KR20190124760A - 액화 가스 탱크 배열체 및 액화 가스 탱크 배열체의 작동 방법 - Google Patents

액화 가스 탱크 배열체 및 액화 가스 탱크 배열체의 작동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액화 가스 탱크 배열체 (10) 에 관한 것으로서, 상기 액화 가스 탱크 배열체는 액화 가스 탱크 (12) 로서, 상기 액화 가스 탱크 (12) 내의 가스가 상기 액화 가스 탱크 (12) 내에서 액상 섹션 (12.1) 및 기상 섹션 (12.2) 을 형성하는, 상기 액화 가스 탱크 (12) 를 포함하고, 상기 액화 가스 탱크 배열체는 가스 소비부 (16) 로 가스를 이송하도록 구성된 메인 공급 라인 (14); 보조 용기 (22) 로서, 상기 보조 용기 (22) 내로 열을 전달하도록 구성된 가열 수단 (24) 이 제공된, 상기 보조 용기 (22); 상기 액화 가스 탱크 (12) 의 상기 기상 섹션 (12.2) 과 상기 보조 용기 (22) 를 연결하고, 제 1 밸브 (28) 를 포함하는 제 1 가스 라인 (26); 상기 보조 용기 (22) 와 상기 메인 공급 라인 (14) 을 연결하고, 제 2 밸브 (32) 를 포함하는 제 2 가스 공급 라인 (30); 및 상기 액화 가스 탱크 (12) 의 상기 액상 섹션 (12.1) 과 상기 보조 용기 (22) 를 연결하고, 제 3 밸브 (36) 를 포함하는 제 3 가스 라인 (34) 을 포함한다. 본 발명은 또한 액화 가스 탱크 배열체 (10) 의 작동 방법에 관한 것이다.

Description

액화 가스 탱크 배열체 및 액화 가스 탱크 배열체의 작동 방법
본 발명은 액화 가스 탱크 배열체들, 특히 액화 가스 탱크를 포함하는 액화 가스 탱크 배열체의 압력을 제어하기 위한 배열체에 관한 것으로, 액화 가스 탱크 내의 가스는 상기 액화 가스 탱크 내에서 액상 섹션 및 기상 섹션을 형성한다.
본 발명은 또한 액화 가스 탱크 배열체의 작동 방법에 관한 것이다.
특히 배기 가스 배출물들의 환경 문제들의 중요성이 증가하면서, 해상 선박들 및 다른 이동식 발전소들에서 원동기들 (prime movers) 의 연료로서 액화 가스가 점점 더 관심을 끌고 있다.
WO2005058684 A1 은 얼리지 (ullage) 공간 섹션 및 액상 섹션을 갖는 화물 탱크 내에 액화 가스를 적재하고, 그리고 해상 선박에 파워를 제공하기 위해 연료로서 화물을 이용하도록 되어 있는 해상 선박용 가스 공급 배열체를 개시하고 있다. 상기 배열체는 화물 탱크의 얼리지 공간 섹션 및 가스 메인 공급 라인을 연결하고, 그리고 적당한 레벨로 가스의 압력을 상승시키기 위한 압축기가 제공되는 제 1 가스 공급 라인과, 화물 탱크의 액상 섹션 및 가스 메인 공급 라인을 연결하고, 그리고 액체 가스의 압력을 상승시키고 이것을 전방으로 펌핑하기 위한 펌프가 적어도 제공되는 제 2 가스 공급 라인을 포함한다. 제 2 가스 공급 라인에는 얼리지 공간 섹션 및 액상 섹션을 갖는 가스 저장부가 제공되고, 상기 저장부는 제 2 가스 공급 라인의 제 1 덕트 섹션에 의해서 화물 탱크의 액상 섹션에, 그리고 제 2 가스 공급 라인의 제 2 덕트 섹션에 의해서 가스 메인 공급 라인에 연결된다.
EP 2032428 B1 은 해상 선박에서 가스 작동식 내연 피스톤 엔진용 연료 시스템의 실시예를 개시하고, 여기서 가스는 액화 가스로서 상기 해상 선박 내의 적어도 하나의 연료 저장 탱크에 저장된다. 가스는 연료 저장 탱크들에 저장되고, 이 저장 탱크에서는 액체 가스에 의해서 야기되는 정수압만이 지배적이다. 실제 연료 이송 시스템은 별도의 연료 이송 탱크를 포함하고, 상기 연료 이송 탱크 내에서 가스는 엔진으로 이송하기에 적합한 상승된 압력에서 액상으로 되어 있다. 이런 종류의 시스템에서, 연료 이송 탱크는 고압, 일반적으로 약 500 kPa 의 크기에서 견디도록 제조되어야 한다. 기체 연료를 연소시키도록 구성된 가스 구동식 가스 소비부들은 가스 소비부로 도입되는 가스의 압력과 관련하여 실질적으로 항상 약간의 요건들을 갖는다. 따라서, 이송 압력은 제어되어야 한다.
상기 문헌에서 알 수 있는 바와 같이, 액화 가스는 일반적으로 극저온에서 저장되고, 그리고, 예를 들면, 주변으로부터의 열 전달로 인하여, 가스의 일부는 소위 증발 가스 (boil off gas) 로서 증발된다.
WO2016163666 A1 은 연료 가스 공급 시스템을 개시한다. 연료 가스 공급 시스템은 액화 가스 및 액화 가스의 증발 가스를 저장하기 위한 저장 탱크를 포함한다. 이 경우에, 탱크 압력은 단지 적당하므로 저장 탱크로부터 공급된 증발 가스를 압축하기 위한 압축 유닛 및 저장 탱크로부터 공급된 액화 가스를 가압하기 위한 펌프가 존재한다. 이것은 연료로서 증발 가스의 사용과, 증발 가스의 형성에도 불구하고 원하는 레벨에서의 탱크 내의 압력 유지를 용이하게 한다.
사실상, 먼저 각각의 가스 소비부에 적합한 더 높은 압력으로 증발 가스를 압축함으로써 증발 가스가 이용되는 다수의 선행 기술의 특허 공보들이 존재한다. 별도의 가스 압축기 또는 압축기들을 필요로 하는 이런 배열체는 압축기와 관련된 유지 보수 문제들과 같은 몇 가지 단점들을 갖는다.
본 발명의 목적은 선행 기술의 해결책에 비해 상당히 개선된 액화 가스 탱크 배열체 및 액화 가스 탱크 배열체의 작동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 독립 청구항에서, 그리고 본 발명의 상이한 실시 형태들의 상세들을 한층 더 설명하는 다른 청구항들에서 개시된 바와 같이 실질적으로 충족될 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 액화 가스 탱크 배열체는 액화 가스 탱크로서, 상기 액화 가스 탱크 내의 가스가 상기 액화 가스 탱크 내에서 액상 섹션 및 기상 섹션을 형성하는, 상기 액화 가스 탱크, 가스 소비부로 가스를 이송하도록 구성된 메인 공급 라인, 보조 용기로서, 상기 보조 용기 내로 열을 전달하도록 구성된 가열 수단이 제공된, 상기 보조 용기, 상기 액화 가스 탱크의 상기 기상 섹션과 상기 보조 용기를 연결하고, 제 1 밸브를 포함하는 제 1 가스 라인, 상기 보조 용기와 상기 메인 공급 라인을 연결하고, 제 2 밸브를 포함하는 제 2 가스 라인, 및 상기 액화 가스 탱크의 상기 액상 섹션과 상기 보조 용기를 연결하고, 제 3 밸브를 포함하는 제 3 가스 라인을 포함한다.
상기 배열체를 작동시킴으로써, 액화 가스 탱크 내의 압력을 감소시키고, 그리고 신뢰할 수 있고 효율적인 방식으로 가스 소비부에서 사용하기 위한 가스를 이송하는 것이 가능하다. 상기 배열체 및 상기 작동 방법은 제어가 간단하고 최소한의 서비스를 필요로 한다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 상기 메인 공급 라인은 상기 액화 가스 탱크의 상기 액상 섹션과 상기 가스 소비부를 유체 연결하고, 상기 메인 공급 라인에는 액화 가스의 압력을 상승시키기 위한 적어도 하나의 펌프와 상기 가스 소비부에서 사용하기 위하여 기체 형태로 액체 가스를 증발시키기 위한 적어도 하나의 열 교환기가 제공되고, 그리고 상기 제 3 가스 라인은 상기 메인 공급 라인을 통해 상기 액화 가스 탱크의 상기 액상 섹션으로 상기 보조 용기를 연결하고 상기 펌프와 상기 열 교환기 사이의 위치에서 상기 메인 공급 라인에 연결된다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 상기 배열체는 연속적으로 상기 제 1 밸브를 개방하고 상기 액화 가스 탱크의 상기 기상 섹션으로부터 상기 보조 용기로 기체 가스를 이송하고; 상기 제 1 밸브를 폐쇄하고 상기 보조 용기의 공간을 폐쇄하고; 상기 보조 용기의 폐쇄 공간에서의 압력을 증가시켜서 가압 가스를 형성하기 위하여 상기 보조 용기 내로 열을 가하고; 상기 제 2 밸브를 제어 가능하게 개방함으로써 상기 메인 공급 라인 내로 제어 가능하게 상기 가압 가스를 유도하고; 상기 제 2 밸브 및 상기 보조 용기의 공간을 폐쇄하고; 상기 보조 용기 내의 압력을 감소시키기 위하여 상기 제 3 밸브를 개방함으로써 상기 액화 가스 탱크의 상기 액상 섹션으로부터 액화 가스를 이송하고; 상기 제 3 밸브를 폐쇄하는 실행 가능한 명령들을 포함하는 컴퓨터 제어 유닛을 추가로 포함한다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 상기 배열체는 서로 평행하게 커플링되는 적어도 2 개의 보조 용기들을 포함한다.
액화 가스 탱크 배열체의 작동 방법으로서, 상기 액화 가스 탱크 배열체는 가스 소비부로 가스를 이송하도록 구성된 메인 공급 라인; 가열 수단이 제공된 보조 용기; 상기 액화 가스 탱크의 기상 섹션과 상기 보조 용기를 연결하고 제 1 밸브를 포함하는 제 1 가스 라인; 상기 보조 용기와 상기 메인 공급 라인을 연결하고 제 2 밸브를 포함하는 제 2 가스 라인; 및 상기 액화 가스 탱크의 상기 액상 섹션과 상기 보조 용기를 연결하고 제 3 밸브를 포함하는 제 3 가스 라인을 포함하고; 상기 작동 방법은,
a) 상기 제 2 밸브 및 상기 제 3 밸브를 폐쇄 상태로 유지하면서 상기 제 1 밸브를 개방함으로써 상기 액화 가스 탱크의 상기 기상 섹션으로부터 상기 보조 용기로 기체 가스를 유도하는 단계,
b) 상기 제 1 밸브를 폐쇄하고 상기 제 2 밸브 및 상기 제 3 밸브를 폐쇄 상태로 유지하고, 그리고 가열 수단을 적용함으로써 상기 보조 용기에서 가스를 가열하여, 상기 가열 수단에 의해서 상기 보조 용기 내의 가스의 압력을 증가시키는 단계,
c) 상기 제 2 가스 라인에서 상기 제 2 밸브를 개방하고 상기 보조 용기로부터 상기 메인 공급 라인으로 가스를 유입하는 단계, 및
d) 상기 제 2 밸브를 폐쇄하고, 그리고 상기 제 1 밸브 및 상기 제 2 밸브를 폐쇄 상태로 유지하면서 상기 제 3 밸브를 개방함으로써 상기 보조 용기 내로 액화 가스를 유도하여 액화 가스의 냉각 효과에 의해서 상기 보조 용기 내의 가스의 압력을 감소시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 상기 보조 용기 내의 가스는 상기 단계 c) 를 수행하는 동안, 즉 가스가 상기 보조 용기로부터 상기 메인 공급 라인으로 유입되면서 가열된다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 상기 단계 a) 내지 상기 단계 d) 는 한 번 이상 반복된다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 상기 액화 가스 탱크 내의 압력이 모니터링되고 압력이 설정 압력값 보다 큰 경우에 상기 단계 a) 내지 상기 단계 d) 의 실시가 시작되고, 그리고 상기 단계 a) 내지 상기 단계 d) 는 압력이 설정 압력값 이하가 될 때까지 반복된다.
이 특허 출원에 제시된 본 발명의 예시적인 실시 형태들은 첨부된 청구 범위의 적용 가능성을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 동사 "포함하다" 는 이 특허 출원에서 또한 언급되지 않은 특징들의 존재를 배제하지 않는 개방 한정으로서 사용된다. 종속 청구항들에서 언급된 특징들은 달리 명시하지 않는 한 상호 자유롭게 조합 가능하다. 본 발명의 특징으로 고려되는 새로운 특징들은 특히 첨부된 청구 범위에 제시되어 있다.
이하에서, 본 발명은 첨부된 예시적이고 개략적인 도면들을 참고로 하여 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명의 실시 형태에 따른 액화 가스 탱크 배열체를 예시하고,
도 2 는 본 발명의 실시 형태에 따른 작동 방법의 단계를 예시하고, 그리고
도 3 은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 액화 가스 탱크 배열체를 예시한다.
도 1 은 액화 가스 탱크 배열체 (10) 에 포함되는 탱크 (12) 내에 극저온 조건들에서 액화 가스를 저장하도록 구성된 액화 가스 탱크 배열체 (10) 를 개략적으로 도시한다. 탱크 (12) 가 액화 가스를 포함할 때, 가스는 탱크 (12) 내에서 액상 섹션 (12.1) 및 기상 섹션 (12.2) 을 형성한다. 기상 섹션은 또한 얼리지 섹션으로 지칭될 수도 있다. 액상 섹션 (12.1) 상에는 탱크 (12) 내의 액화 가스의 양에 따라 수직 위치가 변하는 표면이 있다. 따라서, 기상 섹션 (12.2) 은 탱크의 상부 부분에 있고, 그리고 액상 섹션은 탱크 (12) 의 하부 부분에 있다.
액화 가스 탱크 배열체 (10) 는 하부 부분, 즉 탱크 (12) 의 바닥 근처로부터 하나 이상의 가스 소비부(들) (16) 까지 연장되는 메인 공급 라인 (14) 을 포함한다. 메인 공급 라인은 탱크 (12) 의 액상 섹션 (12.1) 과 가스 소비부 (16) 를 유체 연결한다. 액화 가스 탱크 배열체 (10) 는 가스 소비부를 위한 연료를 저장 및 공급하기 위해 제공되고, 상기 액화 가스 탱크 배열체에 의해서 상기 가스 소비부가 작동된다. 메인 공급 라인에는 적합한 압력 레벨에서 가스 소비부에 가스를 제공할 수 있게 하는 레벨로 액화 가스의 압력을 상승시키기 위한 펌프 (18) 가 제공된다. 도 1 에는 하나의 펌프 만이 도시되어 있지만, 예를 들면, 중복을 위해, 하나 이상의 펌프가 배열될 수도 있다. 본 발명의 유리한 실시 형태로서, 가스 소비부는 기체 연료를 연소시키도록 구성된 내연 피스톤 엔진이다. 이런 경우에, 내연 피스톤 엔진으로의 가스 이송 압력은 약 500kPa 이다. 탱크 (12) 로부터 메인 공급 라인 (14) 에 의해서 배출되는 가스는 초기에 극저온 조건들에서 액화되기 때문에, 메인 공급 라인 (14) 에는 액화 가스를 증발시키고 선택적으로 가스 소비부 (16) 에서 사용에 적합한 온도까지 기체 가스를 가열하도록 구성된 열 교환기 (19) 가 제공된다. 열 교환기 (19) 는 하나 이상의 별도의 열 교환기들로부터 형성될 수도 있다. 메인 공급 라인은 가스 소비부 (16) 를 위한 1 차 가스 이송 시스템으로서 역할을 한다. 열이 불가피하게 주변으로부터 액화 가스로 전달된다는 사실로 인하여, 소위 증발 가스는 기상 섹션 (12.2) 으로 형성되고, 그리고 액화 가스가 탱크 (12) 로부터 메인 공급 라인 (14) 을 통해 배출되더라도, 탱크의 압력은 그 이유로 증가하는 경향이 있다.
압력이 원하지 않는 레벨로 상승하는 것을 방지하기 위하여, 액화 가스 탱크 배열체 (10) 는 탱크 (12) 로부터 기체 가스를 배출하고, 가스 압력을 상승된 압력으로 증가시키고, 그리고 상승된 압력에서 기체 가스를 메인 공급 라인 (14) 으로 이송하는데 적당한 조립체 (20) 를 포함한다. 이제, 조립체 (20) 및 따라서 또한 액화 가스 탱크 배열체 (10) 는 보조 용기 (22) 를 포함하고, 상기 보조 용기에는 보조 용기 (22) 의 내용물들을 가열하기 위해 보조 용기 내로 열을 전달하도록 구성된 가열 수단 (24) 이 제공된다. 가열 수단 (24) 은, 예를 들면, 가스 소비부에서 생성된 열이 내부의 가스를 가열하기 위해 보조 용기 (22) 로 전달되어 이용되는 방식으로 가스 소비부 (16) 에 연결된 열 교환기 시스템 (24) 일 수도 있다. 가열 수단에는 적용된 열 파워와 같은 가열 수단의 작동을 제어하는 제어 수단 (25) 이 제공된다. 도 1 의 경우에, 가열 수단 (24) 은 열 전달 유체가 유동되는 열 교환기이고, 그리고 제어 수단 (25) 은 열 교환기를 통한 유체의 유동을 제어하기 위하여 배열된 밸브이다. 가열 수단은 또한 전기 히터에 의해서 실현될 수 있고, 이 경우에, 제어 수단은, 예를 들면, 전압 제어 수단이다. 가열 수단 (24) 은 또한 사용된 열원과 독립적으로 히터로서 지칭될 수도 있다. 보조 용기는 가스 소비부의 가스 이송 압력과 적어도 동일한 압력을 유지하는 압력 용기로서 구성된다. 보조 용기 (22) 는 탱크 (12) 의 기상 섹션 (12.2) 과 유동 연통되어 있다. 이것은 액화 가스 탱크 (12) 로부터 보조 용기 (22) 로 가스를 이송 또는 퍼징하는 것을 가능하게 한다. 유리하게는, 퍼징은 보조 용기 (22) 와 탱크 (12) 사이에 생성된 압력 차이에 의해서 구동된다. 보조 용기 (22) 와 탱크 (12), 즉 상기 탱크의 기상 섹션 (12.2) 은 탱크 (12) 의 상부 부분으로 개방되는 제 1 가스 라인 (26) 에 의해서 서로 연결된다. 제 1 가스 라인 (26) 은 제 1 밸브 (28) 를 포함하고, 상기 제 1 밸브에 의해서 보조 용기 (22) 와 탱크 (12) 사이의 유동 연통이 개방 및 폐쇄될 수 있다.
액화 가스 탱크 배열체 (10) 는 또한 제 2 가스 라인 (30) 을 포함하고, 상기 제 2 가스 라인은 보조 용기 (22) 와 메인 공급 라인 (14) 을 연결한다. 제 2 가스 라인 (30) 은 제 2 밸브 (32) 를 포함하고, 상기 제 2 밸브에 의해서 보조 용기 (22) 와 메인 공급 라인 (14) 사이의 유동 연통이 개방 및 폐쇄될 수 있다. 이것은 보조 용기 (22) 로부터 메인 공급 라인 (14) 으로 가스를 이송하는 것을 가능하게 한다. 제 1 가스 라인 (26) 및 제 2 가스 라인 (30) 둘 다는 기체 형태로 가스를 통과시키도록 의도되고, 따라서 보조 용기 (22) 의 상부 부분에 연결되는 것이 유리하다. 특히, 제 2 가스 라인 (30) 은 열 교환기 (19), 즉 가스 증발기의 하류인 경우인 내부의 가스가 기체 형태인 위치에서 메인 공급 라인에 연결된다.
부가적으로, 액화 가스 탱크 배열체 (10) 는 제 3 가스 라인 (34) 을 포함하고, 상기 제 3 가스 라인은 여기에서 내부의 가스가 액체 형태인 위치에서 보조 용기 (22) 와 메인 공급 라인 (14) 을 연결한다. 이런 위치는 액화 가스가 증발되는 열 교환기 (19) 의 상류이다. 상류 및 하류는 탱크 (12) 로부터 가스 소비부로의 정상적인 가스 유동 방향을 지칭한다. 여기에 도시되지 않더라도, 탱크 (12) 에 직접 제 3 가스 라인을 연결하고, 그리고 별도의 펌프를, 즉 상기 탱크의 액상 섹션 (12.1) 에 제공하는 것을 고려할 수 있다. 제 3 가스 라인 (34) 은 제 3 밸브 (36) 를 포함하고, 상기 제 3 밸브에 의해서 보조 용기 (22) 와 메인 공급 라인 (14) 사이의 유동 연통이 개방 및 폐쇄될 수 있다. 이것은 메인 공급 라인 (14) 으로부터 보조 용기 (22) 로 액화 가스를 이송하는 것을 가능하게 한다. 보조 용기 (22) 내로 액화 가스를 이송하는 목적은 상기 액화 가스를 냉각시키기 위한 것이다. 그리고, 냉각 효율을 높이기 위하여, 제 3 가스 라인 (34) 은 제 3 가스 라인의 단부에서 보조 용기 (22) 내에 배열된 스프레이 노즐들 (36) 의 세트를 통해 상부에서 보조 용기 (22) 내로 개방된다.
상기 배열체는 유리하게는 컴퓨터 제어 유닛 (40) 을 포함하고, 상기 컴퓨터 제어 유닛은 본 발명의 작동 방법에 따라 조립체 (20) 의 작동을 제어하도록 구성된다. 보다 구체적으로, 컴퓨터 제어 유닛 (40) 은 연속적으로 액화 가스 탱크 (12) 의 기상 섹션 (12.2) 으로부터 보조 용기 (20) 로 기체 가스를 이송하도록 제 1 밸브 (28) 를 개방하고; 제 1 밸브 (28) 를 폐쇄하고 제 1 밸브 (28), 제 2 밸브 (32) 및 제 3 밸브 (36) 를 폐쇄 상태로 유지함으로써 보조 용기 내의 공간을 폐쇄하고; 보조 용기 (22) 의 폐쇄 공간에서의 압력을 증가시켜서 가압 가스를 형성하기 위하여 보조 용기 내로 열을 가하고; 제 2 밸브 (32) 를 제어 가능하게 개방함으로써 메인 공급 라인 (14) 내로 제어 가능하게 상기 가압 가스를 유도하고; 제 2 밸브 (32) 를 폐쇄하고 제 1 밸브 (28), 제 2 밸브 (32) 및 제 3 밸브 (36) 를 폐쇄 상태로 유지함으로써 보조 용기의 공간을 폐쇄하고; 제 3 밸브 (36) 를 개방하고 따라서 보조 용기 (22) 내의 폐쇄 공간의 압력을 감소시킴으로써 탱크의 액상 섹션 (12.1) 으로부터 액화 가스를 이송하고; 그리고 제 3 밸브를 폐쇄하는 실행 가능한 명령들을 포함한다. 컴퓨터 제어 유닛에 의해서 실행 가능한 이런 일련의 단계는, 예를 들면, 보조 용기 (22) 의 체적 및 사용된 압력들 및 압력 차이들 (이는 경우에 따라 변할 수 있음) 에 의해서 규정되는 탱크 (12) 내의 압력을 감소시키는데 용이하다.
액화 가스 탱크 배열체 (10) 의 작동 방법은 도 2 를 참조하여 이하에서 설명될 것이고, 여기서 a) 내지 d) 는 작동 방법의 상이한 단계들 및 밸브들의 위치들을 나타낸다. a) 에 도시된 단계에서, 제 1 밸브 (28), 즉 탱크 (12) 의 얼리지 공간을 보조 용기 (22) 에 연결하는 제 1 가스 라인의 밸브가 개방된다. 탱크 (12) 의 압력이 제 1 밸브 (28) 를 개방하기 위한 미리 정해진 설정값 보다 더 높고, 그리고 탱크로부터 보조 용기 (22) 로 가스 이송을 시작하기 위하여 보조 용기 (22) 의 압력 보다 더 높은 것도 또한 전제 조건이다. 제 1 밸브가 개방될 때 탱크 (12) 의 압력 레벨은 유리하게는 0.4 bar(g) 내지 2.5 bar(g) 의 범위이고, 그리고 자연적으로 보조 용기 (22) 의 압력은 이 단계에서 더 낮다.
이제, 기체 가스는 제 2 밸브 (32) 및 제 3 밸브 (36) 를 폐쇄 상태로 유지하면서 제 1 밸브를 개방함으로써 액화 가스 탱크 (12) 의 기상 섹션 (12.2) 으로부터 보조 용기 (22) 로 유도된다. 제 1 밸브 (28) 는 가스가 보조 용기 (22) 내로 유동하는 시간 기간 동안 개방 상태로 유지된다. 보조 용기 (22) 내로의 가스 이송을 정지시키기 위해 제 1 밸브 (28) 의 폐쇄를 트리거할 수 있는 선택적인 변수들이 있다: 탱크 (12) 와 보조 용기 (22) 사이의 압력 차이가 미리 정해진 설정값 보다 더 작고, 및/또는 탱크 (12) 의 압력이 미리 정해진 설정값 보다 더 작고, 및/또는 제 1 밸브 (28) 를 개방한 후 미리 정해진 시간이 경과된 후 상기 밸브는 폐쇄될 수도 있다. 이 단계에서, 히터 (24) 는 비활성이고, 즉 보조 용기 (22) 에 열이 가해지지 않고, 제 1 밸브 (28) 는 개방되고, 제 2 밸브 (32) 는 폐쇄되고, 제 3 밸브 (36) 는 폐쇄된다.
b) 에 도시된 다음 단계에서, 제 1 밸브 (28) 는 폐쇄되고, 제 2 밸브 (32) 는 폐쇄되고, 그리고 제 3 밸브 (36) 는 폐쇄된다. 이제, 히터 (24) 를 작동시킴으로써 보조 용기 (22) 에 열이 가해진다. 보조 용기 (22) 의 공간이 폐쇄되기 때문에, 보조 용기의 가스 압력은 실질적으로 이상 기체 방정식의 기본 원리들에 따라 가스의 가열로 인해 증가된다. 보조 용기 (22) 내의 압력이 적어도 보조 용기 (22) 의 미리 정해진 충전 압력 레벨이 될 때까지 히터 (24) 는 활성 상태로 유지된다.
다음으로, 보조 용기 (22) 내의 압력이 메인 공급 라인 (14) 의 가스 압력 보다 큰 경우, 제 2 가스 라인 (30) 의 제 2 밸브 (32) 는 작동되고, 즉 개방된다. 이 단계는 c) 에 도시된다. 밸브는 가스가 보조 용기 (22) 로부터 메인 공급 라인 (14) 으로 제어 가능하게 유입되도록 유리하게 점진적으로 개방된다. 이 단계에서, 히터 (24) 는 활성 상태로 유지될 수도 있고, 즉 보조 용기 (22) 에 열이 가해질 수도 있고, 제 1 밸브 (28) 는 폐쇄되고, 제 2 밸브 (32) 는 적어도 부분적으로 개방되고, 그리고 제 3 밸브 (36) 는 폐쇄된다. 가열이 반드시 계속되는 것은 아니지만, 이런 방식으로 더 많은 가스가 메인 공급 라인 (14) 으로 유입될 수 있다. 이런 방식으로, 보조 용기 (22) 내의 가스 압력이 미리 설정된 최종 압력 보다 더 낮고 및/또는 보조 용기 (22) 내의 가스의 온도가 미리 설정된 최대 온도 보다 더 높을 때까지 보조 용기 (22) 로부터 메인 공급 라인 (14) 으로 가스 유입을 계속할 수 있다. 제 2 밸브 (32) 를 폐쇄함으로써 가스 유입이 정지된다.
d) 에 도시된 다음 단계에서, 히터 (24) 는 비활성이고, 즉, 보조 용기 (22) 에 열이 가해지지 않고, 제 1 밸브 (28) 는 폐쇄되고, 제 2 밸브 (32) 는 폐쇄된다. 제 3 가스 라인의 제 3 밸브 (36) 는 이제 개방된다. 제 3 가스 라인 (34) 이 열 교환기 (18) 상류 위치에서 메인 공급 라인 (14) 에 연결되기 때문에, 압력 환경은 액체 가스가 메인 공급 라인 (14) 으로부터 보조 용기 (22) 내로 유동하도록 할 것이다. 따라서, 액화 가스는 제 1 밸브 (28) 및 제 2 밸브 (32) 를 폐쇄 상태로 유지하면서 제 3 밸브 (36) 를 개방함으로써 보조 용기 (22) 내로 유도된다. 액화 가스의 온도가 실질적으로 낮고, -160℃ 의 크기이기 때문에, 액화 가스가 보조 용기 내로 분무될 때 보조 용기 (22) 내의 가스는 빠르게 냉각된다. 가스의 냉각은 또한 공간이 폐쇄되기 때문에 보조 용기 (22) 내의 압력이 빠르게 감소되도록 하다. 다시 말해서, 보조 용기 내의 가스의 압력은 액화 가스의 도입의 냉각 효과에 의해서 붕괴되고, 이 효과는 액화 가스의 분무 도입에 의해서 더욱 강화된다. 이 단계에서, 히터 (24) 는 비활성이고, 즉 보조 용기 (22) 에 열이 가해지지 않고, 제 1 밸브 (28) 는 폐쇄되고, 제 2 밸브 (32) 는 폐쇄되고, 그리고 제 3 밸브 (36) 는 개방된다.
이런 방식으로, 대기압 보다 훨씬 더 아래로 압력을 더 낮추는 것이 가능하지만 보조 용기 (22) 의 압력을 대략 대기압으로 낮추는 것은 상기 작동 방법을 실시하는데 적당하다고 생각된다.
필요한 경우, 즉, 단계 a) 내지 단계 d) 를 실시한 후에 탱크 (12) 내의 압력이 여전히 원하는 압력 보다 더 높은 경우, 상기 단계들은, 예를 들면, 탱크 (12) 내의 압력이 원하는 레벨이 될 때까지 한 번 이상 반복된다.
액화 가스 탱크 (12) 내의 압력이 모니터링되고 압력이 설정 압력값 보다 큰 경우에 단계 a) 내지 단계 d) 의 실시가 시작되고, 그리고 단계 a) 내지 단계 d) 는 압력이 설정 압력값 이하가 될 때까지 반복된다.
도 3 에서는 탱크 (12) 로부터 기체 가스를 배출하고, 가스 압력을 상승된 압력으로 증가시키고, 그리고 상승된 압력에서 기체 가스를 메인 공급 라인 (14) 으로 이송하는데 적당한 2 개의 조립체들 (20) 이 하나의 액화 가스 탱크 (12) 에 연결되는 본 발명의 실시 형태가 도시된다. 이것은 상기 배열체의 보다 연속적인 작동을 가능하게 한다. 조립체들 중 하나는 탱크 (12) 로부터 가스를 수용하는 반면에 다른 하나는 메인 공급 라인 (14) 에 가스를 공급하도록 조립체들의 작동이 전개될 수 있다.
본 발명은 명세서에서 현재 가장 바람직한 실시 형태들로 고려되는 것과 관련하여 실시예들로서 설명되었지만, 본 발명은 개시된 실시 형태들로 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에서 규정된 바와 같이, 그 특징들의 다양한 조합들 또는 변경들, 그리고 본 발명의 범위 내에 포함된 여러개의 다른 적용들을 포함하는 것으로 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들면, 제 2 밸브 및 제 3 밸브는 삼방 밸브들로 대체될 수도 있다. 임의의 상기 실시 형태과 관련하여 언급된 상세는 이런 조합이 기술적으로 실현가능하다면 다른 실시 형태와 관련하여 사용될 수도 있다.

Claims (8)

  1. 액화 가스 탱크 배열체 (10) 로서,
    상기 액화 가스 탱크 배열체는 액화 가스 탱크 (12) 를 포함하고, 상기 액화 가스 탱크 (12) 는 상기 액화 가스 탱크 (12) 내의 가스가 상기 액화 가스 탱크 (12) 내에서 액상 섹션 (12.1) 및 기상 섹션 (12.2) 을 형성하며,
    상기 액화 가스 탱크 배열체는,
    - 가스 소비부 (16) 로 가스를 이송하도록 구성된 메인 공급 라인 (14),
    - 보조 용기 (22) 로서, 상기 보조 용기 (22) 내로 열을 전달하도록 구성된 가열 수단 (24) 이 제공된, 상기 보조 용기 (22),
    - 상기 액화 가스 탱크 (12) 의 상기 기상 섹션 (12.2) 과 상기 보조 용기 (22) 를 연결하고, 제 1 밸브 (28) 를 포함하는 제 1 가스 라인 (26),
    - 상기 보조 용기 (22) 와 상기 메인 공급 라인 (14) 을 연결하고, 제 2 밸브 (32) 를 포함하는 제 2 가스 라인 (30), 및
    - 상기 액화 가스 탱크 (12) 의 상기 액상 섹션 (12.1) 과 상기 보조 용기 (22) 를 연결하고, 제 3 밸브 (36) 를 포함하는 제 3 가스 라인 (34) 을 포함하는, 액화 가스 탱크 배열체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 공급 라인 (14) 은 상기 액화 가스 탱크 (12) 의 상기 액상 섹션 (12.1) 과 상기 가스 소비부 (16) 를 유체 연결하고,
    상기 메인 공급 라인 (14) 에는 액화 가스의 압력을 상승시키기 위한 적어도 하나의 펌프 (18) 와 상기 가스 소비부 (16) 에서 사용하기 위하여 기체 형태로 액체 가스를 증발시키기 위한 적어도 하나의 열 교환기 (19) 가 제공되고, 그리고
    상기 제 3 가스 라인 (34) 은 상기 메인 공급 라인 (14) 을 통해 상기 액화 가스 탱크 (12) 의 상기 액상 섹션 (12.1) 으로 상기 보조 용기 (22) 를 연결하고 상기 펌프 (18) 와 상기 열 교환기 (19) 사이의 위치에서 상기 메인 공급 라인 (14) 에 연결되는 것을 특징으로 하는, 액화 가스 탱크 배열체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액화 가스 탱크 배열체 (10) 는 연속적으로 상기 제 1 밸브 (28) 를 개방하고 상기 액화 가스 탱크 (12) 의 상기 기상 섹션으로부터 상기 보조 용기 (22) 로 기체 가스를 이송하고; 상기 제 1 밸브 (28) 를 폐쇄하고 상기 보조 용기 (22) 의 공간을 폐쇄하고; 상기 보조 용기 (22) 의 폐쇄 공간에서의 압력을 증가시켜서 가압 가스를 형성하기 위하여 상기 보조 용기 (22) 내로 열을 가하고; 상기 제 2 밸브 (32) 를 제어 가능하게 개방함으로써 상기 메인 공급 라인 (14) 내로 제어 가능하게 상기 가압 가스를 유도하고; 상기 제 2 밸브 (32) 및 상기 보조 용기 (22) 의 공간을 폐쇄하고; 상기 보조 용기 (22) 내의 압력을 감소시키기 위하여 상기 제 3 밸브 (36) 를 개방함으로써 상기 액화 가스 탱크 (12) 의 상기 액상 섹션 (12.1) 으로부터 액화 가스를 이송하고; 상기 제 3 밸브 (36) 를 폐쇄하는 실행 가능한 명령들을 포함하는 컴퓨터 제어 유닛 (40) 을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액화 가스 탱크 배열체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 액화 가스 탱크 배열체 (10) 는 서로 평행하게 커플링되는 적어도 2 개의 보조 용기들 (22) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 액화 가스 탱크 배열체.
  5. 액화 가스 탱크 배열체의 작동 방법으로서,
    상기 액화 가스 배열체는 가스 소비부 (16) 로 가스를 이송하도록 구성된 메인 공급 라인 (14); 가열 수단이 제공된 보조 용기 (22); 상기 액화 가스 탱크 (12) 의 기상 섹션과 상기 보조 용기 (22) 를 연결하고 제 1 밸브 (28) 를 포함하는 제 1 가스 라인 (26); 상기 보조 용기 (22) 와 상기 메인 공급 라인 (14) 을 연결하고 제 2 밸브 (32) 를 포함하는 제 2 가스 라인 (30); 및 상기 액화 가스 탱크 (12) 의 액상 섹션 (12.1) 과 상기 보조 용기 (22) 를 연결하고 제 3 밸브 (36) 를 포함하는 제 3 가스 라인 (34) 을 포함하고;
    상기 작동 방법은:
    a) 상기 제 2 밸브 (32) 및 상기 제 3 밸브 (36) 를 폐쇄 상태로 유지하면서 상기 제 1 밸브 (28) 를 개방함으로써 상기 액화 가스 탱크 (12) 의 상기 기상 섹션으로부터 상기 보조 용기 (22) 로 기체 가스를 유도하는 단계,
    b) 상기 제 1 밸브 (28) 를 폐쇄하고 상기 제 2 밸브 (32) 및 상기 제 3 밸브 (36) 를 폐쇄 상태로 유지하고, 그리고 가열 수단을 적용함으로써 상기 보조 용기 (22) 에서 가스를 가열하여, 가열 수단 (24) 에 의해서 상기 보조 용기 (22) 내의 가스의 압력을 증가시키는 단계,
    c) 상기 제 2 가스 라인 (30) 에서 상기 제 2 밸브 (32) 를 개방하고 상기 보조 용기 (22) 로부터 상기 메인 공급 라인 (14) 으로 가스를 유입하는 단계, 및
    d) 상기 제 2 밸브 (32) 를 폐쇄하고, 그리고 상기 제 1 밸브 (28) 및 상기 제 2 밸브 (32) 를 폐쇄 상태로 유지하면서 상기 제 3 밸브 (36) 를 개방함으로써 상기 보조 용기 (22) 내로 액화 가스를 유도하여 액화 가스의 냉각 효과에 의해서 상기 보조 용기 (22) 내의 가스의 압력을 감소시키는 단계를 포함하는, 액화 가스 탱크 배열체의 작동 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 단계 c) 동안 상기 보조 용기 (22) 내의 가스를 가열하는 것을 특징으로 하는, 액화 가스 탱크 배열체의 작동 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 단계 a) 내지 상기 단계 d) 를 한 번 이상 반복하는 것을 특징으로 하는, 액화 가스 탱크 배열체의 작동 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 액화 가스 탱크 (12) 내의 압력을 모니터링하고 압력이 설정 압력값 보다 큰 경우에 상기 단계 a) 내지 상기 단계 d) 의 실시를 시작하고, 그리고 압력이 설정 압력값 이하가 될 때까지 상기 단계 a) 내지 상기 단계 d) 를 반복하는 것을 특징으로 하는, 액화 가스 탱크 배열체의 작동 방법.
KR1020197028757A 2017-03-08 2017-03-08 액화 가스 탱크 배열체 및 액화 가스 탱크 배열체의 작동 방법 KR102287707B1 (ko)

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