KR20220059139A - Lng 선박의 해수 히팅 부스트 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LNG 선박의 해수 히팅 부스트 시스템에 있어서: 가열된 상태로 배출되는 해수의 희석처리를 위한 희석배관(24)에 서비스배관(25)을 연결하여 구성되는 배관수단; 상기 서비스배관(25) 상에서 해수 히터(35)로 해수를 히팅하여 송출하는 서비스수단; 및 상기 서비스수단을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어기(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 극지방을 운항하는 LNG 선박에서 로딩ㆍ언로딩하는 동안 발생하는 폐열을 다시 워터 커튼 장치 용도에 재활용하여 해수 히터의 부담을 경감하고 보일러 사이즈를 최적화하는 효과가 있다.

Description

LNG 선박의 해수 히팅 부스트 시스템 {Ssa Water Heat Booster System for LNG Carrier}
본 발명은 LNG 선박용 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 액화 천연 가스를 운반하는 선박에서 워터 커튼 장치의 가동에 소요되는 LNG 선박의 해수 히팅 부스트 시스템에 관한 것이다.
액화 천연 가스(liquid natural gas, LNG)를 운반하는 선박의 경우 액화 천연 가스의 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading) 과정에서 선체의 외판에 액화 천연 가스가 흘러 선체가 오염이나 손상되는 것을 방지하기 위해 워터 커튼 장치를 사용한다.
LNG 선박이 극지방과 같이 극한적 조건(extreme condition)에서 운항되는 경우 외기온도가 낮아(-40℃) 일반 해수 사용시 얼어버리게 되므로 별도의 해수 히터(SW heater)를 두어 60℃까지 온도를 올리게 된다.
이와 관련되는 선행기술문헌으로서 한국 공개특허공보 제2015-0062812호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제1099749호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.
선행문헌 1은 LNG 탱크의 측면에서 지면과 수평하게 연장되는 서스 플레이트(Sus Plate), 워터 커튼 파이프 및 상기 LNG 탱크와 연결된 어퍼 데크 상단에 형성되는 보호댐을 포함한다. 따라서 LNGC선의 선체 보호 장치는 매니폴드를 통해 선박과 선박간의 액화 천연 가스의 이송 중에 발생되는 누출로부터 선체에 가해지는 손상을 방지하는 효과를 기대한다.
선행문헌2는 LNG 가스로부터 선체의 벽면을 보호하는 해수 커튼 장치를 구비한 LNG 선박에 있어서, 해수배관은 스팀배관이 형성된 선박의 일렉트릭 모터룸 내부를 통과하도록 하여, 해수배관과 스팀배관이 상호간 열교환이 이루어지도록 하는 열교환기가 포함되어, 커튼의 해수가 결빙되지 않아 별도의 작업자를 배제하고 비용이 발생하지 않는 효과를 기대한다.
다만, 상기한 선행문헌에 의하면 극지방과 같이 극한적 조건에 있는 LNG 선박에서 실효성을 보장하기 어려운 실정이다.
한국 공개특허공보 제2015-0062812호 "LNGC선의 선체 보호 장치" (공개일자 : 2015.06.08.) 한국 등록특허공보 제1099749호 "선체 보호용 해수 커튼 장치를 구비한 극지용 LNG 선박" (공개일자 : 2011.09.15.)
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 극지방을 운항하는 LNG 선박에서 로딩ㆍ언로딩하는 동안 발생하는 폐열을 다시 워터 커튼 장치 용도로 재활용하는 실효성을 높이기 위한 LNG 선박의 해수 히팅 부스트 시스템을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 LNG 선박의 해수 히팅 부스트 시스템에 있어서: 가열된 상태로 배출되는 해수의 희석처리를 위한 희석배관에 서비스배관을 연결하여 구성되는 배관수단; 상기 서비스배관 상에서 해수 히터로 해수를 히팅하여 송출하는 서비스수단; 및 상기 서비스수단을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 배관수단의 서비스배관은 카고처리부에서 밸러스트 탱크 측으로 연결되는 희석배관에서 분기되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 서비스수단은 서비스배관의 하류단에 헤더부를 갖춘 워터 커튼 장치를 적용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 해수 히터는 보일러에서 제공되는 스팀으로 서비스배관의 해수를 가열하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어기는 서비스수단에서 요구되는 열량에 맞추어 서비스밸브로 서비스배관의 해수 유량을 조절하고, 잉여의 해수는 밸러스트 탱크 또는 희석처리부로 배출하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 극지방을 운항하는 LNG 선박에서 로딩ㆍ언로딩하는 동안 발생하는 폐열을 다시 워터 커튼 장치 용도에 재활용하여 해수 히터의 부담을 경감하고 보일러 사이즈를 최적화하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템의 가동전 상태를 나타내는 블록도
도 2는 본 발명에 따른 시스템의 가동후 상태를 나타내는 블록도
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 LNG 선박의 해수 히팅 부스트 시스템에 관하여 제안한다. 극지방과 같이 외기온도가 낮은(-40℃) 조건에서 운항되는 LNG 선박을 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 빙해지역의 LNG 선박은 별도로 해수를 히팅하기 위한 시스템이 요구된다.
본 발명에 따르면 배관수단이 가열된 상태로 배출되는 해수의 희석처리를 위한 희석배관(24)에 서비스배관(25)을 연결하여 구성된다.
도 1을 참조하면, LNG 선박에 구비되는 시체스트(10), 밸러스트 탱크(11), 유입배관(21), 희석배관(24) 등이 나타난다. 복수의 시체스트(10)는 시체스트배관으로 연결되고, 복수의 밸러스트 탱크(11)는 유입배관(21)으로 연결되며, 시체스트배관과 유입배관(21)도 연결배관으로 연결된다. 빙해지역을 운항하는 선박은 가열된 해수를 그대로 방류할 경우 각 국의 연안 해양생물 보호 규정을 만족할 수 없기에 희석배관(24)을 적용한 희석처리부(17)를 갖춘다.
일예로, 희석처리부(17)는 복수의 시체스트에 연결된 냉각배관 상에 복수의 희석펌프를 병렬연결로 설치하여 구성된다.
도 1에서, 희석배관(24)은 부호 24A처럼 일측으로 냉각배관에 연결되고 부호 24B처럼 타측으로 유입배관(21)에 연결된다. 가열된 상태로 배출되는 해수는 메인CSW처리부(13), 보조CSW처리부(14), 카고처리부(15) 등에서 발생한다. 가열 해수가 희석배관(24)과 희석밸브(27)를 통하여 부호 24A 또는 부호 24B의 경로로 보내지면 연안 해양생물 보호 규정에 부합되는 온도로 배출 가능하다. 이러한 가열된 해수의 열원을 이용하기 위해 희석배관(24)에 서비스배관(25)이 연결된다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 배관수단의 서비스배관(25)은 카고처리부(15)에서 밸러스트 탱크(11) 측으로 연결되는 희석배관(24)에서 분기되는 것을 특징으로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 카고처리부(15)에서 일측 희석밸브(27), 일측 희석배관(24), 희석밸브(27), 서비스배관(25)으로 연결되는 상태를 나타낸다. 카고처리부(15)는 액화 천연 가스의 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading) 과정에서 항시 발열 상태로 유지된다. 카고처리부(15)의 발열량은 희석배관(24)을 통하여 처리되지만 적어도 그 일부는 서비스배관(25)으로 보내어 활용하기 적합하다.
또한, 본 발명에 따르면 서비스수단이 상기 서비스배관(25) 상에서 해수 히터(35)로 해수를 히팅하여 송출하는 구조를 이루고 있다.
도 1 및 도 2에서, 서비스수단은 카고처리부(15)의 냉각을 위해 열교환된 해수를 버리기 전에 서비스배관(25)을 통하여 재활용하도록 구성된다. 서비스배관(25)의 상류측에는 유로를 단속하는 서비스밸브(28)가 설치된다. 빙해지역의 경우 서비스배관(25)에 해수 히터(35)가 별도로 구비되기도 한다. 서비스밸브(28)와 희석밸브(27)는 원격 제어가 가능한 액추에이터 방식을 적용한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 서비스수단은 서비스배관(25)의 하류단에 헤더부(31)를 갖춘 워터 커튼 장치(30)를 적용하는 것을 특징으로 한다.
도 2에서, 워터 커튼 장치(30)의 헤더부(31)가 서비스배관(25)의 하류단에 연결된 상태를 나타낸다. 워터 커튼 장치(30)는 LNG 벙커링(bunkering)시 LNG 누수에 대응한 선체 보호수단으로 헤더부(31)를 통하여 스프레이 방식으로 해수를 흘려보내도록 구성된다. 워터 커튼 장치(30)에 소요되는 충분한 해수 유량을 확보하기 위해 서비스배관(25)에 이송펌프(33)가 설치된다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 해수 히터(35)는 보일러에서 제공되는 스팀으로 서비스배관(25)의 해수를 가열하는 것을 특징으로 한다.
통상적으로 빙해지역의 외기 온도가 낮아 일반 해수 사용시 얼어버리게 되므로 별도의 해수 히터(35)를 두어 ??40℃에서 60℃까지 온도를 올린다. 이때의 열원은 보일러에 의한 스팀을 사용하는 것이 바람직하며 이 경우 보일러는 매우 큰 용량으로 적용된다. 다만 서비스배관(25)에서 카고처리부(15)의 열량을 활용하면 필요 스팀량이 줄이게 되므로 보일러 사이즈의 최적화가 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면 제어기(40)가 상기 서비스수단을 설정된 알고리즘으로 제어하는 구조를 이루고 있다.
도 1에서, 제어기(40)는 서비스수단 외에 희석처리부(17), 밸러스트펌프(22), 희석밸브(27) 등을 제어할 수 있다. 제어기(40)는 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 갖춘 마이컴 회로로 구성하는 것이 바람직하다. 워터 커튼 장치(30)의 헤더부(31)에 설치되는 온도검출기(45)는 제어기(40)의 입력인터페이스에 연결된다. 서비스배관(25)의 서비스밸브(28), 이송펌프(33) 등은 제어기(40)의 출력인터페이스에 연결된다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어기(40)는 서비스수단에서 요구되는 열량에 맞추어 서비스밸브(28)로 서비스배관(25)의 해수 유량을 조절하고, 잉여의 해수는 밸러스트 탱크(11) 또는 희석처리부(17)로 배출하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 워터 커튼 장치(30)의 부하가 없는 상태에서 카고처리부(15)의 폐열을 희석배관(24)을 통하여 희석처리하는 상태이고, 도 2는 워터 커튼 장치(30)의 부하가 발생하여 희석배관(24)의 일부 유량을 서비스배관(25)으로 보내는 상태이다. 제어기(40)는 온도검출기(45)의 온도정보에 대응하여 설정된 알고리즘으로 서비스밸브(28)의 개도와 더불어 해수 히터(35)의 열교환 스팀 용량을 조절한다. 이와 같은 방식으로 해수 히터(35)의 부담을 경감하는 경우 동절기 기준 시간당 4000kg/h의 스팀 용량을 절감할 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10: 시체스트 11: 밸러스트 탱크
13: 메인CSW처리부 14: 보조CSW처리부
15: 카고처리부 17: 희석처리부
21: 유입배관 22: 밸러스트펌프
24: 희석배관 25: 서비스배관
27: 희석밸브 28: 서비스밸브
30: 워터 커튼 장치 31: 헤더부
33: 이송펌프 35: 해수 히터
40: 제어기 45: 온도검출기

Claims (5)

  1. LNG 선박의 해수 히팅 부스트 시스템에 있어서:
    가열된 상태로 배출되는 해수의 희석처리를 위한 희석배관(24)에 서비스배관(25)을 연결하여 구성되는 배관수단;
    상기 서비스배관(25) 상에서 해수 히터(35)로 해수를 히팅하여 송출하는 서비스수단; 및
    상기 서비스수단을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어기(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 LNG 선박의 해수 히팅 부스트 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배관수단의 서비스배관(25)은 카고처리부(15)에서 밸러스트 탱크(11) 측으로 연결되는 희석배관(24)에서 분기되는 것을 특징으로 하는 LNG 선박의 해수 히팅 부스트 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 서비스수단은 서비스배관(25)의 하류단에 헤더부(31)를 갖춘 워터 커튼 장치(30)를 적용하는 것을 특징으로 하는 LNG 선박의 해수 히팅 부스트 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 해수 히터(35)는 보일러에서 제공되는 스팀으로 서비스배관(25)의 해수를 가열하는 것을 특징으로 하는 LNG 선박의 해수 히팅 부스트 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기(40)는 서비스수단에서 요구되는 열량에 맞추어 서비스밸브(28)로 서비스배관(25)의 해수 유량을 조절하고, 잉여의 해수는 밸러스트 탱크(11) 또는 희석처리부(17)로 배출하는 것을 특징으로 하는 LNG 선박의 해수 히팅 부스트 시스템.
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