KR20190041861A

KR20190041861A - Lng연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치 및 이를 가지는 액화가스운반선

Info

Publication number: KR20190041861A
Application number: KR1020170133610A
Authority: KR
Inventors: 유병용
Original assignee: 유병용
Priority date: 2017-10-13
Filing date: 2017-10-13
Publication date: 2019-04-23

Abstract

본 발명은 LNG연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치 및 이를 가지는 액화가스운반선에 관한 것으로서, 액화가스운반선의 재액화장치의 설치 및 및 운영에 소모되는 비용을 줄일 수 있도록 구성된 LNG연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치 및 이를 가지는 액화가스운반선에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, LNG 연료탱크의 재액화장치를 이용해서 액화가스의 증발가스를 재액화함으로써 액화가스 운반선의 재액화 장치의 비용 및 운영 비용을 줄일 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, LNG 연료탱크의 재액화장치를 안정적인 LNG연료공급 이외에 액화가스재액화라는 추가적인 활용을 함으로서, LNG연료추진선박의 경제성을 높일 수 있다.

Description

LNG연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치 및 이를 가지는 액화가스운반선{Reliquefaction apparatus of liquified gas using LNG reliquefaction apparatus and liquefied gas carrier having the same}

본 발명은 LNG연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치 및 이를 가지는 액화가스운반선에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 액화가스운반선의 재액화장치의 설치 및 및 운영에 소모되는 비용을 줄일 수 있도록 구성된 LNG연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치 및 이를 가지는 액화가스운반선에 관한 것이다.

선박에서 운항 중에 발생하는 Sox, NOx, CO2에 대한 감소 요구가 국제적으로 증가하고 있으며 유가상승에 따라 기존의 오일(Oil)이 아닌 LNG를 추진연료로 사용함으로써 선박 운용비용을 줄일 수 있는 선박이 개발되고 있다. 그러나, 액화가스를 연료로 사용하는 선박은 액화가스 연료를 저장하는 탱크와 액화가스를 공급하는 별도의 장치가 추가되어야 하기 때문에 선박의 건조비용이 증가하고 이는 액화가스를 선박의 연료로 상용화 하는데 걸림돌이 되고 있다.

LNG를 추진 연료로 사용하는 선박은 연료탱크의 부피를 줄이기 위해서, 연료를 액화상태의 천연가스인 LNG로 보관하게 되고, LNG를 연료로 사용하기 전에 기화시키게 된다. 연료탱크에 액체상태로 보관하기 위해서 약 -163도의 극저온 상태로 보관되어야 하며, 이를 위해서 단열된 극저온 탱크에 보관되어야 한다. 따라서, 상온의 외부 온도와 극저온의 LNG와의 온도차로 인해 항상 외부로부터의 열침입이 발생하고 이로 인해서 LNG가 기화된다. 탱크내의 기화된 LNG, 즉 증발가스(BOG: boil-off gas)는 탱크의 압력을 높여서 탱크가 파손되는 문제를 일으킬 수 있다.

이와 같은 탱크 파손의 문제를 피하기 위해서 연료탱크의 설계압력을 충분히 높게 할 수 있으나 이 경우에 탱크의 가격이 증가하는 단점이 있다. 또 다른 방법으로는 증발 된 BOG를 탱크 외부로 보내서 재액화 시킨 후 탱크에 재저장할 수 있으나 재액화장치 추가로 인한 비용이 증가된다. 따라서, 액화가스 연료 선박을 상용화하기 위해서는 액화가스를 연료로 효율적으로 사용해서 선박 운용비용을 감소하거나 경제적인 손실을 최소화 할 필요가 있다.

한편 LPG운반선이나 CO2운반선, Ethane운반선 등과 같은 액화가스운반선은 운항중에 외부의 열침입에 의해 액화가스탱크 내의 압력이 증가하며, 이를 제어하기 위한 방법 중의 하나로서 생성되는 가스 등을 재액화시키는 재액화장치를 사용하는 방법이 있다. 그러나, 이와 같은 재액화 장치는 액화가스운반선의 비용을 증가시키고, 재액화 장치를 작동시키기 위해서 연료가 추가적으로 소모되는 문제점을 가지고 있다 .

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은, LNG를 연료로 사용하는 선박에 있어서 LNG연료탱크에서 발생하는 증발가스(BOG: boil-off gas)를 재액화하는 LNG 재액화장치를 설치하고, 이 LNG 재액화장치를 액화가스 화물의 재액화장치로 사용함으로써, 기존의 액화가스 운반선의 재액화장치의 설치 및 운영에 소모되는 비용을 줄일 수 있는 액화가스 재액화장치 및 이를 가지는 액화가스운반선을 제공하는데 있다.

본 발명의 일측에 따르면, 액화가스 화물 저장탱크와; 상기 액화가스 화물탱크에서 발생한 증발가스 혹은 액체 상태의 액화가스 일부를 상기 액화가스 화물탱크 외부로 이송 시키는 제 1 이송장치와; 연료로 사용하는 LNG를 저장하는 LNG 연료탱크와; 상기 LNG 연료탱크에서 발생한 증발가스 혹은 LNG 일부를 LNG 연료탱크로부터 이송하는 제 2 이송장치와, 상기 제 2 이송장치를 통해 전달 된 증발가스 혹은 LNG를 재액화 시키거나 냉각 시키는 LNG 재액화장치와; 상기 LNG 재액화장치에서 재액화 되거나 냉각 된 LNG를 상기 LNG 연료탱크로 회송 시키는 LNG 회송배관과; 상기 LNG 재액화장치의 냉매를 분기 시키는 냉매 분기배관과; 상기 냉매 분기배관과 연결 된 제 1 조절밸브와; 상기 냉매 분기배관에 연결되어 냉매의 저온 특성을 이용해서 상기 제 1 이송장치를 통해 이송 된 액화가스 증발가스를 액화시키거나 액체 상태의 액화가스를 냉각시키는 제 1 열교환기와; 상기 제 1 열교환기를 통과한 냉매를 상기 LNG 재액화장치로 회송 시키는 냉매 회송배관과; 상기 제 1 열교환기에서 재액화 된 액화가스를 상기 액화가스 저장탱크로 회송 시키는 액화가스 회송배관이 제공된다.

상기 LNG연료 저장탱크와 연결된 LNG를 연료로 공급하는 LNG연료 공급배관과; LNG를 연료로 사용하는 소비처와; 상기 LNG를 연료로 공급하는 배관과 연결되어 LNG의 저온 특성을 이용해서 액화가스 증발가스를 재액화하거나 액화가스를 냉각 시키는 제 2 열교환기와; 상기 제 2 이송장치 후단에서 분기 되어 상기 제 2 열교환기로 액화가스 증발가스 혹은 액화가스를 공급하는 액화가스 분기배관과; 상기 액화가스 분기배관에 설치 된 제 2 조절밸브와; 상기 제 1 열교환기로 액화가스 증발가스 혹은 액체 상태의 액화가스를 공급하는 배관에 설치 된 제 3 조절밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 제 2 이송장치를 통과하는 액화가스 증발가스 혹은 액체 상태의 액화가스를 전부 혹은 일부를 상기 액화가스 분기배관을 통해 상기 제 2 열교환기를 통과하여 LNG 소비처로 공급되는 LNG연료와의 열교환을 통해 재액화 할 수 있다. 선박의 운전상태에 따라 상기 제 2 조절밸브와 상기 제 3 조절밸브를 조절함으로써 상기 제 1열교환기와 상기 제 2 열교환기를 통과하는 액화가스 증발가스 혹은 액체 상태의 액화가스의 양을 조절하여 효율적인 액화가스 재액화 운전을 할 수 있다.

기체 상태의 액화가스 증발가스 혹은 액체 상태의 액화가스는 상기 제 1 열교환기와 상기 제 2 열교환기를 연속으로 통과할 수 있고, 상기 제 1 열교환기가 상기 제 2 열교환기 전단에 설치 될 수도 있고 후단에 설치 될 수도 있다.

상기 제 2열교환기를 통과한 기체 혹은 액체 상태의 LNG연료의 전부 혹은 일부를 상기 LNG연료탱크로 회송시키는 LNG연료 회송배관과; 상기 LNG 연료 회송배관에 설치 된 제 4 조절밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 제 1 열교환기는 별도의 냉매순환부에 의해 액화가스를 재액화 하고, 별도의 냉매순환부는상기 LNG재기화장치의 냉매에 의해 냉각 될 수 있다. 상기 별도의 냉매순환부에 의해 상기 제 1 이송장치를 통해 이송 된 증발가스 혹은 액화가스를 재액화 시키거나 냉각시키는 제 1 열교환기와; 상기 제 1 열교환기에서 재액화 된 액화가스를 상기 액화가스 저장탱크로 회송 시키는 액화가스 회송배관과, 상기 LNG 재액화장치의 냉매 분기배관과 재액화 장치의 냉매에 의해 별도의 냉매를 냉각시키는 제 3 열교환기와; 상기 제 3 열교환기를 통과한 냉매를 상기 LNG 재액화장치로 회송 시키는 냉매 회송배관과; 상기 제 1 열교환기와 상기 제 3 열교환기에 별도의 냉매를 순환 공급하도록 설치되는 냉매 순환라인과; 상기 냉매순환라인을 통한 냉매의 순환을 위한 펌핑력을 제공하는 순환펌프를 더 포함할 수 있다.

상기 제 1 열교환기는 별도의 냉매순환부에 의해 액화가스를 재액화 하고, 별도의 냉매순환부는상기 LNG재기화장치의 냉매와 소비처로 공급되는 LNG의 냉열에 의해 냉각 될 수 있다. 상기 별도의 냉매순환부에 의해 상기 제 1 이송장치를 통해 이송 된 증발가스 혹은 액화가스를 재액화 시키거나 냉각시키는 제 1 열교환기와; 상기 제 1 열교환기에서 재액화 된 액화가스를 상기 액화가스 저장탱크로 회송 시키는 액화가스 회송배관과, 상기 LNG를 연료로 공급하는 배관(240)과 연결되어 LNG의 저온 특성을 이용해서 별도의 냉매 순환부가 제공하는 냉매와의 열교환에 의해 별도의 냉매를 냉각시키는 제 4 열교환기와, 상기 LNG 재액화장치의 냉매 분기배관과 연결되어 재액화 장치의 냉매에 의해 별도의 냉매를 냉각시키는 제 5 열교환기와, 제 1 열교환기와 제 4 열교환기와 제 5 열교환기에 별도의 냉매를 순환 공급하도록 설치되는 냉매 순환라인과, 상기 제 4열교환기로 이송되는 별도의 냉매의 양을 조절하는 제 5 조절배브와, 상기 제 5 열교환기로 이송되는 별도의 냉매의 양을 조절하는 제 6 조절배브와, 상기 별도의 냉매순환라인을 통한 별도의 냉매의 순환을 위한 펌핑력을 제공하는 순환펌프를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, LNG 연료탱크의 재액화장치를 활용해서 액화가스를 재액화 시키는 액화가스 재액화 장치를 가지는 LNG를 연료로 사용하는 선박이 제공된다.

본 발명에 따르면, LNG 연료탱크의 재액화장치를 이용해서 액화가스의 증발가스를 재액화함으로써 액화가스 운반선의 재액화 장치의 비용 및 운영 비용을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, LNG 연료탱크의 재액화장치를 안정적인 LNG연료공급 이외에 액화가스재액화라는 추가적인 활용을 함으로서, LNG연료추진선박의 경제성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LNG 연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 LNG 연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 LNG 연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치를 도시한 구성도이다.
도 4은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 LNG 연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치를 도시한 구성도이다.
도 5은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 LNG 연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치를 도시한 구성도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모드 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련 된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명에 따른 LNG연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치 및 이를 가지는 액화가스운반선의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에서의 액화가스는 LPG, CO2, Ethane, DME등 LNG보다 액화점이 높은 액화가스 모두 포함할 수 있으며, 액화가스 운반선은 이러한 LNG보다 액화점이 높은 액화가스를 한 종류 혹은 그 이상을 저장 운반하는 액화가스 운반선을 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LNG연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치를 도시한 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 LNG연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치 (100)는, 선체(미도시)에 설치 된 액화가스 화물탱크(10)와, 액화가스 화물탱크(10)에서 발생한 증발가스 혹은 액체 상태의 액화가스 일부를 액화가스 화물탱크(10) 외부로 이송 시키는 제 1 이송장치(20)와, 연료로 사용하는 LNG를 저장하는 LNG 연료탱크(60)와, LNG 연료탱크에서 발생한 증발가스 혹은 LNG 일부를 LNG 연료탱크로부터 이송하는 제 2 이송장치(50)와, 제 2 이송장치(50)를 통해 전달 된 증발가스 혹은 LNG를 재액화 시키거나 냉각 시키는 LNG 재액화장치(40)와, LNG 재액화장치(40)에서 재액화 되거나 냉각 된 LNG를 LNG 연료탱크(60)로 회송 시키는 LNG 회송배관(70)과, LNG 재액화장치의 냉매를 분기 시키는 냉매 분기배관(120)과, 냉매 분기배관(120)과 연결 된 제 1 조절밸브(130)와, 냉매 분기배관(120)에 연결되어 냉매의 저온 특성을 이용해서 제 1 이송장치(20)를 통해 이송 된 증발가스 혹은 액화가스를 재액화 시키거나 냉각시키는 제 1 열교환기(110)와, 제 1 열교환기(110)를 통과한 냉매를 LNG 재액화장치(40)로 회송 시키는 냉매 회송배관(140)과, 제 1 열교환기(110)에서 재액화 된 액화가스를 액화가스 저장탱크(10)로 회송 시키는 액화가스 회송배관(30)을 포함할 수 있다.

LNG 연료탱크(60)는 외부의 열침입으로 인해 증발가스(BOG: Boil-off gas)가 발생하고 LNG연료탱크(60)의 압력이 증가한다. LNG 재액화장치(40)는 이러한 LNG 증발가스를 재액화해서 LNG연료탱크(60)의 압력상승을 억제시키는 역할을 하는 모든 장치를 포함한다. 도 1에 표시된 압축기, 열교환기, 팽창밸브로 구성된 별도의 냉매 사이클로 재액화장치의 냉매를 만들 수 있으나, 도 1은 재액화장치의 한가지 예이고 이러한 장비 구성으로 한정되지 않고 다양한 장비의 조합으로 LNG재액화장치(40)를 구성할 수 있다. LNG 재액화장치(40)에 이송 된 LNG 증발가스를 직접적으로 재액화 시킬 수 있다. LNG 연료탱크(60)에서 액체 상태의 LNG를 일부를 이송해서 LNG재액화장치(40)에서 냉각 시킨 후, 냉각 된 LNG를 LNG 연료탱크(60)으로 회송시켜서, 회송 된 차가운 LNG와의 혼합으로 LNG 연료탱크 내의 증발가스를 액화시키거나 LNG연료탱크 내의 LNG온도를 낮추어 압력을 낮추는 간접적인 LNG 재액화장치일 수 있다.

따라서, 제 1 이송장치(50)는 가스 상태의 LNG 증발가스를 이송하는 컴프레서, 블로어, 팬 등의 장치 일 수 있고, 액체 상태의 LNG를 이송하는 펌프 등의 장치 일 수 있다.

제 2 이송장치(20)는 가스 상태의 액화가스 증발가스를 이송하는 컴프레서, 블로어, 팬 등의 장치 일 수 있고, 액체 상태의 액화가스를 이송하는 펌프 등의 장치 일 수 있다.

LNG재액화장치(40)의 냉매는 일부 혹은 전체를 냉매 분기배관(120)을 통해서 제 1 열교환기(110)로 이송될 수 있다. 냉매 분기배관(120)을 통해 이송하는 냉매의 양을 조절하기 위해서 제 1 조절밸브(130)를 이용할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 LNG연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치 를 도시한 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 LNG연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치 (200)는, 선체(미도시)에 설치 된 액화가스 화물탱크(10)와, 액화가스 화물탱크(10)에서 발생한 증발가스 혹은 액체 상태의 액화가스 일부를 액화가스 화물탱크(10) 외부로 이송 시키는 제 1 이송장치(20)와, 연료로 사용하는 LNG를 저장하는 LNG 연료탱크(60)와, LNG 연료탱크에서 발생한 증발가스 혹은 LNG 일부를 LNG 연료탱크로부터 이송하는 제 2 이송장치(50)와, 제 2 이송장치(50)를 통해 전달 된 증발가스 혹은 LNG를 재액화 시키거나 냉각 시키는 LNG 재액화장치(40)와, LNG 재액화장치(40)에서 재액화 되거나 냉각 된 LNG를 LNG 연료탱크(60)로 회송 시키는 LNG 회송배관(70)과, LNG 재액화장치의 냉매를 분기 시키는 냉매 분기배관(120)과, 냉매 분기배관(120)과 연결 된 제 1 조절밸브(130)와, 냉매 분기배관(120)에 연결되어 냉매의 저온 특성을 이용해서 제 1 이송장치(20)를 통해 이송 된 증발가스 혹은 액화가스를 재액화 시키거나 냉각시키는 제 1 열교환기(110)와, 제 1 열교환기(110)를 통과한 냉매를 LNG 재액화장치(40)로 회송 시키는 냉매 회송배관(140)과, 제 1 열교환기(110)에서 재액화 된 액화가스를 액화가스 저장탱크(10)로 회송 시키는 액화가스 회송배관(30)을 포함하되, LNG를 연료로 공급하는 LNG연료 공급배관(240)과, LNG를 연료로 사용하는 소비처(250)와, 상기 LNG를 연료로 공급하는 배관과 연결되어 LNG의 저온 특성을 이용해서 액화가스 증발가스를 재액화하거나 액화가스를 냉각 시키는 제 2 열교환기(230)와, 제 2 이송장치(20) 후단에서 분기 되어 제 2 열교환기(230)로 액화가스 증발가스 혹은 액화가스를 공급하는 액화가스 분기배관(280)과, 액화가스 분기배관(280)에 설치 된 제 2 조절밸브(210)와, 제 1 열교환기(110)로 액화가스 증발가스 혹은 액체 상태의 액화가스를 공급하는 배관에 설치 된 제 3 조절밸브(220)를 포함할 수 있다.

기체 상태의 LNG 증발가스 혹은 액체 상태의 LNG는 LNG연료 공급배관(240)를 통해 LNG연료 소비처(250)으로 공급된다. LNG연료 공급을 위해 이송장치(미도시)가 포함될 수 있으며, 별도의 이송장치 없이 LNG연료탱크와 LNG소비처의 압력차이로 공급될 수 있다. LNG연료소비처(250)는 LNG를 연료로 사용하는 엔진, 발전기는 물론이고 GCU나 대기 중 배출과 같이 LNG를 LNG연료저장탱크(60) 외부로 이송해서 LNG연료저장탱크(60)내의 LNG양을 줄일 수 있는 모든 소비처를 포함한다.

제 2 이송장치(20)을 통과하는 액화가스 증발가스 혹은 액체 상태의 액화가스를 전부 혹은 일부를 액화가스 분기배관(280)을 통해 제 2 열교환기 (230)를 통과하여 LNG 소비처로 공급되는 LNG연료와의 열교환을 통해 재액화 할 수 있다. 선박의 운전상태에 따라 제 2 조절밸브(210)과 제 3 조절밸브(220)을 조절함으로써 제 1열교환기(110)와 제 2 열교환기(230)를 통과하는 액화가스 증발가스 혹은 액체 상태의 액화가스의 양을 조절하여 효율적인 액화가스 재액화 운전을 할 수 있다. 예를 들어, LNG연료 소비처가 충분히 많을 경우에는 LNG 재기화장치(40)를 통해 액화가스를 재액화하지 않고, LNG연료와의 열교환만을 통해 액화가스를 재액화 함으로써 LNG 재기화장치(40)를 운전하는 데 필요한 전력을 소비하지 않고 액화가스 재기화가 가능하고, LNG를 연료로 사용하고 있고 LNG 연료탱크의 압력상승에 의한 문제가 없을 때에는 LNG재기화장치(40)를 이용한 액화가스 재기화와 LNG연료와의 열교환을 통한 재기화를 동시에 수행해서 액화가스 재기화양을 최대화 할 수 있으며, LNG연료탱크의 압력 조절을 위해 LNG 재기화장치(40)를 LNG증발가스 재액화에 사용해야 할 경우에는 연료로 사용하는 LNG와의 열교환에 의해서만 액화가스를 재기화할 수 있다.

제 2열교환기(230)을 통과한 기체 혹은 액체 상태의 LNG연료의 전부 혹은 일부는 LNG연료 회송배관(260)으로 분기되어 LNG 연료탱크(60)로 회송될 수 있고, 이러한 분기 되어 회송하는 LNG의 양은 제 4 조절밸브(270)를 통해 조절될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 LNG연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치 를 도시한 구성도이다.

도 3를 참조하면, 본 실시예에 따른 LNG연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치 (300)는, 선체(미도시)에 설치 된 액화가스 화물탱크(10)와, 액화가스 화물탱크(10)에서 발생한 증발가스 혹은 액체 상태의 액화가스 일부를 액화가스 화물탱크(10) 외부로 이송 시키는 제 1 이송장치(20)와, 연료로 사용하는 LNG를 저장하는 LNG 연료탱크(60)와, LNG 연료탱크에서 발생한 증발가스 혹은 LNG 일부를 LNG 연료탱크로부터 이송하는 제 2 이송장치(50)와, 제 2 이송장치(50)를 통해 전달 된 증발가스 혹은 LNG를 재액화 시키거나 냉각 시키는 LNG 재액화장치(40)와, LNG 재액화장치(40)에서 재액화 되거나 냉각 된 LNG를 LNG 연료탱크(60)로 회송 시키는 LNG 회송배관(70)과, LNG 재액화장치의 냉매를 분기 시키는 냉매 분기배관(120)과, 냉매 분기배관(120)과 연결 된 제 1 조절밸브(130)와, 냉매 분기배관(120)에 연결되어 냉매의 저온 특성을 이용해서 제 1 이송장치(20)를 통해 이송 된 증발가스 혹은 액화가스를 재액화 시키거나 냉각시키는 제 1 열교환기(110)와, 제 1 열교환기(110)를 통과한 냉매를 LNG 재액화장치(40)로 회송 시키는 냉매 회송배관(140)과, 제 1 열교환기(110)에서 재액화 된 액화가스를 액화가스 저장탱크(10)로 회송 시키는 액화가스 회송배관(30)과, LNG를 연료로 공급하는 LNG연료 공급배관(도 2의 240으로 도 3에서는 LNG 연료탱크로부터 제2열교환기를 거쳐 도면 상단의 LNG 연료소비처로 LNG를 공급하는 라인)과, LNG를 연료로 사용하는 소비처(도 2의 250 도 3에서는 도면 상단의 네모상자)과, LNG를 연료로 공급하는 배관(240)과 연결되어 LNG의 저온 특성을 이용해서 액화가스 증발가스를 재액화하거나 액화가스를 냉각 시키는 제 2 열교환기(230)를 포함하되, 제 1 이송장치(20)을 통과한 기체 상태의 액화가스 증발가스 혹은 액체 상태의 액체가스는 제 1 열교환기(110)와 제 2 열교환기(230)를 연속으로 통과하도록 배치 될 수 있다. 제 1 열교환기(110)가 제 2 열교환기(230)보다 앞에 설치할 수도 있고, 제 1열교환기(110)가 제 2 열교환기(230)보다 뒤에 설치 될 수도 있다.

도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 LNG연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치 를 도시한 구성도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 LNG연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치 (400)는, 선체(미도시)에 설치 된 액화가스 화물탱크(10)와, 액화가스 화물탱크(10)에서 발생한 증발가스 혹은 액체 상태의 액화가스 일부를 액화가스 화물탱크(10) 외부로 이송 시키는 제 1 이송장치(20)와, 연료로 사용하는 LNG를 저장하는 LNG 연료탱크(60)와, LNG 연료탱크에서 발생한 증발가스 혹은 LNG 일부를 LNG 연료탱크로부터 이송하는 제 2 이송장치(50)와, 제 2 이송장치(50)를 통해 전달 된 증발가스 혹은 LNG를 재액화 시키거나 냉각 시키는 LNG 재액화장치(40)와, LNG 재액화장치(40)에서 재액화 되거나 냉각 된 LNG를 LNG 연료탱크(60)로 회송 시키는 LNG 회송배관(70)과, LNG 재액화장치의 냉매를 분기 시키는 냉매 분기배관(120)과, 냉매 분기배관(120)과 연결 된 제 1 조절밸브(130)를 포함하되, 별도의 냉매순환부(410)에 의해 제 1 이송장치(20)을 통해 이송 된 증발가스 혹은 액화가스를 재액화 시키거나 냉각시키는 제 1 열교환기(110)와, 제 1 열교환기(110)에서 재액화 된 액화가스를 액화가스 저장탱크(10)로 회송 시키는 액화가스 회송배관(30)과, LNG 재액화장치의 냉매 분기배관(130)과 재액화 장치의 냉매에 의해 별도의 냉매를 냉각시키는 제 3 열교환기(412)와; 제 3 열교환기(412)를 통과한 냉매를 LNG 재액화장치(40)로 회송 시키는 냉매 회송배관(140)과, 제 1 열교환기(110)와 제 3 열교환기(412)에 별도의 냉매를 순환 공급하도록 설치되는 냉매 순환라인(413)과; 냉매순환라인(413)을 통한 냉매의 순환을 위한 펌핑력을 제공하는 순환펌프(411)를 포함할 수 있다.

상기 냉매순환부(410)로 LNG연료공급시스템에서 이용되는 열매체 순환부를 상기 냉매순환부로 사용할 수 있다. 연료로 사용되는 LNG는 저장 시 부피를 줄이기 위해서 저온의 액화상태로 연료탱크에 저장되고 연료로 사용되기 위해서는 엔진이나 발전기와 같은 연료소비처의 요구 조건에 맞게 기화 및 가열되어 사용한다. 이러한 기화 및 가열은 열교환기에서 글리콜이나 해수나 청수와 같은 열매체에 의해서 이루어 지고, 열교환을 통해 냉각된 열매체는 증기 등의 열원에 의해서 가열되고 펌프 등에 의해서 순환을 하게 된다. 따라서, LNG연료공급시스템의 열매체가 LNG와의 열교환으로 냉각된 후에 증기 등 열원에 가열되기 이전에 액확가스 재액화를 위해 열교환을 하면, 액화가스 재액화를 위한 상기 냉매순환부(410)의 역할을 할 수 있으며, 더불어서 증기 등 열원을 없애거나 그 용량을 줄일 수 있다는 장점이 있다.

도 5는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 LNG연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치 를 도시한 구성도이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 LNG연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치 (500)는, 선체(미도시)에 설치 된 액화가스 화물탱크(10)와, 액화가스 화물탱크(10)에서 발생한 증발가스 혹은 액체 상태의 액화가스 일부를 액화가스 화물탱크(10) 외부로 이송 시키는 제 1 이송장치(20)와, 연료로 사용하는 LNG를 저장하는 LNG 연료탱크(60)와, LNG 연료탱크에서 발생한 증발가스 혹은 LNG 일부를 LNG 연료탱크로부터 이송하는 제 2 이송장치(50)와, 제 2 이송장치(50)를 통해 전달 된 증발가스 혹은 LNG를 재액화 시키거나 냉각 시키는 LNG 재액화장치(40, 도 5의 점선부)와, LNG 재액화장치(40)에서 재액화 되거나 냉각된 LNG를 LNG 연료탱크(60)로 회송시키는 LNG 회송배관(70)과, LNG 재액화장치의 냉매를 분기 시키는 냉 분기배관(120)과, 냉매 분기배관(120)과 연결 된 제 1 조절밸브(130)와, 냉매 분기배관(120)에 연결되어 냉매의 저온 특성을 이용해서 제 1 이송장치(20)를 통해 이송 된 증발가스 혹은 액화가스를 재액화 시키거나 냉각시키는 제 1 열교환기(110)와, 제 1 열교환기(110)에서 재액화 된 도, 액화가스를 액화가스 저장탱크(10)로 회송 시키는 액화가스 회송배관(30)을 포함하되, LNG를 연료로 공급하는 LNG연료 공급배관(240)과, LNG를 연료로 사용하는 소비처(250)와, 별도의 냉매순환부(510)에 의해 제 1 이송장치(20)을 통해 이송 된 증발가스 혹은 액화가스를 재액화 시키거나 냉각시키는 제 1 열교환기(110)와, 제 1 열교환기(110)에서 재액화 된 액화가스를 액화가스 저장탱크(10)로 회송 시키는 액화가스 회송배관(30)과, LNG를 연료로 공급하는 배관(240)과 연결되어 LNG의 저온 특성을 이용해서 별도의 냉매 순환부가 제공하는 냉매와의 열교환에 의해 별도의 냉매를 냉각시키는 제 4 열교환기(513)과; LNG 재액화장치의 냉매 분기배관(130)과 연결되어 재액화 장치의 냉매에 의해 별도의 냉매를 냉각시키는 제 5 열교환기(515)와, 제 1 열교환기(110)와 제 4 열교환기(513)와 제 5 열교환기(515)에 별도의 냉매를 순환 공급하도록 설치되는 냉매 순환라인(516)과, 제 4열교환기(513)로 이송되는 별도의 냉매의 양을 조절하는 제 5 조절배브(512)와, 제 5 열교환기(515)로 이송되는 별도의 냉매의 양을 조절하는 제 6 조절배브(514)와, 별도의 냉매순환라인(516)을 통한 별도의 냉매의 순환을 위한 펌핑력을 제공하는 순환펌프(511)를 포함할 수 있다.

상기 냉매순환부(510)로 LNG연료공급시스템에서 이용되는 열매체 순환부를 상기 냉매순환부로 사용할 수 있다. 연료로 사용되는 LNG는 저장 시 부피를 줄이기 위해서 저온의 액화상태로 연료탱크에 저장되고 연료로 사용되기 위해서는 엔진이나 발전기와 같은 연료소비처의 요구 조건에 맞게 기화 및 가열되어 사용한다. 이러한 기화 및 가열은 열교환기에서 글리콜이나 해수나 청수와 같은 열매체에 의해서 이루어 지고, 열교환을 통해 냉각된 열매체는 증기 등의 열원에 의해서 가열되고 펌프 등에 의해서 순환을 하게 된다. 따라서, LNG연료공급시스템의 열매체가 LNG와의 열교환으로 냉각된 후에 증기 등 열원에 가열되기 이전에 액확가스 재액화를 위해 열교환을 하면, 액화가스 재액화를 위한 상기 냉매순환부(510)의 역할을 할 수 있으며, 더불어서 증기 등 열원을 없애거나 그 용량을 줄일 수 있다는 장점이 있다.

본 발명에 따른 LNG를 연료로 사용하는 선박은 상기에서 상세히 기술한 바와 같은 본 발명의 제 1 내지 제 5 실시예에 따른 액화가스 재액화장치 (100, 200, 300, 400, 500)을 가질 수 있다.

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

10: 액화가스 화물탱크 20: 제 1 이송장치
30: 액화가스 회송배관 40: LNG 재액화장치
50: 제 2 이송장치 60: LNG 연료탱크
70: LNG 회송배관
100: LNG 연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치(제 1 실시예)
110: 제 1 열교환기 120: 냉매 분기배관
130: 제 1 조절밸브 140: 냉매 회송배관
200: LNG 연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치(제 2 실시예)
210: 제 2 조절밸브 220: 제 3 조절밸브
230: 제 2 열교환기 240: LNG 연료 공급배관
250: LNG 연료 소비처 270: 제 4 조절밸브
260: LNG 연료 회송배관
300: LNG 연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치(제 3 실시예)
400: LNG 연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치(제 4 실시예)
410: 별도의 냉매 순환부 411: 순환펌프
412: 제 3 열교환기 413: 냉매 순환라인
500: LNG 연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치(제 5 실시예)
510: 별도의 냉매 순환부 511: 순환펌프
512: 제 5 조절밸브 513: 제 4 열교환기
514: 제 6 조절밸브 515: 제 5 열교환기
516: 냉매 순환라인

Claims

액화가스 화물탱크(10);
상기 액화가스 화물탱크(10)에서 발생한 증발가스 혹은 액체 상태의 액화가스 일부를 상기 액화가스 화물탱크(10) 외부로 이송 시키는 제 1 이송장치(20);
연료로 사용하는 LNG를 저장하는 LNG 연료탱크(60);
상기 LNG 연료탱크(60)에서 발생한 증발가스 혹은 LNG 일부를 상기 LNG 연료탱크(60)로부터 이송하는 제 2 이송장치(50);
상기 제 2 이송장치(50)를 통해 전달 된 증발가스 혹은 LNG를 재액화 시키거나 냉각 시키는 LNG 재액화장치(40);
상기 LNG 재액화장치(40)에서 재액화 되거나 냉각 된 LNG를 상기 LNG 연료탱크(60)로 회송 시키는 LNG 회송배관(70);
상기 LNG 재액화장치(40)의 냉매를 분기 시키는 냉매 분기배관(120);
상기 LNG 재액화장치(40)의 냉매를 분기시키는 상기 냉매 분기배관(120)과 연결 된 제 1 조절밸브(130);
상기 냉매 분기배관(120)에 연결되어 냉매의 저온 특성을 이용해서 상기 제 1 이송장치(20)를 통해 이송 된 액화가스의 증발가스를 재액화 하거나 액체 상태의 액화가스를 냉각시키는 제 1 열교환기(110);
상기 제 1 열교환기(110)를 통과한 냉매를 상기 LNG 재액화장치(40)로 회송 시키는 냉매 회송배관(140); 및
상기 제 1 열교환기(110)에서 재액화 된 액화가스를 상기 액화가스 화물탱크(10)로 회송 시키는 액화가스 회송배관(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치.
제 1 항에 있어서,
LNG를 연료로 공급하는 LNG 연료 공급배관(240);
LNG를 연료로 사용하는 LNG 연료 소비처(250);
상기 LNG 연료 공급배관(240)과 연결되어 LNG의 저온 특성을 이용해서 액화가스 증발가스를 재액화하거나 액화가스를 냉각 시키는 제 2 열교환기(230);
상기 제 1 이송장치(20)의 후단에서 분기 되어 상기 제 2 열교환기(230)로 액화가스 증발가스 혹은 액화가스를 공급하는 액화가스 분기배관(280);
상기 액화가스 분기배관(280)에 설치 된 제 2 조절밸브(210); 및
상기 제 1 열교환기(110)로 액화가스 증발가스 혹은 액체 상태의 액화가스를 공급하는 배관에 설치된 제 3 조절밸브(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치.
제 1 항에 있어서,
LNG를 연료로 공급하는 LNG 연료 공급배관(240);
LNG를 연료로 사용하는 LNG 연료 소비처(250);
상기 LNG 연료 공급배관(240)과 연결되어 LNG의 저온 특성을 이용해서 액화가스 증발가스를 재액화하거나 액화가스를 냉각 시키는 제 2 열교환기(230)를 포함하고,
액화가스 증발가스 혹은 액체 상태의 액화가스가 상기 제 1 열교환기(110) 및 상기 제 2 열교환기(230)에 순차적으로 통과하는 것을 특징으로 하는 LNG 연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제 1 열교환기(110)는, 별도의 냉매순환부(410)가 제공하는 별도의 냉매와의 열교환에 액화가스 증발가스를 재액화시키거나 액화가스를 냉각시키고,
상기 별도의 냉매순환부(410)는,
상기 LNG 재액화장치(40)의 냉매 분기배관과 연결되어 상기 LNG 재액화장치(40)의 냉매를 이용해서 별도의 냉매순환부(410)의 냉매를 냉각시키는 제 3 열교환기(412);
상기 제 1 열교환기(110)와 상기 제 3 열교환기(412)에 별도의 냉매를 순환 공급하도록 설치되는 냉매 순환라인(413); 및
상기 냉매 순환라인(413)을 통한 별도의 냉매의 순환을 위한 펌핑력을 제공하는 순환펌프(411)를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치.
액화가스 화물탱크(10);
상기 액화가스 화물탱크(10)에서 발생한 증발가스 혹은 액체 상태의 액화가스 일부를 상기 액화가스 화물탱크(10) 외부로 이송 시키는 제 1 이송장치(20);
연료로 사용하는 LNG를 저장하는 LNG 연료탱크(60);
상기 LNG 연료탱크(60)에서 발생한 증발가스 혹은 LNG 일부를 상기 LNG 연료탱크(60)로부터 이송하는 제 2 이송장치(50);
상기 제 2 이송장치(50)를 통해 전달 된 증발가스 혹은 LNG를 재액화 시키거나 냉각 시키는 LNG 재액화장치(40);
상기 LNG 재액화장치(40)에서 재액화 되거나 냉각 된 LNG를 상기 LNG 연료탱크(60)로 회송 시키는 LNG회송배관(70);
상기 LNG 재액화장치(40)의 냉매를 분기 시키는 냉매 분기배관(120);
상기 LNG 재액화장치(40)의 냉매를 분기시키는 상기 냉매 분기배관(120)과 연결 된 제 1 조절밸브(130);
LNG를 연료로 공급하는 LNG 연료 공급배관(240);
LNG를 연료로 사용하는 LNG 연료 소비처(250);
상기 LNG 연료 공급배관(240)과 연결되어 LNG의 저온 특성을 이용해서 별도의 냉매 순환부(510)가 제공하는 냉매와의 열교환에 의해 별도의 냉매를 냉각시키는 제 4 열교환기(513);
상기 LNG 재액화장치(40)의 냉매 분기배관과 연결되어 상기 LNG 재액화장치(40)의 냉매를 이용해서 상기 별도의 냉매순환부(510)의 냉매를 냉각시키는 제 5 열교환기(515);
상기 별도의 냉매순환부(510)가 제공하는 냉매와의 열교환에 의해 액화가스 증발가스를 재액화시키거나 액화가스를 냉각시키는 제 1 열교환기(110); 및
상기 제 1 열교환기(110)에서 재액화 된 액화가스를 상기 액화가스 화물탱크(10)로 회송 시키는 액화가스 회송배관(30)을 포함하고,
상기 별도의 냉매순환부(510)는,
상기 제 1 열교환기(110)와, 상기 제 4 열교환기(513)와, 상기 제 5 열교환기(515)에 별도의 냉매를 순환 공급하도록 설치되는 냉매 순환라인(516);
상기 제 4 열교환기(513)로 이송되는 별도의 냉매의 양을 조절하는 제 5 조절밸브(512);
상기 제 5 열교환기(515)로 이송되는 별도의 냉매의 양을 조절하는 제 6 조절밸브(514); 및
상기 냉매 순환라인(516)을 통한 별도의 냉매의 순환을 위한 펌핑력을 제공하는 순환펌프(511)를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 제 2 열교환기(230)를 통과한 기체 혹은 액체의 LNG를 분기 시켜서 상기 LNG 연료탱크로 회송하는 LNG연료 회송배관(260)과;
상기 LNG연료 회송배관(260)에 설치 된 제 4 조절밸브(270)를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제 4 열교환기(513)를 통과한 기체 혹은 액체의 LNG를 분기 시켜서 상기 LNG 연료탱크로 회송하는 LNG연료 회송배관(260)과;
상기 LNG연료 회송배관(260)에 설치 된 제 4 조절밸브(270)를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 별도의 냉매순환부(410, 510)로 LNG 연료공급시스템의 열매체 순환부를 이용하는 것을 특징으로 하는 LNG 연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 LNG 연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치를 가지는 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선.