해서는, 제1 실시 형태와 마찬가지의 부호를 붙여, 그 설명이 생략된다. 제1 실시 형태의 유분 응축용 열교환기(11)는, 압축기(3)에서 압축된 보일오프 가스를 냉각하는 냉각 매체로서, 탱크(2)로부터 압축기(3)로 이송되는 보일오프 가스가 사용되었지만, 제3 실시 형태의 유분 응축용 열교환기(39)는, 압축기(3)에서 압축된 보일오프 가스를 냉각하는 매체로서 냉각수가 사용된다. 그 때문에, 제3 실시 형태의 보일오프 가스 회수 시스템은, 매우 심플한 구성이다.
도 7은, 제4 실시 형태에 따른 보일오프 가스 회수 시스템의 유분 응축용 열교환기(41)에 적용되는 증발기(41a)가 사용되는 냉동기의 냉동 시스템(42)을 도시하는 개략 구성도이다. 제4 실시 형태에 따른 보일오프 가스 회수 시스템은, 압축기(3)에 의하여 압축된 보일오프 가스를 상기 설정 온도(예를 들어, 0℃)까지 냉각하는 유분 응축용 열교환기(41)가 제1 실시 형태의 유분 응축용 열교환기(11)와 상이하다. 그 외의 구성에 있어서, 제4 실시 형태에 따른 보일오프 가스 회수 시스템은, 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성을 구비한다. 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성에 대해서는, 제1 실시 형태와 마찬가지의 부호를 붙여, 그 설명이 생략된다. 제4 실시 형태에 따른 보일오프 가스 회수 시스템의 유분 응축용 열교환기(41)에는, 제2 실시 형태의 냉동 시스템(32)(도 5 참조)의 변형예의 냉동 시스템(42)에 있어서의 증발기(41a)가 적용된다.
냉동 시스템(42)은, 압축기(43)와, 가스 쿨러(44)와, 제2 세퍼레이터(45)와, 오일 쿨러(46)와, 팽창 밸브(47)와, 증발기(48)와, 수축 밸브(49)를 갖는다. 압축기(43)와, 가스 쿨러(44)와, 제2 세퍼레이터(45)와, 팽창 밸브(47)와, 증발기(41a)와, 수축 밸브(49)는, 이 순서대로 냉각 매체의 순환 유로(50)에 설치된다.
압축기(43)는, 순환 유로(50)를 흐르는 냉각 매체를 압축한다. 가스 쿨러(44)는, 압축기(43)에 의하여 압축된 냉각 매체를 냉각한다. 제2 세퍼레이터(45)는, 냉각 매체를 액체 성분과 기체 성분으로 분리한다. 냉각 매체의 액체 성분은, 오일 쿨러(46)에 의하여 냉각되어, 압축기(43)로 복귀된다. 팽창 밸브(47)는, 냉각 매체의 기체 성분을 팽창시켜 액화시킨다. 증발기(41a)는, 팽창 밸브(47)에서 액화된 냉각 매체와 압축기(3)에서 압축된 보일오프 가스 사이에서 열교환함으로써, 액체의 냉각 매체를 기화시켜, 보일오프 가스에 포함되는 유분을 응축하는 것이며, 제2 실시 형태의 증발기(33a)(도 5 참조)와 마찬가지의 기능을 갖는다. 수축 밸브(49)는, 증발기(41a)에서 기화된 냉각 매체를 수축시킨다.
도 8은, 제5 실시 형태에 따른 보일오프 가스 회수 시스템(51)을 도시하는 개략 구성도이다. 제5 실시 형태에 따른 보일오프 가스 회수 시스템(51)은, 1단째와 2단째에 급유식 압축기(52)가 배치되어 있는 점, 재액화 시스템(55)이 무급유식 압축기(53)를 구비하고 있는 점에서, 제1 및 제2 실시 형태와 상이하다. 그 외의 점에 있어서, 제5 실시 형태의 보일오프 가스 회수 시스템(51)은, 제1 및 제2 실시 형태와 마찬가지의 구성을 구비한다. 제1 및 제2 실시 형태와 마찬가지의 구성에 대해서는, 제1 및 제2 실시 형태와 마찬가지의 부호를 붙여, 그 설명이 생략된다.
제5 실시 형태에 따른 보일오프 가스 회수 시스템(51)은, 제1 실시 형태의 압축기(3) 대신, 2단의 급유식 압축기(52)를 구비한다. 제5 실시 형태에 따른 보일오프 가스 회수 시스템(51)은, 제1 실시 형태의 구성에 추가하여, 급유식 압축기(52)에 의하여 압축된 보일오프 가스를 냉각하는 가스 쿨러(54)를 더 구비한다. 1단째의 급유식 압축기(52)는, 제1 배관(4)에 접속되어 있다. 2단째의 급유식 압축기(52)는, 제3 배관(10)에 접속되어 있다.
제5 실시 형태의 재액화 시스템(55)은, 제2 실시 형태의 재액화 시스템(38)(도 5 참조)에 3단의 무급유식 압축기(53)를 추가한 것이다. 3단의 무급유식 압축기(53)는, 제1 세퍼레이터(14)와 가스 액화용 열교환기(16) 사이에 배치되어 있다. 3단의 무급유식 압축기(53)는, 팽창 밸브(18)에 의한 보일오프 가스의 재액화의 효율을 높이기 위하여 설치된다.
제5 실시 형태의 보일오프 가스 회수 시스템(51)도, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제1 세퍼레이터(14)에 의하여 보일오프 가스에 포함되는 유분이 분리되므로, 탱크(2)에 유분이 혼입되기 어렵다.
상기 제1 실시 형태의 온도 조절 수단(12)은, 제3 배관(10)에 설치되었지만, 제1 배관(4)에 설치되어도 되고, 제3 배관(10)과 제1 배관(4)의 양쪽에 설치되어도 된다. 또한, 상기 제1 실시 형태의 온도 조절 수단(12)과 동일한 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지의 부호를 붙여 그 설명을 간략화한다. 이 변형예의 온도 조절 수단(12)은, 제1 배관(4)의 가스 액화용 열교환기(16)와 유분 응축용 열교환기(11) 사이와, 제1 배관(4)의 유분 응축용 열교환기(11)의 하류측을 접속하는 바이패스관(12a)과, 바이패스관(12a)에 설치된 제2 컨트롤 밸브(12b)와, 제1 배관(4)의 유분 응축용 열교환기(11)의 하류측에 설치된 온도 센서(12c)와, 제2 컨트롤 밸브를 제어하는 제어부(12d)를 갖는다.
변형예의 온도 조절 수단(12)은, 유분 응축용 열교환기(11)의 저온측 통로(11a)를 통과하여 가열된 보일오프 가스의 온도를 설정 온도(예를 들어, 20℃)로 조절한다. 변형예의 온도 조절 수단(12)은, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지의 방법으로 보일오프 가스의 온도를 조절한다. 구체적으로는, 변형예의 온도 조절 수단(12)은, 유분 응축용 열교환기(11)의 저온측 통로(11a)를 통과하여 가열된 보일오프 가스의 온도가 상기 설정 온도보다도 높아지면, 컨트롤 밸브(12b)를 개방하여, 유분 응축용 열교환기(11)의 저온측 통로(11a)를 통과하여 가열되기 전의 보일오프 가스를, 유분 응축용 열교환기(11)의 저온측 통로(11a)를 통과하여 가열된 보일오프 가스에 합류시킨다. 이것에 의하여, 유분 응축용 열교환기(11)의 저온측 통로(11a)를 통과하여 가열된 보일오프 가스의 온도가 저하된다.
반대로, 변형예의 온도 조절 수단(12)은, 유분 응축용 열교환기(11)의 저온측 통로(11a)를 통과하여 가열된 보일오프 가스의 온도가 상기 설정 온도보다도 낮아지면, 컨트롤 밸브(12b)를 폐쇄한다. 이와 같이 하여, 변형예의 온도 조절 수단(12)은, 유분 응축용 열교환기(11)의 저온측 통로(11a)를 통과하여 가열된 후의 보일오프 가스의 온도를 상기 설정 온도(예를 들어, 20℃)로 조절한다.
변형예의 온도 조절 수단(12)은, 유분 응축용 열교환기(11)의 저온측 통로(11a)를 통과하여 가열된 후의 보일오프 가스의 온도를 상기 설정 온도(예를 들어, 20℃)로 미리 조절함으로써, 압축기(3)에 의하여 압축된 보일오프 가스가 유분 응축용 열교환기(11)의 고온측 통로(11b)에 유입되는 온도를 일정하게 할 수 있다. 그 때문에, 압축기(3)에 의하여 압축된 보일오프 가스에 포함되는 유분을 유분 응축용 열교환기(11)에서 효율적으로 응축시킬 수 있다.
1: 보일오프 가스 회수 시스템
2: 탱크
3b: 급유식 압축기
9: 재액화 시스템
11: 유분 응축용 열교환기
12: 온도 조절 수단
14: 세퍼레이터
16: 가스 액화용 열교환기
18: 팽창 밸브
19: 기액 분리기
31: 냉동기
32: 냉동 시스템
33: 유분 응축용 열교환기
33a: 증발기
34: 순환 유로
38: 유분 응축용 열교환기
40: 오일 필터
41: 유분 응축용 열교환기
41a: 증발기
42: 냉동 시스템
50: 순환 유로

Claims (8)

  1. 액화 가스를 저장한 탱크와,
    상기 탱크 내의 상기 액화 가스의 일부의 증발에 의하여 발생한 보일오프 가스를 압축하는 급유식 압축기와,
    상기 급유식 압축기에서 압축된 상기 보일오프 가스를 액화하고, 그 액화한 상기 액화 가스를 상기 탱크로 복귀시키는 재액화 시스템을 구비하고,
    상기 재액화 시스템은, 상기 보일오프 가스에 포함되는 유분의 응축 온도 이하의 온도까지 상기 보일오프 가스를 냉각하는 유분 응축용 열교환기와, 상기 유분 응축용 열교환기에서 응축된 상기 유분을 상기 보일오프 가스로부터 분리하는 세퍼레이터와, 상기 유분이 분리된 상기 보일오프 가스를 액화하는 재액화부를 갖는
    것을 특징으로 하는 보일오프 가스 회수 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 재액화부는, 상기 세퍼레이터에 의하여 상기 유분이 분리된 상기 보일오프 가스를 액화 가능한 온도까지 냉각하는 가스 액화용 열교환기와, 상기 가스 액화용 열교환기에서 냉각된 상기 보일오프 가스의 압력을 감압함으로써, 상기 보일오프 가스를 액화하는 팽창 밸브와, 상기 팽창 밸브에 의하여 적어도 일부가 액화된 상기 보일오프 가스를 액체 성분과 기체 성분으로 분리하는 기액 분리기를 갖는
    보일오프 가스 회수 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유분 응축용 열교환기는, 상기 탱크로부터 상기 급유식 압축기로 보내지는 상기 보일오프 가스와, 상기 급유식 압축기에서 압축된 상기 보일오프 가스 사이에서 열교환을 행하는
    보일오프 가스 회수 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 재액화 시스템은, 냉동기의 냉동 시스템을 갖고,
    상기 유분 응축용 열교환기는, 상기 냉동기의 상기 냉동 시스템에 있어서 냉각 매체가 순환하는 순환 유로에 설치되는 증발기이고,
    상기 증발기는, 상기 냉각 매체와 상기 급유식 압축기에서 압축된 상기 보일오프 가스 사이에서 열교환을 행하게 함으로써, 상기 냉각 매체를 상기 냉동 시스템에 있어서 증발시킴과 함께, 상기 보일오프 가스를 상기 응축 온도 이하의 상기 온도까지 냉각하는
    보일오프 가스 회수 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재액화 시스템은, 상기 유분 응축용 열교환기에서 냉각된 후이고, 또한 상기 세퍼레이터에서 상기 유분과 분리되기 전의 상기 보일오프 가스의 온도를 조절하는 온도 조절 수단을 갖는
    보일오프 가스 회수 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 온도 조절 수단은, 상기 유분 응축용 열교환기에서 냉각되기 전의 상기 보일오프 가스를, 상기 유분 응축용 열교환기에서 냉각된 후의 상기 보일오프 가스에 합류시킴으로써, 상기 유분 응축용 열교환기에서 냉각된 후의 상기 보일오프 가스의 온도를 상승시키는
    보일오프 가스 회수 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 온도 조절 수단은, 상기 유분 응축용 열교환기에서 냉각되기 전의 상기 보일오프 가스를, 상기 유분 응축용 열교환기에서 냉각된 후의 상기 보일오프 가스에 합류시키는 바이패스 유로가 형성된 바이패스관과, 상기 바이패스관에 설치되어, 상기 바이패스 유로의 개방도를 조절하는 밸브와, 상기 바이패스 유로의 개방도를 제어하는 개방도 제어부를 갖는
    보일오프 가스 회수 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재액화 시스템은, 상기 유분 응축용 열교환기에서 냉각되기 전의 상기 보일오프 가스에 포함되는 유분을 제거하는 오일 필터를 갖는
    보일오프 가스 회수 시스템.
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