KR20190073051A

KR20190073051A - 액화가스 저장탱크의 쿨 다운 시스템

Info

Publication number: KR20190073051A
Application number: KR1020170174335A
Authority: KR
Inventors: 이순기
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2017-12-18
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2019-06-26

Abstract

액화가스 저장탱크의 쿨 다운 시스템 및 쿨 다운 방법이 개시된다.
본 발명의 액화가스 저장탱크의 쿨 다운 시스템은, 액화가스 저장탱크의 상부에 마련되는 하우징 바디; 하우징 바디의 내부에 배치되며 쿨 다운 작업 시 액화가스 저장탱크의 내부로 하강되어 액화가스를 분사하는 스프레이 노즐; 및 하우징 바디에 마련되며 스프레이 노즐에 연결되어 스프레이 노즐을 승강시키는 노즐 승강부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액화가스 저장탱크의 쿨 다운 시스템 {COOLING DOWN SYSTEM OF LIQUEFIED GAS STORAGE TANK}

본 발명은, 액화가스 저장탱크의 쿨 다운 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 스프레이 노즐이 액화가스 저장탱크의 외부에 마련되는 액화가스 저장탱크의 쿨 다운 시스템에 관한 것이다.

천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)의 상태로 액화된 후 LNG 운반선의 LNG 저장탱크에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다.

액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략 -163)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 운반선이나, 마찬가지로 LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 도착한 후 저장된 LNG를 재기화하여 천연가스 상태로 하역하는 LNG RV(Regasification Vessel)는, 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 LNG 저장탱크(통상, '화물창'이라고 함)를 포함한다.

LNG 운반선, LNG RV, LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading Unit), LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit)과 같은 선박이나 해상 구조물 등에 마련되어 LNG와 같은 액화가스를 극저온 상태로 저장하기 위한 LNG 저장탱크는, 저장탱크의 제작이 완료된 이후 최초로 액화가스를 선적할 때, 또는 유지보수를 위해 저장탱크를 완전히 비우고 유지보수 작업이 완료된 이후에 액화가스를 선적할 때 등, 액화가스가 극저온의 발화성 물질이라는 점을 감안하여 일반적인 저장탱크와는 다른 특별한 작업, 즉 치환작업이 선행되어야 한다.

한국공개특허공보 제10-1654233호(대우조선해양 주식회사) 2016. 08. 30.

일반적으로, 액화가스 저장탱크의 치환방법은 건조 가스를 액화가스 저장탱크의 내부에 공급하여 수분을 제거하고, 화재나 폭발의 가능성을 없애기 위해 불활성 가스를 액화가스 저장탱크의 내부에 공급하여 산소를 제거하는 워밍업 과정이 요구된다.

또한, 저장탱크에 저장될 액화가스와 같은 성분의 탄화수소 가스를 액화가스 저장탱크의 내부에 공급하여 불활성 가스를 제거하고, LNG 등의 액화가스를 분사 노즐로 분사하여 액화가스 저장탱크를 냉각시키는 쿨다운(cool-down) 과정을 포함한다.

이와 같은 치환방법을 수행한 후, 비로소 LNG 등의 액화가스를 액화가스 저장탱크의 내부에 공급하여 로딩 작업을 수행한다.

기존 시스템은 분사 노즐이 고정식으로 LNG 저장탱크의 내부에 영구적으로 배치된다. 액화천연가스 운반선의 경우 쿨링 다운 시스템의 설계시에 쿨링 다운 배관의 구조 배치 설계에 어려움이 있다. 이는 액화천연가스 운반선에서 발생되는 슬러싱 하중을 고려해야 하기 때문이다.

GTT의 쿨링 다운 시스템은 NO 타입의 가스돔 하부에 링 형태로 배치하여 운용하거나 마크 타입처럼 멤브레인 상부에 배관을 체결하여 설치한다.

이 경우 스프레이 노즐이 저장 탱크의 내부에 영구적으로 설치되므로 슬러싱에 의하여 구조물이 파손될 수 있고, 스프레이 노즐의 장착시에 멤브레인 구조물에 영향을 주게 되어 설계 및 제작하는데 어려움이 있으므로 이에 대한 개선책이 요구된다.

전술한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 스프레이 노즐이 액화가스 저장탱크의 외부에 마련되는 액화가스 저장탱크의 쿨 다운 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스 저장탱크의 상부에 마련되는 하우징 바디; 상기 하우징 바디의 내부에 배치되며 쿨 다운 작업 시 상기 액화가스 저장탱크의 내부로 하강되어 액화가스를 분사하는 스프레이 노즐; 및 상기 하우징 바디에 마련되며 상기 스프레이 노즐에 연결되어 상기 스프레이 노즐을 승강시키는 노즐 승강부;를 포함하는, 액화가스 저장탱크의 쿨 다운 시스템이 제공될 수 있다.

상기 노즐 승강부는, 상기 스프레이 노즐과 연결되는 호스 부재;를 포함할 수 있다.

상기 호스 부재는, 유연한 재질로 마련될 수 있다.

상기 노즐 승강부는, 상기 호스 부재가 권취되는 호스 롤러;를 더 포함할 수 있다.

상기 하우징 바디와 상기 액화가스 저장탱크를 연결하도록 마련되어 상기 스프레이 노즐의 승강 통로를 개폐시키는 개폐부;를 더 포함할 수 있다.

상기 개폐부는, 상기 하우징 바디와 상기 액화가스 저장탱크를 연결하는 개폐 바디; 및 상기 개폐 바디에 마련되어 상기 개폐 바디의 통로를 개폐시키는 개폐 부재;를 포함할 수 있다.

상기 개폐 부재는, 밸브 또는 도어를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 액화가스 저장탱크의 외측 상부에 배치되는 노즐 승강부를 작동시켜 스프레이 노즐을 상기 액화가스 저장탱크의 내부로 하강시키는 단계; 상기 스프레이 노즐에 연결된 호스 부재를 통해 액화가스를 공급시켜 상기 액화가스 저정탱크의 내부로 액화가스를 분사시키는 단계; 및 상기 노즐 승강부를 작동시켜 상기 스프레이 노즐을 상기 액화가스 저장탱크의 외측으로 인출시키는 단계;를 포함하는 액화가스 저장탱크의 쿨 다운 방법이 제공될 수 있다.

상기 하우징 바디와 상기 액화가스 저장탱크를 연결하도록 마련되는 개폐부를 닫는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 스프레이 노즐을 액화가스 저장탱크의 외부에 배치하고 노즐 승강부에 의해 스프레이 노즐을 액화가스 저장탱크의 내외부로 승강시킬 수 있어 스프레이 노즐을 액화가스 저장탱크의 내부에 배치할 필요가 없으므로 액화가스 저장탱크의 내부 멤브레인 설치를 단순화시킬 수 있어 구조를 간단하게 할 수 있다.

또한, 이로 인해 설계에 필요한 해석량이 줄어들고 쉽게 액화가스 저장탱크를 생산할 수 있다.

또한, 스프레이 노즐이 막히는 경우 스프레이 노즐을 액화가스 저장탱크의 외부로 인출하여 수리할 수 있으므로 유지 보수가 쉽다.

나아가 노즐 승강부에 의해 스프레이 노즐의 위치를 조절할 수 있으므로 액화가스 저장탱크를 고르게 쿨 다운할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크의 쿨 다운 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 실시 예의 사용 상태도를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

후술하는 본 발명의 일 실시예에서 액화가스는, 가스를 저온으로 액화시켜 수송할 수 있고, 엔진의 연료로 사용할 수 있는 액화가스일 수 있으며, 예를 들어, LNG(Liquefied Natural Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같은 액화 석유화학 가스일 수 있다. 다만, 후술하는 실시예에서는 대표적인 액화가스인 LNG가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서 선박은, LNG를 저장하고, LNG가 하역지에 도착할 때까지 액체 상태로 유지될 수 있도록 단열처리된 LNG 저장탱크가 설치된 선박, 즉, LNG 운반선(LNG Carrier), LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 자체 추진 능력을 갖는 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading Unit), LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit)와 같이 추진 능력을 갖지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물일 수 있다. 다만, 후술하는 실시예에서는 LNG 운반선인 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 쿨 다운 시스템을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 실시 예의 사용 상태도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 액화천연가스 저장탱크의 쿨 다운 시스템(1)은, 액화천연가스 저장탱크(T)의 상부에 마련되는 하우징 바디(10)와, 하우징 바디(10)의 내부에 배치되며 쿨 다운 작업 시 액화천연가스 저장탱크(T)의 내부로 하강되어 액화천연가스를 분사하는 스프레이 노즐(20)과, 하우징 바디(10)에 마련되며 스프레이 노즐(20)에 연결되어 스프레이 노즐(20)을 승강시키는 노즐 승강부(30)와, 하우징 바디(10)와 액화천연가스 저장탱크(T)를 연결하도록 마련되어 스프레이 노즐(20)의 승강 통로를 개폐시키는 개폐부(40)를 구비한다.

하우징 바디(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 액화천연가스 저장탱크(T)의 외측 상부에 마련되며 스프레이 노즐(20)과 노즐 승강부(30)의 수용 장소로 제공된다.

본 실시 예에서 하우징 바디(10)는 액화천연가스 저장탱크(T)와 연결되는 통로를 제외하고는 밀폐된 구조로 마련되어 외기가 하우징 바디(10)의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있다.

또한 본 실시 예에서 하우징 바디(10)에는 단열 부재가 마련되어 하우징 바디(10)와 외부와의 열전달을 최소화시킬 수 있다.

그리고 본 실시 예에서 하우징 바디(10)의 내부에는 스프레이 노즐(20)의 승하강을 가이드 하는 가이드 부재가 마련되어 스프레이 노즐(20)의 승강은 안정적으로 이루어질 수 있다.

스프레이 노즐(20)은, 미 사용시, 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징 바디(10)의 내부에 배치되며 액화천연가스 저장탱크(T)의 쿨 다운 시 액화천연가스 저장탱크(T)의 내부로 하강될 수 있다.

본 실시 예는 스프레이 노즐(20)이 노즐 승강부(30)에 의해 높이 조절이 가능하므로 스프레이 노즐(20)을 액화천연가스 저장탱크(T)의 하부까지 근접시켜 쿨 다운이 가능하므로, 액화천연가스 저장탱크(T) 내부를 전체적으로 고르게 쿨 다운시킬 수 있다.

또한 본 실시 예에서 스프레이 노즐(20)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 호스 부재(31)에 의해 호스 롤러(32)에 연결될 수 있다.

노즐 승강부(30)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징 바디(10)의 내부에 마련되며, 스프레이 노즐(20)에 연결되어 스프레이 노즐(20)을 액화천연가스 저장탱크(T)의 내외부로 승강시키는 역할을 한다.

본 실시 예에서 노즐 승강부(30)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 일측부가 스프레이 노즐(20)에 연결되며 스프레이 노즐(20)로 액화천연가스를 공급하는 호스 부재(31)와, 하우징 바디(10)의 내부에 배치되며 호스 부재(31)가 가장자리에 권취되는 호스 롤러(32)를 포함한다.

노즐 승강부(30)의 호스 부재(31)는, 극저온의 액화천연가스에 대해 내구성을 가지며 고무 재질을 포함하는 재질로 마련될 수 있다. 본 실시 예에서 호스 부재(31)는 액체 질소 호스를 포함한다.

도면에 도시되지는 않았으나 노즐 승강부(30)의 호스 롤러(32)는, 하우징 바디(10)의 내부에 배치되는 구동 모터에 연결되어 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 회전될 수 있다. 그 결과 호스 롤러(32)에 감겨 진 호스 부재(31)를 풀거나 감는 방식으로 스프레이 노즐(20)을 승강시킬 수 있다.

본 실시 예에서 구동 모터는 전기 또는 유압으로 작동될 수 있다.

개폐부(40)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징 바디(10)와 액화천연가스 저장탱크(T)를 연결하는 통로를 마련함과 아울러 이 통로를 개폐시켜 액화천연가스 저장탱크(T)를 밀폐시키는 역할을 한다.

본 실시 예에서 개폐부(40)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징 바디(10)와 액화천연가스 저장탱크(T)를 연결하며 스프레이 노즐(20)의 승강 통로로 제공되는 개폐 바디(41)와, 개폐 바디(41)에 마련되어 개폐 바디(41)를 개폐시키는 개폐 부재(42)를 포함한다.

본 실시 예에서 개폐 부재(42)는 밸브 또는 도어를 포함하며, 밸브와 도어는 원격으로 제어 가능하도록 전자 밸브 또는 전자 도어 타입으로 마련될 수 있다.

그리고 본 실시 예에서 개폐 바디(41)의 내벽 또는 외벽에는 외기와의 열전달을 차단하는 단열 부재가 마련될 수 있다.

이하에서 본 실시 예에 따른 액화천연가스 저장탱크(T)의 쿨 다운 방법을 간략히 설명한다.

본 실시 예에 따른 액화천연가스 저장탱크(T)의 쿨 다운 방법은 액화천연가스 저장탱크(T)의 외측 상부에 배치되는 노즐 승강부(30)를 작동시켜 스프레이 노즐(20)을 액화천연가스 저장탱크(T)의 내부로 하강시키는 단계와, 스프레이 노즐(20)에 연결된 호스 부재(31)를 통해 액화천연가스를 공급시켜 액화천연가스 저정탱크의 내부로 액화천연가스를 분사시키는 단계와, 노즐 승강부(30)를 작동시켜 스프레이 노즐(20)을 액화천연가스 저장탱크(T)의 외측으로 인출시키는 단계를 포함한다.

본 실시 예는 하우징 바디(10)에 배치된 스프레이 노즐(20)을 액화천연가스 저장탱크(T)의 내부로 하강하기 닫혀진 개폐 부재(42)를 먼저 개방시킨다.

또한 본 실시 예는 액화천연가스 저장탱크(T)의 쿨 다운 작업이 완료된 경우 스프레이 노즐(20)을 하우징 바디(10)의 내부로 상승시킨 후 개폐 부재(42)를 닫아 하우징 바디(10)와 액화천연가스 저장탱크(T)를 연결시키는 개폐 바디(41)를 차단할 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시예는 스프레이 노즐을 액화천연가스 저장탱크의 외부에 배치하고 노즐 승강부에 의해 스프레이 노즐을 액화천연가스 저장탱크의 내외부로 승강시킬 수 있어 스프레이 노즐을 액화천연가스 저장탱크의 내부에 배치할 필요가 없으므로 액화천연가스 저장탱크의 내부 멤브레인 설치를 단순화시킬 수 있어 구조가 간단하게 할 수 있고, 이로 인해 설계에 필요한 해석량이 줄어들고 쉽게 액화천연가스 저장탱크를 생산할 수 있다.

또한 스프레이 노즐이 막히는 경우 스프레이 노즐을 액화천연가스 저장탱크의 외부로 인출하여 수리할 수 있으므로 유지 보수가 쉽다.

나아가 노즐 승강부에 의해 스프레이 노즐의 위치를 조절할 수 있으므로 액화천연가스 저장탱크를 고르게 쿨 다운할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1 : 액화천연가스 저장탱크의 쿨 다운 시스템
10 : 하우징 바디
20 : 스프레이 노즐
30 : 노즐 승강부
31 : 호스 부재
32 : 호스 롤러
40 : 개폐부
41 : 개폐 바디
42 : 개폐 부재
T : 액화천연가스 저장탱크

Claims

액화가스 저장탱크의 상부에 마련되는 하우징 바디;
상기 하우징 바디의 내부에 배치되며 쿨 다운 작업 시 상기 액화가스 저장탱크의 내부로 하강되어 액화가스를 분사하는 스프레이 노즐; 및
상기 하우징 바디에 마련되며 상기 스프레이 노즐에 연결되어 상기 스프레이 노즐을 승강시키는 노즐 승강부;를 포함하는, 액화가스 저장탱크의 쿨 다운 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 노즐 승강부는 상기 스프레이 노즐과 연결되는 호스 부재;를 포함하는, 액화가스 저장탱크의 쿨 다운 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 호스 부재는 유연한 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는, 액화가스 저장탱크의 쿨 다운 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 노즐 승강부는 상기 호스 부재가 권취되는 호스 롤러;를 더 포함하는, 액화가스 저장탱크의 쿨 다운 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징 바디와 상기 액화가스 저장탱크를 연결하도록 마련되어 상기 스프레이 노즐의 승강 통로를 개폐시키는 개폐부;를 더 포함하는, 액화가스 저장탱크의 쿨 다운 시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 개폐부는.
상기 하우징 바디와 상기 액화가스 저장탱크를 연결하는 개폐 바디; 및
상기 개폐 바디에 마련되어 상기 개폐 바디의 통로를 개폐시키는 개폐 부재;를 포함하는, 액화가스 저장탱크의 쿨 다운 시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 개폐 부재는 밸브 또는 도어를 포함하는, 액화가스 저장탱크의 쿨 다운 시스템.