KR20180091982A - 액화가스 재기화 시스템 - Google Patents

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Abstract

액화가스 재기화 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템은 액화가스를 재기화하여 수요처로 공급하는 재기화라인, 재기화라인을 따라 이송되는 액화가스와 열매체를 순차적으로 열교환시키는 제1열교환기와 제2열교환기, 열매체를 순환시키는 순환펌프와, 순환펌프에 의해 순환되는 열매체를 열원과 열교환시키는 열매체 가열기, 열매체 가열기를 거쳐 열교환된 열매체를 보조적으로 가열하는 제1히터를 구비하는 열매체 공급라인, 열매체 공급라인으로부터 송출되는 열매체 중 제1열매체를 제1열교환기를 경유하여 순환펌프 전단으로 순환시키는 제1매체순환라인 및 열매체 공급라인으로부터 송출되는 열매체 중 제2열매체를 보조적으로 가열하는 제2히터를 구비하고, 제2히터를 거쳐 가열된 제2열매체를 제2열교환기를 경유하여 순환펌프 전단으로 순환시키는 제2매체순환라인을 포함하여 제공될 수 있다.

Description

액화가스 재기화 시스템{LIQUEFIED GAS REGASIFICATION SYSTEM}
본 발명은 액화가스 재기화 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액화가스를 기화 및 처리하여 수요처로 공급하는 액화가스 재기화 시스템에 관한 것이다.
최근에는 온실가스와 각종 대기오염 물질의 배출 등 환경에 대한 관심이 증가함에 따라 가솔린이나 디젤을 대신하여 청정 에너지원인 액화천연가스(LNG, Liquefied Natural Gas)와 같은 액화가스가 널리 사용되고 있다.
액화천연가스는 가스전에서 채취한 천연가스를 약 섭씨 -162도의 초저온으로 냉각하여 그 부피를 1/600로 줄인 무색 투명한 초저온 액체로서, 저장 및 수송의 용이성을 위해 천연가스를 액화시킨 후 액화천연가스 운반선 등에 의해 생산지로부터 수요처 등의 목적지까지 원거리에 걸쳐 운반된다. 액화천연가스 운반선은 해상을 운항하여 육상의 수요처에 액화천연가스를 하역하게 되는데, 종래에는 저장탱크에 수용된 액화천연가스를 액화된 상태 그대로 육상 터미널에 하역하게 되고, 하역된 액화천연가스는 육상 터미널에 설치된 액화천연가스 재기화 설비에 의해 재기화된 후 가정, 공업단지 등의 수요처로 공급된다.
이러한 재기화 설비가 설치된 육상 터미널은 천연가스 시장 및 수요가 안정적으로 형성되어 있는 곳에 건설하는 경우에는 경제적으로 유리할 수 있으나, 천연가스의 수요가 계절적, 단기적 또는 주기적으로 한정되어 있는 수요처의 경우에는 육상 터미널을 건설하는 것이 높은 설치비와 관리비로 인해 비경제적이라는 문제점이 있다. 특히 자연재해 등에 의해 육상 터미널이 파손되는 경우 인명사고 등의 안전문제가 있으며, 육상 터미널의 파손 시 액화천연가스 수송선이 수요처까지 액화천연가스를 수송하더라도 액화천연가스를 재기화하여 수요처에 공급할 수 없다는 점에서 종래의 액화천연가스 운반선을 이용한 천연가스의 운반은 한계점을 가지고 있다.
이에 최근에는 해상에서 액화천연가스를 재기화하여 천연가스를 곧바로 수요처로 공급하기 위해 액화천연가스 운반선에 재기화 시스템을 설치한 액화천연가스 재기화 선박(LNG RV, LNG Regasification Vessel) 또는 부유식 액화천연가스 저장 및 재기화 설비(FSRU, Floating Storage and Regasification Unit) 등이 개발되어 운용되고 있다.
이와 같은 재기화 시스템 또는 재기화 설비는 저장탱크 내부에 수용된 극저온의 액화천연가스를 해수(seawater) 또는 열 전달매체와 열교환함으로써 액화천연가스를 기화시키는 방법 등이 이용되고 있는데, 해수를 액화천연가스와 직접 열교환시킬 경우, 해수의 결빙 또는 염분에 의한 장비의 부식에 의해 재기화 설비의 내구성이 크게 저하되는 문제점이 있으며, 해수의 온도가 일정하지 않으므로 액화천연가스 재기화 성능의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한 열 전달매체를 이용하여 액화천연가스를 기화시키는 경우 열 전달매체를 가열하는 보일러 등의 별도의 열원을 필요로 하므로 친환경적이지 못하고 에너지 소비 측면에서도 비효율적인 문제점이 있었다.
이에 액화천연가스와 같은 액화가스를 효과적이면서도 효율적으로 재기화하여 수요처로 보내기 위한 연구 개발이 요구된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2008-0085284호(2008. 09. 24. 공개)
본 발명의 실시 예는 액화가스의 재기화 성능 및 효율을 향상시킬 수 있는 액화가스 재기화 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예는 낮은 온도의 해수를 열원으로 활용하여 액화가스의 재기화를 효과적으로 구현할 수 있는 액화가스 재기화 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예는 액화가스 재기화 공정의 신뢰성을 도모할 수 있는 액화가스 재기화 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예는 설비 운용의 효율성을 도모할 수 있는 액화가스 재기화 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예는 액화가스와 열매체 간의 열 전달효율 및 열 교환효율을 향상시킬 수 있는 액화가스 재기화 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스를 재기화하여 수요처로 공급하는 재기화라인, 상기 재기화라인을 따라 이송되는 액화가스와 열매체를 순차적으로 열교환시키는 제1열교환기와 제2열교환기, 열매체를 순환시키는 순환펌프와, 상기 순환펌프에 의해 순환되는 열매체를 열원과 열교환시키는 열매체 가열기, 상기 열매체 가열기를 거쳐 열교환된 열매체를 보조적으로 가열하는 제1히터를 구비하는 열매체 공급라인, 상기 열매체 공급라인으로부터 송출되는 열매체 중 제1열매체를 상기 제1열교환기를 경유하여 상기 순환펌프 전단으로 순환시키는 제1매체순환라인 및 상기 열매체 공급라인으로부터 송출되는 열매체 중 제2열매체를 보조적으로 가열하는 제2히터를 구비하고, 제2히터를 거쳐 가열된 제2열매체를 상기 제2열교환기를 경유하여 상기 순환펌프 전단으로 순환시키는 제2매체순환라인을 포함하여 제공될 수 있다.
상기 열원은 해수(Seawater)로 이루어지고, 상기 열매체 가열기 측으로 해수를 공급 및 순환시키는 해수순환라인을 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 제1히터 또는 상기 제2히터는 스팀(Steam) 및 각종 설비에서 발생하는 폐열 중 적어도 어느 하나를 열원으로 하는 열교환장치를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 재기화라인을 거쳐 재기화되어 상기 수요처로 공급되는 기화가스의 온도를 조절하는 제1온도제어부를 더 포함하고, 상기 제1온도제어부는 상기 수요처로 공급되는 기화가스의 온도를 측정하는 제1온도센서 및 상기 제2매체순환라인으로 유입되는 제2열매체의 유량을 조절하는 제1유량조절밸브를 포함하고, 상기 제1유량조절밸브는 상기 제1온도센서가 측정한 기화가스 온도정보에 따라 개폐작동이 제어될 수 있다.
상기 제2열교환기를 경유하는 제2열매체의 온도를 조절하는 제2온도제어부;를 더 포함하고, 상기 제2온도제어부는 상기 제2열교환기로 공급되는 제2열매체의 온도를 측정하는 제2온도센서와, 상기 제2매체순환라인으로 유입된 제2열매체의 일부를 상기 제2히터로부터 우회하여 상기 제2열교환기로 공급하는 열매체 우회라인 및 상기 열매체 우회라인을 따라 이송되는 제2열매체의 유량을 조절하는 제2유량조절밸브를 포함하고, 상기 제2유량조절밸브는 상기 제2온도센서가 측정한 제2열매체의 온도정보에 근거하여 개폐작동이 제어될 수 있다.
상기 재기화라인을 거쳐 재기화되어 상기 수요처로 공급되는 기화가스의 온도를 조절하는 제1온도제어부를 더 포함하고, 상기 제1온도제어부는 상기 수요처로 공급되는 기화가스의 온도를 측정하는 제1온도센서와, 상기 재기화라인 상의 상기 제1열교환기를 경유한 액화가스의 일부를 상기 제2열교환기로부터 우회하여 상기 수요처로 공급하는 액화가스 우회라인 및 상기 액화가스 우회라인을 따라 이송되는 액화가스의 유량을 조절하는 제1유량조절밸브를 포함하고, 상기 제1유량조절밸브는 상기 제1온도센서가 측정한 기화가스 온도정보에 따라 개폐작동이 제어될 수 있다.
상기 제2열교환기를 경유하는 제2열매체의 온도를 조절하는 제2온도제어부를 더 포함하고, 상기 제2온도제어부는 상기 제2열교환기로 공급되는 제2열매체의 온도를 측정하는 제2온도센서와, 상기 제2매체순환라인으로 유입된 제2열매체의 일부를 상기 제2히터로부터 우회하여 상기 제2열교환기로 공급하는 열매체 우회라인 및 상기 열매체 우회라인을 따라 이송되는 제2열매체의 유량을 조절하는 제2유량조절밸브를 포함하고, 상기 제2유량조절밸브는 상기 제2온도센서가 측정한 열매체 온도정보에 근거하여 개폐작동이 제어될 수 있다.
상기 열매체 공급라인으로부터 송출되는 열매체의 온도를 조절하는 열매체 온도제어부;를 더 포함하고, 상기 열매체 공급라인으로부터 송출되는 열매체의 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 열매체 가열기를 거쳐 열교환된 열매체의 일부를 상기 제1히터로부터 우회하여 상기 열매체 공급라인 상의 상기 제1히터 후단으로 공급하는 열매체 우회라인 및 상기 열매체 우회라인을 따라 이송되는 열매체의 유량을 조절하는 유량조절밸브를 포함하고, 상기 유량조절밸브는 상기 온도센서가 측정한 열매체 온도정보에 근거하여 개폐작동이 제어될 수 있다.
상기 열매체 가열기를 경유하여 배출되는 해수의 온도를 조절하는 해수 온도제어부;를 더 포함하고, 상기 해수 온도제어부는 상기 해수순환라인 상의 상기 열매체 가열기를 경유한 해수의 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 순환펌프에 의해 순환되는 열매체의 일부를 상기 열매체 가열기로부터 우회하여 상기 열매체 공급라인 상의 상기 열매체 가열기 후단으로 공급하는 열매체 우회라인 및 상기 열매체 우회라인을 따라 이송되는 열매체의 유량을 조절하는 유량조절밸브를 포함하고, 상기 유량조절밸브는 상기 온도센서가 측정한 해수 온도정보에 근거하여 개폐작동이 제어될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템은 액화가스의 재기화 성능 및 효율이 향상되는 효과를 가진다.
본 발명의 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템은 낮은 온도의 해수를 열원으로 활용하여 액화가스의 재기화를 효과적으로 구현할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템은 설비 운용의 효율성을 도모할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템은 액화가스 재기화 공정의 신뢰성을 도모할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템은 안정적인 액화가스 재기화 공정을 도모할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템은 액화가스와 열매체 간의 열 전달효율 및 열 교환효율을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템의 변형 예를 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템의 변형 예를 나타내는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템을 나타내는 개념도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(100)을 나타내는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(100)은 액화가스를 재기화하여 수요처(10)로 공급하는 재기화라인(110), 재기화라인(110)을 따라 이송되는 액화가스와 열매체를 순차적으로 열교환시키는 제1열교환기(111)와 제2열교환기(112), 열매체를 순환시키는 순환펌프(121)와 순환펌프(121)에 의해 순환되는 열매체를 열원과 열교환시키는 열매체 가열기(122) 및 열매체 가열기(122)를 거쳐 열교환된 열매체를 보조적으로 가열하는 제1히터(123)를 구비하는 열매체 공급라인(120), 열매체 공급라인(120)으로부터 송출되는 열매체 중 제1열매체를 제1열교환기(111)를 경유하여 순환펌프(121) 전단으로 순환시키는 제1매체순환라인(124), 열매체 공급라인(120)으로부터 송출되는 열매체 중 제2열매체를 보조적으로 가열하는 제2히터(126)를 구비하고 제2히터(126)를 거쳐 가열된 제2열매체를 제2열교환기(112)를 경유하여 순환펌프(121) 전단으로 순환시키는 제2매체순환라인(125), 열매체 가열기(122) 측으로 열원인 해수를 공급 및 순환시키는 해수순환라인(150)을 포함하여 마련될 수 있다.
이하 실시 예에서는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 일 예로서, 액화천연가스 및 이로부터 재기화된 천연가스를 적용하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 액화에탄가스, 액화탄화수소가스 등 다양한 액화가스 및 이로부터 재기화된 기화가스가 적용되는 경우에도 동일한 기술적 사상으로 동일하게 이해되어야 한다.
재기화라인(110)은 액화천연가스를 천연가스로 재기화하여 수요처(10)로 공급하도록 마련된다. 재기화라인(110)은 액화천연가스가 수용된 저장탱크(1)로부터 송출펌프(미도시) 등에 의해 액화천연가스를 공급받아 후술하는 가압펌프(115)에 의해 가압한 후, 제1열교환기(111) 및 제2열교환기(112)를 순차적으로 경유하여 재기화 및 승온시켜 수요처(10)로 공급할 수 있다. 이를 위해 재기화라인(110)의 입구 측 단부는 액화천연가스를 수용하는 저장탱크(1)에 연결되고, 출구 측 단부는 천연가스를 필요로 하는 수요처(10)에 연결될 수 있다.
재기화라인(110) 상의 제1열교환기(111) 전단에는 재기화라인(110)을 따라 이송되는 액화천연가스를 가압하는 가압펌프(115)가 마련될 수 있다. 가압펌프(115)는 저장탱크(1)에 수용된 액화천연가스를 송출펌프에 의해 공급받아 수요처(10)가 요구하는 천연가스의 압력수준 또는 액화천연가스를 열교환에 의해 재기화시키기 적합한 압력수준으로 가압할 수 있다.
저장탱크(1)는 부유식 해상구조물에 설치되되 액화천연가스를 안정적으로 수용하고, 외부의 열 침입을 최소화 하기 위해 단열 처리되어 마련될 수 있으며, 수요처(10)는 육상의 가정, 공업단지 등 천연가스를 소비하고자 하는 소비처 또는 천연가스를 연료가스로 사용하는 각종 엔진 등의 소비수단으로 이루어질 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 구조 및 방식의 설비로 이루어지는 경우를 포함한다.
제1열교환기(111) 및 제2열교환기(112)는 재기화라인(110)을 따라 이송되는 액화천연가스와 열매체를 순차적으로 열교환하여 액화천연가스를 천연가스로 재기화함과 동시에, 수요처(10)가 요구하는 천연가스의 온도조건에 맞추어 승온시키도록 마련된다. 제1열교환기(111)는 재기화라인(110)을 따라 이송되는 액화천연가스와 후술하는 열매체 공급라인(120) 및 제1매체순환라인(124)을 통해 공급 및 순환되는 제1열매체를 서로 열교환함으로써, 액화천연가스를 섭씨 약 -50 내지 -10도 까지 승온시켜 액화천연가스를 저온의 천연가스로 재기화시킬 수 있다. 제2열교환기(112)는 재기화라인(110) 상의 제1열교환기(111)를 통과하여 재기화된 저온의 천연가스와 후술하는 열매체 공급라인(120) 및 제2매체순환라인(125)을 통해 공급 및 순환되는 제2열매체를 서로 열교환함으로써, 저온의 천연가스를 수요처(10)가 요구하는 천연가스 온도조건에 상응하는 수준으로 승온시켜줄 수 있다.
열매체는 기상 및 액상 간의 상 변화가 용이한 응축성 열 전달매체로 이루어질 수 있다. 일 예로, 열매체는 원가 측면에서 입수가 용이하고, 기상과 액상 간 상 변화를 용이하게 조절할 수 있는 글리콜 워터(Glycol water)을 포함하여 마련될 수 있다. 그러나 이외에도 기체 및 액상 간의 상 변화가 용이하면서도, 일정 압력 범위에서는 가열되더라도 액상의 상태를 유지할 수 있다면 다양한 응축성 열 전달매체로 이루어지는 경우에도 동일하게 이해되어야 할 것이다.
열매체 공급라인(120)은 열매체를 가열하여 제1열교환기(111) 및 제2열교환기(112) 측으로 각각 공급 및 순환시키도록 마련된다. 열매체 공급라인(120)은 열매체를 순환시키는 순환펌프(121)와, 순환펌프(121)에 의해 순환된 열매체를 열원과 열교환하여 가열시키는 열매체 가열기(122)와, 열매체 가열기(122)를 거쳐 열교환된 열매체를 보조적으로 가열하는 제1히터(123)를 구비하여 마련된다.
순환펌프(121)는 제1열교환기(111) 및 제2열교환기(112)를 경유하여 순환된 제1열매체 및 제2열매체를 공급받아 열매체 공급라인(120)과 후술하는 제1매체순환라인(124) 및 제2매체순환라인(125)으로 열매체를 공급 및 순환시킬 수 있다. 도면에는 도시하지 않았으나, 열매체 순환라인 상의 순환펌프(121) 전단에는 열매체의 온도 및 압력변화에 의한 부피 변화를 완충하도록 팽창탱크가 마련되어 열매체가 일시적으로 수용될 수 있다. 순환펌프(121)는 일 예로, 열매체를 약 5 bar의 압력수준으로 가압함으로써, 열매체를 열매체 공급라인(120), 제1매체순환라인(124) 및 제2매체순환라인(125)으로 공급 및 순환시킬 수 있다.
열매체 가열기(122)는 열매체 공급라인(120) 상의 순환펌프(121) 후단에 마련되어, 순환펌프(121)에 의해 순환되는 열매체를 열원과 열교환에 의해 가열시키도록 마련된다. 열매체 가열기(122)는 열교환장치로 이루어지고 열원은 해수(Seawater)로 이루어져, 순환펌프(121)에 의해 순환되는 열매체와 후술하는 해수순환라인(150)에 의해 공급 및 순환되는 해수가 열교환함으로써 열매체를 가열할 수 있다.
제1히터(123)는 열매체 공급라인(120) 상의 열매체 가열기(122) 후단에 마련되어, 열매체 가열기(122)를 거쳐 열교환된 열매체를 필요에 따라 보조적으로 또는 추가적으로 가열하도록 마련된다. 제1히터(123)는 열매체 가열기(122)와 마찬가지로 열교환장치로 이루어지되, 열원은 스팀(Steam) 또는 선박의 각종 설비에서 발생하는 폐열로 이루어질 수 있다.
제1히터(123)는 열매체 가열기(122)를 거쳐 열교환된 열매체의 온도가 낮은 경우 선택적으로 작동할 수 있다. 일 예로, 액화가스 재기화 시스템(100)이 탑재된 부유식 해상구조물이 극지방 등 해수의 온도가 낮은 영역에서 운용되는 경우, 열매체 가열기(122)에서 열매체의 충분한 가열이 이루어지지 않을 수 있다. 특히, 해수의 온도가 섭씨 약 7도 이하에 해당하고, 이로 인해 열매체 가열기(122)를 거친 열매체의 온도가 섭씨 약 5도 이하인 경우에는 제1열교환기(111) 또는 제2열교환기(112)에서 재기화라인(110)을 따라 이송되는 액화천연가스 또는 천연가스로 충분한 열량을 전달하지 못할 우려가 있다. 이에 제1히터(123)가 열매체 가열기(122)를 거쳐 열교환된 열매체의 온도가 기준 온도보다 낮은 경우 스팀 또는 폐열을 통해 열매체를 추가적으로 또는 보조적으로 가열하도록 마련됨으로써, 액화가스 재기화 시스템(100)의 성능을 유지 및 향상시킬 수 있으며, 재기화 공정의 신뢰성을 확보할 수 있다.
제1매체순환라인(124)은 열매체 공급라인(120)으로부터 송출되는 열매체 중 일부인 제1열매체를 제1열교환기(111) 측으로 공급 및 순환시키도록 마련된다.
제1매체순환라인(124)은 입구 측 단부가 열매체 공급라인(120)의 제1히터(123) 후단에서 제2매체순환라인(125)과 함께 분기되어 마련되고, 제1열교환기(111)를 경유하되, 출구 측 단부는 열매체 공급라인(120)의 순환펌프(121) 전단에 제2매체순환라인(125)과 합류하여 연결되도록 마련된다.
제1열교환기(111)는 제1매체순환라인(124)과 재기화라인(110) 사이에 마련되어, 제1매체순환라인(124)을 따라 이송되되 열매체 가열기(122)에 의해 가열되고 제1히터(123)에 의해 추가적으로 또는 보조적으로 가열된 제1열매체와 재기화라인(110)을 따라 이송되는 액화천연가스를 서로 열교환하도록 마련된다. 재기화라인(110)을 따라 이송되는 액화천연가스는 제1열교환기(111)를 통과하면서 제1열매체로부터 열을 전달받아 섭씨 약 -50 내지 -10 도의 온도범위로 승온됨으로써 액화천연가스가 기화가스, 즉 천연가스로 재기화될 수 있다. 이와 동시에, 제1매체순환라인(124)을 따라 이송되는 제1열매체는 제1열교환기(111)를 통과하면서 극저온의 액화천연가스와의 열교환에 의해 냉각될 수 있다. 제1열교환기(111)를 경유하면서 열교환을 수행한 제1매체순환라인(124) 상의 제1열매체는 열매체 공급라인(120)의 입구 측 단부로 공급될 수 있으며, 열매체 공급라인(120)을 통해 순환펌프(121)로 재공급되어 제1매체순환라인(124) 또는 제2매체순환라인(125)으로 재순환될 수 있다.
제2매체순환라인(125)은 열매체 공급라인(120)으로부터 송출되는 열매체 중 일부, 구체적으로 제1매체순환라인(124)으로 공급되는 제1열매체 외의 열매체인 제2열매체를 제2열교환기(112) 측으로 공급 및 순환시키도록 마련된다.
제2매체순환라인(125)은 입구 측 단부가 열매체 공급라인(120)의 제1히터(123) 후단에서 제1매체순환라인(124)과 함께 분기되어 마련되고, 제2열교환기(112)를 경유하되, 출구 측 단부는 열매체 공급라인(120)의 순환펌프(121) 전단에 제1매체순환라인(124)과 합류하여 연결되도록 마련된다. 제2매체순환라인(125)에는 제2열매체를 보조적으로 가열하는 제2히터(126)가 마련된다.
제2히터(126)는 제2매체순환라인(125)에 마련되어, 이로 유입되는 제2열매체를 필요에 따라 보조적으로 또는 추가적으로 가열하도록 마련된다. 제2히터(126)는 제1히터(123)와 마찬가지로 열교환장치로 이루어지되, 열원은 스팀 또는 선박의 각종 설비에서 발생하는 폐열로 이루어질 수 있다.
제2히터(126)는 열매체 가열기(122)에 의해 열교환된 열매체의 온도가 낮은 경우나, 열매체 가열기(122) 및 제1히터(123)를 모두 거쳐 열교환된 열매체의 온도가 낮은 경우 선택적으로 작동할 수 있다. 일 예로, 액화가스 재기화 시스템(100)이 탑재된 부유식 해상구조물이 극지방 등 해수의 온도가 낮은 영역에서 운용되는 경우, 열매체 가열기(122)에서 열매체의 충분한 가열이 이루어지지 않을 수 있다. 특히, 해수의 온도가 낮아, 제2매체순환라인(125)으로 유입되는 제2열매체의 온도가 섭씨 약 5 내지 10 도에 해당하는 경우에는 제2열교환기(112)에서 재기화라인(110)을 따라 이송되는 액화천연가스 또는 천연가스로 충분한 열량을 전달하지 못할 우려가 있다. 이에 제2히터(126)가 제2매체순환라인(125)으로 유입되는 제2열매체의 온도가 기준 온도보다 낮은 경우 스팀 또는 폐열을 통해 열매체를 추가적으로 또는 보조적으로 가열하도록 마련됨으로써, 액화가스 재기화 시스템(100)의 성능을 유지 및 향상시킬 수 있으며, 재기화 공정의 신뢰성을 확보할 수 있다.
제2열교환기(112)는 제2매체순환라인(125)과 재기화라인(110) 사이에 마련되어, 제2매체순환라인(125) 따라 이송되되 열매체 가열기(122)에 의해 가열되고 제1히터(123) 및 제2히터(126)에 의해 추가적으로 또는 보조적으로 가열된 제2열매체와 재기화라인(110)을 따라 이송되되 제1열교환기(111)를 통과하여 1차적으로 승온된 천연가스(또는 액화천연가스)를 서로 열교환하도록 마련된다. 재기화라인(110)을 따라 이송되는 액화천연가스는 앞서 설명한 바와 같이, 제1열교환기(111)를 통과하면서 섭씨 약 -50 내지 -10 도의 온도범위의 저온의 천연가스로 재기화된 상태로 제2열교환기(112)로 진입하게 되고, 제2열교환기(112)를 통과하면서 제2열매체와 열교환에 의해 수요처(10)가 요구하는 천연가스의 온도수준인 섭씨 약 8 도로 승온될 수 있다. 이와 동시에 제2매체순환라인(125)을 따라 이송되는 제2열매체는 제2열교환기(112)를 통과하면서 천연가스(또는 액화천연가스)와의 열교환에 의해 냉각될 수 있다. 제2열교환기(112)를 경유하면서 열교환을 수행한 제2매체순환라인(125) 상의 제2열매체는 열매체 공급라인(120)의 입구 측 단부로 공급될 수 있으며, 열매체 공급라인(120)을 통해 순환펌프(121)로 재공급되어 제1매체순환라인(124) 또는 제2매체순환라인(125)으로 재순환될 수 있다.
해수순환라인(150)은 열원인 해수를 열매체 가열기(122) 측으로 공급 및 순환시키도록 마련된다. 해수순환라인(150)은 해수를 공급 및 순환시키는 해수펌프(미도시)를 구비할 수 있으며, 해수펌프는 액화가스 재기화 시스템(100)이 탑재된 부유식 해상구조물의 인근 해역의 해수를 해수순환라인(150)을 따라 열매체 가열기(122) 측으로 순환시킬 수 있다. 해수순환라인(150)에는 이로 유입되어 공급 및 순환되는 해수의 온도를 측정하는 해수온도센서(미도시)가 마련될 수 있으며, 해수온도센서에 의해 측정된 해수의 온도가 일정 수준보다 낮아 열매체를 충분히 가열시키기 어려운 경우, 제1히터(123) 및 제2히터(126)가 작동되어 열매체 공급라인(120) 및 제2매체순환라인(125)을 따라 이송되는 열매체 및 제2열매체를 추가적으로 또는 보조적으로 각각 가열할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(200)에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(200)을 나타내는 개념도이며, 도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(200)의 변형 예를 나타내는 개념도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(200)은 액화가스를 재기화하여 수요처(10)로 공급하는 재기화라인(110), 재기화라인(110)을 따라 이송되는 액화가스와 열매체를 순차적으로 열교환시키는 제1열교환기(111)와 제2열교환기(112), 열매체를 순환시키는 순환펌프(121)와 순환펌프(121)에 의해 순환되는 열매체를 열원과 열교환시키는 열매체 가열기(122) 및 열매체 가열기(122)를 거쳐 열교환된 열매체를 보조적으로 가열하는 제1히터(123)를 구비하는 열매체 공급라인(120), 열매체 공급라인(120)으로부터 송출되는 열매체 중 제1열매체를 제1열교환기(111)를 경유하여 순환펌프(121) 전단으로 순환시키는 제1매체순환라인(124), 열매체 공급라인(120)으로부터 송출되는 열매체 중 제2열매체를 보조적으로 가열하는 제2히터(126)를 구비하고 제2히터(126)를 거쳐 가열된 제2열매체를 제2열교환기(112)를 경유하여 순환펌프(121) 전단으로 순환시키는 제2매체순환라인(125), 열매체 가열기(122) 측으로 열원인 해수를 공급 및 순환시키는 해수순환라인(150), 재기화라인(110)을 거쳐 재기화되어 수요처(10)로 공급되는 천연가스의 온도를 조절하는 제1온도제어부(230)를 포함하여 마련될 수 있다.
이하에서 설명하는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(200)에 대한 설명 중 별도의 도면부호를 들어 추가적으로 설명하는 경우 외에는 앞서 설명한 본 발명의 제1 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(100)에 대한 설명과 동일한 것으로서 내용의 중복을 방지하기 위해 설명을 생략한다.
본 발명의 제2 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(200)은 재기화라인(110)을 거쳐 재기화되어 수요처(10)로 공급되는 기화가스, 즉 천연가스의 온도를 조절하는 제1온도제어부(230)를 더 포함하여 마련될 수 있다.
제1온도제어부(230)는 수요처(10)로 공급되는 천연가스의 온도를 측정하는 제1온도센서(231) 및 제2매체순환라인(125)으로 유입되는 제2열매체의 유량을 조절하는 제1유량조절밸브(232)를 포함하여 마련될 수 있다.
제1온도센서(231)는 수요처(10)로 공급되는 재기화된 천연가스의 온도를 측정하도록 재기화라인(110) 상의 제2열교환기(112) 후단 및 수요처(10)의 전단 사이에 마련될 수 있으며, 제1유량조절밸브(232)는 제2매체순환라인(125)으로 유입되는 제2열매체의 유량을 조절하도록 제2매체순환라인(125)이 열매체 공급라인(120)으로부터 분기된 지점 후단에 마련될 수 있다.
제1유량조절밸브(232)는 제1온도센서(231)가 측정한 천연가스 온도정보에 근거하여 개폐작동이 제어될 수 있다. 일 예로, 제1온도센서(231)가 측정한 천연가스의 온도가 수요처(10)가 요구하는 천연가스 온도조건보다 낮은 경우, 제1유량조절밸브(232)는 제2매체순환라인(125)으로 유입되는 제2열매체의 유량을 증가시키는 방향으로 작동할 수 있다. 이로써 제2열교환기(112)에서 제2히터(126)를 거쳐 추가적으로 또는 보조적으로 가열된 제2매체순환라인(125) 상의 제2열매체로부터 재기화라인(110) 상의 저온의 천연가스(또는 액화천연가스)로 전달되는 열량이 증가하게 되므로 수요처(10)로 공급되는 천연가스의 온도수준을 수요처(10)가 요구하는 천연가스 온도조건에 상응하는 수준으로 상승시켜줄 수 있다. 이와는 반대로, 제1온도센서(231)가 측정한 천연가스의 온도가 수요처(10)가 요구하는 천연가스의 온도조건보다 높은 경우, 제1유량조절밸브(232)는 제2매체순환라인(125)으로 유입되는 제2열매체의 유량을 감소시키는 방향으로 작동할 수 있다. 이로써 제2열교환기(112)에서 제2히터(126)를 거쳐 추가적으로 또는 보조적으로 가열된 제2매체순환라인(125) 상의 제2열매체로부터 재기화라인(110) 상의 저온의 천연가스(또는 액화천연가스)로 전달되는 열량이 감소하게 되므로 수요처(10)로 공급되는 천연가스의 온도수준을 수요처(10)가 요구하는 천연가스 온도조건에 상응하는 수준으로 하강 및 조절할 수 있다. 제1유량조절밸브(232)는 제1온도센서(231)가 측정한 천연가스 온도정보에 근거하여 작업자에 의해 수동적으로 작동이 제어되거나, 선박의 자동 제어시스템에 의해 개폐여부 및 개폐정도가 자동적으로 조절될 수 있다.
한편, 도 2에서는 제1유량조절밸브(232)가 제2매체순환라인(125)이 열매체 공급라인(120)으로부터 분기된 지점의 후단에 마련된 것으로 도시되어 있으나, 이와는 달리, 제1매체순환라인(124) 및 제2매체순환라인(125)이 열매체 공급라인(120)의 출구 측 단부로부터 분기되는 지점에 삼방밸브(3-way valve)로 마련되고, 삼방밸브가 제2온도센서(241)가 측정한 천연가스 온도정보에 근거하여 제2열매체의 유량을 조절하도록 마련될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(200)의 변형 예이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(200)의 변형 예는 제2열교환기(112)를 경유하는 제2열매체의 온도를 조절하는 제2온도제어부(240)를 더 포함하여 마련될 수 있다.
제2온도제어부(240)는 제2열교환기(112)로 진입하는 제2열매체의 온도를 측정하는 제2온도센서(241)와, 제2매체순환라인(125)으로 유입된 제2열매체의 일부를 제2히터(126)로부터 우회하여 제2열교환기(112)로 공급하도록 마련되는 열매체 우회라인(242) 및 열매체 우회라인(242)을 따라 이송되는 제2열매체의 유량을 조절하는 제2유량조절밸브(243)를 포함하여 마련될 수 있다.
제2온도센서(241)는 제2열교환기(112)로 진입하는 제2열매체의 온도를 측정하도록 제2매체순환라인(125) 상의 제2히터(126) 후단 및 제2열교환기(112) 전단 사이에 마련될 수 있다. 열매체 우회라인(242)은 제2매체순환라인(125)을 따라 이송되는 제2열매체 중 일부를 제2히터(126)를 거치지 않고 제2열교환기(112)로 곧바로 공급할 수 있도록 입구 측 단부가 제2매체순환라인(125) 상의 제2히터(126) 전단으로부터 분기되어 마련되고, 출구 측 단부가 제2매체순환라인(125) 상의 제2히터(126) 후단에 합류하도록 마련될 수 있다. 열매체 우회라인(242)에는 열매체 우회라인(242)을 따라 이송되는 제2열매체의 유량을 조절하는 제2유량조절밸브(243)가 마련될 수 있다.
제2유량조절밸브(243)는 제2온도센서(241)가 측정한 제2열매체의 온도정보에 근거하여 개폐작동이 제어될 수 있다. 일 예로, 제2온도센서(241)가 측정한 제2열교환기(112)로 진입하는 제2열매체의 온도가 기준 온도보다 낮은 경우, 제2유량조절밸브(243)는 열매체 우회라인(242)을 따라 이송되는 제2열매체의 유량을 감소시키는 방향으로 작동할 수 있다. 이로써 제2매체순환라인(125) 상에서 제2히터(126)를 경유하여 제2열교환기(112) 측으로 진입하는 제2열매체의 유량이 증가함에 따라 제2열교환기(112)로 진입하는 제2열매체의 온도가 상승할 수 있으며, 나아가 제2열교환기(112)에서 제2매체순환라인(125) 상의 제2열매체로부터 재기화라인(110) 상의 제2열교환기(112)를 경유하는 저온의 천연가스로 전달되는 열량을 증가하여 수요처(10)로 공급되는 천연가스의 온도수준을 수요처(10)가 요구하는 천연가스 온도조건에 상응하는 수준으로 상승시켜줄 수 있다. 이와는 반대로, 제2온도센서(241)가 측정한 제2열교환기(112)로 진입하는 제2열매체의 온도가 기준 온도보다 높은 경우, 제2유량조절밸브(243)는 열매체 우회라인(242)을 따라 이송되는 제2열매체의 유량을 증가시키는 방향으로 작동할 수 있다. 이로써 제2매체순환라인(125) 상에서 제2히터(126)를 우회하여 추가적으로 가열되지 않은 상태로 제2열교환기(112) 측으로 진입하는 제2열매체의 유량이 증가함에 따라 제2열교환기(112)로 진입하는 제2열매체의 온도가 유지 또는 하강할 수 있으며, 나아가 제2매체순환라인(125) 상의 제2열매체로부터 재기화라인(110) 상의 제2열교환기(112)를 경유하는 저온의 천연가스로 전달되는 열량을 감소시켜 수요처(10)로 공급되는 천연가스의 온도를 수요처(10)가 요구하는 천연가스 온도조건에 상응하는 수준으로 하강 및 조절하여 효율적인 설비 운용을 도모할 수 있다. 제2유량조절밸브(243)는 제2온도센서(241)가 측정한 제2열매체의 온도정보에 근거하여 작업자에 의해 수동적으로 작동이 제어되거나, 선박의 자동 제어시스템에 의해 개폐여부 및 개폐정도가 자동적으로 조절될 수 있다.
한편, 도면에는 도시하지 않았으나 제2온도제어부(240)는 제2온도센서(241)가 제2열교환기(112)로 진입하는 제2열매체의 온도를 측정하되, 제2히터(126)는 제2온도센서(241)가 측정한 제2열매체의 온도정보에 근거하여 작동여부 및 작동정도가 제어됨으로써, 제2열교환기(112)를 경유하는 제2열매체의 온도를 조절하도록 마련될 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(300)에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(300)을 나타내는 개념도이며, 도 4은 본 발명의 제3 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(300)의 변형 예를 나타내는 개념도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(300)은 액화가스를 재기화하여 수요처(10)로 공급하는 재기화라인(110), 재기화라인(110)을 따라 이송되는 액화가스와 열매체를 순차적으로 열교환시키는 제1열교환기(111)와 제2열교환기(112), 열매체를 순환시키는 순환펌프(121)와 순환펌프(121)에 의해 순환되는 열매체를 열원과 열교환시키는 열매체 가열기(122) 및 열매체 가열기(122)를 거쳐 열교환된 열매체를 보조적으로 가열하는 제1히터(123)를 구비하는 열매체 공급라인(120), 열매체 공급라인(120)으로부터 송출되는 열매체 중 제1열매체를 제1열교환기(111)를 경유하여 순환펌프(121) 전단으로 순환시키는 제1매체순환라인(124), 열매체 공급라인(120)으로부터 송출되는 열매체 중 제2열매체를 보조적으로 가열하는 제2히터(126)를 구비하고 제2히터(126)를 거쳐 가열된 제2열매체를 제2열교환기(112)를 경유하여 순환펌프(121) 전단으로 순환시키는 제2매체순환라인(125), 열매체 가열기(122) 측으로 열원인 해수를 공급 및 순환시키는 해수순환라인(150), 재기화라인(110)을 거쳐 재기화되어 수요처(10)로 공급되는 천연가스의 온도를 조절하는 제1온도제어부(330)를 포함하여 마련될 수 있다.
이하에서 설명하는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(300)에 대한 설명 중 별도의 도면부호를 들어 추가적으로 설명하는 경우 외에는 앞서 설명한 본 발명의 제1 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(100)에 대한 설명과 동일한 것으로서 내용의 중복을 방지하기 위해 설명을 생략한다.
본 발명의 제3 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(300)은 재기화라인(110)을 거쳐 재기화되어 수요처(10)로 공급되는 기화가스, 즉 천연가스의 온도를 조절하는 제1온도제어부(330)를 더 포함하여 마련될 수 있다.
제1온도제어부(330)는 수요처(10)로 공급되는 천연가스의 온도를 측정하는 제1온도센서(331)와, 재기화라인(110) 상의 제1열교환기(111)를 경유한 천연가스(또는 액화천연가스)의 일부를 제2열교환기(112)로부터 우회하여 수요처(10)로 공급하는 액화가스 우회라인(332) 및 액화가스 우회라인(332)을 따라 이송되는 천연가스(또는 액화천연가스)의 유량을 조절하는 제1유량조절밸브(333)를 포함하여 마련될 수 있다.
제1온도센서(331)는 수요처(10)로 공급되는 재기화된 천연가스의 온도를 측정하도록 재기화라인(110) 상의 제2열교환기(112) 후단 및 수요처(10)의 전단 사이에 마련될 수 있다. 액화가스 우회라인(332)은 재기화라인(110)을 따라 이송되되 제1열교환기(111)를 경유하면서 1차적으로 열교환된 저온의 천연가스(또는 액화천연가스) 중 일부를 제2열교환기(112)를 거치지 않고 수요처(10) 측으로 곧바로 공급될 수 있도록 입구 측 단부가 재기화라인(110) 상의 제2열교환기(112) 전단으로부터 분기되어 마련되고, 출구 측 단부가 재기화라인(110) 상의 제2열교환기(112) 후단에 합류하도록 마련될 수 있다. 액화가스 우회라인(332)에는 액화가스 우회라인(332)을 따라 이송되는 천연가스(또는 액화천연가스)의 유량을 조절하는 제1유량조절밸브(333)가 마련될 수 있다.
제1유량조절밸브(333)는 제1온도센서(331)가 측정한 천연가스 온도정보에 근거하여 개폐작동이 제어될 수 있다. 일 예로, 제1온도센서(331)가 측정한 천연가스의 온도가 수요처(10)가 요구하는 천연가스 온도조건보다 낮은 경우, 제1유량조절뱁르는 액화가스 우회라인(332)을 따라 이송되는 천연가스의 유량을 감소시키는 방향으로 작동될 수 있다. 이로써 재기화라인(110) 상에서 제2열교환기(112)를 경유하여 수요처(10)로 공급되는 천연가스의 유량이 증가함에 따라 제2열교환기(112)에서 제2열매체로부터 열량을 전달받는 천연가스의 유량이 증가하게 되는 바, 수요처(10)로 공급되는 천연가스의 온도수준을 수요처(10)가 요구하는 천연가스의 온도조건에 상응하는 수준으로 상승시켜줄 수 있다. 이와는 반대로, 제1온도센서(331)가 측정한 천연가스의 온도가 수요처(10)가 요구하는 천연가스 온도조건에 상응하거나 이보다 높은 경우, 제1유량조절밸브(333)는 액화가스 우회라인(332)을 따라 이송되는 천연가스의 유량을 증가시키는 방향으로 작동될 수 있다. 이로써 재기화라인(110) 상에서 제2열교환기(112)를 우회하여 2차적으로 열교환을 수행하지 않고 수요처(10)로 곧바로 공급되는 천연가스의 유량이 증가함에 따라 제2열교환기(112)에서 제2열매체로부터 열량을 전달받는 천연가스의 유량이 감소하게 되는 바, 수요처(10)로 공급되는 천연가스의 온도수준을 수요처(10)가 요구하는 천연가스의 온도조건에 상응하는 수준으로 하강 및 조절할 수 있다. 제1유량조절밸브(333)는 제1온도센서(331)가 측정한 천연가스의 온도정보에 근거하여 작업자에 의해 수동적으로 작동이 제어되거나, 선박의 자동 제어시스템에 의해 개폐여부 및 개폐정도가 자동적으로 조절될 수 있다.
도 5은 본 발명의 제3 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(300)의 변형 예이다. 도 5을 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(300)의 변형 예는 제2열교환기(112)를 경유하는 제2열매체의 온도를 조절하는 제2온도제어부(340)를 더 포함하여 마련될 수 있다.
제2온도제어부(340)는 제2열교환기(112)로 진입하는 제2열매체의 온도를 측정하는 제2온도센서(341)와, 제2매체순환라인(125)으로 유입된 제2열매체의 일부를 제2히터(126)로부터 우회하여 제2열교환기(112)로 공급하도록 마련되는 열매체 우회라인(342) 및 열매체 우회라인(342)을 따라 이송되는 제2열매체의 유량을 조절하는 제2유량조절밸브(343)를 포함하여 마련될 수 있다.
제2온도센서(341)는 제2열교환기(112)로 진입하는 제2열매체의 온도를 측정하도록 제2매체순환라인(125) 상의 제2히터(126) 후단 및 제2열교환기(112) 전단 사이에 마련될 수 있다. 열매체 우회라인(342)은 제2매체순환라인(125)을 따라 이송되는 제2열매체 중 일부를 제2히터(126)를 거치지 않고 제2열교환기(112)로 곧바로 공급할 수 있도록 입구 측 단부가 제2매체순환라인(125) 상의 제2히터(126) 전단으로부터 분기되어 마련되고, 출구 측 단부가 제2매체순환라인(125) 상의 제2히터(126) 후단에 합류하도록 마련될 수 있다. 열매체 우회라인(342)에는 열매체 우회라인(342)을 따라 이송되는 제2열매체의 유량을 조절하는 제2유량조절밸브(343)가 마련될 수 있다.
제2유량조절밸브(343)는 제2온도센서(341)가 측정한 제2열매체의 온도정보에 근거하여 개폐작동이 제어될 수 있다. 일 예로, 제2온도센서(341)가 측정한 제2열교환기(112)로 진입하는 제2열매체의 온도가 기준 온도보다 낮은 경우, 제2유량조절밸브(343)는 열매체 우회라인(342)을 따라 이송되는 제2열매체의 유량을 감소시키는 방향으로 작동할 수 있다. 이로써 제2매체순환라인(125) 상에서 제2히터(126)를 경유하여 제2열교환기(112) 측으로 진입하는 제2열매체의 유량이 증가함에 따라 제2열교환기(112)로 진입하는 제2열매체의 온도가 상승할 수 있으며, 나아가 제2열교환기(112)에서 제2매체순환라인(125) 상의 제2열매체로부터 재기화라인(110) 상의 제2열교환기(112)를 경유하는 저온의 천연가스로 전달되는 열량을 증가하여 수요처(10)로 공급되는 천연가스의 온도수준을 수요처(10)가 요구하는 천연가스 온도조건에 상응하는 수준으로 상승시켜줄 수 있다. 이와는 반대로, 제2온도센서(341)가 측정한 제2열교환기(112)로 진입하는 제2열매체의 온도가 기준 온도보다 높은 경우, 제2유량조절밸브(343)는 열매체 우회라인(342)을 따라 이송되는 제2열매체의 유량을 증가시키는 방향으로 작동할 수 있다. 이로써 제2매체순환라인(125) 상에서 제2히터(126)를 우회하여 추가적으로 가열되지 않은 상태로 제2열교환기(112) 측으로 진입하는 제2열매체의 유량이 증가함에 따라 제2열교환기(112)로 진입하는 제2열매체의 온도가 유지 또는 하강할 수 있으며, 나아가 제2매체순환라인(125) 상의 제2열매체로부터 재기화라인(110) 상의 제2열교환기(112)를 경유하는 저온의 천연가스로 전달되는 열량을 감소시켜 수요처(10)로 공급되는 천연가스의 온도를 수요처(10)가 요구하는 천연가스 온도조건에 상응하는 수준으로 하강 및 조절하여 효율적인 설비 운용을 도모할 수 있다. 제2유량조절밸브(343)는 제2온도센서(341)가 측정한 제2열매체의 온도정보에 근거하여 작업자에 의해 수동적으로 작동이 제어되거나, 선박의 자동 제어시스템에 의해 개폐여부 및 개폐정도가 자동적으로 조절될 수 있다.
한편, 도면에는 도시하지 않았으나 제2온도제어부(340)는 제2온도센서(341)가 제2열교환기(112)로 진입하는 제2열매체의 온도를 측정하되, 제2히터(126)는 제2온도센서(341)가 측정한 제2열매체의 온도정보에 근거하여 작동여부 및 작동정도가 제어됨으로써, 제2열교환기(112)를 경유하는 제2열매체의 온도를 조절하도록 마련될 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 제4 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(400)에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 제4 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(400)을 나타내는 개념도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제4 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(400)은 액화가스를 재기화하여 수요처(10)로 공급하는 재기화라인(110), 재기화라인(110)을 따라 이송되는 액화가스와 열매체를 순차적으로 열교환시키는 제1열교환기(111)와 제2열교환기(112), 열매체를 순환시키는 순환펌프(121)와 순환펌프(121)에 의해 순환되는 열매체를 열원과 열교환시키는 열매체 가열기(122) 및 열매체 가열기(122)를 거쳐 열교환된 열매체를 보조적으로 가열하는 제1히터(123)를 구비하는 열매체 공급라인(120), 열매체 공급라인(120)으로부터 송출되는 열매체 중 제1열매체를 제1열교환기(111)를 경유하여 순환펌프(121) 전단으로 순환시키는 제1매체순환라인(124), 열매체 공급라인(120)으로부터 송출되는 열매체 중 제2열매체를 보조적으로 가열하는 제2히터(126)를 구비하고 제2히터(126)를 거쳐 가열된 제2열매체를 제2열교환기(112)를 경유하여 순환펌프(121) 전단으로 순환시키는 제2매체순환라인(125), 열매체 가열기(122) 측으로 열원인 해수를 공급 및 순환시키는 해수순환라인(150), 열매체 공급라인(120)으로부터 송출되는 열매체의 온도를 조절하는 열매체 온도제어부(430)를 포함하여 마련될 수 있다.
이하에서 설명하는 본 발명의 제4 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(400)에 대한 설명 중 별도의 도면부호를 들어 추가적으로 설명하는 경우 외에는 앞서 설명한 본 발명의 제1 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(100)에 대한 설명과 동일한 것으로서 내용의 중복을 방지하기 위해 설명을 생략한다.
본 발명의 제4 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(400)은 열매체 공급라인(120)으로부터 송출되는 열매체의 온도를 조절하는 열매체 온도제어부(430)를 더 포함하여 마련될 수 있다.
열매체 온도제어부(430)는 열매체 공급라인(120)으로부터 송출되는 열매체의 온도를 측정하는 온도센서(431)와, 열매체 가열기(122)를 거쳐 열교환된 열매체의 일부를 제1히터(123)로부터 우회하여 제1히터(123) 후단으로 공급하는 열매체 우회라인(432) 및 열매체 우회라인(432)을 따라 이송되는 열매체의 유량을 조절하는 유량조절밸브(433)를 포함하여 마련될 수 있다.
온도센서(431)는 열매체 공급라인(120)으로부터 송출되는 열매체의 온도를 측정하도록 열매체 공급라인(120) 상의 제1히터(123) 후단 및 제1매체순환라인(124)과 제2매체순환라인(125)이 분기되는 지점 사이에 마련될 수 있다. 열매체 우회라인(432)은 열매체 공급라인(120)을 따라 이송되되 열매체 가열기(122)를 거쳐 열교환된 열매체의 일부를 제1히터(123)를 거치지 않고 열매체 공급라인(120)으로부터 송출될 수 있도록 입구 측 단부가 열매체 공급라인(120) 상의 제1히터(123) 전단으로부터 분기되어 마련되고, 출구 측 단부가 열매체 공급라인(120) 상의 제1히터(123) 후단에 합류하도록 마련될 수 있다. 열매체 우회라인(432)에는 열매체 우회라인(432)을 따라 이송되는 열매체의 유량을 조절하는 유량조절밸브(433)가 마련될 수 있다.
유량조절밸브(433)는 온도센서(431)가 측정한 열매체의 온도정보에 근거하여 개폐작동이 제어될 수 있다. 일 예로, 온도센서(431)가 측정한 열매체 공급라인(120)으로부터 송출되는 열매체의 온도가 기준 온도보다 낮은 경우, 유량조절밸브(433)는 열매체 우회라인(432)을 따라 이송되는 열매체의 유량을 감소시키는 방향으로 작동할 수 있다. 이로써 열매체 공급라인(120) 상에서 제1히터(123)를 경유하여 열매체 공급라인(120)으로부터 송출되는 열매체의 유량이 증가함에 따라 제1매체순환라인(124) 및 제2매체순환라인(125)으로 공급되는 제1열매체 및 제2열매체의 온도가 상승할 수 있으며, 나아가 제1열교환기(111)에서 제1매체순환라인(124) 상의 제1열매체로부터 재기화라인(110) 상의 제1열교환기(111)를 경유하는 액화천연가스로 전달되는 열량 및 제2열교환기(112)에서 제2매체순환라인(125)을 상의 제2열매체로부터 재기화라인(110) 상의 제2열교환기(112)를 경유하는 저온의 천연가스로 전달되는 열량이 증가하여 수요처(10)로 공급되는 천연가스의 온도수준을 수요처(10)가 요구하는 천연가스 온도조건에 상응하는 수준으로 상승시켜줄 수 있다. 이와는 반대로, 온도센서(431)가 측정한 열매체 공급라인(120)으로부터 송출되는 열매체의 온도가 기준 온도보다 높은 경우, 유량조절밸브(433)는 열매체 우회라인(432)을 따라 이송되는 열매체의 유량을 감소시키는 방향으로 작동할 수 있다. 이로써 열매체 공급라인(120) 상에서 제1히터(123)를 우회하여 추가적으로 또는 보조적으로 가열되지 않은 상태로 열매체 공급라인(120)으로부터 송출되는 열매체의 유량이 증가함에 따라 제1매체순환라인(124) 및 제2매체순환라인(125)으로 공급되는 제1열매체 및 제2열매체의 온도가 하강할 수 있으며, 나아가 제1열교환기(111)에서 제1매체순환라인(124) 상의 제1열매체로부터 재기화라인(110) 상의 제1열교환기(111)를 경유하는 액화천연가스로 전달되는 열량 및 제2열교환기(112)에서 제2매체순환라인(125)을 상의 제2열매체로부터 재기화라인(110) 상의 제2열교환기(112)를 경유하는 저온의 천연가스로 전달되는 열량이 감소하여 수요처(10)로 공급되는 천연가스의 온도수준을 수요처(10)가 요구하는 천연가스 온도조건에 상응하는 수준으로 하강 및 조절시켜줄 수 있다. 유량조절밸브(433)는 온도센서(431)가 측정한 열매체의 온도정보에 근거하여 작업자에 의해 수동적으로 작동이 제어되거나, 선박의 자동 제어시스템에 의해 개폐여부 및 개폐정도가 자동적으로 조절될 수 있다.
한편, 도면에는 도시하지 않았으나 열매체 온도제어부(430)는 온도센서(431)가 열매체 공급라인(120)으로부터 송출되는 열매체의 온도를 측정하되, 제1히터(123)는 온도센서(431)가 측정한 열매체의 온도정보에 근거하여 작동여부 및 작동정도가 제어됨으로써, 열매체 공급라인(120)으로부터 송출되는 열매체의 온도를 조절하도록 마련될 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 제5 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(500)에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 제5 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(500)을 나타내는 개념도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제5 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(500)은 액화가스를 재기화하여 수요처(10)로 공급하는 재기화라인(110), 재기화라인(110)을 따라 이송되는 액화가스와 열매체를 순차적으로 열교환시키는 제1열교환기(111)와 제2열교환기(112), 열매체를 순환시키는 순환펌프(121)와 순환펌프(121)에 의해 순환되는 열매체를 열원과 열교환시키는 열매체 가열기(122) 및 열매체 가열기(122)를 거쳐 열교환된 열매체를 보조적으로 가열하는 제1히터(123)를 구비하는 열매체 공급라인(120), 열매체 공급라인(120)으로부터 송출되는 열매체 중 제1열매체를 제1열교환기(111)를 경유하여 순환펌프(121) 전단으로 순환시키는 제1매체순환라인(124), 열매체 공급라인(120)으로부터 송출되는 열매체 중 제2열매체를 보조적으로 가열하는 제2히터(126)를 구비하고 제2히터(126)를 거쳐 가열된 제2열매체를 제2열교환기(112)를 경유하여 순환펌프(121) 전단으로 순환시키는 제2매체순환라인(125), 열매체 가열기(122) 측으로 열원인 해수를 공급 및 순환시키는 해수순환라인(150), 열매체 가열기(122)를 경유하여 배출되는 해수의 온도를 조절하는 해수 온도제어부(530)를 포함하여 마련될 수 있다.
이하에서 설명하는 본 발명의 제5 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(500)에 대한 설명 중 별도의 도면부호를 들어 추가적으로 설명하는 경우 외에는 앞서 설명한 본 발명의 제1 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(100)에 대한 설명과 동일한 것으로서 내용의 중복을 방지하기 위해 설명을 생략한다.
열매체 가열기(122)의 열원으로 이용되는 해수는 앞서 설명한 바와 같이, 해수순환라인(150)에 의해 열매체 가열기(122) 측으로 공급 및 순환된다. 열매체 가열기(122)에서는 열매체 공급라인(120)을 따라 이송되는 열매체와 해수순환라인(150)을 따라 이송하는 해수가 서로 열교환하여, 열매체는 가열되고 해수는 냉각된다. 이 때 열매체 가열기(122)로 공급되는 열매체의 온도가 매우 낮은 경우, 해수순환라인(150)을 따라 이송되되 열매체 가열기(122)를 경유하여 배출되는 해수의 온도가 급격히 하강하여 해수의 결빙이 발생할 수 있다. 해수의 결빙은 해수순환라인(150)의 관 막힘 현상 및 열매체 가열기(122)의 고장을 유발하고 나아가 액화가스 재기화 시스템(500) 자체의 작동 불능을 초래할 수 있다.
이에 본 발명의 제5 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(500)은 해수순환라인(150) 상에서 열매체 가열기(122)로부터 배출된 해수의 결빙을 방지하도록 열매체 가열기(122)로부터 배출되는 해수의 온도를 조절하는 해수 온도제어부(530)를 더 포함하여 마련될 수 있다.
해수 온도제어부(530)는 해수순환라인(150) 상의 열매체 가열기(122)를 경유한 해수의 온도를 측정하는 온도센서(531)와, 열매체 공급라인(120) 상의 순환펌프(121)에 의해 순환되는 열매체의 일부를 열매체 가열기(122)로부터 우회하여 제1히터(123) 전단으로 공급하는 열매체 우회라인(532) 및 열매체 우회라인(532)을 따라 이송되는 열매체의 유량을 조절하는 유량조절밸브(533)를 포함하여 마련될 수 있다.
온도센서(531)는 해수순환라인(150)을 따라 이송되되 열매체 가열기(122)를 경유하여 배출되는 해수의 온도를 측정하도록 해수순환라인(150) 상의 열매체 가열기(122) 후단에 마련될 수 있다. 열매체 우회라인(532)은 열매체 공급라인(120)을 따라 이송되되 순환펌프(121)에 의해 순환되는 열매체의 일부를 열매체 가열기(122)를 거치지 않고 제1히터(123) 전단으로 곧바로 공급될 수 있도록 입구 측 단부가 열매체 공급라인(120) 상의 열매체 가열기(122) 전단으로부터 분기되어 마련되고, 출구 측 단부가 열매체 공급라인(120) 상의 열매체 가열기(122) 후단에 합류하도록 마련될 수 있다. 열매체 우회라인(532)에는 열매체 우회라인(532)을 따라 이송되는 열매체의 유량을 조절하는 유량조절밸브(533)가 마련될 수 있다.
유량조절밸브(533)는 온도센서(531)가 측정한 해수의 온도정보에 근거하여 개폐작동이 제어될 수 있다. 일 예로, 온도센서(531)가 측정한 열매체 가열기(122)로부터 배출되는 해수의 온도가 결빙이 발생할 수준의 온도인 경우, 유량조절밸브(533)는 열매체 우회라인(532)을 따라 이송되는 열매체의 유량을 증가시키는 방향으로 작동할 수 있다. 이로써 열매체 공급라인(120) 상에서 열매체 가열기(122)를 경유하는 열매체의 유량이 감소함에 따라 열매체 가열기(122)에서 해수순환라인(150) 상의 해수 측으로 전달되는 냉열이 감소됨으로써, 해수순환라인(150) 상에서 열매체 가열기(122)로부터 배출되는 해수의 온도가 상승할 수 있다. 이와는 반대로, 온도센서(531)가 측정한 열매체 가열기(122)로부터 배출되는 해수의 온도가 결빙의 우려가 없는 수준의 온도인 경우, 유량조절밸브(533)는 열매체 우회라인(532)을 따라 이송되는 열매체의 유량을 감소시키는 방향으로 작동할 수 있다. 이로써 열매체 공급라인(120) 상에서 열매체 가열기(122)를 경유하는 열매체의 유량이 증가함에 따라 열매체 가열기(122)에서 열매체와 해수의 열교환이 보다 충분하게 이루어질 수 있으며 이를 통해 열매체의 충분한 가열이 이루어져 액화가스 재기화 시스템(500)의 재기화 성능 및 효율이 향상될 수 있다. 유량조절밸브(533)는 온도센서(531)가 측정한 해수의 온도정보에 근거하여 작업자에 의해 수동적으로 작동이 제어되거나, 선박의 자동 제어시스템에 의해 개폐여부 및 개폐정도가 자동적으로 조절될 수 있다.
유량조절밸브(533)는 열매체 우회라인(532)이 열매체 공급라인(120)으로부터 분기되는 지점에 삼방밸브로 마련되고, 삼방밸브가 온도센서(531)가 측정한 해수 온도정보에 근거하여 열매체 가열기(122) 측으로 공급되는 열매체의 유량과 열매체 우회라인(532)으로 공급되는 열매체의 유량을 조절하도록 마련될 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시 예에 의한 액화가스 재기화 시스템(100, 200, 300, 400, 500)은 낮은 온도의 해수를 열원으로 활용하더라도 액화가스의 재기화 공정을 효과적으로 수행할 수 있으며, 액화가스 재기화 성능 및 효율이 향상되는 효과를 가질 수 있다.
또한, 재기화된 천연가스의 온도와 더불어, 열매체의 온도 및 해수의 온도를 용이하게 조절 및 제어할 수 있으므로, 안정적인 재기화 공정을 도모함과 동시에 단순한 구조로서 효율적인 설비 운용을 도모하는 효과를 가질 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100, 200, 300, 400, 500: 재기화 시스템
110: 재기화라인 111: 제1열교환기
112: 제2열교환기 120: 열매체 공급라인
121: 순환펌프 122: 열매체 가열기
123: 제1히터 124: 제1매체순환라인
125: 제2매체순환라인 126: 제2히터
230, 330: 제1온도제어부 231, 331: 제1온도센서
232, 333: 제1유량조절밸브 240, 340: 제2온도제어부
241, 341: 제2온도센서 242, 342: 열매체 우회라인
243, 343: 제2유량조절밸브 332: 액화가스 우회라인
430: 열매체 온도제어부 431: 온도센서
432: 열매체 우회라인 433: 유량조절밸브
530: 해수 온도제어부 531: 온도센서
532: 열매체 우회라인 533: 유량조절밸브

Claims (9)

  1. 액화가스를 재기화하여 수요처로 공급하는 재기화라인;
    상기 재기화라인을 따라 이송되는 액화가스와 열매체를 순차적으로 열교환시키는 제1열교환기와 제2열교환기;
    열매체를 순환시키는 순환펌프와, 상기 순환펌프에 의해 순환되는 열매체를 열원과 열교환시키는 열매체 가열기, 상기 열매체 가열기를 거쳐 열교환된 열매체를 보조적으로 가열하는 제1히터를 구비하는 열매체 공급라인;
    상기 열매체 공급라인으로부터 송출되는 열매체 중 제1열매체를 상기 제1열교환기를 경유하여 상기 순환펌프 전단으로 순환시키는 제1매체순환라인; 및
    상기 열매체 공급라인으로부터 송출되는 열매체 중 제2열매체를 보조적으로 가열하는 제2히터를 구비하고, 제2히터를 거쳐 가열된 제2열매체를 상기 제2열교환기를 경유하여 상기 순환펌프 전단으로 순환시키는 제2매체순환라인;을 포함하는 액화가스 재기화 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열원은 해수(Seawater)로 이루어지고,
    상기 열매체 가열기 측으로 해수를 공급 및 순환시키는 해수순환라인;을 더 포함하는 액화가스 재기화 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1히터 또는 상기 제2히터는
    스팀(Steam) 및 각종 설비에서 발생하는 폐열 중 적어도 어느 하나를 열원으로 하는 열교환장치를 포함하는 액화가스 재기화 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 재기화라인을 거쳐 재기화되어 상기 수요처로 공급되는 기화가스의 온도를 조절하는 제1온도제어부;를 더 포함하고,
    상기 제1온도제어부는
    상기 수요처로 공급되는 기화가스의 온도를 측정하는 제1온도센서 및 상기 제2매체순환라인으로 유입되는 제2열매체의 유량을 조절하는 제1유량조절밸브를 포함하고,
    상기 제1유량조절밸브는
    상기 제1온도센서가 측정한 기화가스 온도정보에 따라 개폐작동이 제어되는 액화가스 재기화 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2열교환기를 경유하는 제2열매체의 온도를 조절하는 제2온도제어부;를 더 포함하고,
    상기 제2온도제어부는
    상기 제2열교환기로 공급되는 제2열매체의 온도를 측정하는 제2온도센서와, 상기 제2매체순환라인으로 유입된 제2열매체의 일부를 상기 제2히터로부터 우회하여 상기 제2열교환기로 공급하는 열매체 우회라인 및 상기 열매체 우회라인을 따라 이송되는 제2열매체의 유량을 조절하는 제2유량조절밸브를 포함하고,
    상기 제2유량조절밸브는
    상기 제2온도센서가 측정한 제2열매체의 온도정보에 근거하여 개폐작동이 제어되는 액화가스 재기화 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 재기화라인을 거쳐 재기화되어 상기 수요처로 공급되는 기화가스의 온도를 조절하는 제1온도제어부;를 더 포함하고,
    상기 제1온도제어부는
    상기 수요처로 공급되는 기화가스의 온도를 측정하는 제1온도센서와, 상기 재기화라인 상의 상기 제1열교환기를 경유한 액화가스의 일부를 상기 제2열교환기로부터 우회하여 상기 수요처로 공급하는 액화가스 우회라인 및 상기 액화가스 우회라인을 따라 이송되는 액화가스의 유량을 조절하는 제1유량조절밸브를 포함하고,
    상기 제1유량조절밸브는
    상기 제1온도센서가 측정한 기화가스 온도정보에 따라 개폐작동이 제어되는 액화가스 재기화 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2열교환기를 경유하는 제2열매체의 온도를 조절하는 제2온도제어부;를 더 포함하고,
    상기 제2온도제어부는
    상기 제2열교환기로 공급되는 제2열매체의 온도를 측정하는 제2온도센서와, 상기 제2매체순환라인으로 유입된 제2열매체의 일부를 상기 제2히터로부터 우회하여 상기 제2열교환기로 공급하는 열매체 우회라인 및 상기 열매체 우회라인을 따라 이송되는 제2열매체의 유량을 조절하는 제2유량조절밸브를 포함하고,
    상기 제2유량조절밸브는
    상기 제2온도센서가 측정한 열매체 온도정보에 근거하여 개폐작동이 제어되는 액화가스 재기화 시스템.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 열매체 공급라인으로부터 송출되는 열매체의 온도를 조절하는 열매체 온도제어부;를 더 포함하고,
    상기 열매체 공급라인으로부터 송출되는 열매체의 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 열매체 가열기를 거쳐 열교환된 열매체의 일부를 상기 제1히터로부터 우회하여 상기 열매체 공급라인 상의 상기 제1히터 후단으로 공급하는 열매체 우회라인 및 상기 열매체 우회라인을 따라 이송되는 열매체의 유량을 조절하는 유량조절밸브를 포함하고,
    상기 유량조절밸브는
    상기 온도센서가 측정한 열매체 온도정보에 근거하여 개폐작동이 제어되는 액화가스 재기화 시스템.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 열매체 가열기를 경유하여 배출되는 해수의 온도를 조절하는 해수 온도제어부;를 더 포함하고,
    상기 해수 온도제어부는
    상기 해수순환라인 상의 상기 열매체 가열기를 경유한 해수의 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 순환펌프에 의해 순환되는 열매체의 일부를 상기 열매체 가열기로부터 우회하여 상기 열매체 공급라인 상의 상기 열매체 가열기 후단으로 공급하는 열매체 우회라인 및 상기 열매체 우회라인을 따라 이송되는 열매체의 유량을 조절하는 유량조절밸브를 포함하고,
    상기 유량조절밸브는
    상기 온도센서가 측정한 해수 온도정보에 근거하여 개폐작동이 제어되는 액화가스 재기화 시스템.
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