KR20180113019A

KR20180113019A - 선박용 가스 공급 배관 시스템 및 가스 공급 방법

Info

Publication number: KR20180113019A
Application number: KR1020170044172A
Authority: KR
Inventors: 유병용
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2017-04-05
Filing date: 2017-04-05
Publication date: 2018-10-15

Abstract

본 발명은 선박용 가스 공급 배관 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스 공급용 배관이 손상되어 배관 내부로 외부 공기가 유입되거나, 유입된 외부 공기가 압축기 내부로 들어가는 것을 방지할 수 있어 안전한 선박용 가스 공급 배관 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 선박용 가스 공급 배관 시스템은, 액화가스 저장탱크; 상기 액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 압축하는 압축기; 및 상기 액화가스 저장탱크와 상기 압축기를 연결하며 증발가스가 흐르는 증발가스 이송배관;을 포함하되, 상기 증발가스 이송배관은, 상기 증발가스가 지나가는 내부관과 상기 내부관의 외면을 감싸는 외부관을 포함하는 이중관으로 마련되는 것을 특징으로 한다.

Description

선박용 가스 공급 배관 시스템 및 가스 공급 방법 {Liquefied Gas Transferring Pipeline System and Gas Transferring Method for a Ship}

본 발명은 선박용 가스 공급 배관 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스 공급용 배관이 손상되어 배관 내부로 외부 공기가 유입되거나, 유입된 외부 공기가 압축기 내부로 들어가는 것을 방지할 수 있어 안전한 선박용 가스 공급 배관 시스템 및 방법에 관한 것이다.

천연가스(NG; Natural Gas)는 메탄(methane)을 주성분으로 하고, 에탄(ethane), 프로판(propane) 등을 포함하는 화석연료로서, 최근 다양한 기술 분야에서 저공해 에너지원으로서 각광받고 있다.

천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 액화된 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)의 상태로 LNG 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. LNG는 천연가스를 대기압에서 약 -163℃ 이하의 극저온으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들어 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

이러한 LNG를 운반하는 LNG 운반선이나 LNG를 추진 엔진의 연료로 하여 운항할 수 있는 LNG 추진선박(LFS; LNG Fueled Ship)에는 LNG를 화물로써 또는 연료로써 저장할 수 있는 LNG 저장탱크가 마련된다. 극저온의 LNG를 저장하기 위해 알루미늄강, 스테인리스강, 35% 니켈강 등과 같은 극저온에 견딜 수 있는 재료로 제작될 수 있으며, 열응력 및 열수축에 강하고, 열침입을 막을 수 있는 구조로 설계된다.

이와 같이, LNG 운반선의 LNG 저장탱크는 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열을 차단하는 데에는 한계가 있고, LNG 수송과정에서 외부의 열이 LNG 저장탱크 내부로 지속적으로 전달되어 LNG 저장탱크 내에서 LNG가 지속적으로 자연 기화하여 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 발생한다.

LNG 저장탱크 내에서 증발가스가 지속적으로 생성됨으로써 LNG 저장탱크의 내압이 설정된 안전압력 이상으로 높아지게 되면 탱크가 파손될 위험이 있으므로, 안전밸브를 이용하여 증발가스를 저장탱크 외부로 배출시키는데, 일례로, 도 1에 도시된 바와 같이, LNG 저장탱크(CT)로부터 배출된 증발가스를 압축기(compressor)(CP)를 이용하여 압축시켜 선박의 엔진 등 증발가스 소비처(EG)로 공급할 수 있다.

증발가스는 일종의 LNG 손실이므로 LNG 수송효율에 중요한 문제이며, 배출시킨 증발가스를 효율적으로 처리하기 위한 다양한 방법이 시도되고 있다.

증발가스의 손실을 최소화하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 저장탱크(10) 외부로 배출시킨 증발가스는 압축기(30)에서 압축시켜 엔진(60)의 연료로써 공급하고, 압축기(30)에서 압축된 압축 증발가스 중 엔진에서 요구하는 양을 초과하는 잉여의 증발가스는 열교환기(20)에서 냉각시키고 팽창수단(40)에서 단열팽창시킴으로써 재액화시켜 저장탱크(10)로 회수할 수 있는 부분 재액화 시스템(PRS; Partial Re-liequefaction System)을 적용할 수 있다. 부분 재액화 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 팽창수단(40)을 통과한 재액화 증발가스를 기액분리하는 기액분리기(50)를 더 포함할 수도 있다.

이와 같이 증발가스를 처리하기 위한 방법으로써 부분 재액화 시스템이 적용되면, 압축기(30)의 전단에 열교환기(20)와 열교환기(20)를 제어하기 위한 각종 밸브(VV), 이물질을 걸러내기 위한 필터(FT) 등이 추가로 설치되게 된다.

증발가스는 압축기(30)로 공급되기 전에 이러한 추가 장비를 거치면서 압력 손실이 발생하게 되고, 압력 손실에 따른 증발가스의 압력 저하는 압축기(30) 전단에 음압(negative pressure)을 발생시킨다.

압축기(30) 전단에 음압이 발생하게 되면, 열교환기(20) 등 각종 장비를 통과한 증발가스가 압축기(30)로 공급되도록 경로를 제공하는 배관에 누출(leakage)이 발생하였을 때, 외부 공기가 배관으로 유입될 수 있고, 유입된 외부 공기가 압축기(30)로 유입될 수 있다.

외부 공기가 압축기(30)로 유입되면, 공기 중의 산소(O₂)가 극저온의 인화성 가스인 증발가스의 인화 위험을 높이게 되고, 공기 중의 수분은 극저온의 유체를 압축시키는 극저온용 압축기(30)의 손상을 일으키므로 매우 위험하다.

이를 방지하기 위하여, 배관이나 열교환기(20) 등 추가 장비에 의한 압력 손실을 감안하여 LNG 저장탱크(10)의 운전 압력을 높게 유지하는 방법이 적용될 수 있는데, 이러한 경우에 LNG를 공급받는 육상 터미널의 압력 제한 등에 의해 LNG 저장탱크(10)의 운전 압력 범위가 좁아지므로 선주나 화주는 LNG 운용 선박에 부분 재액화 시스템을 적용하는 것을 선호하지 않는 경향이 있다. 따라서, 이를 해결하기 위한 노력이 시급한 실정이다.

본 발명은, 상술한 바와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것을 그 목적으로 하며, 보다 구체적으로는, 증발가스를 처리하는 데 있어서, 압축기 전단에 외부 공기가 유입되는 것을 방지함으로써 액화가스 운용 선박의 운전 안정성 및 안전성을 높이고, 선주나 화주로부터 신뢰성을 확보할 수 있는 선박용 가스 공급 배관 시스템 및 방법을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 액화가스 저장탱크; 상기 액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 압축하는 압축기; 및 상기 액화가스 저장탱크와 상기 압축기를 연결하며 증발가스가 흐르는 증발가스 이송배관;을 포함하되, 상기 증발가스 이송배관은, 상기 증발가스가 지나가는 내부관과 상기 내부관의 외면을 감싸는 외부관을 포함하는 이중관으로 마련되는, 선박용 가스 공급 배관 시스템이 제공된다.

바람직하게는, 상기 압축기 상류에 마련되며 상기 증발가스의 압력 손실을 발생시키는 증발가스 처리장치;를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 증발가스 이송배관은 음압을 형성할 수 있다.

바람직하게는, 상기 내부관의 유체 누출을 감지하기 위하여 상기 이중관의 압력을 감시하는 누출 감지 수단;을 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 내부관의 유체 누출을 감지하기 위하여 상기 내부관과 외부관 사이의 유체 조성을 감시하는 누출 감지 수단;을 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 증발가스 처리장치의 상류는 이중관으로 마련되고, 상기 증발가스 처리장치의 하류는 단일관으로 마련될 수 있다.

바람직하게는, 상기 증발가스 처리장치는, 상기 압축기로 공급되는 증발가스와 상기 압축기에서 압축된 증발가스를 열교환시키는 열교환기;를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 내부관 및 외부관 사이에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급수단;을 더 포함할 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 압축시켜 소비처로 공급하되, 상기 액화가스 저장탱크로부터 상기 증발가스를 압축시키는 압축기로 도입되기 전에 증발가스는 음압을 형성하고, 상기 액화가스 저장탱크로부터 압축기로 증발가스를 이송하는 배관을 이중관으로 마련하여 상기 증발가스는 이중관의 내부관을 통해 이송되는, 선박용 가스 공급 방법이 제공된다.

바람직하게는, 상기 이중관의 내부관과 외부관 사이로 불활성 가스를 공급하여 상기 이중관으로 외부 공기가 유입되지 않도록 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 액화가스 저장탱크는 양압을 유지하도록 운전 제어할 수 있다.

바람직하게는, 상기 이중관을 통해 이송되는 증발가스를 압축기로 공급하기 전에, 상기 증발가스를 열교환기에서 열교환시켜 냉열을 회수하고, 상기 열교환기를 통과하면서 상기 증발가스의 압력이 손실될 수 있다.

바람직하게는, 상기 내부관과 외부관 사이의 압력 및 유체의 농도 중 어느 하나를 측정하여 상기 내부관으로부터 증발가스의 누출을 감시할 수 있다.

본 발명의 선박용 가스 공급 배관 시스템 및 방법에 의하면, 액화가스 저장탱크로부터 압축기로 공급되는 증발가스가 압력이 손실되어 음압을 형성하더라도, 증발가스 이송배관이 손상되어 누출이 발생하였을 때, 증발가스 이송배관으로 외부 공기가 유입되는 것을 방지할 수 있으므로 공기 유입에 의해 증발가스가 인화될 위험, 수분에 의해 압축기 등 장비가 손상될 위험 등을 예방할 수 있어 안전하다.

또한, 증발가스의 압력 손실 제약이 줄어들기 때문에 부분 재액화 등 증발가스 처리를 위한 다양한 장비 적용에 제약이 없다.

또한, 증발가스가 음압을 형성하더라도 액화가스 저장탱크의 운전 압력 범위 변화를 최소화시키거나 유지시킬 수 있으므로 선주 또는 화주로부터 신뢰성을 확보할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 LNG 선박의 증발가스 처리 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 2는 선박의 증발가스 처리 시스템의 일 실시예를 간략하게 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 가스 공급 배관 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.

본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

하기 실시예에서는 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)의 경우를 예로 들어 설명하지만, 본 발명은 다양한 액화가스(Liquefied Gas)에 적용될 수 있으며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있고, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

또한, 하기 실시예는 선박에 적용될 수 있으며, 선박은, 액화천연가스를 화물로써 운반하는 액화천연가스 운반선(LNG Carrier)이나 LNG RV(Regasification Vessel), 액화천연가스를 추진 엔진의 연료로써 사용할 수 있는 액화천연가스 추진선박(LFS)은 물론, LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit), LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading)와 같은 액화가스를 운용하는 해양 구조물도 모두 포함하는 개념이다.

즉, 본 발명은 액화가스 저장탱크, 액화가스를 연료로써 공급받는 엔진이 적용된 모든 선박에 적용할 수 있다. 그러나 선박에 한정하는 것은 아니고 육상에도 적용할 수 있음은 물론이다.

또한, 하기 실시예에서 엔진은, 증발가스를 연료로써 공급받을 수 있는 이중 연료 연소 엔진일 수 있고, 선박에 메인 추진 장치로 설치된 것일 수 있으며, 예를 들어, ME-GI 엔진(MAN Electronic Gas-Injection Engine)과 같은 고압가스 분사엔진, DFDE(Dual Fuel Diesel Electric) 엔진 또는 X-DF(eXtra long stroke Duel Fuel) 엔진과 같은 저압가스 분사엔진일 수 있다.

한편, ME-GI 엔진은, 2행정으로 구성되며, 약 300 bar 정도의 고압 천연가스를 피스톤의 상사점 부근에서 연소실에 직접 분사하는 디젤 사이클(Diesel Cyvle)을 채택하고 있고, DF 엔진은, 2행정 또는 4행정으로 구성되며, 약 6.5 bar 내지 18 bar 정도의 저압 천연가스를 연소공기 입구에 주입하여 피스톤이 올라가면서 압축시키는 오토 사이클(Otto Cycle)을 채택하고 있다.

또한, 하기 실시예에서 각 유로를 흐르는 유체는, 시스템의 운용 조건에 따라, 기체상태, 기액혼합상태, 액체상태, 또는 초임계 유체 상태일 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 가스 공급 배관 시스템 및 방법을 ME-GI 엔진을 추진엔진으로 하며 LNG 화물을 운반하는 LNG 운반선에 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 가스 공급 배관 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다. 또한, 선박의 증발가스 처리 시스템의 일 실시예를 간략하게 도시한 도 2를 더 참고할 수도 있다. 이하, 도 3 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 선박용 가스 공급 배관 시스템 및 방법을 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 가스 공급 배관 시스템은, 도 3에 도시된 바와 같이, LNG를 저장하는 LNG 저장탱크(10), LNG 저장탱크(10)에서 발생하는 증발가스를 엔진 등 증발가스 수요처(60)에서 필요로 하는 압력으로 압축시키는 압축기(30) 및 LNG 저장탱크(10)와 압축기(30)를 연결하며, 증발가스가 흐르는 증발가스 이송배관(BL1, BL2)을 포함한다.

본 실시예의 증발가스 이송배관(BL1, BL2)은, 증발가스가 지나가는 내부관(IL) 및 내부관(IL)과 일정 간격을 두고 마련되며 내부관(IL)의 외면을 감싸는 외부관(OL)으로 이루어지며, 내부관(IL)과 외부관(OL) 사이에는 중공부(HL)를 갖는다.

본 실시예에서 LNG 저장탱크(10)는 LNG를 화물로써 저장하는 화물탱크일 수 있고, LNG를 연료로써 저장하는 연료탱크일 수도 있으며, 본 실시예에서 LNG 저장탱크(10)는 화물탱크로써 멤브레인 타입(membrane type)으로 마련되는 것을 예로 들어 설명하며, LNG 운반선에 하나 이상 마련될 수 있다.

또한, 증발가스 수요처(60)는 추진 엔진, 발전 엔진, GCU(Gas Combustion Unit), 발전기(generator) 등일 수 있으며, 압축기(30)는 증발가스 수요처에서 요구하는 압력으로 증발가스를 압축시킬 수 있다.

예를 들어, 본 실시예에서는 LNG 운반선에서 발생하는 증발가스를 연료로써 공급받을 수 있으며 ME-GI 엔진인 것을 예로 들기로 하였으므로, 압축기(30)는 증발가스를 약 100 bar 내지 400 bar, 바람직하게는 약 150 bar 내지 300 bar의 고압으로 압축시킬 수 있다.

선박에서 발생하는 증발가스는, LNG 운반선의 운항 중에 LNG 저장탱크(10)에서 발생하는 증발가스, LNG의 하역 또는 벙커링(bunkering)중에 발생하는 증발가스를 모두 포함하는 개념이며, 본 실시예에서는 LNG 저장탱크(10)에서 발생하는 증발가스를 처리 또는 이송하는 것을 예로 들어 설명한다.

LNG 운반선에서는, LNG 저장탱크(10)에서 발생하는 증발가스를 압축기(30)를 이용하여 LNG 저장탱크(10) 외부로 배출시켜 엔진 등 수요처(60)에서 활용할 수 있는데, 이때 LNG 저장탱크(10)는 적정 운전 압력 범위 내에서 운전되어야 하며, 특히 멤브레인 타입의 저장탱크(10)의 경우에는 저장탱크(10)의 내압이 음압으로 떨어질 경우 멤브레인이 손상되는 등 구조 손상을 유발할 수 있기 때문에, 양압(positive pressure)을 유지하도록 제어해야 한다.

본 실시예에 따르면, 증발가스 이송배관(BL1, BL2)을 따라 흐르는 증발가스를 처리하는 데 있어서 증발가스를 압축기(30)에서 압축시켜 수요처(60)로 공급하는 것에 더하여, 압축기(30)의 상류에 필터(filter)(미도시), 밸브(미도시) 등의 증발가스 처리장치가 더 마련될 수 있다.

증발가스 이송배관(BL1, BL2)을 따라 흐르는 증발가스는 압축기(30)로 도입되기 전에 증발가스 처리장치를 통과하면서 압력 손실이 발생하게 되고, LNG 저장탱크(10)의 운전 압력은 추가적인 증발가스 처리장치에 의한 압력 손실을 반영하여 제어될 수 있으며, 압력 손실에 의해 압축기(30) 전단에 음압이 발생할 수 있다.

본 실시예에서는, 증발가스 처리장치로써, 압축기(30)로 공급되는 증발가스의 냉열을 회수하는 열교환기(20)가 마련되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다. 열교환기(20)는 압축기(30)로 공급되는 증발가스의 냉열에 의해 압축기(30)로 공급되는 증발가스와 열교환하는 매체를 냉각시킬 수 있다.

도 2를 더 참조하여 예를 들면, 열교환기(20)는 압축기(30)로 공급되는 증발가스와 압축기(30)에서 압축된 증발가스를 열교환시켜 압축기(30)에서 압축된 증발가스를 냉각시킬 수 있다. 열교환기(20)에서 냉각된 증발가스는 액화될 수 있으며, 바람직하게는 열교환기(20) 후단에 팽창수단(40)을 더 마련하여, 열교환기(20)에서 냉각된 증발가스를 단열팽창시킴으로써 액화시켜 저장탱크(10)로 회수할 수도 있다.

한편, 극저온의 증발가스를 취급하는 증발가스 이송배관(BL1, BL2)은 온도나 압력 등의 요인에 의해 손상되거나 연결부에 틈새가 발생하는 등 증발가스의 누출(leakage)이 발생할 수 있다. 상술한 바와 같이, 압축기(30)의 상류에서는 열교환기(20) 등 증발가스 처리장치를 통과하면서 증발가스의 압력이 손실되어 음압을 형성할 수 있는데, 이때 증발가스의 누출이 발생하면, 외부의 대기가 배관 내부로 유입될 수 있다.

외부의 대기가 배관 내부로 유입되면, 산소에 의해 극저온의 인화성 가스인 증발가스가 인화될 위험이 있고, 대기 중의 수분이 압축기로 유입되면 압축기의 손상을 일으킬 수 있는데, 본 실시예에 따르면, 증발가스 이송배관(BL1, BL2)을 이중관으로 마련함으로써, 증발가스 처리장치 등에 의해 압력 손실이 생기고, 그에 따라 증발가스 이송배관(BL1, BL2) 내 음압을 형성하더라도 배관이 손상되었을 때 외부의 대기가 배관 내로 유입되지 않도록 할 수 있으며, 나아가서는 압축기(30)로 대기가 유입되는 것 또한 방지할 수 있다.

본 실시예에서 증발가스 이송배관(BL1, BL2)은, LNG 저장탱크(10)로부터 압축기(30)까지 연결되는 배관 전체를 이중관으로 마련할 수도 있고, 도 3에 도시한 바와 같이, 증발가스 처리장치, 즉 본 실시예에서 열교환기(20)와 압축기(30) 사이의 증발가스 이송배관(BL2)만을 이중관으로 마련하고, LNG 저장탱크(10)로부터 열교환기(20) 사이의 증발가스 이송배관(BL1)은 단일관으로 마련할 수도 있다. 또한, 열교환기(20) 내부에서 유체가 유동하는 배관을 단일관 또는 이중관으로 마련할 수도 있을 것이다.

또한, 본 실시예에 따르면, 불활성 가스 공급수단(미도시)을 더 마련하여, 이중관의 내부관(IL) 및 외부관(OL) 사이의 중공부(HL)에 불활성 가스를 공급할 수도 있다. 중공부(HL)에 불활성 가스, 바람직하게는 건조한 불활성 가스를 공급함으로써 내부관(IL) 또는 내부관(IL) 및 외부관(OL)이 손상되더라도 외부 대기가 이중관 또는 이중관 및 압축기(30)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따르면, 증발가스 이송배관(BL1, BL2)이 손상되어 증발가스가 누출되는 것을 감지하기 위하여 누출 감지 수단을 더 마련할 수 있다.

누출 감지 수단은, 이중관, 바람직하게는 중공부(HL)의 압력을 감시(monitoring)하는 압력 측정 수단(미도시)일 수 있고, 이중관, 바람직하게는 중공부(HL)를 흐르는 유체의 조성을 감시하는 농도 측정 수단(미도시)일 수도 있으며, 압력 측정 수단 및 농도 측정 수단을 모두 마련할 수도 있다.

농도 측정 수단은, 중공부(HL)를 흐르는 불활성 가스 중의 산소(O₂) 농도를 측정함으로써 배관 손상을 감지하거나, 중공부(HL)를 흐르는 불활성 가스 중의 메탄(CH₄) 농도를 측정함으로써 증발가스의 누설을 감지할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 증발가스 이송배관(BL1, BL2)을 이중관으로 마련함으로써, 증발가스의 누설이 발생하더라도 외부 공기가 유입되지 않도록 할 수 있으므로, 증발가스 이송배관(BL1, BL2)이 음압을 형성하지 않도록 운전해야 하는 제약에서 자유로울 수 있다.

예를 들어, LNG 저장탱크(10)의 운전 압력 범위가 약 1.06 bar 내지 1.17 bar인 LNG 운반선에 있어서, 증발가스 이송배관이 단일관으로 마련된다면, 열교환기(20)에서 발생하는 압력 손실이 약 0.07 bar, 배관을 유동하면서 발생하는 압력 손실이 약 0.02 bar인 경우, LNG 저장탱크(10) 및 압축기(30) 전단에 음압이 발생하는 것을 방지하기 위해서는, LNG 저장탱크(10)가 약 1.09 bar를 유지하도록 제어되어야 하므로, 저장탱크(10)의 운전 범위는 약 1.09 bar 이상으로 좁아지게 된다.

그러나, 본 실시예와 같이, 동일한 조건 내에서 증발가스 이송배관(BL1, BL2)을 이중관으로 마련된다면, 압력 손실에 의해 증발가스 이송배관(BL1, BL2)에 음압을 형성하더라도 증발가스의 누설이 발생하는 경우, 보다 구체적으로는 내부관(IL)에 손상이 발생하더라도 음압에 의해 대기가 증발가스가 유동하는 내부관(IL)으로 유입되지 않으므로, 열교환기(20) 등 증발가스 처리장치를 압축기(30) 상류에 추가로 마련하더라도 LNG 저장탱크(10)의 운전 압력 범위를 유지할 수 있거나 좁게 조정할 필요가 없어 효율적이다.

또한, LNG 운반선은 LNG 화물을 해상을 통해 운송하여 LNG 터미널로 하역하는데, LNG 터미널은 하역하는 LNG의 압력 제한이 있기 때문에 LNG 저장탱크의 운전압력이 너무 높으면 하역이 거부될 수 있고, 따라서, 저장탱크가 양압을 유지하도록 일정 압력 이상으로 운전하는 동시에, LNG를 LNG 터미널로 하역할 수 있도록 일정 압력 이하로 운전해야 한다.

즉, LNG 운반선은 운항 중에는 LNG 저장탱크(10)가 양압을 유지할 수 있도록 일정 압력 이상이 되도록 제어하다가 LNG 터미널에 도착하기 전에 저장탱크(10)의 운전 압력을 하역 가능한 압력으로 낮추어야 한다.

따라서, 본 발명은, 증발가스 이송배관(BL1, BL2)을 이중관으로 마련함으로써 LNG 저장탱크(10)의 운전 압력을 더욱 낮게 유지할 수 있어 LNG 터미널로의 LNG 하역 시에 유리하며, 저장탱크(10)의 운전 압력 범위 제약을 완화시킬 수 있고, 또한 증발가스 이송배관(BL1, BL2)을 음압으로 운용하더라도 배관 손상에 의해 대기가 배관으로 유입되는 것을 방지할 수 있어 안전하다. 또한, LNG 저장탱크(10)와 압축기(30) 사이의 압력 손실 제약이 완화되므로 증발가스를 처리하기 위한 부분 재액화 장치 등 다양한 증발가스 처리 시스템을 적용할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

10 : LNG 저장탱크
20 : 열교환기
30 : 압축기
60 : 증발가스 수요처
BL1, BL2 : 증발가스 이송배관
IL : 내부관
OL : 외부관
BL : 중공부

Claims

액화가스 저장탱크;
상기 액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 압축하는 압축기; 및
상기 액화가스 저장탱크와 상기 압축기를 연결하며 증발가스가 흐르는 증발가스 이송배관;을 포함하되,
상기 증발가스 이송배관은, 상기 증발가스가 지나가는 내부관과 상기 내부관의 외면을 감싸는 외부관을 포함하는 이중관으로 마련되는, 선박용 가스 공급 배관 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 압축기 상류에 마련되며 상기 증발가스의 압력 손실을 발생시키는 증발가스 처리장치;를 더 포함하는, 선박용 가스 공급 배관 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 증발가스 이송배관은 음압을 형성하는, 선박용 가스 공급 배관 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 내부관의 유체 누출을 감지하기 위하여 상기 이중관의 압력을 감시하는 누출 감지 수단;을 더 포함하는, 선박용 가스 공급 배관 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 내부관의 유체 누출을 감지하기 위하여 상기 내부관과 외부관 사이의 유체 조성을 감시하는 누출 감지 수단;을 더 포함하는, 선박용 가스 공급 배관 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 증발가스 이송배관은,
상기 증발가스 처리장치의 상류는 이중관으로 마련되고,
상기 증발가스 처리장치의 하류는 단일관으로 마련되는, 선박용 가스 공급 배관 시스템.
청구항 2 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증발가스 처리장치는,
상기 압축기로 공급되는 증발가스와 상기 압축기에서 압축된 증발가스를 열교환시키는 열교환기;를 포함하는, 선박용 가스 공급 배관 시스템.
청구항 2 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내부관 및 외부관 사이에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급수단;을 더 포함하는, 선박용 가스 공급 배관 시스템.
액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 압축시켜 소비처로 공급하되,
상기 액화가스 저장탱크로부터 상기 증발가스를 압축시키는 압축기로 도입되기 전에 증발가스는 음압을 형성하고,
상기 액화가스 저장탱크로부터 압축기로 증발가스를 이송하는 배관을 이중관으로 마련하여 상기 증발가스는 이중관의 내부관을 통해 이송되는, 선박용 가스 공급 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 이중관의 내부관과 외부관 사이로 불활성 가스를 공급하여 상기 이중관으로 외부 공기가 유입되지 않도록 하는, 선박용 가스 공급 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 액화가스 저장탱크는 음압 이상이 되도록 운전 제어하는, 선박용 가스 공급 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 이중관을 통해 이송되는 증발가스를 압축기로 공급하기 전에,
상기 증발가스를 열교환기에서 열교환시켜 냉열을 회수하고,
상기 열교환기를 통과하면서 상기 증발가스의 압력이 손실되는, 선박용 가스 공급 방법.
청구항 9 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내부관과 외부관 사이의 압력 및 유체의 농도 중 어느 하나를 측정하여 상기 내부관으로부터 증발가스의 누출을 감시하는, 선박용 가스 공급 방법.