KR20180115313A - 액화 가스 저장 탱크를 작동시키는 방법 및 lng와 증발 가스를 수용하기 위한 액화 가스 저장 탱크 - Google Patents

액화 가스 저장 탱크를 작동시키는 방법 및 lng와 증발 가스를 수용하기 위한 액화 가스 저장 탱크 Download PDF

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유르겐 에쓸러
토마스 티데만
안드레아스 함뷔커
한스-크리스티안 하르만-퀸
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티지이 마린 개스 엔지니어링 게엠베하
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Abstract

본 발명은 LNG 및 증발 가스(BOG)(boil-off gas)를 수용하기 위한 탱크 공간(tank volume)(2)을 갖는 액화 가스 저장 탱크(1)를 작동하는 방법에 관한 것으로, 가스 상태의 BOG 스트림 및 액체 LNG 스트림이 상기 탱크 공간에 공급되며, BOG 스트림은 LNG 스트림 내로 도입되고, 후속하여, 생성된 BOG-LNG 혼합물이 상기 탱크 공간 내로 도입되는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 대응하는 액화 가스 저장 탱크에 관한 것이다.

Description

액화 가스 저장 탱크를 작동시키는 방법 및 LNG와 증발 가스를 수용하기 위한 액화 가스 저장 탱크
본 발명은 액화 가스 저장 탱크를 작동시키는 방법 및 액화 천연 가스(LNG) 및 증발 가스(BOG)(boil-off gas)를 수용하기 위한 탱크 공간을 갖는 액화 가스 저장 탱크에 관한 것이며, 각각 이러한 액화 가스 저장 탱크를 갖는 부유식 저장 장치(FSU)(Floating Storage Unit), LNG 운반선, 재기화 바지선(regas barge), LNG 기반 작동 차량 및 LNG 기반 작동 발전소에 관한 것이다.
LNG를 저장하기 위한 액화 가스 저장 탱크들은 예를 들어, 해외 이송 후에 소비자 네트워크에 공급하기 전에 LNG 운반선들의 이송 탱크들 또는 홀드-업 탱크들(예를 들어 FSU들 또는 재기화 바지선들)로서 사용되거나, 또는 저장/연료 탱크들(예를 들어 LNG 기반 작동 해상 또는 육상 차량들 또는 고정식 가스 발전소에서)로서 사용된다.
사용되는 액화 가스 저장 탱크의 종류에 관계없이, 그 내부에 존재하는 LNG는 광범위한 단열 수단을 사용함에도 불구하고, 느리지만, 지속적인 열에 원칙적으로 노출되며, 이는 탱크의 주변 공기와의 큰 온도 차 때문이다.
이러한 LNG의 가열이 많을수록 액체로부터 기상(gaseous phase)으로 통과하는 저장된 LNG의 양이 많아지고, 따라서 액화 가스 저장 탱크의 탱크 공간의 내부 압력인 이른바 BOG가 증가한다. 가열과 마찬가지로 이러한 압력 증가도 느리지만, 그러나 지속적으로 일어난다. 대책들이 적시에 취해지지 않는 한, 탱크 쉘은 조만간 탱크 구조에 따라 파손될 위험이 있다. 따라서, 공지된 액화 가스 저장 탱크들에서, 일반적으로 BOG를 배출할 수 있는 가능성이 제공되며, 이어서 BOG를 자유롭게 태우거나 소비자에게 공급할 수 있다.
또한, BOG가 압축되고, 다시 액화되고, 이어서 LNG로서 액화 가스 저장 탱크의 탱크 공간 내에서 재순환되는 공지된 해결책들이 있다. 그러나 이와 관련하여 공지된 해결책들은 액체 상태로 BOG를 다시 이송하기 위해 LNG 및/또는 BOG를 위한 복잡하고 설치-공간-집약적인 프로세싱 회로들을 필요로 한다.
미국 특허 명세서 US 3,733,838 호에는 액체 LNG가 탱크로부터 배출되고, 열 교환기 및 히터에 의해 가열되고 기상으로 전달되는 BOG 재액화 시스템이 공지되어 있다. 이러한 가스 상태의 LNG는 이후 탱크로부터 배출된 BOG와 혼합되고, 상기 열 교환기 내에서 냉각되고, 팽창 밸브를 통과한 후에 다시 액상으로 탱크 내로 도입된다. 이러한 프로세스는 라인 라우팅(line routing)의 유연성을 제한하는 열 교환기 및 열 에너지를 최소화하는 목표에 위배되는 능동 히터(active heater)가 필요하므로 탱크 내의 압력이 상승한다.
유럽 특허 출원 EP 1 956 287 A2에 따른 또 다른 해결책은 능동 히터 없이도 가능하지만, 필요한 응축 성능을 제공하기 위해 2개의 별도의 유체 회로들을 필요로 한다. 첫 번째 회로에서, 탱크의 상부로부터의 BOG는 탱크의 하부로 가압된다; 제 2 회로에서, 탱크의 하부로부터의 LNG가 탱크의 상부에 분사된다. 따라서 필요한 응축은 궁극적으로 서로 분리되어 제공되는 2개의 유체 회로들로 이루어지며, 2개의 유체 회로들 모두 큰 비용으로 탱크 상 및 탱크 내에 장착되어야 한다.
본 발명의 목적은 보다 간단한 방법으로 BOG의 액화를 위한 충분한 용량을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 독립항 제 1 항의 특징들을 갖는 방법 및 독립항 제 7 항의 특징들을 갖는 액화 가스 저장 탱크에 의해 해결된다. FSU, LNG 운반선, 재기화 바지선, LNG 기반 작동 차량 및 LNG 기반 작동 발전소가 청구항 제 15 항에 청구되어 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, LNG 및 증발 가스(BOG)(boil-off gas)를 수용하기 위한 탱크 공간(tank volume)을 갖는 액화 가스 저장 탱크를 작동시키는 방법이 제안되며, 가스 상태의 BOG 스트림 및 액체 LNG 스트림이 탱크 공간에 공급된다. 상기 방법에서, BOG 스트림은 LNG 스트림 내로 도입되고 후속하여 생성된 BOG-LNG 혼합물은 탱크 공간 내로 도입된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, LNG 및 증발 가스(BOG)를 수용하기 위한 탱크 공간을 갖는 액화 가스 저장 탱크가 제안되며, 상기 액화 가스 저장 탱크는 기체 BOG를 안내하기 위한 BOG 도관(conduit) 및 액체 LNG를 안내하기 위한 LNG 도관을 포함한다. BOG 도관 및 LNG 도관은 공통 BOG-LNG 도관 내로 개방되며, BOG 도관 및 LNG 도관은 BOG-LNG 혼합물을 안내하고 상기 탱크 공간 내로 개방된다.
액화 가스 공급 체인, FSU, LNG 운반선, 재기화 바지선(regas barge), 또는 LNG 기반 작동 해상 또는 육상 차량 또는 LNG 기반 작동 발전소에서의 여러 지점들에 본 발명을 적용함으로써 특히 본 발명을 가능한 한 광범위하게 적용하고/하거나 본 발명의 이점들을 더욱 강화하기 위해서, 본 발명의 다음 양태들이 제안되며, 여기서 각 지점들은 본 발명에 따른 적어도 하나의 액체 가스 저장 탱크를 갖는다.
본 발명에 따른 설계로 인해, BOG 액화 프로세스는 설치 공간의 감소된 지출 및 개선된 액화 성능을 또한 제공할 수 있는 라인 및 열 관리 구성요소들의 최소화된 요구와 함께 구조적인 면에서 매우 용이하게 실현될 수 있다. 또한, 탱크 쉘 내에 보다 적은 개수의 개구들을 필요로 하는 액화 가스 저장 탱크가 제공될 수 있다.
본 발명은 가능한 한 액화 회로의 상류에 액체 LNG와 가스 상태의 BOG를 함께 공급하는 동시에 BOG가 정적이 아닌-흐르는LNG 내로 도입되도록 보장하는 아이디어에 기초한다. 한편으로, 불필요한(superfluous) 파이프 도관들을 따르는 열의 입력은 생략될 수 있고, 다른 한 편으로는 액체 LNG 내의 가스 상태 BOG의 수축(take-up) 및 응축(condensation)은 단순화될 수 있다.
LNG 스트림 내로 BOG를 가압하면 BOG 스트림의 압력이 LNG 스트림의 포화 압력보다 높을수록 더 잘 작동한다. BOG 스트림의 압력이 상류 단부에서 압축기에 의해 증가되는지, 또는 BOG가 이미 -비교적-고압으로 존재하는, 또 다른 탱크(동의어: 리저버(reservoir))로부터 직접 공급되는지의 여부는 무관하다.
LNG 스트림 내로 도입된 후 초기 가스 상태의 BOG의 응축은 액화 가스 저장 탱크의 탱크 공간의 압력 조건들에 기반하여 LNG 스트림의 보조-냉각(sub-cooling)을 보다 잘 나타난다. LNG 스트림이 이러한 의미에서 보조-냉각되는 한, 도입된 BOG 스트림은 응축될 수 있다(동의어: 응축, 용해, 압입, 주입).
본 발명에 따른 액화 가스 저장 탱크의 작동은 LNG 및/또는 BOG를 갖는 액화 가스 저장 탱크의 탱크 공간의 충진(filling) 작동 및 배수(draining) 작동 모두와 저장 작동을 포함할 수 있으며, 시간의 흐름에 따라 증가하는 BOG 함량에 기인한 상승하는 탱크 압력에 대항하는 것이 필요하다. 본 명세서에서, "작동"이라는 용어는 LNG 및/또는 BOG의 충진 량의 변화(따라서 대부분 BOG 압력의 변화) 및 실질적으로 동일하게 남아있는 충진 량을 갖는 압력 조절 모두를 포함한다.
현재의 경우, 증발 가스(BOG)는 가스 상태의 LNG, 특히 탱크 내의 온도 조건 또는 압력 조건의 변화로 인해 액상으로부터 기상으로 통과되는 LNG인 것으로 이해된다. 본 발명에 따르면, BOG는 본 발명 또는 개발에 따른 액화 가스 저장 탱크의 탱크 공간 내에서 "형성"될 수 있거나, 본 발명에 따라 탱크 공간이 채워진 종래의 탱크로부터 기인할 수도 있다.
본 발명에 따른 도관은 특히 파이프 도관 또는 다수의 파이프 도관들의 조립체로 이해되며, 상기 파이프 도관들은 바람직하게는 액화 가스의 운반을 위해 통상적인 온도 조건 및/또는 압력 조건 하에서 LNG 및/또는 BOG를 운반하도록 바람직하게 구비된다. 이를 위해 상응하는 보강재들 및/또는 단열재들이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 방법을 사용함으로써 액화 가스 저장 탱크에 적재하고 따라서 설치 공간 및 가능하게는 라인 구성요소들을 추가로 보호할 수 있도록, 바람직한 개발에 따른 BOG 스트림을 위한 BOG 및/또는 LNG 스트림을 위한 LNG의 적어도 일부는 탱크 공간 외부로부터, 특히 FSU(Floating Storage Unit) 또는 LNG 운반선 또는 재기화 바지선(Regas Barge)의 적어도 하나의 연결된 리저버로부터 액화 가스 저장 탱크로 공급된다. 이를 위해, BOG 및/또는 LNG용 적재 도관들이 바람직하게는 제공된다.
액화 가스 저장 탱크의 작동시의 다양한 기능들, 예를 들어 액화 가스 저장 탱크 내에 이미 존재하는 BOG의 적재 및 압력 조절은, 따라서 결합되거나 동시에 수행될 수 있다.
바람직한 개발에 따라, BOG 스트림에 대한 BOG의 적어도 일부 및/또는 LNG 스트림에 대한 LNG의 적어도 일부는 액화 가스 저장 탱크 자체의 탱크 공간으로부터 배출되며, 특히 적재 작업 또는 하역 작업과 무관하게 탱크 공간 내에서 압력 조절을 수행할 수 있어야 한다. 이를 위해, BOG 및/또는 LNG용 재순환 도관들이 바람직하게 제공되며, 여기서 BOG 스트림 및 LNG 스트림은 본 발명에 따라 함께 공급된다.
따라서 탱크 공간 내의 압력 조건 및/또는 온도 조건은 보다 긴 시간 동안 원하는 범위로 유지될 수 있다.
바람직하게는, LNG는 펌프를 통해 탱크 공간의 하측 영역으로부터 LNG 도관 내로 펌핑되며/되거나 BOG는 내부에 배치된 BOG 도관 및 압축기에 의해 탱크 공간의 상측 영역으로부터 흡입된다. LNG 및 BOG의 생성된 스트림들은 바람직하게는 본 발명에 따라 서로 함께 공급된다.
액화 가스 저장 탱크 내의 압력 조절을 가능한 한 유연하고 미세 조정가능한 방식으로 수행하기 위해서는, 탱크 공간 및 적어도 하나의 연결된 리저버로부터의 BOG는 바람직한 개발에 따른 BOG 스트림 및/또는 탱크 공간 및 LNG 스트림에 공급된 적어도 하나의 연결된 리저버로부터의 LNG로 공급된다.
바람직하게는, 적재 도관들(동의어: 충진 조립체들) 및/또는 재순환 도관들(동의어: 재순환 회로들)이 형성되어 서로 유도되어 공동으로 탱크 공간 내로 개방되도록 제공된다. 예를 들어, 일 측에서는, LNG 적재 도관 및 LNG 재순환 도관 및 타 측에서는, BOG 적재 도관 및 BOG 재순환 도관이 먼저 합쳐질(brought together) 수 있으며, 즉, 유동 방향으로 결합되며, 후속하여 결합된 LNG 도관 및 결합된 BOG 도관이 본 발명에 따라 연결될 수 있다.
또한, BOG 스트림 내에 존재하지 않는 BOG를 응축할 수 있도록 하기 위해, 바람직한 개발에 따른 BOG-LNG 혼합물은, 가스 상태로 탱크 공간의 LNG 충진 레벨 위로 도입된다. 바람직하게는, 도입시 이미 공통 BOG-LNG 도관 내에 안내된 전체 BOG-LNG 혼합물이 액상으로 존재하며/존재하거나 특히 바람직하게는 비교적 따뜻한 BOG의 이미 수행된 도입에도 불구하고 탱크 공간 내의 압력 조건들에 대하여 여전히 보조-냉각된다.
선택적으로 또는 부가적으로, 바람직한 개발에 따른 BOG-LNG 혼합물은 탱크 공간의 LNG 충진 레벨 아래의 액체 LNG로 도입된다. 이는 특히 온도 분포와 관련하여 탱크 공간의 내용물의 최적의 혼합을 제공할 수 있다.
액화 가스 저장 탱크가 본 발명에 따른 공통 BOG-LNG 도관에 의해 충진될 수 있고 따라서 설치 공간 및 가능하게는 라인 구성요소들을 추가로 아낄 수 있음을 보장하기 위해, 특히 탱크 공간으로부터 떨어진 그들의 단부에서 바람직한 개발에 따른 BOG 도관 및/또는 LNG 도관은, 적어도 하나의 연결가능한 리저버, 특히 FSU(Floating Storage Unit) 또는 LNG 운반선 또는 Regas 바지선으로의 유체 인터페이스를 포함하며/포함하거나 연결된 리저버로부터의 탱크 공간에 BOG 또는 LNG를 공급하도록 장착되어 있다.
이러한 유체 인터페이스는 -그것이 종단하는 도관의 종류에 따라- LNG 인터페이스 및/또는 BOG 인터페이스로 구성될 수 있다. 이는 또한 LNG 또는 BOG의 취급을 위해 표준화된 인터페이스일 수도 있지만, 특정 종류의 리저버를 액화 가스 저장 탱크에 연결하는 데 적합한 인터페이스일 수도 있다.
충진 작업과 무관하게 탱크 공간에 압력 조절을 제공하기 위해, 바람직한 개발에 따른 BOG 도관은 LNG 충진 레벨 위의 탱크 공간으로부터 가스 상태의 BOG를 배출하도록 구비되며/구비되거나 LNG 도관은 LNG 충진 레벨 아래의 탱크 공간으로부터 액체 LNG를 배출하도록 구비된다.
본 발명에 따른 LNG 충진 레벨은 예를 들어, 액체 LNG로 탱크 공간의 최대 및 최소 충진 레벨을 나타내는 사전결정된 충진 레벨 및/또는 높이 영역일 수 있다. 바람직하게는, 제 2 경우에서, BOG의 배출을 위한 BOG 도관이 높이 영역의 상한치보다 위에 배치되고(보통의 경우, BOG가 항상 그곳에 존재하기 때문에), LNG의 배출을 위한 LNG 도관은 높이 영역의 하한치보다 아래에 배치된다(보통의 경우 LNG가 항상 그곳에 존재하기 때문에).
또한, BOG 스트림 내에 존재하지 않는 BOG를 응축할 수 있도록, 바람직한 개발에 따른 탱크 공간 내로의 공통 BOG-LNG 도관의 오리피스는 탱크 공간의, 특히 사전결정된, LNG 충진 레벨 위에 배치된다.
바람직하게는, 오리피스는 BOG-LNG 혼합물을 분무하기 위한, 특히 LNG 충진 레벨 위에 존재하는 BOG에 대한 최적의 응축 효과를 획득하기 위한 분무 노즐을 포함한다.
대안적으로 또는 부가적으로, 탱크 공간 내로의 공통 BOG-LNG 도관의 오리피스는, 특히 균일한 온도 분포와 관련하여 탱크 공간 내의 액체 LNG의 최적의 혼합을 달성하기 위해, 탱크 공간의 특히 사전결정된, LNG 충진 레벨 아래에 배치된다.
또한 소비자 또는 소비자 네트워크들에 통합하기 위해 필요한 배관을 줄이기 위해, 바람직한 개발에 따른 LNG 도관에는 탱크 공간으로부터 소비자/소비자 네트워크로 LNG를 공급할 수 있도록 구비된 소비자/소비자 네트워크로의 인터페이스가 포함된다. 동일한 이유로, 바람직한 개발에 따른 BOG 도관은 BOG를 탱크 공간으로부터 소비자/소비자 네트워크로 공급하도록 구비된 소비자/소비자 네트워크로의 인터페이스를 포함한다.
본 발명의 다양한 양태들의 유리한 실시예들은 종속항들의 주제이다. 본 발명의 다른 특징들, 장점들 및 가능한 용도들은 도면들과 관련하여 이하의 설명으로부터 취해질 수 있으며, 상이한 도면들에서 유사한 구성요소들은 동일한 도면 부호로 표시될 수 있다. 도면들에서, 부분적으로 강하게 개략적인 표현으로,
도 1은 외부에서 공급된 BOG-LNG 도관을 구비한 본 발명의 실시예에 따른 액화 가스 저장 탱크의 단면도를 도시한다;
도 2는 탱크 공간으로부터 공급되는 BOG-LNG 도관을 갖는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액화 가스 저장 탱크의 단면도를 도시한다;
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액화 가스 저장 탱크의 단면도를 도시하며, 여기서 BOG 도관 및 LNG 도관은 탱크 쉘 내에 완전히 배치되어 있다;
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액화 가스 저장 탱크의 단면도를 도시하며, BOG-LNG 혼합물은 LNG 충진 레벨 아래로 주입된다;
도 5는 결합가능한 이송 탱크와 소비자 네트워크들이 연결되는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액화 가스 저장 탱크의 단면도를 도시한다;
도 6은 특히 BOG-LNG 혼합물이 LNG 충진 레벨 아래로 주입된다는 점에서 도 5에 따른 액화 가스 저장 탱크와 상이한 액화 가스 저장 탱크의 단면도를 도시한다;
도 7은 액화 가스 저장 탱크의 단면도를 도시하며, 본 단면도에서는 결합가능한 이송 탱크 및 소비자 네트워크들 옆에 견고하게 설치된 저장 탱크가 또한 연결된다.
도 1은 본 발명이 충진 조립체(3)에 적용된 탱크 공간(2)을 갖는 액화 가스 저장 탱크(1)를 도시한다.
액화 가스 저장 탱크(1)는 단열 층(6)에 의해 액화 가스 저장 탱크(1)의 주위에 대하여 단열된 탱크 쉘(4)에 의해 경계가 정해진다.
액화 가스 저장 탱크(1)는 LNG 충진 레벨(8)까지 액체 LNG(10)로 충진되며; LNG 충진 레벨(8) 위의 액화 가스 저장 탱크(1)는 기체 상태의 BOG(12)로 채워진다. 액화 가스 저장 탱크(1)는 기체 상태 BOG를 전도하기 위한 BOG 관(14)을 포함하는데, BOG는 외부 원으로부터 BOG가 탱크 공간(2)으로 공급될 수 있다.
액화 가스 저장 탱크(1)는 기체 상태 BOG를 안내하기 위한 BOG 도관(conduit)(14)을 포함하는데, 이를 통해 BOG는 외부 공급원으로부터 탱크 공간(2)으로 공급될 수 있다. 또한, 액화 가스 저장 탱크(1)는 액체 LNG를 안내하기 위한 LNG 도관(16)을 포함하는데, 이를 통해 LNG가 외부 공급원으로부터 탱크 공간(2)으로 공급될 수 있다. 이러한 예시적인 실시예에서, 도관 압축기(18)는 BOG 도관(14) 내에 장착되고, 도관 펌프(20)는 충분한 운반 또는 압축을 위해 LNG 도관(16) 내에 장착된다.
도관 압축기(18) 및 도관 펌프(20)의 하류에는 BOG 도관(14)의 파이프 도관 요소 및 LNG 도관(16)의 파이프 도관 요소가 공통 BOG-LNG 도관(24)으로 개방되는 연결 지점(joining point)(22)이 제공된다. 예시적인 실시예에서, 공통 BOG-LNG 도관(24)은 파이프 도관 요소로서 구성되며, 연결 지점(22)으로부터 탱크 공간(2) 내의 오리피스 지점(orifice point)(26)까지 연장되며, 파이프 도관 요소는 돌파 지점(breakthrough point)(28)에서 탱크 쉘(4)을 횡단한다.
오리피스 지점(26)에서, BOG-LNG 도관(24)은 분무 노즐(30)로 종단되며, 오리피스 지점(26)은 LNG 충진 레벨(8)보다 위에 배치된다.
LNG 충진 레벨(8) 아래에는 LNG 소비자 네트워크(36)의 인터페이스를 향해 하역 도관(unloading conduit)(34)을 통해 액체 LNG(10)를 운반하기 위한 하역 펌프(32)가 제공된다.
따라서, 본 실시예에 따른 액화 가스 저장 탱크(1)는 예를 들어 LNG 운반선과 같은 LNG 및/또는 BOG의 도시되지 않은, 외부 공급원으로부터 적재될 수 있고, LNG 소비자 네트워크(36)의 방향으로 독립적으로 다시 하역될 수 있다.
본 발명에 따른 연결 지점(22)에서 BOG 도관(14) 내의 BOG 스트림 및 LNG 도관(16) 내의 LNG 스트림을 연결시킴으로써, 기체 상태의 BOG는 액화 가스 저장 탱크(1)의 탱크 공간(2) 내로 진입하기 전에 이미 액체 LNG로 응축될 수 있다.
이러한 예시적인 실시예에서, 필요한 압력은 압축기(18)에 의해 제공되며; 그러나, 외부 공급원으로부터의 BOG가 이미 충분히 높은 압력으로 제공된다는 것도 또한 고려될 수 있다. 기존의 조건들에 따라, 공급된 LNG는 보조-냉각되어 압입된 BOG를 액화시킬 수 있다.
연결 지점(22)에서 이미 초기 단계에서 결합함으로써, 요구되는 파이프 도관 요소들의 길이는 명백하게 감소될 수 있다; 또한, 별도의 도관의 경우에 적어도 2개의 그러한 개구들(apertures) 대신에 탱크 쉘(4)을 통과하는 하나의 돌파 지점(28)만이 필요하다. 이는 종래의 설계와 비교하여, 액화 가스 저장 탱크(1)의 제조를 단순화한다.
BOG-LNG 혼합물을 분무 노즐(30)에 의해 이미 탱크 공간(2) 내에 존재하는 BOG(12) 내에 분무함으로써, 기체 상태의 BOG(12)는 추가적으로 액화되고, 따라서 상대적으로-탱크 공간(2) 내의 압력은 감소된다.
도 2는 본 발명이 재순환 회로(38)에 적용된 액화 가스 저장 탱크(1)를 도시한다.
본 실시예의 액화 가스 저장 탱크(1)는 LNG를 LNG 도관(116) 내로 운반하기 위한 도관 펌프(120)를 포함한다. 액화 가스 저장 탱크(1)는 또한 도관 압축기(118)가 배치된 BOG 도관(114)을 포함한다. LNG 도관(116) 및 BOG 도관(114)은 연결 지점(22)에서 모이며(converge) 공통 BOG-LNG 도관(24)으로 개방된다.
액화 가스 저장 탱크(1)에 BOG 또는 LNG(충진 조립체(103))를 충진하기 위해 BOG 적재 도관(BOG loading conduit)(40)이 제공되며, 이는 탱크 공간(2) 내의 LNG 충진 레벨보다 위에서 개방되며, LNG 적재 도관(42)은 LNG 충진 레벨보다 아래에서 개방된다.
액화 가스 저장 탱크의 배수(draining)를 제공하기 위해, 하역 도관(44)이 LNG 도관(116)으로부터 분기되며, 상기 LNG 도관(116)은 표준 인터페이스를 통해 LNG 소비자 네트워크(36)에 연결될 수 있는 LNG 도관(116)으로부터 분기된다. 분리 지점(46)에서, LNG가 연결 지점(22)의 방향으로 및/또는 소비자 네트워크(36)의 방향으로 안내되는지 여부에 따라 적절하게 스위칭가능한, 도시되지 않은 밸브를 통해 스위칭될 수 있다.
본 실시예에 따른 액화 가스 저장 탱크(1)에서, 가스 형태로 존재하는 BOG(12)의 양은 적재 및/또는 하역 작업들과 무관하게 재순환 회로(38)에 의해 감소될 수 있고, 따라서 탱크 공간(2) 내의 압력은 감소될 수 있다.
이러한 목적을 위해, 가스 상태의 BOG(12)는 도관(114) 및 연관된 압축기(118)에 의해 탱크 공간의 상부(LNG 충진 레벨 위)로부터 흡입되고, 펌프(120)에 의해 도관(116) 내로 이송된 보조-냉각된(sub-cooled) LNG로 압축시킴으로써 액화된다. 이는 연결 지점(22)으로부터 공통 도관(24) 내에서 달성된다.
후속하는 주입(분사 노즐(30)은 도 2에 도시되지 않음)로 인해, 추가적으로 흡입되지 않은 BOG(12)의 일부는 탱크 공간 내에서 액화되며, 추가적으로 탱크 공간(2) 내의 압력이 감소된다. 본 방법은 비교적 따뜻한 가스 상태의 BOG(12)를 공급함으로써 가열되는 액체 LNG(10)가 여전히 탱크 내 압력 조건들에 기초하여 보조-냉각되는 한 수행될 수 있다. 따라서 외부에서 공급되는, 상대적으로 차가운 LNG에 의한 냉각은 나중에 분명하게 필요해질 뿐이다.
도 3은 재순환 회로(38)의 BOG 도관 및 LNG 도관이 탱크 쉘(4) 내에 완전히 배치된 액화 가스 저장 탱크(1)를 도시한다. 또한, 이러한 액화 가스 저장 탱크는 충진 조립체(103) 및 도 1과 유사하게 구성된 LNG 소비자 네트워크(36)로의 인터페이스를 포함한다.
재순환 회로(38)를 형성하기 위해, LNG 도관(216) 및 기초적인(rudimentary) BOG 도관(214)이 탱크 쉘(4) 내에 형성된다. 2개의 도관들(216 및 214)은 모두 LNG 충진 레벨(8)보다 위에 배치된 벤투리 노즐(venturi nozzle)(48) 내로 개방된다. 연결 지점(222)은 벤투리 노즐(48)의 입구들에 배치되며; 오리피스 지점(26)은 벤투리 노즐(48)의 하류 단부로부터 진행하는, 공통 BOG-LNG 도관(224)에 배치된다.
따라서, 재순환 회로(38)는 탱크 쉘(4)의 개구가 필요없도록 설계되며, 또한 비교적 짧은 파이프 도관 요소들만 필요로 한다.
본 실시예에서의 압력 조절을 위해, 액체 LNG(10)는 펌프(120)에 의해 벤투리 노즐(48)로 운반되며, 펌프(120)는 노즐(48) 내에서 탱크 공간(2)의 압력 하에 있는 기체 상태의 BOG(12)를 끌어들일 수 있다. 도 3의 표현에서, 매우 짧은 BOG 도관(214)이 도시되어 있지만, 벤투리 노즐(48)이 적당한 입구를 갖는 한 생략될 수도 있다.
도 4는 도 1의 충진 조립체(3)와 도 2의 재순환 회로(38)가 실질적으로 서로 결합되는 액화 가스 저장 탱크(1)를 도시하며, 본 명세서에 기술된 실시예에서, 통합된 라인 조립체에는 재순환 회로(338) 및 충진 조립체(303)가 형성된다.
도 1 및 도 2에 따른 실시예들과는 달리, 도 4의 표현에서 BOG-LNG 혼합물은 LNG 충진 레벨(8) 아래의 공통 BOG-LNG 도관의 단부에서 액체 LNG(10) 내로 가압된다. 이러한 구성으로 인해, 예를 들어, 도 1에 따른 분무 노즐(30)은 그로 인해 실현되는 추가적인 액화 능력이 필요하지 않을 때 절약될 수 있다.
도 5는 결합가능한 이송 탱크(50)(예를 들어, LNG 운반선) 및 소비자 네트워크들(LNG 소비자 네트워크(36) 및 BOG 소비자 네트워크(52))가 연결되거나 연결될 수 있는 액화 가스 저장 탱크(1)를 도시한다.
이하에서 설명되는 편차들과는 별개로, 도 5에 도시된 바와 같은 액화 가스 저장 탱크(1)의 실시예는, 이송 탱크(50)와 연결된 "외부 공급원"이 그의 BOG 연결 라인(51)(기능적으로는 적어도 부분적으로 도 1의 BOG 도관(14)에 대응함) 및 LNG 연결 라인(53)(기능적으로 적어도 부분적으로 도 1의 LNG 도관(16)에 대응함)과 함께 분명하게 도시된다는 점을 제외하면, 도 4에서의 실시예와 실질적으로 동일하다. BOG 연결 라인(51)은 BOG 유체 인터페이스(15)에 의해 도 5에 따른 BOG 도관(114)에 연결되고, LNG 연결 라인(53)은 LNG 유체 인터페이스(17)에 의해 도 5에 따른 LNG 도관(116)에 연결된다.
또한 도 5에 따른 실시예는 BOG를 도시되지 않은 밸브 및 하역 라인(58)을 통해 BOG 소비자 네트워크(52) 내로 공급할 수 있어, 도 4에 따른 실시예와 상이하다. 도 4와는 달리, BOG-LNG 혼합물은 LNG 충진 레벨(8)보다 위로 분무된다.
도 6에 도시된 실시예는 BOG-LNG 혼합물이 도 4에서와 같이 LNG 충진 레벨(8) 아래로 가압된다는 점에서만 도 5에 따른 실시예와 상이하다.
도 7은 결합가능한 이송 탱크(50) 및 소비자 네트워크들(36, 52) 옆에 견고하게 설치된 저장 탱크(60)가 또한 연결되는 액화 가스 저장 탱크(1)를 도시한다.
저장 탱크(60)는 실질적으로 BOG 및 LNG에 대하여 액화 가스 저장 탱크(1)로의 인터페이스들만을 포함한다. (이송 탱크 및 저장 탱크의) LNG 충진 레벨 아래에, 액화 가스 저장 탱크(1)로부터 저장 탱크(60) 내로 LNG를 이송하기 위한 LNG 펌프(54) 및 저장 탱크(60)로부터 액화 가스 저장 탱크(1) 내로 LNG를 이송하기 위한 LNG 펌프(56) 모두가 제공된다. LNG 충진 레벨 위에는, 액화 가스 저장 탱크(1)로부터 저장 탱크(60) 내로 BOG를 이송하기 위한 BOG 압축기(62) 및 저장 탱크(60)로부터 액화 가스 저장 탱크(1) 내로 BOG를 이송하기 위한 BOG 압축기(64) 모두가 제공된다. 따라서, 저장 탱크(60)는 액화 가스 저장 탱크(1)의 하류에 또는 그 아래에, 말하자면 용적 및/또는 냉기 용량 팽창(cold capacity expansion)으로서 제공된다.
또한, 이송 탱크(50)로부터 따뜻한 BOG를 취할 필요성과 무관하게, 액화 가스 저장 탱크(1)로부터의 보다 따뜻한 LNG가 저장 탱크(60) 내로 펌핑되고 상대적으로 저온의 LNG와 혼합되는 점에서, 저장 탱크(60)는 액화 가스 저장 탱크(1) 내의 LNG의 보조-냉각의 장기간 안정화를 제공할 수 있으며, 나중에 또는 동시에 보다 저온인 LNG는 저장 탱크로부터 액화 가스 저장 탱크(1) 내로 펌핑된다.
도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 액화 가스 저장 탱크들(1)의 실시예들은 재기화 바지선(본 명세서에서는 본 발명에 따른 액화 가스 저장 탱크(1)를 수용함)의 일반적인 경우를 도시하며, 이는 LNG 운반선(본 명세서에서는 이송 탱크(50))에 의한 운송 후 및 소비자 네트워크들(36 및/또는 52) 내에 공급하기 이전에 BOG(12) 및/또는 LNG(10)에 대한 홀드-업 탱크(hold-up tank)로서 작용한다. 본 발명에 따른 액화 가스 저장 탱크(1)를 사용함으로써, 외부로부터 영향을 받지 않는 재기화 바지선에서의 임시 저장 기간은 매우 간단한 구조로 명확하게 연장될 수 있다.

Claims (15)

  1. LNG(10) 및 증발 가스(BOG)(boil-off gas)(12)를 수용하기 위한 탱크 공간(tank volume)(2)을 갖는 액화 가스 저장 탱크(1)를 작동하는 방법으로서,
    가스 상태의 BOG 스트림 및 액체 LNG 스트림이 상기 탱크 공간에 공급되며,
    - BOG 스트림은 LNG 스트림 내로 도입되며,
    - 후속하여, 생성된 BOG-LNG 혼합물이 상기 탱크 공간 내로 도입되는 것을 특징으로 하는, 작동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    BOG 스트림을 위한 BOG의 적어도 일부 및/또는 LNG 스트림을 위한 LNG의 적어도 일부가, 상기 탱크 공간의 외부로부터, 특히 FSU(Floating Storage Unit) 또는 LNG 운반선(LNG carrier) 또는 재기화 바지선(regas barge) 중 적어도 하나의 연결된 리저버(reservoir)(50)로부터 진행하여 상기 액화 가스 저장 탱크로 공급되는, 작동 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    BOG 스트림을 위한 BOG의 적어도 일부 및/또는 LNG 스트림을 위한 LNG의 적어도 일부가 상기 탱크 공간으로부터 인출되는, 작동 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 탱크 공간 및 적어도 하나의 연결된 리저버(50)로부터의 BOG가 상기 BOG 스트림에 공급되며, 및/또는,
    상기 탱크 공간 및 적어도 하나의 연결된 리저버(50)로부터의 LNG가 상기 LNG 스트림에 공급되는, 작동 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 BOG-LNG 혼합물은 상기 탱크 공간의 LNG 충진 레벨(8) 위의 가스 상태 BOG(12)로 도입되며, 특히 분무되는, 작동 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 BOG-LNG 혼합물은 상기 탱크 공간의 LNG 충진 레벨 아래의 액체 LNG(10) 내로 도입되는, 작동 방법.
  7. LNG(10) 및 증발 가스(BOG)(10)를 수용하기 위한 탱크 공간(2)을 갖는 액화 가스 저장 탱크(1)로서,
    - 가스 상태의 BOG를 안내(conducting)하는 BOG 도관(14, 114, 214), 및
    - 액체 LNG를 안내하는 LNG 도관(16, 116, 216)을 포함하며,
    상기 BOG 도관 및 LNG 도관은 공통 BOG-LNG 도관(24, 224, 324)으로 오픈되며, 상기 공통 BOG-LNG 도관은 BOG-LNG 혼합물을 안내하고 상기 탱크 공간으로 오픈되는 것을 특징으로 하는, 액화 가스 저장 탱크(1).
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 BOG 도관 및/또는 LNG 도관은, 특히 상기 BOG 도관 및/또는 LNG 도관의 탱크 공간의 반대편 단부에, 적어도 하나의 연결가능한 리저버(50), 특히 FSU(Floating Storage Unit) 또는 LNG 운반선 또는 재기화 바지선으로의 유체 인터페이스(fluid interface)(15; 17)를 포함하며, 연결된 리저버로부터 상기 탱크 공간으로 BOG 또는 LNG를 공급하도록 구비되는, 액화 가스 저장 탱크(1).
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 BOG 도관은 LNG 충진 레벨(8) 위에서 상기 탱크 공간으로부터 가스 상태의 BOG를 인출하도록 설치되며, 및/또는,
    상기 LNG 도관은 LNG 충진 레벨 아래에서 상기 탱크 공간으로부터 액체 LNG를 인출하도록 설치되는, 액화 가스 저장 탱크(1).
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탱크 공간 내로 향하는 공통 BOG-LNG 도관의 오리피스(26, 326)는, 특히 사전결정된, 상기 탱크 공간의 LNG 충진 레벨 위에 배치되는, 액화 가스 저장 탱크(1).
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 오리피스는 BOG-LNG 혼합물을 분무하기 위한 분무 노즐(30)을 포함하는, 액화 가스 저장 탱크(1).
  12. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탱크 공간 내로 향하는 공통 BOG-LNG 도관의 오리피스는, 특히 사전결정된, 상기 탱크 공간의 LNG 충진 레벨 아래에 배치되는, 액화 가스 저장 탱크(1).
  13. 제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LNG 도관은 소비자 네트워크(36)로의 인터페이스를 포함하며, 상기 인터페이스는 상기 탱크 공간으로부터 상기 소비자 네트워크로 LNG를 공급하도록 설치되는, 액화 가스 저장 탱크(1).
  14. 제 7 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 BOG 도관은 소비자 네트워크(52)로의 인터페이스를 포함하며, 상기 인터페이스는 상기 탱크 공간으로부터 상기 소비자 네트워크로 BOG를 공급하도록 설치되는, 액화 가스 저장 탱크(1).
  15. 제 7 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 액화 가스 저장 탱크(1)를 갖는 FSU(Floating Storage Unit) 또는 LNG 운반선 또는 재기화 바지선 또는 LNG 기반 작동 차량 또는 LNG 기반 작동 발전소.
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