KR20200055749A - 특히 액화 가스를 수송하기 위한 선박의 적어도 하나의 열기관에 최적화된 메탄가를 갖는 가스를 공급하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

특히 액화 가스를 수송하기 위한 선박의 적어도 하나의 열기관에 최적화된 메탄가를 갖는 가스를 공급하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 특히 액화 가스 수송 선박의 적어도 하나의 열기관(10)에 최적화된 메탄가를 갖는 가스를 공급하기 위한 장치(10) 및 방법에 관한 것으로서, 이는 - 액화 가스 저장 탱크(14)의 바닥에 침지될 의도이며 액상 가스를 위한 출구(16a)를 포함하는 펌프(16), - 펌프의 출구에 연결된 입구(18aa)를 구비하고 액상 가스 및 기상 가스를 위한 출구(18ab)를 더 구비한 제 1 회로를 포함하는 기화기(18), - 기화기의 상기 출구에 연결된 입구(20a)를 구비하고 액상 가스를 위한 제 1 출구(20c) 및 기상 가스를 위한 제 2 출구(20b)를 포함한 2개의 출구(20b, 20c)를 더 구비하는 상 분리기(20), 및 - 상 분리기의 출구에 연결된 입구(22a) 및 상기 적어도 하나의 연소 기관에 공급하기 위한 가열된 기상 가스를 위한 출구(22b)를 구비한 제 1 회로를 포함하는 히터(22)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

특히 액화 가스를 수송하기 위한 선박의 적어도 하나의 열기관에 최적화된 메탄가를 갖는 가스를 공급하기 위한 장치 및 방법
본 발명은 특히 액화 가스를 수송하기 위한 선박의 적어도 하나의 열기관(heat engine)에 최적화된 메탄가를 갖는 가스를 공급하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
액화 천연 가스(LNG)와 같은 액화 가스를 수송하기 위한 선박은 연료, 특히 연료 가스가 공급되는 연소 기관(combustion engine)인 주 기관 및 보조 기관을 갖추고 있다. 이들 기관에 공급하는 데 사용되는 연료 가스는 수송되는 액화 가스로부터 얻는다.
액화 가스는 중질 가스(heavy gas) 및 경질 가스(light gas)를 포함하고, 중질 가스는 경질 가스보다 높은 몰 질량을 갖고 경질 가스의 기화 온도보다 높은 기화 온도를 갖는다. 예로서, 메탄은 대기압에서 －160℃ 정도의 기화 온도를 갖는 경질 가스이고, n-부탄은 대기압에서 0℃ 정도의 기화 온도를 갖는 중질 가스이다.
기관에서의 "노크(knock)"(또는 래핑(lapping))의 문제를 회피하기 위해, 기관에 공급하고자 하는 연료 가스의 메탄가(methane index)는 가능한 한 높은 것이 바람직하다고 알려져 있다. 이를 위해, 연료 가스는 가능한 한 가장 높은 농도의 경질 가스를 포함해야만 한다.
실제, 연료 가스의 메탄가는 기관의 작동 조건에 적합해야만 하며, 따라서 시간에 따라 바뀔 수도 있다.
본 발명은 적어도 하나의 기관이 최적의 메탄가를 갖는 가스를 공급받을 수 있게 하는 기존 기술에 대한 개선을 제안한다.
본 발명은, 특히 액화 가스 수송 선박의 적어도 하나의 연소 기관에 최적화된 메탄가 가스를 공급하기 위한 장치를 제안하는데, 이 장치는 적어도:
- 액화 가스 저장 탱크의 바닥에 침지될 의도이며 액상 가스(gas in liquid form)를 위한 출구를 포함하는 펌프,
- 펌프의 출구에 연결된 입구를 구비하며 액상 가스 및 기상 가스(gas in gaseous form)를 위한 출구를 더 구비한 제 1 회로를 포함하는 기화기,
- 기화기의 상기 출구에 연결된 입구를 구비하며 액상 가스를 위한 제 1 출구 및 기상 가스를 위한 제 2 출구를 포함한 2개의 출구를 더 구비하는 상 분리기(phase separator)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 본 장치는,
- 상 분리기의 제 2 출구에 연결된 입구 및 상기 적어도 하나의 연소 기관에 공급하기 위한 가열된 기상 가스를 위한 출구를 구비한 제 1 회로를 포함하는 히터를 더 포함한다.
기관 또는 기관들에 공급할 목적인 가스의 메탄가를 증가시키기 위해, 본 발명은, 액화 가스의 상 분리를 수행한 후, 경질 가스 내에 풍부하며 그러므로 높은 메탄가를 갖는 기상 가스를 유지시키는 것을 제안한다. 상 분리는 기화기에서 시작되는데, 기화기는 액화 가스를, 경질 가스를 기화시키기에 충분하지만 중질 가스를 기화시키지 않는 온도로 가열할 수 있다. 그 후, 혼합물은 액상과 기상이 분리되는 상 분리기 내로 주입된다. 경질 가스를 함유한 기상 가스는 기관 또는 기관들에 공급되기 전에 히터에서 가열된다. 이러한 가열은, 저장 탱크 내의 액화 가스의 온도가 매우 낮고(대략 －160℃) 기화기 및 상 분리기 내에서도 저온 상태를 유지하기 때문에(0℃ 미만) 필요하다. 그러므로, 기화 및 상 분리는 상 분리를 최적화하도록 그리고 경질 가스가, 특히 경질 가스만이 기화되는 것을 보장하도록 결정된 저온에서 이루어진다. 따라서, 히터는 그 후에 기상 가스를 기관 또는 기관들의 작동을 위한 이상적인 온도, 예컨대 0℃ 초과의 온도로 가열하는 기능을 갖는다.
본 출원에서, "경질 가스(light gas)"는 28g/mol 미만의 몰 질량을 갖는 가스(예컨대, 메탄, 질소 및 에탄)를 의미하고, "중질 가스(heavy gas)"는 28g/mol 초과의 몰 질량을 갖는 가스(예컨대, 프로판, 부탄, 펜탄 등의 탄화수소)를 의미한다.
본 발명에 따른 장치는 하기의 특징들을 서로 별개로 또는 서로 조합하여 포함할 수도 있다:
- 상기 기화기는 열교환기 및/또는 팽창 밸브 유형의 것이고,
- 상기 상 분리기는 열교환기 및/또는 팽창 밸브 유형의 것이고,
- 상기 기화기는 글리콜 또는 증기와 같은 가열용 유체의 순환을 위한 제 2 회로를 포함하고,
- 기화기의 제 1 회로의 출구는 혼합기(mixer)의 제 1 입구에 연결되는데, 이 혼합기는 펌프의 출구에 연결된 제 2 입구 및 상 분리기의 입구에 연결된 출구를 더 포함하고,
- 본 장치는 기화 및/또는 상 분리를 최적화하기 위해 기화기 및/또는 상 분리기 내의 액화 가스의 온도를 제어하기 위한 온도 제어 수단을 포함하고,
- 상기 온도 제어 수단은 기화기의 상기 제 2 회로의 입구에 연결된 밸브에 연결되고,
- 상기 온도 제어 수단은 혼합기의 제 2 입구에 연결된 밸브에 연결되고,
- 상기 온도 제어 수단은 상기 상 분리기에 장착된 적어도 하나의 온도 센서에 연결되고,
- 상기 온도 제어 수단은 상기 히터의 출구에서의 가스의 메탄가를 제어하기 위한 메탄가 제어 수단에 연결되고,
- 상기 메탄가 제어 수단은 상기 온도 제어 수단을 제어하고 액화 가스에 관한 데이터 및 상기 적어도 하나의 기관의 작동 변수(operating parameter)를 수신하도록 구성되고,
- 본 장치는 액상 가스를 저장하기 위한 저장소를 더 포함하는데, 저장소의 제 1 입구는 상기 상 분리기의 제 1 출구에 연결되고,
- 상기 저장소는 액화 가스 순환 라인 냉각용 수단 및/또는 적어도 하나의 버너에 공급하도록 구성된 적어도 하나의 출구를 포함하고,
- 상기 저장소의 상기 적어도 하나의 출구는 밸브 및/또는 히터에 의해 버너에 연결되고,
- 본 장치는 상기 탱크 내에 수용된 기상 가스를 위한 출구에 연결될 목적의 입구, 및 압축 가스 출구를 구비한 압축기를 포함하고,
- 상기 압축 가스 출구는 상기 적어도 하나의 기관에 공급하기 위해 상기 히터의 출구에 연결되고,
- 상기 압축 가스 출구는 상기 저장소의 제 2 입구에 연결되고,
- 상기 저장소는 가압 질소를 공급하기 위한 수단에 연결된 제 2 입구를 포함한다.
본 발명은 또한, 상술한 바와 같은 장치에 의해, 특히 액화 가스 수송 선박의 적어도 하나의 연소 기관에 최적화된 메탄가 가스를 공급하기 위한 방법에 관한 것으로서,
- 액화 가스가 －160℃ 이하의 온도로 펌프에 의해 배출되고,
- 배출된 액화 가스는 기화기에서 －130℃ 내지 －10℃(경계값 포함)의 온도로, 바람직하게는 －100℃ 내지 －40℃(경계값 포함)의 온도로 가열되어, 경질 가스로 명명된 일부 가스는 기화시키고 중질 가스로 명명된 나머지 가스는 액상으로 남겨 두고,
- 액상 및 기상이 상 분리기에서 분리되고,
- 상 분리기에서 나온 기상 가스는 0℃ 초과의 온도, 예컨대 20℃ 정도의 온도로 가열되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게:
- 액화 가스는 7bar 내지 12bar(경계값 포함), 예컨대 8bar의 압력으로 펌프에 의해 배출되고,
- 기화기 내의 압력은 6bar 내지 10bar(경계값 포함), 예컨대 7bar이고,
- 상 분리기 내의 압력은 5bar 내지 7bar(경계값 포함), 예컨대 6.2bar이고,
- 히터 내의 압력은 5bar 내지 7bar(경계값 포함), 예컨대 6bar이다.
저장소 내의 압력은 1bar 내지 10bar(경계값 포함), 예컨대 2bar일 수도 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 본 장치는,
- 상기 적어도 하나의 기관에 공급할 목적의 기상 가스를 위한 출구, 및 상 분리기의 상기 입구 및/또는 상기 탱크의 기상 가스를 위한 출구에 연결된 적어도 하나의 입구를 포함하는 바이패스 수단을 더 포함한다.
액화 가스 저장 탱크 내에서는 자연 증발이 발생한다. 자연적으로 증발하는 가스는 이들이 가장 낮은 증발 온도를 갖기 때문에 경질 가스이다. 환언하면, 액화 가스의 자연 증발에 의해 생성된 가스는 높은 메탄가를 가지며, 특히, 가능하면 이들을 가열하여, 기관 또는 기관들에 공급하는 이들의 직접적인 사용에 적합하다.
바이패스 수단은 적어도 하나의 밸브 및/또는 압축기를 포함할 수도 있다.
본 장치는 압축기의 출구에 연결된 입구, 및 상기 적어도 하나의 기관에 공급하기 위한 가열된 기상 가스를 위한 출구를 구비한 제 1 회로를 포함하는 교환기 타입 히터를 포함할 수도 있다. 선택적으로, 히터는 압축기에 통합될 수도 있다.
본 장치는 본 발명의 제 1 양태에 따른 장치의 특징들 중 일부 또는 전부를 가질 수도 있다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 본 장치는,
- 액상 가스를 저장하기 위한 저장소― 저장소의 제 1 입구는 상기 상 분리기의 제 1 출구에 연결되고, 상기 저장소는,
▷ 액화 가스 순환 라인을 냉각하기 위한 수단, 및/또는
▷ 적어도 하나의 버너
에 공급하도록 구성된 적어도 하나의 출구를 포함함 ―를 더 포함한다.
본 장치는 본 발명의 제 1 및/또는 제 2 양태(들)에 따른 장치의 특징들 중 일부 또는 전부를 가질 수도 있다.
다른 양태에 따르면, 본 발명은, 특히 액화 가스 수송 선박의 적어도 하나의 연소 기관에 공급하는 가스의 메탄가를 제어하는 방법을 제안하는데, 이 방법은:
- 액화 가스를 배출하는 단계,
- 경질 가스를 포함한 기상 가스를 액화 가스로부터 생성하고 액화 가스로부터의 중질 가스를 액상으로 남아 있게 하기 위해 액화 가스를 부분 기화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고,
기상 가스의 메탄가는 기화가 발생하는 온도의 조절에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 기화는 액화 가스 저장 탱크의 액체/기체 계면에서 발생하는 자연적인 기화와는 대조적인 강제 증발(forced evaporation)이다.
본 발명에 따른 방법은 하기의 특징들 중 하나 이상 또는 하기의 단계들 중 하나 이상을 서로 별개로 또는 서로 조합하여 포함할 수도 있다:
- 온도는 상기 기화를 수행하도록 구성된 기화기의 회로에 공급되는 가열용 유체의 유량의 변화에 의해 조절되고,
- 온도는 부분 기화 후의 액화 가스를 부분 기화를 겪지 않은 배출된 액화 가스와 혼합함으로써 조절되고,
- 온도는 기상 가스의 온도의 함수로서 조절되고,
- 온도는 액화 가스 관련 데이터 및/또는 상기 적어도 하나의 기관의 작동 변수의 함수로서 조절된다.
비제한적인 예로서 주어진 하기의 설명을 첨부 도면을 참조하여 숙독할 때, 본 발명을 더 잘 이해할 수 있고 본 발명의 다른 세부 사항, 특징 및 장점도 보다 명확해질 것인데, 도면에서:
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 최적화된 메탄가 가스 공급 장치의 개략도이고,
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 최적화된 메탄가 가스 공급 장치의 개략도이고,
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 최적화된 메탄가 가스 공급 장치의 개략도이고,
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 최적화된 메탄가 가스 공급 장치의 개략도이고,
도 5는 적어도 하나의 연소 기관에 공급하는 가스의 메탄가를 제어하는 방법의 단계들을 나타내는 개략 블록도이다.
하기의 설명에서, "상류측(upstream)" 및 "하류측(downstream)"의 용어는 파이프 또는 회로 내에서의 기체 또는 액체와 같은 유체의 흐름을 지칭한다.
도 1은 특히 액화 가스 수송 선박의 적어도 하나의 연소 기관(12)에 최적화된 메탄가 가스를 공급하기 위한 장치(10)의 제 1 실시예를 도시한다. 이 연소 기관(12)은 선박의 주 기관 또는 보조 기관일 수도 있다.
선박은 액화 천연 가스(LNG)와 같은 액화 가스를 저장하기 위한 적어도 하나의 탱크(14)를 포함한다. 탱크(14)는 대기압이거나 또는 가압되어 있다. LNG는 －160℃ 정도의 온도로 액상으로 탱크 내에 저장된다. LNG는 자연 증발이 일어나며, LNG 중 일부가 기화되어 탱크는 소정량의 기상 가스를 함유하게 된다.
도면부호 16은 LNG 내에 침지되어 있으며 따라서 기상 가스가 아니라 LNG가 공급될 의도인 펌프를 표시한다. 그러므로, 펌프(16)는 탱크의 바닥에 놓여 있는 것이 바람직하다.
펌프(16)에 더하여, 본 장치(10)는 증발기 또는 기화기(18), 분리기(20) 및 히터(22)를 포함한다. 여기에서, 이들은 펌프(16)의 하류측에서 잇따라 직렬로 연결된다.
펌프(16)는 LNG, 소위 액상 가스를 위한 출구(16a)를 포함한다. 출구(16a)는 여기에서는 2개의 회로를 구비한 열교환기인 기화기(18)의 제 1 유체 회로의 입구(18aa)에 연결된다. 기화기(18)의 제 1 회로는 분리기의 입구(20a)에 연결된 출구(18ab)를 포함한다.
기화기(18)의 제 2 회로는 입구(18ba) 및 출구(18bb)를 구비하며, 증기 또는 글리콜과 같은 가열용 유체의 순환을 가능케 한다. 제 2 회로 내에서의 가열용 유체의 순환은 탱크(14)에서 배출된 LNG의 온도를 LNG의 부분 증발을 가능케 하는 사전결정된 온도로 상승시킬 수 있다.
질소, 메탄 및 에탄과 같은 경질 가스를 함유한 LNG의 일부가 기화되며, n-부탄과 같은 중질 가스를 함유한 LNG의 나머지 부분은 액상으로 남겨진다. 그러므로, 증발기의 제 1 회로의 출구(18ab)는 기상 가스 및 액상 가스 모두를 위한 출구이다.
이러한 2-상 가스 혼합물은 입구(20a)를 거쳐서 분리기(20)에 공급된다. 상 분리는 분리기(20)의 목적이며, 분리기(20)는 기상 가스를 위한 출구(20b) 및 중질 가스를 함유한 액상 가스를 위한 출구(20c)를 포함한다. 분리기는 예컨대 허니콤 타입 또는 중력 타입의 전형적인 기술을 채용할 수도 있다.
분리기(20)의 출구(20b)는 히터(22)의 입구(22a)에 연결되는데, 히터(22)의 기능은 최적화된 메탄가 가스를 기관(12)에 적절한 온도로, 보다 정확하게는 기관(12)에 의해 받아들여지는 온도의 범위, 즉 아래에 기재된 바와 같은 0℃ 내지 60℃의 온도로 공급하기 위해 기상 가스의 온도를 상승시키는 것이다.
도 1의 장치(10)는 하기의 방식으로 기능한다. 액화 가스가 펌프(16)에 의해 －160℃ 이하의 온도 및 예컨대 8bar 정도의 압력으로 배출된다. 배출된 가스는 기화기(18)에서 －130℃ 내지 －10℃(경계값 포함), 바람직하게는 －100℃ 내지 －40℃(경계값 포함)의 온도로 가열되어, 경질 가스를 기화시키고 중질 가스는 액상으로 남겨 둔다. 기화기(18) 내의 압력은 6bar 내지 8bar(경계값 포함)이며 예컨대 7bar이다. 액상 및 기상의 혼합물은 이들 상을 분리하기 위해 분리기(20) 내에 주입된다. 분리기 내의 압력은 5bar 내지 7bar(경계값 포함)이며 예컨대 6.2bar이다. 출구(20b)를 빠져나온 기상 가스는 히터(22)에 의해 0℃ 초과의 온도, 예컨대 20℃ 정도의 온도로 가열된다. 히터 내의 압력은 5bar 내지 7bar(경계값 포함)이며, 예컨대 6bar이다. 그러므로, 기관(12)에는 온도가 0℃ 내지 60℃(경계값 포함), 예컨대 20℃이고 압력이 예컨대 6bar인 연료 가스가 공급된다.
도 2는 기관(12)에 공급할 목적인 가스의 메탄가를 제어하기 위한 수단(24)을 더 포함하는 장치(10)의 다른 실시예를 도시한다.
메탄가 제어 수단(24)은 특히 데이터를 입력, 저장 및 백업하기 위한 수단, 연산 수단 및 액추에이터 수단을 포함한 데이터 처리 유닛의 형태를 취할 수도 있다.
메탄가 제어 수단(24)은 기관(12)의 작동 변수(26) 및 예컨대 LNG의 조성, 밀도, 온도 등과 같은 LNG 관련 데이터(28)와 같은 정보를 수신하도록 의도된다.
작동 변수(26)는 특히 기관(12)에 의해 도달될 것으로 예상되는 작동 조건을 특징짓는다. 기관(12)의 주어진 작동 조건에 대해서, 그 기관에 공급하는 연료 가스에 대한 바람직한 메탄가가 존재한다. 나아가, 기화기(18)의 작동 온도를 필요한 메탄가 및 LNG 관련 데이터(28)의 함수로서 계산하기 위해, 곡선들이 상류측에 존재하거나 준비되어 메탄가 제어 수단(24) 내에 저장될 수 있다.
데이터(28)는 LNG 또는 가스의 조성 및 그 성분들의 농도를 결정할 수 있는 기구인 크로마토그래프에 의해 얻어질 수도 있다. 이 기구는 장치(10) 내에서 탱크(14)의 LNG 출구와 기관(12)의 연료 가스 입구 사이에 놓일 수도 있다.
메탄가 제어 수단(24)은 예컨대 분리기(20)에, 특히 기상 가스의 온도를 측정하기 위해 고 단(high stage)의 분리기에 장착된 적어도 하나의 온도 센서(32)에 연결된 온도 제어 수단(30)에 연결되어 있다.
온도 제어 수단(30)은, 온도 측정값에 대응하는 온도 센서(32)로부터의 신호를 수신하고 그것을 메탄가 제어 수단(24)에 의해 계산된 사전결정된 값과 비교하여, 기화기(18) 및/또는 분리기(20)의 작동 온도를 조절하기 위해 메탄가 제어 수단(24)의 주의를 환기시키기 위한 신호를 방출할 콤퍼레이터(comparator)와 같은 것일 수도 있다.
도시된 예에서, 기화기(18)의 제 2 회로 내에는 입구(18ba)의 상류측에 밸브(34)가 놓여 있으며, 그 유량은 수단(24, 30)에 의해 조절된다.
또한, 혼합기(36)가 출구(18ab)와 입구(20a) 사이에 장착된다. 혼합기(36)는 2개의 입구를 구비하는데, 이들 중 하나는 출구(18ab)에 연결되고, 다른 하나는 기화기(18)의 상류측에서 펌프(16)의 출구(16a)에 연결된다. 다른 밸브(38)가 혼합기의 입구(36b)의 상류측에 놓여 있어서, 혼합기에 공급하는 액화 가스의 유량 조절을 가능케 한다. 혼합기(36)의 기능은, 분리기(20)에 2-상 가스 혼합물을 최적화된 온도로 공급하기 위해, 탱크(14)로부터 배출된 소정량의 액화 가스를 기화기(18)에서 방출된 소정량의 2-상 가스와 혼합하는 것이다. 밸브(38)의 유량은 수단(24, 30)에 의해 조절된다.
도 2의 실시예는 또한 여기에서는 분리기(20) 및 히터(22)를 우회하는 바이패스 수단(40)을 나타낸다.
바이패스 수단(40)은 기화기(18)의 출구(18ab) 또는 혼합기(36)의 출구에 연결된 입구(40a), 및 분리기(20)의 출구(20b) 또는 히터(22)의 출구(22b)에 연결된 출구(40b)를 포함한다. 바이패스 수단(40)은 수단(24, 30)에 의해 유량이 조절되는 밸브(42)를 포함한다.
도 3은 장치(10)의 다른 실시예를 도시하는데, 여기에서는 액상 가스를 저장하기 위한 저장소(44)를 포함하며, 저장소(44)의 제 1 입구(44a)는 분리기(20)의 제 1 출구(20c)에 연결되어 있다.
따라서, 저장소(44)는 배출된 LNG의 부분 기화 및 상 분리에 의해 생성된, 중질 가스를 포함하는 액상 가스를 수용 및 저장할 목적이다.
저장소는 예컨대 2bar 내지 3bar 정도의 압력으로 액상 가스를 저장하도록 구성된다. 저장소 내의 가스의 온도는 매우 낮을 수도 있으며, 이 가스의 한가지 용도는 LNG 순환 라인을 냉각시키는 것일 수도 있다. 저장소(44)에 수용된 가스의 다른 용도는 예컨대 선박에서 사용되는 증기의 생성을 위해 이중 연료(dual fuel; DF) 또는 가스 연소 유닛(gas combustion unit; GCU) 또는 보일러 타입의 버너(52)에서 연소되는 것일 수도 있다. 이 증기는 기화기(18)의 제 2 회로에 또는 심지어 히터(22)에까지 공급하는데 사용될 수도 있다. 증기는 선박의 LNG 저장 탱크의 온도가 너무 낮아지지 않도록(이는 LNG의 점성을 증가시킴) LNG 저장 탱크를 가열하는 데 사용될 수도 있다.
저장소(44)는 위에서 언급한 바와 같이 LNG 순환 라인(45)을 냉각하기 위한 출구와 같은 하나 이상의 출구(44b)를 포함한다. 이 출구(44b)는 밸브(46)에 연결된다. 라인 내에서의 저온의 액화 가스의 순환은, 예컨대 벙커링 작업(선박의 탱크에의 충전) 동안에 열 충격을 제한하기 위해 벙커링 작업 전에 그 라인을 냉각시킬 수 있다.
저장소(44)는 버너 또는 버너들(52)에 공급하기 위해 밸브(48)에 또는 심지어는 히터(50)에 연결된 출구(44c)를 포함한다. 출구(44b)는 루프에 의해 예컨대 밸브(48)의 하류측에서 출구(44c)에 연결되어, 라인(45)의 냉각에 참여하였고 그에 따라 열교환기에 의해 가열된 액상 가스가 버너에 공급하기 위해 사용될 수 있게 한다. 이 루프에는 밸브(54)가 마련된다.
도 3의 실시예는 여기에서는 기화기(18), 분리기(20) 및 히터(22)를 우회하도록 구성된 바이패스 수단(56)을 더 포함한다.
바이패스 수단(56)은 (LNG의 자연 증발에 의해 생성된) 기상 가스를 위한 탱크(14)의 출구(14a)에 연결된 입구(58a)를 구비한 압축기(58)를 포함한다. 압축기의 출구(58b)는 자연 증발 가스를 기관(12)에 공급하기 위해 히터의 출구(22b)에 직접 또는 밸브(60)를 거쳐서 연결되거나 및/또는 저장소(44)의 다른 입구(44b)에 직접 또는 밸브(62)를 거쳐서 연결된다. 대안적 또는 추가적 특징으로서, 가압 가스(예컨대 질소)를 공급하기 위한 수단(64)이 저장소의 입구(44d)에 연결된다.
압축기(58) 또는 수단(64)로부터 예컨대 6bar 초과 압력의 가압 가스를 저장소에 공급하면, 액상 가스가 저장소의 출구(44b, 44c)를 통해 강제적으로 수월하게 흐를 수 있다.
밸브(46, 48, 54, 60, 62)는 수단(24, 30)에 의해 작동될 수도 있다.
도 4의 실시예는 도 1 내지 도 3의 실시예와 관련하여 기술된 모든 특징들을 조합하였다.
도 5는 기관(12)에 공급하는 가스의 메탄가를 제어하는 방법의 단계들을 나타내는 개략 블록도이다.
기관(12)을 구비한 선박은 V1으로 표기된 소정 속도로 이동하고 있다. 이 속도(V1)에 도달하기 위해, 선박의 기관(12) 또는 주 기관은 작동 조건(R1) 하에서 작동해야만 한다. 이들 조건(R1)에 도달하기 위해, 기관에 공급하는 연료 가스는 최소 메탄가(MNm)를 가져야만 한다. 이 메탄가(MNm)는 메탄가 제어 수단(24)에 의해, 그것을 현재의 메탄가(MNa)와 비교하는 온도 제어 수단(30)에 전송된다. 이 메탄가(MNa)는 LNG의 조성과 같은 LNG 관련 데이터(28)로부터 계산된다.
MNa가 MNm 이상이면, 이미 기관의 작동 조건에 대해 최적의 메탄가를 갖는 자연 또는 강제 증발 가스를 기관(12)에 직접 공급하기 위해 바이패스 수단(40 또는 56)이 사용될 수도 있다.
그와 달리, MNa가 MNm 미만이면, 수단(24, 30)은 센서(32)에 의해 측정된 온도(T1)를 수신하고 기화기(18)의 최적 작동 온도를 계산한다. 이들 수단은 이 온도를, 증발기 내에서 생성된 강제 증발 가스의 양에 의해 메탄가의 관점에서의 최소 목표가 달성될 수 있도록 설정한다. 실제로, 반복 중에, 온도(T1)는 연료 가스가 관련 작동 조건에 대해 요구되는 정확한 조성 및 그에 따른 메탄가를 가질 때까지 반복적으로 측정 및 제어된다. 위에서 언급한 바와 같이, 가스의 온도와 가스의 조성 사이의 관계는 열역학적 관계이며, 복수의 공지 모델이 존재한다. 수단(24, 30)은 그에 따라서 밸브(34, 38)를 작동시킨다.
가스의 조성과 메탄가 사이의 관계는 일반적으로 기관의 제조업자에 의해 규정되거나, 또는 표준 EN 16726으로부터 얻어질 수도 있다.

Claims (19)

  1. 특히 액화 가스 수송 선박의 적어도 하나의 연소 기관(12)에 최적화된 메탄가 가스를 공급하기 위한 장치(10)에 있어서, 상기 장치(10)는 적어도:
    - 액화 가스 저장 탱크(14)의 바닥에 침지될 의도이며 액상 가스(gas in liquid form)를 위한 출구(16a)를 구비한 펌프(16),
    - 상기 펌프의 출구에 연결된 입구(18aa)를 구비하며 액상 가스 및 기상 가스(gas in gaseous form)를 위한 출구(18ab)를 더 구비한 제 1 회로를 포함하는 기화기(18),
    - 상기 기화기의 상기 출구에 연결된 입구(20a)를 구비하며 액상 가스를 위한 제 1 출구(20c) 및 기상 가스를 위한 제 2 출구(20b)를 포함한 2개의 출구(20b, 20c)를 더 구비하는 상 분리기(phase separator)(20), 및
    - 상기 상 분리기의 제 2 출구에 연결된 입구(22a) 및 상기 적어도 하나의 연소 기관에 공급하기 위한 가열된 기상 가스를 위한 출구(22b)를 구비한 제 1 회로를 포함하는 히터(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기화기(18)는 글리콜 또는 증기와 같은 가열용 유체의 순환을 위한 제 2 회로를 포함하는
    장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기화기(18)의 제 1 회로의 출구(18ab)는 혼합기(mixer)(36)의 제 1 입구에 연결되고, 상기 혼합기(36)는 상기 펌프(16)의 출구(16a)에 연결된 제 2 입구 및 상기 상 분리기(20)의 입구(20a)에 연결된 출구를 더 포함하는
    장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기화 및/또는 상 분리를 최적화하기 위해 상기 기화기(18) 및/또는 상기 상 분리기(20) 내의 액화 가스의 온도를 제어하기 위한 온도 제어 수단(30)을 포함하는
    장치.
  5. 제 2 항을 인용하는 경우의 제 4 항에 있어서,
    상기 온도 제어 수단(30)은 상기 기화기(18)의 상기 제 2 회로의 입구에 연결된 밸브(34)에 연결되는
    장치.
  6. 제 3 항을 인용하는 경우의 제 5 항에 있어서,
    상기 온도 제어 수단(30)은 상기 혼합기(36)의 제 2 입구에 연결된 밸브(38)에 연결되는
    장치.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 제어 수단(30)은 상기 상 분리기(20)에 장착된 적어도 하나의 온도 센서(32)에 연결되는
    장치.
  8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 제어 수단(30)은 상기 히터(22)의 출구에서의 가스의 메탄가를 제어하기 위한 메탄가 제어 수단(24)에 연결되는
    장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 메탄가 제어 수단(24)은 상기 온도 제어 수단(30)을 제어하고 액화 가스 관련 데이터(28) 및 상기 적어도 하나의 연소 기관(12)의 작동 변수(operating parameter)(26)를 수신하도록 구성되는
    장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    액상 가스를 저장하기 위한 저장소(44)를 더 포함하고, 상기 저장소(44)의 제 1 입구(44a)는 상기 상 분리기의 제 1 출구(20c)에 연결되는
    장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 저장소(44)는,
    - 액화 가스 순환 라인(45)을 냉각하기 위한 수단, 및/또는
    - 적어도 하나의 버너(52)
    에 공급하도록 구성된 적어도 하나의 출구(44b, 44c)를 포함하는
    장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 저장소(44)의 상기 적어도 하나의 출구(44b, 44c)는 밸브(46, 48, 54) 및/또는 히터(50)에 의해 상기 버너(52)에 연결되는
    장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탱크(14) 내에 수용된 기상 가스를 위한 출구(14a)에 연결될 목적의 입구(58a), 및 압축 가스 출구(58b)를 구비한 압축기(58)를 포함하는
    장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 압축 가스 출구(58b)는 상기 적어도 하나의 연소 기관(12)에 공급하기 위해 상기 히터(22)의 출구(22b)에 연결되는
    장치.
  15. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항을 인용하는 경우의 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 압축 가스 출구(58b)는 상기 저장소(44)의 제 2 입구(44d)에 연결되는
    장치.
  16. 제 10 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저장소(44)는 가압 질소를 공급하기 위한 수단(64)에 연결된 제 2 입구(44d)를 포함하는
    장치.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 기재된 장치(10)에 의해, 특히 액화 가스 수송 선박의 적어도 하나의 연소 기관에 최적화된 메탄가 가스를 공급하기 위한 방법에 있어서,
    - 액화 가스가 －160℃ 이하의 온도로 펌프(16)에 의해 배출되고,
    - 배출된 액화 가스는 기화기(18)에서 －130℃ 내지 －10℃의 온도로, 바람직하게는 －100℃ 내지 －40℃의 온도로 가열되어, 경질 가스(light gas)로 명명된 일부 가스는 기화시키며 중질 가스(heavy gas)로 명명된 나머지 가스는 액상으로 남겨 두고,
    - 액상 및 기상이 상 분리기(20)에서 분리되고,
    - 상기 상 분리기(20)에서 나온 기상 가스는 0℃ 초과의 온도, 예컨대 20℃ 정도의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는
    방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    - 상기 액화 가스는 7bar 내지 9bar, 예컨대 8bar의 압력으로 상기 펌프(16)에 의해 배출되고,
    - 상기 기화기(18) 내의 압력은 6bar 내지 12bar, 예컨대 7bar이고,
    - 상기 상 분리기(20) 내의 압력은 5bar 내지 7bar, 예컨대 6.2bar이고,
    - 상기 히터(22) 내의 압력은 5bar 내지 7bar, 예컨대 6bar인
    방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 장치는 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 장치이고,
    상기 저장소(44) 내의 압력은 1bar 내지 10bar, 예컨대 2bar인
    방법.
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