KR20200093571A - 액화 천연가스를 공급을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

액화 천연가스를 공급을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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휴게스 말보스
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Abstract

액화 천연가스(LNG)를 공급하기 위한 장치(100)가,
- 제3자 장치로부터 증발 가스를 수용하고 증발 가스를 위한 유입구(110)를 포함하는 증발 가스 버퍼 탱크(105);
- LNG 저장 장치;
- 버퍼 탱크로부터 LNG 저장 장치(115)까지 증발 가스를 전달하기 위한 전달 부재(120);
- 전달 부재(120)의 하류 위치에서 증발 가스를 압축하기 위한 압축기(140);
- 상기 전달 부재로부터 상기 LNG 저장 장치까지 증발 가스를 전달하기 위한 증발 가스 전달 파이프(125);
- 상기 LNG 저장 장치로부터 제3자 장치까지 LNG를 전달하기 위한 LNG 전달 파이프(130); 및
- 증발 가스 전달 파이프를 통과하는 증발 가스 및 LNG 전달 파이프를 통과하는 LNG 사이에서 열을 교환하고 증발 가스를 액화 또는 냉각하도록 구성된 열교환기(135)를 포함한다.

Description

액화 천연가스를 공급을 위한 장치 및 방법
본 발명은 액화 천연가스를 공급하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 육상 및 해상으로 이동하는 선박에 적합한 액화 천연가스의 공급 분야에 적용된다.
다른 화석 연료에 비교하여 LNG가 공급하는 환경적 이점 및 경제적 이점에 의해 액화 천연가스(이하 "LNG")가 육상 또는 해상 연료로써 이용되는 것이 빠르게 확장되고 있다.
일반적으로, LNG 서비스 스테이션은 LNG 수용 시스템, LNG를 일반적으로 7바 내지 9 바(bar)의 작동 압력에서 과냉각 상태로 저장할 수 있는 극저온 저장기, LNG를 전달할 수 있는 극저온 펌프 및 차량에 연료를 공급하기 위한 분배 시스템으로 구성된다.
오늘날, 세 가지 범주의 차량들이 LNG로 연료 공급된다:
-제1 범주는 냉각상태의 LNG, 즉 3 바의 압력을 가진 연료로 공급되고,
-제2 범주는 8 바의 압력을 가지고 포화상태인 LNG로 연료 공급되며,
-제3 범주는 18바의 압력을 가지고 과포화(super saturated)상태인 LNG로 연료 공급된다.
현재 대부분의 차량은 압력은 8 바의 압력을 가진다. 8 바 및 18 바의 차량에 연료 공급되는 동안에 BOG(비등 가스, Boil-off Gas)를 형성하는 상대적으로 중요한 LNG 기화(evaporation)가 존재한다. 차량 탱크는 압력 상승을 견딜 수 있는 크기를 가지지만 상기 차량 탱크의 설계는 최대 허용 압력에 의해 제한된다.
따라서, 상기 최대 압력에 도달하는 것을 방지하기 위해, 차량으로부터 스테이션으로 가스가 귀환하여 가스는 대기로 상당히 방출된다.
LNG 저장소로 귀환하는 상기 가스는 LNG의 가열원이며, LNG 기화를 촉진하여 저장소 내부의 압력을 증가시킨다. 상기 증발 또는 BOG는 대기로 방출되지 않고 관리해야 한다.
상기 증발 또는 BOGs는 제품 손실을 발생시킬 뿐만 아니라 현장 작업의 복잡성을 증가시킨다.
또한, 서비스 스테이션의 저장 탱크 내에 저장된 LNG는 일반적으로 과냉각 상태를 가진다. LNG를 (8바 및 18바의)포화 상태로 만들 수 있는 열원이 개방 공기로부터 나오며 현장에 상당한 교환기 표면을 설치해야 한다.
또한, 8 바 및 18 바의 차량에 LNG 연료를 공급하는 두 가지 방법이 존재한다.
-LNG를 포화 상태로 저장하는 단계를 포함하는 벌크 포화(bulk saturation) 방법; 및
- 과냉각된 LNG로부터 포화 상태의 LNG를 공급하도록 설계된 'LNG 포화 온 더 플라이(LNG saturation on the fly)' 모듈을 이용하는 단계를 포함하는 방법.
압축된 LNG(CLNG) 서비스 스테이션과 관련하여, CNG 이용을 위해 버퍼 탱크내에 귀환 가스를 저장하는 것이 알려져 있다. 일부 LNG 스테이션들이 귀환 가스를 허용하지만 BOG 발생에 미치는 영향을 고려하지 않는다. 상기 스테이션은 일반적으로 BOG 액화 시스템을 가진다.
최신 해결방법은 공기 기화장치를 이용하여 포화된 LNG를 구하지만 매우 큰 교환기 표면 및 상당한 공간을 요구한다.
"포화 온 더 플라이" 시스템은 매우 효율적이지만 비용이 많이 드는 교환기를 요구하고 매우 복잡한 제어 시스템이 요구하는 단점을 가져서 운영 안정성의 문제를 가진다.
마지막으로, 벌크 포화 시스템은 3 바의 압력에서 작동하는 차량에 연료를 공급할 수 없으며 작은 저장 능력 및 저장 시간을 가진다.
BOG 액화 시스템이 장착된 스테이션에 있어서, 상기 시스템은 비싸고 투자 대비 잠재 수익을 가지지 못한다.
본 발명의 목적은 상기 문제점의 전부 또는 일부를 해결하는 것이다.
상기 목적을 위해, 제1 특징에 따르면, 본 발명은 액화 천연가스(LNG)를 공급하기 위한 장치를 제공하고, 상기 장치는,
- 제3자 장치로부터 증발 가스를 수용하고 증발 가스를 위한 유입구를 포함하는 증발 가스 버퍼 탱크;
- LNG 저장 장치;
- 버퍼 탱크로부터 LNG 저장 장치까지 증발 가스를 전달하기 위한 전달 부재;
- 전달 부재의 하류 위치에서 증발 가스를 압축하기 위한 압축기;
- 상기 전달 부재로부터 상기 LNG 저장 장치까지 증발 가스를 전달하기 위한 증발 가스 전달 파이프;
- 상기 LNG 저장 장치로부터 제3자 장치까지 LNG를 전달하기 위한 LNG 전달 파이프; 및
- 증발 가스 전달 파이프를 통과하는 증발 가스 및 LNG 전달 파이프를 통과하는 LNG 사이에서 열을 교환하고 증발 가스를 액화 또는 냉각하도록 구성된 열교환기를 포함한다.
상기 특징에 의해, 버퍼 탱크로부터 LNG 저장 장치로 전달된 증발 가스가 액화되어 LNG 저장 장치내에 저장된 LNG가 저온으로 유지되어 상기 LNG 저장 장치 내에서 BOG의 형성이 감소될 수 있다.
또한, 상기 특징에 의해 증발 가스의 액화와 관련하여 장치의 성능이 향상된다.
일부 실시예에서, 상기 증발 가스 및 상기 LNG는 상기 열교환기 내부에서 반대 방향으로 순환한다.
상기 실시예는 증발 가스의 액화와 관련하여 장치의 성능을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 상기 버퍼 탱크는 LNG 저장 장치의 작동 압력 값보다 적어도 2 바 더 큰 작동 압력 값을 갖는다.
상기 실시예에 의해 증발 가스가 버퍼 탱크로부터 LNG 저장 장치로 자연적으로 유동할 수 있다.
일부 실시예에서, 본 발명의 주제인 장치는 열교환기의 하류위치에서 열교환기 내부의 액화 또는 냉각 증발 가스를 위한 전달 파이프의 바이패스를 더 포함하고, 바이패스로 증발가스의 공급은 온도 센서에 의해 측정되고 열교환기로부터 유출되는 증발가스의 온도의 함수로서 제어된다.
상기 실시예에 의해 규정된 온도 값에 도달하지 않은 증발 가스가 재순환될 수 있다.
일부 실시예에서, 본 발명의 주제인 장치는 바이패스 상에 위치한 제1 밸브 및 바이패스로부터 하류 위치에 배열된 증발 가스 전달 파이프상의 제2 밸브를 포함하고, 제1 밸브 또는 제2 밸브의 개방은 측정된 증발 가스 온도의 함수로서 제어된다.
상기 실시예에 의해 규정된 온도 값에 도달하지 않은 증발 가스가 재순환될 수 있다.
일부 실시예에서, 본 발명의 주제인 장치는 액화 증발 가스를 버퍼 탱크로부터 LNG 전달 파이프로 전달하기 위한 부재를 더 포함한다.
상기 실시예에 의해 제3자 장치로 전달된 LNG를 포화시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 본 발명의 주제인 장치는:
- LNG 저장 장치 내부에서 증발 가스를 추출하기 위한 추출 라인;
- 추출 라인을 통과하는 증발 가스를 압축하기 위한 압축기; 및
- 압축된 증발 가스를 버퍼 탱크에 공급하기 위한 공급 라인을 포함한다.
상기 실시예에 의해 버퍼 탱크에 의해 요구되는 저장 체적이 최소화될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 증발 가스 압축기는 제3자 장치로부터 증발 가스를 수용하고 증발 가스를 위한 유입구를 포함한다.
일부 실시예에서, 본 발명의 주제인 장치는 전달 부재로부터 하류 위치에서 증발 가스 유동을 냉각시키기 위한 수단을 더 포함한다.
상기 실시예에 의해 열교환기로부터 유출될 때 증발 가스 유동을 부분적으로 또는 완전히 냉각시키거나 액화시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 본 발명의 주제인 장치는 열교환기의 하류위치에서 액화 천연가스를 규정된 압력으로 팽창시키도록 구성되고 가스 유동을 위한 조절기를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 본 발명의 주제인 장치는 상기 조절기의 하류위치에서 가스/액체 분리기를 더 포함하고, 상기 가스 증발 가스는 상기 바이패스로 공급되고 액체 증발 가스는 LNG 저장 장치로 공급된다.
제2 특징에 따르면, 본 발명은 액화 천연가스(LNG)를 공급하기 위한 방법을 제공하고, 상기 방법은,
- 제3자 장치로부터 증발 가스를 수용하고 증발 가스를 위한 유입구를 포함하는 증발 가스 버퍼 탱크 내에 제3자 장치로부터 증발 가스를 저장하는 단계;
- 버퍼 탱크로부터 LNG 저장 장치까지 증발 가스를 전달하는 단계;
- 전달 단계의 하류에서, 증발 가스를 압축하기 위한 압축 단계;
- 증발된 가스를 액화시키거나 냉각시키기 위해 상기 LNG 저장 장치로부터 제3자 장치까지 전달된 LNG 및 전달된 증발 가스 사이에서 열을 교환하는 단계;
- LNG 저장 장치 내에 LNG를 저장하는 단계;
- LNG 저장 장치로부터 제3자 장치까지 LNG를 전달하는 단계를 포함한다.
본 발명의 주제인 방법의 특정 목적, 장점 및 특징은 본 발명의 주제인 장치의 것과 유사하기 때문에 본 명세서에서 반복되지 않는다.
본 발명의 다른 장점, 목적 및 특정 특징은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 주제인 장치 및 방법의 적어도 하나의 특정 실시예를 따르고 본 발명을 제한하지 않는 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 주제인 장치의 제1 특정 실시예를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 주제인 방법의 특정 일련의 단계를 개략적으로 도시한 논리 선도.
도 3은 본 발명의 주제인 장치의 제2 특정 실시예를 개략적으로 도시한 도면.
본 발명을 제한하지 않는 설명이 제공되며, 실시예의 각각의 특징은 임의의 다른 실시예의 임의의 다른 특징과 유리하게 조합될 수 있다.
도면들은 실제 치수로 도시된 것이 아닌 것을 주목해야 한다.
계속해서 "제3자 장치"는 LNG를 이용하여 에너지를 생산하는 모든 장치를 의미한다. 상기 제3자 장치는 예를 들어 육상, 해상, 강 또는 항공용 비클(vehicle)이다.
실제 크기로 도시되지 않은 도 1은, 본 발명의 주제인 장치(100)의 실시예를 개략적으로 도시한다. 액화 천연가스(LNG)를 공급하기 위한 장치(100)는,
- 제3자 장치로부터 증발 가스를 수용하고 증발 가스를 위한 유입구(110)를 포함하는 증발 가스 버퍼 탱크(105);
- LNG 저장 장치;
- 버퍼 탱크로부터 LNG 저장 장치(115)까지 증발 가스를 전달하기 위한 전달 부재(120);
- 상기 전달 부재로부터 상기 LNG 저장 장치까지 증발 가스를 전달하기 위한 증발 가스 전달 파이프(125);
- 상기 LNG 저장 장치로부터 제3자 장치까지 LNG를 전달하기 위한 LNG 전달 파이프(130); 및
- 증발 가스 전달 파이프를 통과하는 증발 가스 및 LNG 전달 파이프를 통과하는 LNG 사이에서 열을 교환하고 증발 가스를 액화 또는 냉각하도록 구성된 열교환기(135)를 포함한다.
탱크(105)는 예를 들어 정해진 압력 범위 내에서 미리 정해진 양의 증발 가스를 유지하도록 설계된 증발 가스 저장 공간(storage volume)이다. 유입구(110)는 예를 들어 상기 저장 공간 내에 형성되고 저장 공간 속으로 증발 가스를 주입하기 위한 인젝터를 수용하도록 구성된 구멍이다. 상기 인젝터는 예를 들어 노즐 또는 일방향 밸브이다.
상기 탱크(105)는 예를 들어 11 바를 초과하는 작동 압력에서 작동하도록 구성된다.
상기 탱크(105)는, 예를 들어 1 입방 미터 용량을 갖고, LNG 저장 장치(115)는 예를 들어 80 입방 미터 용량을 갖는다.
유입구(110)는 바람직하게 귀환된 증발 가스를 수집하도록 구성된 제3자 장치와 커넥터에 연결된다. 커넥터의 형태는 제3자 장치에 의해 이용되는 표준 및 장치(100)의 계획 목적에 의존한다.
증발 가스가 예를 들어 압력 구배에 의해 제3자 장치로부터 탱크(105)로 공급된다.
상기 탱크(105)는 바람직하게 상측 부분에서 전달 부재(120)에 연결된 증발 가스 유출구를 가진다. 전달 부재(120)는 예를 들어 배출 장치이거나 탱크(105) 내부에서 측정된 압력 값의 함수로서 제어되는 밸브이다. 상기 압력 값은, 예를 들어 압력 센서(145)에 의해 측정된다. 측정된 압력이 설정값을 초과하면, 밸브가 개방된다.
상기 설정점 값은 임의로 선택되고 작업자에 의해 설정된다. 상기 설정점 값은 스테이션의 설계 및 비용 목표에 의존한다. 예를 들어, 스테이션이 18 바에서 작동하는 차량으로 공급할 수 있는 크기를 가지면 15 또는 16 바의 설정점 압력을 이용될 수 있다.
가스 전달 파이프(125)는 전달 부재(120)를 LNG 저장 장치(115)에 연결한다. 바람직하게, 장치(100)는 전달 부재(120)로부터 하류 위치에서 압축기(140) 또는 부스터를 포함한다.
상기 압축기(140)는 예를 들어 왕복 압축기, 바람직하게 왕복 피스톤 압축기 형태이다.
압축기(140) 또는 부스터로부터 유출될 때, 가스는 회로의 부하 손실을 극복하고 재활용이 실현될 수 있도록 충분한 압력을 갖는다. 방출 압력의 선택은 스테이션에 관한 크기 목표값 및 운전자가 원하는 작동 모드의 함수로서 설정된다.
장치(100) 내에서 압축되거나 압축기(140)가 존재하기 때문에 압축기(140)에 의해 압축되지 않는 증발 가스가 열교환기(135)를 통과한다. 열교환기(135)는, 예를 들어 전달 파이프(125)를 통과하는 증발 가스 및 전달 파이프(130)를 통과하는 LNG 사이에서 열을 교환하는 핀(finned) 구조 또는 판(plate) 구조의 교환기이다. 증발 가스는 고온 유체로서 작동하고 LNG 는 냉각 유체로서 작동하여 유출구의 증발가스 온도는 열교환기(135)내에서 유입구 증발 가스 온도보다 낮다. 바람직하게, 정해진 LNG 및 증발가스의 유동 속도에서 열교환기(135)의 유출구에서 증발 가스가 액화되거나 냉각되도록 열교환기(135)가 설계된다.
열교환기(135)는 또한 바람직하게 LNG를 정해진 온도까지 가열하도록 설계된다. 전달 파이프(125)를 통과하는 가스의 유동 속도는 상기 온도의 함수로서 조정된다. LNG의 온도가 상승되어야 하는 경우에, 파이프(125) 내에서 가스 전달 유동 속도가 증가된다.
바람직하게, LNG와 증발 가스는 반대 방향으로 순환하여 두 유체 사이의 열 교환을 최적화한다.
LNG 저장 장치(115)는 예를 들어 규정된 압력 범위 내에서 미리 정해진 양의 LNG를 보유하도록 설계된 증발 가스 저장 공간이다. LNG 저장 장치(115)는 바람직하게 액화 증발 가스를 위한 유입구를 포함한다. 상기 유입구는, 예를 들어 상기 LNG 저장 장치(115) 내에 형성되고 액화 증발 가스를 증발가스 저장 공간 속으로 주입하기 위한 인젝터를 수용하도록 구성된 구멍이다. 상기 인젝터는 예를 들어 노즐 또는 일방향 밸브이다.
LNG 저장 장치(115)는 예를 들어 7 내지 9 바의 압력에서 작동하도록 구성된다.
바람직하게, LNG 저장 장치(115) 내부의 작동 압력은 버퍼 탱크(105) 내부의 작동 압력보다 적어도 2 바 더 낮다.
LNG 저장 장치(115)는 선호적으로 하측 부분에서 전달 파이프(130)에 연결된 LNG를 위한 유출구를 가진다.
전달 파이프(130)는 장치(100)에 연결된 제3자 장치의 형태에 의존하는 특징을 가진 커넥터에 연결된다.
일부 변형에서, 장치(100)는 LNG 저장 장치(115)로부터 제3자 장치로 LNG를 용이하게 전달하도록 구성된 펌프(116)를 포함한다.
도 1에 도시된 실시예와 같이 일부 바람직한 실시예에서, 장치(100)는 열교환기(135)의 하류 위치에서 열교환기 내부의 액화 또는 냉각 증발 가스를 위한 전달 파이프(125)의 바이패스(150)를 포함하고, 열교환기로부터 배출되는 증발 가스에 대해 온도 센서(155)에 의해 측정되는 온도의 함수로서 바이패스로 공급되는 증발 가스가 제어된다.
도 1에 도시된 실시예와 같이 일부 바람직한 실시예에서, 장치(100)는 바이패스(150) 상에 위치한 제1 밸브(160) 및 바이패스로부터 하류 위치에서 증발 가스 전달 파이프(125) 상에 위치한 제2 밸브(165)를 포함하고, 제1 또는 제2 밸브의 개방은 측정된 증발 가스 온도의 함수로서 제어된다.
증발 가스가 정해진 임계 온도 미만의 온도를 갖는 경우에, 제1 밸브(160)는 개방되고 제2 밸브(165)는 폐쇄된다. 반대로, 증발 가스의 온도가 미리 정해진 임계 온도보다 높은 경우에, 제1 밸브(160)는 폐쇄되고 제2 밸브(165)는 개방된다.
도 1에 도시된 실시예와 같이 일부 바람직한 실시예에서, 장치(100)는 액화 증발 가스를 버퍼 탱크(105)로부터 LNG 전달 파이프(130)로 전달하기 위한 부재(170)를 포함한다.
부재(170)는 예를 들어 압력 센서(171)에 의해 저장 탱크(105) 내부에서 측정된 압력의 함수로서 제어되는 밸브이다.
실제 크기로 도시되지 않은 도 3은 본 발명의 주제인 장치(200)의 실시예를 개략적으로 도시한다. 액화 천연가스(LNG)를 공급하기 위한 상기 장치(200)는,
- 제3자 장치로부터 증발 가스를 수용하고 증발 가스를 위한 유입구(110)를 포함하는 증발 가스 버퍼 탱크(105);
- LNG 저장 장치;
- 버퍼 탱크로부터 LNG 저장 장치(115)까지 증발 가스를 전달하기 위한 전달 부재(120);
- 전달 부재(120)의 하류 위치에서 증발 가스를 압축하기 위한 압축기(140);
- 상기 전달 부재로부터 상기 LNG 저장 장치까지 증발 가스를 전달하기 위한 증발 가스 전달 파이프(125);
- 상기 LNG 저장 장치로부터 제3자 장치까지 LNG를 전달하기 위한 LNG 전달 파이프(130); 및
- 증발 가스 전달 파이프를 통과하는 증발 가스 및 LNG 전달 파이프를 통과하는 LNG 사이에서 열을 교환하고 증발 가스를 액화 또는 냉각하도록 구성된 열교환기(135)를 포함한다.
탱크(105)는 예를 들어 정해진 압력 범위 내에서 미리 정의된 양의 증발 가스를 유지하도록 설계된 증발 가스 저장 공간이다. 유입구(110)가 예를 들어 저장 공간 내에 만들어지고 증발 가스를 저장 공간 속으로 주입하기 위한 인젝터를 수용하도록 구성된 구멍이다. 상기 인젝터는 예를 들어 노즐 또는 일방향 밸브이다.
탱크(105)는 예를 들어 30 바 초과의 작동 압력에서 작동하도록 구성된다.
상기 탱크(105)는, 예를 들어 1 입방 미터 용량을 갖고, LNG 저장 장치(115)는 예를 들어 80 입방 미터 용량을 갖는다.
유입구(110)는 바람직하게 귀환된 증발 가스를 수집하도록 구성된 커넥터에 제3자 장치와 연결된다. 커넥터의 형태는 제3자 장치에 의해 이용된 표준 및 장치(200)의 계획 목적에 의존한다.
증발 가스는 예를 들어 압력 구배에 의해 또는 부스터를 이용하여 제3자 장치로부터 탱크(105)로 공급된다.
상기 탱크(105)는 바람직하게 상측 부분에서 전달 부재(120)에 연결된 증발 가스 유출구를 가진다. 전달 부재(120)는 예를 들어 배출 장치 또는 탱크(105) 내부에서 측정된 압력 값의 함수로서 제어되는 밸브이다. 상기 압력 값은, 예를 들어 압력 센서(145)에 의해 측정된다. 측정된 압력이 설정값을 초과하면, 밸브가 개방된다.
설정값은 예를 들어 탱크(105)의 최대 작동 압력에 해당하도록 선택된다.
작업자는 필요한 경우 상기 최대 압력에 도달하지 않고도 예를 들어 제2 개폐 밸브에 의해 가스의 전달을 원격 조정할 수 있다.
가스 전달 파이프(125)는 전달 부재(120)를 LNG 저장 장치(115)에 연결한다. 바람직하게, 장치(200)는 전달 부재(120)로부터 하류 위치에서 압축기(140)를 포함한다.
가스는 압축기(140)로부터 유출될 때, 예를 들어 50 바 이상의 압력을 갖는다.
장치(200) 내부에서 압축기(140)의 존재에 따라 압축되거나 압축기(140)에 의해 압축되지 않은 증발 가스가 열교환기(135)를 통과한다.
도 3에 도시된 실시예와 같이 일부 실시예에서, 장치(200)는 전달 부재(120)로부터 하류 위치에서 증발 가스 유동을 냉각시키기 위한 수단(126)을 포함한다. 상기 냉각 수단(126)은 예를 들어 액체 질소를 냉각 유체로서 이용하는 열교환기다. 증발 가스 유동은 열교환기(135)에서 유출될 때, 바람직하게 2 상, 즉 부분적으로 액체이고 부분적으로 기체이거나 더 일반적으로 냉각된다. 상기 유동은 LNG 저장 장치(115) 속으로 주입될 수 있다.
도 3에 도시된 실시예와 같이 일부 실시예에서, 장치(200)는 열교환기(135)의 하류 위치에서 가스 유동을 위한 조절기(136)를 포함하며, 상기 조절기는 액화 천연가스를 규정된 압력으로 팽창시키도록 구성된다.
도 3에 도시된 실시예와 같이 일부 실시예에서, 장치(200)는 조절기(136)의 하류 위치에 가스/액체 분리기(137)를 포함하고, 가스상태의 증발 가스는 바이패스(150)로 공급되고 액체상태의 증발 가스는 LNG 저장 장치(115)로 공급된다.
분리기(137)는 예를 들어 분리기 드럼이다.
열교환기(135)는, 예를 들어 전달 파이프(125)를 통과하는 증발 가스 및 전달 파이프(130)를 통과하는 LNG 사이에서 열을 교환하는 핀(finned)구조 또는 판(plate) 구조의 교환기이다. 유출구 증발 가스 온도가 상기 열교환기(135) 내부의 유입구 증발 가스 온도보다 작도록 증발 가스는 고온 유체로서 작동하고 LNG는 냉각 유체로서 작동한다. 바람직하게, 정해진 LNG 및 증발 가스 유동 속도를 위해 열교환기(135)의 유출구에서 증발 가스가 액화되거나 냉각되도록 열교환기(135)가 설계된다.
열교환기(135)는 또한 바람직하게 LNG를 정해진 온도로 가열하도록 설계된다. 전달 파이프(125)를 통과하는 가스의 유동 속도는 상기 온도의 함수로서 조정된다. LNG의 온도가 상승되어야 하는 경우, 파이프(125)의 가스 전달 유동 속도가 증가된다.
바람직하게, LNG와 증발 가스는 반대 방향으로 순환하여 두 유체 사이의 열 교환을 최적화한다.
LNG 저장 장치(115)은 예를 들어 규정된 압력 범위 내에서 미리 정의된 양의 LNG를 보유하도록 설계된 증발 가스 저장 공간이다. LNG 저장 장치(115)는 바람직하게 액화 증발 가스를 위한 유입구를 포함한다. 상기 유입구는, 예를 들어 저장 공간 내에 만들어지고 액화 증발 가스를 저장 공간 속으로 주입하기 위한 인젝터를 수용하도록 구성된 구멍이다. 상기 인젝터는 예를 들어 노즐 또는 일방향 밸브이다.
LNG 저장 장치(115)는 예를 들어 7 내지 9 바의 작동 압력 값을 갖는다.
바람직하게, LNG 저장 장치(115) 내부의 작동 압력은 버퍼 탱크(105) 내부의 작동 압력보다 적어도 2 바 더 낮다.
LNG 저장 장치(115)는 바람직하게 하측 부분에서 전달 파이프(130)에 연결된 LNG를 위한 유출구를 가진다.
전달 파이프(130)는 장치(200)에 연결된 제3자 장치의 형태에 의존하는 특징을 가진 커넥터에 연결된다.
일부 변형에서, 장치(200)는 LNG 저장 장치(115)로부터 제3자 장치로 LNG의 전달을 용이하게 하도록 구성된 펌프(116)를 포함한다.
도 3에 도시된 실시예와 같이 일부 실시예에서, 장치(200)는 열 교환기(135)의 하류 위치에서 열교환기 내부의 액화되거나 냉각된 증발 가스를 위한 전달 파이프(125)의 바이패스(150)를 포함하고, 상기 바이패스에 대한 증발 가스의 공급은 열교환기로부터 유출될 때 온도 센서(155)에 의해 측정되는 증발 가스 온도의 함수로서 제어된다.
도 3에 도시된 실시예와 같이 일부 실시예에서, 장치(200)는 바이패스(150) 상에 위치한 제1 밸브(160) 및 바이패스로부터 하류 위치에서 증발 가스 전달 파이프(125) 상에 위치한 제2 밸브(165)를 포함하고, 제1 밸브 또는 제2 밸브의 개방은 측정된 증발 가스 온도의 함수로서 제어된다.
증발 가스가 미리 정해진 임계 온도 미만의 온도를 갖는 경우에, 제1 밸브(160)는 개방되고 제2 밸브(165)는 폐쇄된다. 반대로, 증발 가스의 온도가 미리 정해진 임계 온도보다 높은 경우에, 제1 밸브(160)는 폐쇄되고 제2 밸브(165)는 개방된다.
도 3에 도시된 실시예와 같이 일부 실시예에서, 장치(200)는 액화 증발 가스를 버퍼 탱크(105)로부터 LNG 전달 파이프(130)로 전달하기 위한 부재(170)를 포함한다.
부재(170)는 예를 들어 압력 센서(171)에 의해 측정되는 저장 탱크(105) 내부의 압력의 함수로서 제어되는 밸브이다.
도 3에 도시된 실시예와 같이 일부 실시예에서, 장치(200)는:
- LNG 저장 장치(115) 내부에서 증발 가스를 추출하기 위한 추출 라인(205);
- 추출 라인을 통과하는 증발 가스를 압축하기 위한 압축기(210); 및
- 압축된 증발 가스를 버퍼 탱크(105)에 공급하기 위한 공급 라인(215)을 포함한다.
상기 추출 라인(205)은 LNG 저장 장치(115)의 상측 부분에 연결되는 것이 바람직하다.
압축기(210)는 예를 들어 가스 압력을 30 바보다 큰 값으로 압축시킨다.
도 3에 도시된 실시예와 같이 일부 실시예에서, 증발 가스 압축기(210)는 제3자 장치로부터 증발 가스를 수용하기에 적합한 증발 가스를 위한 유입구(110)를 포함한다.
도 2는 본 발명의 주제인 방법(300)의 특정 실시예를 개략적으로 도시한다. 액화 천연가스(LNG)를 공급하기 위한 방법(300)은,
- 제3자 장치로부터 증발 가스를 수용하고 증발 가스를 위한 유입구를 포함하는 증발 가스 버퍼 탱크 내에 제3자 장치로부터 증발 가스를 저장하는 단계(305);
- 버퍼 탱크로부터 LNG 저장 장치까지 증발 가스를 전달하는 단계(310);
- 전달 단계(310)의 하류에서, 증발 가스를 압축하기 위한 압축 단계(330);
- 증발된 가스를 액화시키거나 냉각시키기 위해 상기 LNG 저장 장치로부터 제3자 장치까지 전달된 LNG 및 전달된 증발 가스 사이에서 열을 교환하는 단계(315);
- LNG 저장 장치 내에 LNG를 저장하는 단계(320);
- LNG 저장 장치로부터 제3자 장치까지 LNG를 전달하는 단계(325)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 방법(200)의 작동은 예를 들어 도 1 및 도 3을 참조하여 설명된 것처럼 장치(100,300)를 이용하여 수행되며, 장치(100,300)의 모든 변형 및 실시예는 방법의 단계들의 형태로 변경될 수 있다.

Claims (13)

  1. 액화 천연가스(LNG)를 공급하기 위한 장치(100, 200)로서,
    - 제3자 장치로부터 증발 가스를 수용하고 증발 가스를 위한 유입구(110)를 포함하는 증발 가스 버퍼 탱크(105);
    - LNG 저장 장치;
    - 버퍼 탱크로부터 LNG 저장 장치(115)까지 증발 가스를 전달하기 위한 전달 부재(120);
    - 전달 부재(120)의 하류 위치에서 증발 가스를 압축하기 위한 압축기(140);
    - 상기 전달 부재로부터 상기 LNG 저장 장치까지 증발 가스를 전달하기 위한 증발 가스 전달 파이프(125);
    - 상기 LNG 저장 장치로부터 제3자 장치까지 LNG를 전달하기 위한 LNG 전달 파이프(130); 및
    - 증발 가스 전달 파이프를 통과하는 증발 가스 및 LNG 전달 파이프를 통과하는 LNG 사이에서 열을 교환하고 증발 가스를 액화 또는 냉각하도록 구성된 열교환기(135)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(100,200).
  2. 제1항에 있어서, 상기 전달 부재(120)는 압력 센서(145)에 의해 측정되는 버퍼 탱크(105) 내부의 압력 값의 함수로서 제어되는 밸브 또는 배출 장치인 것을 특징으로 하는 장치(100,200).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 증발 가스 및 상기 LNG는 상기 열교환기(135) 내부에서 반대 방향으로 순환하는 것을 특징으로 하는 장치(100,200).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 버퍼 탱크(105)는 LNG 저장 장치(115)의 작동 압력 값보다 적어도 2 바 더 큰 작동 압력 값을 갖는 것을 특징으로 하는 장치(100,200).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 열교환기(135)의 하류위치에서 열교환기 내부의 액화 또는 냉각 증발 가스를 위한 전달 파이프(125)의 바이패스(150)를 더 포함하고, 바이패스로 증발가스의 공급은 온도 센서(155)에 의해 측정되고 열교환기로부터 유출되는 증발가스의 온도의 함수로서 제어되는 것을 특징으로 하는 장치(100,200).
  6. 제5항에 있어서, 바이패스(150) 상에 위치한 제1 밸브(160) 및 바이패스로부터 하류 위치에 배열된 증발 가스 전달 파이프(125)상의 제2 밸브(165)를 포함하고, 제1 밸브 또는 제2 밸브의 개방은 측정된 증발 가스 온도의 함수로서 제어되는 것을 특징으로 하는 장치(100,200).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 액화 증발 가스를 버퍼 탱크(105)로부터 LNG 전달 파이프(130)로 전달하기 위한 부재(170)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(100,200).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    - LNG 저장 장치(115) 내부에서 증발 가스를 추출하기 위한 추출 라인(205);
    - 추출 라인을 통과하는 증발 가스를 압축하기 위한 압축기(210); 및
    - 압축된 증발 가스를 버퍼 탱크(105)에 공급하기 위한 공급 라인(215)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(200).
  9. 제8항에 있어서, 상기 증발 가스 압축기(210)는 제3자 장치로부터 증발 가스를 수용하고 증발 가스를 위한 유입구(110)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(200).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 전달 부재(120)로부터 하류 위치에서 증발 가스 유동을 냉각시키기 위한 수단(126)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(200).
  11. 제10항에 있어서, 열교환기(135)의 하류위치에서 액화 천연가스를 규정된 압력으로 팽창시키도록 구성되고 가스 유동을 위한 조절기(136)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(200).
  12. 제11항 및 제5항에 있어서, 상기 조절기(136)의 하류위치에서 가스/액체 분리기(137)를 더 포함하고, 상기 가스 증발 가스는 상기 바이패스(150)로 공급되고 액체 증발 가스는 LNG 저장 장치(115)로 공급되는 것을 특징으로 하는 장치(200).
  13. 액화 천연가스(LNG)를 공급하기 위한 방법(300)으로서,
    - 제3자 장치로부터 증발 가스를 수용하고 증발 가스를 위한 유입구를 포함하는 증발 가스 버퍼 탱크 내에 제3자 장치로부터 증발 가스를 저장하는 단계(305);
    - 버퍼 탱크로부터 LNG 저장 장치까지 증발 가스를 전달하는 단계(310);
    - 전달 단계(310)의 하류에서, 증발 가스를 압축하기 위한 압축 단계(330);
    - 증발된 가스를 액화시키거나 냉각시키기 위해 상기 LNG 저장 장치로부터 제3자 장치까지 전달된 LNG 및 전달된 증발 가스 사이에서 열을 교환하는 단계(315);
    - LNG 저장 장치 내에 LNG를 저장하는 단계(320);
    - LNG 저장 장치로부터 제3자 장치까지 LNG를 전달하는 단계(325)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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