KR20200088525A - 액화 가스 운반선용 액화 가스 저장 탱크용 불활성화 장치 - Google Patents

액화 가스 운반선용 액화 가스 저장 탱크용 불활성화 장치 Download PDF

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Abstract

액화 가스 운반선용 액화 가스 저장 탱크용 불활성화 장치
액화 가스 운반선용 액화 가스 저장 탱크용 불활성화 장치로서,
- 액화 가스 저장 탱크(1)를 포함하고 있고, 상기 액화 가스 저장 탱크(1)는 상기 탱크(1)의 둘레에 내부 셸을 형성하는 일차 단열 공간과 상기 탱크(1)의 둘레에 외부 셸을 형성하는 이차 단열 공간에 의해서 격리되어 있고, 상기 공간들의 각각은 단열재를 포함하고 있고 불활성 가스로 채워지도록 되어 있고, 상기 탱크(1)가 두 개의 밀봉된 칸막이(2c)의 사이에 그리고 탱크 바닥부(2a)보다 위에 배치되어 있고,
- 상기 불활성화 장치가 상기 탱크의 아래에 배치된 배류 박스(20)를 더 포함하고 있고, 상기 배류 박스는 유체가 중력에 의해 탱크 바닥부로부터 배류 박스로 유동할 수 있도록 탱크 바닥부와 외부 셸의 사이에 뻗어 있는 통로(22)에 연결되어 있고,
- 상기 불활성화 장치가 상기 일차 단열 공간과 이차 단열 공간으로의 질소의 공급 및/또는 상기 공간들로부터의 질소의 배출을 시키는 수단을 더 포함하고 있고,
상기 배류 박스가 상기 통로 및 상기 이차 단열 공간과 유체 연통되어 있고, 상기 수단이 이 공간으로 공급 및/또는 이 공간으로부터 배출되는 질소가 상기 배류 박스를 통하여 순환하도록 상기 배류 박스에 연결되어 있는 질소 배관(30)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액화 가스 운반선용 액화 가스 저장 탱크용 불활성화 장치
본 발명은 액화 가스 운반선용 액화 가스 저장 탱크용 불활성화 장치뿐만 아니라, 적어도 하나의 이러한 장치를 포함하는 선박에 관한 것이다. 본 발명은, 특히, 액화 천연 가스(LNG)의 저장에 사용되는 멤브레인 탱크(membrane tank)의 불활성화에 적용될 수 있다.
종래 기술은 문헌 FR-A1-3 014 197 및 문헌 FR-A1-2 317 159를 포함한다.
액화 가스 운반선은 액화 천연 가스의 저장을 위해 하나 이상의 밀봉되고 단열된 탱크를 포함하고 있다. 각각의 탱크는 연속적으로, 두께 방향으로, 상기 탱크의 내부로부터 상기 탱크의 외부쪽으로, 액화 천연 가스와 접촉하도록 되어 있는 일차 밀봉 멤브레인, 일차 단열 장벽, 이차 밀봉 멤브레인, 이차 단열 장벽 그리고 상기 탱크의 대체적인 형상을 형성하는 지지 구조를 가진 탱크 벽을 포함하고 있다.
상기 일차 밀봉 멤브레인과 이차 밀봉 멤브레인은 일차 단열 장벽을 수용하고 불활성 가스, 통상적으로 질소로 채워지도록 되어 있는 일차 공간 사이에 범위를 정하고 있다. 불활성 가스는 또한 이차 밀봉 멤브레인에 의해 한정된 이차 공간을 채운다.
상기 탱크의 지지 구조는 한편으로는 상기 탱크의 적어도 두 개의 대향 측면에 배치된 "코퍼댐(cofferdam)"이라고 칭하는 밀봉된 횡방향 칸막이와, 상기 탱크 아래에 뻗어 있으며 누출시에 응축수 또는 LNG와 같은 유체가 유동할 수 있는 통로를 한정하는 탱크 바닥부에 의해서 형성된다. 이들 유체는 비워지기 전에 대체로 중력에 의해 배류 박스(drainage box) 속으로 유입된다.
상기 탱크의 밀봉 멤브레인은 액화 천연 가스를 상기 탱크의 내부로부터 일차 단열 장벽과 이차 단열 장벽쪽으로 통과하게 하는 누출부를 포함할 수 있다. 하지만, 가연성 가스가 산화 가스가 존재하는 곳에 있고 가연성 가스의 농도가 가연성 가스의 폭발하한계(LEL)와 가연성 가스의 폭발상한계(UEL) 사이의 농도 범위에 있고 산화 가스가 적절한 농도 범위에 있으면, 가연성 가스는 점화되어 폭발할 가능성이 있다.
상기 일차 공간과 이차 공간을 불활성화하면, 다시 말해서, 상기 일차 공간과 이차 공간을 불활성 분위기(inert atmosphere)하에 있게 하면, 사고를 방지할 수 있다. 이와같이, 단열 장벽 내에 존재할 수 있는 가연성 가스와 산화 가스가 폭발 조건에 도달하지 않도록 희석된다.
현재의 기술에서는, 상기 일차 공간과 이차 공간의 각각이 질소 배관(nitrogen line)에 연결되어 있고, 상기 질소 배관은 상기 공간으로 질소를 공급할 수 있게 하고 상기 공간으로부터 질소를 빼낼 수 있게도 한다. 따라서 상기 질소 배관은 한 개 또는 두 개의 유체 연통 포트에서 공간에 연결되어 있는 양방향 배관이다.
이용할 수 있는 몇 가지 탱크 기술이 있다. 상기 탱크는 액화 가스 운반선의 이중 갑판에 의해서 완전히 묻혀서 덮힐 수 있다. 다른 구성에서는, 상기 탱크의 내부 셸과 외부 셸이 액화 가스 운반선의 이중 갑판으로부터 돌출하여 상기 탱크 내에 수용된 액화 가스의 액체상과 증기상을 취급하는 화물 취급 장비(cargo handling equipment)를 통과하도록 되어 있는 두 개의 터릿(turret) 또는 굴뚝의 형태로 된 증기와 액체 돔(dome)을 형성한다.
이러한 가장 최근의 기술에 의하면, 상기 돔에서 상기 일차 공간과 이차 공간에 접근하고 상기 일차 공간과 이차 공간을 질소 배관에 연결시키는 것이 보다 용이하다. 이것은 불활성화될 공간들을 연결시키는 이중 브리지를 질소 배관이 가로질러야 하는 제1 기술에서는 그렇지 않다. 이러한 문제는 상기 탱크에 구비되는 파일럿형 안전 밸브(piloted safety valve)에 대해서도 동일하다.
탱크는 상기 일차 공간과 이차 공간에서의 과도한 압렵을 방지하기 위해서 상기와 같은 밸브를 구비하고 있다. 상기한 제1 기술에서는, 상기 밸브가 상기 공간들에 연결될 이중 상부 갑판을 가로질러야 한다.
일반적으로, 상기 탱크의 지지 구조와 이중 갑판을 가로지르는 것은 누출을 용이하게 할 수 있고 상기 탱크의 설계형태와 구조에 상당한 추가 비용을 초래할 수 있기 때문에 상기 탱크의 지지 구조와 이중 갑판을 가로지르는 것은 회피되어야 한다.
본 발명은 탱크의 지지 구조의 전용 교차부(dedicated crossing)가 없이 임의의 종류의 탱크의 이차 공간의 불활성화를 가능하게 하는 간단하고, 효율적이며 비용 효율이 높은 개선방안을 제공한다.
본 발명은, 액화 가스 운반선용 액화 가스 저장 탱크용 불활성화 장치로서,
- 액화 가스 저장 탱크를 포함하고 있고, 상기 액화 가스 저장 탱크는, 연속적으로, 상기 탱크의 내부로부터 외부로, 액화 가스와 접촉하도록 되어 있는 일차 밀봉 멤브레인, 일차 단열 장벽, 이차 밀봉 멤브레인, 이차 단열 장벽 그리고 상기 탱크의 대체적인 형상을 한정하는 지지 구조를 포함하고, 상기 일차 밀봉 멤브레인 및 이차 밀봉 멤브레인이 상기 일차 단열 장벽과 함께 상기 탱크의 둘레에 내부 셸을 형성하는 일차 단열 공간을 한정하고, 상기 이차 밀봉 멤브레인이 상기 이차 단열 장벽 및 상기 지지 구조와 함께 상기 탱크의 둘레에 외부 셸을 형성하는 이차 단열 공간을 한정하고, 상기 공간들의 각각이 불활성 가스로 채워지도록 되어 있고, 상기 탱크가 두 개의 밀봉된 칸막이의 사이에 그리고 탱크 바닥부보다 위에 배치되어 있고, 상기 밀봉된 칸막이와 상기 탱크 바닥부가 상기 지지 구조의 일부분이고,
- 상기 불활성화 장치가 상기 탱크의 아래에 배치된 배류 박스를 더 포함하고 있고, 상기 배류 박스는 유체가 중력에 의해 탱크 바닥부로부터 배류 박스로 유동할 수 있도록 탱크 바닥부와 외부 셸의 사이에 뻗어 있는 통로에 연결되어 있고,
- 상기 불활성화 장치가 상기 일차 단열 공간과 이차 단열 공간으로의 질소의 공급 및/또는 상기 공간들로부터의 질소의 배출을 시키는 수단을 더 포함하고 있고,
상기 배류 박스가 상기 통로 및 상기 이차 단열 공간과 유체 연통되어 있고, 상기 수단이 이 공간으로 공급 및/또는 이 공간으로부터 배출되는 질소가 상기 배류 박스를 통하여 순환하도록 상기 배류 박스에 연결되어 있는 질소 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 액화 가스 운반선용 액화 가스 저장 탱크용 불활성화 장치를 제안한다.
본 발명은 이와 같이 질소 배관을 배류 박스를 통하여 이차 단열 공간에 연결시킬 것을 제안한다. 상기 배류 박스는 상기 통로를 통하여 유동하기 쉬운 유체를 수집할 수 있도록 탱크 바닥부와 외부 셸의 사이에 뻗어 있는 상기 통로에 연결되어 있다. 상기 배류 박스는 또한 질소 배관과 이차 단열 공간 사이의 유체 연통을 보장하기 위해서 이차 단열 공간에 연결되어 있다. 상기 이차 단열 공간은 질소 배관과의 연결에만 사용되는 포트를 더 이상 구비할 필요가 없고, 이것은 상기 탱크의 설계를 간단하게 한다. 상기 질소 배관은 이중 기능, 다시 말해서 이차 단열 공간의 불활성화를 위해서 이차 단열 공간에 질소를 공급하는 기능과 배류 박스 자체에 질소를 공급하는 기능을 가질 수 있다. 이것은 누출시에 LNG을 수용할 개연성이 있는, 배류 박스와 이차 단열 공간에서의 우발적인 폭발을 방지한다.
배류 박스를 통하여 이차 단열 공간으로 질소를 공급하는 것은 또한 이차 단열 공간으로부터 메탄과 같은 가스의 배출을 용이하게 한다. 이 가스는 질소에 의해서 이차 단열 공간으로부터 밖으로 내몰리는데, 그 이유는 질소가 메탄에 비해서 가볍기 때문에, 질소가 메탄을 통상적으로 유체 연통 포트가 있는 상기 탱크의 정상부(top)쪽으로 몰아내기 쉬울 것이기 때문이다.
본 발명에 따른 상기 장치는 아래의 특징들 중의 하나 이상을 서로 별개로 또는 서로 결합하여 포함할 수 있다.
- 상기 배류 박스가 상기 통로와 상기 이차 단열 공간으로 개방되어 있는 질소 배류 및 순환 덕트에 연결되어 있다,
- 상기 장치가 적어도 하나의 안전 밸브, 바람직하게는, 상기 질소 배관에 직접 연결되어 있는 파일럿형 안전 밸브를 더 포함하고 있다; 이것은 이차 단열 공간을 안전하게 하는 밸브 또는 상기 안전 밸브가 더 이상 상기 탱크에 장착되지 않고 질소 배관에 직접 장착될 수 있다는 것을 의미하고; 따라서 보다 적은 수의 탱크 크로싱(crossing)이 있고, 이것은 상기한 이유로 유리하고; 게다가, 밸브를 질소 배관에 배치시키는 것은 종래 기술에 비해서 반응성(reactivity)이 좋은 명확한 장점을 가지며, 이것은 아래에서 보다 상세하게 설명할 것이다,
- 상기 적어도 하나의 안전 밸브가 주 게이트를 포함하는 주 배관과 파일럿 게이트를 포함하는 파일럿 배관을 포함하고 있고, 상기 주 배관과 파일럿 배관 중의 적어도 하나가 상기 질소 배관에 직접 연결되어 있다,
- 상기 장치가 두 개의 파일럿형 안전 밸브를 포함하고 있고, 이들 밸브의 각각의 상기 주 배관과 파일럿 배관 중의 적어도 하나가 상기 질소 배관에 직접 연결되어 있다,
- 상기 밸브 또는 각각의 밸브의 주 배관과 파일러 배관이 상기 질소 배관에 직접 연결되어 있다,
- 상기 장치가 적어도 하나의 안전 밸브, 바람직하게는 상기 이차 단열 공간에 직접 연결되어 있는 파일럿형 안전 밸브를 더 포함하고 있고; 이 안전 밸브는 이차 단열 공간에서의 과도한 압력 증가를 방지함으로써 추가적인 안전성을 제공한다,
- 상기 탱크의 상부 단부에서, 외부 셸이 전적으로 내부 셸보다 위로 뻗어 있다,
- 대체 실시형태로서, 상기 탱크의 상부 단부에서, 내부 셸과 외부 셸이 돔을 형성하기 위해서 상기 탱크를 덮는 이중 브리지에 돌출되어 있다.
본 발명은 또한 상기한 적어도 하나의 장치를 포함하는 액화 가스 운반선에 관한 것이다.
실례로서 그리고 첨부된 도면과 관련하여 제공된, 아래의 설명을 판독하고 나면 본 발명을 보다 잘 이해할 수 있을 것이고 본 발명의 다른 상세한 내용, 사양 및 장점을 보다 명확하게 알 수 있을 것이다.
- 도 1은 액화 가스 운반 탱크의 불활성화 장치를 매우 개략적으로 도시한 개략도이고,
- 도 2는 본 발명의 한 실시례를 나타내며, 배류 박스와 탱크 부분의 개략도이고,
- 도 3 내지 도 5는 한 종류의 탱크에 대하여, 본 발명의 다른 실시례를 매우 개략적으로 도시한 개략도이고,
- 도 6 및 도 7은 다른 종류의 탱크에 대하여, 본 발명의 다른 실시례를 매우 개략적으로 도시한 개략도이고,
- 도 8은 파일럿형 안전 밸브의 개략적인 단면도이고, 그리고
- 도 9 및 도 10은 파일럿형 안전 밸브를 구비한 탱크를 매우 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 1을 참고하면, 액화 가스의 저장용 탱크(1)의 개략도가 도시되어 있다. 상기 탱크(1)의 각각의 벽은, 상기 탱크(1)의 외부로부터 내부로, 상기 탱크(1)의 대체적인 형상을 한정하는 지지 구조(2), 지지 구조(2)에 놓여 있는 단열 요소를 포함하는 이차 단열 장벽(3), 이차 밀봉 멤브레인(4), 이차 밀봉 멤브레인(4)에 놓여 있는 단열 요소를 포함하는 일차 단열 장벽(5) 그리고 상기 탱크(1)에 담겨 있는 액화 가연성 가스와 접촉하도록 되어 있는 일차 밀봉 멤브레인(6)을 포함하는 다층 구조를 포함하고 있다.
아래의 설명에서, "일차 공간"이라는 용어는 일차 단열 장벽(5)을 포함하는 공간을 지칭하고, "이차 공간"이라는 용어는 이차 단열 장벽(3)을 포함하는 공간을 지칭한다. 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 일차 공간은 이차 공간에 의해서 형성된 외부 셸에 의해서 둘러싸여 있는 내부 셸을 형성하고, 이차 공간은 지지 구조(2)에 의해서 둘러싸여 있다.
지지 구조(2)는 자기 지지형 금속판(self-supporting metal sheet)으로 될 수 있거나 및/또는 선박의 선체 또는 이중 선체에 의해서 형성될 수 있다.
단열 장벽(3, 5)은 단열 고형물과 가스상(gas phase)을 포함하고 있다. 한 실시례에 따르면, 단열 장벽(3, 5)은 도시되어 있지 않은 단열 박스로 되어 있다. 상기 단열 박스는, 예를 들면 합판으로 만들어진, 바닥부 패널과 커버 패널 그리고 상기 바닥부 패널과 커버 패널의 사이에 끼여있는 복수의 스페이서를 포함하고 있다. 단열 라이닝을 수용하기 위한 격실이 상기 복수의 스페이서의 사이에 제공되어 있다. 상기 단열 라이닝은 적절한 단열 특성을 가진 임의의 물질로 만들어질 수 있다. 예를 들면, 상기 단열 라이닝은 펄라이트(perlite), 유리솜, 폴리우레탄 발포체, 폴리에틸렌 발포체, 폴리염화비닐 발포체, 에어로겔 등과 같은 물질로부터 선택된다.
일차 밀봉 멤브레인과 이차 밀봉 멤브레인(4, 6)은 기체 밀봉성과 액체 밀봉성을 가진다. 지지 구조(2)도 밀봉성을 가진다. 따라서, 본 설명과 청구범위를 위해, "밀봉된 장벽"이라는 표현은 일차 밀봉 멤브레인과 이차 밀봉 멤브레인(4, 6) 및 지지 구조(2)를 포함한다. 따라서, 이차 단열 장벽(3)은, 한편으로는, 이차 밀봉 멤브레인(4)로 구성되는 제1 밀봉된 장벽에 의해서, 다른 한편으로는, 지지 구조(2)로 구성되는 제2 밀봉된 장벽에 의해서, 주위 압력으로부터 격리되어 있는 밀봉된 공간에 배치되어 있다.
상기 액화 가스는 저온에서는 액체상으로 되고 보통의 온도와 압력 조건하에서는 증기상으로 되는 화학 물질 또는 화학 물질들의 혼합물을 포함한다. 상기 액화 가스는 특히 액화 천연 가스(LNG), 다시 말해서, 주로 메탄과 하나 이상의 다른 탄화수소, 예를 들면, 에탄, 프로판, n-부탄, i-부탄, n-펜탄, i-펜탄 그리고 작은 비율의 질소를 포함하는 가스 혼합물일 수 있다. 액화 천연 가스는 대략 -162℃의 온도에서는 대기압으로 저장된다.
상기 액화 가스는 에탄 또는 액화 석유 가스(LPG), 다시 말해서, 주로 프로판과 n-부탄을 포함하는 석유 정제로부터 얻은 탄화수소의 혼합물일 수도 있다. 상기 가연성 가스는 에틸렌일 수도 있다.
밀봉 멤브레인(4, 6)을 통한 액화 천연 가스의 누출 및/또는 지지 구조(2)를 통한 공기의 누출로 인해, 가스 혼합물이 탱크(1)의 벽 내에 폭발 비율로 존재하는 것을 피하기 위해서, 당업자에게 알려져 있는, 예를 들면, WO-A1-2015/124536에 개시되어 있는 처리를 받는다.
도시된 예에서는, 상기 불활성화 장치가 특히 이차 공간을 불활성화하는 것을 목표로 한다. 상기 불활성화 장치는 또한 단열 장벽(3)에 불활성 가스를 쏟아 지게 하기 위해서 불활성 가스 주입 장비(11)를 포함하고 있다. 상기 불활성 가스 주입 장비(11)는 이차 공간으로 개방되어 있는 불활성 가스 공급 덕트(14)에 연결된 가압된 불활성 가스 발생기(12)를 포함하고 있다. 단열 장벽(3) 내부의 불활성 가스 주입의 압력 및/또는 유동률을 조절하기 위해서 가압된 불활성 가스 발생기(12)는 게이트(gate)(16)에 의해 불활성 가스 공급 덕트(14)에 연결되어 있다. 상기 불활성 가스는 바람직하게는 질소이고 보다 정확하게는 이질소(dinitrogen) 또는 이 가스를 포함하는 혼합물이다.
불활성 가스 공급 덕트(14)는 불활성 가스 발생기(12)로부터 나온 불활성 가스를 주입하기 위해서 선택적인 추가 펌프(13)를 구비할 수도 있다.
본 발명은 상기 탱크의 배류 박스(20)를 통하여 상기 탱크의 이차 공간으로 이질소를 공급하는 것으로 이루어진 이 기술에 대한 개량사항을 제안한다(도 2 참고).
유체가 중력에 의해 탱크 바닥부로부터 배류 박스로 유동할 수 있도록 배류 박스(20)는 상기 탱크(1)의 아래에 배치되어 있으며 지지 구조(2)의 탱크 바닥부(2a)와 외부 셸의 사이에 뻗어 있는 통로(22)에 연결되어 있다. 따라서 배류 박스(20)는 제1 덕트(24)의 한 단부에 연결되어 있고, 제1 덕트(24)의 반대쪽 단부는 상기 탱크 바닥부의 상부면으로 개방되어 있다. 배류 박스(20)는 획득한 유체를 상기 배류 박스의 외부쪽으로 배출시키기 위해서 제2 덕트(26)의 한 단부에도 연결되어 있고, 이 제2 덕트는 게이트(28)를 구비할 수 있다.
참고번호 23은 상기 공간에 배치되어 있으며 유체를 배류 박스(20)로 안내하는 주변 코드(peripheral cord)를 나타낸다. 예를 들면, 상기 주변 코드는 중합가능한 수지(polymerizable resin)로 되어 있고 지지 구조(2)의 주변 벽에서 유동하는 유체가 배류 박스로 운반되도록 탱크 바닥부(2a)의 전체 주변부 둘레로 연속으로 뻗을 수 있다. 대체 실시형태로서, 상기 주변 코드는 금속 프로파일(metal profile)로 만들어질 수 있다.
참고번호 30은 이차 공간의 질소 배관, 다시 말해서, 이차 공간으로의 질소 공급과 이차 공간으로부터의 질소 배출을 가능하게 하는, 다시 말해서, 이차 공간에서의 질소 순환을 가능하게 하는 배관을 나타낸다. 따라서 이 질소 배관(30)은 양방향이고 따라서 도 1에서의 덕트(8, 14)의 기능을 수행하는 것으로 간주될 수 있다.
질소 배관(30)은 배류 박스(20)로 직접 개방되어 있고 통로(22)로의 배류 박스의 연결 덕트(24)도 이차 공간과 유체 연통되도록 구성되어 있다. 실제로, 통로(22)에 배치된 덕트(24)의 단부는 연장될 수 있으며 통로(22)로 개방되어 있는 제1 오리피스와 이차 공간으로 개방되어 있는 제2 오리피스를 가지고 있다. 대체 실시형태로서, 이차 공간은 외부 셸에 제공되어 있으며 이차 공간으로 개방되어 있는 적어도 하나의 오리피스를 통하여 통로(22)와 유체 연통될 수 있다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시례를 나타내고 있다.
도 3 내지 도 5은 "NO96"으로 알려진 제1 유형의 탱크를 나타내고 있고 도 6 및 도 7은 "마크(Mark)"로 알려진 제2 유형의 탱크를 나타내고 있다.
NO96 탱크의 지지 구조(2)의 선박의 상부 이중 갑판(2b)은 전체 탱크를 덮고, "코퍼댐"이라고 칭하는 횡방향 밀봉된 칸막이(2c)에 의해서 선박의 나머지 부분 또는 다른 탱크로부터 격리되어 있다.
도 3의 실시례에서는, 상기 탱크(1)의 이차 공간이 이 공간에서의 과압을 방지하기 위해서 두 개의 파일럿형 안전 밸브(32)를 구비하고 있다. 비록 도시되어 있지는 않지만, 상기 탱크(1)의 일차 공간도 한 개 또는 두 개의 파일럿형 안전 밸브를 구비하고 있다.
사이징(sizing) 관점에서, 탱크의 이차 공간에서의 과압의 주된 원인이 질소 배관(30)에 배치된 컨트롤 게이트(28 34)의 고장이라는 것은 클래스(class), 조선소 그리고 선주에 의해서 명백히 받아들여진다. 과압의 다른 가능한 원인은 상기 공간의 가열 단계(heating phase)와 관련된다.
종래 기술이 가진 한 가지 문제점은 과압 발생원(질소 배관(30))과 밸브(32) 사이의 거리와 관련된다. 높은 질소 유동률의 갑작스러운 출현(게이트(34)의 고장)은, 압력 강하로 인해, 지연(latency)을 초래할 수 있으므로, 밸브는 과압을 검출하지 못한다. 이러한 경우에, 밸브는 충분히 빨리 개방되지 않을 수 있고 급격한 과압이 질소 배관 근처의 이차 공간에 발생할 수 있다.
이 문제를 해결하기 위하여, 한 가지 해결방안은 두 개의 밸브(32) 중의 적어도 하나를 과압의 유일한 발생원으로 확인되는 질소 배관(30)에 직접 배치시키는 것이다. 바람직하게는, 상기 밸브는 게이트(34)와 배류 박스(20)의 사이에 배치된다. 도 4의 변형예에서, 하나의 밸브(32)는 질소 배관에 장착되고 다른 것은 이중 브리지(2b)를 가로질러서 탱크에 장착된다. 도 4의 변형예에서, 두 개의 밸브(32)가 질소 배관(30)에 장착된다.
마크 탱크(Mark tank)의 지지 구조(2)의 선박의 상부 이중 갑판(2b)은 돔(33a, 33b)을 형성하는 내부 탱크 셸과 외부 탱크 셸의 부분이 가로지른다. 이중 브리지(2b)는 상기 탱크가 터릿 또는 굴뚝 형상으로 돌출 구조를 형성하는 두 개의 장소에서 중단된다. 제1 터릿은, 충전 배관(filling line), 비상 펌프 배관(emergency pumping line), 언로딩 펌프(unloading pump)에 연결된 언로딩 배관(unloading line), 분무 배관(spraying line), 분무 펌프에 연결된 공급 배관 등과 같은, 다양한 LNG 취급 장비에 대한 관통 지점(penetration point)으로서의 역할을 하는 액체 돔(liquid dome)(33a)이다. 제2 터릿은, 예를 들면 증기 수집 덕트에 대한 관통 지점으로서의 역할을 하는 증기 돔(33b)이다. 이러한 장비의 작동도 알려져 있다.
도 6 및 도 7에서는, 상기 탱크가 이차 공간 내에 수용된 불활성 가스를 배출시키는 전용 배관(화살표 35에 의해서 표시되어 있음)을 구비할 수 있다. 이 배출 배관(evacuation line)은 불활성 가스를 대기중으로 배출시키기 위해서 가스제거 기둥(degassing mast)에 연결될 수 있다. 이 탱크의 질소 배관(30)은 흡입 배관이고 양방향 배관이 아닐 것이다. 유사한 기술이 도 3 내지 도 5의 탱크를 장비하는데 사용될 수 있다.
본 발명에서, 안전 밸브(34)는 파일럿형이다, 다시 말해서, 안전 밸브(34)는 주 게이트(main gate)를 포함하는 주 배관(36)과 파일럿 게이트(pilot gate)를 포함하는 파일럿 배관(38)을 포함하고 있다(도 8). 통상적으로, 주 배관(36)은 유입구와 배출구를 포함하고 있고, 상기 유입구와 배출구의 사이에 주 게이트(36a)가 배치되어 있다. 주 배관의 유입구와 배출구는 질소 배관(30)과 같은 유체의 순환 덕트에 연결되어 있다.
파일럿 배관(38)은 유입구와 배출구를 포함하고 있고, 상기 유입구와 배출구의 사이에 파일럿 게이트(38a)가 배치되어 있다. 파일럿 배관의 유입구는 상기한 덕트에 연결되어 있고 파일럿 배관의 배출구는 주 게이트(36a)에 연결되어 있다.
파일럿 게이트(38a)는 고압(P1)과 배압(P2)에 의해서 작동된다. 파일럿 게이트(38a)에서의 기준 압력(P0)은 대기압과 동일하다.
주 게이트(36a)는 개방 게이트(opening gate)이다. 고압(P1)이 원추형 부분(cone)(42)의 밑면에 가해진다. 고압(P1)이 또한 피스톤 로드(43)를 거쳐서 상기 게이트의 상부 챔버(44)로 나아가서, 피스톤(45)에 압력을 가한다. 피스톤의 표면이 게이트 시트(gate seat)의 표면보다 더 크고, 이로 인해, 스프링의 작용에 의해, 상기 게이트를 폐쇄 상태로 유지시킨다.
고압(P1)이 파일럿 게이트의 설정 압력에 도달하면, 개방이 시작된다. 배압(P2)은 주 게이트의 하부 챔버(46)와 파일럿 배관에서 증가한다. 하부 챔버의 압력은 포트(47)를 통과하는 유동률에 의해서 제한된다. 파일럿 게이트를 통과하는 유동률이 상기 오리피스의 용량을 초과하면, 챔버(46)의 압력이 증가하여, 주 게이트를 개방시킨다. 고압(P1)이 감소하면, 파일럿 게이트가 폐쇄되고, 배압(P2)이 포트(47)에 의해서 균등화된다. 그러면 스프링이 주 게이트를 폐쇄시킨다.
도 9 및 도 10에 도시되어 있는 것과 같이, 안전 밸브(32)가 질소 배관(30)에 장착되면, 안전 밸브의 두 개의 주 배관(36)과 파일럿 배관(38)이 질소 배관(30)에 연결될 수 있거나(도 9) 두 개의 주 배관(36)과 파일럿 배관(38) 중의 하나만 질소 배관(30)에 연결될 수 있다(도 10). 도 10의 경우에는, 주 배관(36)이 질소 배관(30)에 연결되어 있는 반면에 파일럿 배관(38)은 이차 공간에 연결되어 있다. 이러한 구성은 동적 압력의 효과를 방지하고, 상기 공간의 정적 압력을 단지 측정한다.
따라서 본 발명은 액화 가스 운반 탱크의 불활성화 장치 및 이 장치와 결합된 안전(밸브)도 최적화하는 것에 의해서 액화 가스 운반 탱크의 설계를 단순화할 수 있게 해준다.

Claims (10)

  1. 액화 가스 운반선용 액화 가스 저장 탱크용 불활성화 장치로서,
    - 액화 가스 저장 탱크(1)를 포함하고 있고, 상기 액화 가스 저장 탱크(1)는, 연속적으로, 상기 탱크의 내부로부터 외부로, 액화 가스와 접촉하도록 되어 있는 일차 밀봉 멤브레인(6), 일차 단열 장벽(5), 이차 밀봉 멤브레인(4), 이차 단열 장벽(3) 그리고 상기 탱크(1)의 대체적인 형상을 한정하는 지지 구조(2)를 포함하고, 상기 일차 밀봉 멤브레인(6) 및 이차 밀봉 멤브레인(4)이 상기 일차 단열 장벽(5)과 함께 상기 탱크(1)의 둘레에 내부 셸을 형성하는 일차 단열 공간을 한정하고, 상기 이차 밀봉 멤브레인(4)이 상기 이차 단열 장벽(3) 및 상기 지지 구조(2)와 함께 상기 탱크(1)의 둘레에 외부 셸을 형성하는 이차 단열 공간을 한정하고, 상기 공간들의 각각이 불활성 가스로 채워지도록 되어 있고, 상기 탱크(1)가 두 개의 밀봉된 칸막이(2c)의 사이에 그리고 탱크 바닥부(2a)보다 위에 배치되어 있고, 상기 밀봉된 칸막이와 상기 탱크 바닥부가 상기 지지 구조의 일부분이고,
    - 상기 불활성화 장치가 상기 탱크의 아래에 배치된 배류 박스(20)를 더 포함하고 있고, 상기 배류 박스는 유체가 중력에 의해 탱크 바닥부로부터 배류 박스로 유동할 수 있도록 탱크 바닥부와 외부 셸의 사이에 뻗어 있는 통로(22)에 연결되어 있고,
    - 상기 불활성화 장치가 상기 일차 단열 공간과 이차 단열 공간으로의 질소의 공급 및/또는 상기 공간들로부터의 질소의 배출을 시키는 수단을 더 포함하고 있고,
    상기 배류 박스가 상기 통로 및 상기 이차 단열 공간과 유체 연통되어 있고, 상기 수단이 이 공간으로 공급 및/또는 이 공간으로부터 배출되는 질소가 상기 배류 박스를 통하여 순환하도록 상기 배류 박스에 연결되어 있는 질소 배관(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 액화 가스 운반선용 액화 가스 저장 탱크용 불활성화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배류 박스(20)가 상기 통로(22)와 상기 이차 단열 공간으로 개방되어 있는 질소 배류 및 순환 덕트(24)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 액화 가스 운반선용 액화 가스 저장 탱크용 불활성화 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 안전 밸브(32), 바람직하게는, 상기 질소 배관(30)에 직접 연결되어 있는 파일럿형 안전 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화 가스 운반선용 액화 가스 저장 탱크용 불활성화 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안전 밸브(32)가 주 게이트(36a)를 포함하는 주 배관(36)과 파일럿 게이트(38a)를 포함하는 파일럿 배관(38)을 포함하고 있고, 상기 주 배관과 파일럿 배관 중의 적어도 하나가 상기 질소 배관(30)에 직접 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 액화 가스 운반선용 액화 가스 저장 탱크용 불활성화 장치.
  5. 제4항에 있어서, 두 개의 파일럿형 안전 밸브(32)를 포함하고 있고, 이들 밸브의 각각의 상기 주 배관(36)과 파일럿 배관(38) 중의 적어도 하나가 상기 질소 배관(30)에 직접 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 액화 가스 운반선용 액화 가스 저장 탱크용 불활성화 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 밸브(32) 또는 각각의 밸브(32)의 주 배관(36)과 파일러 배관(38)이 상기 질소 배관(30)에 직접 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 액화 가스 운반선용 액화 가스 저장 탱크용 불활성화 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 안전 밸브(32), 바람직하게는 상기 이차 단열 공간에 직접 연결되어 있는 파일럿형 안전 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화 가스 운반선용 액화 가스 저장 탱크용 불활성화 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탱크(1)의 상부 단부에서, 외부 셸이 전적으로 내부 셸보다 위로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 액화 가스 운반선용 액화 가스 저장 탱크용 불활성화 장치.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탱크(1)의 상부 단부에서, 내부 셸과 외부 셸이 돔(33a, 33b)을 형성하기 위해서 상기 탱크를 덮는 이중 브리지에 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 액화 가스 운반선용 액화 가스 저장 탱크용 불활성화 장치.
  10. 액화 가스 운반선으로서, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화 가스 운반선.
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