KR20200081994A - 재기화 선박의 해수 배출 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

재기화 선박의 해수 배출 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 재기화 선박의 해수 배출 시스템은 재기화 선박에서 액화가스를 재기화하고 배출되는 열 매체를 해수와 열교환으로 가열하는 히터; 상기 히터로 해수를 공급하고 배출하는 해수라인; 및 상기 선박의 데크에 마련되며 상기 해수라인이 연장되어 배치되는 매니폴드; 를 포함하고, 상기 히터로부터 배출되는 해수를 상기 매니폴드를 거쳐 상기 재기화 선박이 계류되는 제티(jetty)로 공급하여, 상기 히터에서 상기 열 매체와 열교환하며 냉각된 해수는 상기 제티의 설비 또는 육상발전소를 포함한 육상 설비를 냉각하고 배출되는 해수와 혼합되어 가온 후 선외 배출되는 것을 특징으로 한다.

Description

재기화 선박의 해수 배출 시스템 및 방법{Sea Water Discharging System And Method For Regasification Ship}

본 발명은 재기화 선박의 해수 배출 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액화가스를 재기화하고 배출되는 열 매체를 해수와 열교환으로 가열하고, 열 매체와의 열교환으로 냉각된 해수는 재기화 선박이 계류되는 제티(jetty)로 이송하고, 제티나 육상발전소 등의 각종 설비를 냉각하고 배출되는 해수와 혼합하여 선외 배출하도록 하는 재기화 선박의 해수 배출 시스템 및 방법에 관한 것이다.

LNG(Liquefied Natural Gas)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있다. 액화가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는, 액화된 상태로 액화가스 운반선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. LNG나 LPG 등의 액화가스는 천연가스 혹은 석유가스를 극저온(LNG의 경우 약 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭 감소하므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

LNG가 사용되는 선박은 대표적으로 LPG 운반선, LNG 운반선(LNG Carrier), 액체수소 운반선, LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading), LNG FSRU(Floating, Storage, Regasification Unit)와 같이 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물 등을 예로 들 수 있다.

LNG가 사용되는 선박 중 LNG 재기화 선박은 초저온 액체상태의 LNG를 저장하고, 이를 재기화시켜 육상의 수요처로 공급할 수 있는 기능을 갖는 선박 또는 부유구조물을 말하는데, 해상에 부유한 상태에서 LNG의 저장 및 재기화 목적을 갖는 해상 부유구조물 형태의 LNG FSRU와 LNG 운반선의 기능을 가지면서 재기화의 목적을 갖는 자체 추진능력을 갖는 선박 형태의 LNG RV 등이 이에 해당한다.

이러한 LNG 재기화 선박은, 해상에서 쉽게 얻을 수 있는 해수 또는 공기 등을 열원으로 LNG를 재기화시켜 육상의 가스 수요처로 공급할 수 있다.

LNG 재기화 선박에서는 LNG 저장탱크에서 자연발생하는 BOG를 압축하거나, LNG를 펌핑하여 고압으로 압축한 후 재기화시켜 이를 선외 이송할 수 있다.

이를 위해 선박에는, LNG 저장탱크에서 발생하는 BOG를 압축하여 이를 LNG 저장탱크에서 펌핑된 LNG와 혼합하는 리컨덴서, 리컨덴서에서 응축된 LNG를 공급받아 고압으로 압축하는 HP 펌프, HP 펌프에서 압축된 LNG를 공급받아 기화시키는 기화기, 기화기에서 기화된 가스를 선박의 외부로 이송하는 계측 유닛(metering unit), 열교환기, 매니폴드 등이 구성될 수 있다.

저온의 LNG를 재기화하기 위해서는 많은 열 에너지를 요하는데, 선박에서 구하기 쉬운 해수로부터 열원을 공급하는 경우 다량의 해수가 필요하며, 열원으로 사용 후 냉각된 해수를 그대로 선외 배출하는 것은 주변의 해양 생태계에 악영향을 줄 수 있다. 또한, 선외 배출될 해수의 온도로 인해 설계상 제약이 발생할 수도 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 재기화 선박에서 액화가스를 재기화하고 배출되는 열 매체를 해수와 열교환으로 가열하는 히터;

상기 히터로 해수를 공급하고 배출하는 해수라인; 및

상기 선박의 데크에 마련되며 상기 해수라인이 연장되어 배치되는 매니폴드; 를 포함하고,

상기 히터로부터 배출되는 해수를 상기 매니폴드를 거쳐 상기 재기화 선박이 계류되는 제티(jetty)로 공급하여, 상기 히터에서 상기 열 매체와 열교환하며 냉각된 해수는 상기 제티의 설비 또는 육상발전소를 포함한 육상 설비를 냉각하고 배출되는 해수와 혼합되어 가온 후 선외 배출되는 것을 특징으로 하는 재기화 선박의 해수 배출 시스템이 제공된다.

바람직하게는 상기 매니폴드는 상기 데크에서 FWD(forward) 또는 MID(Middle)에 배치되고, 상기 매니폴드에 플렉서블 호스(flexible hose)를 연결하여 상기 히터로부터 배출되는 해수를 상기 제티로 공급할 수 있다. .

바람직하게는 상기 제티에 마련되며 상기 제티의 설비 또는 상기 육상 설비에 냉각수로 공급된 후 배출되는 해수를 이송하는 냉각수 배출배관;을 더 포함하고, 상기 플렉서블 호스는 상기 냉각수 배출배관으로 연결되어, 상기 히터에서 냉각된 해수는 상기 냉각수로 공급된 후 배출되는 해수와 혼합되어 선외 배출될 수 있다.

바람직하게는 상기 제티에 마련되며 상기 제티의 설비 또는 상기 육상 설비에 냉각수로 공급된 후 배출될 해수가 저장되는 냉각수 배출탱크;를 더 포함하고, 상기 플렉서블 호스는 상기 냉각수 배출탱크로 연결되어, 상기 히터에서 냉각된 해수는 상기 냉각수로 공급된 후 배출되는 해수와 상기 냉각수 배출탱크에서 혼합되어 선외 배출될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 재기화 선박에서 액화가스를 재기화하고 배출되는 열 매체를 해수와 열교환으로 가열하고, 상기 열 매체와의 열교환으로 냉각된 해수는 선외 배출하되,

열교환으로 냉각된 해수를 매니폴드를 거쳐 상기 재기화 선박이 계류되는 제티(jetty)로 이송하고, 상기 제티의 설비 또는 육상발전소를 포함한 육상 설비를 냉각하고 배출되는 해수와 혼합하여 가온 후 선외 배출하는 것을 특징으로 하는 재기화 선박의 해수 배출 방법이 제공된다.

바람직하게는, 상기 매니폴드는 상기 선박의 데크에서 FWD(forward) 또는 MID(Middle)에 배치되고, 상기 매니폴드에 플렉서블 호스(flexible hose)를 연결하여 상기 냉각된 해수를 상기 제티로 공급할 수 있다.

본 발명에서는 재기화 선박에서 액화가스를 재기화하고 배출되는 열 매체를 해수와 열교환으로 가열하고, 열 매체와의 열교환으로 냉각된 해수는 재기화 선박이 계류되는 제티(jetty)로 이송하여, 제티의 각종 설비 또는 육상 설비를 냉각하고 배출되는 해수와 혼합하여 선외 배출하도록 한다.

이를 통해 히터 설계시 열 매체와 해수의 온도차를 크게 설계하여 운용할 수 있어 해수 사용량을 줄일 수 있고, 나아가 해수 취수를 위한 펌프 등의 사용을 줄여 비용을 절감할 수 있고, 과냉각된 해수의 배출로 인한 선박 주변 해양 생태계 영향을 줄일 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 재기화 선박의 해수 배출 시스템에서 매니폴드의 배치예를 각각 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 재기화 선박의 해수 배출 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 재기화 선박의 해수 배출 시스템을 개략적으로 도시한다.

본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 재기화 선박의 해수 배출 시스템에서 매니폴드의 배치예를 각각 개략적으로 도시하며, 도 3은 제1 실시예에 따른 재기화 선박의 해수 배출 시스템을 개략적으로 도시한다.

본 실시예 및 후술하는 제2 실시예에서의 재기화 선박은 초저온 액체상태의 LNG를 저장하고, 이를 재기화시켜 육상의 수요처 등 선외로 공급할 수 있는 기능을 갖는 선박 또는 부유식 구조물로, 대표적인 예를 들면, FSRU 및 LNG RV 등이 이에 해당된다.

도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 본 제1 실시예의 시스템은, 재기화 선박(S)에서 액화가스를 재기화하고 배출되는 열 매체를 해수와 열교환으로 가열하는 히터(100), 히터로 해수를 공급하고 배출하는 해수라인(SL), 액화가스와 열교환으로 냉각된 열 매체가 히터로 순환되는 열 매체 순환라인(GL), 선박의 데크에 마련되며 해수라인이 연장되어 배치되는 매니폴드(M)를 포함하며, 매니폴드에서 해수라인과 플렉서블 호스(FH)가 연결되고, 플렉서블 호스는 재기화 선박이 계류되는 제티(jetty, J)로 연결된다.

본 실시예에서는, 히터(100)에서 열 매체와 열교환하며 냉각된 해수를 매니폴드(M)를 거쳐 플렉서블 호스(FH)를 통해 제티(J)로 보내어, 제티의 각종 설비나 육상발전소 등의 육상 설비를 냉각하면서 가열된 해수와 혼합하여 가온한 후 선외 배출시키는 것을 특징으로 한다.

열 매체 순환라인(GL)에는 재기화 선박의 기화기(미도시)에서 LNG 등 액화가스와 열교환을 통해 액화가스를 가열하기 위한 열 매체가 순환한다. 이러한 열 매체로는 예를 들어 글리콜 워터(Glycol water)가 사용될 수 있다. 재기화 선박에서 액화가스는 압축된 후 기화기에서 열 매체와 열교환을 통해 재기화되어 선외로 이송될 수 있다. 기화기에서 LNG 등 액화가스와 열교환하며 냉각된 열 매체는 히터(100)로 공급되고, 히터에서 해수로부터 열에너지를 공급받아 가온된 후 다시 기화기로 순환된다.

본 실시예에서는 액화가스를 열 매체와 열교환시키고, 열교환을 통해 냉각된 열 매체를 다시 해수와 열교환시키도록 구성하고 있으나, 해수를 직접 액화가스와 열교환시키도록 구성할 수도 있고, 이 경우 액화가스와 직접 열교환하며 냉각된 해수를 제티로 보내어, 제티의 설비들, 육상발전소 등의 육상 설비를 냉각하며 가열된 해수와 혼합하여 선외 배출하도록 할 수도 있다. 육상 설비는 일 예로, 재기화 선박으로부터 기화된 가스를 공급받아 발전하여 전력소비처로 전력을 공급하는 발전소일 수 있다.

해수라인(SL)의 상류에는 해수라인을 개폐하는 밸브(V1, V2, V3, V4)와 해수에 포함된 이물질 등을 걸러내는 플러싱 필터(200)가 마련될 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 매니폴드(M)는 데크에서 FWD(forward) 또는 MID(Middle)에 배치될 수 있다. 매니폴드(M)의 위치는 제티의 상황에 따라 조정될 수 있다.

이와 같이 본 실시예에서는 플렉서블 호스를, 제티의 설비에 냉각수로 공급된 후 선외 배출되는 해수를 이송하는 냉각수 배출배관(CL)으로 연결시켜, 히터에서 열매체와 열교환되며 냉각된 해수를, 제티나 육상 설비에서 각종 장치 및 설비들의 냉각수로 공급되어 이들 설비들을 냉각시키면서 가열되어 배출되는 해수와 배관에서 바로 섞어서 선외 배출시킬 수 있다.

도 4에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 재기화 선박의 해수 배출 시스템을 개략적으로 도시하였다.

도 4에 도시된 바와 같이 제2 실시예의 시스템에서는, 제1 실시예의 시스템에 제티의 설비에 냉각수로 공급된 후 선외 배출될 해수가 저장되는 냉각수 배출탱크(P)를 냉각수 배출배관(CL)에 추가로 마련하고, 재기화 선박(S)으로부터 연결되는 플렉서블 호스를 제티(J)의 냉각수 배출탱크(P)로 연결하여, 재기화 선박의 히터에서 냉각된 해수를 해수라인, 매니폴드 및 플렉서블 호스를 거쳐 냉각수 배출탱크로 공급하고, 제티에서 각종 설비 또는 육상 설비의 각종 장치들의 냉각수로 공급된 후 바다로 배출시킬 해수와 냉각수 배출탱크에서 혼합하여 선외 배출하도록 구성한 것이다. 이러한 냉각수 배출탱크를 마련하면 재기화 선박에서 냉각된 해수와 제티나 육상 설비에서 가열된 해수의 양이나 발생시간에 차이가 있더라도 탱크에서 모아 적절히 섞어 배출할 수 있어, 탄력적인 운영이 가능하고 선외 배출될 해수의 온도를 임의로 조절할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 실시예들에서는 재기화 선박에서 사용되어 냉각된 해수를 재기화 선박이 계류 중인 제티로 보내고, 제티의 각종 설비, 장치들 또는 육상 설비들을 냉각하며 가열된 해수와 혼합하여 선외 배출(overboard)함으로써, 히터 설계시 설계상 제약이 줄어들어 열 매체와 해수의 온도차를 크게 설계할 수 있고, 해수 사용량을 줄일 수 있어, 해수 취수를 위한 펌프 등의 용량 및 사용을 줄여 장치 구성 및 운용을 위한 비용을 절감할 수 있다. 또한, 과냉각된 해수의 선외 배출로 인한 환경 오염과 선박 주변 해양 생태계에 대한 악영향을 줄일 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 것이다.

S: 재기화 선박
J: 제티
M: 매니폴드
FG: 플렉서블 호스
SL: 해수라인
GL: 열매체 순환라인
100: 히터
200: 플러싱 필터
CL: 냉각수 배출배관
P: 냉각수 배출탱크

Claims (6)

1. 재기화 선박에서 액화가스를 재기화하고 배출되는 열 매체를 해수와 열교환으로 가열하는 히터;
   상기 히터로 해수를 공급하고 배출하는 해수라인; 및
   상기 선박의 데크에 마련되며 상기 해수라인이 연장되어 배치되는 매니폴드; 를 포함하고,
   상기 히터로부터 배출되는 해수를 상기 매니폴드를 거쳐 상기 재기화 선박이 계류되는 제티(jetty)로 공급하여, 상기 히터에서 상기 열 매체와 열교환하며 냉각된 해수는 상기 제티의 설비 또는 육상발전소를 포함한 육상 설비를 냉각하고 배출되는 해수와 혼합되어 가온 후 선외 배출되는 것을 특징으로 하는 재기화 선박의 해수 배출 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 매니폴드는 상기 데크에서 FWD(forward) 또는 MID(Middle)에 배치되고, 상기 매니폴드에 플렉서블 호스(flexible hose)를 연결하여 상기 히터로부터 배출되는 해수를 상기 제티로 공급하는 것을 특징으로 하는 재기화 선박의 해수 배출 시스템.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제티에 마련되며 상기 제티의 설비 또는 육상 설비에 냉각수로 공급된 후 선외 배출되는 해수를 이송하는 냉각수 배출배관;을 더 포함하고,
   상기 플렉서블 호스는 상기 냉각수 배출배관으로 연결되어, 상기 히터에서 냉각된 해수는 상기 냉각수로 공급된 후 배출되는 해수와 혼합되어 선외 배출되는 것을 특징으로 하는 재기화 선박의 해수 배출 시스템.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 제티에 마련되며 상기 제티의 설비 또는 상기 육상 설비에 냉각수로 공급된 후 배출될 해수가 저장되는 냉각수 배출탱크;를 더 포함하고,
   상기 플렉서블 호스는 상기 냉각수 배출탱크로 연결되어, 상기 히터에서 냉각된 해수는 상기 냉각수로 공급된 후 배출되는 해수와 상기 냉각수 배출탱크에서 혼합되어 선외 배출되는 것을 특징으로 하는 재기화 선박의 해수 배출 시스템.
5. 재기화 선박에서 액화가스를 재기화하고 배출되는 열 매체를 해수와 열교환으로 가열하고, 상기 열 매체와의 열교환으로 냉각된 해수는 선외 배출하되,
   열교환으로 냉각된 해수를 매니폴드를 거쳐 상기 재기화 선박이 계류되는 제티(jetty)로 이송하고, 상기 제티의 설비 또는 육상발전소를 포함한 육상 설비를 냉각하고 배출되는 해수와 혼합하여 가온 후 선외 배출하는 것을 특징으로 하는 재기화 선박의 해수 배출 방법.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 매니폴드는 상기 선박의 데크에서 FWD(forward) 또는 MID(Middle)에 배치되고, 상기 매니폴드에 플렉서블 호스(flexible hose)를 연결하여 상기 냉각된 해수를 상기 제티로 공급하는 것을 특징으로 하는 재기화 선박의 해수 배출 방법.

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