KR20190095300A - 액화가스 수송 선박 및 그 선박을 운전하는 방법 - Google Patents

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쉘 인터내셔날 리써취 마트샤피지 비.브이.
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Abstract

본 개시는 액화가스 수송 선박으로서, - 선체; - 액화가스를 저장하기 위해 선체 내에 배치된 적어도 하나의 화물 저장 탱크; - 선박을 추진시키기 위한 적어도 하나의 엔진; - 증발가스를 수용하기 위한 적어도 하나의 화물 저장 탱크의 증기 공간에 제1 압력 하에서 연결된 압축기 입구와, 압축된 증발가스를 상기 적어도 하나의 엔진에 상기 제1 압력을 초과하는 제2 압력으로 공급하는 압축기 출구를 구비하는, 적어도 하나의 압축기; 및 - 증발가스를 회수하기 위한 증발가스(BOG) 회수 시스템을 포함하고, 상기 BOG 회수 시스템은, - 가압된 증발가스의 적어도 일부를 재응축시키기 위해 상기 압축기 출구에 연결된 냉각부 입구를 구비한 냉각부; 및 - 재응축 가압된 증발가스를 저장하기 위해 냉각부 출구에 연결된 BOG 탱크 입구를 구비한 적어도 하나의 BOG 탱크를 포함하는, 액화가스 수송 선박을 제공한다.

Description

액화가스 수송 선박 및 그 선박을 운전하는 방법
본 개시는 액화가스 수송 선박에 관련된 것이다. 액화가스 수송 선박에는 가스의 증발을 처리하기 위한 시스템이 구비된다. 본 개시는 또한 액화가스 수송 선박을 운전하는 방법에도 관련된 것이다.
액화가스는 전형적으로 액화천연가스(LNG)일 수 있거나 액화천연가스를 포함할 수 있다. 액화가스는 극저온까지 냉각될 수 있으므로 액체로 감압하여 저장할 수 있다. LNG는 예를 들어 가스가 약 -163℃까지 냉각되는 경우 대략 대기압에서, 전형적으로는 약 1 bar에서 저장될 수 있다.
일반적으로, 천연가스(NG)는 액화설비에서 액체(액화 천연 가스 또는 LNG라고도 함)로 전환되어, LNG용 저장 탱크가 설치된 LNG 운반선(선박)에 의해 장거리로 수송되어서, 부유 저장 및 재기화 장치(FSRU) 또는 육상의 하역 터미널을 통과함으로써 재기화되어 소비자에게 공급된다.
액화천연가스는 수송을 위해 대기압에서 약 -163℃의 극저온에서 저장되므로, 저장 탱크 내의 LNG 온도가 대기압에서 -163℃보다 약간 높은 경우에도 LNG는 증발하기 쉽다. LNG 운반선의 LNG 저장 탱크는 단열되어 있지만, 열이 외부에서 LNG 저장 탱크 내의 LNG로 지속적으로 전달되므로, LNG 운반선이 LNG를 수송하는 중에 LNG 저장 탱크 내에서 LNG가 지속적으로 증발되어 증발가스(BOG: boil-off gas)가 발생한다.
상기한 바와 같이 LNG 저장 탱크 안에 증발가스가 발생하면, LNG 저장 탱크의 압력이 상승하여 안전 한계 수준을 넘어설 수 있다.
종래에는, LNG 저장 탱크의 압력이 설정 압력 이상으로 상승하면, LNG 저장 탱크의 압력을 안전 수준으로 유지하기 위해 증발가스를 LNG 저장 탱크 밖으로 배출시켜서 LNG 운반선의 추진 연료로 사용했다. 그러나 LNG 저장 탱크 안에 생성된 증발가스를 연소시킴으로써 보일러에서 발생된 증기에 의해 구동되는 증기터빈 추진 시스템은 추진 효율이 낮다는 문제점이 있다. 이것이 사실상 의미하는 바는, 증기 설비는 실제로는 사용 가능한 증발가스보다 더 많은 천연가스를 사용할 수 있다는 것이다.
LNG 저장 탱크에서 생성된 증발가스를 압축한 후에 디젤 엔진의 연료로 사용하는 이중 연료 디젤 전기 추진 시스템은 상기 증기터빈 추진 시스템보다는 추진 효율이 높다.
그러나 이중 연료 디젤 전기 추진 시스템과 같은 효율적인 현대식 추진 시스템은 LNG 저장 탱크 내에서 생성되는 증발가스(BOG)의 양이 추진 시스템의 용량 또는 현재 요구량을 초과하는 경우에는 문제가 있다. 일반적으로, 선박이 특정 임계 속도 이하의 속도로 항해할 때, 즉 선박이 비교적 저속으로 이동할 때에는 BOG의 양이 디젤 추진 시스템의 용량을 초과한다.
잉여 증발가스를 소비하기 위해서는 가스 연소 장치(GCU)와 같은 추가 설비가 일반적으로 필요하다. 이러한 특별한 문제는 LNG 화물의 현물 가격이 낮을 때 악화되는데, 왜냐하면 LNG 운반선은 수송을 위한 연료를 절약하기 위해 저속으로 항해하기를 원할 것이기 때문이다.
한편, LNG 저장 탱크의 압력을 안전한 수준으로 유지하는 또 다른 방법이 있다. LNG 저장 탱크의 압력이 설정 압력을 넘어 상승하면, 증발가스를 LNG 저장 탱크 외부로 배출시켜서 재액화 설비에서 재액화시킨 다음 LNG 저장 탱크로 되돌려 보낸다.
미국 특허 제8959930호는 극저온 액체 상태의 LNG를 수송하기 위한 LNG 운반선의 LNG 저장 탱크 안에 생성된 증발가스를 처리하는 방법 및 장치를 개시하고 있다. 상기 특허의 LNG 운반선은 증발가스 재액화 설비를 구비하며, LNG 운반선이 항해하는 중에 생성되는 증발가스의 총량 중에서 재액화 설비의 처리 능력에 해당하는 양의 증발가스가 LNG 저장 탱크로부터 배출되어서 재액화 설비에 의해 재액화된다.
상기 미국 특허 제8959930호의 재액상화 방법은 배출 및 연소 대신에 증발가스의 일부를 재액화하여 LNG 저장 탱크에 저장함으로써, LNG 저장 탱크로부터 배출되는 증발가스의 양을 일정한 수준으로 유지할 수 있고, 증발가스가 폐기되는 것을 방지하여 에너지를 절약할 수 있다.
대우(Deawoo)의 미국 특허 출원 공개 제2010139316호도 유사하게, 가압 후에 증발가스의 일부가 냉매에 대해 냉각되고, 액체 분리기 안에 약 3 bar로 저장될 수 있는 시스템을 개시하고 있다. 이것은 별도의 냉동 사이클을 사용하는 재액화 공정이다.
그러나 재액화 설비는 상당한 수의 장비를 필요로 하고, 상당한 전력 수요를 가지며, 운전하기가 비교적 복잡하므로, 설비투자비용과 운영비용이 모두 증가한다. 재액화 시스템은 열적인 측면에서 실제로 아주 비효율적인데, 일반적으로는 18 내지 20% 수준으로 비효율적이다. 또한, 재액화 장비는 비교적 넓은 범위를 차지하고 무거운데, 이는 화물 또는 다른 장비에 이용 가능한 공간을 제한하고 선박의 총 연료 효율에 부정적인 영향을 미치므로 선박에 적용하는 데 있어서 중요한 단점이 된다. 예를 들어 위에서 언급한 문제들로 인해 기존의 LNG 운반선을 개장하는 것은 비경제적이라고 생각된다.
유럽 특허 공개 EP2706282A1호는 액화가스 탱크 내에서 생성된 증발가스를 재액화하기 위한 증발가스 처리 장치를 개시하고 있다. 증발가스의 일부가 압축된 후에 복귀 라인을 거쳐서 바로 주 극저온 저장 탱크로 복귀된다. 복귀 라인에는 증발가스의 재액화에 필요한 압력을 유지하도록 구성된 압력 유지 장치가 설치된다. 증발가스는 상기 복귀 라인 내에서 상기 주 저장 탱크 내의 액화가스와 직접 열교환하고, 그 후 바로 탱크로 복귀된다. 유럽 특허 공개 EP2896810A1호는 액화천연가스를 저장하는 다수의 저장 탱크 및 이 탱크들 안에 저장된 액화천연가스를 연료로 사용하는 엔진을 포함하는, 선박용 액화가스 처리 시스템을 제공한다. 저장 탱크로부터 나온 증발가스는 약 150 내지 400 barA(bar 절대압력)에서 압축되어 제2 스트림과 제3 스트림으로 분지된다. 제2 스트림은 엔진에 연료로 공급된다. 제3 스트림은 별도의 냉매를 사용하는 재액화 장치를 사용하지 않고도 저장 탱크를 떠나는 증발가스와 열을 교환함으로써 열교환기에서 냉각된다. 이렇게 냉각된 제3 스트림은 감압되고, 감압된 제3 스트림은 기체-액체 혼합 상태에 있게 되고, 그의 기체 성분과 액체 성분이 저장 탱크로 복귀된다.
위에서 언급한 바와 같이, LNG 화물의 증발가스를 어느 정도까지 완화시키기 위해 운용 관행이 최적화될 수 있다. 그러나 이것은 기계의 잠재적 효율이 실현되지 않는 LNG 산업 전반에 걸쳐 공통적인 문제이다.
따라서 분실되는 가스의 양을 더 감소시킬 수 있으며 대개의 경우에는 가스 연소 장치로 보내지는 방안들에 대한 명확하게 확인된 필요성이 있다.
본 개시는 액화가스 수송 선박으로서,
- 선체;
- 액화가스를 저장하기 위해 선체 내에 배치된 적어도 하나의 화물 저장 탱크;
- 선박을 추진시키기 위한 적어도 하나의 엔진;
- 증발가스를 수용하기 위한 적어도 하나의 화물 저장 탱크의 증기 공간에 화물 탱크 압력 하에서 연결된 압축기 입구와, 압축된 증발가스를 상기 적어도 하나의 엔진에 제1 압력을 초과하는 제2 압력으로 공급하는 압축기 출구를 구비하는, 적어도 하나의 압축기; 및
- 증발가스를 회수하기 위한 증발가스(BOG) 회수 시스템을 포함하고,
상기 BOG 회수 시스템은,
- 가압된 증발가스의 적어도 일부를 재응축시키기 위해 상기 압축기 출구에 연결된 냉각부 입구를 구비한 냉각부; 및
- 재응축 가압된 증발가스를 저장하기 위해 냉각부 출구에 연결된 회수 탱크 입구를 구비한 적어도 하나의 회수 탱크를 포함하는, 액화가스 수송 선박을 제공한다.
일 실시예에서, BOG 회수 시스템은 냉각부 출구와 회수 탱크 입구 사이에 배치된 제1 펌프를 포함한다.
다른 실시예에서, 상기 냉각부는 재응축기 입구 및 재응축 가압된 증발가스를 제공하기 위한 재응축기 출구를 구비한 재응축기를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 냉각 시스템은 상기 압축기 출구에 연결된 예냉기 입구 및 예냉 가압된 증발가스를 재응축기 입구로 제공하기 위한 예냉기 출구를 구비한 예냉기 구역을 포함한다.
일 실시예에서, 제1 펌프는 재응축기 출구에 연결되고, 제1 펌프는 재응축 가압된 증발가스를 제공하기 위한 제1 펌프 출구를 구비한다. 제1 펌프는 유체 펌프일 수 있다. 제1 펌프의 출구에서의 압력은 약 5 bar 내지 25 bar의 범위에 있을 수 있다.
일 실시예에서, 제1 펌프는 재응축기 출구에 연결되며, 상기 제1 펌프는, 상기 재응축 가압된 증발가스를 가압된 증발가스에 대해 열교환시키기 위해 상기 재응축 가압된 증발가스를 2차 예냉기 입구로 제3 압력을 초과하는 제4 압력으로 제공하기 위한 제1 펌프 출구를 구비한다.
일 실시예에서, 상기 제1 펌프 출구는 상기 재응축 가압된 증발가스를 상기 가압된 증발가스에 대해 열교환시키고 재응축된 가스의 과냉각을 최소화하기 위해 2차 예냉기 입구에 연결된다.
일 실시예에서, 2차 예냉기 출구는 회수 탱크 입구에 연결된다.
냉각부는 가압된 증발가스를 적어도 하나의 화물 저장 탱크에 저장된 액화가스의 일부와 열교환시키는 재응축기 열교환기를 포함할 수 있다. 상기 재응축기 열교환기는 재응축기 내부에 배치될 수 있다. 상기 재응축기는 상기 적어도 하나의 화물 저장 탱크로부터 상기 재응축기로 액화가스를 분사하기 위한 분사 헤더를 구비할 수 있다.
상기 회수 탱크는 상기 적어도 하나의 화물 저장 탱크에 연결된 제1 분사 헤더를 구비할 수 있는데, 상기 제1 분사 헤더는 액화가스를 상기 회수 탱크 안으로 분사하도록 구성된다.
상기 냉각부는 상기 적어도 하나의 화물 저장 탱크에 연결된 제2 분사 헤더를 구비할 수 있는데, 상기 제2 분사 헤더는 액화가스를 상기 냉각부 안으로 분사하도록 구성된다.
일 실시예에서, 상기 회수 탱크는, 상기 적어도 하나의 엔진에 연결되어 기화된 증발가스를 회수 탱크로부터 엔진으로 공급하기 위한 제1 출구를 구비한다.
다른 실시예에서, 상기 회수 탱크는 재응축 가압된 증발가스를 적어도 하나의 화물 저장 탱크로 펌핑하기 위한 제2 펌프에 연결된 제2 출구를 구비한다.
또 다른 실시예에서, 이송 펌프는 분사 헤더를 거쳐서 강제 증발기로 공급할 수 있다. 이것은 회수된 액체를 적절한 비율로 증발시켜서 연료 가스 수요를 충족시키게 된다.
다른 양태에 따르면, 본 개시는 액화가스 수송 방법으로서,
- 액화가스를 선박으로 수송하는 단계, 여기서, 상기 선박은 선체, 액화가스를 저장하기 위해 선체 내에 배치된 적어도 하나의 화물 저장 탱크, 및 선박을 추진시키기 위한 적어도 하나의 엔진을 포함함;
- 적어도 하나의 압축기의 압축기 입구에서 증발가스를 수용하는 단계, 여기서, 상기 압축기 입구는 적어도 하나의 화물 저장 탱크의 증기 공간에 제1 압력으로 연결됨;
- 상기 압축기를 사용하여, 가압된 증발가스를 상기 적어도 하나의 엔진에 상기 제1 압력을 초과하는 제2 압력으로 공급하는 단계;
- 상기 가압된 증발가스의 적어도 일부를 증발가스 회수를 위한 증발가스(BOG) 회수 시스템 쪽으로 방향 전환시키는 단계;
- 상기 가압된 증발가스의 적어도 일부를 상기 BOG 회수 시스템의 냉각부에서 재응축하여 재응축 가압된 증발가스를 제공하는 단계; 및
- 상기 재응축 가압된 증발가스를 적어도 하나의 회수 탱크에 저장하는 단계를 포함하는, 액화가스 수송 방법을 제공한다.
상기 방법은 상기 적어도 하나의 회수 탱크로부터 기화된 증발가스를 상기 적어도 하나의 엔진에 직접 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 액화가스는 액화천연가스(LNG)를 포함할 수 있다.
본 개시의 이들 및 다른 특징들, 양태들 및 이점들은 첨부 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이며, 첨부 도면에 있어서 같은 문자는 도면 전반에 걸쳐 같은 부분을 나타낸다. 도면에서,
도 1은 증기 터빈 추진 시스템이 장착된 종래의 LNG 운반선에 있어서의 증발가스 공급 및 수요(y축) 대 속도(x축)의 예시도이다.
도 2는 이중 연료 디젤 전기(DFDE) 추진 시스템이 장착된 또 다른 종래의 LNG 운반선에 있어서의 증발가스 공급 및 수요(y축) 대 속도(x축)의 예시도이다.
도 3은 본 개시의 에너지 회수 시스템의 일 실시예를 보이는 도면이다.
도 4는 본 개시의 에너지 회수 시스템을 구비한 LNG 운반선의 일 실시예의 측면도이다.
도 5는 본 개시의 에너지 회수 시스템을 구비한 LNG 운반선의 일 실시예의 평면도이다.
도 6은 도 4의 LNG 운반선의 선체 중앙부 단면도이다.
도 7은 도 5의 LNG 운반선의 선 A-A에 따른 단면도이다.
도 8은 종래의 LNG 운반선에 의한 다수 회의 항해 동안의 항해 길이(y축, 항해 당 운항 거리를 나타냄) 대 평균 속도(x축)의 예시도로서, 본 개시의 에너지 회수 시스템의 각 실시예를 적용한 것과 비교하여 보여주는 예시도이다.
도 9는 본 개시의 시스템의 BOG 회수 능력(종축에 % 단위로 나타냄)이 화물 탱크의 총 체적에 대한 회수 탱크의 총 체적의 비(횡축에 % 단위로 나타냄)에 대해 미치는 영향을 나타내는 예시도이다.
도 10은 종래의 LNG 운반선의 힐 체적(heel volume)(y축) 대 공선 항해 지속 시간(x축)을 나타내는 예시도로서, 본 개시의 에너지 회수 시스템을 구비한 운반선과 비교하여 나타내는 예시도이다.
이하에서는 본 개시의 시스템 및 공정의 실제적인 적용의 예시적인 개요를 제공한다.
효율적인 LNG 선박 운전의 결정 요인은 추진 설비의 연료 가스 수요를 화물 격납 시스템에 의해 생성되는 BOG의 양과 균형을 맞추는 것이다. BOG의 공급이 수요를 초과할 때마다, 그 잉여 가스를 IGC 규약 제7장에서 요구되는 바와 같이 대기로 배출시키기보다는 연소시켜서 그 상황의 균형을 맞추기 위해서는 증기 덤핑이나 GCU 운전과 같은 낭비적인 관행을 사용해야 한다.
이전 세대의 LNG 운반선은 증기 추진 설비를 사용했는데, 그 증기 추진 설비는 다수의 장점을 갖긴 하지만 열효율 측면에서는 효율이 약 25%로 비효율적이다. 현대의 선박은 일반적으로 40% 내지 50%의 높은 열효율을 갖는 디젤 설비를 사용한다.
도 1은 증기 터빈 추진 시스템이 장착된 종래의 LNG 운반선에 있어서의 증발가스 공급 및 수요(y축, 해리 당 연료유 상당량의 측정 톤[톤 FOR/NM] 단위로 나타냄) 대 속도(x축, 노트 단위로 나타냄)의 예시도를 보이고 있다. 액화가스 저장 탱크들은 총 체적이 138,000 m3 수준이다. 수요 곡선 10은 선박을 일정 속도로 추진시키기 위한 추진 시스템의 연료 수요량을 나타낸다. 공급 곡선 12 및 공급 곡선 14는 저장 탱크들이 가득 차 있는 적재 선박에서 사용 가능한 증발가스를 나타내는 것으로, 이 공급 곡선 각각에서 예시적인 증발가스율(BOR: boil off rate)은 0.13%/일 및 0.24%/일이다. 0.24%/일이라 함은 하루에 증발되는 화물(즉, 액화가스)의 총 체적이 0.24%라는 것을 의미한다.
공급 곡선 14로 표시된 것과 같은 역사적인 LNG 운반선은 시간 의존적 화물을 운반하는, 고속으로 운전되는 고출력 선박이다. 이러한 초기 선박의 효율 곡선은 선박을 빠른 속도, 일반적으로 약 18.5 노트 이상의 속도로 프로그램하는 결과를 가져왔는데, 왜냐하면 이러한 속도에서만 균형을 달성할 수 있었기 때문, 즉 엔진용 연료 수요가 사용 가능한 BOG 공급을 초과했기 때문이다.
공급 곡선 12로 나타낸 바와 같이, 개선된 단열은 현대식 증기 동력 선박의 선체 및 격납 시스템의 특성들이 잘 맞추어졌음을 의미한다. 이러한 선박은 추가적인 비효율과 낭비를 끌어들임이 없이 12 노트까지 낮춘 속도로 운전될 수 있다. 그럼에도 불구하고 이러한 선박은 여전히 디젤 엔진에 비해서는 열효율 면에서 비효율적이다.
도 2는 이중 연료 디젤 전기(DFDE) 추진 시스템이 장착된 더 현대적인 LNG 운반선에 있어서의 증발가스 공급 및 수요(y축, 해리 당 연료유 상당량의 측정 톤[톤 FOR/NM] 단위로 나타냄) 대 속도(x축, 노트 단위로 나타냄)의 예시도를 보이고 있다. 액화가스 저장 탱크들은 총 체적이 예를 들어 174,000 m3 수준이다. 수요 곡선 20은 선박을 일정 속도로 추진시키기 위한 추진 시스템의 연료 수요량을 나타낸다. 공급 곡선 22, 24, 26, 및 28은 저장 탱크들이 가득 차 있는 적재 선박에서 사용 가능한 증발가스를 나타내는 것으로, 이 공급 곡선 각각에서 예시적인 증발가스율(BOR)은 0.13%/일, 0.11%/일, 0.08%/일, 및 0.05%/일이다. 손익분기 속도는 공급 곡선 각각에서 18, 15, 13, 및 9 노트 수준이다.
도 2에서 나타낸 바와 같이, 현대식 선박에 DFDE 및 ME-GI 추진 설비를 설치하게 되면, 이러한 엔진은 스팀 터빈에 비해 연료 효율이 높아지므로 다시 불일치를 끌어들이게 된다. 이것은 결국에는, 선박이 더 낮은 속도로 운전될 때에는 화물 탱크에서 나오는 증발가스의 유량을 유지하기 위해 가스 연소 장치(GCU)가 일상적으로 사용된다는 것을 의미한다.
상기 GCU에서 연소된 가스는 유용한 일을 수행하지 않고, 유해 배출물(예컨대, CO2)을 방출하며, 그렇지 않았더라면 고객에게 인도될 수 있었을 손실된 LNG를 나타낸다. 전형적인 용선 계약의 상업적 구조는 선박 운용자가 이러한 행동을 바꿀 동기를 갖지 않게끔 되어 있으며 모든 손실을 선박 용선자가 판매 기회 손실의 형태로 부담하게끔 되어 있다.
선박 속도 프로그래밍은 많은 변수에 좌우되며, 선박 운용자는 판매자 및 구매자 요구 사항에 따라서 다양한 화물들에 대해 각기 다른 속도로 선박을 사용할 필요가 있다. 특히, 이것은 많은 선박들이 대체로 속해 있는 항해 용선 시장의 선박에 적용된다. 장기 시장에서 선단의 일정을 짜는 문제로 인해, 선박 속도에 있어서 유연성이 더 높은 상인에게는 혜택이 크게 늘어난다.
공선 항해(Ballast voyage) 중에 BOG 양을 줄이기 위해 취해질 수 있는 힐 관리(heel management), 예컨대 하나의 화물 탱크에 힐을 보유하기만 하면 되는 관리를 통한 조치가 있긴 하지만, 이러한 옵션은 적재 항해 중에는 사용할 수 없다.
단열 증대 또는 재액상화 설비와의 불일치 문제에 대한 가능한 해결책이 있는데, 여기서 상기 단열 증대는 방출과 손실 모두를 최소화하게 될 LNG 운반선을 새로 건조하는 것에 대한 수동적 접근법이다.
그러나 LNG 운반선은 일반적으로 수십 년의 수명을 위해 설계되는데, 이것은 현재 사용되고 있는 선박은 앞으로도 수 년 동안은 계속 운용될 것임을 의미한다. 이러한 계약 수명 기간 동안 GCU에서 잠재적으로 소비되는 LNG의 양은 현재의 추세가 지속되는 경우라면 실제로 매우 유의적이다. 이러한 선박들 중 다수는 DFDE, TFDE, 또는 XDF 형태 등의 연비가 좋은 엔진이 장착되어 있다.
이는 더 효율적인 동력 설비가 제공하는 절감액이 완전히 실현되지 못하고 있다는 것을 의미함을 효과적으로 보여주고 있다.
기존의 LNG 운반선 선단 분석에 따르면, 디젤-전기 추진 설비가 장착된 선박들 중에서 예를 들어 선정된 8 대는 1년의 과정 동안 화물 탱크 압력을 제어하기 위해 선박 탑재 가스 연소 장치(GCU)에서 약 100,000 m3의 LNG를 태웠다고 하는 양을 보여주었다. 바꾸어 말하면, 이것은 상당한 양의 분실 화물에 해당하며, 아울러 약 122,000 톤의 이산화탄소를 배출한 결과가 된다.
도 1 및 도 2와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, 이러한 행위는 이용 가능한 증발 연료 가스의 불일치에 의해 하지 않으면 안 되는 것이고, 이러한 선박들에 있어서는 유연한 상거래 측면에서의 추진을 위해 필요한 것이다.
LNG 운반선을 새로 건조하는 옵션은 기존 선박의 남은 수명 및 용선 계약의 관점에서 보면 경제적이지 않을 수 있다. 한편, 재액상화 및 단열 증대는 기존 선박의 개장과 관련하여 심각한 문제에 빠지게 한다.
본 개시는 BOG를 포집하여 그 포집된 BOG를 차후에 선상에서 소비하기 위해 어떤 방식으로 선상에 유지하는 것을 목표로 하고 있다. 이는 잉여 BOG를 적재 항해 중에 포집하여서 후속한 공선 항해 중에 사용하는 것에 적용된다. 여기서, 적재 항해는 저장 탱크들을 채운 상태에서의 항해를 의미하고, 공선 항해는 저장 탱크들이 거의 비어 있는 상태에서의 복귀 항해이다.
이러한 과정은 BOR을 효과적으로 감소시키게 되고, 그에 의해 DFDE 선박을 프로그래밍하는 데 있어서의 융통성이 늘어나고, 적재 상태의 선박의 연료 효율을 마찬가지로 비교적 좋게 한다.
본 개시의 시스템은 적재 항해 중에 격납 시스템으로부터 나오는 BOG가 엔진에서의 수요를 초과하는 때에는 그 BOG를 포집한다. 포집된 잉여 BOG는 주요 화물 탱크에서 허용될 수 있는 것보다 더 높은 압력에서 액체로 저장된다.
도 3은 본 개시에 따른 잉여 증발가스를 포획하기 위한 시스템(30)의 일 실시예를 도시하고 있다. 이 시스템(30)은 잉여 에너지 회수 시스템(EESS)이라고도 칭할 수 있다.
기본 실시예에서, 시스템(30)은 회수 탱크(32)를 포함한다. 상기 시스템은 또한 재응축기(34) 및 펌프(36)를 포함할 수 있다. 상기 시스템은 구성 요소들을 상호 연결하는 다양한 파이프라인, 예컨대 당해 시스템을 한쪽 단부의 화물 탱크(50)에 연결하는 파이프라인(42)과, 당해 시스템을 반대쪽 단부의 엔진(52) 및/또는 GCU(54) 등과 같은 선박의 소비 장치로 이어지는 기관실 연료 공급 장치에 연결하는 파이프라인(44)과 같은, 다양한 파이프라인을 포함한다.
개량된 일 실시예에서, 상기 시스템(30)에는 하기의 설비 부품들 중에서, 즉
- 예냉기(38);
- 유체 이송 펌프(36, 40);
- 하나 이상의 가스 밸브 유닛(58, 60, 62, 64, 66);
- 하나 이상의 극저온 유체 밸브 유닛(70, 72, 74);
- EERS 제어 시스템(80) 중에서, 하나 또는 그 이상이 포함될 수 있다.
실제의 일 실시예에서, 하나 이상의 회수 탱크(32)는 소위 C형 탱크일 수 있다. 이 탱크들은 액화가스를 대기압에 비해서 증가된 압력으로 저장하므로 "극저온 압력 용기"로도 알려져 있다. 이 탱크들은 선박의 선체와 독립되어 있으며, 선체의 강도와 선박의 무결성을 유지하는 데 필수적인 것이 아니다. 이 탱크들은 전형적으로 멤브레인 탱크 또는 유사한 저장 탱크인 주 저장 탱크(50)와는 달리 A형 또는 B형으로 지칭되며, 액화가스를 대기압(약 1 bar)으로 저장하도록 설계된다.
사전 조립식 진공 절연 극저온 C형 탱크는 광범위한 크기(예를 들어, 최대 500m3)로 입수 가능하다. 최대 허용 작동 압력은 20 bar 수준까지일 수 있다. 입수 가능한 탱크 크기는 향후 몇 년에 걸쳐 상당히 증대될 것으로 예상된다(1,000 내지 10,000 m3).
상기 시스템(30)은 전형적인 액화가스 운반선의 기존 설비에 연결될 수 있다. 이러한 선박은 일반적으로 하나 이상의 화물 저장 탱크(50)를 포함한다. 저장 탱크(50)는 일반적으로 액화가스(82)를 대기압으로 저장한다. 전술한 바와 같이, 액화가스는 서서히 증발할 수 있으므로, 증기 공간(84) 내의 압력 증가를 초래될 수 있다. 증기 공간(84) 내의 압력을 제어하기 위해 증기 공간으로부터 증발 가스(88)를 제거할 수 있도록 증기 공간에 증기 헤더(86)가 제공될 수 있다.
선박에는 일반적으로 증발가스를 압축하고 가스의 압력을 소정의 증가된 압력으로 증가시키는 가스 압축기(90)가 구비될 수 있다. 증가된 압력으로 가압된 BOG는 엔진(52)에 의해 연료로 사용하기에 적합할 수 있다. 따라서, BOG는 제1 압력(P1)으로 제공된다. 제1 압력(P1)은 일반적으로 대기압을 약간 초과한다. 실제의 일 실시예에서, 상기 소정의 증가된 압력(P2)은 2 bar 내지 10 bar일 수 있다.
파이프라인(92)은 압축기(90)를 엔진(52) 및 GCU(54)와 같은 주요 소비 장치에 연결한다. 밸브(64, 66)는 가압된 BOG가 각각 엔진(52)이나 GCU(54)로 전달되는 것을 제어한다.
본 개시의 시스템은 BOG를 연료 가스 압축기(90)의 배출 단부로부터 파이프라인(42)을 통해 취함으로써 BOG의 적절한 증가된 압력을 달성한다. 밸브(58)는 BOG 회수 시스템(30) 쪽으로 방향 전환되는 가압된 BOG의 양을 제어한다.
제1 단계에서, 방향 전환된 가압된 증발가스는 회수 탱크(32)로 펌핑되기 전에, 주 저장 탱크(50)로부터 나오는 LNG(100)에 대해서 열교환됨으로써 적어도 부분적으로 재응축된다.
재응축기(34)는 제3 압력(P3)에서 작동할 것이다. 실제로, 재응축기(34) 내부의 제3 압력은 대략 연료 가스 압축기 압력, 즉 압축기(90)의 출구에서의 소정의 출구 압력(P2)이다. 실제의 일 실시예에서, 상기 제3 압력(P3)은 압축기 출구로부터 재응축기(34)로의 BOG의 어느 정도의 유동이 이루어질 수 있도록 하기 위해 제2 압력(P2)보다 충분히 낮을 것이다.
회수 탱크(32)는 저장 압력(P5)에서 작동할 것이다. 상기 저장 압력은 약 2 bar 내지 25 bar의 범위 내에서 선택될 수 있다. 실제의 일 실시예에서, 상기 저장 압력(P5)은 6 bar 내지 15 bar의 범위 내에서 선택될 수 있다.
상기 BOG 저장 압력(P5)은 액체 이송 펌프(40)에 의해 달성될 것이다. 따라서, 방향 전환된 가압된 BOG가 재응축되고 이어서 그 압력이 펌프 압력(P4)까지 증가된다. 펌프 압력(P4)은 소정의 저장 압력(P5)을 충분히 초과하여 선택된 저장 압력에 도달한다. 하나 이상의 회수 탱크(32)는 BOG를 상기 저장 압력(P5)에서 적어도 부분적으로 액체 형태로 저장한다.
냉각 LNG(100)는 화물 탱크(50)로부터 제거될 것이다. 일 실시예에서, 상기 LNG(100)는 재응축기(34) 내에 배열된 열교환기(102)에 제공될 수 있다. 열교환기(102)로 가는 LNG의 양을 제어하기 위해 밸브(74)가 제공될 수 있다. 냉각 LNG(100)는 파이프라인(124)을 통해 주요 화물 탱크로 복귀하게 되는데, 이는 화물 탱크(50) 내의 벌크 액체 화물(82)의 온도를 약간 증가시킬 것이다.
개량된 일 실시예에서, 상기 시스템(30)은 BOG(42)를 예냉하기 위한 열교환기(38)를 포함한다. BOG를 재응축된 BOG(106)와 마주 대하여 예냉시키는 것은 재응축기 내에서 액체 화물 쪽으로 방출되는 열량을 요구되는 저장 조건에 맞추어 최소화되도록 하는 것을 보장할 수 있다.
냉각 LNG(100)의 제1 부분은 밸브(72)를 통해서 재응축기(34)에 배치된 분사 헤더(104)로 방향 전환되어, 냉각 LNG의 상기 방향 전환된 제1 부분이 재응축기(34)로 분사되도록 할 수 있다. 재응축된 증발가스를 포함해서 액화가스는 재응축기(34)의 하단에 수집된다.
펌프(40)는 액화가스(106)를 재응축기로부터 예냉기(38)로 펌핑한다. 방향 전환된 BOG(42)는 예냉기(38) 내에서 액화가스(106)와 열교환한다. 후속해서, 예냉된 BOG(108)는 전술한 바와 같이 재응축되도록 재응축기(34)로 보내진다. 액화가스(110)는, 방향 전환된 BOG와의 열교환 및 약간의 온도 상승 후에, 증가된 압력에서 저장되도록 회수 탱크(32)로 보내진다.
또 다른 실시예에서, 상기 시스템(30)은 냉각 LNG(100)의 제2 부분(120)을 BOG 회수 탱크(32) 내에 배치된 분사 헤더(122) 쪽으로 방향 전환시키는 밸브(70)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 밸브(70)는 분사 헤더 쪽으로의 LNG(120)의 유동을 제어할 수 있다. LNG를 바로 회수 탱크(32) 내로 분사하면, 회수 탱크(32)에 저장된 액화 증발 가스의 온도를 감소시킬 수 있고, 그에 따라 저장된 액체의 압력도 감소시킬 수 있다.
일 실시예에서, 회수 탱크(32)는 가스 파이프라인(126)을 통해 재응축기(34)에 연결될 수 있다. 파이프라인(126)의 밸브(60)는 기화된 BOG를 회수 탱크(32)로부터 방출될 수 있게 하며, 그 기화된 BOG를 재응축되도록 재응축기로 복귀할 수 있게 한다. 이 실시예는 회수 탱크(32) 내의 압력을 제어하고 감소시킬 수 있게 한다.
회수 탱크(32) 내에 대기압 초과 압력으로 저장된 재응축된 BOG는, 예를 들면,
- 공선 항해 중에 엔진(52)에 연료를 공급하는 데 사용될 수 있고, 여기서, 회수 탱크(32)로부터 엔진(52)으로의 기화된 BOG(44)의 유동을 밸브(62, 64)가 제어함; 그리고
- 벌크 액체 화물(82)과 혼합되어서 소비 장치로 배출하는 데 사용될 수 있고, 여기서, 액화된 가압 BOG(130)의 배출은 펌프(36)가 제어한다. 액화된 가압 BOG(130)는 예를 들어 주 화물(82)과 혼합되도록 화물 탱크(50)로 보내질 수 있다. 예를 들어, 액화된 가압 BOG(130)는 주 화물 탱크(50)의 유체 입구(52)로 보내질 수 있음; 그리고
- 공선 항해 중에 화물 탱크(50)에 차갑게 분사될 수 있다. 여기서, 액화된 가압 BOG(130)는 증기 탱크(84) 내로 분무되도록 화물 탱크(50) 내의 분사 레일(52)로 보내질 수 있음.
도 4 내지 도 7은 선체(142), 갑판(144), 선수부(146), 및 선미부(148)를 갖는 예시적인 종래의 LNG 운반선(140)을 도시하고 있다. 일 실시예에서, 본 개시의 시스템(30)은 종래의 LNG 운반선(142)의 갑판(144)에 장착될 수 있다. 하나 이상의 C형 저장 탱크(32)가 직렬로(예컨대, 도 5의 탱크(32A, 32B)) 및/또는 인접하게(예컨대, 도 5의 탱크(32C, 32D)) 배치될 수 있다. BOG 저장 탱크들은 좌현측 및/또는 우현측(선박의 선수부 쪽을 향해 바라볼 때 각각 왼쪽 및 오른쪽에 대한 해상 용어)에 배치될 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 시스템(30)의 저장 용량은 화물 탱크(50)의 총 체적의 저장 용량에 비해 상대적으로 제한될 수 있다. 아래에서 밝혀지고 있는 바와 같이, (재응축되고 압축된) 증발가스에 있어서의 비교적 한정된 저장 체적조차도 증발가스의 낭비를 이미 상당히 줄일 수 있거나 심지어는 없앨 수도 있다.
본 개시의 개념은 한정된 양의 잉여 BOG를 후속한 사용을 위한 포집하는 것이다. 분석의 목적은 소정의 용량 범위를 가진 시스템이 GCU에서의 전체 소비에 미칠 영향을 확인하는 것이다.
도 8은 본 개시의 시스템의 영향의 예시도를 도시하고 있는 것으로, 속도(x축, 노트 단위로 나타냄)에 대한 항해 거리(y축, 해리 단위의 적재 항해 거리로 나타냄)의 플롯을 나타내고 있다. 한정된 양의 BOG를 회수하는 능력은 각 항해에 거리와 속도에 따라 다르게 영향을 미친다. 약 17.5 노트 초과한 속도의 항해는 운전선 180으로 나타낸 바와 같이 GCU에 대한 요구 사항을 갖지 않는다. 선 181은 선체 최적, 즉 DFDE 동력 구동 선박과 같은 선박을 추진시키기 위한 연료 수요량의 추정치를 나타낸다. 다수의 점(182)은 특정 기간 동안의 LNG 운반선들 각각의 실제 항해를 나타낸다. 항해 거리 대 속도의 플롯에서, 선 184, 선 186 및 선 188은 각각 500, 1000 및 2000 m3의 총 BOG 저장 체적을 나타내며, 본 개시 시스템의 운전 범위를 나타낸다. 여기서, 선 184, 선 186 및 선 188 각각의 오른쪽에 도시된 모든 점들(182)에 있어서, 500, 1000 및 2000 m3의 결합된 BOG 저장량을 포함하는 본 개시의 시스템은 모든 잉여 BOG를 나중에 재사용하기 위해 포집할 수 있게 한다. 따라서, 본 개시의 시스템은 특정의 선 184 내지 선 188의 우측에 기입된 모든 항해에 있어서는 BOG를 효과적으로 제거할 것이다. 각각의 선의 왼쪽에 기입된 항해에 있어서는, 상기 시스템은 여전히 항해마다 잉여 BOG의 상당한 부분을 포집하게 될 것이다.
도 9는 본 개시의 시스템의 BOG 회수 능력의 예시적인 분석을 도시하는 것으로, 이는 BOG가 완전히 포집될 항해들의 백분비(선 190)와, LNG 회수 기회의 크기를 나타내는 LNG 회수 체적(선 192) 모두에 기초하여 만들어진 것이다. 종축은 회수된 BOG 총 체적의 백분율을 나타낸다. 횡축은 화물 탱크들(50)의 총 체적에 대한 회수 탱크들(32)의 총 체적의 비율을 백분율로 나타낸다.
이 정보는 그래서 각 기회의 크기에 대한 비용 이득 수치를 계산할 때 사용할 수 있다. 도 9는 회수 탱크의 비교적 한정된 저장 용량도 BOG를 회수하고 손실을 회피하는 데 이미 상당한 이득을 제공할 수 있음을 나타내고 있다. 본 개시의 시스템은 전체 화물 체적의 약 0.5 내지 5% 범위의 총 회수 탱크 체적을 가지고도 상당한 이득을 제공할 수 있다.
안정성과 중량 고려 사항에 입각한 초기 계산에 의하면, 기존 선박에 BOG를 위한 총 추가 저장조를 설계 한도 내에서 적어도 1,500 내지 2,000 m3까지 장착할 수 있음을 나타내고 있다. 이는 일반적으로 본 개시의 시스템이 유익해지는 범위 내에, 예를 들어 총 저장 체적과 비교하여 0.5% 내지 3% 범위 내에, 충분히 들 수 있는 것이다. 바람직한 일 실시예에서, 총 회수 탱크 체적은 투자 대 가치를 최적화할 수 있도록 총 화물 체적의 약 1% 내지 2%의 범위 이내일 수 있다. BOG 저장 탱크(32)의 최소 저장 체적은 적어도 50 m3일 수 있다.
본 개시의 시스템은 공선 항해 중에 힐을 보유하는 것과 관련하여 추가적인 이점을 제공할 수 있다. 이는 힐의 의미와 기능을 설명하기 위한 예시적인 화물 사이클에 대한 아래의 설명에 이어서 도 10을 참조하여 밝혀질 것이다.
일반적인 화물 사이클은 탱크가 공기로 차 있다는 것을 의미하는 "가스가 없는" 상태의 탱크들(50)로 시작하는데, 이는 탱크와 펌프를 점검하고 유지 보수할 수 있게 한다.
LNG를 탱크(50)로 재도입시키기 전에, 폭발성 분위기에 의해 나타나는 위험을 제거하기 위해 일반적으로 탱크를 '불활성화'시킨다. 불활성 가스 설비는 공기 중의 디젤유를 연소시켜서 가스 혼합물(일반적으로 5% 미만의 O2와 약 13%의 CO2 + N2)을 생성한다. 이것은 산소 레벨이 4% 아래로 떨어질 때까지 탱크 안으로 취입된다. 불활성 가스 조성물의 예가 표 1에 제공되어 있다.
Figure pct00001
그 다음, 선박을 항구에 정박해서 "가스 채우기" 및 "냉각시키기"를 한다.
불활성 가스를 사용하여 탱크 불활성화를 완료한 경우, 화물 탱크는 일반적으로 적재 전에 퍼지 건조 및 냉각된다. 불활성 가스는, -60℃에서 동결되며 밸브, 필터, 노즐을 폐색하거나 화물 펌프에 손상을 일으킬 수 있는 14%의 CO2를 포함한다.
LNG는 분사 라인을 통해 선박으로 공급되어서, 액체를 가스로 증발시키는 주 증발기로 공급된다. 그런 다음 가스 히터에서 약 20℃(68℉)까지 가온된 다음 탱크(50) 안으로 취입되어서 "불활성 가스"를 몰아낸다. 이것은 동결되기 쉬운 모든 기체가 탱크에서 제거될 때까지 계속된다.
이제 선박은 가스가 채워지고 덥혀진다. 탱크는 여전히 주위 온도에 있으며 메탄으로 채워져 있다.
다음 단계는 냉각 단계이다. LNG는 분사 헤더와 분사 노즐을 통해 탱크 안으로 분사되어서, 증발하며 탱크를 냉각시키기 시작한다. 잉여 가스는 다시 육상으로 취출되어 재액화되거나, 플레어 스택에서 소각된다. 화물 탱크의 냉각은 일반적으로 각 탱크의 온도 센서의 평균 온도가 -130℃(-200℉) 이하의 온도를 나타낼 때 완료된 것으로 간주된다. 이제 탱크는 벌크를 적재할 준비가 되었다.
벌크 적재가 시작되고 액체 LNG가 육상 저장 탱크에서 선박 탱크로 펌핑된다. 추방된 가스는 압축기에 의해 육상으로 취출된다. 적재는 탱크(50)가 일반적으로 약 98.5%(화물의 열팽창/수축을 허용하기 위한 수준임) 채워질 때까지 계속된다.
선박은 이제 하역 항구로 나아갈 수 있는데, 이를 적재 항해라고 칭한다. 항해 중에, 위에서 설명한 바와 같은 다양한 증발가스 관리 전략을 사용할 수 있다.
하역 항구에 입항하게 되면, 화물은 선박의 화물 펌프를 사용하여 육상으로 펌핑된다. 탱크(50)가 비워짐에 따라 증기 공간(84)은 육상으로부터 오는 가스로 채워지거나, 또는 일부 화물을 증발기 내에서 기화시킴으로써 채워진다. 선박을 가능한 한 끝까지 펌핑하거나, 일부 화물을 선상에 "힐"로 보유할 수 있다.
배출 후에 총 화물 체적의 소량 부분, 예를 들어 약 5% 내지 10%를 선상에 유지하는 것이 전통적인 관행이다. 이것을 힐이라고 칭하는데, 이는 적재 전에 힐이 없는 나머지 탱크를 냉각시키는 데 사용된다. 힐은 모든 탱크에 걸쳐 분산되거나, 하나 이상의 화물 탱크에 통합될 수 있다. 보유되는 힐 체적은 공선 항해 길이 및/또는 속도와 선박의 특정 연료 소비량을 기준으로 한다. 항해 길이에 따라서는, 힐, 즉 LNG를 모든 화물 탱크에 걸쳐 분산시키는 것이 일반적 일 수 있다. 그 첫 번째 이유는, 분사할 필요성을 피하기 위해서이지만, 총 힐 체적이 단일 탱크의 낮은 채우기 한계를 초과할 수 있기 때문이기도 하다. 낮은 채우기 한계는 슬로싱 손상을 피하기 위해 지정된다.
힐을 사용하여 화물 탱크를 냉각시키는 것은 점진적으로 이루어질 수 있다. 예를 들어 약 -130℃ 이하의 화물 탱크 온도를 달성하는 것을 목표로 할 수 있다. 위에 언급한 바와 같이 냉각 기준과 동일한 기준이 적용될 수 있다.
냉각은 모스(Moss)형 화물 탱크들을 갖춘 선박에서는 대략적으로 약 20시간이 걸릴 수 있으며, 멤브레인형 화물 탱크를 갖춘 선박에서는 약 10시간 내지 12시간이 걸릴 수 있다. 따라서, 힐을 유지하게 되면 선박이 항구에 도착하기 전에 냉각을 완료할 수 있게 되어 상당한 시간을 절약할 수 있다. 선박은 벌크 적재 준비 상태에서 도착한다.
모든 화물이 육상으로 펌핑되면, 공선 항해 중에 탱크가 덥혀져서, 선박은 가스로 차 있는 덥혀진 상태가 된다. 그 다음, 선박은 LNG를 공급하는 해안을 이용하여 적재를 위해 다시 냉각될 수 있다.
본 개시의 시스템(30)은 공선 항해 중에 힐을 위한 저장조도 제공할 수 있으며, 이는 잠재적으로 하역 완료 시 현저히 감소된 양의 힐이 보유될 수 있게 한다. 그 다음 주 화물 탱크들이 공선 항해 과정에 걸쳐 덥혀지게 되어, 예정된 적재 날짜 2일 또는 3일 전에 탱크 분사가 시작된다.
이는 공선 항해 시에 증발 체적을 크게 감소시킬 수 있게 하는데, 왜냐하면 열 유입은 주 화물 탱크들(50) 중 부피가 큰 탱크가 아닌 훨씬 작은 회수 탱크(32)에만 있기 때문이다. 또한, 회수 탱크(32)의 높은 압력 등급을 활용해서 내용물의 압력이 천천히 상승하게 함으로써, 증발가스를 없애도록 할 수 있다.
공선 항해 시에 LNG 운반선을 작동시키는 핵심 조변수는 선박이 적재 항구에서 차갑게 존재하는 것, 즉 탱크들을 예냉시킨 상태에서 존재하는 것이다. 화물 탱크는 일반적으로 전술한 바와 같이 힐이라고 하는 감소된 양의 LNG를 보유함으로써 차가운 상태로 유지된다.
현재의 힐 관리 전략은 힐 양을 줄이는 데는 성공했지만, 전체적으로 힐을 가지고 있어야 한다는 요구 사항은 없애지 못했다. 필요한 힐의 양은 일반적으로 선박의 LNG 용량 사양이다. 요구되는 힐의 양은 공선 항해의 매일의 기간 동안 예를 들어 약 50 내지 100 m3의 범위일 수 있다. 이러한 측정 기준은 다를 수 있으며, 일반적으로 LNG 화물의 체적 사양이다.
실제의 일 실시예에서, 총 저장 용량이 178,000 m3 수준인 현대식 DFDE/TFDE 동력 구동식 LNG 운반선에 있어서, LNG를 약 900m3의 총량으로 보유하는 것은 화물 탱크(50)를 대기 온도로부터 냉각시키는 것을 수행하기에 충분할 것이다. 주 화물 탱크들(50)과 거의 동일한 기준으로 절연된 본 개시의 시스템의 회수 탱크(32) 내에 저장함으로써 1일 당 증발률을 약 2 m3/일 이하로 감소시킬 수 있다. 상기 시스템(30)으로 하여금 회수 탱크(32)의 전체 압력 범위를 사용할 수 있게 하는 경우, BOG 손실은 공선 항해 중에도 실질적으로 전체적으로 제거될 수 있다.
도 10은 전형적인 LNG 운반선에 있어서의 공선 항해 기간(횡축, 일수로 표현됨)에 대한 현재의 힐 체적 요건(200)(종축, m3 LNG로 표시됨)을 나타내는 예시도를 도시하고 있다. 본 개시의 시스템을 사용하는 경우는, 이용 가능한 힐 높이(210)가 공선 항해 전체에 걸쳐 실질적으로 변하지 않을 수 있다. 이는 공선 항해의 교차점(220) 및 대응하는 임계 기간(230)이 있음을 의미한다. 임계치(230)를 초과하는 기간을 갖는 항해에 있어서는 본 개시의 시스템을 사용하여 소정의 힐 체적을 유지하도록 하는 것이 유익할 것이다.
예를 들어, 총 화물 체적이 약 150,000 내지 190,000 m3 수준인 멤브레인 탱크 운반선과 같은 대형 LNG 운반선의 경우, 예를 들어 기간이 10일인 임계치를 초과하는 공선 항해에서는 힐을 회수 탱크(32)에 유지하게 되면 힐을 주 화물 탱크들(50)(이들 중 하나)에 유지하는 것보다 힐이 적게 필요하게 된다. 이것은 선박이 차갑게 도착해야 하는 경우에 상기 임계치, 예컨대 10일을 초과하는 항해를 위한 추가 옵션을 도입한다. 공선 항해를 위한 연료량 관리를 차갑게 도착해야 할 필요성과 분리시킬 수 있으며, 연료유와 LNG의 상대 가격과 항해 길이에 따르게 되면 공선 항해를 위한 연료 비용과 CO2가 절약될 수 있다.
2016년의 선단 데이터를 조사한 결과, 공선 항해들의 절반 이상이 임계치 기간보다 길었고 그래서 이들은 잠재적으로 이 접근법의 후보자였음이 드러났다.
하역 항구에서 유지된 힐은 무거운 탄화수소, 주로 에탄, 프로판 및 부탄을 함유할 수 있다. 힐은 6% 정도의 무거운 탄화수소를 포함한다. 힐의 가벼운 부분, 주로 메탄이 먼저 증발함으로써, 나머지 힐은 무거운 성분이 풍부해진다. 더 장기간의 공선 항해 중에는 남아 있는 힐의 대부분이 무거운 부분으로 구성되는 지점에 도달할 수 있다.
이는 특히 TFDE 및 DFDE 선박에 영향을 미치는 현상으로서, 이러한 무거운 성분은 TFDE/DFDE 엔진에서 소비될 수 없으므로 연료 가스 압축기 흡입 시의 BOG 흐름에서 제거되어 화물 탱크로 돌려 보내진다. 증기 선박 보일러는 이러한 무거운 부분을 소비할 수 있지만, TFDE/DFDE 선박에서는 장기간의 공선 항해의 종료 시까지 남게 되는 힐의 체적은 무거운 부분의 함량을 아주 높은 비율로 갖게 되어 사실상 '사장 힐(dead heel)'이 된다. 2016년의 선단 데이터를 조사한 결과, 1회의 공선 항해 중에 무거운 부분의 양이 450m3를 초과할 수 있음이 드러났다.
이러한 무거운 부분은 어떠한 냉각 효과나 연료원도 제공하지 못하므로 GCU를 통해서만 처리될 수 있다. 훨씬 적은 양의 힐을 보유한다는 것은 무거운 성분의 체적이 줄어들어서 상당한 체적의 무거운 성분이 축적되지 않는다는 것을 의미한다.
EERS 회수 탱크(32)의 높은 압력 등급은 회수 탱크(32)의 압력 상승이 허용됨으로써 이러한 작동 방식에서는 탱크로부터의 유출이 없으며 농후화가 일어나지 않는다는 점에서 추가적인 이점을 갖는다.
본 개시의 시스템 및 방법은 전술한 바와 같이 LNG 화물의 손실을 적어도 부분적으로 없앨 수 있다. 본 개시의 시스템은 기존 선박에 개장될 수 있다. 또한, 본 개시의 시스템은 한정된 수의 구성 요소로 인해 비교적 저렴하고 강건하다.
신청자들이 용선한 선단 전체를 더하여 외삽하고 각 선박의 남은 용선 기간을 고려하는 것에 가중치를 적용하면, 관련된 용선 기간 동안 선단 전체에 걸쳐 잠재적으로 받게 되는 포상은 추정되는 LNG 회수량이 상당하다는 것이다. 이는 관련된 CO2 배출을 현저하게 줄이며, LNG를 증발가스로 잃어버리게 되는 '아무 것도 하지 않는' 시나리오와는 대비되게 판매 기회를 잃어버리는 LNG를 저축하게 된다.
BOG 회수 탱크(32) 및 시스템(30)의 사용으로부터 파생되는 이익은 HFO와 가스의 상대 가격, 항해 거리, 및 항해 속도에 좌우될 것이다. 특히 유익한 항해는 정박이나 표류하는 기간을 포함하여 기간은 장기이지만 거리는 짧은 항해이다.
회수 탱크(32)를 사용함으로써, 악천후 대비에 필요한 예비 연료량을 없앨 수 있고, 사장 힐을 허용할 필요성을 없앨 수 있고, 낮은 부하(속도) 또는 표류 시의 GCU 작동의 필요성을 없앨 수 있으며, 힐 유지량을 결정할 때의 운전자의 경험칙 인자를 없앨 수 있다.
2016년에 8월말까지 선단을 조사한 결과, 프로젝트 지침에 근거하여 판단했을 때, 기간 임계치를 초과한 25회의 공선 항해 중 24회에서 본 개시의 시스템으로 절약을 이루어 낼 수 있었음이 나타났다. 이 운전 방식은 선박 당 연간 산출량을 예를 들어 적어도 8,000 m3의 LNG만큼 증가시킬 수 있으며, 선박 당 GCU로 보내지는 연간 체적을 예를 들어 적어도 1,700 m3의 LNG만큼 줄일 수 있다.
본 개시는 TFDE(Tri Fuel Diesel Electric), DFDE(Dual Fuel Diesel Electric) 및 XDF(X Type Dual Fuel) 추진 시스템을 사용하는 현대의 LNG 운반선에 적용 가능한 잉여 에너지 회수 시스템(EERS)의 적용을 포함하는 방법 및 시스템을 제공한다. 이 설계는 잉여 가스를 필요하지 않을 때에는 수확해서 저장하고, 필요할 때에는 추진 설비로 방출함으로써 폐기 에너지를 없애고 또한 연료 오일의 추가 사용을 피하는 것을 목표로 한다.
본 개시의 EERS 시스템은 모든 BOG가 엔진에 의해 소비되는 속도 이하의 속도로 항해하는 적재 항해에서의 불필요한 소비를 감소시킨다.
또한, 본 개시의 시스템(30)은 장기의 공선 항해 중에 힐 양을 현저히 줄일 수 있게 함으로써 항해 속도를 화물 저장 탱크, 즉 격납 시스템을 차갑게 유지해야 하는 요건과는 무관하게 설정할 수 있게 한다. 이러한 기능은 하역 완료 시에 적재 항구 및 날짜가 확정되지 않을 때에 특히 유익하다.
본 개시의 시스템 및 방법은 예를 들어 다음과 같은 장점 및 특징을, 즉
개선된 연료 효율 및 운전 속도 유연성을 갖는, 보다 청정한 동력에 의한 운송;
최소의 가능한 운전 비용으로 LNG 산출량 극대화;
유해 배출물 최소화 및 오늘날의 엄격하고 장래의 예상되는 법안 준수, 즉 NOx, SOx, CO2 및 미립자 물질 저감;
본 개시의 시스템을 기존 선박에 개장할 할 수 있음에 따른, 구현 및 마케팅의 용이성, 여기서, 본 개시의 시스템은 비용 효율적 해결책을 제공함;
석유 증류 연료의 소비 최소화; 및
선박 운용자에게 선박 성능의 단계적 변화 및 경쟁 우위 제공 등의, 장점 및 특징을 제공한다.
EERS는 새로운 기술을 도입하지 않는다.
EERS 파이프라인 배치는 기존의 화물 배관 배치를 최소로 수정하여 설계된다. EERS와 관련된 파이프라인은 가능한 경우에는 기존의 파이프라인 경로를 따르게 된다.
EERS는 잉여 가스를 필요하지 않을 때에는 수확해서 저장하고, 필요할 때에는 설비로 방출함으로써 폐기 에너지를 없애고 유해 배출물 방출을 배제하며 또한 액체 연료 오일의 추가 사용을 피하는 것을 목표로 한다.
EERS 설치에는 기존의 연료 가스 압축기와 화물 탱크 내의 LNG 분사 펌프를 사용하게 될 것이다. EERS는 관련된 기존 장비의 설계 조변수들 내에서 작동하도록 설계될 것이다.
EERS의 파이프라인 길이는 가능한 한 짧게 하는 것이 서비스 유지 보수, 중량 및 파이프라인 증발의 측면에서 CAPEX를 최소화하는 데 있어 실용적이다.
EERS 시스템은 LNG 운반선의 기존 시설 및 제어 시스템으로부터 이익을 얻도록 설계될 것이다.
EERS는 기관실 기계용 기존 LNG 가스 처리 설비를 사용하도록 설계될 것이다.
EERS는 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이 화물 영역에 설치될 것이며, 그래서 위험 영역에 설치될 것이다. 장비는 구역 1(Zone 1)을 위해 설계될 것이며, 보호 기술 및 인증은 화물 영역의 기존 장비와 일치할 것이다.
EERS 자재, 기계, 장비 및 의장은 IGC 2016 규약 및 IACS 요건을 준수하는 일반적인 조선 및 해양 공학 품질을 사용하게 될 것이다.
파이프라인 설계 자재 304L 및 316L은 기존 EERS 시스템 자재와 호환되며 해상 DEC 표준(Maritime DEC standard)을 준수한다. 원가 계산 목적으로 316L 자재가 고려되었다.
EERS 시스템은 적재 항해 중에 격납 시스템으로부터 나오는 증발가스 유량의 50%를 처리할 수 있게 설계될 수 있다. 계약상 BOR은 가장 높은 경우 0.128%이다. 실제로, EERS 시스템(30)은 재응축된 BOG가 500 m3 내지 2,000 m3, 예를 들어 약 1,000 m3인 회수 LNG 저장 용량을 관리하도록 설계될 수 있다.
시스템(30)을 위한 회수 탱크(32)로 사용되는 2 개의 주요 C형 LNG 탱크 단열 시스템, 즉 진공 펄라이트 및 폴리우레탄 발포체에 대한 스왓(SWOT) 분석이 수행되었다. 분석 결과에 따르면, 진공 단열된 탱크가 선호된다는 결론을 내리게 되었는데, 이 결론은 우수한 증발 성능으로 인해 나오게 된 것이다. 등급 매기기를 통해, 두 개의 격납 시스템의 상대적인 장점에는 전반적인 차이가 거의 없으며, 일부 영역에서의 이점은 다른 영역에서의 상대적 성능이 더 낮음으로 인해 더 가치가 있다는 것이 드러났다.
C형 탱크 내에서의 선박의 움직임과 액체의 자유 표면의 상호 작용은 C형 탱크의 양 단부에 상당한 힘으로 충격을 줄 수 있는 큰 파도를 C형 탱크 내부에서 증강시킬 수 있다. 충격의 발생 가능성 및 크기는 C형 탱크의 치수와 지지 선박의 크기의 함수이다. 이러한 현상은 자유 표면의 경간을 감소시킬 수 있게 회수 탱크(32) 내부에 제수 격벽(swash bulkhead)을 설치함으로써 완화될 수 있다.
DNV 분류 노트 31.13은 선박의 크기와 비교한 C형 탱크의 크기에 기초한 슬로싱 분석 요건에 대한 지침을 제공한다. 이 지침은 C형 탱크가 선박 길이의 약 16%보다 작으면 슬로싱 분석이나 제수 격벽이 요구되지 않는다고 규정하고 있다.
제안된 배치(도 4 내지 도 7 참조)는 LBP가 274 m인 선박에서 길이가 예를 들어 24 m인 회수 탱크(32)를 사용하는데, 이는 회수 탱크를 선박 길이의 8 내지 9%의 수준이 되게 하는 것이며 슬로싱 분석 작업이 요구되는 것으로 고려되는 범위를 충분히 벗어나 있는 것이다.
실제의 일 실시예에서, 본 개시의 시스템(30)은 응축된 BOG를 화물 탱크(50) 또는 LNG 증발기로 이송하기 위한, 각각의 회수 탱크(32)용 이송 펌프(36)를 구비한다. 이러한 펌프(36)는 LNGC 화물 탱크 스트리핑 펌프와 유사한 전기 구동식 원심 극저온 서비스 펌프일 수 있다. 전형적인 설계 용량은 50 m3/hr 수준일 수 있다.
EERS 시스템(30)은 바람직하게는 선박의 기존 액체 및 증기 배관 시스템, 주로 화물 증기 헤더, 분사 헤더, 및 기관실 연료 가스 공급 시스템과 상호 작용하는 것이 필요할 것이다. 도 3을 참조.
저장 탱크의 안전 밸브들은 다른 화물 시스템의 안전 밸브들에 제공되는 것과 같이 라이저 마스트(riser mast)로의 배관을 필요로 할 수 있다.
시스템(30)에 포함된 파이프들은 극저온 매체용, 일부는 액체용, 그리고 일부는 가스용으로 크기를 다양하게 할 수 있다. 파이프라인은 주갑판에 위치될 수 있다. 파이프 크기는 LNGC 인터페이스 파이프 크기에 최대한 가깝게 유지될 수 있다. 304L 및 316L 등급의 스테인리스강이 적합하며, 이 서비스에서 바람직한 재질은 316L이다.
예시적인 열역학적 평가
매우 낮은 온도에서의 LNG 운반은 상대적으로 따뜻한 주변부로부터 차가운 액체로의 열 진입을 야기한다. 이러한 열 유입은 증발가스(BOG) 형태의 증기를 제거함으로써 열역학적으로 균형을 이루고, 그에 따라 증발 잠열로 인해 냉각된다. 탱크(50) 내의 증기는 전형적으로 예를 들어 약 -130℃로 과열되지만, 정확한 온도는 BOG 제거 유량에 따라 좌우되게 되는데, 유량이 낮을수록 가스 온도를 더 높이는 결과가 초래될 것이다.
BOG는 스팀 보일러 또는 디젤 엔진에 의해 연료 가스로 사용될 수 있다. 재액상화 설비가 장착된 선박에서, BOG는 열을 냉매 사이클 쪽으로 방출하면서 재응축될 수 있다.
냉매 사이클은 매우 낮은 온도로 인해 가용 사이클의 열효율이 일반적으로 약 15%이기 때문에 고출력의 원동기를 필요로 한다. 또한 냉매는 열을 고온 싱크, 일반적으로는 차가운 담수 쪽으로 냉각 효과의 약 6배로 방출하는 것도 필요하다. 이 열은 궁극적으로는 해수로 방출되어야 하며, 이는 상당한 열교환과 냉각수 흐름을 야기한다.
본 개시의 시스템(30)의 핵심은 BOG의 일부의 압력을 별도의 수용기(32) 안에서 상승하게 하여 이것이 나타내는 엔탈피 상승을 이용함으로써 진입 열의 일부를 효과적으로 포집하는 것이다.
시스템(30)이 진입 열을 모두 흡수할 수 없으므로, 나머지 열은 히트 싱크에 흡수되는 것이 필요하게 된다. 히트 싱크는 벌크 액체 화물(82)에 의해 형성될 수 있다.
바람직한 개념은 LNG를 사용하여 BOG를 간접적으로 냉각시키는 것이다. 간접 냉각한다는 것은 시스템(30)이 응축된 BOG를 재응축기(34, 도 3 참조)에 저장할 수 있는 용량을 가지는 것이 유일하게 필요하다는 것을 의미한다.
적재 상태에서의 LNG 선박 운전은 주로 화물 탱크의 증기압을 경계부 내로 유지시키는 것과 관련이 있으며, 이 결과로 일반적으로 적재 항해 과정 전체에 걸쳐서 화물의 온도가 약간 상승하게 된다.
본 개시의 시스템을 사용하여 BOG의 압력을 증가시킴에 있어서는 BOG가 포함하고 있는 에너지를 모두 흡수하지 못할 수 있어서, 일부 열을 액체 화물(82)로 방출하는 것이 필요할 수 있다.
사용 가능한 기록을 조사한 결과, 적재 화물의 평균 온도는 -159.56℃였고, 하역된 화물의 평균 온도는 -159.5℃였으며, 알맞은 상승은 0.06℃였다. 항해 특정 데이터는 적재 항해의 과정 전체에 걸친 최대 온도 상승이 0.3℃임을 나타내고 있다.
-159℃보다 높은 온도에서 운송되는 화물이 있는데, 이 때 보고된 최고 온도는 약 -158.2℃이다.
최대 도착 온도를 실제로 -159℃로 지정하고 있는 터미널이, 즉 두바이, 유일하게 하나 있고, 그 밖의 다른 터미널들은 최대 탱크 압력을 1,100 내지 1,200 mbar로 지정하고 있는데, 이는 -159.1℃ 내지 -159.4℃의 온도 범위와 같다.
실증적 증거는 터미널들이 더 낮은 온도와 압력을 선호한다는 것이지만, 이것들은 선호가 아니라 규정이라고 명확하게 확립되어 있지는 않다.
약 1,000 m3의 총 저장량을 갖는 회수 탱크(32)를 갖춘 본 개시의 시스템(30)을 사용한 1,000 m3 BOG의 회수는 표 2에 나타낸 바와 같이 벌크화물 온도에 온도 영향을 줄 수 있다.
Figure pct00002
격납 시스템의 작동 압력 범위는 저압 경보점과 고압 경보점 사이에서 약 150 mbar이며, 격납 시스템에 대한 이러한 기술적 제한은 허용될 수 있는 최대 1.5℃ 온도 범위(즉, 주 저장 탱크(들)(50)에 저장된 액화가스의 최대 허용 온도 증가)와 동일하다.
격납 시스템(50)보다 높은 압력으로 유지되는 용기(32)에 열에너지를 저장하는 핵심 원리는 열역학적으로 실행가능하다.
6 barA에서 작동하고 저장하는 시스템에서 필요한 1.3℃의 온도 상승은 이용 가능한 1.5℃의 제한 이내이다.
약 6 barA에서의 재응축기(34)의 작동과, 증가된 압력, 예를 들어 약 8 내지 11 barA 이상에서의 회수 탱크(들)(32) 안으로의 저장은, 벌크화물(82)의 온도 상승이 1,000 m3의 목표 회수 체적(즉, BOG 저장 탱크(32)의 용량)에 대해 약 1.1℃로 제한되게 하는데, 이는 이용 가능한 1.5℃에 더 많은 여유를 허용하는 것이다. 이것은 열역학적인 이유로 권장 옵션으로 제안되는 것이다.
냉각 과정에서 발생하는 열의 소산은 전체 화물 체적의 온도에 있어서의 알맞은 상승률을 나타낸다. 벌크 액체 화물의 온도 상승은 현재의 관행에서 벗어난 것이지만, 선박 및 격납 시스템의 기술적인 작동 조변수 내에 있다.
시스템(30)은 어떤 회수 압력 및 저장 압력 옵션이 선택되더라도 이와 무관하게 기존 기계의 용량을 유지하면서 BOG의 50%를 위한 크기로 할 수 있다. 따라서, 시스템(30)은 기존의 선박에 개장할 수 있도록 한 비교적 간단하고 저렴한 해결책을 제공한다.
본 개시의 하나 이상의 BOG 저장 탱크(32)는 주 극저온 저장 탱크(50)와는 독립적으로 LNG를 적재할 수 있다. 액화가스, 일반적으로 LNG는, 예를 들어, 주 화물 탱크들(50)이 가스를 수용하거나 차갑게 유지되어야 할 필요 없이 육로 탱커 또는 LNG 벙커 용기로부터 BOG 저장 탱크(32)로 이송될 수 있다.
BOG 저장 탱크(32)는 밸브들(도 3에 표시되고 펌프(36)에 있는 것)을 통해 화물 시스템(50)으로부터 격리될 수 있다. 따라서, BOG 저장 탱크(32)는 주 화물 시스템(50)에 가스가 없더라도 LNG로 채워질 수 있다. 이것은 무적재 항해에 상당한 이점을 제공한다. BOG 저장 탱크(32)를 포함하여 시스템(30)은 능동 시스템이고, 따라서 LNG로부터 가스 공급원(예를 들어, 엔진(52)으로 들어가는 기화된 가스(44))으로서 사용될 수 있다. 시스템(30)은 또한 화물 시스템(50)으로부터 가스 또는 액체를 받을 수 있다.
계산 결과에 따르면, 본 개시의 시스템은 이용 가능한 최선의 옵션이며, 이는 적재 상태에서의 격납 시스템과 추진 설비 사이의 불균형 문제를 해결할 수 있는 실행 가능한 옵션을 제공한다는 것을 나타내고 있다.
본 개시의 시스템(30) 및 대안적인 재액상화는 공선 항해 중에 힐의 양을 감소시키는 해결책을 제공하는 유일한 옵션이다. 그러나, 본 개시의 시스템(30)은 기계 작동 및 연료 소비를 필요로 하지 않는다는 점에서 재액상화에 비해 상당한 이점을 갖는다.
또한, 본 개시의 시스템(30)은 이용 가능한 그 밖의 다른 옵션과도 선행 설비투자비용(CAPEX)과 운영비용(OPEX) 모두와 관련하여 유리하게 비교된다.
예를 들어, 터보 브레이튼(Turbo Brayton) 사이클을 이용하는 재액상화 시스템은 CAPEX와 OPEX의 두 측면에서 (재액상화 사이클의 에너지 소비로 인해) 상당히 비싸다.
본 개시의 시스템(30)은 제한된 투자만 필요할 수 있다. 또한 운영 경비는 비교적 제한될 수 있다. 본 개시의 시스템은 건설 및 운영 모두에 있어서 재액상화에 비해서 적어도 2 배 저렴할 수 있고, 그러나 잠재적으로는 적어도 3배 내지 4배 저렴할 수 있다. 본 개시의 시스템은 기존의 LNG 운반선에 비교적 용이하게 개장될 수 있다.
설명 전체에 사용된 약어는 아래의 표 3에 나타낸 것들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
Figure pct00003
본 개시는 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위의 범위 내에서 많은 변형들을 생각해낼 수 있다. 각 실시예의 특징들은 예컨대 결합될 수 있다.

Claims (19)

  1. 액화가스 수송 선박으로서,
    - 선체;
    - 액화가스를 저장하기 위해 선체 내에 배치된 적어도 하나의 화물 저장 탱크(50);
    - 선박을 추진시키기 위한 적어도 하나의 엔진(52);
    - 증발가스(88)를 수용하기 위한 적어도 하나의 화물 저장 탱크의 증기 공간(84)에 제1 압력(P1)으로 연결된 압축기 입구와, 압축된 증발가스(92)를 상기 적어도 하나의 엔진에 상기 제1 압력을 초과하는 제2 압력(P2)으로 공급하는 압축기 출구를 구비하는, 적어도 하나의 압축기(90); 및
    - 증발가스를 회수하기 위한 증발가스(BOG) 회수 시스템(30)을 포함하고,
    상기 BOG 회수 시스템은,
    - 가압된 증발가스의 적어도 일부를 재응축시키기 위해 상기 압축기 출구에 연결된 냉각부 입구와, 재응축 가압된 증발가스를 제공하기 위한 냉각부 출구를 구비한, 냉각부; 및
    - 재응축 가압된 증발가스를 저장하기 위해 냉각부 출구에 연결된 회수 탱크 입구를 구비한 적어도 하나의 회수 탱크(32)를 포함하는, 액화가스 수송 선박.
  2. 제1항에 있어서, 상기 BOG 회수 시스템은 냉각부 출구와 회수 탱크 입구 사이에 배치된 제1 펌프(40)를 포함하는, 액화가스 수송 선박.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉각부는 재응축기 입구 및 재응축 가압된 증발가스를 제공하기 위한 재응축기 출구를 구비한 재응축기(34)를 포함하는, 액화가스 수송 선박.
  4. 제3항에 있어서, 상기 냉각부는 상기 압축기 출구에 연결된 예냉기 입구 및 예냉 가압된 증발가스를 재응축기 입구로 제공하기 위한 예냉기 출구를 구비한 예냉기 구역(38)을 포함하는, 액화가스 수송 선박.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 재응축기(34)는 상기 제2 압력(P2)과 실질적으로 동일하거나 또는 그보다 낮은 제3 압력(P3)에서 작동하도록 구성된, 액화가스 수송 선박.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 제1 펌프(40)는 재응축기 출구에 연결되며, 상기 제1 펌프는, 상기 재응축 가압된 증발가스(106)를 가압된 증발가스(42)에 대해 열교환시키기 위해 상기 재응축 가압된 증발가스를 2차 예냉기 입구로 상기 제3 압력(P3)을 초과하는 제4 압력(P4)으로 제공하기 위한 제1 펌프 출구를 구비하는, 액화가스 수송 선박.
  7. 제6항에 있어서, 2차 예냉기 출구가 회수 탱크 입구에 연결되어 있는, 액화가스 수송 선박.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각부는 가압된 증발가스를 적어도 하나의 화물 저장 탱크(50)에 저장된 액화가스(100)의 일부와 열교환시키는 재응축기 열교환기(102)를 포함하는, 액화가스 수송 선박.
  9. 제8항에 있어서, 상기 재응축기 열교환기(102)는 재응축기(34) 내부에 배치되는, 액화가스 수송 선박.
  10. 제3항에 있어서, 상기 재응축기(34)는 상기 적어도 하나의 화물 저장 탱크(50)로부터 상기 재응축기(34)로 액화가스를 분사하기 위한 분사 헤더(104)를 구비하는, 액화가스 수송 선박.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회수 탱크(32)는 상기 적어도 하나의 화물 저장 탱크(50)에 연결된 제1 분사 헤더(122)를 구비하고, 상기 제1 분사 헤더는 액화가스(120)를 상기 회수 탱크(32) 안으로 분사하도록 구성된, 액화가스 수송 선박.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각부는 상기 적어도 하나의 화물 저장 탱크(50)에 연결된 제2 분사 헤더(104)를 구비하고, 상기 제2 분사 헤더(104)는 액화가스(100)를 상기 냉각부 안으로 분사하도록 구성된, 액화가스 수송 선박.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회수 탱크(32)는 상기 적어도 하나의 엔진(52)에 연결된 제1 출구를 구비하는, 액화가스 수송 선박.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회수 탱크(32)는 재응축 가압된 증발가스를 상기 적어도 하나의 화물 저장 탱크(50)로 펌핑하기 위한 제2 펌프(36)에 연결된 제2 출구를 구비하는, 액화가스 수송 선박.
  15. 제1항에 있어서, 상기 액화가스는 액화천연가스(LNG)를 포함하는, 액화가스 수송 선박.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회수 탱크(32)는 C형 극저온 저장 탱크인, 액화가스 수송 선박.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회수 탱크(32)는 상기 재응축 가압된 증발가스를 저장하기 위한 총 체적을 상기 적어도 하나의 화물 탱크(50)의 총 체적의 약 0.5% 내지 5% 수준으로 갖는, 액화가스 수송 선박.
  18. 액화가스 수송 방법으로서,
    - 액화가스를 선박으로 수송하는 단계, 여기서, 상기 선박은 선체, 액화가스를 저장하기 위해 선체 내에 배치된 적어도 하나의 화물 저장 탱크(50), 및 선박을 추진시키기 위한 적어도 하나의 엔진(52)을 포함함;
    - 적어도 하나의 압축기(90)의 압축기 입구에서 증발가스(88)를 수용하는 단계, 여기서, 상기 압축기 입구는 적어도 하나의 화물 저장 탱크의 증기 공간(84)에 제1 압력(P1)으로 연결됨;
    - 상기 압축기를 사용하여, 가압된 증발가스(92)를 상기 적어도 하나의 엔진에 상기 제1 압력을 초과하는 제2 압력(P2)으로 공급하는 단계;
    - 상기 가압된 증발가스(92)의 적어도 일부를 증발가스 회수를 위한 증발가스(BOG) 회수 시스템(30) 쪽으로 방향 전환시키는 단계;
    - 상기 가압된 증발가스의 적어도 일부를 상기 BOG 회수 시스템의 냉각부에서 재응축하여 재응축 가압된 증발가스를 제공하는 단계; 및
    - 상기 재응축 가압된 증발가스를 적어도 하나의 회수 탱크(32)에 저장하는 단계를 포함하는, 액화가스 수송 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    - 상기 적어도 하나의 회수 탱크(32)로부터 기화된 증발가스(44)를 상기 적어도 하나의 엔진(52)에 직접 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 액화가스 수송 방법.
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