KR20190031245A - 연료 증기 회수 및 사용 시스템 - Google Patents

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Abstract

연료 증기 회수 및 사용 시스템은 환기 파이프(1)에 의해 서비스 스테이션의 연료 탱크(2)에 연결될 수 있는 응축 모듈(10)을 포함하며, 상기 환기 파이프를 통하여 연료 증기가 극저온 응축 모듈(10)로 이동되어 상기 응축 모듈에서 상기 연료 증기가 응축되고, 극저온 응축 모듈(10)은 연료 탱크(2)로의 응축된 증기를 위한 리턴 파이프(18)를 더 포함하며, 상기 극저온 응축 모듈(10)은 응축에 의해 증기의 온도를 낮추는 극저온 증발기(11) 및 상기 극저온 증발기(11)에서 응축되지 않은 증기를 처리하는 처리 요소(22)를 포함한다.

Description

연료 증기 회수 및 사용 시스템
본 발명은 연료 서비스 스테이션(fuel service station) 및 오일 터미널(oil terminal)에서 연료 증기(fuel vapor) 회수 및 사용 시스템에 관한 것이다.
종래에는, 화물을 운반하는 연료 공급용 탱커 트럭이 배달 장소, 예를 들면 서비스 스테이션에 도착하면, 탱크는 호스에 의해 지하 또는 지상의 높이 세운(overhead) 연료 저장 탱크에 연결된다.
연료의 이동은 중력에 의해 수행되거나 압력에 의해 보조될 수 있다. 연료는 탱크에서 덕트 시스템을 통해 지하 또는 지상의 높이 세운 저장 탱크로 전달되며, 여기서 사용자는 덕트의 개별 조립체를 통해 서비스 스테이션 내의 연료에 접근할 수 있다.
약 6개의 분배 터미널을 포함하는 적당하게 활발한 서비스 스테이션은 하루에 적어도 하나의 탱커 트럭을 받지만, 큰 서비스 스테이션, 예를 들어 고속도로 서비스 스테이션은 하루에 약 5대의 탱커 트럭을 받을 수 있다. 결과적으로, 탱커 트럭에서 탱크까지의 이 연료 공급 프로세스는 변함없다.
저장 탱크의 연료 레벨 위의 공간에는 거의 항상 포화 레벨의 연료 증기가 들어 있다. 연료 저장 탱크에 전달 화물을 채울 때, 이들 증기는 반드시 옮겨져서 파이프를 통해 대기 중으로 환기된다. 상기 증기를 대기로 배출하는 것은 비용이 많이 소요될뿐만 아니라 환경에 유해하고 사람의 건강에 위험할 수 있는 연료 증기의 흡입 또는 연료 증기와의 다른 접촉 외에 폭발의 위험이 발생할 수 있다.
이러한 증기 배출의 영향을 줄이기 위해, 배출 중에 이동된 증기를 저장 탱크로 되돌아 가게 하는 환기 시스템의 변형이 공지되어 있다. 그러나, 실제로 연료 증기 회수의 공지된 시스템은 그다지 효율적이지 않다는 것이 밝혀졌다. 일반적으로 회수되는 연료는 탱크 당 정상적인 전달로부터 3,5000 리터의 화물에 비해, 탱크 당 거의 1 또는 2리터를 넘지 않는다.
연료 증기 회수를 위한 공지된 시스템은 에너지 소모가 크고 이는 부정적으로 작용한다. 종래 기술의 증기 회수 시스템의 또 다른 단점은 폭발성이 높은 증기의 허용할 수 없는 부하가 발생된다는 것이다. 실제로, 환기 그릴을 통해 상당한 양의 증기가 분산되어 환경 오염에 기여할 가능성이 있다.
또한, 고압의 증기 때문에, 그 대부분이 압력 밸브를 통해 대기 중으로 배출될 수 있다.
청구항 1의 전제부에 기재된 특성을 포함하는 문헌 WO 2009/013544호에 기술된 연료 증기 회수 시스템이 공지되어 있다. 이 시스템은 증기를 응축시키는 2-단 융합(two-step coalescence)을 수행하는 극저온 냉각 시스템을 포함한다.
따라서, 연료 증기를 효과적으로 회수하여 서비스 스테이션에서의 대기로의 유출을 방지하고, 특히 증기 응축을 개선하기 위한 개선된 시스템을 제공할 필요가 있다.
또한, 기존 서비스 스테이션에서 쉽게 조립할 수 있는 단순화된 시스템이 필요하다.
본 발명의 회수 시스템은 전술한 결점을 해결하고 아래에 기술되는 다른 장점을 갖는다.
본 발명에 따른 연료 증기 회수 및 사용 시스템은 환기 파이프에 의해 서비스 스테이션의 연료 탱크에 연결될 수 있는 응축 모듈을 포함하고, 이 환기 파이프를 통해 연료 증기가 응축 모듈로 이동되고 상기 응축 모듈에서 연료 증기가 응축및 처리되고, 상기 응축 모듈은 상기 연료 증기의 사용 및 판매를 위한 연료 탱크로의 이미 응축된 액체인 증기를 위한 리턴 파이프를 더 포함하며, 상기 응축 모듈은 상기 증기를 응축함으로써 상기 증기의 온도를 낮추는 극저온 증발기 및 상기 증발기에서 응축되지 않은 증기를 처리하는 처리 요소를 포함한다.
바람직한 실시 예에 따라, 상기 처리 요소는 복합 메쉬(coalescing mesh)이다.
유리하게는, 상기 응축 모듈은 응축되고 처리된 증기를 위한 수집 탱크 및 상기 환기 파이프와 출구 파이프 사이에 배치된 분로(shunt)를 더 포함한다.
본 발명에 따른 연료 증기 회수 및 사용 시스템은 바람직하게는 상기 환기 파이프 내에 배치된 적어도 하나의 안전 밸브를 더 포함한다.
본 발명에 따른 연료 증기 회수 시스템은 유리하게는 상기 극저온 증발기에 연결된 적어도 하나의 압축기를 포함하는 압축 모듈을 더 포함한다.
또한, 상기 출구 파이프는 벤트 밸브(vent valve)를 포함할 수 있으며, 상기 리턴 파이프는 응축되고 처리된 연료를 상기 연료의 사용 및 판매를 위한 탱크로 자동으로 배출하기 위한 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.
상기 리턴 파이프는 바람직하게는 응축된 연료를 탱크로 수동으로 배출하기 위한 적어도 하나의 수동 밸브를 더 포함한다.
본 발명에 따른 시스템은 외기(outer air) 및 서비스 스테이션의 연료 탱크 내부의 분위기에 존재하는 물을 처리 할 수 있게 한다. 습도 레벨이 100%에 도달하는 일부 국가에서는 환경에 물이 존재하는 것이 일반적이다.
본 발명에 따른 시스템은 수증기의 일부분과 연료 증기의 최고 휘발성 요소의 다른 부분의 분별 응축을 허용하는 극저온 응축 챔버에 상이한 온도의 두 개의 모듈을 설정한다.
유리하게는, 상기 극저온 증발기의 상기 제 1 및 제 2 모듈과 상기 처리 요소는 증기와 공기의 양방향성(bidirectionality)을 위해 직렬로 배열된다.
본 발명에 따른 시스템은 환경에서 증발된 물을 처리하여 극저온 응축 챔버에서 취급될 수증기 및 연료 증기를 개별적으로 작업하는 것을 가능하게 한다. 응축 챔버에 물이 존재하면 시스템의 성능이 크게 변경된다.
밸브와 분로가 포함되어 있어 시스템의 안전과 성능을 향상시키고 최적화할 수 있다.
전술한 설명을 보다 용이하게 이해할 수 있도록 하기 위해, 개략적으로, 예시적으로, 제한적이지 않게 실시예를 제시하는 한 세트의 도면이 첨부된다.
도 1은 본 발명에 따른 증기 회수 시스템을 포함하는 서비스 스테이션의 개략도이고,
도 2는 본 발명에 따른 증기 회수 시스템의 개략도이다.
도 1은 본 발명에 따른 증기 회수 및 사용 시스템을 포함하는 서비스 스테이션을 개략적으로 도시한다.
본 발명에 따른 시스템은 서비스 스테이션의 연료 탱크(2)의 환기 파이프(1)에 설치된다. 이 환기 파이프(1)는 각 나라의 법령에 따라야 하는 설치 유형에 따라 모양 및 구성 요소가 다를 수 있다. 이러한 유형의 환기 파이프는 본 발명에 따른 시스템의 설치에 영향을 미치지 않는다.
서비스 스테이션에는 연료 탱크(2)에 연결되어 사용자가 차량에 연료를 주유하는 연료 디스펜서(4)가 설치된다. 또한, 서비스 스테이션은 탱크(2)에 연결된 연료 공급 베이스(5)를 더 포함하며, 탱크(2)에 연료를 공급하기 위해 탱커 트럭이 배치된다.
본 발명에 따른 시스템은 서비스 스테이션의 연료 탱크(2)에 회수된 제품의 리턴 파이프(3)를 더 포함한다.
특히, 본 발명에 따른 시스템은 동일한 베이스 플레이트 상에 설치된 2개의 모듈: 극저온 응축 모듈(10) 및 압축 모듈(20)을 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 극저온 응축 모듈(10)은 탱크(2)로부터의 증기가 상기 환기 파이프(1)에 의해 응축 모듈(10)로 들어가도록 상기 환기 파이프(1)에 의해 탱크(2)에 연결된다.
응축 모듈(10)은 밀봉 챔버(13)를 포함하며, 상기 밀봉 챔버에서 증기가 처리되고 증기의 온도가 극저온 증발기(11)에 의해 낮춰진다.
극저온 증발기(11)는 두 개의 상이한 모듈을 포함하며 상기 두 개의 상이한 모듈은, 제 1 단계에서, 상기 모듈을 통과하는 증기가 함유할 수 있는 가능한 수분을, 그리고, 제 2 단계에서, 상기 가능한 수분이 미리 제거된 연료 증기를 처리한다.
극저온 증발기(11A)의 제 1 모듈은 외기 및 서비스 스테이션의 연료 탱크 내부의 분위기로부터 나오는 존재하는 물을 처리할 수 있게 하여, 연료 증기의 사용 및 판매를 위해 극저온 증발기(11B)의 제 2 모듈에서의 응축 및 액화에 의해 처리되는 연료 증기 내의 물의 존재를 제거한다.
상기 모듈(10) 내에, 안전 분로(safety shunt; 12)가 수동 밸브에 의해 설치된다. 상기 분로(12)는 서비스 스테이션의 작동에 영향을 미치지 않고 설치, 유지 보수, 및 수리 작업을 수행하기 위해 응축 모듈(10)을 통한 증기의 통과를 방지할 수 있다. 또한, 이 분로(12)는 극저온 응축 챔버(13)로부터의 출구뿐만 아니라 챔버(13)의 내부로의 증기의 통과를 조절한다.
분로에는 증기 흐름이 스테이션의 탱크(2)에서 출구 파이프(7)의 단부에 배열된 벤트 밸브(6)로 흐를 때 응축 챔버(13)의 기계적 차단의 경우에 작용하는 안전 경로(14)가 있다. 이러한 안전 경로(14)는 어떠한 막힌 경우에도 증기의 출구를 보장할 수 있게 한다.
응축 모듈(10)은 응축 챔버(13)가 막힌 경우에 공기가 외부로부터 흡입되는 것을 보장하는 안전 밸브(15)를 더 포함하여, 연료의 판매 공정 중에 환기부에 함몰이 생성될 때 서비스 스테이션의 완벽한 작동을 허용한다.
응축 챔버(13)의 하부에는 증기의 응축에 기인한 액화된 연료가 저장되는 수집 탱크(16)가 배열된다. 이 수집 탱크(16)는 기존 연료의 양을 나타내는 측정 시스템을 포함한다. 이 측정 시스템을 통해 시스템의 작동 조건에 대한 정보를 얻고 각 설비의 특정 기능을 확인하고 설비의 특정 요구 사항에 따라 효율을 최적화할 수 있다.
응축 챔버(13)의 하부에는 리턴 파이프(18)를 통해 최대 레벨로부터 스테이션의 메인 탱크로 흐르는 액체를 제거할 수 있도록 하는 오버필 안전 파이프(overfill safety pipe; 17)가 또한 배열된다.
탱크의 바닥에는 또는 수동 밸브(19)가 배열되어, 이 수집 탱크(16)의 제품을 수동으로 추출하여 기술자 및 자격을 갖춘 사람이 이 제품을 측정 및 점검할 수 있도록 한다.
또한, 이 수집 탱크(16) 내에는 이 수집 탱크(16)에 존재하는 연료를 그 구성에 따라 사용 및 판매를 위한 스테이션의 탱크(2)로 자동적으로 배출하는 관리 수단에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브(20)가 배치된다.
상기 챔버(13) 내에는 상기 증기를 통과시켜 즉시 증기의 온도를 급격히 변화시키는 상기 극저온 증발기(11)가 배치된다. 이 증발기(11)는 압축 모듈(20)로부터 제어되고 관리된다. 이 극저온 증발기(11)는 증기를 응축시키고, 그 안에 함유된 연료를 액화시켜 액화된 연료를 중력에 의해 수집 탱크(16)로 침전시킨다.
극저온 증발기(11)에는 상기 제 1 및 제 2 모듈(11A, 11B)과 직렬로 복합 메쉬(22)를 포함하여 증기가 통과하는 속도로 인하여 상기 증기가 증발기(11)에서 응축되지 않은 증기를 처리할 수 있다. 이 요소는 증기 내의 잔류 분자를 응집시킬뿐만 아니라 수집 탱크(16)로 최종적으로 침전될 연료 방울들을 함께 그룹화하여 시스템을 보다 효율적으로 만든다.
극저온 증발기(11) 및 응축 챔버의 출구에는 시스템의 작동 및 그 효율을 볼 수 있게 하는 챔버(13) 내부의 온도를 나타내는 2 개의 온도 탐침이 있다. 시스템의 작동을 통제하는 제어 수단은 이러한 온도 탐침이 작동 주기를 관리하고 작동 온도를 조절할 것을 요구한다.
챔버(13)의 외부는 보다 큰 에너지 효율을 가능하게 하는 절연 요소뿐만 아니라 챔버(13) 외부의 온도를 가능한 한 낮게 유지하여 공기 흐름을 생성하고 외부 영향으로부터 상기 챔버(13)를 보호하고 기계적 보호를 유지하는 두 가지 목적을 갖는 보호 환기 벽으로 코팅된다.
본 발명에 따른 시스템의 압축 모듈(20)은 안전 규격에 따른 거리에 그리고 분류된 영역에 의해 응축 모듈(10)로부터 분리된 금속 케이싱(23)에 의해 형성된다.
이 케이싱(23) 내에는 응축 모듈(10)에 설치된 극저온 증발기(11)를 냉각시키는데 필요한 기계 장치와 함께 적어도 하나의 압축기(24)가 있다.
이 압축기(24)는 제어 수단(25)에 의해 통제된다. 이들 제어 수단(25)은 응축 챔버(13) 내에 배열된 온도 탐침을 통하여 얻어지는 응축 챔버(13)의 요구에 따라 압축기(24)의 작동을 관리한다.
이러한 제어 수단(25)은 얼음에 기인한 증발기(11)의 막힘을 방지하는 데 필요한 파라미터를 통제하는데, 이 특징은 안전 조치 및 이 시스템에서 물 생성을 제어하는 요소이다.
제어 수단(25)은 시스템의 볼륨 및 복구 데이터를 더 제어한다. 이러한 제어 수단은 응축 챔버(13)로부터 데이터를 수신하고, 수집 탱크(16) 내의 제품 레벨을 해석하고, 연료 레벨을 관리하고, 스테이션의 연료 탱크(2)로 시스템의 언로딩을 지시하고, 모든 데이터를 그의 데이터베이스에 보고한다.
제어 수단은 인터넷을 통해 이 데이터를 볼 수 있게 해주는 IP 주소 커넥션을 갖는다.
본 발명에 따른 시스템은 외기 및 서비스 스테이션의 연료 탱크 내부에 존재하는 물을 처리하는 것을 가능하게 한다. 습도 레벨이 100%에 도달하는 일부 국가에서는 환경에 물이 존재하는 것이 일반적이다.
본 발명의 특정 실시예에 대한 언급이 이루어졌음에도 불구하고, 당업자에게는 설명된 회수 시스템에 많은 변형 및 변화가 이루어질 수 있으며, 전술한 모든 세부 사항은 첨부된 청구항에 의해 규정된 보호의 범위를 손상시키지 않으면서 다른 기술적으로 동등한 구성으로 대체될 수 있다.

Claims (12)

  1. 연료 증기 회수 및 사용 시스템으로서,
    환기 파이프(1)에 의해 서비스 스테이션의 연료 탱크(2)에 연결될 수 있는 응축 모듈(10)을 포함하며, 상기 환기 파이프(1)를 통하여 상기 연료 증기가 극저온 응축 모듈(10)로 이동되어 상기 응축 모듈에서 상기 연료 증기가 응축되고, 상기 극저온 응축 모듈(10)은 상기 연료 탱크(2)로의 상기 응축된 증기를 위한 리턴 파이프(18)를 더 포함하는, 연료 증기 회수 및 사용 시스템에 있어서,
    상기 극저온 응축 모듈(10)은 상기 증기를 응축함으로써 상기 증기의 온도를 낮추는 극저온 증발기(11) 및 상기 극저온 증발기(11)에서 응축되지 않은 증기를 처리하는 처리 요소(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 연료 증기 회수 및 사용 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 요소는 복합 메쉬(22)인, 연료 증기 회수 및 사용 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 극저온 응축 모듈(10)은 상기 응축된 증기를 위한 수집 탱크(16)를 더 포함하는, 연료 증기 회수 및 사용 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 환기 파이프(1)와 출구 파이프(7) 사이에 배열되는 분로(12)를 포함하는, 연료 증기 회수 및 사용 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 환기 파이프(1)에 배열되는 적어도 하나의 안전 밸브(14, 15)를 포함하는, 연료 증기 회수 및 사용 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    극저온 압축 모듈(20)을 더 포함하는, 연료 증기 회수 및 사용 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 극저온 복합 모듈(20)은 상기 극저온 증발기(11)에 연결되는 적어도 하나의 압축기(24)를 포함하는, 연료 증기 회수 및 사용 시스템.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 출구 파이프(7)는 벤트 밸브(6)를 포함하는, 연료 증기 회수 및 사용 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 리턴 파이프(18)는 상기 응축된 연료를 상기 탱크(2)로 자동적으로 배출하는 솔레노이드 밸브(21)를 포함하는, 연료 증기 회수 및 사용 시스템.
  10. 제 1 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 리턴 파이프(18)는 상기 응축된 연료를 상기 탱크(2)로 수동적으로 배출하는 적어도 하나의 수동 밸브(19)를 포함하는, 연료 증기 회수 및 사용 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 극저온 증발기(11)는 상이한 온도의 두 개의 모듈(11A, 11B); 수증기의 분별 응축을 위한 제 1 모듈(11A) 및 상기 연료 증기의 최고 휘발성 요소의 응축을 위한 제 2 모듈(11B)을 포함하는, 연료 증기 회수 및 사용 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 극저온 증발기(11)의 상기 제 1 및 제 2 모듈(11A, 11B) 및 상기 처리 요소(22)는 외부로부터 들어올 수 있는 공기 및 증기의 양방향성을 위해 직렬로 배열되는, 연료 증기 회수 및 사용 시스템.
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