KR20200011307A - 액화가스 처리 시스템 및 이를 구비하는 액화가스 운반선 - Google Patents

액화가스 처리 시스템 및 이를 구비하는 액화가스 운반선 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액화가스 처리 시스템 및 이를 구비하는 액화가스 운반선에 관한 것으로서, 본 발명의 액화가스 처리 시스템은, 제2액화가스저장탱크에서 생성되는 제2증발가스가 공급되고, 내부에 제2액화가스가 채워지는 녹아웃 드럼; 및 상기 녹아웃 드럼에 채워지는 상기 제2액화가스를 제1액화가스저장탱크로부터 수요처로 공급되는 제1액화가스와 열교환시키거나, 상기 제1액화가스 및 상기 제1액화가스저장탱크에서 생성되는 제1증발가스와 열교환시키는 열교환기를 포함하고, 상기 제2액화가스는 상기 열교환기에서 과냉 상태가 되고, 과냉 상태의 상기 제2액화가스를 상기 녹아웃 드럼 내에 분사함에 의해 상기 제2증발가스가 재액화되는 것을 특징으로 한다.

Description

액화가스 처리 시스템 및 이를 구비하는 액화가스 운반선{Liquefied Gas Treatment System and Liquefied Gas Carrier having the same}
본 발명은 액화가스 처리 시스템 및 이를 구비하는 액화가스 운반선에 관한 것이다.
선박에서 운항 중에 발생하는 SOx, NOx, CO2 등 환경오염 물질의 감소 요구가 증가하고, 이러한 환경 문제와 선박 및 배기가스 배출 관련 규제가 강화됨에 따라, 기존의 연료유(fuel oil)가 아닌 청정연료인 LNG(Liquefied Natural Gas)를 추진 연료로 운항하는 선박이 채택되고 있다. 이러한 LNG를 추진 연료로 사용하는 선박은 LNG의 연료화를 위한 별도의 장치가 있어야 한다.
LNG를 추진 연료로 사용하는 선박의 제1액화가스저장탱크의 부피를 줄이기 위해서, 연료를 액화상태의 천연가스인 LNG로 저장하게 되고, LNG를 연료로 사용하기 위해 연료공급장치를 통해 LNG를 기화시키게 되며, 이때 발생하는 냉열은 모두 외부로 배출시킨다.
한편, LPG(Liquefied Petroleum Gas)나 에틸렌, 암모니아 등과 같이 일반적으로 액체 상태로 보관되는 액화가스를 액화가스 저장탱크에 저장하여 운반하는 운반선은 운항 중에 외부의 열 침입 등에 의해 액화가스가 자연 기화되어 증발가스(BOG: Boil off Gas)가 생성되어 액화가스 저장탱크의 내부 압력이 증가하고 되고, 액화가스 저장탱크 내부의 압력 증가로 인하여 야기되는 탱크 파손 등의 위험을 제거하기 위해 증발가스를 재액화장치를 통해 재액화시켜 액화가스 저장탱크로 회수하는 등 증발가스를 재활용하는 방안이 다각도로 연구되고 있다.
그런데 기존의 액화가스 운반선에 적용되는 재액화장치는 액화가스 저장탱크에서 생성되는 증발가스를 압축한 뒤 해수를 이용하여 액화시키는 것으로, 증발가스를 압축하기 위한 압축기를 2단 또는 3단으로 구성하여, 각 압축기 사이에 유체의 온도를 낮추기 위한 인터-쿨러(Inter-cooler)를 설치하고, 해수를 이용해 액화된 액화가스의 일부분이 줄 톰슨(J-T)를 거쳐 인터-쿨러로 들어가게 되며, 이때 발생한 낮은 온도의 플래시 가스(flash gas)를 압축기를 통과한 고온의 가스와 혼합하여 온도를 낮추는 방법으로 증발가스를 재액화하고 있으나, 이러한 기존의 재액화장치는 위와 같이 복잡한 구성요소를 포함하며, 단독 또는 병렬로 구성되어 에너지 소모 및 시스템 구축 비용이 증대되는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 제1액화가스저장탱크에 저장된 LNG를 이용하여 제2액화가스저장탱크에 저장된 LPG로부터 생성되는 증발가스를 재액화시킴으로써, 재액화장치의 구성요소를 단순화할 수 있음은 물론 재액화장치의 에너지 소모 및 시스템 구축 비용을 절감할 수 있는 액화가스 처리 시스템 및 이를 구비하는 액화가스 운반선을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 제2액화가스저장탱크에 저장된 LPG로부터 생성되는 증발가스를 이용하여 제1액화가스저장탱크로부터 엔진으로 공급되는 LNG의 온도를 상승시킴으로써, 엔진의 연료로 사용될 LNG가 기화 시에 필요한 열량을 용이하게 얻을 수 있는 액화가스 처리 시스템 및 이를 구비하는 액화가스 운반선을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 액화가스 처리 시스템은 제2액화가스저장탱크에서 생성되는 제2증발가스가 공급되고, 내부에 제2액화가스가 채워지는 녹아웃 드럼; 및 상기 녹아웃 드럼에 채워지는 상기 제2액화가스를 제1액화가스저장탱크로부터 수요처로 공급되는 제1액화가스와 열교환시키거나, 상기 제1액화가스 및 상기 제1액화가스저장탱크에서 생성되는 제1증발가스와 열교환시키는 열교환기를 포함하고, 상기 제2액화가스는 상기 열교환기에서 과냉 상태가 되고, 과냉 상태의 상기 제2액화가스를 상기 녹아웃 드럼 내에 분사함에 의해 상기 제2증발가스가 재액화되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 제1액화가스는 LNG이고, 상기 제2액화가스는 LPG이고, 상기 열교환기는 LNG-LPG 열교환기이거나 LNG-LPG-BOG(LNG) 열교환기일 수 있다.
구체적으로, 상기 제1액화가스저장탱크로부터 상기 수요처까지 연결되는 제1라인에는 연료공급장치가 구비되고, 상기 연료공급장치는, 상기 제1라인 상에 마련되는 상기 열교환기; 상기 제1액화가스저장탱크와 상기 열교환기 사이의 상기 제1라인 상에 마련되어 상기 제1액화가스를 가압하는 제1펌프; 및 상기 열교환기와 상기 수요처 사이의 상기 제1라인 상에 마련되어 상기 제1액화가스를 상기 수요처에서 요구하는 온도로 가열하는 히터를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 연료공급장치는, 일단부가 상기 제1액화가스저장탱크의 상부에 연결되고, 타단부가 상기 제1액화가스저장탱크의 내부에 연결되는 제4라인 상에 마련되는 압축기를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 열교환기는, 상기 압축기와 상기 제1액화가스저장탱크 사이의 상기 제4라인 상에 마련되고, 상기 압축기는. 상기 제1액화가스저장탱크와 상기 열교환기 사이의 상기 제4라인 상에 마련되어, 상기 제1액화가스저장탱크에서 생성되는 상기 제1증발가스를 가압하여 상기 열교환기로 공급할 수 있다.
구체적으로, 일단부가 상기 제2액화가스저장탱크의 상부에 연결되고, 타단부가 상기 제2액화가스저장탱크의 내부에 연결되는 제2라인과, 일단부가 상기 제2라인에 연결되고, 타단부가 상기 녹아웃 드럼에 연결되는 제3라인에는 재액화장치가 구비되고, 상기 재액화장치는, 상기 제2라인 상에 마련되는 상기 녹아웃 드럼; 상기 제3라인 상에 마련되는 상기 열교환기; 상기 녹아웃 드럼과 상기 제2액화가스저장탱크 상기 제2라인 상에 마련되며, 상기 녹아웃 드럼으로부터 배출되는 상기 제2액화가스를 상기 제2라인을 통해 상기 제2액화가스저장탱크로 회수하도록 하거나 상기 제3라인을 통해 상기 열교환기로 공급하도록 가압하는 제2펌프를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 재액화장치는, 상기 제2펌프와 상기 제2액화가스저장탱크 사이에 연결되는 상기 제3라인의 연결지점 하류의 상기 제2라인 상에 마련되는 수위조절 밸브를 더 포함하고, 상기 수위조절 밸브는, 상기 녹아웃 드럼 내부의 상기 제2액화가스의 수위가 일정 수위보다 높아지면 개방되어 상기 제2액화가스가 상기 제2라인을 통해 상기 제2액화가스저장탱크로 회수되도록 하고, 일정 수위보다 낮으면 폐쇄되어 상기 제2액화가스가 상기 제3라인을 통해 상기 열교환기로 공급되도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 녹아웃 드럼은, 내부에 분사되는 과냉 상태의 상기 제2액화가스가 상기 제2증발가스를 재액화시킴으로 인하여 내부 압력이 감소하게 되어 상기 제2액화가스저장탱크에서 생성되는 상기 제2증발가스가 상기 제2라인을 따라 자연흐름으로 지속적으로 내부에 인입됨으로써, 증발가스 공급 장비 기능을 겸할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 액화가스 운반선은 상기에 기재된 액화가스 처리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액화가스 처리 시스템 및 이를 구비하는 액화가스 운반선은 연료공급장치와 재액화장치가 연계되도록 구성함으로써, 제1액화가스저장탱크에 저장된 제1액화가스를 이용하여 제2액화가스저장탱크에서 생성되는 증발가스의 재액화 효율을 향상시킬 수 있고, 이로써 재액화장치의 구성요소를 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 재액화장치의 에너지 소모 및 시스템 구축 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액화가스 처리 시스템 및 이를 구비하는 액화가스 운반선은 연료공급장치와 재액화장치가 연계되도록 구성함으로써, 제1액화가스저장탱크로부터 엔진으로 공급되는 제1액화가스가 제2액화가스저장탱크에서 생성된 증발가스와 열교환되어, 엔진의 연료로 사용될 제1액화가스가 기화 시에 필요한 열량을 증발가스로부터 용이하게 얻을 수 있어, 엔진에 공급되는 LNG 연료 에너지 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 액화가스 처리 시스템을 적용한 액화가스 운반선을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 8은 본 발명의 제7 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 9는 본 발명의 제8 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 10은 본 발명의 제9 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 명세서에서, 액화가스는 LNG, LPG, 에틸렌, 암모니아 등과 같이 일반적으로 액체 상태로 보관되는 모든 가스 연료를 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 가열이나 가압에 의해 액체 상태가 아닌 경우 등도 편의상 액화가스로 표현할 수 있다. 이는 증발가스(BOG: Boil-Off Gas)도 마찬가지로 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에서 LNG는 제1액화가스이고 LPG는 제2액화가스라 할 수 있으며, 이때 제1액화가스의 비등점이 제2액화가스보다 상대적으로 낮을 수 있다. 여기서 제1액화가스는 LNG의 주성분인 메탄으로 한정될 수 있고, 제2액화가스는 LPG의 성분인 프로판, 부탄, 에탄으로 한정될 수 있다.
물론 본 발명은 제1액화가스 및 제2액화가스를 각각 LNG 및 LPG로 한정하는 것은 아니며, 제1액화가스 및 제2 액화가스는 LNG와 LPG 뿐만 아니라 서로 다른 비등점을 갖는 모든 액화가스를 의미할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 액화가스 처리 시스템을 적용한 액화가스 운반선을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 액화가스 운반선(1)은 제1액화가스저장탱크(20)에 액체상태로 저장된 제1액화가스를 엔진(30)의 연료로 사용하며, 선체(10) 내부에 구비되는 복수 개의 제2액화가스저장탱크(40)에 액체상태의 제2액화가스를 저장하여 생산지에서 다양한 소비지까지 운송하는 선박일 수 있다.
이러한 액화가스 운반선(1)은 제1액화가스저장탱크(20)에 저장된 제1액화가스를 엔진(30)의 연료로 사용하기 위해 제1액화가스를 기화시키는 연료공급장치와 제2액화가스저장탱크(40)에서 생성되는 증발가스를 액화시키는 재액화장치가 연계되도록 구성되는 다양한 액화가스 처리 시스템(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900)이 마련될 수 있다. 여기서, 연료공급장치와 재액화장치 각각의 구성과 이들의 연계 구성은 도 2 내지 도 10을 참고하여 설명함에 의해 알 수 있다.
상기에서, 제1액화가스저장탱크(20)는 엔진(30)에 연료로 공급될 액체상태의 제1액화가스를 저장한다. 제1액화가스저장탱크(20)는 제1액화가스를 액체상태로 보관하여야 하는데, 이때 제1액화가스저장탱크(20)는 압력 탱크 형태를 가질 수 있다. 제1액화가스저장탱크(20)는 제1액화가스를 엔진의 연료로 사용하는 액화가스 운반선(1)과 같은 선박에 설치된 것이거나, 육상에 설치된 것일 수 있다. 제1액화가스저장탱크(20)에 저장된 제1액화가스가 LNG일 경우, LNG저장탱크(20)에 저장된 LNG는 1기압 하에서 비등점이 -162℃이다.
엔진(30)은 제1액화가스저장탱크(20)로부터 제1액화가스를 공급받아 동력을 발생시켜 액화가스 운반선(1)의 프로펠러를 구동시킬 수 있으며, XDF, DFDE, MEGI 엔진일 수 있다.
상기한 엔진(30)은 프로펠러를 구동하기 위한 엔진일 수 있으나, 발전을 위한 엔진 또는 기타 동력을 발생시키기 위한 엔진일 수 있다. 즉, 본 실시예는 엔진(30)의 종류를 특별히 한정하지 않는다. 다만, 엔진(30)은 제1액화가스의 연소에 의해 구동력을 발생시키는 내연기관일 수 있다.
물론 본 발명은 제1액화가스를 연료로 사용하는 수요처가 엔진(30)일 경우를 설명하고 있지만, 이에 한정하는 것은 아니며, 엔진(30)뿐만 아니라 제1액화가스를 연료로 사용하는 수요처로 증발가스를 소각하는 장치인 GCU(Gas Combustion Unit), 보일러 등을 포함할 수 있음은 물론이다.
제2액화가스저장탱크(40)는, 선박 또는 육상에 적어도 하나 이상 설치될 수 있으며, 제2액화가스를 액체상태로 저장할 수 있다. 본 발명에서는 제2액화가스저장탱크(40)가 선체(10) 내부에 구비되는 경우를 설명한다.
제2액화가스저장탱크(40)에 저장되는 제2액화가스가 LPG일 경우, LPG저장탱크(40)에 저장된 LPG의 성분들 중에서, 비등점이 낮은 순서대로 나열하면, 에탄(C2H6)이 1기압 하에서 비등점이 -89.0℃이고, 프로판(C3H8)이 1기압 하에서 비등점이 -42℃이고, 부탄(C4H10)이 1기압 하에서 -0.5℃이다. 이와 같이, LPG는 성분별로 저장되거나 성분이 혼합된 상태로 저장되더라도 그 비등점은, LNG저장탱크(20)에 저장된 LNG가 1기압 하에서 비등점이 -162℃임을 고려할 때, 매우 높음을 알 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(100)은 액화가스 운반선(1)에 마련될 수 있으며, 제1펌프(110), 열교환기(120), 히터(130), 블로어(blower; 140), 분리기(150), 제2펌프(160), 재액화 유닛(RELI unit; 170), 온도제어 밸브(180)를 포함한다.
상기에서, 제1펌프(110), 열교환기(120), 히터(130)는 연료공급장치의 구성요소들일 수 있고, 열교환기(120), 블로어(140), 분리기(150), 제2펌프(160), 재액화 유닛(170)은 재액화장치의 구성요소들일 수 있으며, 공용으로 사용되는 열교환기(120)는 연료공급장치와 재액화장치를 연계시키는 구성일 수 있다.
상기한 구성 요소들은 제1라인(101), 제2라인(102), 제3라인(103) 상에 마련될 수 있다.
구체적으로, 제1라인(101)은 제1액화가스저장탱크(20)로부터 엔진(30)까지 연결될 수 있으며, 제1액화가스저장탱크(20)에 저장된 제1액화가스를 엔진(30)에 공급할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 제1라인(101) 상에는 제1펌프(110), 열교환기(120), 히터(130) 각각이 마련되어 될 수 있다.
제2라인(102)은 일단부가 제2액화가스저장탱크(40)의 상부에 연결되고, 타단부가 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에 연결될 수 있으며, 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에서 생성되는 증발가스를 재액화할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 제2라인(102) 상에는 열교환기(120), 블로어(140), 분리기(150), 제2펌프(160) 각각이 마련될 수 있다.
제3라인(103)은 일단부가 제2액화가스저장탱크(40)와 후술할 블로어(140) 사이의 제2라인(102)에 연결되고, 타단부가 후술할 제2펌프(160)와 제2액화가스저장탱크(40) 사이의 제2라인(102)에 연결될 수 있으며, 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에서 생성되는 증발가스를 재액화할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 제3라인(103) 상에는 재액화 유닛(170)이 마련될 수 있다.
제1펌프(110)는 제1액화가스저장탱크(20)와 후술할 열교환기(120) 사이의 제1라인(101) 상에 마련되어 제1액화가스저장탱크(20)에 저장된 제1액화가스를 엔진(30)에 공급할 수 있도록 제1액화가스저장탱크(20)로부터 배출되는 제1액화가스를 엔진(30)에서 요구하는 압력으로 가압할 수 있다. 물론 엔진(30)에서 요구하는 압력은 엔진(30)의 종류 예를 들어, XDF, DFDE, MEGI 엔진 등과 같이 종류에 따라 달라질 수 있다.
열교환기(120)는 제1라인(101)과 제2라인(102) 상에 마련될 수 있으며, 제1액화가스가 LNG이고 제2액화가스가 LPG인 경우 LNG-BOG(LPG) 열교환기일 수 있다.
구체적으로, 열교환기(120)는 제1라인(101)에서는 제1펌프(110)와 후술할 히터(130) 사이에 위치될 수 있고, 제2라인(102)에서는 후술할 블로어(140)와 후술할 분리기(150) 사이에 위치될 수 있다.
열교환기(120)에서는 제1액화가스저장탱크(20)로부터 제1라인(101)을 통해 엔진(30)으로 공급되는 상대적으로 비등점이 낮은 제1액화가스와, 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에 저장된 상대적으로 비등점이 높은 제2액화가스로부터 생성되어 재액화를 위해 제2라인(102)을 통해 공급되는 증발가스가 상호 열교환이 이루어짐으로써, 후술할 히터(130)를 거쳐 엔진(30)으로 공급되는 제1액화가스는 제2액화가스로부터 생성된 증발가스의 온열에 의해 열을 얻어 히터(130)에서 엔진(30)이 요구하는 온도로 가열할 때 열 에너지를 절감할 수 있게 하고, 제2액화가스저장탱크(40)에서 생성되는 증발가스는 제1액화가스의 냉열을 얻어 재액화됨으로써, 제2액화가스저장탱크(40) 내부에서 생성되는 증발가스의 재액화 효율을 증대시킬 수 있다.
히터(130)는 엔진(30)과 열교환기(120) 사이의 제1라인(101) 상에 마련될 수 있으며, 제1액화가스저장탱크(20)로부터 공급되는 제1액화가스를 엔진(30)에서 요구하는 온도로 가열시킬 수 있다. 본 실시예에서 히터(130)로 공급되는 제1액화가스는 히터(130)의 상류에 마련된 열교환기(120)를 거치면서 가열되므로, 엔진(30)가 요구하는 온도로 가열될 때 열 에너지를 절감할 수 있게 된다.
히터(130)는, 보일러(도시하지 않음)를 통해 공급되는 스팀, 글리콜 히터(도시하지 않음)로부터 공급되는 글리콜 워터, 전기에너지, 또는 선박에 구비되어 있는 발전기나 기타 설비 등으로부터 발생되는 폐열을 이용하여 제1액화가스를 가열할 수 있다.
블로어(140)는 제2액화가스저장탱크(40)와 열교환기(120) 사이의 제2라인(102) 상에 마련될 수 있으며, 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에서 생성되어 배출되는 증발가스를 가압하여 열교환기(120)로 공급할 수 있게 한다. 이러한 블로어(140)는 일반적으로 재액화장치에 사용되는 압축기 대비 전력 소모를 최대 58% 절감할 수 있게 한다.
분리기(150)는 열교환기(120)와 후술할 제2펌프(160) 사이의 제2라인(102) 상에 마련될 수 있으며, 열교환기(120)를 경유하면서 냉각된 증발가스에서 액상과 기상을 분리할 수 있다. 분리기(150)는 기액분리된 액상의 제2액화가스를 제2액화가스저장탱크(40)로 회수되도록 할 수 있다.
제2펌프(160)는 분리기(150)와 제2액화가스저장탱크(40) 사이의 제2라인(102) 상에 마련될 수 있으며, 분리기(150)에서 액상으로 분리된 제2액화가스를 제2액화가스저장탱크(40)로 용이하게 회수할 수 있도록 가압할 수 있다. 제2펌프(160)는 분리기(150)의 후단에 마련되어 분리기(150) 내부의 제2액화가스의 수위에 따라 작동이 온/오프 될 수 있다.
분리기(150)에서 액상으로 분리된 제2액화가스는 블로어(140)의 압축비와 제2펌프(160)의 가압비에 의해 제2액화가스저장탱크(40)로 회수될 수 있는데, 블로어(140)의 압축비가 낮음에 따라 발생될 수 있는 문제를 제2펌프(160)가 보상할 수 있다.
재액화 유닛(170)은 제3라인(103) 상에 마련될 수 있으며, 제2액화가스저장탱크(40)에서 생성되는 증발가스를 재액화시킬 수 있다.
이러한 재액화 유닛(170)은 열교환기(120)와 호환성 있게 운용될 수 있는데, 예를 들어, 열교환기(120)에 증발가스를 완전히 재액화시킬 수 없을 경우에 작동시킬 수 있다.
온도제어 밸브(180)는 열교환기(120)와 분리기(150) 사이의 제2라인(102) 상에 마련될 수 있다.
온도제어 밸브(180)는 제2액화가스저장탱크(40)에서 생성되는 증발가스를 열교환기(120)에서 완전히 재액화시킬 수 있도록, 분리기(150)의 전단에 마련되어 분리기(150)의 내부 압력과 온도제어 밸브(180) 전단의 온도에 따라 개도 정도를 제어할 수 있다. 온도제어 밸브(180)의 궤도에 따라 열교환기(120)로 인입되는 증발가스의 양이 조절되어 증발가스를 완전히 재액화시킬 수 있게 한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(200)은, 액화가스 운반선(1)에 마련될 수 있으며, 제1펌프(210), 열교환기(220), 히터(230), 제2펌프(240), 분리기(250), 재액화 유닛(260), 분사노즐(270)을 포함한다.
상기에서, 제1펌프(210), 열교환기(220), 히터(230)는 연료공급장치의 구성요소들일 수 있고, 열교환기(220), 제2펌프(240), 분리기(250), 재액화 유닛(260), 분사노즐(270)은 재액화장치의 구성요소들일 수 있으며, 공용으로 사용되는 열교환기(220)는 연료공급장치와 재액화장치를 연계시키는 구성일 수 있다.
상기한 구성 요소들은 제1라인(201), 제2라인(202), 제3라인(203) 상에 마련될 수 있다.
구체적으로, 제1라인(201)은 제1액화가스저장탱크(20)로부터 엔진(30)까지 연결될 수 있으며, 제1액화가스저장탱크(20)에 저장된 제1액화가스를 가열하여 엔진(30)에 공급할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 제1라인(201) 상에는 제1펌프(210), 열교환기(220), 히터(230) 각각이 마련되어 될 수 있다.
제2라인(202)은 일단부가 제2액화가스저장탱크(40)의 내부 바닥 부분에 마련되는 후술할 제2펌프(240)에 연결되고, 타단부가 제2액화가스저장탱크(40)의 내부 천장 부분에 마련되는 후술할 분사노즐(270)에 연결될 수 있으며, 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에 저장된 제2액화가스를 순환시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 제2라인(102) 상에는 제2펌프(240), 열교환기(220), 분리기(250), 분사노즐(270) 각각이 마련될 수 있다.
제3라인(203)은 일단부가 제2액화가스저장탱크(40)의 상부에 연결되고, 타단부가 제2액화가스저장탱크(40)의 내부 천장 부분에 마련되는 후술할 분사노즐(270)에 연결될 수 있으며, 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에서 생성되는 증발가스를 재액화할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 제3라인(203) 상에는 재액화 유닛(260)이 마련될 수 있다.
제1펌프(210)는 제1액화가스저장탱크(20)와 후술할 열교환기(220) 사이의 제1라인(201) 상에 마련될 수 있으며, 제1 실시예의 펌프(110)와 동일 또는 유사한 구성요소로서 여기서는 설명의 중복을 피하기 위해 설명을 생략하기로 한다.
열교환기(220)는 제1라인(201)과 제2라인(202) 상에 마련될 수 있으며, 제1액화가스가 LNG이고 제2액화가스가 LPG인 경우 LNG-LPG 열교환기일 수 있다.
구체적으로, 열교환기(220)는 제1라인(201)에서는 제1펌프(210)와 후술할 히터(230) 사이에 위치될 수 있고, 제2라인(202)에서는 후술할 제2펌프(240)와 후술할 분리기(250) 사이에 위치될 수 있다.
열교환기(220)에서는 제1액화가스저장탱크(20)로부터 제1라인(201)을 통해 엔진(30)으로 공급되는 상대적으로 비등점이 낮은 제1액화가스와, 제2액화가스저장탱크(40)로부터 제2라인(202)을 통해 다시 제2액화가스저장탱크(40)로 회수되는 상대적으로 비등점이 높은 제2액화가스가 상호 열교환이 이루어짐으로써, 후술할 히터(230)를 거쳐 엔진(30)으로 공급되는 제1액화가스는 제2액화가스의 온열에 의해 열을 얻어 히터(230)에서 엔진(30)이 요구하는 온도로 가열할 때 열 에너지를 절감할 수 있게 하고, 제2액화가스저장탱크(40)로 회수되는 제2액화가스는 제1액화가스의 냉열을 얻어 과냉 상태가 됨으로써, 제2액화가스저장탱크(40) 내부에서 증발가스의 생성이 근본적으로 억제될 수 있다.
히터(230)는 엔진(30)과 열교환기(220) 사이의 제1라인(201) 상에 마련될 수 있으며, 제1 실시예의 히터(130)와 동일 또는 유사한 구성요소로서 여기서는 설명의 중복을 피하기 위해 설명을 생략하기로 한다.
제2펌프(240)는 제2액화가스저장탱크(40)의 내부 바닥 부분에 마련되어 제2라인(202)에 연결될 수 있으며, 제2액화가스저장탱크(40)에 저장된 제2액화가스를 열교환기(220), 후술할 분리기(250), 후술할 분사노즐(270)을 경유시켜 다시 제2액화가스저장탱크(40)로 회수할 수 있도록 제2액화가스를 가압할 수 있다.
분리기(250)는 열교환기(220)와 후술할 분사노즐(270) 사이의 제2라인(202) 상에 마련될 수 있으며, 열교환기(220)를 경유한 제2액화가스에서 액상과 기상을 분리하여 제2액화가스를 추출할 수 있다. 열교환기(220)를 경유한 제2액화가스는 제1액화가스에 의해 과냉 상태가 되므로 분리기(250)의 내부에는 기상의 제2액화가스가 없을 수 있다. 분리기(250)는 기액분리된 액상의 제2액화가스를 제2액화가스저장탱크(40)로 회수되도록 할 수 있다.
재액화 유닛(260)은 제3라인(203) 상에 마련될 수 있으며, 제2액화가스저장탱크(40)에서 생성되는 증발가스를 재액화시킬 수 있다.
분사노즐(270)은 제2액화가스저장탱크(40)의 내부 천장 부분에 복수 개로 마련될 수 있으며, 제2라인(202) 및 제3라인(203)에 연결될 수 있다. 분사노즐(270)은 제2라인(202)을 통해 공급되는 과냉 상태의 제2액화가스 및/또는 제3라인(203)을 통해 공급되는 분리기(150)에서 액상으로 분리된 제2액화가스를 제2액화가스저장탱크(40)의 상부에서 분사시킬 수 있으며, 이로 인해 제2액화가스저장탱크(40) 내부에서 증발가스가 생성되는 것이 억제될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(300)은 액화가스 운반선(1)에 마련될 수 있으며, 펌프(310), 열교환기(320), 압축기(330), 분리기(340), 재액화 유닛(350)을 포함한다.
상기에서, 펌프(310), 열교환기(320)는 연료공급장치의 구성요소들일 수 있고, 열교환기(320), 압축기(330), 분리기(340), 재액화 유닛(350)은 재액화장치의 구성요소들일 수 있으며, 공용으로 사용되는 열교환기(320)는 연료공급장치와 재액화장치를 연계시키는 구성일 수 있다.
상기한 구성 요소들은 제1라인(301), 제2라인(302), 제3라인(303) 상에 마련될 수 있다.
구체적으로, 제1라인(301)은 제1액화가스저장탱크(20)로부터 엔진(30)까지 연결될 수 있으며, 제1액화가스저장탱크(20)에 저장된 제1액화가스를 가열하여 엔진(30)에 공급할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 제1라인(101) 상에는 펌프(310), 열교환기(320) 각각이 마련되어 될 수 있다.
제2라인(302)은 일단부가 제2액화가스저장탱크(40)의 상부에 연결되고, 타단부가 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에 연결될 수 있으며, 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에서 생성되는 증발가스를 재액화할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 제2라인(302) 상에는 압축기(330), 열교환기(320), 분리기(340) 각각이 마련될 수 있다.
제3라인(303)은 일단부가 후술할 압축기(330)와 후술할 열교환기(320) 사이의 제2라인(302)에 연결되고, 타단부가 후술할 분리기(340)와 제2액화가스저장탱크(40) 사이의 제2라인(302)에 연결될 수 있으며, 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에서 생성되는 증발가스를 재액화할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 제3라인(303) 상에는 재액화 유닛(350)이 마련될 수 있다.
펌프(310)는 제1액화가스저장탱크(20)와 후술할 열교환기(320) 사이의 제1라인(301) 상에 마련될 수 있으며, 제1 내지 제2 실시예의 펌프(110, 210)와 동일 또는 유사한 구성요소로서 여기서는 설명의 중복을 피하기 위해 설명을 생략하기로 한다.
열교환기(320)는 제1라인(301)과 제2라인(302) 상에 마련될 수 있으며, 제1액화가스가 LNG이고 제2액화가스가 LPG인 경우 LNG-BOG(LPG) 열교환기일 수 있다.
구체적으로, 열교환기(320)는 제1라인(301)에서는 펌프(310)와 엔진(30) 사이에 위치될 수 있고, 제2라인(302)에서는 후술할 압축기(330)와 후술할 분리기(340) 사이에 위치될 수 있다.
열교환기(320)에서는 제1액화가스저장탱크(20)로부터 제1라인(301)을 통해 엔진(30)으로 공급되는 상대적으로 비등점이 낮은 제1액화가스와, 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에 저장된 상대적으로 비등점이 높은 제2액화가스로부터 생성되어 재액화를 위해 제2라인(302)를 통해 공급되는 증발가스가 상호 열교환이 이루어짐으로써, 엔진(30)으로 공급되는 제1액화가스는 제2액화가스로부터 생성된 증발가스의 온열에 의해 엔진(30)이 요구하는 온도로 가열되어 열 에너지를 절감할 수 있게 하고, 제2액화가스저장탱크(40)에서 생성되는 증발가스는 제1액화가스의 냉열을 얻어 재액화됨으로써, 제2액화가스저장탱크(40) 내부에서 생성되는 증발가스의 재액화 효율을 증대시킬 수 있다.
본 실시예에서는 열교환기(320)와 엔진(30) 사이에 제1 실시예 또는 제2 실시예의 히터(130, 230)와 같은 가열수단이 생략되는 것으로 설명하지만, 이에 한정되지 않고 제1 실시예 또는 제2 실시예의 히터(130, 230)와 유사 또는 동일한 히터가 마련될 수 있음은 물론이다.
압축기(330)는 제2액화가스저장탱크(40)와 열교환기(320) 사이의 제2라인(302) 상에 마련될 수 있으며, 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에서 생성되어 배출되는 증발가스를 가압하여 열교환기(320) 및 후술할 재액화 유닛(350)으로 공급할 수 있게 한다. 압축기(330)는 복수 개로 마련될 수 있으며, 제2라인(302) 상에 병렬로 배치될 수 있다.
분리기(340)는 열교환기(320)와 제2액화가스저장탱크(40) 사이의 제2라인(302) 상에 마련될 수 있으며, 열교환기(120)를 경유하면서 냉각된 증발가스에서 액상과 기상을 분리할 수 있다. 분리기(340)는 기액분리된 액상의 제2액화가스를 제2액화가스저장탱크(40)로 회수되도록 할 수 있다.
재액화 유닛(350)은 제3라인(303) 상에 마련될 수 있으며, 압축기(330)로부터 공급되는 제2액화가스저장탱크(40)에서 생성된 증발가스를 재액화시킬 수 있다.
이러한 재액화 유닛(350)은 열교환기(320)와 호환성 있게 운용될 수 있는데, 예를 들어, 열교환기(320)에 증발가스를 완전히 재액화시킬 수 없을 경우에 작동시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(400)은 액화가스 운반선(1)에 마련될 수 있으며, 펌프(410), 열교환기(420), 버퍼탱크(430), 히터(440), 압축기(450), 분리기(460)를 포함한다.
상기에서, 펌프(410), 열교환기(420), 버퍼탱크(430), 히터(440)는 연료공급장치의 구성요소들일 수 있고, 열교환기(420), 버퍼탱크(430), 압축기(450), 분리기(460)는 재액화장치의 구성요소들일 수 있으며, 공용으로 사용되는 열교환기(420) 및 버퍼탱크(430)는 연료공급장치와 재액화장치를 연계시키는 구성일 수 있다.
상기한 구성 요소들은 제1라인(401), 제2라인(402), 제3라인(403) 상에 마련될 수 있다.
구체적으로, 제1라인(401)은 제1액화가스저장탱크(20)로부터 엔진(30)까지 연결될 수 있으며, 제1액화가스저장탱크(20)에 저장된 제1액화가스를 가열하여 엔진(30)에 공급할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 제1라인(4101) 상에는 펌프(410), 버퍼탱크(430), 열교환기(420), 히터(440) 각각이 마련되어 될 수 있다.
제2라인(402)은 일단부가 제2액화가스저장탱크(40)의 상부에 연결되고, 타단부가 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에 연결될 수 있으며, 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에서 생성되는 증발가스를 재액화할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 제2라인(402) 상에는 압축기(450), 열교환기(420), 분리기(460), 버퍼탱크(430) 각각이 마련될 수 있다.
제3라인(403)은 일단부가 후술할 분리기(460)에 연결되고, 타단부가 후술할 버퍼탱크(430)와 제2액화가스저장탱크(40) 사이의 제2라인(402)에 연결될 수 있으며, 후술할 분리기(460)에서 액상으로 분리된 제2액화가스를 제2액화가스저장탱크(40)로 회수할 수 있도록 구성될 수 있다.
펌프(410)는 제1액화가스저장탱크(20)와 후술할 버퍼탱크(430) 사이의 제1라인(401) 상에 마련될 수 있으며, 제1 내지 제3 실시예의 펌프(110, 210, 310)와 동일 또는 유사한 구성요소로서 여기서는 설명의 중복을 피하기 위해 설명을 생략하기로 한다.
제2열교환기(420)는 제1라인(401)과 제2라인(402) 상에 마련될 수 있으며, 제1액화가스가 LNG이고 제2액화가스가 LPG인 경우 LNG-BOG(LPG) 열교환기일 수 있다.
구체적으로, 열교환기(420)는 제1라인(401)에서는 후술할 버퍼탱크(430)와 후술할 히터(440) 사이에 위치될 수 있고, 제2라인(402)에서는 후술할 압축기(450)와 후술할 분리기(460) 사이에 위치될 수 있다.
열교환기(420)에서는 제1액화가스저장탱크(20)로부터 제1라인(401)을 통해 엔진(30)으로 공급되는 상대적으로 비등점이 낮은 제1액화가스와, 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에 저장된 상대적으로 비등점이 높은 제2액화가스로부터 생성되어 재액화를 위해 제2라인(402)을 통해 순환하는 증발가스가 상호 열교환이 이루어짐으로써, 후술할 히터(440)를 거쳐 엔진(30)으로 공급되는 제1액화가스는 제2액화가스로부터 생성된 증발가스의 온열에 의해 열을 얻어 히터(440)에서 엔진(30)이 요구하는 온도로 가열할 때 열 에너지를 절감할 수 있게 하고, 제2액화가스저장탱크(40)에서 생성되는 증발가스는 제1액화가스의 냉열을 얻어 재액화됨으로써, 제2액화가스저장탱크(40) 내부에서 생성되는 증발가스의 재액화 효율을 증대시킬 수 있다.
버퍼탱크(430)는 제1라인(401)과 제2라인(402) 상에 마련될 수 있으며, 제1라인(401)을 통해 제1액화가스가 내부에 일정량 채워지고, 제1액화가스가 채워진 내부를 관통하여 제2라인(402)이 지나가도록 구성될 수 있다. 버퍼탱크(430)의 내부를 관통하는 제2라인(402)은 쉘-코일 타입(shell-coil type)을 포함하는 다양한 형태를 이룰 수 있다. 이러한 버퍼탱크(430)는 제1액화가스가 LNG이고 제2액화가스가 LPG인 경우 LNG-BOG(LPG) 열교환기 기능을 수행할 수 있다.
구체적으로, 버퍼탱크(430)는 제1라인(401)에서는 펌프(410)와 후술할 열교환기(420) 사이에 위치될 수 있고, 제2라인(402)에서는 후술할 분리기(460)와 제2액화가스저장탱크(40) 사이에 위치될 수 있다.
버퍼탱크(430)에서는 제1액화가스저장탱크(20)로부터 제1라인(401)을 통해 엔진(30)으로 공급되는 상대적으로 비등점이 낮은 제1액화가스와, 후술할 분리기(460)에서 기액분리되어 제2라인(402)을 통해 순환하는 상대적으로 비등점이 높은 제2액화가스의 증발가스가 상호 열교환이 이루어 짐으로써, 엔진(30)으로 공급되는 제1액화가스는 증발가스의 온열에 의해 엔진(30)이 요구하는 온도로 가열되어 열 에너지를 절감할 수 있게 하고, 제2액화가스저장탱크(40)에서 생성되는 증발가스는 제1액화가스의 냉열을 얻어 재액화됨으로써, 제2액화가스저장탱크(40) 내부에서 생성되는 증발가스의 재액화 효율을 증대시킬 수 있다.
상기한 버퍼탱크(430)는 열교환기(420)와 유사하게 제1액화가스저장탱크(20)로부터 엔진(30)으로 공급되는 제1액화가스를 엔진(30)이 요구하는 온도로 가열하고 제2액화가스저장탱크(40)에서 생성되는 증발가스를 재액화시킬 수 있는 온도로 냉각하는 기능을 수행할 수 있는데, 이로써 본 실시예는 열교환기(420)와 버퍼탱크(430)에 의해 제1액화가스의 가열이 2차에 걸쳐 이루어지고 또한 증발가스의 재액화가 2차에 걸쳐 이루어지게 되어, 엔진(30)이 요구하는 온도로 가열되어 열 에너지를 더욱 절감할 수 있고, 제2액화가스저장탱크(40) 내부에서 생성되는 증발가스의 재액화 효율을 더욱 증대시킬 수 있다.
제2액화가스저장탱크(40) 내부에서 생성되는 증발가스의 재액화 양은 엔진(20)의 부하에 따라 변경될 수 있는데, 이는 냉열로 활용되는 제1액화가스의 양이 변동되기 때문이다. 즉, 엔진(20)의 부하가 크거나 작을 경우 재액화 양도 많거나 적게 될 수 밖에 없는 문제가 있는데, 이는 버퍼탱크(430)에 채워지는 제1액화가스의 수위를 조절함에 의해 재액화 양의 수준을 제어할 수 있다. 다시 말해서 버퍼탱크(430)에 채워지는 제1액화가스의 수위를 높이거나 낮추면 버퍼탱크(430)의 내부를 관통하는 제2라인(402)이 제1액화가스와 접촉되는 면적이 증가하거나 감소하여 재액화 양이 조절될 수 있다.
버퍼탱크(430)의 후단에는 엔진(20)의 요구 압력에 따라 가압목적의 펌프가 추가 설치될 수 있다.
버퍼탱크(430)의 내부에 채워지는 제1액화가스는 제2액화가스저장탱크(40)로부터 공급되는 증발가스와 열교환되면서 기화될 수 있으며, 버퍼탱크(430)의 내부에서 기화된 제1액화가스의 증발가스는 제4라인(404)을 통해 제1액화가스저장탱크(20)로 회수되거나, 제5라인(405)을 통해 히터(440)으로 공급될 수 있다.
히터(440)는 엔진(30)과 열교환기(420) 사이의 제1라인(401) 상에 마련될 수 있으며, 제1 내지 제2 실시예의 히터(130, 230)와 동일 또는 유사한 구성요소로서 여기서는 설명의 중복을 피하기 위해 설명을 생략하기로 한다.
압축기(450)는 제2액화가스저장탱크(40)와 열교환기(420) 사이의 제2라인(402) 상에 마련될 수 있으며, 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에서 생성되어 배출되는 증발가스를 가압하여 열교환기(420)로 공급할 수 있게 한다.
분리기(460)는 열교환기(420)와 버퍼탱크(430) 사이의 제2라인(402) 상에 마련될 수 있으며, 열교환기(420)를 경유하면서 냉각된 증발가스에서 액상과 기상을 분리할 수 있다. 분리기(460)는 기액분리된 기상의 증발가스를 버퍼탱크(430)로 공급되도록 할 수 있고, 기액분리된 액상의 제2액화가스를 제2액화가스저장탱크(40)로 회수되도록 할 수 있다.
즉, 분리기(460)에서 기상으로 분리된 증발가스는 제2라인(402)을 통해 버터탱크(430)에 공급되어 다시 재액화가 이루어진 후 제2액화가스저장탱크(40)로 회수될 수 있다. 또한, 분리기(460)에서 액상으로 분리된 제2액화가스는 제3라인(403)을 통해 제2액화가스저장탱크(40)로 회수될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(500)은 액화가스 운반선(1)에 마련될 수 있으며, 제1펌프(510), 열교환기(520), 히터(530), 녹아웃 드럼(knock out drum; 540), 제2펌프(550), 수위조절 밸브(560)를 포함한다.
상기에서, 제1펌프(510), 열교환기(520), 히터(530)는 연료공급장치의 구성요소들일 수 있고, 열교환기(520), 녹아웃 드럼(540), 제2펌프(550), 수위조절 밸브(560)는 재액화장치의 구성요소들일 수 있으며, 공용으로 사용되는 열교환기(520)는 연료공급장치와 재액화장치를 연계시키는 구성일 수 있다.
상기한 구성 요소들은 제1라인(501), 제2라인(502), 제3라인(503) 상에 마련될 수 있다.
구체적으로, 제1라인(501)은 제1액화가스저장탱크(20)로부터 엔진(30)까지 연결될 수 있으며, 제1액화가스저장탱크(20)에 저장된 제1액화가스를 가열하여 엔진(30)에 공급할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 제1라인(501) 상에는 제1펌프(510), 열교환기(520), 히터(530) 각각이 마련되어 될 수 있다.
제2라인(502)은 일단부가 제2액화가스저장탱크(40)의 상부에 연결되고, 타단부가 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에 연결될 수 있으며, 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에서 생성되는 증발가스를 재액화할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 제2라인(502) 상에는 녹아웃 드럼(540), 제2펌프(550), 수위조절 밸브(560) 각각이 마련될 수 있다.
제3라인(503)은 일단부가 제2액화가스저장탱크(40)와 후술할 제2펌프(550) 사이의 제2라인(502)에 연결되고, 타단부가 후술할 녹아웃 드럼(540)에 연결될 수 있으며, 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에서 생성되는 증발가스를 재액화할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 제3라인(503) 상에는 열교환기(520)가 마련될 수 있다.
제1펌프(510)는 제1액화가스저장탱크(20)와 후술할 열교환기(520) 사이의 제1라인(501) 상에 마련될 수 있으며, 제1 내지 제4 실시예의 펌프(110, 210, 310, 410)와 동일 또는 유사한 구성요소로서 여기서는 설명의 중복을 피하기 위해 설명을 생략하기로 한다.
열교환기(520)는 제1라인(501)과 제3라인(503) 상에 마련될 수 있으며, 제1액화가스가 LNG이고 제2액화가스가 LPG인 경우 LNG-LPG 열교환기일 수 있다.
구체적으로, 열교환기(520)는 제1라인(501)에서는 제1펌프(510)와 후술할 히터(530) 사이에 위치될 수 있고, 제3라인(503)의 일부분에 위치될 수 있다.
열교환기(520)에서는 제1액화가스저장탱크(20)로부터 제1라인(501)을 통해 엔진(30)으로 공급되는 상대적으로 비등점이 낮은 제1액화가스와, 후술할 녹아웃 드럼(540)의 내부에 채워진 상대적으로 비등점이 높은 제2액화가스가 상호 열교환이 이루어짐으로써, 후술할 히터(530)를 거쳐 엔진(30)으로 공급되는 제1액화가스는 제2액화가스로부터 생성된 증발가스의 온열에 의해 열을 얻어 히터(530)에서 엔진(30)이 요구하는 온도로 가열할 때 열 에너지를 절감할 수 있게 하고, 제2액화가스저장탱크(40)에서 생성되는 증발가스는 후술할 녹아웃 드럼(540)에서 재액화됨으로써, 제2액화가스저장탱크(40) 내부에서 생성되는 증발가스의 재액화 효율을 증대시킬 수 있다.
제2액화가스저장탱크(40)에서 생성되는 증발가스는 후술할 녹아웃 드럼(540)에서 재액화가 이루어질 수 있는데, 이는 후술할 녹아웃 드럼(540) 내부에 채워지는 제2액화가스가 열교환기(520)을 거치면서 과냉(sub-cooling) 상태가 되고, 과냉 상태로 된 제2액화가스가 제2라인(502)를 통해 녹아웃 드럼(540) 내로 공급되는 증발가스를 냉각시킴에 의해 재액화가 이루어질 수 있는 것이다.
히터(530)는 엔진(30)과 열교환기(520) 사이의 제1라인(501) 상에 마련될 수 있으며, 제1 내지 제2, 제4 실시예의 히터(130, 230, 440)와 동일 또는 유사한 구성요소로서 여기서는 설명의 중복을 피하기 위해 설명을 생략하기로 한다.
녹아웃 드럼(540)은 제2라인(502) 상에 마련되어 제2액화가스저장탱크(40) 내부에서 생성되는 증발가스가 공급될 수 있고, 제3라인(503)의 타단부에 연결되어 열교환기(520)에 의해 과냉 상태가 된 제2액화가스를 내부에 분사할 수 있도록 구성될 수 있다. 본 실시예는 과냉된 제2액화가스를 제2액화가스저장탱크(40)로 직접 회수하는 대신, 녹아웃 드럼(540)에서 분사함으로써, 제2액화가스저장탱크(40)의 열충격(thermal shock)을 방지할 수 있게 한다.
녹아웃 드럼(540) 내부에 채워진 제2액화가스는 열교환기(520)를 거치면서 과냉 상태가 되고, 과냉 상태로 된 제2액화가스가 제2라인(502)를 통해 녹아웃 드럼(540) 내로 공급되는 증발가스를 냉각시켜 재액화되도록 할 수 있다.
녹아웃 드럼(540) 내부의 제2액화가스는 로딩 시 또는 카고 펌프, 기존의 재액화장치 등을 이용하여 채워질 수 있으며, 본 실시예는 이에 한정되지 않고 다양한 수단에 의해 녹아웃 드럼(540) 내부에 항상 제2액화가스가 일정량 채워진 상태를 유지할 수 있음 물론이다.
녹아웃 드럼(540) 내부에 분사되는 과냉 상태의 제2액화가스가 증발가스를 재액화시킴으로 인하여 녹아웃 드럼(540) 내부는 압력이 감소하게 되어 제2액화가스저장탱크(40)에서 생성된 증발가스가 제2라인(502)을 따라 자연흐름(free flow)으로 지속적으로 인입될 수 있다. 이로 인하여 본 실시예는 녹아웃 드럼(540)이 재액화장치의 증발가스 공급 장비 기능을 겸하게 됨으로써, 블로어, 압축기 등을 포함하는 재액화장치에 설치되어야 할 증발가스 공급 장비를 삭제할 수 있다.
제2펌프(550)는 녹아웃 드럼(540)과 제2액화가스저장탱크(40) 사이의 제2라인(502) 상에 마련될 수 있으며, 녹아웃 드럼(540)으로부터 배출되는 제2액화가스를 제2라인(502)을 통해 제2액화가스저장탱크(40)로 회수하도록 하거나 제3라인(503)을 통해 열교환기(520)로 공급할 수 있도록 가압할 수 있다.
제2펌프(550)는 열교환기(520)로 공급되는 제2액화가스의 유량 또는 압력을 조절할 수 있다.
수위조절 밸브(560)는 녹아웃 드럼(540) 내부의 제2액화가스가 제2액화가스저장탱크(40)로부터 공급되는 증발가스의 재액화로 인하여 수위가 계속 늘어나게 되는데, 녹아웃 드럼(540) 내부의 제2액화가스 수위를 일정하게 유지시킬 수 있도록 제2펌프(550)의 후단에 더 마련될 수 있다.
수위조절 밸브(560)는 제2펌프(540)와 제2액화가스저장탱크(40) 사이의 제2라인(502), 구체적으로는 제2펌프(540)와 제2액화가스저장탱크(40) 사이에 연결되는 제3라인(503)의 연결지점 하류의 제2라인(502) 상에 마련될 수 있다.
수위조절 밸브(560)는 녹아웃 드럼(540) 내부의 제2액화가스의 수위가 일정 수위보다 높아지면 개방되어 제2액화가스가 제2라인(502)을 통해 제2액화가스저장탱크(40)로 회수되도록 하고, 일정 수위보다 낮으면 폐쇄되어 제2액화가스가 제3라인(503)을 통해 열교환기(520)로 공급되도록 제어할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제6 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(600)은 액화가스 운반선(1)에 마련될 수 있으며, 제1펌프(610), 열교환기(620), 히터(630), 녹아웃 드럼(640), 제2펌프(650), 수위조절 밸브(660), 압축기(670)를 포함한다.
상기에서, 제1펌프(610), 열교환기(620), 히터(630), 압축기(670)는 연료공급장치의 구성요소들일 수 있고, 열교환기(620), 녹아웃 드럼(640), 제2펌프(650), 수위조절 밸브(660)는 재액화장치의 구성요소들일 수 있으며, 공용으로 사용되는 열교환기(620)는 연료공급장치와 재액화장치를 연계시키는 구성일 수 있다.
상기한 구성 요소들은 제1라인(601), 제2라인(602), 제3라인(603), 제4라인(604) 상에 마련될 수 있다.
구체적으로, 제1라인(601)은 제1액화가스저장탱크(20)로부터 엔진(30)까지 연결될 수 있으며, 제1액화가스저장탱크(20)에 저장된 제1액화가스를 가열하여 엔진(30)에 공급할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 제1라인(601) 상에는 제1펌프(610), 열교환기(620), 히터(630) 각각이 마련되어 될 수 있다.
제2라인(602)은 일단부가 제2액화가스저장탱크(40)의 상부에 연결되고, 타단부가 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에 연결될 수 있으며, 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에서 생성되는 증발가스를 재액화할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 제2라인(602) 상에는 녹아웃 드럼(640), 제2펌프(650), 수위조절 밸브(660) 각각이 마련될 수 있다.
제3라인(603)은 일단부가 제2액화가스저장탱크(40)와 후술할 제2펌프(650) 사이의 제2라인(602)에 연결되고, 타단부가 후술할 녹아웃 드럼(640)에 연결될 수 있으며, 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에서 생성되는 증발가스를 재액화할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 제3라인(603) 상에는 열교환기(620)가 마련될 수 있다.
제4라인(604)은 일단부가 제1액화가스저장탱크(20)의 상부에 연결되고, 타단부가 제1액화가스저장탱크(20)의 내부에 연결될 수 있으며, 제1액화가스저장탱크(20)의 내부에서 생성되는 증발가스를 재액화할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 제4라인(604) 상에는 압축기(670), 열교환기(620) 각각이 마련되어 될 수 있다.
제1펌프(610)는 제1액화가스저장탱크(20)와 후술할 열교환기(620) 사이의 제1라인(601) 상에 마련될 수 있으며, 제5 실시예의 펌프(510)와 동일 또는 유사한 구성요소로서 여기서는 설명의 중복을 피하기 위해 설명을 생략하기로 한다.
열교환기(620)는 제1라인(601), 제3라인(603), 제4라인(604) 상에 마련될 수 있으며, 제1액화가스가 LNG이고 제2액화가스가 LPG인 경우 LNG-LPG-BOG(LNG) 열교환기일 수 있다. 즉, 열교환기(620)는 3-스트림(3-stream)으로 구성되며, 이는 제1액화가스저장탱크(20) 내부에서 생성되는 증발가스의 량이 많고 제2액화가스저장탱크(40) 내부에서 생성되는 증발가스의 량이 적을 때 적합할 수 있다.
구체적으로, 열교환기(620)는 제1라인(601)에서는 제1펌프(610)와 후술할 히터(630) 사이에 위치될 수 있고, 제4라인(604)에서는 제1액화가스저장탱크(20)와 압축기(670) 사이에 위치될 수 있고, 제3라인(603)의 일부분에 위치될 수 있다.
열교환기(620)에서는 제1액화가스저장탱크(20)로부터 제1라인(601)을 통해 엔진(30)으로 공급되는 상대적으로 비등점이 낮은 제1액화가스와, 후술할 녹아웃 드럼(640)의 내부에 채워진 상대적으로 비등점이 높은 제2액화가스와, 제1액화가스저장탱크(20)의 내부에 저장된 상대적으로 비등점이 높은 제1액화가스로부터 생성되어 재액화를 위해 제4라인(602)을 통해 순환하는 증발가스가 상호 열교환이 이루어짐으로써, 후술할 히터(630)를 거쳐 엔진(30)으로 공급되는 제1액화가스는 제1액화가스로부터 생성된 증발가스 및 제2액화가스로부터 생성된 증발가스 각각의 온열에 의해 열을 얻어 히터(630)에서 엔진(30)이 요구하는 온도로 가열할 때 열 에너지를 절감할 수 있게 하고, 제2액화가스저장탱크(40)에서 생성되는 증발가스는 후술할 녹아웃 드럼(640)에서 재액화됨으로써, 제2액화가스저장탱크(40) 내부에서 생성되는 증발가스의 재액화 효율을 증대시킬 수 있고, 제1액화가스저장탱크(20)에서 생성되는 증발가스는 제1액화가스의 냉열에 의해 재액화됨으로써, 제1액화가스저장탱크(20) 내부에서 생성되는 증발가스의 재액화 효율을 증대시킬 수 있다.
제2액화가스저장탱크(40)에서 생성되는 증발가스는 후술할 녹아웃 드럼(640)에서 재액화가 이루어질 수 있는데, 이는 후술할 녹아웃 드럼(640) 내부에 채워지는 제2액화가스가 열교환기(620)을 거치면서 과냉(sub-cooling) 상태가 되고, 과냉 상태로 된 제2액화가스가 제2라인(602)를 통해 녹아웃 드럼(640) 내로 공급되는 증발가스를 냉각시킴에 의해 재액화가 이루어질 수 있는 것이다.
히터(630)는 엔진(30)과 열교환기(620) 사이의 제1라인(601) 상에 마련될 수 있으며, 제5 실시예의 히터(530)와 동일 또는 유사한 구성요소로서 여기서는 설명의 중복을 피하기 위해 설명을 생략하기로 한다.
녹아웃 드럼(640)은 제2라인(602) 상에 마련되어 제2액화가스저장탱크(40) 내부에서 생성되는 증발가스가 공급될 수 있고, 제3라인(603)의 타단부에 연결되어 열교환기(620)에 의해 과냉 상태가 된 제2액화가스를 내부에 분사할 수 있도록 구성될 수 있으며, 제5 실시예의 녹아웃 드럼(540)과 동일 또는 유사한 구성요소로서 여기서는 설명의 중복을 피하기 위해 설명을 생략하기로 한다.
제2펌프(650)는 녹아웃 드럼(640)과 제2액화가스저장탱크(40) 사이의 제2라인(102) 상에 마련될 수 있으며, 제5 실시예의 제2펌프(550)과 동일 또는 유사한 구성요소로서 여기서는 설명의 중복을 피하기 위해 설명을 생략하기로 한다.
수위조절 밸브(660)는 녹아웃 드럼(640) 내부의 제2액화가스 수위를 일정하게 유지시킬 수 있도록 제2펌프(650)의 후단에 마련될 수 있으며, 제5 실시예의 수위조절 밸브(560)와 동일 또는 유사한 구성요소로서 여기서는 설명의 중복을 피하기 위해 설명을 생략하기로 한다.
압축기(670)는 제1액화가스저장탱크(20)와 열교환기(620) 사이의 제4라인(604) 상에 마련될 수 있으며, 제1액화가스저장탱크(20)의 내부에서 생성되어 배출되는 증발가스를 가압하여 열교환기(620)로 공급할 수 있게 한다.
도 8은 본 발명의 제7 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제7 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(700)은 액화가스 운반선(1)에 마련될 수 있으며, 제1펌프(710), 녹아웃 드럼(720), 히터(730), 제2펌프(740), 수위조절 밸브(750)를 포함한다.
상기에서, 제1펌프(710), 녹아웃 드럼(720), 히터(730)는 연료공급장치의 구성요소들일 수 있고, 녹아웃 드럼(720), 제2펌프(740), 수위조절 밸브(750)는 재액화장치의 구성요소들일 수 있으며, 공용으로 사용되는 녹아웃 드럼(720)은 연료공급장치와 재액화장치를 연계시키는 구성일 수 있다.
상기한 구성 요소들은 제1라인(701), 제2라인(702), 제3라인(703) 상에 마련될 수 있다.
구체적으로, 제1라인(701)은 제1액화가스저장탱크(20)로부터 엔진(30)까지 연결될 수 있으며, 제1액화가스저장탱크(20)에 저장된 제1액화가스를 가열하여 엔진(30)에 공급할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 제1라인(701) 상에는 제1펌프(710), 녹아웃 드럼(720), 히터(730) 각각이 마련되어 될 수 있다.
제2라인(702)은 일단부가 제2액화가스저장탱크(40)의 상부에 연결되고, 타단부가 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에 연결될 수 있으며, 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에서 생성되는 증발가스를 재액화할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 제2라인(702) 상에는 녹아웃 드럼(720), 제2펌프(740), 수위조절 밸브(750) 각각이 마련될 수 있다.
제3라인(703)은 일단부가 제2액화가스저장탱크(40)와 후술할 제2펌프(740) 사이의 제2라인(702)에 연결되고, 타단부가 후술할 녹아웃 드럼(720)에 연결될 수 있으며, 제2액화가스저장탱크(40)의 내부에서 생성되는 증발가스를 재액화할 수 있도록 구성될 수 있다.
제1펌프(710)는 제1액화가스저장탱크(20)와 후술할 녹아웃 드럼(720) 사이의 제1라인(701) 상에 마련될 수 있으며, 제5 실시예의 펌프(510)와 동일 또는 유사한 구성요소로서 여기서는 설명의 중복을 피하기 위해 설명을 생략하기로 한다.
녹아웃 드럼(720)은 제1라인(701)과 제2라인(702) 상에 마련되어 제1라인(701)이 내부를 관통하면서 제2라인(701)을 통해 제2액화가스저장탱크(40) 내부에서 생성되는 증발가스가 공급될 수 있고, 제3라인(703)의 타단부에 연결되어 과냉 상태가 된 제2액화가스를 내부에 분사할 수 있도록 구성될 수 있다. 본 실시예는 과냉된 제2액화가스를 제2액화가스저장탱크(40)로 직접 회수하는 대신, 녹아웃 드럼(720)에서 분사함으로써, 제2액화가스저장탱크(40)의 열충격(thermal shock)을 방지할 수 있게 한다.
상기한 녹아웃 드럼(720)의 내부를 관통하는 제1라인(701)은 "U"자관 또는 직관 등 다양한 형태를 이룰 수 있으며, 이러한 다. 이러한 녹아웃 드럼(720)은 제1액화가스가 LNG이고 제2액화가스가 LPG인 경우 LNG-LPG 열교환기 기능을 수행할 수 있다.
녹아웃 드럼(720) 내부에 채워진 제2액화가스는 제2라인(702)에 마련되는 후술할 제2펌프(740)에 의해 제3라인(703)을 통해 순환되며, 순환되는 제2액화가스는 녹아웃 드럼(720) 내부를 관통하며 제1액화가스가 흐르는 다양한 형태의 제1라인(701)에 분사되면서 제1액화가스와 열교환되어 과냉 상태가 되고, 과냉 상태로 된 제2액화가스가 제2라인(702)를 통해 녹아웃 드럼(720) 내로 공급되는 제2액화가스의 증발가스를 냉각시켜 재액화되도록 함으로써, 제2액화가스저장탱크(40) 내부에서 생성되는 증발가스의 재액화 효율을 증대시킬 수 있고, 이때 제1액화가스는 녹아웃 드럼(720) 내부로 분사되는 과냉 상태의 제2액화가스 및/또는 제2액화가스저장탱크(40)로부터 녹아웃 드럼(720) 내부로 공급되는 증발가스와 열교환이 이루어짐으로써, 후술할 히터(530)를 거쳐 엔진(30)으로 공급되는 제1액화가스는 제2액화가스로부터 생성된 증발가스의 온열에 의해 열을 얻어 히터(530)에서 엔진(30)이 요구하는 온도로 가열할 때 열 에너지를 절감할 수 있다.
녹아웃 드럼(720) 내부의 제2액화가스는 로딩 시 또는 카고 펌프, 기존의 재액화장치 등을 이용하여 채워질 수 있으며, 본 실시예는 이에 한정되지 않고 다양한 수단에 의해 녹아웃 드럼(720) 내부에 항상 제2액화가스가 일정량 채워진 상태를 유지할 수 있음 물론이다.
녹아웃 드럼(720) 내부에 분사되는 과냉 상태의 제2액화가스가 증발가스를 재액화시킴으로 인하여 녹아웃 드럼(720) 내부는 압력이 감소하게 되어 제2액화가스저장탱크(40)에서 생성된 증발가스가 제2라인(702)을 따라 자연흐름(free flow)으로 지속적으로 인입될 수 있다. 이로 인하여 본 실시예는 녹아웃 드럼(720)이 재액화장치의 증발가스 공급 장비 기능을 겸하게 됨으로써, 블로어, 압축기 등을 포함하는 재액화장치에 설치되어야 할 증발가스 공급 장비를 삭제할 수 있다.
히터(730)는 엔진(30)과 녹아웃 드럼(720) 사이의 제1라인(701) 상에 마련될 수 있으며, 제5 실시예의 히터(530)와 동일 또는 유사한 구성요소로서 여기서는 설명의 중복을 피하기 위해 설명을 생략하기로 한다.
제2펌프(740)는 녹아웃 드럼(720)과 제2액화가스저장탱크(40) 사이의 제2라인(702) 상에 마련될 수 있으며, 제5 실시예의 녹아웃 드럼(540)와 동일 또는 유사한 구성요소로서 여기서는 설명의 중복을 피하기 위해 설명을 생략하기로 한다.
수위조절 밸브(750)는 녹아웃 드럼(720) 내부의 제2액화가스가 제2액화가스저장탱크(40)로부터 공급되는 증발가스의 재액화로 인하여 수위가 계속 늘어나게 되는데, 녹아웃 드럼(720) 내부의 제2액화가스 수위를 일정하게 유지시킬 수 있도록 제2펌프(740)의 후단에 더 마련될 수 있다.
수위조절 밸브(750)는 제2펌프(740)와 제2액화가스저장탱크(40) 사이의 제2라인(702), 구체적으로는 제2펌프(740)와 제2액화가스저장탱크(40) 사이에 연결되는 제3라인(703)의 연결지점 하류의 제2라인(702) 상에 마련될 수 있다.
수위조절 밸브(750)는 녹아웃 드럼(720) 내부의 제2액화가스의 수위가 일정 수위보다 높아지면 개방되어 제2액화가스가 제2라인(702)을 통해 제2액화가스저장탱크(40)로 회수되도록 하고, 일정 수위보다 낮으면 폐쇄되어 제2액화가스가 제3라인(703)을 통해 녹아웃 드럼(720)으로 공급되도록 제어할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제8 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제8 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(800)은 액화가스 운반선(1)에 마련될 수 있으며, 제1펌프(810), 한 쌍의 녹아웃 드럼(820a, 820b), 히터(830), 한 쌍의 제2펌프(840a, 840b), 한 쌍의 수위조절 밸브(850a, 850b)를 포함한다.
상기에서, 제1펌프(810), 한 쌍의 녹아웃 드럼(820a, 820b), 히터(830)는 연료공급장치의 구성요소들일 수 있고, 한 쌍의 녹아웃 드럼(820a, 820b), 한 쌍의 제2펌프(840a, 840b), 한 쌍의 수위조절 밸브(850a, 850b)는 재액화장치의 구성요소들일 수 있으며, 공용으로 사용되는 한 쌍의 녹아웃 드럼(820a, 820b)은 연료공급장치와 재액화장치를 연계시키는 구성일 수 있다.
상기한 구성 요소들은 제1라인(801), 한 쌍의 제2라인(802a, 802b), 한 쌍의 제3라인(803a, 803b) 상에 마련될 수 있다. 제1라인(801)은 제7 실시예의 제1라인(701)과 동일 또는 유사하고, 한 쌍의 제2라인(802a, 802b) 각각은 제7 실시예의 제2라인(702)과 동일 또는 유사하고, 한 쌍의 제3라인(803a, 803b) 각각은 제7 실시예의 제3라인(703)과 동일 또는 유사한 구성요소로서 여기서는 설명의 중복을 피하기 위해 설명을 생략하기로 한다.
본 발명의 제8 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(800)은 전술한 본 발명의 제7 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(700)과 대비하여 제1펌프(810)와 히터(830) 사이에 구성되는 재액화장치가 다를 수 있다. 즉, 제7 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(700)의 재액화장치는 녹아웃 드럼(720), 제2펌프(740), 수위조절 밸브(750)로 이루어지는 반면, 제8 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(800)의 재액화장치는 한 쌍의 녹아웃 드럼(820a, 820b), 한 쌍의 제2펌프(840a, 840b), 한 쌍의 수위조절 밸브(850a, 850b)로 이루어 진다.
다만, 제8 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(800)의 재액화장치는 하나의 녹아웃 드럼(820a), 하나의 제2펌프(840a), 하나의 수위조절 밸브(850a)로 하나의 재액화장치를 이루고, 다른 하나의 녹아웃 드럼(820b), 다른 하나의 제2펌프(840b), 다른 하나의 수위조절 밸브(850b)로 다른 하나의 재액화장치를 이루며, 하나의 재액화장치와 다른 하나의 재액화장치는 제1펌프(810)와 히터(830) 사이에서 직렬로 배치되며 동일하게 구성될 수 있다.
이러한 하나의 재액화장치와 다른 하나의 재액화장치를 이루는 한 쌍의 녹아웃 드럼(820a, 820b), 한 쌍의 제2펌프(840a, 840b), 한 쌍의 수위조절 밸브(850a, 850b) 각각은 제7 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(700)의 재액화장치는 녹아웃 드럼(720), 제2펌프(740), 수위조절 밸브(750) 각각과 동일 또는 유사한 구성요소로서 여기서는 설명의 중복을 피하기 위해 설명을 생략하기로 한다.
본 실시예의 제1펌프(810), 히터(830) 각각 역시 제7 실시예의 제1펌프(710), 히터(730)와 동일 또는 유사한 구성요소로서 여기서는 설명의 중복을 피하기 위해 설명을 생략하기로 한다.
상기한 본 발명의 제8 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(800)은 제1펌프(810)와 히터(830) 사이에 구성되는 재액화장치를 다단으로 설치하는 것으로, 이때 복수 개의 제2액화가스저장탱크(40)에 저장되는 제2액화가스의 종류가 다를 수 있으며, 재액화장치가 복수 개의 제2액화가스저장탱크(40) 마다 설치될 수 있다.
제2액화가스의 종류가 다를 경우 첫 번째 제2액화가스저장탱크(40)에 저장되는 제2액화가스의 비등점이 가장 낮고 두 번째 세 번째로 갈수록 제2액화가스저장탱크(40)에 저장되는 제2액화가스의 비등점이 높아지도록 하는 것이 종류가 다르게 저장된 제2액화가스로부터 생성되는 증발가스를 재액화시키는데 유리할 수 있다.
예를 들어, 복수 개의 제2액화가스저장탱크(40)에서, 첫 번째 제2액화가스저장탱크(40)에는 비등점이 -89.0℃인 에탄(C2H6)이 저장되고, 두 번째 제2액화가스저장탱크(40)에는 비등점이 -42℃인 프로판(C3H8)이 저장되고, 세 번째 제2액화가스저장탱크(40)에는 비등점이 -0.5℃인 부탄(C4H10)이 저장될 때, 본 실시예와 같이 재액화장치를 다단으로 설치하여 증발가스를 재액화시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 제9 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제9 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(900)은 액화가스 운반선(1)에 마련될 수 있으며, 제1펌프(910), 재응축기(re-condenser; 920), 녹아웃 드럼(930), 히터(940), 제2펌프(950), 수위조절 밸브(960), 압축기(970)를 포함한다.
상기에서, 제1펌프(910), 재응축기(920), 녹아웃 드럼(930), 히터(940)는 연료공급장치의 구성요소들일 수 있고, 녹아웃 드럼(930), 제2펌프(950), 수위조절 밸브(960)는 재액화장치의 구성요소들일 수 있으며, 공용으로 사용되는 녹아웃 드럼(930)은 연료공급장치와 재액화장치를 연계시키는 구성일 수 있다.
상기한 구성 요소들은 제1라인(901), 제2라인(902), 제3라인(903), 제4라인(904) 상에 마련될 수 있다.
본 발명의 제9 실시예에서, 제1라인(901) 상에 마련되는 재응축기(920)와, 제4라인(904) 상에 마련되는 압축기(970)를 제외한 나머지 구성 요소들(901, 902, 903, 910, 930, 940, 950, 960)은 전술할 본 발명의 제7 실시예의 액화가스 처리 시스템(700)에서의 각 구성요소들(701, 702, 703, 710, 720, 730, 740, 750)과 동일 또는 유사하여, 여기서는 설명의 중복을 피하기 위하여 설명을 생략하기로 하고, 본 발명의 제7 실시예와 다른 구성 요소와 이로 인하여 달라지는 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
재응축기(920)는 제1펌프(910)와 녹아웃 드럼(930) 사이의 제1라인(901) 상에 마련될 수 있다. 재응축기(920)는 인-라인 타입(in-line type)일 수 있으며, 인-라인 타입 이외에 다양한 형태로 구성될 수 있다.
압축기(970)는 제4라인(904) 상에 마련될 수 있으며, 제1액화가스저장탱크(20)의 내부에서 생성되는 증발가스를 가압하여 재응축기로 공급할 수 있다. 여기서 제4라인(904)은 일단부가 제1액화가스저장탱크(20)의 상부에 연결되고, 타단부가 재응축기(920)에 연결될 수 있다.
상기에서, 재응축기(920)는 압축기(970)에 의해 공급되는 제1액화가스의 증발가스를 재액화시켜 엔진(30)의 연료로 사용할 수 있도록 한다. 제1액화가스저장탱크(20)로부터 배출되는 제1액화가스는 녹아웃 드럼(930)의 상류에서 증발가스를 재액화시키는 과정에서 냉열을 일부를 빼앗길 수 있다.
상기한 재응축기(920) 및 압축기(970)를 포함하는 본 실시예는 제1액화가스저장탱크(20) 내부에서 생성되는 증발가스의 량이 많고 제2액화가스저장탱크(40) 내부에서 생성되는 증발가스의 량이 적을 때 적합할 수 있다.
본 발명은 상기에서 설명한 제1 내지 제9 실시예들로 한정되지 않으며, 상기 제1 내지 제9 실시예들의 조합 또는 상기 제1 내지 제9 실시예들 중 적어도 어느 하나와 공지 기술의 조합을 또 다른 실시예로서 포함할 수 있다.
이와 같이 본 실시예는 연료공급장치와 재액화장치가 연계되도록 구성함으로써, 제1액화가스저장탱크(20)에 저장된 제1액화가스를 이용하여 제2액화가스저장탱크(40)에서 생성되는 증발가스의 재액화 효율을 향상시킬 수 있고, 이로써 재액화장치의 구성요소를 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 재액화장치의 에너지 소모 및 시스템 구축 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 실시예는 연료공급장치와 재액화장치가 연계되도록 구성함으로써, 제1액화가스저장탱크(20)로부터 엔진(30)으로 공급되는 제1액화가스가 제2액화가스저장탱크(40)에서 생성된 증발가스와 열교환되어, 엔진(30)의 연료로 사용될 제1액화가스가 기화 시에 필요한 열량을 증발가스로부터 용이하게 얻을 수 있어, 엔진(30)에 공급되는 LNG 연료 에너지 효율성을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출 가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 액화가스 운반선 10: 선체
20: 제1액화가스저장탱크 30: 엔진
40: 제2액화가스저장탱크 100 내지 900: 액화가스 처리 시스템
110, 160, 210, 240, 310, 410, 510, 550, 610, 650, 710, 740, 810, 840a,
840b, 910, 950: 펌프
120, 220, 320, 420, 520, 620: 열교환기
130, 230, 440, 530, 630, 730, 830, 940: 히터
140: 블로어 150, 250, 340, 460: 분리기
170, 260, 350: 재액화 유닛 180: 온도제어 밸브
270: 분사노즐 330, 450, 670, 970: 압축기
430: 버퍼탱크
540, 640, 720, 820a, 820b, 930: 녹아웃 드럼
560. 660, 750, 850a, 850b, 960: 수위조절 밸브
920: 재응축기

Claims (9)

  1. 제2액화가스저장탱크에서 생성되는 제2증발가스가 공급되고, 내부에 제2액화가스가 채워지는 녹아웃 드럼; 및
    상기 녹아웃 드럼에 채워지는 상기 제2액화가스를 제1액화가스저장탱크로부터 수요처로 공급되는 제1액화가스와 열교환시키거나, 상기 제1액화가스 및 상기 제1액화가스저장탱크에서 생성되는 제1증발가스와 열교환시키는 열교환기를 포함하고,
    상기 제2액화가스는 상기 열교환기에서 과냉 상태가 되고, 과냉 상태의 상기 제2액화가스를 상기 녹아웃 드럼 내에 분사함에 의해 상기 제2증발가스가 재액화되는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1액화가스는 LNG이고, 상기 제2액화가스는 LPG이고, 상기 열교환기는 LNG-LPG 열교환기이거나 LNG-LPG-BOG(LNG) 열교환기인 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1액화가스저장탱크로부터 상기 수요처까지 연결되는 제1라인에는 연료공급장치가 구비되고,
    상기 연료공급장치는,
    상기 제1라인 상에 마련되는 상기 열교환기;
    상기 제1액화가스저장탱크와 상기 열교환기 사이의 상기 제1라인 상에 마련되어 상기 제1액화가스를 가압하는 제1펌프; 및
    상기 열교환기와 상기 수요처 사이의 상기 제1라인 상에 마련되어 상기 제1액화가스를 상기 수요처에서 요구하는 온도로 가열하는 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 연료공급장치는,
    일단부가 상기 제1액화가스저장탱크의 상부에 연결되고, 타단부가 상기 제1액화가스저장탱크의 내부에 연결되는 제4라인 상에 마련되는 압축기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 열교환기는,
    상기 압축기와 상기 제1액화가스저장탱크 사이의 상기 제4라인 상에 마련되고,
    상기 압축기는.
    상기 제1액화가스저장탱크와 상기 열교환기 사이의 상기 제4라인 상에 마련되어, 상기 제1액화가스저장탱크에서 생성되는 상기 제1증발가스를 가압하여 상기 열교환기로 공급하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    일단부가 상기 제2액화가스저장탱크의 상부에 연결되고, 타단부가 상기 제2액화가스저장탱크의 내부에 연결되는 제2라인과, 일단부가 상기 제2라인에 연결되고, 타단부가 상기 녹아웃 드럼에 연결되는 제3라인에는 재액화장치가 구비되고,
    상기 재액화장치는,
    상기 제2라인 상에 마련되는 상기 녹아웃 드럼;
    상기 제3라인 상에 마련되는 상기 열교환기;
    상기 녹아웃 드럼과 상기 제2액화가스저장탱크 상기 제2라인 상에 마련되며, 상기 녹아웃 드럼으로부터 배출되는 상기 제2액화가스를 상기 제2라인을 통해 상기 제2액화가스저장탱크로 회수하도록 하거나 상기 제3라인을 통해 상기 열교환기로 공급하도록 가압하는 제2펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 재액화장치는,
    상기 제2펌프와 상기 제2액화가스저장탱크 사이에 연결되는 상기 제3라인의 연결지점 하류의 상기 제2라인 상에 마련되는 수위조절 밸브를 더 포함하고,
    상기 수위조절 밸브는,
    상기 녹아웃 드럼 내부의 상기 제2액화가스의 수위가 일정 수위보다 높아지면 개방되어 상기 제2액화가스가 상기 제2라인을 통해 상기 제2액화가스저장탱크로 회수되도록 하고, 일정 수위보다 낮으면 폐쇄되어 상기 제2액화가스가 상기 제3라인을 통해 상기 열교환기로 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 녹아웃 드럼은,
    내부에 분사되는 과냉 상태의 상기 제2액화가스가 상기 제2증발가스를 재액화시킴으로 인하여 내부 압력이 감소하게 되어 상기 제2액화가스저장탱크에서 생성되는 상기 제2증발가스가 상기 제2라인을 따라 자연흐름으로 지속적으로 내부에 인입됨으로써, 증발가스 공급 장비 기능을 겸하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 상기 액화가스 처리 시스템이 구비되는 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선.
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