KR20190137139A - 액화 가스 공급 예비 시스템 및 액화 가스 예비 공급 방법 - Google Patents

액화 가스 공급 예비 시스템 및 액화 가스 예비 공급 방법 Download PDF

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KR20190137139A
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켄지 히로세
야스하루 니시
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레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레뜌드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레？드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
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Abstract

적은 전력 소비로 액화 가스를 연속적으로 공급하는 액화 가스 공급 예비 시스템이 제공된다.
액화 가스 공급 예비 시스템(1)은, 액화 가스 펌프(13)로부터 공급된 액화 가스를 주위 환경 온도보다 낮은 제1 온도의 가스로 상태가 천이하도록 하는 증발기(12), 제1 온도의 가스의 온도를 가열 매체에 의해 제1 온도보다 높은 제2 온도로 증가시키는 열교환 유닛(16), 제2 온도의 가스의 온도를 전기 히터로 제2 온도보다 높은 제3 온도로 증가시키는 가열 유닛(14), 가열 유닛(14)에서 발생된 가스를 메인 파이프로 공급하는 예비 가스 공급 파이프, 메인 파이프 또는 예비 가스 공급 파이프 내의 내부 압력을 측정하는 압력계(20), 전기 히터 및/또는 액화 가스 펌프(13)로 전력을 공급하는 발전기(15), 및 압력계(20)에 의해 측정된 압력이 역치 값 이하로 강하하면 발전기(15)를 제어하여 발전기를 작동시키는 발전기 제어 유닛(31)을 포함한다.

Description

액화 가스 공급 예비 시스템 및 액화 가스 예비 공급 방법
본 발명은 액화 가스 공급 예비 시스템 및 액화 가스 공급 시의 액화 가스 예비 공급 방법에 관한 것이다. 액화 가스로서, 예를 들면, 액체 질소, 액체 산소(예를 들면, 초고순도 산소), 액화 천연 가스(예를 들면, 고순도 메탄) 등이 인용된다.
백업 장비는 종종 연속적으로 또는 간헐적으로 가스를 생성하고 생성된 가스를 공급하는 설비에 설치된다. 이는 제조 설비가 정지한 경우에도 가스를 연속적으로 공급한다.
예를 들면, 공기 분리 장치에 의해 생성된 질소 가스가 사용 대상에 연속적으로 공급되는 경우, 전력 공급의 손실로 인해 공급이 정지된 경우에 대처하기 위해 백업 장비가 공기 분리 장치에 위치된다(특허 문헌 1).
평상시에 고순도 질소 가스가 공급되는 경우, 백업 장비의 작동 시에도 고순도 질소 가스의 공급이 요구된다. 고순도 백업 질소를 생성하기 위해서는, 저장된 액체 질소의 압력을 펌프로 증가시키고, 대기(atmospheric) 증발기 내의 질소를 증발시킨 다음, 화학 흡착제로 불순물을 제거할 필요가 있다.
화학 흡착제로 불순물을 제거하기 위해서는 화학 흡착제로 유입되는 가스는 특정 온도 이상의 온도를 가져야 한다. 따뜻한 환경에서 대기 증발기가 사용되는 경우, 화학 흡착에 요구되는 온도 이상의 온도로 증발 가스가 가열된다. 그러나, 한랭지에서는, 충분한 양의 열이 대기로부터 얻어질 수 없고, 가스의 온도가 화학 흡착에 요구되는 온도보다 낮은 온도로 유지되면서 대기 증발기에 의해 증발된 가스가 하류 화학 흡착제로 유입된다.
따라서, 증발기에 의해 증발된 가스는 전기 히터를 사용하여 요구 온도로 더 가열된다. 전력 공급이 손실되면, 전기 히터의 전력 공급이 비상 전력 공급(예를 들면, 디젤 발전기)으로부터 공급된다. 그리고, 비상 전력 공급은 상술한 펌프의 전력 공급으로서도 사용된다.
종래 기술에서는, 대기 증발기에 의해 도달 가능한 온도로부터 화학 흡착에 요구되는 온도까지의 가열에 요구되는 열량 모두가 전기 히터에 의해 공급되었다. 결과적으로, 전력 소비량이 크고, 큰 전력 공급을 공급하기 위한 설비를 제작할 필요도 있다.
비교적 작은 전력 소비량으로 액화 가스를 증발시키고 액화 가스를 요구 온도로 가열하는 방법으로서, 액화 천연 가스를 연소하여 얻어지는 연소열을 가열 유닛으로 공급하는 방법이 제안된다(특허 문헌 2). 그러나, 이러한 방법은 제품으로서 생성되는 액화 가스(액화 천연 가스)의 일부를 연소로 소비하는 문제를 갖는다.
액화 가스를 증발시키고 가열시키는 다른 방법으로서, 디젤 발전기의 배기열 및 액화 가스의 냉기를 사용하는 방법도 제안된다(특허 문헌 3). 그러나, 방법의 구성이 복잡하고, 시작 공정도 복잡하며, 시동에 시간이 소요되므로, 이 방법이 정상 운전(steady operation)에 적합하더라도 전력 공급을 손실하는 등의 비상 상황에 적시에 대처하기 어렵다.
[특허 문헌 1] 일본 공개특허 제7-218121호 [특허 문헌 2] 일본 공개특허 제2003-74793호 [특허 문헌 3] 일본 공개특허 제51-101219호
본 발명의 목적은 상술한 단점을 배제하고 적은 전력 소비로 액화 가스를 연속적으로 공급하는 액화 가스 공급 예비 시스템 및 액화 가스 예비 공급 방법을 제공하는 것이다.
(발명 1)
본 발명에 따른 액화 가스 공급 예비 시스템은, 액화 가스를 저장하는 저장 탱크, 저장 탱크로부터 하류로 액화 가스를 공급하는 액화 가스 펌프, 액화 가스 펌프로부터 공급된 액화 가스를 주위 환경 온도보다 낮은 제1 온도의 가스로 그 상태가 천이하도록 하는 증발기, 가열 매체에 의해 제1 온도의 가스의 온도를 제1 온도보다 높은 제2 온도로 증가시키는 열교환 유닛, 가스를 메인 파이프로 열교환 유닛의 하류로 공급하는 예비 가스 공급 파이프, 메인 파이프 또는 예비 가스 공급 파이프 내의 내부 압력을 측정하는 압력계, 액화 가스 펌프로 전력을 공급하는 발전기, 및 압력계에 의해 측정된 압력이 역치 값 이하로 강하하면 발전기를 제어하여 발전기를 작동시키는 발전기 제어 유닛을 포함한다.
본 발명에 따른 액화 가스 공급 예비 시스템에서, 예를 들면, 전력 공급의 손실, 메인 파이프에 의해 공급되는 액화 가스의 불충분한 저장량 등으로 인해 메인 파이프에 의해 공급되는 가스의 압력이 감소되는 경우에도, 액화 가스의 공급이 연속적으로 수행될 수 있다.
즉, 압력계의 측정 값이 역치 값 이하가 되면, 발전기가 작동되고, 전력이 액화 가스 펌프로 공급되고, 가열 매체가 열교환 유닛으로 공급되며, 이에 따라, 온도 증가가 증발기 및 전기 히터에 의한 종래의 온도 증가로부터 증발기 및 열교환 유닛에 의한 온도 증가로 변화되며, 종래의 시스템에 비하여 발전기로부터의 전력 공급량이 감소될 수 있다.
본 발명에서, 주위 환경 온도는 대기형 증발기에서 기화되는 액화 가스에 의해 얻어지는 가스 내의 불순물을 제거하는 화학 흡착식 불순물 제거 장치 내의 불순물 제거 처리 온도보다 낮은 온도일 수 있으며, 예를 들면, 10℃ 이하, 5℃ 이하, 0℃ 이하, -5℃ 이하 중 어느 하나일 수 있다.
상술한 발명에서, "제2 온도"는 바람직하게는 화학 흡착식 불순물 제거 장치 내의 불순물 제거 처리 온도(T)보다 높은 온도이고, 보다 바람직하게는 불순물 제거 처리 온도(T)보다 2℃ 이상만큼 높으며, 훨씬 더 바람직하게는 불순물 제거 처리 온도(T)보다 4℃ 이상만큼 높다. "제2 온도"는 바람직하게는 가열 유닛으로부터 불순물 제거 유닛까지의 파이프의 거리 및 파이프의 열 절연 성능에 따라 설정된다.
본 발명의 일 실시예는, 열교환 유닛의 후속 단계에 배치되고 열교환 유닛에서 발생되는 제2 온도의 가스의 온도를 전기 히터에 의해 제2 온도보다 높은 제3 온도로 증가시키는 가열 유닛을 더 포함하며, 발전기는 전기 히터 및/또는 액화 가스 펌프로 전력을 공급하도록 구성될 수 있다.
상술한 구성의 경우, "제3 온도"는 바람직하게는 화학 흡착식 불순물 제거 장치 내의 불순물 제거 처리 온도(T)보다 높은 온도이고, 보다 바람직하게는 불순물 제거 처리 온도(T)보다 2℃ 이상만큼 높고, 훨씬 더 바람직하게는 불순물 제거 처리 온도(T)보다 4℃ 이상만큼 높다. "제3 온도"는 바람직하게는 가열 유닛으로부터 불순물 제거 유닛까지의 파이프의 거리 및 파이프의 열 절연 성능에 따라 설정된다.
이 구성에 따르면, 압력계의 측정 값이 역치 값 이하가 되면, 발전기가 작동되고, 전력이 액화 가스 펌프 및/또는 전기 히터로 공급되고, 가열 매체가 열교환 유닛으로 공급되며, 이에 따라, 온도 증가가 2개의 요소(장치)에 의해 수행되는 종래의 구성으로부터 3개의 요소(장치)에 의한 온도 증가가 수행될 수 있고, 발전기로부터의 전력 공급량이 감소될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예는, 열교환 유닛의 후속 단계에 배치되고 열교환 유닛에서 발생되는 제2 온도의 가스의 온도를 전기 히터에 의해 제2 온도보다 높은 제3 온도로 증가시키는 가열 유닛을 더 포함하고, 제2 온도가 화학 흡착식 불순물 제거 장치 내의 불순물 제거 처리 온도(T)보다 높은 온도이면, 발전기가 액화 가스 펌프로 전력을 공급하고 전기 히터로 전력의 공급을 정지하거나 전력을 공급하지 않도록 구성될 수 있고, 제2 온도가 화학 흡착식 불순물 제거 장치 내의 불순물 제거 처리 온도(T)보다 낮고 제3 온도가 화학 흡착식 불순물 제거 장치 내의 불순물 제거 처리 온도(T)보다 높은 온도이면, 발전기가 전기 히터 및 액화 가스 펌프로 전력을 공급하도록 구성될 수 있다.
이러한 구성에 따르면, 제2 온도가 화학 흡착식 불순물 제거 장치 내의 불순물 제거 처리 온도(T)보다 높은 온도이면, 발전기가 액화 가스 펌프에만 전력을 공급하고 전기 히터에는 전력을 공급하지 않고, 제2 온도가 화학 흡착식 불순물 제거 장치 내의 불순물 제거 처리 온도(T)보다 낮고 제3 온도가 화학 흡착식 불순물 제거 장치 내의 불순물 제거 처리 온도(T)보다 높은 온도이면, 발전기는 전기 히터 및 액화 가스 펌프에 전력을 공급하며, 이에 따라, 시스템이 전기 히터를 포함하더라도, 전기 히터의 사용이 적절하게 제어될 수 있다.
상술한 구성에서, 발전기가 전기 히터 및 액화 가스 펌프로 또는 액화 가스 펌프로만 전력을 공급한 이후 열교환기의 가스의 제2 온도를 측정하는 제1 온도계와, 가열 유닛의 후속 단계에서 가스의 제3 온도를 측정하는 제2 온도계가 포함될 수 있다.
화학 흡착식 불순물 제거 장치는 메인 파이프 내에 설치될 수 있거나 예비 가스 공급 파이프 내에 설치될 수 있다.
본 발명에서, 증발기 및 열교환 유닛은 별개의 몸체로서 구성될 수 있다.
본 발명에서, 열교환 유닛은 배기열 회수 유닛일 수 있다.
본 발명에서, 가스를 증발기로부터 열교환 유닛으로 공급하는 증발 가스 공급 파이프 및 가스를 열교환 유닛으로부터 가열 유닛으로 공급하는 피가열 가스 유입 파이프가 포함될 수 있다.
본 발명에서, 증발기 및 열교환기는 일체로 구성될 수 있다.
본 발명에서, 열교환 유닛은 증발기의 일부를 구성하는 하류측 파이프 내에 배치될 수 있다.
본 발명에서, 액화 가스를 저장하는 저장 탱크는 액체 질소, 액체 산소 또는 액화 천연 가스와 같은 액화 가스를 저장하는 저장 탱크이다. 하나의 저장 탱크만 채용될 수 있거나 복수의 저장 탱크가 채용될 수 있다. 저장 탱크는 액화 가스 생성 설비 내에 설치될 수 있거나 액화 가스 생성 설비로부터 독립적일 수 있고, 저장 탱크는 원격지에서 생성되는 액화 가스를 저장할 수 있다.
본 발명에서, 증발기는 공기 가열식일 수 있다.
본 발명에서, 열교환 유닛의 가열 매체는 가스일 수 있거나 액체일 수 있다. 가열 매체의 온도는 제1 온도보다 높은 온도이다.
본 발명에서, 압력계는 메인 파이프의 내부 압력을 측정할 수 있거나 예비 가스가 메인 파이프와 연결되는 지점의 상류측에서 예비 가스 공급 파이프의 내부 압력을 측정할 수 있다. 불순물 제거 유닛이 메인 파이프 또는 예비 가스 공급 파이프 내에 구비되는 경우, 압력계는 불순물 제거 유닛의 이전 단계에 구비될 수 있거나 후속 단계에 구비될 수 있다.
압력계가 예비 가스 공급 파이프 내에 배치되는 경우, 제어 밸브는 압력계로부터 저장 탱크 측에 배치되고, 정상 작동 시간에 제어 밸브가 폐쇄되고 백업 작동 시간에 제어 밸브가 개방되도록 제어될 수 있다.
압력계가 메인 파이프 내에 배치되는 경우, 제어 밸브는 예비 가스 공급 파이프 내에 배치되며, 정상 작동 시간에 제어 밸브가 폐쇄되고 백업 작동 시간에 제어 밸브가 개방되도록 제어될 수 있다.
본 발명에서, 발전기는 디젤 발전기일 수 있다. 발전기는 전기 히터 및 액화 가스 펌프 모두로 전력을 공급할 수 있지만, 전기 히터 또는 액화 가스 펌프 중 어느 하나에만 전력을 공급할 수도 있다.
본 발명에서, 압력계에서 측정된 압력이 역치 값 이하로 강하하면 발전기가 작동되며, 역치 값은 메인 파이프에 의한 기화된 액화 가스의 공급 시 공급 압력(정상 시간 공급 압력)보다 낮은 값이며, 예를 들면, 정상 시간 공급 압력의 50% 이하의 값으로 미리 설정될 수 있다.
(발명 2)
본 발명에 따른 액화 가스 공급 예비 시스템에서, 가열 매체는 발전기에서 발생되는 가열 매체일 수 있다.
본 발명에서, 발전기에서 발생되는 가열 매체는 발전기의 작동을 따르는 발전기 몸체의 온도 증가에 의해 발생되는 배기열일 수 있거나 발전기를 냉각하는 데에 사용되는 냉각수일 수 있다. 여기에서, 배기열 또는 냉각수의 온도는 제2 온도 이상이다.
본 발명에서, 가열 매체는 기화된 액화 가스로 열을 부여한 이후 대기로 배출될 수 있거나, 미리 설정된 처리 이후 배출될 수 있거나, 회수될 수 있다. 상술한 미리 설정된 처리는 미리 설정된 요구 온도 이하로 가열 매체의 온도를 감소시키는 처리일 수 있거나, 예를 들면, 가열 매체는 미리 설정된 처리 없이 배출될 수 있다.
종래에는, 증발기에서 증발되는 액화 가스 내의 불순물을 제거하기 위해, 가스가 미리 설정된 온도로 가열되어야 하지만, 공기에 의한 가열은 한랭지에서는 불충분하다. 따라서, 발전기에 의해 전기 히터로 전력을 공급하는 것에 의해 증발 이후의 액화 가스가 가열되어야 한다. 한편, 발전기의 구동으로 발생된 열량은 발전기의 냉각수 또는 배기열로서 외측으로 배출된다. 본 발명에 따르면, 발전기의 구동으로 발생되는 열량은 증발기에서 기화되는 액화 가스의 가열에 효과적으로 사용된다. 따라서, 발전기가 전기 히터로 공급하는 전력이 감소하며, 액화 가스 예비 공급이 간단한 구성으로 낮은 전력 소비로 수행될 수 있다.
(발명 3)
본 발명에 따른 액화 가스 공급 예비 시스템은 열교환 유닛 및 발전기로 가열 매체를 순환시키는 가열 매체 순환 통로를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서, 발전기에서 발생된 가열 매체가 열교환 유닛에서 가열 매체로서 사용된 이후, 가열 매체는 열교환 유닛의 외측으로 배출될 수 있지만, 가열 매체 순환 통로에 의해 발전기로 순환될 수 있다. 가열 매체 순환 통로에 의해 발전기로 복귀되는 가열 매체는 발전기의 냉각에 사용될 수 있다. 가열 매체 순환 통로에 의해 순환되는 가열 매체는 가스일 수 있거나, 예를 들면, 냉각수 또는 다른 냉매 액체 등의 액체일 수 있다.
본 발명에서, 가열 매체 순환 통로를 제공하는 것에 의해, 열교환 유닛에서 온도가 감소된 가열 매체가 발전기를 냉각하는 효율적인 가열 매체로서 사용될 수도 있다. 또한, 고온 배기 가스 또는 냉각수가 발전기 둘레로 배출될 수 없는 경우에도, 가열 매체가 가열 매체 순환 통로에 의해 순환되고 사용된다면 가열 매체가 배출되지 않아, 온도를 고정 온도 이하로 감소시킨 후 가열 매체를 배출할 필요가 없다.
(발명 4)
본 발명에 따른 액화 가스 공급 예비 시스템에서, 열교환 유닛은 증발기를 구성하는 튜브 중 하류측 튜브 내에 배치될 수 있다.
본 발명에서, 액체 상태의 액화 가스가 증발기 상류측 튜브 내로 유동하며 증발기 하류측 튜브를 향하여 점진적으로 기화된다. 따라서, 열교환 유닛은 증발기의 일부를 구성하는 하류측 파이프 내에 배치되며, 하류측 파이프 내의 가열 매체 및 가스가 열교환을 수행할 수 있도록 구성된다.
본 발명에서, 증발기 및 열교환 유닛을 일체화하는 것에 의해 장치 구성이 단순화되며 장치가 배치되는 설치 면적(foot print)이 작아질 수 있다.
(발명 5)
본 발명에 따른 액화 가스 공급 예비 시스템에서, 열교환 유닛은 가열 매체를 수용하는 가열 매체 입구 및 수용된 가열 매체를 배출하는 가열 매체 출구를 갖는 가열 매체 통로와, 가열될 가스(증발기로부터 공급되는 가스 또는 증발기 하류측에서의 가스)가 유동하는 가스 통로를 포함하며, 가열 매체 입구는 가스 통로의 하류측에 배치될 수 있고, 가열 매체 출구는 가스 통로의 상류측에 배치될 수 있다.
본 발명에서, 열교환 유닛은 기화된 액화 가스가 열교환 유닛으로 유입된 직후 비교적 저온인 상류측 부분 및 열교환 유닛에서 가열된 기화된 액화 가스가 비교적 고온인 하류측 부분을 갖는다. 본 발명에서, 가열 매체는 전체 열교환 유닛으로 공급될 수 있지만 하류 부분으로 공급될 수 있다. 가열 매체가 기화된 액화 가스가 지나는 파이프의 외측과 접촉하도록, 열교환 유닛은 가열 매체를 파이프의 외측으로 분출하는 분출 수단을 가질 수 있다.
본 발명에서, 열교환 유닛은 특별히 한정되지 않으며 알려진 형상일 수 있다. 열교환 유닛은 가열 매체가 가스 통로 상류측인 고온 측으로부터 가스 통로 하류측인 저온 측으로 유동하는 구조인 역류형 구조의 열교환 유닛일 수 있다. 역류형 구조의 열교환 유닛에 의해, 열교환 효율이 더 향상된다.
(발명 6)
본 발명에 따른 액화 가스 공급 예비 시스템은, 예비 가스 공급 파이프 내의 가스의 온도를 측정하거나 예비 가스 공급 파이프의 온도를 측정하는 제1 온도계와, 제1 온도계에 의해 측정된 온도가 제3 온도가 되도록 전기 히터를 제어하는 전기 히터 제어 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명에서, 온도계는 예비 가스 공급 파이프로 삽입되고, 예비 가스 공급 파이프 내의 가스 온도를 측정할 수 있다. 그리고, 본 발명에서, 온도계는 예비 가스 공급 파이프의 외측에 부착될 수 있고 예비 가스 공급 파이프의 파이프 온도를 측정할 수 있다.
본 발명에서, 가열 유닛은 멀티-파이프형 또는 핀(fin)형의 전기 히터를 가질 수 있다. 전기 히터 제어 유닛은 전기 히터를 제어하고, 발전기로부터 공급되는 전류의 온/오프 제어를 수행할 수 있거나, 예를 들면, 측정된 가스 온도를 기초로 피드백 제어를 수행할 수 있다.
본 발명에서, 주위 환경 온도의 변화 및 액화 가스 공급량의 변동이 일어나는 경우에도, 예비 가스 공급 파이프의 온도를 기초로 전기 히터를 제어하는 것에 의해, 미리 설정된 요구 온도의 액화 가스(기화 후의 액화 가스)가 공급될 수 있다. 그리고, 피드백 제어를 추가적으로 수행하는 것에 의해 기화된 액화 가스 온도가 고정 온도로 제어될 수 있어, 발전기로부터의 전력이 감소될 수 있다.
(발명 7)
본 발명에 따른 액화 가스 공급 예비 시스템은, 피가열 가스 유입 파이프 내의 가스의 온도를 측정하거나 피가열 가스 유입 파이프의 온도를 측정하는 제2 온도계를 더 포함하며, 제2 온도계 및 제1 온도계에 의해 측정된 각각의 온도를 기초로, 제1 온도계에 의해 측정된 온도가 제3 온도가 되도록, 전기 히터 제어 유닛이 전기 히터를 제어할 수 있다.
본 발명에서, 온도계는 피가열 가스 유입 파이프로 삽입되고, 피가열 가스 유입 파이프 내의 가스 온도를 측정할 수 있다. 그리고, 본 발명에서, 온도는 피가열 가스 유입 파이프의 외측에 부착되고, 피가열 가스 유입 파이프의 파이프 온도를 측정할 수 있다.
본 발명에서, 피가열 가스 유입 파이프 내에서 유동하는 기화된 액화 가스의 온도는 주위 환경 온도의 변화, 액화 가스 공급량의 변동, 발전기의 작동 상황에 따라 달라진다. 따라서, 피가열 가스 유입 파이프 내의 가스의 온도 또는 피가열 가스 유입 파이프의 온도를 측정하고 측정된 온도를 기초로 전기 히터를 제어하는 것에 의해, 미리 설정된 요구 온도의 액화 가스(기화 이후의 액화 가스)가 공급될 수 있다. 그리고, 피드백 제어 이외에도 피드 포워드 제어가 가능하고, 기화된 액화 가스 온도가 고정 온도 이상으로 제어될 수 있어, 발전기로부터의 전력이 감소될 수 있다.
(발명 8)
본 발명에 따른 액화 가스 공급 예비 시스템은, 증발 가스 공급 파이프 내의 가스의 온도를 측정하거나 피가열 가스 유입 파이프의 온도를 측정하는 제3 온도계를 더 포함하고, 제3 온도계, 제2 온도계 및 제1 온도계에 의해 측정된 각각의 온도 중 임의의 하나 또는 둘 이상을 기초로, 제1 온도계에 의해 측정된 온도가 제3 온도가 되도록, 전기 히터 제어 유닛이 전기 히터를 제어할 수 있다.
본 발명에서, 온도계가 증발 가스 공급 파이프에 삽입되고, 증발 가스 공급 파이프 내의 가스 온도를 측정할 수 있다. 그리고, 본 발명에서, 온도계는 증발 가스 공급 파이프의 외측에 부착되고, 증발 가스 공급 파이프의 파이프 온도를 측정할 수 있다. 증발기 및 열교환 유닛은 각각 서로로부터 독립적이고, 증발기 및 열교환 유닛이 파이프에 의해 연결되면, 증발기 및 열교환 유닛 사이의 파이프 내의 가스 온도 또는 파이프의 온도가 측정될 수 있다. 증발기 및 열교환 유닛이 일체로 구성되는 경우, 일체화된 구성의 상류 위치에 온도계가 배치될 수 있다.
본 발명에서, 증발 가스 공급 파이프 내에서 유동하는 기화된 액화 가스의 온도는 주위 환경 온도의 변화 및 액화 가스 공급량의 변동에 따라 달라진다. 따라서, 증발 가스 공급 파이프 내의 가스의 온도 또는 증발 가스 공급 파이프의 온도가 측정되고, 측정된 온도를 기초로 전기 히터가 제어되며, 이에 따라, 미리 설정된 요구 온도의 액화 가스(기화 이후의 액화 가스)가 공급될 수 있다. 그리고, 이는 피드백 제어 및 피드 포워드 제어 각각 또는 이들의 조합을 가능하게 한다. 따라서, 기화된 액화 가스 온도가 고정 온도 이상으로 제어될 수 있어, 발전기로부터의 전력이 감소될 수 있다.
(발명 9)
본 발명에 따른 액화 가스 공급 예비 시스템은, 메인 파이프 또는 예비 가스 공급 파이프 내에 배치되고 메인 파이프 또는 예비 가스 공급 파이프 내의 유량을 측정하는 유량계를 더 포함하고, 제3 온도계, 제2 온도계 및 제1 온도계에 의해 측정된 각각의 온도 중 임의의 하나 또는 둘 이상 및 유량계에 의해 측정된 유량을 기초로, 제1 온도계에 의해 측정된 온도가 제3 온도가 되도록, 전기 히터 제어 유닛이 전기 히터를 제어할 수 있다.
본 발명에서, 유량계는 오리피스 압력 차동식일 수 있거나 질량 유량계일 수 있다.
본 발명에서, 예비 가스 공급 파이프로부터 공급되는 기화된 액화 가스의 양이 증가하면, 전기 히터에 의해 요구되는 전력도 커진다. 결과적으로, 예비 가스 공급 파이프 내의 유량을 측정하는 유량계 및 제3 온도계, 제2 온도계 및 제1 온도계에 측정된 각각의 온도 중 하나 또는 둘 이상을 기초로 전기 히터가 제어되며, 이에 따라, 미리 설정된 요구 온도의 액화 가스(기화 이후의 액화 가스)가 공급될 수 있다.
(발명 10)
본 발명에 따른 백업을 구비하는 액체 가스 공급 시스템은, 소스 공기를 압축하는 공기 압축 유닛, 공기 압축 유닛에서 얻어진 압축된 소스 공기로부터 불순물을 제거하는 정화 유닛, 정화 유닛에서 정화된 압축된 소스 공기를 냉각하는 메인 열교환 유닛, 메인 열교환 유닛에서 냉각된 압축된 소스 공기를 질소 및 산소로 분리하는 정류 유닛, 및 상술한 액화 가스 공급 예비 시스템을 포함할 수 있다.
본 발명에서, 소스 공기로부터 생성되는 가스의 종류는 산소 또는 질소, 또는 산소 및 질소 모두일 수 있다.
본 발명에서, 압축된 소스 공기로부터 불순물을 제거하는 정화 유닛은 압축된 소스 공기로부터 물과 같은 불순물을 제거하는 기능을 가질 수 있다.
본 발명에서, 메인 열교환 유닛은 정류 유닛에 의해 발생된 배기 가스 및 소스 공기가 서로 열을 교환하도록 할 수 있다.
본 발명에서, 정류 유닛은 극저온 공기 분리 장치일 수 있다.
본 발명에서, 메인 증발기는 액체 질소 생성 장치에 의해 생성되는 액체 질소 또는 액체 산소 생성 장치에 의해 생성되는 액체 산소를 증발시키는 기능을 가지며, 공기식 증발기일 수 있거나 온수형 증발기일 수 있다.
본 발명에서, 불순물 제거 유닛은 액체 질소 생성 장치에 의해 생성된 액체 질소 또는 액체 산소 생성 장치에 의해 생성된 액체 산소를 기화시키는 것에 의해 얻어지는 가스 내의 불순물을 제거하는 기능을 갖는다. 불순물 제거 유닛은 게터식일 수 있고 CO, H2 등과 같은 불순물을 제거할 수 있거나, 흡착식일 수 있고 물 및 CO2를 제거할 수 있다.
상술한 구성에 따르면, 예비 가스 공급 파이프로부터 공급되는 기화된 액화 가스 및/또는 액화 가스 생성 장치에 의해 생성된 액화 가스를 기화시키는 것에 의해 얻어지는 가스가 고순도로 공급될 수 있다. 그리고, 전력 공급의 손실 등으로 인해 액화 가스 공급 시스템이 정지하는 경우에도, 질소 가스 공급 예비 시스템이 포함되기 때문에 가스가 연속적으로 공급될 수 있다. 그리고, 가열 유닛을 제공하는 것에 의해, 낮은 전력으로 작동이 수행될 수 있다.
(발명 11)
본 발명에 따른 제1 액화 가스 예비 공급 방법은, 가스의 공급이 메인 공급으로부터 정지되거나 차단된 것을 검출하는 제1 검출 단계, 제1 검출 단계의 검출 결과를 기초로 발전기를 사용하여 액화 가스 펌프로 전력을 공급하는 전력 공급 단계, 액화 가스 펌프에 의해 저장 탱크로부터 공급된 액화 가스를 증발기를 사용하여 주위 환경 온도보다 낮은 제1 온도로 기화시켜 액화 가스를 가스로 변화시키는 제1 온도 증가 단계, 제1 온도 증가 단계에서 기화된 제1 온도의 가스의 온도를 열교환 유닛을 사용하여 제1 온도보다 높은 제2 온도로 증가시키는 제2 온도 증가 단계, 및 제2 온도 증가 단계에서 제2 온도로 온도가 증가된 가스를 메인 공급측으로 공급하는 백업 공급 단계를 포함한다.
그리고, 본 발명에 따른 제2 액화 가스 예비 공급 방법은, 가스의 공급이 메인 공급으로부터 차단되거나 정지된 것을 검출하는 제1 검출 단계, 제1 검출 단계의 검출 결과를 기초로 발전기를 사용하여 액화 가스 펌프 및/또는 전기 히터로 전력을 공급하는 전력 공급 단계, 액화 가스 펌프에 의해 저장 탱크로부터 공급된 액화 가스를 증발기를 사용하여 주위 환경 온도보다 낮은 제1 온도로 기화시켜 액화 가스를 가스로 변화시키는 제1 온도 증가 단계, 제1 온도 증가 단계에서 기화된 제1 온도의 가스의 온도를 열교환 유닛을 사용하여 제1 온도보다 높은 제2 온도로 증가시키는 제2 온도 증가 단계, 제2 온도 증가 단계에서 제2 온도로 온도가 상승된 가스의 온도를 전기 히터를 사용하는 가열 유닛 내의 제2 온도보다 높은 제3 온도로 증가시키는 제3 온도 증가 단계, 및 제3 온도 증가 단계에서 제3 온도로 온도가 증가된 가스를 메인 공급측으로 공급하는 백업 공급 단계를 포함한다.
그리고, 본 발명에 따른 제3 액화 가스 예비 공급 방법은 제2 액화 가스 예비 공급 방법으로서, 제2 온도가 화학 흡착식 불순물 제거 장치 내의 불순물 제거 처리 온도(T)보다 높은 온도일 때 발전기가 액화 가스 펌프로 전력을 공급하고 전기 히터로 전력의 공급을 정지하거나 전력을 공급하지 않고, 제2 온도가 화학 흡착식 불순물 제거 장치 내의 불순물 제거 처리 온도(T)보다 낮고 제3 온도가 화학 흡착식 불순물 제거 장치 내의 불순물 제거 처리 온도(T)보다 높은 온도일 때 발전기가 전기 히터 및 액화 가스 펌프로 전력을 공급하는 단계를 더 포함한다.
상술한 본 발명에 따른 액화 가스 예비 공급 방법은 후술하는 단계를 더 가질 수 있다.
가스의 공급이 메인 공급으로부터 재시작되거나 시작되는 것을 검출하는 제2 검출 단계 및 제2 검출 단계에서의 검출 결과를 기초로 액화 가스 펌프 및/또는 전기 히터로의 전력의 공급을 정지하는 전력 정지 단계가 포함된다.
저장 탱크에 액화 가스를 저장하는 단계가 포함된다.
액화 가스 펌프에 의해 액화 가스를 저장 탱크로부터 하류로 공급하는 단계가 포함된다.
제1 검출 단계는 압력계에 의해 메인 파이프 또는 예비 가스 공급 파이프의 내부 압력을 측정하는 단계이고, 측정된 내부 압력이 역치 값 이하이면, 전력 공급 단계에서 액화 가스 펌프 및/또는 전기 히터에 대해 발전기를 사용하여 전력이 공급될 수 있다.
압력계에 의해 측정된 압력이 역치 값 이하로 떨어질 때 발전기 제어 유닛에 의해 발전기를 작동시키도록 제어를 수행하는 단계가 포함될 수 있다.
제2 검출 단계는, 예를 들면, 가스의 공급이 메인 가스 생성 유닛으로부터 재시작되거나 시작되는 것을 나타내는 정보를 검출하는 단계일 수 있다.
본 발명의 방법의 각각의 구성 요소에서, 상술한 본 발명의 시스템 내의 구성 요소와 유사한 구성 요소는 동일한 기능 및 작동을 갖는다.
본 발명에 따른 액화 가스 예비 공급 방법에서, 가열 매체는 발전기를 냉각하는 냉각 유체이고, 열교환 유닛 및 발전기로 냉각 유체를 순환시키는 단계가 포함될 수 있다.
(발명 12)
본 발명에 따른 백업을 구비하는 가스 공급 방법은 메인 증발기에 의해 액화 가스를 기화시켜 가스를 공급하는 방법으로서, 증발기로 액화 가스를 기화시키는 것에 의해 얻어진 가스를 메인 파이프를 통하여 가스 생성 유닛으로부터 하류 공정으로 공급하는 단계, 메인 파이프 내에 배치된 불순물 제거 유닛에서 가스 내의 불순물을 제거하는 불순물 제거 단계, 및 불순물 제거 유닛의 상류측에서 메인 파이프와 연결되는 예비 가스 공급 파이프를 통하여 상기 가스와 유사한 가스를 공급하는 단계인 상술한 액화 가스 예비 공급 방법의 단계를 포함한다.
본 발명의 방법의 각각의 구성 요소에서, 상술한 본 발명의 시스템 내의 구성 요소와 유사한 구성 요소는 동일한 기능 및 작동을 갖는다.
도 1은 실시예 1의 가스 생성 시스템의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 2은 실시예 2의 가스 생성 시스템의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 3은 실시예 3의 가스 생성 시스템의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 4은 실시예 4의 가스 생성 시스템의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 5는 가스 생성 유닛의 구성예를 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명의 다수의 실시예가 설명된다. 아래에서 설명될 실시예는 본 발명의 예를 설명할 뿐이다. 본 발명은 어떠한 경우에도 후술하는 실시예에 의해 한정되지 않으며 본 발명의 목적을 변경하지 않는 범위 내에서 실시되는 다양한 변형 모드도 포함한다. 아래에서 설명된 구성 요소 모두는 항상 본 발명의 필수 구성 요소가 아니라는 점에 유의한다.
(실시예 1)
실시예 1의 백업을 갖는 액화 가스 공급 시스템(1)이 도 1 및 도 5에 도시된다.
평상시, 액화 가스(본 실시예에서 질소)는 메인 파이프(6L)에 의해 가스 생성 유닛(51)으로부터 질소 가스 소비 지점(하류 공정이라고도 함)으로 공급된다. 불순물 제거 유닛(41)이 메인 파이프(L6) 내에 배치된다. 본 예에서, CO, CO2 등을 제거하는 게터가 배치된다.
가스 생성 유닛(51)은 질소 가스 생성 장치이다. 도 5는 가스 생성 유닛(51)의 내용을 도시한다. 질소 가스 생성 장치는 극저온 공기 분리 장치이다. 소스 공기는 공기 압축 유닛(71)에 유입되어 압축된다. 압축된 소스 공기는 소스 가스 열교환 유닛(72)에서 냉각된다. 소스 가스 열교환 유닛(72)에서 냉각되는 소스 공기 내의 불순물(물, CO2 등)이 정화 유닛(73)에서 제거된다. 정화 유닛(73)에서 발생되는 소스 공기는 메인 열교환 유닛(74)에서 냉각되고 액화된다. 액화 소스 공기는 정류 유닛(75)에서 질소 및 산소로 분리된다. 분리된 질소 가스는 상술한 메인 열교환 유닛(74)에서의 소스 공기와의 열교환에 의해 가열되고, 메인 파이프(L6)로 공급될 수 있다. 분리된 액체 질소는 탱크(76)에 임시로 저장된 이후, 메인 증발기(77)에서 기화될 수 있지만, 액체 질소가 배출될 필요는 없다. 상술한 메인 증발기(77)에서 기화된 질소 가스는 메인 파이프(L6)로 공급된다.
여기에서, 전력 공급의 손실, 가스 생성 유닛의 유지보수 등의 이유로 충분한 질소 가스가 메인 파이프(L6)로부터 공급될 수 없는 것을 생각해볼 수 있다. 이 경우, 메인 파이프(L6) 내의 압력이 감소되며, 메인 파이프(L6)에 연결되는 예비 가스 공급 파이프(L4) 내의 압력도 감소된다. 예비 가스 공급 파이프(L4) 내에 배치되는 압력계(20)에 의한 압력 측정에 의해 압력의 감소가 검출된다. 압력계(20)에 의해 측정된 압력이 역치 값(본 예에서 1.0 Mpa) 이하에 도달하면, 발전기 제어 유닛(31)에 의해 발전기(15)가 작동된다.
발전기(15)가 작동되면, 액화 가스 펌프(13) 및 가열 유닛(14)의 전기 히터로 전력이 공급된다.
전력이 액화 가스 펌프(13)로 공급되고 액화 가스 펌프(13)가 작동되면, 저장 탱크(11)에 저장되는 액화 가스(본 실시예에서 질소)가 액화 가스 펌프(13)에 의해 상술한 저장 탱크(11)로부터 배출되며 액체 상태로 하류측의 증발기(12)로 공급된다.
증발기(12)로 유입되는 액체 질소는 그 상태가 증발기(12) 내의 가스로 천이한다. 여기에서, 증발기(12)는 공기식 증발기이고, 주위 환경 공기는 액화 가스로 열을 부여하며, 이에 따라, 액체 질소가 액체 상태로부터 가스 상태의 질소 가스로 천이한다. 증발기로의 유입 시의 액체 질소 온도는, 예를 들면, ­195℃이다. 액체 질소는 상술한 증발기(12) 내의 주위 환경 온도(본 예에서 0℃)보다 낮은 제1 온도(본 예에서 ­15℃)에서 질소 가스로 되고, 증발기(12)로부터 증발 가스 공급 파이프(L2)로 배출된다.
증발 가스 공급 파이프(L2)의 내측을 통과하는 질소 가스는 열교환 유닛(16)으로 유입된다. 본 실시예에서, 가열 매체인 발전기(15)로부터의 배기 가스가 열교환 유닛(16)으로 공급되며, 배기 가스 및 질소 가스가 열교환을 수행한다. 이에 따라, 질소 가스는 제1 온도(본 예에서 ­15℃)로부터 제2 온도(본 예에서 ­6℃)로 가열된다. 가열된 질소 가스는 열교환 유닛(16)으로부터 가열된 가스 유입 파이프(L3)로 배출된다.
열교환 유닛(16)은, 가열 매체를 수용하는 가열 매체 입구 및 수용된 가열 매체를 배출하는 가열 매체 출구를 갖는 가열 매체 통로와, 증발기(12)로부터 공급되는 가스가 유동하는 가스 통로를 포함하고, 가스 통로(L2)는 가스 유동 방향의 상류측에 배치되고, 통과하는 가스의 온도가 낮은 상류측(121)과, 저온 단부를 통과하는 가스에 비하여 높은 온도를 갖는 가스가 통과하는 하류측(122)을 갖는다. 가열 매체 입구는 하류측(122)에 배치되고, 가열 매체 출구는 상류측(121)에 배치된다.
가열된 가스 유입 파이프(L3)를 통과하는 질소 가스는 가열 유닛(14)에 유입된다. 가열 유닛(14) 내의 멀티튜브형 전기 히터에 의해, 질소 가스가 제2 온도(본 예에서 ­6℃)로부터 미리 설정된 제3 온도(본 예에서 5℃)로 가열된다. 제3 온도는 불순물 제거 유닛(41)의 특징에 따라 결정된다. 본 예에서, 불순물 제거 유닛(41)은 화학 흡착에 의해 CO 및 CO2를 제거하는 게터이며, 불순물 제거 성능을 발휘하기 위해, 질소 가스 온도는 0℃ 이상이어야 한다. 따라서, 제3 온도는 5℃로 설정되었다. 전기 히터에 의한 가열 온도에 대하여, 예비 가스 공급 파이프(L4)의 내측의 가스 온도를 측정하는 제1 온도계(21)가 제3 온도를 나타내도록, 전기 히터 제어 유닛은 전기 히터를 피드백 제어한다.
상술한 구성에 따르면, 메인 파이프(L6)로부터 공급되는 질소 가스가 전력 공급 손실 등으로 인해 정지되거나 불충분하게 되는 경우에도, 본 발명에 따른 액화 가스 공급 예비 시스템으로부터 질소 가스가 연속적으로 공급될 수 있다. 공급되는 질소 가스는 미리 설정된 온도로 가열되며, 불순물 제거 유닛(41)에서 불순물이 효율적으로 제거되므로 질소 가스는 고순도를 갖는다.
표 1은 본 실시예 1에 따른 액화 가스 공급 예비 시스템에서 25000 Nm3/h의 유량, 10 bar의 압력, 5℃의 온도에서 질소 가스를 공급할 때의 부하를 열교환 유닛을 갖지 않는 시스템에 따른 시스템(비교예 1이라 함, 도 1의 열교환 유닛(16)을 포함하지 않는 시스템)과 비교한 결과를 나타낸다.
(실시예 1 및 비교예 1에서의 열 부하)
액체 질소를 기화시키는 증발기가 본 실시예 1 및 비교예 1 모두에서 사용된다. 상술한 증발기에서, ­195℃에서의 액체 질소는 그 상태가 ­15℃에서의 질소 가스로 천이한다. 임의의 경우에서, 공기식 증발기에 의해 주변 공기로부터 액체 질소로 부여된 열은 3343 kW이었다. 5℃의 증발기 질소 가스에서 발생되는 ­15℃의 질소 가스를 만들기 위해, 31 kW의 열을 질소 가스로 추가적으로 부여할 필요가 있다.
비교예 1에서, 가열 유닛(14)의 전기 히터에 의해 31 kW의 열을 모두 공급할 필요가 있다. 한편, 본 실시예 1에서, 14 kW의 열이 열교환 유닛(산출 근거는 추후에 설명됨)으로부터 부여된다. 결과적으로, 전기 히터에 의해 공급되는 열은 31 ­ 14 = 17 kW이다.
(실시예 1 및 비교예 1에서의 전기 부하)
액화 가스 펌프(13)가 25000 Nm3/h의 유량의 질소 가스에 상응하는 양으로 액체 질소를 증발기(12)로 공급할 때 필요한 전기 부하는 30 kW이다. 액화 가스 펌프의 전기 부하는 실시예 1 및 비교예 1에서와 동일하다.
실시예 1에서, 발전기는 30 kW의 전력을 액화 가스 펌프(13)로 공급하고 17 kW의 전력을 전기 히터로 공급한다. 따라서, 발전기에 의해 공급되는 총 전력량은 30 + 17 = 47 kW이다.
비교예 1에서, 발전기는 30 kW의 전력을 액화 가스 펌프(13)로 공급하고 31 kW의 전력을 전기 히터로 공급한다. 따라서, 발전기에 의해 공급되는 총 전력량은 30 + 31 = 61 kW이다.
(실시예 1에서 발전기로부터의 열 매체의 기여)
실시예 1에서 발전기의 발전 효율은 40%이었다. 따라서, 40%에 상응하는 47 kW가 전력으로서 액화 가스 펌프(13) 및 전기 히터로 공급된다. 나머지 60%에 상응하는 70.5 kW는 주로 열로서 배기 가스로 배출된다. 가열 매체인 배기 가스에 의해 질소 가스로 부여된 열은 70.5 kW의 20%에 상응하는 14 kW이었다. 14 kW는 실시예 1에 따른 열교환 유닛에서 질소 가스로 부여된다.
(실시예 1에서 발전기로부터의 가열 매체의 기여)
실시예 1에서 전기 히터의 전기 부하는 17 kW이었지만, 비교예 1에서 전기 부하는 31 kW이었다. 따라서, 실시예 1에서, 전기 히터와 연관되는 전기 부하는 비교예 1에 비하여 45% 더 감소될 수 있었다.
실시예 1에서 발전기의 전기 부하는 47 kW이었지만, 비교예 1에서 발전기의 전기 부하는 61 kW이었다. 따라서, 실시예 1에서, 발전기와 연관되는 전기 부하는 비교예 1에 비하여 23% 더 감소될 수 있었다.
실시예 1 비교예 1
증발기(12)에 의해 액체 질소로 부여된 열
(-195℃→ -15℃)		 3343 kW 3343 kW
열교환 유닛(14) 및 전기 히터에 의해 질소 가스에 부여된 열(후술하는 *1 및 *2의 합산값)
(-15℃→ 5℃)		 31 kW 31 kW
열교환 유닛 *1 내의 질소 가스에 부여된 열 14 kW 0 kW
(열교환 유닛 없음)
전기 히터 *2에 의해 질소 가스에 부여된 열 17 kW 31 kW
액화 가스 펌프(13) *3의 부하(필요 전력량) 30 kW 30 kW
발전기(15)의 부하(필요 전력량)
(상술한 *2 및 *3의 합산값)		 47 kW 61 kW
(다른 실시예)
실시예 1의 가스 생성 장치는 액체 질소를 생성하지만, 이에 한정되지 않고, 액체 산소 등을 생성할 수 있으며, 액화 천연 가스를 저장하고 공급할 수 있다.
실시예 1의 제1 온도계는 예비 가스 공급 파이프(L4) 내의 가스 온도를 측정하지만, 이에 한정되지 않고, 예비 가스 공급 파이프(L4)의 파이프 온도를 측정할 수 있다.
실시예 1의 불순물 제거 유닛(41)은 CO 및 H2를 제거하는 게터이지만, 이에 한정되지 않고, CO2 및 H2O를 제거할 수 있다.
실시예 1의 압력계(20)는 예비 가스 공급 파이프(L4) 내에 배치되지만, 이에 한정되지 않고, 메인 파이프(L6) 내에 배치될 수 있다. 불순물 제거 유닛(41)이 예비 가스 공급 파이프(L4) 내에 배치되는 경우, 압력계(20)가 불순물 제거 유닛(41)의 상류측에 배치될 수 있지만, 불순물 제거 유닛(41)의 하류측에 배치될 수 있다. 불순물 제거 유닛(41)이 메인 파이프(L6) 내에 배치되는 경우, 압력계(20)는 불순물 제거 유닛(41)의 상류측에 배치될 수 있지만, 불순물 제거 유닛(41)의 하류측에 배치될 수 있다.
실시예 1의 발전기(15)는 액화 가스 펌프(13) 및 가열 유닛(14)의 전기 히터 모두로 전력을 공급하지만, 이에 한정되지 않으며, 2개의 발전기가 배치되고, 발전기 중 하나로부터 액화 가스 펌프(13)로 전력이 공급될 수 있는 한편, 다른 발전기로부터 전기 히터로 전력이 공급될 수 있다.
실시예 1에서, 열교환 유닛(16) 및 증발기(12)는 별개의 몸체이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 열교환 유닛 및 증발 유닛은 실시예 2에서와 같이 일체로 구성될 수 있다.
실시예 1에서, 전기 히터 제어 유닛은 온도계(21)의 측정 결과를 기초로 전기 히터를 제어하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 실시예 2 또는 실시예 3에서와 같이, 온도계(22) 및 온도계(23)가 더 포함되고, 전기 히터 제어 유닛은 이들의 개별 측정값 또는 둘 이상의 측정값의 조합을 기초로 전기 히터를 제어할 수 있다.
(실시예 2)
이하, 도 2를 사용하여 실시예 2를 설명한다. 실시예 1에서의 기능과 유사한 기능을 갖는 구성 요소의 설명을 생략한다는 점에 유의한다.
평상시, 액화 가스(본 실시예에서 산소 가스)가 메인 파이프(L6)에 의해 가스 생성 유닛(51)으로부터 산소 가스 소비 지점으로 공급된다.
전력 공급의 손실, 가스 생성 유닛의 유지보수 등으로 인해 충분한 산소 가스가 메인 파이프(L6)로부터 공급될 수 없는 경우, 메인 파이프(L6) 내의 압력이 감소된다. 압력계(20)에 의한 압력 측정에 의해 압력 감소가 검출된다. 압력계(20)에 의해 측정된 압력이 역치 값(본 예에서 1.0 Mpa) 이하로 강하하면, 발전기 제어 유닛(31)이 발전기(15)를 작동시킨다.
발전기(15)가 작동되면, 액화 가스 펌프(13) 및 가열 유닛(14)의 전기 히터로 전력이 공급된다.
전력이 액화 가스 펌프(13)로 공급되고 액화 가스 펌프(13)가 작동되면, 저장 탱크(11)에 저장되는 액화 가스(본 실시예에서 산소)가 액화 가스 펌프(13)에 의해 저장 탱크(11)로부터 배출되고 액체 상태로 하류측의 증발기(12)로 공급된다.
증발기(12)로 유입되는 액체 산소는 그 상태가 증발기(12) 내의 가스로 천이한다. 여기에서, 증발기(12)는 공기식 증발기이다. 증발기로의 유입 시의 액체 산소 온도는, 예를 들면, ­182℃이다. 액체 산소는 상술한 증발기(12)에서 주위 환경 온도(본 예에서 0℃)보다 낮은 제1 온도(본 예에서 ­15℃)에서 산소 가스로 된다. 본 실시예에서, 가열 매체인 발전기의 배기 가스가 증발기(12)를 구성하는 튜브의 하류측으로 분출된다. 배기 가스 분출 위치는 증발기(12)의 하류측(122)이다. 배기 가스는 하류측(122)에서 산소 가스에 열을 부여하면서 증발기(12)의 상류측(121)으로 유동한다. 이에 따라, 증발기(12)에서 액체 산소가 기화되어 상술한 제1 온도에 도달하며, 추가적으로, 가열 매체인 발전기의 배기 가스와의 열교환에 의해 제2 온도에 도달한다. 증발기로 유입되는 배기 가스는 증발기에 구비되는 가열 매체 출구로부터 배출된다.
제2 온도의 산소 가스는 증발기(12)로부터 배출되고, 가열된 가스 유입 파이프(L3)를 통하여 가열 유닛(14)으로 공급된다. 가열 유닛(14) 내의 멀티튜브형 전기 히터에 의해, 제2 온도로부터 미리 설정된 제3 온도(본 예에서 5℃)로 산소 가스가 가열된다.
전기 히터에 의한 가열 온도에 대하여, 예비 가스 공급 파이프(L4) 내의 가스 온도를 측정하는 제1 온도계(21)에 의한 온도 측정 결과 및 가열된 가스 유입 파이프 내의 가스 온도를 측정하는 제2 온도계에 의한 온도 측정 결과를 기초로, 온도계(21)에 의한 온도 측정 결과가 제3 온도가 되도록, 전기 히터 제어 유닛이 전기 히터의 피드백 제어를 수행한다.
상술한 구성에 따르면, 메인 파이프(L6)로부터 공급되는 산소 가스가 전력 공급 손실 등으로 인해 정지되거나 불충분하게 되는 경우에도, 본 발명에 따른 액화 가스 공급 예비 시스템으로부터 산소 가스가 연속적으로 공급될 수 있다.
표 2는 본 실시예 2에 따른 액화 가스 공급 예비 시스템에서 25000 Nm3/h의 유량, 10 bar의 압력, 5℃의 온도에서 산소 가스를 공급할 때의 부하를 열교환 유닛을 갖지 않는 시스템에 따른 시스템(비교예 2이라 함, 도 2의 열교환 유닛(16)을 포함하지 않는 시스템)과 비교한 결과를 나타낸다.
(실시예 2 및 비교예 2에서의 열 부하)
액체 산소를 기화시키는 증발기가 본 실시예 2 및 비교예 2 모두에서 사용된다. 상술한 증발기에서, ­182℃에서의 액체 산소는 그 상태가 ­15℃에서의 산소 가스로 천이한다. 어느 경우에도, 공기식 증발기에 의해 주변 공기로부터 액체 산소로 부여된 열은 3597 kW이었다. 5℃의 증발기 산소 가스에서 발생되는 ­15℃의 산소 가스를 만들기 위해, 31 kW의 열을 산소 가스로 부여할 필요가 있다.
비교예 1에서, 가열 유닛(14)의 전기 히터에 의해 31 kW의 열을 모두 공급할 필요가 있다. 한편, 본 실시예 1에서, 14 kW의 열이 열교환 유닛(산출 근거는 추후에 설명됨)으로부터 부여된다. 결과적으로, 전기 히터에 의해 공급되는 열은 31 ­ 14 = 17 kW이다.
(실시예 2 및 비교예 2에서의 전기 부하)
액화 가스 펌프(13)가 25000 Nm3/h의 유량의 산소 가스에 상응하는 양으로 액체 산소를 증발기(12)로 공급할 때 필요한 전기 부하는 30 kW이다. 액화 가스 펌프의 전기 부하는 실시예 2 및 비교예 2에서와 동일하다.
실시예 2에서, 발전기는 30 kW의 전력을 액화 가스 펌프(13)로 공급하고 17 kW의 전력을 전기 히터로 공급한다. 따라서, 발전기에 의해 공급되는 총 전력량은 30 + 17 = 47 kW이다.
비교예 2에서, 발전기는 30 kW의 전력을 액화 가스 펌프(13)로 공급하고 31 kW의 전력을 전기 히터로 공급한다. 따라서, 발전기에 의해 공급되는 총 전력량은 30 + 31 = 61 kW이다.
(실시예 2에서 발전기로부터의 가열 매체의 기여)
실시예 2에서 발전기의 발전 효율은 40%이었다. 따라서, 40%에 상응하는 47 kW가 전력으로서 액화 가스 펌프(13) 및 전기 히터로 공급된다. 나머지 60%에 상응하는 70.5 kW는 주로 열로서 배기 가스로 배출된다. 가열 매체인 배기 가스에 의해 산소 가스로 부여된 열은 70.5 kW의 20%에 상응하는 14 kW이다. 14 kW는 실시예 2에 따른 열교환 유닛에서 산소 가스로 부여된다.
(실시예 2에서 발전기로부터의 가열 매체의 기여)
실시예 2에서 전기 히터의 전기 부하는 17 kW이었지만, 비교예 2에서 전기 부하는 31 kW이었다. 따라서, 실시예 1에서, 전기 히터와 연관되는 전기 부하는 비교예 2에 비하여 45% 더 감소될 수 있었다.
실시예 2에서 발전기의 전기 부하는 47 kW이었지만, 비교예 2에서 발전기의 전기 부하는 61 kW이었다. 따라서, 실시예 2에서, 발전기와 연관되는 전기 부하는 비교예 2에 비하여 23% 더 감소될 수 있었다.
실시예 2 비교예 2
증발기(12)에 의해 액체 산소에 부여된 열
(-182℃→ -15℃)		 3597 kW 3597 kW
열교환 유닛(14) 및 전기 히터에 의해 산소 가스에 부여된 열(후술하는 *1 및 *2의 합산값)
(-15℃→ 5℃)		 31 kW 31 kW
열교환 유닛 *1 내의 산소 가스에 부여된 열 14 kW 0 kW
(열교환 유닛 없음)
전기 히터 *2에 의해 산소 가스에 부여된 열 17 kW 31 kW
액화 가스 펌프(13) *3의 부하(필요 전력량) 30 kW 30 kW
발전기(15)의 부하(필요 전력량)
(상술한 *2 및 *3의 합산값)		 47 kW 61 kW
(다른 실시예)
실시예 2에서, 가열 매체 입구 및 가열 매체 출구가 증발기(12)에 구비되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 가열 매체는 증발기(12)를 구성하는 튜브 내의 하류측으로 덕트 형태로 분출되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 분출되는 가열 매체는 증발기(12) 둘레의 환경으로 직접적으로 배출된다.
실시예 2에서, 열교환 유닛(16) 및 증발기(12)는 일체로 되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 열교환 유닛 및 증발 유닛은 실시예 1과 같이 별개의 몸체이도록 구성될 수 있다.
실시예 2에서, 전기 히터 제어 유닛은 온도계(21, 22)의 측정 결과를 기초로 전기 히터를 제어하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 실시예 1 또는 실시예 3에서와 같이, 전기 히터 제어 유닛은 온도계(21) 만을 기초로 전기 히터를 제어할 수 있으며, 온도계(23)가 더 포함되고, 전기 히터 제어 유닛은 이들의 개별 측정값 또는 둘 이상의 측정값의 조합을 기초로 전기 히터를 제어할 수 있다.
(실시예 3)
이하, 도 3을 사용하여 실시예 3을 설명한다. 실시예 1 또는 2에서의 기능과 유사한 기능을 갖는 구성 요소의 설명을 생략한다는 점에 유의한다.
평상시, 액화 가스(본 실시예에서 메탄 가스(이하, LNG 라고 함))가 메인 파이프(L6)에 의해 가스 생성 유닛(51)으로부터 메탄 가스 소비 지점으로 공급된다.
압력계(20)에 의해 측정된 압력이 역치 값(본 예에서 1.0 MPa) 이하에 도달하면, 발전기 제어 유닛(31)이 발전기(15)를 작동시킨다.
발전기(15)가 작동되면, 액화 가스 펌프(13) 및 가열 유닛(16)의 전기 히터로 전력이 공급된다.
전력이 액화 가스 펌프(13)로 공급되고 액화 가스 펌프(13)가 작동되면, 저장 탱크(11)에 저장된 액화 가스(본 실시예에서 LNG)가 액화 가스 펌프(13)에 의해 상술한 저장 탱크(11)로부터 배출되고 액체 상태로 하류측의 증발기(12)로 공급된다.
증발기(12)로 유입되는 LNG는 그 상태가 증발기(12) 내의 가스로 천이한다. 여기에서, 증발기(12)는 공기식 증발기이다. 증발기로의 유입 시의 LNG 온도는, 예를 들면, ­160℃이다. LNG는 상술한 증발기(12)에서 주위 환경 온도(본 예에서 0℃)보다 낮은 제1 온도(본 예에서 ­15℃)에서 메탄 가스로 된다. 제1 온도에 도달하는 메탄 가스는 증발기(12)로부터 증발 가스 공급 파이프(L2)로 배출된다.
증발 가스 공급 파이프(L2)의 내측을 통과하는 메탄 가스가 열교환 유닛(16)으로 유입된다. 본 실시예에서, 가열 매체인 발전기(15)의 냉각수가 열교환 유닛으로 공급되며, 배기 가스 및 메탄 가스가 열교환을 수행한다. 발전기(15)를 냉각하는 것에 의해 냉각수의 온도가 상승하며, 가열 유닛 내의 메탄 가스로 열을 부여하는 것에 의해 냉각수의 온도가 감소된다. 온도가 감소된 냉각수는 가열 매체 순환 통로에 의해 발전기를 다시 냉각하는 데에 사용된다.
이에 따라, 메탄 가스는 제1 온도(본 예에서 ­15℃)로부터 제2 온도(본 예에서 ­6℃)로 가열된다. 가열된 메탄 가스는 열교환 유닛(16)으로부터 가열된 가스 유입 파이프(L3)로 배출된다.
제2 온도의 메탄 가스는 증발기(12)로부터 배출되고, 피가열 가스 유입 파이프(L3)를 통하여 가열 유닛(14)으로 공급된다. 가열 유닛(14) 내의 전기 히터에 의해, 제2 온도(본 예에서 ­6℃)로부터 미리 설정된 제3 온도(본 예에서 5℃)로 메탄 가스가 가열된다.
예비 가스 공급 파이프(L4) 내의 가스 온도를 측정하는 제1 온도계(21)에 의한 온도 측정 결과, 피가열 가스 유입 파이프 내의 가스 온도를 측정하는 제2 온도계(22)에 의한 온도 측정 결과, 증발 가스 공급 파이프(L2) 내의 가스 온도를 측정하는 제3 온도계(23)에 의한 온도 측정 결과를 기초로 전기 히터에 의한 가열 온도에 대하여, 온도계(21)에 의한 온도 측정 결과가 미리 설정된 제3 온도가 되도록, 전기 히터 제어 유닛이 전기 히터를 제어한다.
상술한 구성에 따르면, 메인 파이프(L6)로부터 공급되는 메탄 가스가 전력 공급 손실 등으로 인해 정지되거나 불충분하게 되는 경우에도, 본 발명에 따른 액화 가스 공급 예비 시스템으로부터 메탄 가스가 연속적으로 공급될 수 있다.
표 3은 본 실시예 3에 따른 액화 가스 공급 예비 시스템에서 25000 Nm3/h의 유량, 10 bar의 압력, 5℃의 온도에서 메탄 가스를 공급할 때의 부하를 열교환 유닛을 갖지 않는 시스템에 따른 시스템(비교예 3이라 함, 도 3의 열교환 유닛(16)을 포함하지 않는 시스템)과 비교한 결과를 나타낸다.
(실시예 3 및 비교예 3에서의 열 부하)
액체 산소를 기화시키는 증발기가 본 실시예 3 및 비교예 3 모두에서 사용된다. 상술한 증발기에서, ­160℃에서의 LNG는 그 상태가 ­15℃의 메탄 가스로 천이한다. 이 두가지 경우에서, 공기식 증발기에 의해 주변 공기로부터 LNG로 부여된 열은 4057 kW이었다. 5℃의 증발기 메탄 가스에서 발생되는 ­15℃의 메탄 가스를 만들기 위해, 31 kW의 열을 메탄 가스로 추가적으로 부여할 필요가 있다.
비교예 1에서, 가열 유닛(14)의 전기 히터에 의해 31 kW의 열을 모두 공급할 필요가 있다. 한편, 본 실시예 1에서, 14 kW의 열이 열교환 유닛(산출 근거는 추후에 설명됨)으로부터 부여된다. 결과적으로, 전기 히터에 의해 공급되는 열은 31 ­ 14 = 17 kW이다.
(실시예 3 및 비교예 3에서의 전기 부하)
액화 가스 펌프(13)가 25000 Nm3/h의 유량의 메탄 가스에 상응하는 양으로 LNG를 증발기(12)로 공급할 때 필요한 전기 부하는 30 kW이다. 액화 가스 펌프의 전기 부하는 실시예 3 및 비교예 3에서와 동일하다.
실시예 3에서, 발전기는 30 kW의 전력을 액화 가스 펌프(13)로 공급하고 17 kW의 전력을 전기 히터로 공급한다. 따라서, 발전기에 의해 공급되는 총 전력량은 30 + 17 = 47 kW이다.
비교예 3에서, 발전기는 30 kW의 전력을 액화 가스 펌프(13)로 공급하고 31 kW의 전력을 전기 히터로 공급한다. 따라서, 발전기에 의해 공급되는 총 전력량은 30 + 31 = 61 kW이다.
(실시예 3에서 발전기로부터의 가열 매체의 기여)
실시예 3에서 발전기의 발전 효율은 40%이었다. 따라서, 40%에 상응하는 47 kW가 전력으로서 액화 가스 펌프(13) 및 전기 히터로 공급된다. 나머지 60%에 상응하는 70.5 kW는 주로 열로서 배기 가스로 배출된다. 가열 매체인 배기 가스에 의해 메탄 가스로 부여된 열은 70.5 kW의 20%에 상응하는 14 kW이었다. 14 kW는 실시예 3에 따른 열교환 유닛에서 메탄 가스로 부여된다.
(실시예 3에서 발전기로부터의 가열 매체의 기여)
실시예 3에서 전기 히터의 전기 부하는 17 kW이었지만, 비교예 2에서 전기 부하는 31 kW이었다. 따라서, 실시예 3에서, 전기 히터와 연관되는 전기 부하는 비교예 3에 비하여 45% 더 감소될 수 있었다.
실시예 3에서 발전기의 전기 부하는 47 kW이었지만, 비교예 3에서 발전기의 전기 부하는 61 kW이었다. 따라서, 실시예 3에서, 발전기와 연관되는 전기 부하는 비교예 3에 비하여 23% 더 감소될 수 있었다.
실시예 3 비교예 3
증발기(12)에 의해 LNG에 부여된 열
(-160℃→ -15℃)		 4057 kW 4057 kW
열교환 유닛(14) 및 전기 히터에 의해 메탄 가스에 부여된 열(후술하는 *1 및 *2의 합산값)
(-15℃→ 5℃)		 31 kW 31 kW
열교환 유닛 *1 내의 메탄 가스에 부여된 열 14 kW 0 kW
(열교환 유닛 없음)
전기 히터 *2에 의해 메탄 가스에 부여된 열 17 kW 31 kW
액화 가스 펌프(13) *3의 부하(필요 전력량) 30 kW 30 kW
발전기(15)의 부하(필요 전력량)
(상술한 *2 및 *3의 합산값)		 47 kW 61 kW
(다른 실시예)
실시예 3에서, 액화 가스 공급 예비 시스템으로부터 공급되는 가스의 양을 측정하는 유량계(24)가 구비되지 않지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 유량계(24)를 구비하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 유량계(24)는 메인 파이프(L6) 또는 예비 가스 공급 파이프(L4) 내에 배치된다. 유량계로서, 오리피스 차동 압력계가 사용된다.
상술한 제3 온도계(23), 상술한 제2 온도계(22) 및 상술한 제1 온도계에 의해 측정된 각각의 온도 중 임의의 하나 또는 둘 이상 및 상술한 유량계(24)에 의해 측정된 유량을 기초로, 상술한 제1 온도계(21)에 의해 측정된 온도가 상술한 제3 온도가 되도록, 전기 히터 제어 유닛(30)이 전기 히터를 제어한다.
실시예 3에서, 열교환 유닛(16) 및 증발기(12)는 별개의 몸체이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 열교환 유닛 및 증발 유닛은 실시예 2에서와 같이 일체로 구성될 수 있다.
실시예 3에서, 온도계(21, 22, 23)의 측정 결과를 기초로 전기 히터 제어 유닛이 전기 히터를 제어하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 실시예 1 또는 실시예 2에서와 같이, 전기 히터 제어 유닛은 온도계(21) 또는 온도계(22)의 개별 측정값을 기초로 전기 히터를 제어할 수 있다.
(실시예 4)
도 4에 도시된 실시예 4에서, 유량계(24)(예를 들면, 질량 유량계)가 메인 파이프(L6) 내에 배치된다. 동일한 도면 부호를 갖는 요소는 상술한 실시예에서의 기능과 유사한 기능을 가지므로, 그 설명은 생략하기로 한다.
제3 온도계(23), 제2 온도계(22) 및 제1 온도계(21)에 의해 측정된 각각의 온도 중 임의의 하나 또는 둘 이상 및 유량계(24)에 의해 측정된 유량을 기초로, 제1 온도계(21)에 의해 측정된 온도가 제3 온도가 되도록, 전기 히터 제어 유닛(30)이 전기 히터를 제어할 수 있다.
본 실시예 4에서, 유량계(24)가 메인 파이프 내에 배치되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 유량계(24)는 예비 가스 공급 파이프(L4) 내에 배치될 수 있다.
그리고, 실시예 4의 구성에 한정되지 않고, 유량계(24)가 실시예 1 내지 3에도 구비될 수 있고, 각각의 온도계의 측정 결과 및 유량계(24)에 의해 측정된 유량을 기초로, 제1 온도계(21)에 의해 측정된 온도가 제3 온도가 되도록, 전기 히터 제어 유닛(30)이 전기 히터를 제어할 수 있다.
(실시예 1 내지 4의 다른 실시예)
상술한 실시예 1 내지 4는 모두 전기 히터를 갖는 가열 유닛을 포함하고 전기 히터로 전력을 공급하도록 구성되지만, 전기 히터를 갖는 가열 유닛을 포함하지 않도록 구성될 수 있거나 실시예 1 내지 4가 전기 히터를 갖는 가열 유닛을 포함하더라도 전기 히터로 전력을 공급하지 않도록 구성될 수 있다. 열교환 유닛에 의한 온도의 증가에 의해 가스 온도가 필요 충분한 온도에 도달하면, 전기 히터는 작동될 필요가 없고, 전력 공급량의 추가적인 감소가 달성될 수 있다.
(실시예 5)
액화 가스 예비 공급 방법은, 가스의 공급이 메인 공급으로부터 차단되거나 정지된 것을 검출하는 제1 검출 단계, 제1 검출 단계의 검출 결과를 기초로 발전기(15)를 사용하여 액화 가스 펌프(13) 및/또는 전기 히터로 전력을 공급하는 전력 공급 단계, 액화 가스 펌프(13)에 의해 저장 탱크로부터 공급된 액화 가스를 증발기(12)를 사용하여 주위 환경 온도보다 낮은 제1 온도로 기화시켜 액화 가스를 가스로 변화시키는 제1 온도 증가 단계, 제1 온도 증가 단계에서 기화된 제1 온도의 가스의 온도를 열교환 유닛(16)을 사용하여 제1 온도에 비하여 높은 제2 온도로 증가시키는 제2 온도 증가 단계, 제2 온도 증가 단계에서 제2 온도로 온도가 증가된 가스의 온도를 전기 히터를 사용하여 가열 유닛(14) 내의 제2 온도에 비하여 높은 제3 온도로 증가시키는 제3 온도 증가 단계, 제3 온도 증가 단계에서 제3 온도로 온도가 증가된 가스를 메인 공급측으로 공급하는 백업 공급 단계, 메인 공급으로부터 가스의 공급이 재시작하거나 시작하는 것을 검출하는 제2 검출 단계, 및 제2 검출 단계에서의 검출 결과를 기초로 액화 가스 펌프(13) 및/또는 전기 히터로의 전력의 공급을 정지하는 전력 정지 단계를 포함한다.
상술한 액화 가스 예비 공급 방법은, 제2 온도가 화학 흡착식 불순물 제거 장치 내의 불순물 제거 처리 온도(T)보다 높은 온도일 때 발전기가 액화 가스 펌프로 전력을 공급하고 전기 히터로의 전력의 공급을 정지하거나 전력을 공급하지 않고, 제2 온도가 화학 흡착식 불순물 제거 장치 내의 불순물 제거 처리 온도(T)보다 낮고 제3 온도가 화학 흡착식 불순물 제거 장치 내의 불순물 제거 처리 온도(T)보다 높은 온도일 때 발전기가 전기 히터 및 액화 가스 펌프로 전력을 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 다른 실시예에 따른 액화 가스 예비 공급 방법은, 가스의 공급이 메인 공급으로부터 정지되거나 차단된 것을 검출하는 제1 검출 단계, 제1 검출 단계의 검출 결과를 기초로 발전기를 사용하여 액화 가스 펌프로 전력을 공급하는 전력 공급 단계, 액화 가스 펌프에 의해 저장 탱크로부터 공급된 액화 가스를 증발기를 사용하여 주위 환경 온도보다 낮은 제1 온도로 기화시켜 액화 가스를 가스로 변화시키는 제1 온도 증가 단계, 제1 온도 증가 단계에서 기화된 제1 온도의 가스의 온도를 열교환 유닛을 사용하여 제1 온도보다 높은 제2 온도로 증가시키는 제2 온도 증가 단계, 및 제2 온도 증가 단계에서 제2 온도로 온도가 증가된 가스를 메인 공급측으로 공급하는 백업 공급 단계를 포함한다.
액화 가스 예비 공급 방법은 후술하는 단계를 더 구비한다.
저장 탱크(11)에 액화 가스를 저장하는 단계 및 액화 가스 펌프(13)에 의해 저장 탱크로부터 하류로 액화 가스를 공급하는 단계가 포함된다.
제1 검출 단계는 압력계(20)에 의해 메인 파이프(L6) 또는 예비 가스 공급 파이프(L4)의 내부 압력을 측정하는 단계이며, 측정된 내부 압력이 역치 값 이하이면, 전력 공급 단계는 발전기(15)로부터 액화 가스 펌프(13) 및/또는 전기 히터로 전력을 공급한다.
압력계(20)에 의해 측정된 압력이 역치 값 이하로 강하하면 발전기 제어 유닛(31)에 의해 발전기(15)를 작동하도록 제어를 수행하는 단계가 포함된다.
또한, 가열 매체는 발전기(15)를 냉각시키는 냉각 유체이며, 열교환 유닛(16) 및 발전기(15) 사이에 냉각 유체를 순환시키는 단계가 포함된다.
(실시예 6)
백업을 구비하는 가스 공급 방법은 메인 증발기에 의해 액화 가스를 기화시켜 가스를 공급하는 방법으로서, 증발기에서 액화 가스를 기화시키는 것에 의해 얻어진 가스를 메인 파이프(L6)를 통하여 가스 생성 유닛(51)으로부터 하류 공정으로 공급하는 단계, 메인 파이프(L6) 내에 배치된 불순물 제거 유닛(41)에서 가스 내의 불순물을 제거하는 불순물 제거 단계, 및 불순물 제거 유닛(41)의 상류측에서 메인 파이프(L6)와 연결되는 예비 가스 공급 파이프(L4)를 통하여 상기 가스와 유사한 가스를 공급하는 단계인 상술한 액화 가스 예비 공급 방법의 단계를 포함한다.
1 액화 가스 공급 예비 시스템
11 저장 탱크
12 증발기
13 액화 가스 펌프
14 가열 유닛
15 발전기
16 열교환 유닛
20 압력계
21 제1 온도계
22 제2 온도계
23 제3 온도계
24 유량계
30 히터 제어 유닛
31 발전기 제어 유닛
41 불순물 제거 유닛
51 가스 생성 유닛
71 공기 압축 유닛
72 소스 가스 열교환 유닛
73 정화 유닛
74 메인 열교환 유닛
75 정류 유닛
76 탱크
77 메인 증발기
L2 증발 가스 공급 파이프
L3 피가열 가스 유입 파이프
L4 예비 가스 공급 파이프
L6 메인 파이프

Claims (16)

  1. 액화 가스를 저장하는 저장 탱크;
    상기 저장 탱크로부터 하류로 상기 액화 가스를 공급하는 액화 가스 펌프;
    상기 액화 가스 펌프로부터 공급된 상기 액화 가스를 주위 환경 온도보다 낮은 제1 온도의 가스로 그 상태가 천이하도록 하는 증발기;
    가열 매체에 의해 상기 제1 온도의 상기 가스의 온도를 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 증가시키는 열교환 유닛;
    상기 가스를 메인 파이프로 상기 열교환 유닛의 하류로 공급하는 예비 가스 공급 파이프;
    상기 메인 파이프 또는 상기 예비 가스 공급 파이프 내의 내부 압력을 측정하는 압력계;
    상기 액화 가스 펌프로 전력을 공급하는 발전기; 및
    상기 압력계에 의해 측정된 압력이 역치 값 이하로 강하하면 상기 발전기를 제어하여 상기 발전기를 작동시키는 발전기 제어 유닛을 포함하는 액화 가스 공급 예비 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열교환 유닛의 후속 단계에 배치되고, 상기 열교환 유닛에서 발생되는 상기 제2 온도의 가스의 온도를 전기 히터에 의해 상기 제2 온도보다 높은 제3 온도로 증가시키는 가열 유닛을 더 포함하고, 상기 발전기는 상기 전기 히터 및/또는 상기 액화 가스 펌프로 전력을 공급하는, 액화 가스 공급 예비 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열교환 유닛의 후속 단계에 배치되고, 상기 열교환 유닛에서 발생되는 상기 제2 온도의 가스의 온도를 전기 히터에 의해 상기 제2 온도보다 높은 제3 온도로 증가시키는 가열 유닛을 더 포함하고, 상기 제2 온도가 화학 흡착식 불순물 제거 장치 내의 불순물 제거 처리 온도(T)보다 높은 온도이면, 상기 발전기는 상기 액화 가스 펌프로 전력을 공급하고 상기 전기 히터로의 전력 공급을 정지하거나 전력을 공급하지 않고, 상기 제2 온도가 상기 화학 흡착식 불순물 제거 장치 내의 상기 불순물 제거 처리 온도(T)보다 낮고 상기 제3 온도가 상기 화학 흡착식 불순물 제거 장치 내의 상기 불순물 제거 처리 온도(T)보다 높은 온도이면, 상기 발전기는 상기 전기 히터 및 상기 액화 가스 펌프로 전력을 공급하는, 액화 가스 공급 예비 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 매체는 상기 발전기에서 발생되는 가열 매체인, 액화 가스 공급 예비 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가열 매체를 상기 열교환 유닛 및 상기 발전기로 순환시키는 가열 매체 순환 통로를 더 포함하고, 상기 가열 매체는 상기 발전기를 냉각시키는 냉각 유체인, 액화 가스 공급 예비 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열교환 유닛은 상기 증발기를 구성하는 튜브 중 하류측 튜브에 배치되는, 액화 가스 공급 예비 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열교환 유닛은 상기 가열 매체를 수용하는 상기 가열 매체 입구 및 상기 수용된 가열 매체를 배출하는 가열 매체 출구를 갖는 가열 매체 통로와, 피가열 가스가 유동하는 가스 통로를 포함하고, 상기 가열 매체 입구는 상기 가스 통로의 하류측에 배치되고, 상기 가열 매체 출구는 상기 가스 통로의 상류측에 배치되는, 액화 가스 공급 예비 시스템.
  8. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 예비 가스 공급 파이프 내의 가스의 온도를 측정하거나 상기 예비 가스 공급 파이프의 온도를 측정하는 제1 온도계; 및
    상기 제1 온도계에 의해 측정된 온도가 상기 제3 온도가 되도록 상기 전기 히터를 제어하는 전기 히터 제어 유닛을 포함하는, 액화 가스 공급 예비 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 피가열 가스 유입 파이프 내의 가스의 온도를 측정하거나 상기 피가열 가스 유입 파이프의 온도를 측정하는 제2 온도계를 더 포함하며, 상기 제2 온도계 및 상기 제1 온도계에 의해 측정된 각각의 온도를 기초로, 상기 제1 온도계에 의해 측정된 온도가 상기 제3 온도가 되도록, 상기 전기 히터 제어 유닛이 상기 전기 히터를 제어하는, 액화 가스 공급 예비 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 증발 가스 공급 파이프 내의 가스의 온도를 측정하거나 상기 피가열 가스 유입 파이프의 온도를 측정하는 제3 온도계를 더 포함하고, 상기 제3 온도계, 상기 제2 온도계 및 상기 제1 온도계에 의해 측정된 각각의 온도 중 임의의 하나 또는 둘 이상을 기초로, 상기 제1 온도계에 의해 측정된 온도가 상기 제3 온도가 되도록, 상기 전기 히터 제어 유닛이 상기 전기 히터를 제어하는, 액화 가스 공급 예비 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 메인 파이프 또는 상기 예비 가스 공급 파이프 내에 배치되고 상기 메인 파이프 또는 상기 예비 가스 공급 파이프 내의 유량을 측정하는 유량계를 더 포함하고,
    상기 제3 온도계, 상기 제2 온도계 및 상기 제1 온도계에 의해 측정된 각각의 온도 중 임의의 하나 또는 둘 이상 및 상기 유량계에 의해 측정된 유량을 기초로, 상기 제1 온도계에 의해 측정된 온도가 상기 제3 온도가 되도록, 상기 전기 히터 제어 유닛이 상기 전기 히터를 제어하는, 액화 가스 공급 예비 시스템.
  12. 백업을 구비하는 액체 가스 공급 시스템으로서,
    소스 공기를 압축하는 공기 압축 유닛;
    상기 공기 압축 유닛에서 얻어진 압축된 소스 공기로부터 불순물을 제거하는 정화 유닛;
    상기 정화 유닛에서 정화된 상기 압축된 소스 공기를 냉각하는 메인 열교환 유닛;
    상기 메인 열교환 유닛에서 냉각된 상기 압축된 소스 공기를 질소 및 산소로 분리하는 정류 유닛; 및
    제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 액화 가스 공급 예비 시스템을 포함하는 액체 가스 공급 시스템.
  13. 가스의 공급이 메인 공급으로부터 차단되거나 정지된 것을 검출하는 제1 검출 단계;
    상기 제1 검출 단계의 검출 결과를 기초로 발전기를 사용하여 액화 펌프로 전력을 공급하는 전력 공급 단계;
    상기 액화 가스 펌프에 의해 저장 탱크로부터 공급된 액화 가스를 증발기를 사용하여 주위 환경 온도보다 낮은 제1 온도로 기화시켜 상기 액화 가스를 가스로 변화시키는 제1 온도 증가 단계;
    상기 제1 온도 증가 단계에서 기화된 상기 제1 온도의 가스의 온도를 열교환 유닛을 사용하여 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 증가시키는 제2 온도 증가 단계; 및
    상기 제2 온도 증가 단계에서 상기 제2 온도로 온도가 증가된 상기 가스를 메인 공급측으로 공급하는 백업 공급 단계를 포함하는 액화 가스 예비 공급 방법.
  14. 가스의 공급이 메인 공급으로부터 차단되거나 정지된 것을 검출하는 제1 검출 단계;
    상기 제1 검출 단계의 검출 결과를 기초로 발전기를 사용하여 액화 가스 펌프 및/또는 전기 히터로 전력을 공급하는 전력 공급 단계;
    상기 액화 가스 펌프에 의해 저장 탱크로부터 공급된 액화 가스를 증발기를 사용하여 주위 환경 온도보다 낮은 제1 온도로 기화시켜 상기 액화 가스를 가스로 변화시키는 제1 온도 증가 단계;
    상기 제1 온도 증가 단계에서 기화된 상기 제1 온도의 가스의 온도를 열교환 유닛을 사용하여 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 증가시키는 제2 온도 증가 단계;
    상기 제2 온도 증가 단계에서 상기 제2 온도로 온도가 상승된 상기 가스의 온도를 전기 히터를 사용하는 가열 유닛 내의 상기 제2 온도보다 높은 제3 온도로 증가시키는 제3 온도 증가 단계; 및
    상기 제3 온도 증가 단계에서 상기 제3 온도로 온도가 증가된 상기 가스를 메인 공급측으로 공급하는 백업 공급 단계를 포함하는 액화 가스 예비 공급 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 온도가 화학 흡착식 불순물 제거 장치 내의 불순물 제거 처리 온도(T)보다 높은 온도일 때 상기 발전기가 상기 액화 가스 펌프로 전력을 공급하고 상기 전기 히터로 전력의 공급을 정지하거나 전력을 공급하지 않고, 상기 제2 온도가 상기 화학 흡착식 불순물 제거 장치 내의 상기 불순물 제거 처리 온도(T)보다 낮고 상기 제3 온도가 상기 화학 흡착식 불순물 제거 장치 내의 상기 불순물 제거 처리 온도(T)보다 높은 온도일 때 상기 발전기가 상기 전기 히터 및 상기 액화 가스 펌프로 전력을 공급하는 단계를 더 포함하는 액화 가스 예비 공급 방법.
  16. 메인 증발기에 의해 액화 가스를 기화시켜 가스를 공급하는 방법인, 백업을 구비하는 가스 공급 방법으로서,
    증발기에서 액화 가스를 기화시키는 것에 얻어진 가스를 메인 파이프를 통하여 가스 생성 유닛으로부터 하류 공정으로 공급하는 단계;
    상기 메인 파이프 내에 배치된 불순물 제거 유닛에서 상기 가스 내의 불순물을 제거하는 불순물 제거 단계; 및
    상기 불순물 제거 유닛의 상류측에서 상기 메인 파이프에 연결되는 예비 가스 공급 파이프를 통하여 상기 가스와 유사한 가스를 공급하는 단계인, 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 액화 가스 예비 공급 방법의 단계를 포함하는 가스 공급 방법.
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