KR20200029508A - 특히 액화 가스 운반체용의 질소를 생성 및 분배를 위한 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 특히 액체 가스 수송선을 위한 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치(410)로서, - 공기 입구(412a) 및 공기 출구(412b)를 각각 포함하는 질소 발생기(412) ― 이들 발생기(412) 중 적어도 하나는 공기 압축 로터를 포함하는 압축기(426)를 포함함 ―; 및 - 질소 저장 버퍼 탱크(414)를 포함하는, 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치(410)에 있어서, 압축기를 갖는 상기 적어도 하나의 발생기의 로터의 주파수 또는 속도의 변동을 위한 적어도 하나의 시스템(464)을 포함하며, 적어도 2개의 개별 컨슈머(418, 420, 422)에게 질소를 공급하기 위해, 상기 버퍼 탱크를 통과시킴이 없이, 압축기를 갖는 상기 적어도 하나의 발생기로부터 배출되는 질소의 분배를 위한 메인 수단(416b)을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 특히 액화 가스 수송선용의 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
액체 천연 가스와 같은 액체 가스용 수송선은 일반적으로 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치를 구비하며, 이러한 질소는 복수의 컨슈머들에 의해 사용될 수 있다.
본 출원에서, 특히 질소의 "컨슈머(consumer)"는 작동되기 위해서 질소를 사용하는 시스템, 또는 질소가 공급되도록 설계된 시스템을 의미한다.
수송선은 예를 들어 3개 타입의 질소 컨슈머를 갖고 있다.
질소 컨슈머의 제 1 타입(타입 Ⅰ)은 예를 들어 수송선의 압축기의 베어링의 시일(seal)에 질소를 공급하기 위한 수단을 포함한다. 예를 들어 증발 가스를 펌핑하기 위한 수송선의 압축기는 회전 부품의 안내를 위한 플레인 베어링을 구비한다. 이들 베어링은 인클로저에 수용되며, 인클로저의 래비린스 타입의 시일에는, 외부 공기가 인클로저를 오염시키고 그리고 베어링의 작동을 방해하는 것을 방지하기 위해서 질소가 공급된다.
질소 컨슈머의 제 2 타입(타입 Ⅱ)은 수송선의 액체 가스 순환 라인과 같은 유체 순환 라인을 퍼지하기 위한 수단을 포함한다. 이러한 타입의 라인을 세정하고 액체 가스가 라인 내에 잔류하는 것을 방지하기 위해서, 라인을 질소로 퍼지하는 것이 공지되어 있다.
질소 컨슈머의 제 3 타입(타입 Ⅲ)은 절연 공간, 예를 들어 수송선의 액체 가스 저장 탱크에 질소를 공급하기 위한 수단을 포함한다. 이러한 타입의 탱크는, 실제로 질소가 공급되는 절연 공간을 형성하는 이중 벽을 구비한다.
질소의 요구량은 컨슈머의 타입에 따라 상이하다. 타입 Ⅰ의 컨슈머에게는, 일반적으로 25 Nm3/h와 70 Nm3/h 사이로 수용된 유량, 및 대략 5 barg의 상대적으로 높은 압력으로 질소가 연속적으로 공급된다. 연속적인 공급은 시일에 연속적으로 질소가 공급되어야 하는 사실 때문이다.
타입 Ⅱ의 컨슈머는 대략 5 barg의 상대적으로 높은 압력에서 실질적이지만 일반적인 간헐적인 유량을 갖는 질소가 공급된다.
타입 Ⅲ의 컨슈머는 일반적으로 100 Nm3/h와 200 Nm3/h 사이로 함유되고 대략 몇 mbarg의 상대적으로 낮은 압력에서 실질적인 유량을 갖는 질소가 공급된다. 공급은 특히 액체 가스로 충전되기 전에 탱크의 냉각의 작업 동안에 짧은 주기와 드문 주기 동안에 이뤄질 수 있다.
종래 기술에서, 질소를 생성 및 발생하기 위한 장치는 2개의 질소 발생기를 포함하며, 각 발생기는 공기 입구 및 공기 출구와, 질소 저장 버퍼 탱크와, 질소를 컨슈머에게 공급하도록 설계된 질소 분배 수단을 포함한다.
발생기는 병렬로 배치되며, 모두 또는 전혀 없음 모드(all-or-nothing mode)(또는 시작 및 정지로서 공지됨)에서 작동되도록 구성된다. 이중화를 보장하고, 컨슈머가 높은 질소 요구량을 요구하는 동안 질소로 버퍼 탱크를 충전하는 것을 보장하도록, 2가지, 즉 메인 발생기 및 릴레이 발생기가 있다. 발생기는 크기가 크며, 즉 발생기는 각각 출력 측면에서 가장 큰 질소 컨슈머, 즉 타입 Ⅲ의 컨슈머에게 공급하기에 충분한 질소의 유량을 제공할 수 있도록 구성된다.
버퍼 탱크는 생성된 질소를 저장하고, 요구량에 따라서 질소를 컨슈머에게 공급하도록 설계된다. 발생기는 버퍼 탱크 내의 질소 압력이 최대값에 도달하도록 일반적으로 제어된다. 질소가 소비되고 그리고 버퍼 탱크 내의 질소 압력이 감소될 때, 발생기 중 적어도 하나는 질소를 생성하고, 버퍼 탱크 내의 압력을 최대 압력값까지 증가시키도록 명령을 받는다.
그러나, 이러한 기술은 단점이 있다.
타입 Ⅰ의 컨슈머의 소비 프로파일은 전술한 바와 같이 안정적이고 일정하며, 버퍼 탱크 및 질소 발생기의 주기적 작동에는 적합하지 않다.
이러한 작업은 매우 많은 수의 시동 및 정지 작업 사이클을 적용하여(수송선의 경우 대략 연간 약 2000회), 발생기의 서비스 수명을 감소시키고, 잦은 유지보수 작업을 수행하게 된다.
본 발명은 간단하고, 효율적이며 경제적으로 종래 기술의 개선을 제안한다.
제 1 양태에 따르면, 본 발명은 특히 액체 가스 수송선을 위한 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치로서:
- 공기 입구 및 공기 출구를 각각 포함하는 질소 발생기;
- 질소 저장 버퍼 탱크; 및
- 적어도 2개의 개별 컨슈머에게 질소를 공급하도록 설계된 질소 분배 수단을 포함하는, 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치에 있어서,
- 상기 컨슈머 중 적어도 하나에 공급하기 위해 상기 버퍼 탱크로부터 나오는 제 1 질소 분배 수단; 및
- 상기 컨슈머 중 적어도 다른 하나에 공급하기 위해 상기 버퍼 탱크를 통과시킴이 없이 상기 발생기 중 적어도 하나로부터 나오는 제 2 질소 분배 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치를 제안한다.
따라서, 본 발명은, 하나 이상의 발생기에 의해 생성된 질소는 탱크를 통과함이 없이 제 2 분배 수단에 도달하는 것을 제안한다. 그들 부분을 위한 제 1 분배 수단은 탱크에 의해 질소가 공급된다. 따라서, 버퍼 탱크를 구비하거나 구비하지 않고 분배 수단에 공급하는 2가지 방법이 있다. 따라서, 이러한 탱크는 종래 기술과 비교하여 상이하게 사용된다. 발생기는 대조적으로 반드시 대형화될 필요가 없으며, 발생기는 수요가 적을 수 있어서, 시동 및 정지 사이클의 수를 감소시키고 그들 서비스 수명을 증가시킨다.
본 출원에서, "질소(nitrogen)"는 질소가 풍부한 공기를 의미한다. 해수면에서, 대기는 질소의 거의 78%(부피로), 산소의 21%(부피로) 및 미량의 다른 가스로 구성된다. 본 출원에서, 따라서 "질소"는 부피로 질소 78% 이상, 예를 들어 부피로 80% 또는 90% 이상을 포함하는 공기를 의미한다. 이러한 수준은 바람직하게 적어도 97%이다.
본 출원에서, "일부(some)" 발생기는 적어도 2개, 예를 들어 3개의 발생기를 포함한다. 적어도 특정 발생기는 분리기 및/또는 히터와 같은 공통의 요소를 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 서로 분리되어 또는 서로 조합되어 취해진 하기의 특징 중 하나 또는 복수를 포함할 수 있다:
- 상기 제 2 질소 분배 수단은 상기 발생기 중 적어도 하나에 상기 출구를 직접 연결한다; 본 출원에서, "직접(direct)" 연결은 선택적으로 밸브를 구비한 덕트에 의한 연결만을 의미한다;
- 상기 발생기의 상기 출구는, 상기 버퍼 탱크의 입구에 연결된 제 1 출구와, 상기 제 2 분배 수단에 연결된 제 2 출구를 포함하는 매니폴드에 의해 함께 연결된다;
- 상기 발생기 중 적어도 하나의 상기 출구는 상기 버퍼 탱크의 입구에 연결되며, 상기 발생기 중 적어도 다른 하나의 상기 출구는 상기 제 2 분배 수단에 연결되며; 이 경우에, 모든 발생기의 출구들 사이의 유체 연통이 없다;
- 상기 제 1 분배 수단은 상기 버퍼 탱크에 저장된 질소가 상기 적어도 하나의 다른 컨슈머에게 공급될 수 있도록 상기 제 2 분배 수단에 연결된다;
- 상기 발생기 중 적어도 하나의 상기 출구는 밸브에 의해 상기 버퍼 탱크의 입구에 연결된다;
- 상기 밸브는 항상 관통 밸브이도록 그리고 상기 버퍼 탱크의 내부의 압력(P1)에 따라, 및/또는 상기 발생기 중 적어도 하나의 출구에서의 압력(P2)에 따라, 및/또는 상기 제 1 및/또는 제 2 분배 수단에 공급하기 위한 압력(P3)에 따라서 제어되는 가변 유량을 갖도록 구성된다;
- 상기 발생기 중 적어도 특정 입구는 함께 연결되고 그리고 단일 공기 공급 포트에 연결되며, 및/또는 상기 발생기의 적어도 특정 출구는 함께 연결되며, 및/또는 단일 질소 출구 포트에 연결된다;
- 상기 컨슈머는 특히 상기 수송선의 압축기의 시일에 질소를 공급하기 위한 수단, 특히 상기 수송선의 탱크의 절연 공간에 공급하기 위한 수단, 및 특히 상기 수송선의 공급 라인을 퍼지하기 위한 수단을 포함한다;
- 상기 발생기는 모두 또는 전혀 없음 모드에서 작동되도록 구성된다; 및
- 상기 발생기는 동일하며, 각각 상기 컨슈머 중 단독 하나에 공급할 수 있는 치수를 가지며, 유량과 관련하여 그 소비가 안정적이고 연속적으로 되도록 설계된다.
또한, 본 발명은 상술한 바와 같은 장치에 의해서 질소를 생성 및 분배하기 위한 방법으로서,
a) 상기 발생기에 의해 질소를 생성하는 단계; 및
b) 상기 버퍼 탱크를 통과시키지 않고 컨슈머 중 하나에 질소를 분배하는 단계를 포함하는 질소를 생성 및 분배하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방법은 서로 분리되어 또는 서로 조합되어 취해진 하기의 특징 또는 단계 중 하나 또는 복수를 포함할 수 있으며:
- 버퍼 탱크는 단계 a) 및 b) 동안에 질소가 공급되며;
- 버퍼 탱크는 밸브를 거쳐서 질소가 공급되며, 그 유량은 상기 버퍼 탱크의 내부의 압력(P1)에 따라, 및/또는 상기 발생기 중 적어도 하나로부터의 출구에서의 압력(P2)에 따라, 및/또는 상기 제 1 및/또는 제 2 분배 수단에 공급하기 위한 압력(P3)에 따라서 조절되며;
- 상기 버퍼 탱크 내의 압력은 단계 a) 및 b) 동안에 감소된다.
제 2 양태에 따르면, 본 발명은 특히 액체 가스 수송선을 위한 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치로서:
- 공기 입구 및 공기 출구를 각각 포함하는 질소 발생기;
- 질소 저장 버퍼 탱크; 및
- 적어도 2개의 개별 컨슈머에게 질소를 공급하도록 설계된 질소 분배 수단을 포함하는, 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치에 있어서,
적어도 하나의 질소 재순환 라인을 포함하며, 그 입구는 상기 버퍼 탱크의 질소 출구에 연결되며, 그 출구는 상기 발생기 중 적어도 하나의 상기 입구에 연결되는 것을 특징으로 하는 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치를 제안한다.
질소의 재순환은 다수의 장점을 갖고 있다. 첫째, 생성된 과잉 질소를 폐기하지 않고 재사용할 수 있다. 또한, 생성된 가스의 질소 농축 수준을 증가시킴으로써 질소 생성 능력을 최적화할 수 있다. 실제로, 주변 공기 외에, 발생기의 공기 입구에는 이미 질소가 충전된 공기가 공급된다. 또한, 재순환은 발생기를 정지시키지 않을 수 있고, 그에 따라 이러한 발생기에 의해 생성된 질소의 유량이 너무 과도하지 않은 경우 시동 및 정지 사이클의 수를 제한할 수 있다. 다시 말해, 질소를 생성하고 컨슈머의 요구를 충족시키기 위해 발생기를 작동시키는 것을 선호할 수 있지만, 이 발생기를 정지시키고 예를 들어 탱크 내에 저장된 질소를 컨슈머에게 공급하는 대신에, 이러한 동일 발생기로 과잉 질소를 생성하여 질소를 재순환시키고, 그에 따라 리사이클되게 할 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 서로 분리되어 또는 서로 조합되어 취해진 하기의 특징 중 하나 또는 복수를 포함할 수 있다:
- 장치는 내부의 압력이 특정 임계값을 초과할 때 버퍼 탱크 내에 저장된 질소를 재순환시키도록 구성된다;
- 상기 재순환 라인은 상기 버퍼 탱크의 내부의 압력(P1)에 따라서 제어되는 가변 유량을 갖도록 구성된 적어도 하나의 제 1 밸브를 포함한다;
- 상기 재순환 라인은 적어도 하나의 비리턴 밸브를 포함한다;
- 상기 재순환 라인은 적어도 하나의 유량계를 포함한다;
- 상기 장치는, 상기 유량계로부터의 그리고 상기 버퍼 탱크의 압력 센서로부터의 정보를 수신하고, 그에 따라 상기 제 1 밸브 뿐만 아니라 상기 발생기를 제어하도록 구성된 제어 시스템을 포함한다;
- 상기 발생기 중 적어도 하나의 상기 출구는 밸브를 거쳐서 상기 버퍼 탱크의 입구에 연결된다;
- 상기 제 2 밸브는 항상 관통 밸브이도록 그리고 상기 버퍼 탱크의 내부의 압력(P1)에 따라, 및/또는 상기 발생기 중 적어도 하나의 출구에서의 압력(P2)에 따라, 및/또는 상기 분배 수단의 공급 압력(P3)에 따라서 제어되는 가변 유량을 갖도록 구성된다;
- 상기 제어 시스템은 또한 상기 제 2 밸브를 제어하도록 구성된다;
- 상기 발생기 중 적어도 특정 입구는 함께 연결되고 그리고 상기 재순환 라인의 상기 출구에 연결된 단일 공기 공급 포트에 연결되며, 및/또는 상기 발생기의 적어도 특정 출구는 함께 연결되며, 및/또는 단일 질소 출구 포트에 연결된다;
- 상기 컨슈머는 특히 상기 수송선의 압축기의 시일에 질소를 공급하기 위한 수단, 특히 상기 수송선의 탱크의 절연 공간에 공급하기 위한 수단, 및 특히 상기 수송선의 공급 라인을 퍼지하기 위한 수단을 포함한다;
- 상기 발생기는 모두 또는 전혀 없음 모드에서 작동되도록 구성된다;
- 상기 발생기는 동일하며, 각각 상기 컨슈머 중 단독 하나에 공급할 수 있는 치수를 가지며, 유량과 관련하여 그 소비가 안정적이고 연속적으로 되도록 설계된다.
또한, 본 발명은 상술한 바와 같은 장치에 의해서 질소를 생성 및 분배하기 위한 방법으로서,
a) 상기 발생기에 의해 질소를 생성하는 단계; 및
b) 상기 재순환 라인을 거쳐서 질소를 재순환시키는 단계를 포함하는 질소를 생성 및 분배하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방법은 서로 분리되어 또는 서로 조합되어 취해진 하기의 특징 또는 단계 중 하나 또는 복수를 포함할 수 있으며:
- 상기 분배 수단은 단계 a) 및 b) 동안에 질소가 공급되며;
- 상기 재순환 라인을 거쳐서 질소의 재순환의 유량은 모니터링되며, 상기 발생기 중 적어도 하나는 이러한 유량의 밸브가 사전결정된 임계값을 초과할 때 정지된다.
제 3 양태에 따르면, 본 발명은 특히 액체 가스 수송선을 위한 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치로서:
- 공기 입구 및 공기 출구를 각각 포함하는 질소 발생기로서, 이들 발생기 중 적어도 하나는 공기 압축 로터를 포함하는 압축기를 포함하는 질소 발생기;
- 질소 저장 버퍼 탱크; 및
- 적어도 2개의 개별 컨슈머에게 질소를 공급하도록 설계된 질소 분배 수단을 포함하는, 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치에 있어서,
상기 로터의 주파수 또는 속도를 변동시키기 위한 적어도 하나의 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치를 제안한다.
발생기의 질소 생성은 특히 이 발생기의 압축기의 로터의 주파수 또는 속도에 좌우되며, 따라서 컨슈머의 요구에 따라 조절될 수 있다. 시동 및 정지 사이클의 수를 제한하기 위해서, 예를 들어 발생기의 정지를 완료하기보다는 질소의 요구가 실질적이지 않은 경우 발생기의 로터의 주파수를 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 서로 분리되어 또는 서로 조합되어 취해진 하기의 특징 중 하나 또는 복수를 포함할 수 있다:
- 상기 시스템은 상기 버퍼 탱크의 내부의 압력(P1)에 따라서 제어되도록 구성된다;
- 적어도 특정 발생기는 상류에서 하류로, 즉 입구에서 출구로, 상기 압축기와, 물 및/또는 오일과 같은 유체(들)로부터 공기의 분리기와, 공기 히터와, 공기의 나머지로부터 질소를 분리하도록 구성된 여과 멤브레인을 포함한다; 실제로, 멤브레인 분리 기술은 질소를 유지하고 그리고 공기의 성분의 나머지의 투과를 허용함으로써 작동된다;
- 상기 발생기 중 적어도 하나의 상기 출구는 상기 버퍼 탱크의 입구에 연결되어 있다;
- 상기 발생기 중 적어도 특정 입구는 함께 연결되고 그리고 단일 공기 공급 포트에 연결되며, 및/또는 상기 발생기의 적어도 특정 출구는 함께 연결되며, 및 단일 질소 출구 포트에 연결된다;
- 상기 장치는 상기 컨슈머 중 적어도 하나에 공급하기 위해 상기 버퍼 탱크로부터 나오는 질소의 분배를 위한 제 1 수단, 및 상기 컨슈머 중 적어도 다른 하나에 공급하기 위해 상기 버퍼 탱크를 통과시킴이 없이 상기 발생기 중 적어도 하나로부터 나오는 질소의 분배를 위한 제 2 수단을 포함한다;
- 상기 변동 시스템은 상기 제 2 분배 수단을 공급하도록 설계된 상기 적어도 하나의 발생기의 상기 로터의 주파수 또는 속도를 변동시키도록 구성된다;
- 상기 컨슈머는 특히 상기 수송선의 압축기의 시일에 질소를 공급하기 위한 수단, 특히 상기 수송선의 탱크의 절연 공간에 공급하기 위한 수단, 및 특히 상기 수송선의 공급 라인을 퍼지하기 위한 수단을 포함한다;
- 상기 발생기는 모두 또는 전혀 없음 모드에서 작동되도록 구성된다;
- 상기 발생기는 동일하며, 각각 상기 컨슈머 중 단독 하나에 공급할 수 있는 치수를 가지며, 유량과 관련하여 그 소비가 안정적이고 연속적으로 되도록 설계된다.
또한, 본 발명은 상술한 바와 같은 장치에 의해서 질소를 생성 및 분배하기 위한 방법으로서,
a) 상기 발생기에 의해 질소를 생성하는 단계; 및
b) 상기 발생기 중 적어도 하나의 로터의 주파수 또는 속도를 변동시키는 단계를 포함하는 질소를 생성 및 분배하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방법은 서로 분리되어 또는 서로 조합되어 취해진 하기의 특징 또는 단계 중 하나 또는 복수를 포함할 수 있으며:
- 상기 버퍼 탱크 및 분배를 위한 상기 수단은 단계 a) 및 b) 동안에 질소가 동시에 공급되며;
- 질소는 상기 버퍼 탱크로부터 취해지고, 모든 컨슈머의 상기 분배 수단을 공급하는데 사용된다.
제 4 양태에 따르면, 본 발명은 특히 액체 가스 수송선을 위한 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치로서:
- 공기 입구 및 공기 출구를 각각 포함하는 질소 발생기로서, 이들 발생기 중 적어도 하나는 공기 압축 로터를 포함하는 압축기를 포함하는 질소 발생기; 및
- 질소 저장 버퍼 탱크를 포함하는, 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치에 있어서,
압축기를 갖는 상기 적어도 하나의 발생기의 로터의 주파수 또는 속도의 변동을 위한 적어도 하나의 시스템을 포함하며, 적어도 2개의 개별 컨슈머에게 질소를 공급하기 위해, 상기 버퍼 탱크를 통과시킴이 없이, 압축기를 갖는 상기 적어도 하나의 발생기로부터 배출되는 질소의 분배를 위한 메인 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치를 제안한다.
본 발명자들은 공급된 질소의 소정의 압력에서, 유량이 증가될 때 이질소(dinitrogen)의 순도가 증가하는 것을 발견했다. 따라서, 공칭 유량으로 이질소의 97%로 지정된 순도에 대해, 유량의 감소는 상류의 과잉 공기 공급으로 과잉 품질의 질소의 생성으로 유도된다. 질소 발생기의 압축기의 로터의 주파수 또는 속도의 변동은 발생기의 공기 소비를 최적화하면서 충분한 순도를 갖는 충분한 질소 생성을 보장할 수 있게 한다.
이 경우에, 버퍼 탱크는 추가의 질소 공급원으로서 사용되며, 발생기는 컨슈머에게 직접 연결되며, 그에 따라 컨슈머에게 직접 공급하도록 구성된다.
본 출원에서, 질소의 분배를 위한 "메인(main)" 수단은 작동중인 발생기(들)에 의해 생성된 질소의 대부분 또는 전부를 전달하도록 설계된 수단을 가리킨다. 한편, 질소의 분배를 위한 "2차(secondary)" 수단은 생성된 질소의 흐름의 단지 주요 부분을 전달하도록 설계된다.
본 발명에 따른 장치는 서로 분리되어 또는 서로 조합되어 취해진 하기의 특징 또는 단계 중 하나 또는 복수를 포함할 수 있으며:
- 압축기를 갖는 상기 적어도 하나의 발생기는 상류에서 하류로, 즉 입구에서 출구로, 상기 압축기와, 물 및/또는 오일과 같은 유체(들)로부터 공기의 분리기와, 히터와, 공기의 나머지로부터 질소를 분리하도록 구성된 여과 멤브레인을 포함한다; 실제로, 멤브레인 분리 기술은 질소를 유지하고 그리고 공기의 성분의 나머지의 투과를 허용함으로써 작동된다;
- 상기 발생기 중 적어도 특정 입구는 함께 연결되고 그리고 단일 공기 공급 포트에 연결되며, 및/또는 상기 발생기의 적어도 특정 출구는 함께 연결되며, 및/또는 단일 질소 출구 포트에 연결된다;
- 상기 단일 질소 출구 포트는 바람직하게 밸브에 의해서, 상기 버퍼 탱크의 입구에 그리고 질소의 분배를 위한 상기 메인 수단에 연결된다;
- 상기 장치는 상기 적어도 특정 컨슈머에게 공급하기 위해 상기 버퍼 탱크로부터 배출되는 질소의 분배를 위한 2차 수단을 포함한다;
- 분배를 위한 메인 수단은 밸브에 의해 분배하기 위한 2차 수단에 연결된다;
상기 컨슈머는 특히 상기 수송선의 압축기의 시일에 질소를 공급하기 위한 수단, 특히 상기 수송선의 탱크의 절연 공간에 공급하기 위한 수단, 및 특히 상기 수송선의 공급 라인을 퍼지하기 위한 수단을 포함한다;
- 질소를 분배하기 위한 상기 메인 수단은 시일에 질소를 공급하기 위한 상기 수단, 및 절연 공간에 공급하기 위한 상기 수단을 적어도 직접 공급한다;
- 질소 분배를 위한 상기 메인 수단은 적어도 하나의 압력 및/또는 유량 센서를 포함하며, 이러한 센서는 주파수 또는 속도의 변동을 위한 상기 시스템의 제어 시스템에 연결된다;
- 상기 발생기는 각각 상기 컨슈머들 중 적어도 하나를 단독으로 공급할 수 있도록 동일하고 대형화되어 있으며, 이 발생기가 상기 변동 시스템에 의해 100% 미만의 부하로 조절될 때, 유량과 관련하여 그 소비가 안정적이고 연속적으로 되도록 설계된다;
또한, 본 발명은 이전 청구항 중 어느 한 항에 기재된 장치에 의해서 질소를 생성 및 분배하는 방법으로서,
a) 상기 발생기에 의해 질소를 생성하는 단계;
b) 압축기를 갖는 상기 적어도 하나의 발생기의 로터의 주파수 또는 속도를 변동시키는 단계; 및
c) 상기 버퍼 탱크를 통과시키지 않고 상기 적어도 특정 컨슈머에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 질소를 생성 및 분배하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방법은 서로 분리되어 또는 서로 조합되어 취해진 하기의 특징 또는 단계 중 하나 또는 복수를 포함할 수 있다:
- 압축기를 갖는 상기 적어도 하나의 발생기의 로터의 주파수 또는 속도는, 압력 또는 유량이 질소의 분배를 위한 상기 메인 수단의 임계값보다 높거나 또는 동일하도록 제어된다;
- 질소의 분배를 위한 상기 메인 수단에서의 압력 임계값은 5 barg이다.
- 상기 버퍼 탱크는 만일 그리고 단지 만일 상기 메인 분배 수단에서 측정된 압력이 상기 압력 임계값보다 높다면 그리고 만일 상기 버퍼 탱크에서 측정된 압력이 보다 낮은 한계 값보다 낮다면 질소가 공급된다.
상기 컨슈머에 의해 요구되는 질소의 유량이 이 발생기가 단독으로 생성할 수 있는 질소의 최대 유량보다 낮은 경우, 발생기 중 단일 하나가 질소를 생성하는데 사용된다.
상기 컨슈머에 의해 요구되는 질소의 유량이 이들 발생기의 각각이 생성할 수 있는 질소의 최대 유량보다 크지만, 요구되는 이러한 질소 유량이 발생기들이 동시에 작동될 때 이들 발생기들이 생성할 수 있는 질소의 최대 누적 유량보다 낮은 경우, 발생기 중 적어도 2개 또는 모든 발생기가 질소를 생성하는데 사용된다.
상기 컨슈머에 의해 요구되는 질소의 유량이 발생기들이 동시에 작동될 때 이들 발생기들이 생성할 수 있는 질소의 최대 누적 유량보다 큰 경우, 발생기 중 적어도 2개 또는 모든 발생기가 질소를 생성하는데 사용된다. 버퍼 탱크는 컨슈머들의 요구량을 충족시키기에 충분한, 특히 이들 컨슈머들이 연결된 탱크의 냉각 동안에 충분한 질소의 보충 유량을 제공하도록 사용될 수 있다.
바람직하게, 액체 가스 저장 탱크를 냉각시키기 위해서 상기 컨슈머들 그리고 특히 상기 컨슈머 중 단일 하나에 의해 질소의 최대 유량이 요구된다.
탱크가 이전에 불활성화가 가해지지 않은 상태에서 탱크를 냉각시키기 위해서 상기 컨슈머(들)에 의해 질소의 유량이 요구되며, 상기 탱크는 그 질소 공급으로 인해 -40℃보다 높은 온도로 될 수 있다.
탱크가 불활성화가 가해진 후에 탱크를 냉각시키기 위해서 상기 컨슈머(들)에 의해 질소의 유량이 요구되며, 상기 탱크는 그 질소 공급으로 인해 -10℃ 또는 0℃보다 높은 온도로 될 수 있다.
본 발명의 상이한 양태의 특징은 이들 조합이 후술되는 실시예에서 반드시 상세하게 설명되지 않아도 서로 결합될 수 있다.
본 발명은 더 잘 이해 될 것이며, 본 발명의 다른 세부 사항, 특징 및 장점은 비제한적인 예로서 제공되고 첨부된 도면을 참조하여 다음의 설명을 읽음으로써 보다 명백해질 것이다.
도 1은 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치의 일 실시예의 개략도이다.
도 3 내지 도 5는 도 1에 대응되고 본 발명에 따른 방법의 단계들을 도시하는 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따른 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치의 변형 실시예의 개략도이다.
도 7은 본 발명에 따른 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치의 다른 변형 실시예의 개략도이다.
도 8은 본 발명에 따른 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치의 다른 변형 실시예의 개략도이다.
도 9 내지 도 14는 도 8에 대응되고 본 발명에 따른 방법의 단계들을 도시하는 개략도이다.
도 15는 주요 질소 컨슈머의 질소에 대한 요구량에 대해서, 종래 기술에 따른 장치의 발생기에 의한 질소의 생성을 매우 개략적으로 도시하는 다이아그램이다.
도 16은 주요 질소 컨슈머의 질소에 대한 요구량에 대해서, 다른 장치의 발생기의 질소의 발생기에 의한 질소의 생성을 매우 개략적으로 도시하는 다이아그램으로서, 이 경우에 발생기는 일정한 유량을 갖는다.
도 17은 주요 질소 컨슈머의 질소에 대한 요구량에 대해서, 본 발명에 따른 장치의 발생기에 의한 질소의 생성을 매우 개략적으로 도시하는 다이아그램으로서, 이 경우에 발생기는 가변 유량을 갖는다.
도 18은 도 15 내지 도 17에서의 장치를 요약하고 비교한 다이아그램이다.
도 1은 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치의 일 실시예의 개략도이다.
도 3 내지 도 5는 도 1에 대응되고 본 발명에 따른 방법의 단계들을 도시하는 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따른 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치의 변형 실시예의 개략도이다.
도 7은 본 발명에 따른 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치의 다른 변형 실시예의 개략도이다.
도 8은 본 발명에 따른 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치의 다른 변형 실시예의 개략도이다.
도 9 내지 도 14는 도 8에 대응되고 본 발명에 따른 방법의 단계들을 도시하는 개략도이다.
도 15는 주요 질소 컨슈머의 질소에 대한 요구량에 대해서, 종래 기술에 따른 장치의 발생기에 의한 질소의 생성을 매우 개략적으로 도시하는 다이아그램이다.
도 16은 주요 질소 컨슈머의 질소에 대한 요구량에 대해서, 다른 장치의 발생기의 질소의 발생기에 의한 질소의 생성을 매우 개략적으로 도시하는 다이아그램으로서, 이 경우에 발생기는 일정한 유량을 갖는다.
도 17은 주요 질소 컨슈머의 질소에 대한 요구량에 대해서, 본 발명에 따른 장치의 발생기에 의한 질소의 생성을 매우 개략적으로 도시하는 다이아그램으로서, 이 경우에 발생기는 가변 유량을 갖는다.
도 18은 도 15 내지 도 17에서의 장치를 요약하고 비교한 다이아그램이다.
하기의 설명에서, 용어 "상류(upstream)" 및 "하류(downstream)"는 덕트 또는 회로에서 가스 또는 액체와 같은 유체의 흐름을 지칭한다.
도 1은 특히 액체 가스 수송선을 위한 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치(10)를 도시한다.
장치(10)는 실질적으로 각각 공기 입구(12a) 및 질소 출구(12b)를 포함하는 질소 발생기(12)와, 질소의 저장을 위한 버퍼 탱크(14)와, 컨슈머(18, 20, 22)에게 질소를 공급하도록 설계된 질소 분배용 수단(16)을 포함한다.
병렬로 끼워맞춰진 2개의 발생기(12)가 있으며, 그들 입구(12a)는 함께 연결되고, 발생기에 공기를 공급하기 위한 단일 포트(24)에 연결된다. 그들 출구(12b)는 매니폴드에 의해 함께 연결되며, 버퍼 탱크(14)의 입구(14a)에 연결된다.
상류에서 하류까지, 즉 입구(12a)로부터 출구(12b)까지, 각 발생기(12)는 공기 압축기(26)와, 물 및/또는 오일과 같은 유체(들)로부터 공기의 분리기(28)와, 공기 가열기(30)와, 공기의 나머지로부터 질소를 분리하도록 구성된 여과 멤브레인(32)을 포함한다. 예를 들어, 각 발생기의 압축기(26)는 압축 로터를 갖는 타입이다. 로터는 예를 들어 피스톤, 스크류 또는 블레이드를 갖고 있다.
버퍼 탱크(14)는, 탱크(14)의 내부의 압력이 사전결정된 임계값, 예를 들어 11 barg를 초과할 때, 탱크(14)에 함유된 질소의 외부로의 방출을 허용하도록 구성되어 있다.
버퍼 탱크(14)는 또한 탱크(14)의 내부에서 P1로 알려진 질소 압력을 측정하도록 구성된 압력 센서(36)를 구비한다.
버퍼 탱크(14)는 또한 분배 수단(16)에 의해 컨슈머(18, 20, 22)에 연결된 질소 출구(14b)를 포함한다. 이러한 경우에, 분배 수단(16)은 감압 밸브(38, 38')를 포함하며, 감압 밸브의 입구는 출구(14b)에 연결되며, 감압 밸브의 출구는 컨슈머(18, 20, 22)에 연결된다. 각 감압 밸브는 (탱크(14)를 통해서) 임의의 압력에서 질소를 상류로 공급하도록 그리고 대응하는 컨슈머에게 하류에 일정한 압력을 제공하도록 구성되어 있다. 컨슈머(20, 22)에게 연결된 밸브(38)는 예를 들어 5 barg인 공지된 소비 압력(Pc1)에서 질소를 제공하도록 구성되어 있다. 컨슈머(18)에게 연결된 밸브(38')는 예를 들어 0.5 barg인 공지된 소비 압력(Pc2)에서 질소를 제공하도록 구성되어 있다.
도시된 예에서, 컨슈머(18)는 타입 Ⅲ이며, 예를 들어 수송선의 액체 가스 저장 탱크와 같은 절연 공간에 질소를 공급하기 위한 수단을 포함한다. 컨슈머(20)는 타입 Ⅱ이며, 예를 들어 수송선의 유체 순환 라인을 퍼지하기 위한 수단을 포함한다. 컨슈머(22)는 타입 Ⅰ이며, 수송선의 압축기의 베어링의 시일에 질소를 공급하기 위한 수단을 포함한다. 타입 Ⅰ, Ⅱ 및 Ⅲ은 이전에 제시되었다.
또한, 장치(10)는 특히 압력 센서(36)에 의해 방출된 신호에 따라서 발생기(14), 특히 발생기의 압축기(26)를 제어하기 위한 시스템(40)을 포함한다.
발생기(12) 중 하나는 메인 발생기인 것으로 간주되고, 발생기 중 다른 하나는 릴레이 발생기인 것으로 간주된다. 각 발생기는 모두 또는 전혀 없음 모드(all-or-nothing mode)에서 작동되도록 구성되며, 시스템(40)에 의해 제어된다.
메인 발생기는 센서(36)에 의해 측정된 탱크(14) 내의 압력이 6 barg 내지 9 barg 사이로 포함될 때 질소를 생성하도록 구성된다. 릴레이 발생기는 센서(36)에 의해 측정된 탱크(14) 내의 압력이 5 barg 내지 8 barg 사이로 포함될 때 질소를 생성하도록 구성된다. 시스템(40)은 컨슈머의 질소의 요구량에 따라서 발생기(14)를 제어하여, 버퍼 탱크 내의 압력(P1)이 대략 10 barg의 최대값이 되도록 한다. 따라서, 질소 소비가 압력(P1)이 9 barg 미만으로 감소하도록 하는 경우, 시스템(40)은 질소를 생성하고 버퍼 탱크(14)를 충전하기 위해 메인 발생기를 작동시킨다. 질소 소비가 압력(P1)이 8 barg 미만으로 감소하도록 하는 경우, 시스템(40)은 질소를 생성하고 버퍼 탱크(14)를 충전하기 위해 메인 및 릴레이 발생기를 작동시킨다. 이러한 시동 및 정지 작동은 버퍼 탱크(14)에 이용 가능한 최대량의 질소를 보장할 수 있지만, 발생기의 마모가 가속화되어, 따라서 그 서비스 수명이 단축된다. 이들 발생기는 또한, 이들이 유량, 즉 타입 Ⅲ의 컨슈머(18)와 관련하여 질소의 최대 컨슈머에게 각각 공급하기에 충분할 수 있도록 대형화(그리고 동일함)되기 때문에 비용이 많이 든다. 이들은 각각 예를 들어 10 barg에서 150 Nm3/h의 질소 생산 능력을 갖고 있다.
도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 장치(110)의 제 1 실시예를 도시하며, 이는 장치(10)와 실질적으로 동일한 요소를 포함한다. 따라서, 장치(10)와 관련하여 제공된 전술한 설명은 하기의 설명과 모순되지 않는 한 장치(110)에 적용된다.
하기의 설명에서, 앞서 설명한 요소들은 100만큼 증가된 동일한 도면부호로 표시된다.
이 경우에, 장치(110)는 3개의 발생기(112)를 포함하지만, 더 많은 것을 포함할 수 있다. 발생기(112)는 병렬로 끼워맞춰지고, 그들 입구(112a)는 함께 연결되며 단일 포트(124)에 연결되며, 그들 출구(112b)는 함께 연결되며 버퍼 탱크(114)의 입구(114a)에 연결된다.
종래 기술과 달리, 이 경우 발생기(112)는 대형화되지 않는다. 이들은 동일하며, 소비가 안정적인 타입 Ⅰ의 컨슈머(22)를 단독으로 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 실제로, 각 발생기는 바람직하게 타입 Ⅰ의 컨슈머의 일정한 질소 소비 유량보다 약간 큰 질소의 유량을 생성하는 것과 같은 치수를 갖고 있다. 예를 들어, 이들은 각각 6 barg에서 50 Nm3/h의 질소 생산 능력을 갖고 있다.
각 발생기(112)는 상류에서 하류로, 즉 입구(112a)에서 출구(112b)로, 공기 압축기(126)와, 물 및/또는 오일과 같은 유체(들)로부터 공기의 분리기(128)와, 공기 히터(130)와, 공기의 나머지로부터 질소를 분리하도록 구성된 여과 멤브레인(132)을 포함한다.
발생기(112)의 특정 요소는 공유화될 수 있다. 이것은 예를 들어 도 2에서 파선으로 직사각형으로 개략적으로 표시한 바와 같이 발생기의 분리기(128) 및 히터(130)의 경우이다. 따라서, 장치(110)는 3개의 발생기(112) 또는 이들 중 단지 2개에서 공통인 분리기(128)를 포함할 수 있다. 동일한 방식으로, 장치(10)는 3개의 발생기(112) 또는 이들 중 단지 2개에서 공통인 히터(130)를 포함할 수 있다.
발생기(112)의 출구(112b)는 버퍼 탱크(114)의 출구(114a)에 밸브(142)에 의해 연결되어 있다. 압력 센서(144)는 밸브(142)로부터 상류에 제공되며, 발생기(112)의 출구에서 P2로 알려진 질소 압력을 측정할 수 있게 한다. 버퍼 탱크(114)는 또한 탱크의 내부에서 압력(P1)을 측정하도록 구성된 2개의 압력 센서(136, 146)를 구비한다. 센서(136, 146)는 단일 센서로 대체될 수 있다. 센서(136, 146)에 의해 방출된 신호는 밸브(142)를 제어하기 위한 수단(148)의 기능을 제어하는 시스템(140)에 의해 수신되도록 설계된다. 동일한 방식으로, 센서(146)에 의해 방출된 신호는 질소 재순환 밸브(152)를 제어하기 위한 수단(150)의 기능을 제어하는 시스템(140)에 의해 수신되도록 설계된다.
장치(110)는 질소 재순환 라인(154)을 포함하며, 질소 재순환 라인의 상류 단부는 탱크(114)의 질소 출구(114b)에 연결되며, 질소 재순환 라인의 대향 하류 단부는 발생기(112)의 입구(112a)에 연결된다.
라인(154)은 밸브(152) 뿐만 아니라 비리턴 밸브(156)를 구비한다. 또한, 유량계(158)를 구비할 수 있으며, 유량계의 신호는 시스템(140)으로 전달되도록 설계된다. 유량계(158)는 과잉으로 생성된 질소의 양을 결정할 수 있게 한다. 라인(154)에서 과잉으로 생성되고 재순환되는 질소의 유량이 너무 큰 경우에, 시스템(140)은 2개의 발생기가 작동될 때 발생기(112) 중 하나의 정지를 명령할 수 있다.
수단(150)은, 센서(146)에 의해 측정된 탱크(114) 내의 압력이 예를 들어 대략 10 barg의 특정 임계값을 초과할 때 밸브(152)를 작동시키도록 구성된다.
질소의 과잉 생산의 경우, 라인(154)은 발생기를 정지시키지 않기 위해 과잉으로 생성된 질소를 재사용할 수 있게 하며, 그에 따라 시동 및 정지 사이클의 수를 제한할 수 있다.
버퍼 탱크(114)는 과잉 압력 밸브(134)를 구비하고, 그 출구(114b)는 제 1 분배 수단(116a)에 의해 타입 Ⅱ 및 Ⅲ의 컨슈머, 즉 컨슈머(118, 120)에 연결된다.
이 경우에, 분배 수단(116a)은 압력 감소 밸브(138, 138')를 포함하며, 압력 감소 밸브의 입구는 출구(114b)에 연결되고, 압력 감소 밸브의 출구는 컨슈머(118, 120)에 연결된다.
장치(110)는 또한 타입 Ⅰ의 컨슈머, 즉 컨슈머(122)에게 질소를 직접 분배하기 위한 제 2 수단(116b)을 포함한다. 이 경우에, 이들 분배 수단(116b)은 감압 밸브(138)를 포함하며, 감압 밸브의 입구는 발생기(112)의 출구(112b)에 연결되며, 감압 밸브의 출구는 컨슈머(122)에 연결된다.
따라서, 발생기(112)의 출구(112b)는 함께 연결되어, "Y"의 형태의 연결부의 제 1 분기부와, 밸브(142)에 의해 탱크의 입구(114a)에 연결되는 제 2 분기부와, 밸브(138) 및 컨슈머(122)에 연결된 제 3 분기부를 형성한다. 비교적 긴 기간 동안 일정한 유량의 질소를 요구하는 컨슈머(122)로의 직접 공급은 발생기의 수많은 시동 및 정지 사이클을 회피할 수 있고, 그에 따라 그들의 마모를 제한할 수 있다. 또한, 탱크(114)는 질소 저장 기능을 채택할 수 있고, 작동 압력이 일정하게 유지되어야 하는 단순한 버퍼 기능이 아니라 최소값과 최대값 사이에서 변하는 저장 압력을 가질 수 있다.
도시되지 않은 변형예에 따르면, 발생기(112)에 의해 직접 공급되는 컨슈머는 타입 Ⅱ의 컨슈머(120)일 수 있다.
도 3 내지 도 5는 장치(110)의 작동 단계, 특히 질소를 생성 및 분배하는 방법을 도시한다.
도 3에 도시된 단계는 필요하다면 질소의 재순환 뿐만 아니라 컨슈머(122)로의 질소의 직접적인 공급을 나타낸다.
발생기(112) 중 하나는 시스템(140)에 의해 작동되며, 타입 Ⅰ의 컨슈머(122)의 요구를 충족시키기에 충분한 유량 및 압력으로 질소를 생성한다. 질소 압력은 수단(116b)의 밸브(138)로부터 하류에서 5 barg와 동일하고, 이 밸브로부터 상류에서 5 barg보다 높다. 발생기에 의해 생성된 잉여 질소는 영구적으로 개방된 밸브(142)를 통해 버퍼 탱크(114)로 이송된다.
센서(146)에 의해 측정된 탱크(114) 내부의 질소 압력이 특정 임계값, 예를 들어 10 barg를 초과하는 경우에, 밸브(152)가 개방되고, 그 압력을 감소시키고 그리고 발생기의 입구(112a)로 질소를 복귀시키기 위해 탱크로부터 질소가 방출된다. 따라서, 이러한 질소는 장치의 질소 생성 배출, 즉 발생기 출구에서 가스의 질소 농축을 증가시키기 위해 발생기에 의해 재처리될 것이다.
도 4에 도시된 단계는 또한 필요하다면 질소의 재순환 뿐만 아니라 컨슈머(122)로의 질소의 직접적인 공급을 나타낸다.
발생기(112) 중 2개는 시스템(140)에 의해 작동되며, 타입 Ⅰ의 컨슈머(122) 또는 다른 컨슈머의 요구를 충족시키기에 충분한 유량 및 압력으로 질소를 생성한다. 질소 압력은 수단(116a)의 밸브(138)로부터 하류에서 5 barg와 동일하며, 이러한 밸브로부터 상류에서 5 barg보다 높다. 발생기에 의해 생성된 잉여 질소는 개방된 밸브(142)를 통해서 버퍼 탱크(114)로 이송된다.
센서(146)에 의해 측정된 탱크(114)의 내부의 질소 압력이 상술한 임계값을 초과하는 경우에, 밸브(152)는 개방되고, 질소는 탱크로부터 배출되어, 압력을 감소시키고 질소를 발생기의 입구(112A)로 복귀시킨다.
컨슈머가 질소를 필요로 하지 않거나 생성된 질소의 유량보다 낮은 질소의 유량을 요구할 때, 탱크(114) 내의 질소 압력은 증가한다. 압력 임계값을 넘어서, 수단(150)은 밸브(152)의 개방을 명령하고, 따라서 내부 압력을 10 barg로 유지하기 위해 탱크에 포함된 질소의 일부의 재순환을 명령한다. 재순환하는 질소의 유량이 임계값보다 낮은 경우, 발생기는 작동으로 유지된다. 이러한 유량이 이러한 임계값보다 큰 경우에, 발생기 중 하나는 시스템(140)에 의해 정지된다.
컨슈머가 생성된 질소의 유량보다 큰 질소의 유량을 필요로 하는 경우, 탱크(114) 내의 질소 압력은 감소된다. 다음에, 시스템은 탱크 내의 압력이 최소값, 예를 들어 1 barg에 도달하는 것을 방지하기 위해서 제 3 발생기(112)의 활성화를 명령할 수 있다. 그러나, 장치는 탱크 내의 압력이 그 수준만큼 낮아질 수 있도록 구성되어 있으며, 이는 종래 기술에서는 그렇지 않았다.
제 3 발생기와 같은 발생기의 활성화 이전에, 시스템(140)은 이러한 발생기의 히터의 활성화를 명령할 수 있다. 이것은 임박한 작동의 목적을 위해 발생기를 예열할 수 있게 한다.
도 5에 표시된 단계는 컨슈머(118, 122)로의 질소 공급을 나타낸다. 컨슈머(118)는 상대적으로 높은 유량의 질소를 요구한다. 이러한 탱크의 절연 공간이 높은 유량 및 낮은 압력으로 질소가 공급되어야 하기 때문에, 이는 특히 액체 가스 탱크의 냉각 및 충전 동안의 경우이다.
발생기(112) 중 2개는 시스템(140)에 의해 작동되며, 질소를 생성하며, 질소의 일부는 컨슈머(122)에게 직접 공급되고, 질소의 다른 일부는 버퍼 탱크(114)에 공급된다. 분배 수단(116b)에서, 질소 압력은 밸브(138)로부터 하류에서 5 barg와 동일하며, 이러한 밸브로부터 상류에서 5 barg보다 높거나 동일하다. 분배 수단(116a)에서, 질소 압력은 밸브(138')로부터 하류에서 0.5 barg와 동일하며, 이러한 밸브로부터 상류에서 0.5 barg보다 높다.
밸브(142)는 분배 수단(116b)의 밸브(138)로부터 상류의 압력이 항상 5 barg보다 높은 것이 보장되도록 제어된다. 이러한 목적을 위해서, 밸브(138)는 거의 폐쇄될 수 있으며, 그 결과 발생기에 의해 생성된 모든 또는 거의 모든 질소는 컨슈머(122)에 공급된다.
일반적으로, 장치(110)의 작동 조건에 관계없이, 밸브(142)는 개방된 상태로 유지되는 것이 바람직하다. 이것은 버퍼 탱크(114)에 언제든지 질소가 공급될 수 있게 하며, 밸브(142)로부터 상류 및 하류에서, 즉 발생기(112)의 질소 출구 매니폴드에서 그리고 탱크(114)에서 압력을 재조정할 수 있게 한다. 소비된 질소의 유량이 높고, 발생기(112)에 의해 생성된 질소의 유량보다 높다면, 탱크 내의 압력이 감소할 것이다. 질소 소비가 정지된다면 또는 소비된 유량이 공급 유량보다 낮다면, 다음에 탱크 내의 압력은 최대값에 도달할 때까지 증가할 것이다.
특히, 밸브(142)는, 탱크의 내부의 압력이 5 barg보다 높은 경우에 완전히 개방되도록 그리고 탱크의 내부의 압력이 5 barg 보다 낮은 경우에 부분적으로 개방되도록 구성되며, 그 결과 밸브로부터 상류의 압력이 5 barg보다 높거나 동일하게 된다.
변형예로서, 밸브(142)는 2가지 상태, 즉 완전개방 또는 완전폐쇄인 밸브로 대체될 수 있다. 다음에, 버퍼 탱크의 입구에 발생기의 출구를 연결하기 위한 추가의 덕트는 밸브가 폐쇄되어 있더라도 발생기의 출구와 버퍼 탱크의 입구 사이의 유체 연통을 보장하도록 밸브와 평행하게 할 필요가 있다.
도 6은 장치(110)의 것들과 동일한 요소를 실질적으로 포함하는 본 발명에 따른 장치(210)의 제 2 실시예를 도시한다. 따라서, 장치(110)와 관련하여 제공된 상기 설명은 후술하는 설명과 모순되지 않는 한 장치(210)에 적용된다.
하기의 설명에서, 앞서 설명한 요소들은 적어도 100만큼 증가된 동일한 도면부호로 표시된다.
도 6의 실시예는 도 2 내지 도 5의 실시예와 상이하며, 특히 제 1 분배 수단(216a)은 밸브(262) 및/또는 비리턴 밸브를 구비한 바이패스 라인(260)에 의해서 제 2 분배 수단(216b)에 연결된다.
바이패스 라인(260)은 컨슈머(122)까지 분배 수단(216a)으로부터 그리고 버퍼 탱크(114)로부터 질소의 통과를 허용하도록 구성된다. 라인(260)은 밸브(138, 138')로부터 바로 상류에 있는 분배 수단(216a)에 연결된 상류 단부와, 밸브(138)로부터 바로 상류에 있는 분배 수단(216b)에 연결된 하류 단부를 구비할 수 있다.
이 경우에, 발생기(212) 중 2개의 출구(212b)는 장치(210)를 단순화하기 위해서 밸브가 없는 덕트에 의해서 버퍼 탱크(214)의 입구(214a)에 연결되어 있다. 장치(210)는 하나의 재순환 라인을 포함할 수 있을 지라도 또한 재순환 라인이 없을 수도 있다.
또한, 장치(210)는 발생기(212') 중 적어도 하나의 압축기(226)의 로터의 주파수 또는 속도의 변동을 위한 적어도 하나의 시스템(264)을 포함한다. 시스템(264)은 시스템(240)에 의해 제어될 수 있다. 변형예로서, 시스템은 수동으로 제어될 수 있으며, 로터의 주파수 또는 속도는 수동으로 제어될 수 있다.
도시된 예에서, 시스템(264)은 압축기 중 단일 하나와 연관되며, 그 출구(212b')는 분배 수단(216b)과 직접 연결되며, 다른 발생기의 출구(212b)와 연결되지 않는다. 2개의 다른 발생기의 출구(212b)는 상술한 바와 같이 탱크의 입구(214a)에 연결된다,
도 7은 장치(210)의 요소와 동일한 요소를 실질적으로 포함하는 본 발명에 따른 장치(310)의 제 3 실시예를 도시한다. 따라서, 장치(210)와 관련되어 제공된 상기 설명은 하기의 설명과 모순되지 않는 한 장치(310)에 적용된다.
하기의 설명에서, 앞서 설명한 요소들은 적어도 100만큼 증가된 동일한 도면부호로 표시된다.
도 7의 실시예는 도 6의 실시예와 상이하며, 특히 장치(310)는 단지 제 1 분배 수단(316a)을 포함하며, 따라서 발생기(312)의 출구(312a)로부터 질소의 직접 분배를 위한 제 2 수단을 포함하지 않는다. 따라서, 분배 수단(316a)은 감압 밸브(338, 338')에 의해 버퍼 탱크(314)의 출구(314b)에 그리고 컨슈머(318, 320, 322) 모두에 연결된다. 발생기의 출구(312b)는 모두 함께 연결되며, 버퍼 탱크의 입구(314a)에 연결된다.
또한, 장치(310)는 특히 압력 센서(346)에 의해 측정된 버퍼 탱크(314) 내의 압력에 따라서 시스템(364)을 제어하기 위한 수단(366)을 포함한다.
도 7의 실시예에서, 시스템(364)이 연관되어 있는 발생기는 다른 발생기와 비교해서 소형화될 수 있다. 이러한 발생기는 예를 들어 상술한 발생기(112, 212, 212')와 유사하지만, 다른 발생기는 종래 기술(일반적으로 대형임)에서 사용된 타입일 수 있다.
일반적으로, 본 발명은 그들의 모두 또는 전혀 없음 또는 시동 및 정지 작동 모드의 결과로서 질소 발생기의 마모가 가속화되는 기술적인 문제를 해결하기 위한 해결책을 제안한다.
도 8 내지 도 14는 장치(10)의 요소와 동일한 요소를 실질적으로 포함하는 본 발명에 따른 장치(410)의 다른 변형 실시예를 도시한다. 따라서, 장치(10)와 관련하여 제공된 전술한 설명은 하기의 설명과 모순되지 않는 한 장치(410)에 적용된다.
하기의 설명에서, 앞서 설명한 요소들은 400만큼 증가된 동일한 도면부호로 표시된다.
이러한 경우에, 장치(410)는 2개의 발생기(412)를 포함하지만, 이들 중 더 많은 것을 포함할 수도 있다. 발생기(412)는 병렬로 끼워맞춰지고, 그들 입구(412a)는 함께 연결되고 단일 포트(424)에 연결되며, 그들 출구(412b)는 함께 연결된다.
상류에서 하류로, 즉 입구(412a)에서 출구(412b)로, 각 발생기(412)는 공기 압축기(426)와, 물 및/또는 오일과 같은 유체(들)로부터의 공기의 분리기(428)와, 공기 히터(430)와, 공기의 나머지로부터 질소를 분리하도록 구성된 여과 멤브레인(432)을 포함한다. 실제로, 멤브레인 분리 기술은 질소를 유지하고 공기의 나머지 성분의 투과를 허용함으로써 작동한다.
발생기(412)의 특정 요소들은 상술한 바와 같이 공유화될 수 있다.
발생기(412)의 출구(412b)는 밸브(442)에 의해 버퍼 탱크(414)의 입구(414a)에 연결된다. 또한, 출구(421b)는 컨슈머(418, 422)에게 질소를 분배하기 위한 메인 수단에 연결된다.
컨슈머에게 직접 공급함으로써 발생기의 수많은 시동 및 정지 작동 사이클을 회피할 수 있고, 그에 따라 그들 마모를 제한할 수 있다. 또한, 탱크(414)는 질소 저장 기능을 채택할 수 있고, 작동 압력이 일정하게 유지되어야 하는 단순한 버퍼 기능이 아니라 최소값과 최대값 사이에서 변하는 저장 압력을 가질 수 있다.
또한, 버퍼 탱크(414)의 출구(414b)는 컨슈머 중 적어도 하나, 이 경우에 타입 Ⅲ의 컨슈머(418)에게 질소를 분배하기 위한 2차 수단(416a)에 의해 연결되어 있다. 버퍼 탱크(414)는 타입 Ⅱ의 컨슈머(420)에게 연결된 다른 출구(414c)를 포함할 수 있다.
분배를 위한 메인 수단(416b)은 압력 센서(444a, 444b) 및 유량 센서(445)를 구비한다. 압력 센서(444a) 및 유량 센서(445)는 발생기(412)의 출구에 바로 위치되며, 다른 압력 센서(444b)는 더 하류에 있다. 센서(444a, 444b)는 수단(416b)에서 질소의 압력(P1, P2)을 측정하도록 구성된다.
버퍼 탱크(414)는 탱크의 내부에서 압력(P4)을 측정하도록 구성된 압력 센서(446a)를 더 구비한다. 2차 분배 수단(416a)은 압력(P3)을 측정하도록 구성된 압력 센서(446b)를 구비한다.
각 컨슈머(418, 420, 422)로부터 하류에서, 분배 수단(416a, 416b)은 감압 밸브(438, 438', 438")를 포함한다.
도시된 예에서, 메인 분배 수단(416a)은 컨슈머(418, 420, 422)의 2개의 각 공급 라인을 포함한다. 제 1 라인(416b1)은 컨슈머(422)까지 발생기(412)의 출구(412b)로부터 연장되며, 센서(444a, 444b, 445) 뿐만 아니라 밸브(438)를 구비한다. 제 2 라인(416b1)은 제 1 라인(416b1)과 컨슈머(418) 사이에서 연장되며, 밸브(438') 뿐만 아니라 밸브(438')로부터 하류에 배치된 다른 밸브(462)를 구비한다. 제 2 라인(416b2)은, 센서(444a, 444b, 445)로부터 하류 그리고 밸브(438)로부터 상류에서 제 1 라인(416b1)에 연결되어 있다. 제 3 라인(416b3)은 제 1 라인(416b1)과 컨슈머(420) 사이에서 연장되며, 밸브(438")를 구비한다. 라인(416b3)은 단지 버퍼 탱크(414)의 출구(414c)에 연결되어 있다. 2차 분배 수단(416a)은 밸브(462)로부터 하류 그리고 밸브(438')로부터 상류에서 제 2 라인(416b2)에 연결되어 있다. 이들 분배 수단(416a)은 밸브(443)를 구비한다.
센서(446a, 446b)에 의해 방출된 신호는 제어 수단(448a, 448b)에 의해서 수신되어 그에 따라 밸브(442, 462)를 제어하도록 설계된다. 동일 방법으로, 센서(446b)에 의해 방출된 신호는 제어 수단(448c)에 의해 수신되어 그에 따라 밸브(443)를 제어하도록 설계된다.
센서(444a, 445)에 의해 방출된 신호는 각 발생기(412)의 압축기(426)의 로터의 주파수 또는 속도의 변동을 위해 시스템(464)의 제어 시스템(440)에 의해 수신되도록 설계된다.
따라서, 각 압축기 로터의 속도 또는 주파수는 메인 분배 수단(416b)에서 재순환하는 질소의 압력 및/또는 유량에 따라서 제어된다.
각각(모두 또는 전혀 없음)의 발생기가 일반 컨슈머(422)보다 약간 큰 용량을 갖는 장치(110)와는 달리, 이 경우 장치(410)의 발생기(412)는 보다 큰 용량을 가지므로, 변동 시스템(464)은 감소된 충전("낮은"-기능의) 발생기가 작동될 수 있게 하며, 일반 컨슈머(422)의 요구를 충족시킨다. 예를 들어 컨슈머(418)의 추가 요구의 결과로서 요구량이 증가할 때, 시스템(464)은 발생기의 생산을 증가시킬 수 있다.
"낮은"-기능은 예를 들어 6 barg에서 50 Nm3/h의 작동 지점에 대응하며, 이는 발생기의 공칭 용량의 대략 30% 내지 50%에 해당한다. 이러한 "낮은"-기능은 안정적인 일반 소비, 즉 컨슈머(422)의 요구에 부합한다.
발생기의 최대 용량은 더 이상 최대 요구량과 상관 관계가 없으며 간헐적으로 유지된다.
도 9 내지 도 14는 장치(410)의 작동 단계, 특히 질소를 생성 및 분배하기 위한 방법을 도시한다.
도 9에 도시된 단계는 컨슈머(422) 또는 선택적으로 컨슈머(418)에게 질소의 직접 공급을 나타낸다.
발생기(412) 중 하나는 시스템(440)에 의해 작동되며, 타입 Ⅰ의 컨슈머(422)의 요구를 충족시키기에 충분한 유량 및 압력을 갖는 질소를 생성한다. 질소 압력은 수단(416b)의 밸브(438)로부터 하류에서 5 barg와 동일하며, 이러한 밸브로부터 상류에서 5 barg보다 높다. 장치(110)와 달리, 발생기는 필요한 것을 생성하도록 제어되기 때문에 더 이상 질소의 임의의 잉여 생성이 없다. 도 9의 작동 속도의 경우에, 소비하는 컨슈머(422)만이 실질적으로 존재한다. 컨슈머(418)는 잠재적으로 낮은 유속을 소비하거나 전혀 소비하지 않을 수 있으며, 이 유속은 개방된 밸브(462, 438')를 통해 통과된다.
작동되는 발생기(412)의 압축기는 공칭 용량의 30% 내지 50%의 부하에 있을 수 있다. 이러한 부하는 센서(444a)에 의해 측정된 소비 유량에 따라서 시스템(440)에 의해 조절된다. 센서(445)는 작동 속도를 보장할 수 있으며, 밸브(438)는 적어도 5 barg와 같은 압력이 실제로 공급된다. 밸브(442, 443)는 폐쇄된다. 밸브(462)는 컨슈머(418)의 작은 질소 요구량을 위해 완전히 개방된다. 따라서, 밸브(438')는 개방된다. 따라서, 도 9는 장치의 안정적인 정상 소비 상태를 도시한다.
도 10의 단계는 컨슈머(422, 418)의 질소의 요구량의 증가를 나타낸다. 질소 생성의 압력 또는 유량은 이전 단계에서보다 높다.
센서(444a)에 의해 측정된 소비된 유량 뿐만 아니라 센서(445)에 의해 측정된 압력의 증가는 이 경우에 유량의 증가를 나타낸다. 시스템(440)은 요구량을 충족시키기 위해서 압축기의 부하를 증가시킨다. 밸브(442, 443)는 폐쇄된다. 밸브(462)는 컨슈머(418)의 작은 질소 요구량을 위해 완전히 개방된다. 따라서, 밸브(438')는 개방된다.
단일 발생기(412)는 높은 소비에 대응하는 장치의 상태를 도시하는 도 11에 도시된 2개의 다음 단계와 비교하여 단계 10에서 작동된다.
2개의 발생기(412)는 시스템(440)에 의해 작동되며, 컨슈머(422, 418)의 요구량을 충족시키기에 충분한 유량 및 압력으로 질소를 생성한다. 이 경우에, 컨슈머(418)는 상대적으로 높은 유량의 질소를 필요로 한다. 이는 특히 액체 가스 탱크의 냉각 및 충전 동안의 경우이며, 이러한 탱크의 절연 공간은 높은 유량 및 낮은 압력을 갖는 질소가 공급되어야 한다.
이러한 소비 증가로 인해 압축기가 먼저 그 충전량의 약 80%까지 시동된 후, 제 2 발생기의 압축기기 시동된다. 출구 압력의 균형을 유지하기 위해서, 전체 전하가 양 압축기에 분배된다. 예를 들어, 2개의 압축기는 대략 40%의 전하로 조절될 수 있다. "높은 소비"의 경우에, 필요한 유량은 2개의 압축기의 총 용량(2×100%)보다 낮거나 같은 것으로 간주된다. 밸브(442, 443)는 폐쇄된다. 밸브(462)는 컨슈머(418)의 작은 질소 요구량을 위해 완전히 개방된다. 따라서, 밸브(438')는 개방된다.
소비 피크는 필요한 유량이 2개의 압축기의 총 용량(2×100%)보다 큰 경우에 대응한다. 이러한 소비가 용량을 초과할 때, 공급된 압력은 떨어질 것이다. 압력이 5 barg에 접근할 때, 버퍼 탱크(414)는 질소 생성을 완료하고 그리고 컨슈머에 의해 요구되는 필요 압력을 유지하기 위해서 사용된다(도 12). 다음에, 탱크(414) 내의 질소 압력은 감소된다. 밸브(443)는 개방되고, 밸브(438')로부터의 상류의 압력을 충분히 유지하기 위해서 저장 질소를 분배한다. 밸브(462)는 밸브(438)로부터의 상류의 충분한 압력을 유지하기 위해서 점진적으로 폐쇄된다. 밸브(442)는 폐쇄되어 유지된다. 센서(444b)에 의해 측정된 압력(P2)이 다시 한번 충분한 값으로 상승할 때 소비 피크가 통과된 것으로 간주된다.
컨슈머가 필요로 하는 질소의 유량 또는 압력의 감소의 경우(도 13)는 도 11에 도시된 바와 같이 이러한 유량 또는 이러한 압력의 증가의 경우와 유사하다.
도 14에 도시된 단계는 컨슈머에게 그리고 버퍼 탱크(414)로의 질소 공급을 나타낸다. 발생기(412) 중 2개는 시스템(440)에 의해 작동되어 질소를 생성하며, 이중 일 부분은 컨슈머(422)에게 직접 공급되며, 그중 다른 부분은 버퍼 탱크(414)에 공급된다. 분배 수단(416b)에서, 질소 압력은 이러한 밸브(438)로부터 하류에서 5 barg와 동일하며, 이러한 밸브로부터 상류에서 5 barg보다 높거나 동일하다. 분배 수단(416a)에서, 질소 압력은 밸브(438')로부터 하류에서 0.5 barg와 동일하며, 이러한 밸브로부터 상류에서 0.5 barg보다 높다.
컨슈머가 질소를 필요로 하지 않거나 생성된 질소의 유량보다 낮은 질소의 유량을 필요로 할 때, 탱크(414) 내의 질소 압력은 증가된다. 압력 임계값을 넘어서, 수단(448c)은 밸브(443)의 개방을 명령한다.
정상 작동 속도에서, 피크가 없을 때, 탱크(414)는 바람직하게는 발생기(412)에 의해 생성될 수 있는 가장 높은 압력, 예를 들어 10 barg와 12 barg 사이로 가득 채워져 유지되어야 한다. 만일 그리고 단지 만일 센서(444b)에 의해 측정된 압력(P2)이 5 barg보다 높고 그리고 센서(446a)에 의해 측정된 압력(P4)이 8 barg(예를 들어)보다 낮다면, 다음에 밸브(442)는 탱크에 질소가 공급되어 그 압력을 증가시키도록 개방되기 시작한다. 2개의 압축기는 10 내지 12 barg의 이러한 최대 충전 압력을 얻기 위해서 100%로 사용될 수 있다.
밸브(442)는 분배 수단(416b)의 밸브(438)로부터 상류에서의 압력이 5 barg보다 항상 높은 것을 보장하도록 모든 경우에 제어된다. 이를 위해서, 밸브(438)는 거의 폐쇄될 수 있어서, 발생기에 의해 생성된 질소의 모든 또는 거의 모든 질소가 컨슈머(122)에게 공급된다.
도 15는 본 발명의 종래 기술을 도시하며, 발생기들은 동일하며 대형화되어 있으며, 이는 유량과 관련하여 최대 컨슈머, 즉 타입 Ⅲ의 컨슈머에게 질소를 공급하기에 충분한 질소의 유량을 제공하기에 적합한 사실을 나타낸다. N1 및 N2는 각각 컨슈머의 질소의 요구량의 낮은 및 높은 레벨이다. 레벨(L1, L2)은 각각 2개의 발생기(G1, G2)의 질소 생성 용량이다. 제 1 발생기의 용량(L1)은 레벨(N1)은 커버할 수 있지만 레벨(N2)은 커버할 수 없다. 레벨(N2)을 커버하기 위해서, 2개의 발생기가 동시에 작동되어, N2보다 큰 질소 유량을 생성해야 하며 타입 Ⅲ의 가장 큰 컨슈머의 질로 유량(MAX)에 대응한다.
도 16은 2개의 생성기 대신에 3개의 발생기(G1, G2, G3) 뿐만 아니라 버퍼 탱크(RT)를 구비한 유사한 경우를 도시한다. N1 및 N2는 컨슈머의 질소의 요구량의 각각 낮은 및 높은 레벨이다. 레벨(L1, L2, L3)은 각각 3개의 발생기의 질소 생성 용량이다. 제 1 발생기의 용량(L1)은 레벨(N1)을 커버할 수 잇다. 누적 용량(L1, L2, L3)은 레벨(N2)을 커버할 수 있다. 이러한 레벨을 넘어서, 3개의 발생기에 추가해서, 버퍼 탱크는 더 많은 질소를 공급하고 그리고 타입 Ⅲ의 가장 큰 컨슈머의 질소 유량(MAX)까지 공급되는 유량을 완성하는데 사용된다.
도 17은 본 발명의 양태 중 하나를 도시하며, 장치가 가변 유량을 갖는 발생기를 포함하는 사실을 나타낸다. 요구량에 따르면, 하나 또는 복수의 발생기가 질소를 공급한다. 질소의 요구량이 낮다면, 발생기 중 단일 하나가 작동되고, 그 로터의 속도 또는 주파수는 필요한 유량을 공급하기 위해 제어된다. 필요한 유량이 단일 발생기가 생성할 수 있는 최대 유량보다 크다면, 2개의 발생기가 작동된다. 발생기의 누적 용량(L1, L2)은 N2와 동일하다. 버퍼 탱크는 요구량을 충족시키기 위해서 필요한 잉여 유량과, 그에 따라 레벨(N2)로부터 레벨(MAX)로 이동하는데 필요한 추가 유량을 간헐적으로 공급하는데 사용된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 레벨(N2)은 탱크의 냉각 동안 타입 Ⅲ의 컨슈머에 의해 요구되는 유량에 대응한다. 탱크는 비워지고, -40℃보다 높은 온도로 될 수 있다. 공기를 배출하기 위해서 불활성 가스를 탱크 내로 주입하는 것으로 구성되는 불활성화 단계가 가해지지 않는 경우에, 탱크는 다시 액체 가스로 충전될 수 있다. 그러나 그 전에, 타입 Ⅲ의 컨슈머 덕분에 탱크를 냉각시킬 필요가 있다. 따라서, 유량(N2)은 이 컨슈머의 공급에 필요한 유량에 대응한다.
레벨(MAX)은 이전에 불활성화된 탱크를 냉각시키는 동안 동일한 컨슈머에 의해 요구되는 유량에 대응된다. 탱크는 비워지고, -10℃ 또는 0℃보다 높은 온도로 된다. 예를 들어 탱크에서 수행되는 유지보수 작업의 결과로서 공기를 배출하기 위해 불활성 가스를 탱크에 주입하는 것으로 구성된 하나 또는 복수의 불활성화 단계가 수행될 수 있다. 탱크는 액체 가스로 다시 한번 충전될 수 있다. 그러나 이전에 타입 Ⅲ의 컨슈머 덕분에 탱크를 냉각시킬 필요가 있다. 따라서, 유량(NMAX)은 이러한 컨슈머의 공급을 위해 필요한 유량에 대응한다.
레벨(N1)은 다른 컨슈머 중 하나 또는 다른 컨슈머, 예를 들어 타입 Ⅰ의 하나에 연속적으로 요구되는 유량에 대응할 수 있다.
Claims (18)
- 특히 액체 가스 수송선을 위한 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치(410)로서,
- 공기 입구(412a) 및 공기 출구(412b)를 각각 포함하는 질소 발생기(412) ― 이들 발생기(412) 중 적어도 하나는 공기 압축 로터를 포함하는 압축기(426)를 포함함 ―; 및
- 질소 저장 버퍼 탱크(414)를 포함하는, 질소를 생성 및 분배하기 위한 장치(410)에 있어서,
압축기를 갖는 상기 적어도 하나의 발생기의 로터의 주파수 또는 속도의 변동을 위한 적어도 하나의 시스템(464)을 포함하며,
적어도 2개의 개별 컨슈머(418, 420, 422)에게 질소를 공급하기 위해, 상기 버퍼 탱크를 통과시킴이 없이, 압축기를 갖는 상기 적어도 하나의 발생기로부터 배출되는 질소의 분배를 위한 메인 수단(416b)을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는
질소를 생성 및 분배하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
발생기를 구비한 상기 적어도 하나의 압축기는 상류에서 하류까지, 즉 질소용 입구(412a)로부터 출구(412b)까지, 상기 압축기(426), 물 및/또는 오일과 같은 유체(들)로부터 공기의 분리기(428), 히터(430), 및 공기의 나머지로부터 질소를 분리하도록 구성된 여과 멤브레인(432)을 포함하는 것을 특징으로 하는
질소를 생성 및 분배하기 위한 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 발생기(412)의 적어도 특정 입구(412a)는 함께 연결되고 단일 공기 공급 포트에 연결되며, 및/또는 상기 발생기의 적어도 특정 출구(412b)는 함께 연결되고 단일 질소 출구 포트에 연결되는 것을 특징으로 하는
질소를 생성 및 분배하기 위한 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 단일 질소 출구 포트는, 바람직하게 밸브(442)를 통해서, 상기 버퍼 탱크(114)의 입구(414a)에 그리고 상기 메인 질소 분배 수단(416b)에 연결되는 것을 특징으로 하는
질소를 생성 및 분배하기 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 특정 컨슈머(418, 420, 422)의 공급을 위해서 상기 버퍼 탱크(414)로부터 배출되는 질소의 분배를 위한 2차 수단(416a)을 포함하는 것을 특징으로 하는
질소를 생성 및 분배하기 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 메인 분배 수단(416b)은 밸브(462)에 의해 2차 분배 수단(416a)에 연결되는 것을 특징으로 하는
질소를 생성 및 분배하기 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨슈머(418, 420, 422)는 특히 상기 수송선의 압축기의 시일(seal)에 질소를 공급하기 위한 수단(422), 특히 상기 수송선의 탱크의 절연 공간에 공급하기 위한 수단(418), 및 특히 상기 수송선의 공급 라인을 퍼지하기 위한 수단(420)을 포함하는 것을 특징으로 하는
질소를 생성 및 분배하기 위한 장치. - 제 7 항에 있어서,
질소를 분배하기 위한 상기 메인 수단(416b)은 시일에 질소를 공급하기 위한 상기 수단(422), 및 절연 공간에 공급하기 위한 상기 수단(418)을 적어도 직접 공급하는 것을 특징으로 하는
질소를 생성 및 분배하기 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
질소 분배를 위한 상기 메인 수단(416b)은 적어도 하나의 압력 및/또는 유량 센서(470, 472)를 포함하며, 이러한 센서는 주파수 또는 속도의 변동을 위한 상기 시스템(464)을 제어하기 위해 시스템(440)에 연결되는 것을 특징으로 하는
질소를 생성 및 분배하기 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발생기(412)는 각각 상기 컨슈머들 중 적어도 하나를 단독으로 공급할 수 있도록 동일하고 대형화되어 있으며, 이 발생기가 상기 변동 시스템에 의해 100% 미만의 부하로 조절될 때, 유량과 관련하여 그 소비가 안정적이고 연속적으로 되도록 설계되는 것을 특징으로 하는
질소를 생성 및 분배하기 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 장치(410)에 의해서 질소를 생성 및 분배하는 방법에 있어서,
a) 상기 발생기(412)에 의해 질소를 생성하는 단계;
b) 압축기(412)를 갖는 상기 적어도 하나의 발생기의 로터의 주파수 또는 속도를 변동시키는 단계; 및
c) 상기 버퍼 탱크(414)를 통과시키지 않고 적어도 특정 컨슈머(418, 420, 422)에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
질소를 생성 및 분배하기 위한 방법. - 제 11 항에 있어서,
압축기를 갖는 상기 적어도 하나의 발생기의 로터의 주파수 또는 속도는, 압력 또는 유량이 질소의 분배를 위한 상기 메인 수단(416b)의 임계값보다 높도록 제어되는 것을 특징으로 하는
질소를 생성 및 분배하기 위한 방법. - 제 12 항에 있어서,
질소의 분배를 위한 상기 메인 수단(416b)에서의 압력 임계값은 5 barg인 것을 특징으로 하는
질소를 생성 및 분배하기 위한 방법. - 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 버퍼 탱크(414)는 만일 그리고 단지 만일 상기 메인 분배 수단(416b)에서 측정된 압력이 상기 압력 임계값보다 높다면 그리고 만일 상기 버퍼 탱크(414)에서 측정된 압력이 보다 낮은 한계 값보다 낮다면 질소가 공급되는 것을 특징으로 하는
질소를 생성 및 분배하기 위한 방법. - 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 컨슈머에 의해 요구되는 질소의 유량이 이 발생기가 단독으로 생성할 수 있는 질소의 최대 유량보다 낮은 경우, 발생기 중 단일 하나가 질소를 생성하는데 사용되며;
- 상기 컨슈머에 의해 요구되는 질소의 유량이 이들 발생기의 각각이 생성할 수 있는 질소의 최대 유량보다 크지만, 요구되는 이러한 질소 유량이 발생기들이 동시에 작동될 때 이들 발생기들이 생성할 수 있는 질소의 최대 누적 유량보다 낮은 경우, 발생기 중 적어도 2개 또는 모든 발생기가 질소를 생성하는데 사용되며; 및
- 상기 컨슈머에 의해 요구되는 질소의 유량이 발생기들이 동시에 작동될 때 이들 발생기들이 생성할 수 있는 질소의 최대 누적 유량보다 크고, 컨슈머로부터의 요구량을 충족시키기에 충분한 질소의 추가 유량을 공급하는데 버퍼 탱크가 사용되는 경우, 발생기 중 적어도 2개 또는 모든 발생기가 질소를 생성하는데 사용되는 것을 특징으로 하는
질소를 생성 및 분배하기 위한 방법. - 제 15 항에 있어서,
액체 가스 저장 탱크를 냉각시키기 위해서 상기 컨슈머들 그리고 특히 상기 컨슈머 중 단일 하나에 의해 질소의 최대 유량이 요구되는 것을 특징으로 하는
질소를 생성 및 분배하기 위한 방법. - 제 16 항에 있어서,
탱크가 이전에 불활성화가 가해지지 않은 상태에서 탱크를 냉각시키기 위해서 상기 컨슈머(들)에 의해 질소의 유량이 요구되며, 상기 탱크는 그 질소 공급으로 인해 -40℃보다 높은 온도로 될 수 있는 것을 특징으로 하는
질소를 생성 및 분배하기 위한 방법. - 제 16 항에 있어서,
탱크가 불활성화가 가해진 후에 탱크를 냉각시키기 위해서 상기 컨슈머(들)에 의해 질소의 유량이 요구되며, 상기 탱크는 그 질소 공급으로 인해 -10℃ 또는 0℃보다 높은 온도로 될 수 있는 것을 특징으로 하는
질소를 생성 및 분배하기 위한 방법.
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