KR20190075318A - 연료 소각 장치 - Google Patents

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Abstract

연료 소각 장치를 제공한다. 연료 소각 장치는 삽입 및 방출이 가능하도록 결합된 복수의 연료 이송관을 포함하고, 소각시키고자 하는 연료를 이송하는 연료 이송부와, 상기 이송된 연료를 점화시키는 점화부, 및 상기 복수의 연료 이송관 중 일부 연료 이송관에 구비되어 상기 이송된 연료의 압력에 의하여 상기 일부 연료 이송관을 이동시키는 블레이드를 포함한다.

Description

연료 소각 장치{Fuel incinerating apparatus}
본 발명은 연료 소각 장치에 관한 것이다.
FPSO(Floating Production Storage Offloading) 또는 드릴쉽(drillship)과 같은 해양 구조물은 연료를 보관하기 위한 연료 탱크를 구비할 수 있다. 연료 탱크의 내부는 밀폐된 공간으로서 LNG와 같은 액체 연료가 수용될 수 있다.
한편, 액체 연료는 외부 요인에 의하여 또는 자연적으로 그 일부가 기화하여 가스로 전환될 수 있다. 가스는 연료 탱크의 내부에 채워지는데, 가스의 양이 증가함에 따라 연료 탱크의 내부의 압력이 증가하게 된다.
연료 탱크의 내부의 압력을 감소시키기 위하여 해상 구조물에 플레어 시스템(flare system)이 구비될 수 있다. 플레어 시스템은 연료 탱크에 수용된 가스를 소각시키는 시스템으로서, 연료 탱크에서 가스가 방출되어 소각됨에 따라 연료 탱크의 내부의 압력이 감소될 수 있게 된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2017-0050280호 (2017.05.11)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 연료 소각 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 연료 소각 장치의 일 면(aspect)은 삽입 및 방출이 가능하도록 결합된 복수의 연료 이송관을 포함하고, 소각시키고자 하는 연료를 이송하는 연료 이송부와, 상기 이송된 연료를 점화시키는 점화부, 및 상기 복수의 연료 이송관 중 일부 연료 이송관에 구비되어 상기 이송된 연료의 압력에 의하여 상기 일부 연료 이송관을 이동시키는 블레이드를 포함한다.
상기 연료 이송부는, 고정 연료 이송관, 및 상기 고정 연료 이송관에 지지되고, 상기 이송된 연료의 압력에 의하여 상기 고정 연료 이송관에 대하여 이동하는 이동 연료 이송관을 포함한다.
상기 이동 연료 이송관은 복수 개가 구비되고, 직접적으로 결합된 2개의 이동 연료 이송관 중 제 1 이동 연료 이송관은 제 2 이동 연료 이송관에 지지되고, 상기 이송된 연료의 압력에 의하여 상기 제 2 이동 연료 이송관에 대하여 이동한다.
상기 블레이드는 상기 이송된 연료를 관통시키는 관통홀을 포함한다.
상기 이송된 연료를 가이드하여 상기 블레이드로 집중되도록 하는 가이드부를 더 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 소각 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 소각 장치의 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동 연료 이송관의 이동을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료 이송부의 전개 및 축소를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 블레이드를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 블레이드를 통하여 연료가 통과하는 것을 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 가이드부를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 가이드부에 의하여 이송하는 연료가 가이드되는 것을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 소각 장치의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 소각 장치의 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 연료 소각 장치(10)는 연료 이송부(100), 점화부(200) 및 블레이드(300)를 포함하여 구성된다.
연료 이송부(100)는 소각시키고자 하는 연료를 이송하는 역할을 수행한다. 이를 위하여, 연료 이송부(100)는 연료의 이송 경로인 중공홀을 포함할 수 있다. 본 발명에서 소각시키고자 하는 연료는 기화된 연료일 수 있다. 연료 이송부(100)는 상하 방향으로 긴 관의 형태를 가지면서 상측 방향으로 이동하는 연료의 이송 경로를 제공할 수 있다.
본 발명에서 연료 소각 장치(10)가 설치되는 해양 구조물(미도시)은 FPSO(Floating Production Storage Offloading), FLNG(Floating Liquefied Natural Gas) 또는 드릴쉽(drillship)일 수 있다.
해양 구조물은 LNG와 같은 액체 연료를 수용하기 위한 연료 탱크(미도시)를 구비할 수 있다. 액체 연료가 기화하는 경우 가스에 의하여 연료 탱크 내부의 압력이 증가할 수 있다.
연료 탱크 내부의 압력 증가를 방지하기 위하여 연료 소각 장치(10)는 연료를 소각시킬 수 있다. 즉, 연료 소각 장치(10)는 연료 탱크의 내부에 수용된 가스를 전달받아 소각시키는 것으로서, 연료 이송부(100)는 가스 즉, 기화된 연료의 이송 경로를 제공할 수 있다.
연료 이송부(100)는 삽입 및 방출이 가능하도록 결합된 복수의 연료 이송관을 포함할 수 있다. 각 연료 이송관은 연료의 이송 경로인 중공홀을 포함하는데, 하나의 연료 이송관의 중공홀에 다른 하나의 연료 이송관이 삽입되거나 방출될 수 있는 것이다. 도 1 및 도 2는 3개의 연료 이송관을 포함하여 연료 이송부(100)가 구성된 것을 도시하고 있으나, 2개의 연료 이송관을 포함하거나 4개 이상의 연료 이송관을 포함하여 연료 이송부(100)가 구성될 수도 있다.
연료 이송부(100)는 고정 연료 이송관(110) 및 이동 연료 이송관(121, 122)을 포함하여 구성된다. 고정 연료 이송관(110)은 이동 연료 이송관(121, 122)을 지지하는 역할을 수행한다. 고정 연료 이송관(110)은 지면 또는 별도의 구조물(미도시)에 고정된 것일 수 있다.
이동 연료 이송관(121, 122)은 고정 연료 이송관(110)에 지지되고, 이송된 연료의 압력에 의하여 고정 연료 이송관(110)에 대하여 이동할 수 있다. 본 발명에서 이동 연료 이송관(121, 122)은 복수 개가 구비될 수 있다. 복수의 이동 연료 이송관(121, 122)은 직접 또는 간접적으로 결합될 수 있다. 이동 연료 이송관 A가 이동 연료 이송관 B에 직접적으로 접촉하여 삽입되는 경우 이동 연료 이송관 A와 B는 직접적으로 결합된 것일 수 있다. 한편, 이동 연료 이송관 B가 이동 연료 이송관 C에 직접적으로 접촉하여 삽입되는 경우 이동 연료 이송관 B와 C는 직접적으로 결합된 것이지만, 이동 연료 이송관 A와 C는 간접적으로 결합된 것일 수 있다.
직접적으로 결합된 2개의 이동 연료 이송관 중 제 1 이동 연료 이송관(121)은 제 2 이동 연료 이송관(122)에 지지될 수 있다. 또한, 제 1 이동 연료 이송관(121)은 이송된 연료의 압력에 의하여 제 2 이동 연료 이송관(122)에 대하여 이동할 수 있다. 도 1 및 도 2는 하나의 고정 연료 이송관(110) 및 2개의 이동 연료 이송관으로 연료 이송부(100)가 구비된 것을 도시하고 있다. 2개의 이동 연료 이송관은 직접적으로 결합된 제 1 이동 연료 이송관(121) 및 제 2 이동 연료 이송관(122)을 포함하며, 제 1 이동 연료 이송관(121) 및 제 2 이동 연료 이송관(122)은 전술한 결합 관계로 동작할 수 있다.
블레이드(300)는 복수의 연료 이송관 중 일부 연료 이송관에 구비되어 이송된 연료의 압력에 의하여 일부 연료 이송관을 이동시키는 역할을 수행한다. 구체적으로, 블레이드(300)는 이동 연료 이송관(121, 122)의 내측면에 결합될 수 있다. 이송 중인 연료가 블레이드(300)에 부딪히는 경우 미는 압력이 블레이드(300)를 통하여 이동 연료 이송관(121, 122)에 전달될 수 있다. 이에, 이송 중인 연료의 압력에 의하여 이동할 수 있게 된다.
블레이드(300)는 중공홀을 포함하는 깔때기의 형상을 가질 수 있다. 블레이드(300)의 외측 가장자리는 이동 연료 이송관(121, 122)의 내측면에 결합되고, 몸체는 하측을 향하여 경사지어 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 블레이드(300)의 형상에 이에 한정되는 것은 아니며, 이송 중인 연료의 압력을 전달받을 수 있는 형상이라면 블레이드(300)는 어떠한 형상으로도 구현될 수 있다.
점화부(200)는 이송된 연료를 점화시키는 역할을 수행한다. 연료는 점화부(200)에 의하여 점화되어 소각될 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동 연료 이송관의 이동을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 제 2 이동 연료 이송관(122)은 고정 연료 이송관(110)에 대하여 이동할 수 있다.
소각시키고자 하는 연료는 고정 연료 이송관(110)의 하단으로 진입하여 고정 연료 이송관(110)의 중공홀(SH)을 따라 이동할 수 있다. 연료는 계속 이동하여 제 2 이동 연료 이송관(122)으로 전달될 수 있다. 전달된 연료 중 일부는 제 2 이동 연료 이송관(122)의 중공홀(MH2)을 통하여 계속 진행하고, 다른 일부는 블레이드(300)에 부딪힐 수 있다.
연료가 블레이드(300)에 부딪힘에 따라 미는 힘이 작용하고, 이어서 제 2 이동 연료 이송관(122)은 상측으로 이동하게 된다. 고정 연료 이송관(110) 및 제 2 이동 연료 이송관(122)은 각각 걸림부(HK) 및 걸림 돌기(HP2)를 포함할 수 있다. 제 2 이동 연료 이송관(122)은 걸림 돌기(HP2)가 걸림부(HK)에 걸릴 때까지 이동할 수 있다. 제 2 이동 연료 이송관(122)의 걸림 돌기(HP2)가 고정 연료 이송관(110)의 걸림부(HK)에 걸림에 따라 제 2 이동 연료 이송관(122)이 고정 연료 이송관(110)에서 완전히 방출되는 것이 방지될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제 1 이동 연료 이송관(121)은 제 2 이동 연료 이송관(122)에 대하여 이동할 수 있다.
소각시키고자 하는 연료는 제 2 이동 연료 이송관(122)의 하단으로 진입하여 제 2 이동 연료 이송관(122)의 중공홀(MH2)을 따라 이동할 수 있다. 해당 연료는 고정 연료 이송관(110)으로부터 전달된 것일 수 있다. 연료는 계속 이동하여 제 1 이동 연료 이송관(121)으로 전달될 수 있다. 전달된 연료 중 일부는 제 1 이동 연료 이송관(121)의 중공홀(MH1)을 통하여 계속 진행하여 외부로 방출되고, 다른 일부는 블레이드(300)에 부딪힐 수 있다. 방출된 연료는 점화부(200)에 의하여 점화되어 소각될 수 있다.
블레이드(300)에 부딪힌 연료는 미는 힘을 제공할 수 있다. 해당 힘에 의하여 제 1 이동 연료 이송관(121)은 상측으로 이동하게 된다. 제 1 이동 연료 이송관(121) 및 제 2 이동 연료 이송관(122)은 각각 걸림 돌기(HP1) 및 걸림부(HK2)를 포함할 수 있다. 제 1 이동 연료 이송관(121)은 걸림 돌기(HP1)가 걸림부(HK2)에 걸릴 때까지 이동할 수 있다. 제 1 이동 연료 이송관(121)의 걸림 돌기(HP1)가 제 2 이동 연료 이송관(122)의 걸림부(HK2)에 걸림에 따라 제 1 이동 연료 이송관(121)이 제 2 이동 연료 이송관(122)에서 완전히 방출되는 것이 방지될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료 이송부의 전개 및 축소를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 연료 이송부(100)는 전개되거나 축소될 수 있다.
소각시키고자 하는 연료의 이동이 발생된 경우 해당 연료의 압력에 의하여 이동 연료 이송관(121, 122)이 상승하여 연료 이송부(100)가 전개될 수 있다. 이에 따라, 전체적인 연료 이송부(100)의 길이가 증가할 수 잇다.
한편, 소각시키고자 하는 연료의 이동이 중단된 경우 연료의 압력이 소멸하고, 이로 인하여 이동 연료 이송관(121, 122)이 하강하여 연료 이송부(100)가 축소될 수 있다. 이에 따라, 전체적인 연료 이송부(100)의 길이가 감소될 수 있다.
길이가 증가한 상태에서 연료가 소각되기 때문에 소각된 연료에 의한 화염이 지면에서 멀어지고, 이로 인하여 화염의 열에 의한 영향이 감소될 수 있다.
또한, 연료를 소각하지 않는 상태에서 연료 이송부(100)는 길이가 감소된 상태를 유지하기 때문에 이에 대한 유지 보수를 용이하게 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 블레이드를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 블레이드를 통하여 연료가 통과하는 것을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 블레이드(301)는 관통홀(310)을 포함할 수 있다.
관통홀(310)은 소각시키기 위하여 이송되는 연료를 관통시킬 수 있다. 이송 중인 연료는 블레이드(300)에 압력을 가할 수 있다. 이 때, 압력이 지나치게 큰 경우 블레이드(300)가 파손되거나 블레이드(300)와 이동 연료 이송관(121, 122)간의 결합이 해제될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 관통홀(310)은 블레이드(301)에 전달되는 연료의 일부를 관통시킬 수 있다. 이로 인하여 블레이드(301)에 가해지는 압력이 약화되고 블레이드(301)의 파손 및 블레이드(301)와 이동 연료 이송관(121, 122)간의 결합 해제가 방지될 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 가이드부를 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 가이드부에 의하여 이송하는 연료가 가이드되는 것을 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 가이드부(400)는 내측 가이드(410) 및 외측 가이드(420)를 포함하여 구성될 수 있다.
내측 가이드(410) 및 외측 가이드(420)는 서로 다른 크기의 깔때기의 형상을 가질 수 있다. 이 때, 외측 가이드(420)의 내경은 내측 가이드(410)의 외경보다 크게 형성될 수 있다.
내측 가이드(410) 및 외측 가이드(420)의 몸체는 서로 다른 방향으로 경사지도록 형성될 수 있다. 내측 가이드(410)는 외측 가이드(420)의 내부에 배치되는데, 내측 가이드(410) 및 외측 가이드(420)의 하측 가장자리간의 거리는 상측 가장자리간의 거리보다 크게 형성될 수 있다. 내측 가이드(410) 및 외측 가이드(420)의 하측 가장자리의 사이에 형성되는 개구(OP1)를 통하여 연료가 진입하고, 내측 가이드(410) 및 외측 가이드(420)의 상측 가장자리의 사이에 형성되는 개구(OP2)를 통하여 연료가 진출할 수 있다. 이하, 연료가 진입하는 개구를 진입구(OP1)라 하고, 연료가 진출하는 개구를 진출구(OP2)라 한다.
가이드부(400)는 소각시키기 위하여 이송되는 연료를 가이드하여 블레이드(300)로 집중되도록 하는 역할을 수행한다.
진입구(OP1)를 통하여 진입한 연료가 진출구(OP2)를 통하여 진출함에 따라 상대적으로 큰 압력으로 연료가 방출되고, 방출된 연료가 블레이드(300)에 전달될 수 있는 것이다.
도 10을 참조하면, 가이드부(400)는 고정 연료 이송관(110)에 구비될 수 있다. 고정 연료 이송관(110)으로 진입한 연료 중 일부는 가이드부(400)로 전달될 수 있다. 가이드부(400)는 진입구(OP1)를 통하여 연료를 입력받고, 진출구(OP2)를 통하여 연료를 출력할 수 있다.
진출구(OP2)의 위치는 고정 연료 이송관(110)에 결합된 제 2 이동 연료 이송관(122)의 블레이드(300)의 위치에 대응할 수 있다. 이에, 진출구(OP2)를 통하여 출력된 연료는 블레이드(300)로 전달되고, 블레이드(300)는 보다 큰 압력을 제 2 이동 연료 이송관(122)에 전달하게 된다.
도 10은 고정 연료 이송관(110)에 가이드부(400)가 구비된 것을 도시하고 있으나, 제 2 이동 연료 이송관(122)에도 가이드부(400)가 구비될 수 있다. 이러한 경우 제 2 이동 연료 이송관(122)의 가이드부(400)는 제 1 이동 연료 이송관(121)의 블레이드(300)로 연료를 집중시킬 수 있다.
가이드부(400)가 이송된 연료를 블레이드(300)에 집중시킴에 따라 이동 연료 이송관(121, 122)의 하중이 크더라도 이동 연료 이송관(121, 122)의 상승이 용이하게 수행될 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 연료 소각 장치 100: 연료 이송부
110: 고정 연료 이송부 121, 122; 이동 연료 이송부
200: 점화부 300, 301: 블레이드
310: 관통홀 400: 가이드부
410: 내측 가이드 420: 외측 가이드

Claims (5)

  1. 삽입 및 방출이 가능하도록 결합된 복수의 연료 이송관을 포함하고, 소각시키고자 하는 연료를 이송하는 연료 이송부;
    상기 이송된 연료를 점화시키는 점화부; 및
    상기 복수의 연료 이송관 중 일부 연료 이송관에 구비되어 상기 이송된 연료의 압력에 의하여 상기 일부 연료 이송관을 이동시키는 블레이드를 포함하는 연료 소각 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 연료 이송부는,
    고정 연료 이송관; 및
    상기 고정 연료 이송관에 지지되고, 상기 이송된 연료의 압력에 의하여 상기 고정 연료 이송관에 대하여 이동하는 이동 연료 이송관을 포함하는 연료 소각 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 이동 연료 이송관은 복수 개가 구비되고,
    직접적으로 결합된 2개의 이동 연료 이송관 중 제 1 이동 연료 이송관은 제 2 이동 연료 이송관에 지지되고, 상기 이송된 연료의 압력에 의하여 상기 제 2 이동 연료 이송관에 대하여 이동하는 연료 소각 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 블레이드는 상기 이송된 연료를 관통시키는 관통홀을 포함하는 연료 소각 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 이송된 연료를 가이드하여 상기 블레이드로 집중되도록 하는 가이드부를 더 포함하는 연료 소각 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0579067A (ja) * 1991-06-20 1993-03-30 Mitsui Constr Co Ltd ユニツト管
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