KR20200038357A

KR20200038357A - 액화가스 재기화 시스템

Info

Publication number: KR20200038357A
Application number: KR1020180117426A
Authority: KR
Inventors: 이동길; 박건일
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2018-10-02
Filing date: 2018-10-02
Publication date: 2020-04-13
Also published as: KR102462536B1

Abstract

액화가스 재기화 시스템이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 액화가스 재기화 시스템은 액화가스 및 이로부터 발생하는 증발가스를 수용하는 저장탱크; 상기 저장탱크에 저장된 액화가스를 공급받는 재응축기; 상기 재응축기의 액화가스를 가압 및 기화시켜 수요처로 공급하는 재기화라인; 상기 저장탱크의 액화가스를 구동유체로 하여 상기 저장탱크의 증발가스를 흡입하고, 이를 상기 재응축기로 공급하는 제1증발가스 석션부; 상기 재기화라인 상의 액화가스 또는 기화가스를 구동유체로 하여 상기 저장탱크의 증발가스를 흡입하고, 이를 상기 재응축기로 공급하는 제2증발가스 석션부;를 포함할 수 있다.

Description

액화가스 재기화 시스템{LIQUEFIED GAS REGASIFICATION SYSTEM}

본 발명은 액화가스 재기화 시스템에 관한 것이다.

최근에는 온실가스와 각종 대기오염 물질의 배출 등 환경에 대한 관심이 증가함에 따라 가솔린이나 디젤을 대신하여 청정 에너지원인 액화천연가스(LNG, Liquefied Natural Gas)와 같은 액화가스가 널리 사용되고 있다.

액화천연가스는 가스전에서 채취한 천연가스를 약 섭씨 -162도의 초저온으로 냉각하여 그 부피를 1/600로 줄인 무색 투명한 초저온 액체로서, 저장 및 수송의 용이성을 위해 천연가스를 액화시킨 후 액화천연가스 운반선 등에 의해 생산지로부터 수요처 등의 목적지까지 원거리에 걸쳐 운반된다. 액화천연가스 운반선은 해상을 운항하여 육상의 수요처에 액화천연가스를 하역하게 되는데, 통상적으로 저장탱크에 수용된 액화천연가스를 액화된 상태 그대로 육상 터미널에 하역하게 되고, 하역된 액화천연가스는 육상 터미널에 설치된 액화천연가스 재기화 설비에 의해 재기화된 후 가정, 공업단지 등의 수요처로 공급된다.

이러한 재기화 설비가 설치된 육상 터미널은 천연가스 시장 및 수요가 안정적으로 형성되어 있는 곳에 건설하는 경우에는 경제적으로 유리할 수 있으나, 천연가스의 수요가 계절적, 단기적 또는 주기적으로 한정되어 있는 수요처의 경우에는 육상 터미널을 건설하는 것이 높은 설치비와 관리비로 인해 비경제적이라는 문제점이 있다. 특히 자연재해 등에 의해 육상 터미널이 파손되는 경우 인명사고 등의 안전문제가 있으며, 육상 터미널의 파손 시 액화천연가스 수송선이 수요처까지 액화천연가스를 수송하더라도 액화천연가스를 재기화하여 수요처에 공급할 수 없다는 점에서 종래의 액화천연가스 운반선을 이용한 천연가스의 운반은 한계점을 가지고 있다.

이에 최근에는 해상에서 액화천연가스를 재기화하여 천연가스를 곧바로 수요처로 공급하기 위해 액화천연가스 운반선에 재기화 시스템을 설치한 액화천연가스 재기화 선박(LNG RV, LNG Regasification Vessel) 또는 부유식 액화천연가스 저장 및 재기화 설비(FSRU, Floating Storage and Regasification Unit) 등이 개발되어 운용되고 있다.

한편, 액화천연가스는 그 온도가 섭씨 -162도 보다 약간만 높아도 증발하게 되고, 이를 억제하기 위해 전술한 액화가스 재기화 시스템의 저장탱크는 단열처리가 되긴 하지만, 외부의 열이 액화천연가스에 지속적으로 전달되므로, 저장탱크 내에는 액화천연가스가 지속적으로 기화되면서 증발가스(BOG, Boil-Off Gas)가 발생하게 된다.

종래 액화가스 재기화 시스템에서는 저장탱크 내에서 발생한 증발가스를 처리하기 위해 별도의 냉매 사이클을 구비하는 재액화장치를 이용하여 증발가스를 재액화시키고 있으나, 이와 같이 별도의 냉매 사이클을 구비하는 재액화장치는 냉매 사이클을 구동하는데 소요되는 에너지 소모가 크기 때문에, 증발가스의 처리효율이 개선되도록 하는데 한계가 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-1784530호(2014. 04. 28. 공개)

본 발명의 실시 예는 액화가스를 재기화시킴에 있어서 증발가스의 처리효율을 개선할 수 있는 액화가스 재기화 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스 재기화 시스템은 액화가스 및 이로부터 발생하는 증발가스를 수용하는 저장탱크; 상기 저장탱크에 저장된 액화가스를 공급받는 재응축기; 상기 재응축기의 액화가스를 가압 및 기화시켜 수요처로 공급하는 재기화라인; 상기 저장탱크의 액화가스를 구동유체로 하여 상기 저장탱크의 증발가스를 흡입하고, 이를 상기 재응축기로 공급하는 제1증발가스 석션부; 상기 재기화라인 상의 액화가스 또는 기화가스를 구동유체로 하여 상기 저장탱크의 증발가스를 흡입하고, 이를 상기 재응축기로 공급하는 제2증발가스 석션부;를 포함한다.

상기 액화가스 재기화 시스템은 상기 저장탱크의 액화가스를 상기 재응축기로 공급하는 공급라인; 상기 재기화라인과 저장탱크 사이를 연결하는 회수라인; 을 더 포함하고, 상기 제1증발가스 석션부는, 상기 공급라인 상에 마련된 제1이젝터; 상기 저장탱크의 증발가스를 상기 제1이젝터의 흡입부로 안내하는 제1흡입라인;을 포함할 수 있다.

상기 액화가스 재기화 시스템은 상기 회수라인의 연결지점보다 하류지점의 상기 재기화라인과 상기 재응축기 사이를 연결하는 우회라인;을 더 포함하고, 상기 제2증발가스 석션부는, 상기 우회라인 상에 마련된 제2이젝터; 상기 저장탱크의 증발가스를 상기 제2이젝터의 흡입부로 안내하는 제2흡입라인;을 포함할 수 있다.

상기 재기화라인은, 상기 재응축기의 액화가스를 가압하여 압축하는 고압펌프; 상기 고압펌프에 의해 가압된 액화가스를 기화시키는 열교환기;를 포함하고, 상기 우회라인은 상기 고압펌프 상류의 상기 재기화라인과 상기 재응축기 사이를 연결할 수 있다.

상기 재기화라인은, 상기 재응축기의 액화가스를 가압하여 압축하는 고압펌프; 상기 고압펌프에 의해 가압된 액화가스를 기화시키는 열교환기;를 포함하고, 상기 우회라인은 상기 고압펌프 하류의 상기 재기화라인과 상기 재응축기 사이를 연결할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 액화가스 재기화 시스템은 저장탱크의 액화가스와 함께 증발가스를 재응축하고 기화시켜 수요처로 공급하고, 저장탱크의 액화가스나 재기화라인의 액화가스 또는 기화가스를 구동유체로 하여 저장탱크의 증발가스를 흡입하고 이를 재응축기로 공급할 수 있게 되므로, 액화가스를 재기화시킴에 있어서 증발가스의 처리효율을 개선할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 제1실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는 제2실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 3은 제3실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템을 나타내는 개념도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템은 해상에서 액화천연가스를 재기화하여 천연가스를 곧바로 수요처로 공급하기 위해 액화천연가스 운반선에 재기화 시스템을 설치한 액화천연가스 재기화 선박(LNG RV, LNG Regasification Vessel) 또는 부유식 액화천연가스 저장 및 재기화 설비(FSRU, Floating Storage and Regasification Unit) 등에 적용될 수 있다.

그리고 본 실시 예에서는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 일 예로서, 액화천연가스 및 이로부터 재기화된 천연가스를 적용하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 액화에탄가스, 액화탄화수소가스 등 다양한 액화가스 및 이로부터 재기화된 기화가스가 적용되는 경우에도 동일한 기술적 사상으로 동일하게 이해되어야 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제1실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템은 액화천연가스 및 이로부터 발생하는 증발가스를 수용하는 저장탱크(10)와, 저장탱크(10)에 저장된 액화천연가스를 공급받는 재응축기(20)와, 저장탱크(10)의 액화가스를 재응축기(20)로 공급하는 공급라인(30)과, 재응축기(20)를 통과한 액화천연가스를 가압 및 기화시켜 수요처(s)로 공급하는 재기화라인(40)과, 재기화라인(40)을 따라 이송되는 액화천연가스를 열교환시켜 기화시키는 열매체 공급라인(50)과, 재기화라인(40)과 저장탱크(10) 사이를 연결하는 회수라인(60)을 구비한다.

저장탱크(10)는 부유식 해상구조물에 설치되어 액화천연가스 및 이로부터 발생하는 증발가스를 수용 및 저장하도록 마련된다. 저장탱크(10)는 외부의 열 침입에 의한 액화천연가스의 기화를 최소화할 수 있도록 단열 처리된 멤브레인 타입의 화물창으로 마련될 수 있다. 저장탱크(10)는 천연가스의 생산지 등으로부터 액화천연가스를 공급받아 수용 또는 저장하여 수요처(s)로 재기화하여 공급하기까지 액화천연가스 및 증발가스를 안정적으로 보관하도록 마련된다.

단열처리된 저장탱크(10)의 경우에도 외부의 열 침입을 완전히 차단하는 것은 실질적으로 어려우므로, 저장탱크(10) 내부에는 액화천연가스가 자연적으로 기화하여 발생하는 증발가스가 존재하게 된다. 이러한 증발가스는 저장탱크(10)의 내부압력을 상승시켜 저장탱크(10)의 변형 및 폭발 등의 위험을 잠재하고 있으므로 저장탱크(10)로부터 제거 또는 처리할 필요성이 생긴다.

수요처(s)는 육상의 가정, 공업단지 등 천연가스를 소비하고자 하는 소비처 또는 천연가스를 연료가스로 사용하는 각종 엔진 등의 소비수단으로 이루어질 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 구조 및 방식의 설비로 이루어지는 경우를 포함한다.

공급라인(30)은 송출펌프(31)를 통해 저장탱크(10) 내부의 액화천연가스를 재응축기(20)로 송출할 수 있다.

재기화라인(40)은 재응축기(20)로부터 전달받은 액화천연가스를 가압하여 압축하는 고압펌프(41)와, 고압펌프(41)에서 가압된 액화천연가스를 기화시키는 열교환기(42)를 포함하여 액화천연가스를 천연가스로 재기화시켜 수요처(s)로 공급할 수 있다.

열매체 공급라인(50)을 통해 공급되는 열매체로는 해수가 사용될 수 있다. 열매체 공급라인(50)은 해수펌프(51)를 구비하여 해수를 열교환기(42)를 통과하도록 공급함으로써, 재기화라인(40)을 따라 이송되는 액화천연가스를 기화시킬 수 있다.

또 액화가스 재기화 시스템은 저장탱크(10)에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위한 것으로, 저장탱크(10)의 증발가스를 흡입하여 이를 재응축기(20)로 공급하는 제1증발가스 석션부(70) 및 제2증발가스 석션부(80)를 구비한다.

제1증발가스 석션부(70)는 저장탱크(10)의 액화천연가스를 구동유체로 하여 저장탱크(10)의 증발가스를 흡입하고, 제2증발가스 석션부(80)는 재기화라인(40) 상의 액화천연가스를 구동유체로 하여 저장탱크(10)의 증발가스를 흡입하도록 마련된다.

제1증발가스 석션부(70)와 제2증발가스 석션부(80)를 통해 흡입되어 재응축기(20)로 공급된 증발가스는 액화천연가스와 함께 재응축되어 일부는 다시 재기화라인(40)으로 공급되어 재기화 된 상태에서 수요처(s)로 공급되고, 다른 일부는 회수라인(60)을 따라 저장탱크(10)로 회수될 수 있다.

저장탱크(10)의 액화천연가스나 재기화라인(40) 상의 액화천연가스를 구동유체로 하여 저장탱크(10)의 증발가스를 흡입하고 재응축기(20)로 공급하는 제1 및 제2증발가스 셕션부(70,80)는 증발가스를 저장탱크(10)의 액화천연가스와 함께 재응축하고 기화시켜 수요처(s)로 공급하거나 저장탱크(10)로 회수되도록 처리함에 있어서 사용되는 에너지 사용량을 최소화시킴으로써, 액화천연가스를 재기화시키는 과정에서 이루어지는 증발가스의 처리효율을 개선할 수 있다.

제1증발가스 석셕부(70)는 공급라인(30) 상에 마련된 제1이젝터(71)와, 저장탱크(10)의 증발가스를 제1이젝터(71)의 흡입부로 안내하는 제1흡입라인(72)을 구비할 수 있다.

그리고 회수라인(60)의 연결지점보다 하류지점의 재기화라인(40)과 재응축기(20) 사이는 우회라인(90)을 통해 연결되고, 제2증발가스 석셕부(80)는 우회라인(90) 상에 마련된 제2이젝터(81)와, 저장탱크(10)의 증발가스를 제2이젝터(81)의 흡입부로 안내하는 제2흡입라인(82)을 구비할 수 있다.

제1이젝터(71)는 공급라인(30)을 따라 이동하는 액화천연가스가 지닌 압력 에너지를 이용하여 증발가스를 흡입하고, 제2이젝터(81)는 우회라인(90)를 따라 이동하는 액화천연가스의 압력 에너지를 이용하여 증발가스를 흡입할 수 있다.

회수라인(60)과, 우회라인(90) 상류의 재기화라인(40)과, 제2이젝터(81) 하류의 우회라인(90)과, 열교환기(42) 하류의 재기화라인(40)에는 각각 조절밸브(100)가 설치되고, 각 조절밸브(100)는 해당 라인을 따라 유동하는 유체의 흐름을 조절할 수 있다.

그리고 우회라인(90)은 고압펌프(41) 상류의 재기화라인(40)과 재응축기(20) 사이를 연결하도록 마련되어 송출펌프(31)의 압력을 과도하게 높이지 않은 상태에서도 제1 및 제2이젝터(71,81)를 통한 증발가스의 흡입작용이 원활하게 수행되도록 할 수 있다.

다음은 이와 같이 구성되는 액화가스 재기화 시스템의 동작에 관해 설명하도록 한다.

시스템이 작동하면, 저장탱크(10)의 액화천연가스는 송출펌프(31)를 통해 공급라인(30)을 거쳐 재기화라인(40)으로 공급된다.

이때 제1이젝터(71)는 공급라인(30)을 따라 이동하는 액화천연가스를 구동유체로 하여 저장탱크(10)의 증발가스를 제1흡입라인(72)을 통해 흡입하고, 제1이젝터(71)를 통해 흡수된 증발가스는 저장탱크(10)로부터 송출된 액화천연가스와 함께 재응축기(20)로 공급되어 응축된다.

제1이젝터(71)를 경유하여 재응축기(20)를 통과한 액화천연가스는 재기화라인(40)으로 공급되고, 재기화라인(40)으로 공급된 액화천연가스는 고압펌프(41)에 의해 압축된 상태에서 열교환기(42)를 통과하면서 해수와 열교환된 상태로 기화되어 수요처(s)로 공급된다.

수요처(s)로 공급되고 남게 되는 재기화라인(40)의 액화천연가스는 우회라인(90)을 따라 재응축기(20)로 전달되고, 이때 제2이젝터(81)는 우회라인(90)을 따라 이동하는 액화천연가스를 구동유체로 하여 저장탱크(10)의 증발가스를 제2흡입라인(82)을 통해 흡입하고, 제2이젝터(81)를 통해 흡수된 증발가스는 재기화라인(40)으로부터 도입된 액화천연가스 함께 재응축기(20)로 공급되어 응축된다.

제2이젝터(81)를 경유하여 재응축기(20)에서 응축된 액화천연가스는 일부가 재기화라인(40)으로 다시 공급되어 재기화된 상태에서 수요처(s)로 공급되고, 나머지 다른 액화천연가스는 회수라인(60)을 통해 저장탱크(10)로 회수될 수 있다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 내지 제3실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템에 있어서, 제2이젝터(81)가 설치되는 우회라인(90´,90˝)은 고압펌프(41) 하류의 재기화라인(40)과 재응축기(20) 사이를 연결하도록 마련될 수 있다.

제2실시예의 경우 우회라인(90´)은 고압펌프(41)와 열교환기(42) 사이의 재기화라인(40)과 재응축기(20) 사이를 연결하고, 제3실시예의 경우 우회라인(90 ˝)은 열교환기(42) 하류의 재기화라인(40)과 재응축기(20) 사이를 연결하도록 마련될 수 있다.

이와 같은 우회라인(90´,90 ˝)의 배치구조에서는 제2이젝터(81)가 고압펌프(41)에 의해 가압된 상태의 액화천연가스 또는 천연가스를 구동유체로 하여 저장탱크(10)의 증발가스를 흡입하게 되므로, 보다 많은 량의 증발가스를 재응축기(20)를 통해 액화시킬 수 있게 된다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

10: 저장탱크 20: 재응축기
30: 공급라인 40: 재기화라인
41: 고압펌프 42: 열교환기
50: 열매체 공급라인 60: 회수라인
70: 제1증발가스 석션부 71: 제1이젝터
72: 제1흡입라인 80: 제2증발가스 석션부
81: 제2이젝터 82: 제2흡입라인

Claims

액화가스 및 이로부터 발생하는 증발가스를 수용하는 저장탱크;
상기 저장탱크에 저장된 액화가스를 공급받는 재응축기;
상기 재응축기의 액화가스를 가압 및 기화시켜 수요처로 공급하는 재기화라인;
상기 저장탱크의 액화가스를 구동유체로 하여 상기 저장탱크의 증발가스를 흡입하고, 이를 상기 재응축기로 공급하는 제1증발가스 석션부;
상기 재기화라인 상의 액화가스 또는 기화가스를 구동유체로 하여 상기 저장탱크의 증발가스를 흡입하고, 이를 상기 재응축기로 공급하는 제2증발가스 석션부;를 포함하는 액화가스 재기화 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 저장탱크의 액화가스를 상기 재응축기로 공급하는 공급라인;
상기 재기화라인과 저장탱크 사이를 연결하는 회수라인;을 더 포함하고,
상기 제1증발가스 석션부는,
상기 공급라인 상에 마련된 제1이젝터;
상기 저장탱크의 증발가스를 상기 제1이젝터의 흡입부로 안내하는 제1흡입라인;을 포함하는 액화가스 재기화 시스템.
제 2항에 있어서,
상기 회수라인의 연결지점보다 하류지점의 상기 재기화라인과 상기 재응축기 사이를 연결하는 우회라인;을 더 포함하고,
상기 제2증발가스 석션부는,
상기 우회라인 상에 마련된 제2이젝터;
상기 저장탱크의 증발가스를 상기 제2이젝터의 흡입부로 안내하는 제2흡입라인;을 포함하는 액화가스 재기화 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 재기화라인은,
상기 재응축기의 액화가스를 가압하여 압축하는 고압펌프;
상기 고압펌프에 의해 가압된 액화가스를 기화시키는 열교환기;를 포함하고,
상기 우회라인은 상기 고압펌프 상류의 상기 재기화라인과 상기 재응축기 사이를 연결하는 액화가스 재기화 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 재기화라인은,
상기 재응축기의 액화가스를 가압하여 압축하는 고압펌프;
상기 고압펌프에 의해 가압된 액화가스를 기화시키는 열교환기;를 포함하고,
상기 우회라인은 상기 고압펌프 하류의 상기 재기화라인과 상기 재응축기 사이를 연결하는 액화가스 재기화 시스템.