KR20220090812A - 재기화 선박의 재기화 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

재기화 선박의 재기화 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 재기화 선박의 재기화 시스템은, 재기화 선박에 마련되며 액화가스를 재기화하여 이송하는 재기화라인; 상기 재기화라인에 마련되며 상기 액화가스를 공급받아 재기화하는 재기화기; 상기 재기화기로 액화가스의 재기화를 위한 열매체를 공급하는 열매체공급펌프; 상기 열매체공급펌프를 구동시키는 구동력을 제공하며 작동 시 연소가스가 발생하는 열기관; 및 상기 재기화라인에 마련되며 상기 열기관의 연소가스를 공급받아 재기화될 상기 액화가스와 열교환시키는 열교환기:을 포함한다.

Description

재기화 선박의 재기화 시스템 및 방법{Re-gasifying System And Method For Regasification Ship}

본 발명은 재기화 선박의 재기화 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 재기화기로 열매체를 공급하는 열매체공급펌프는, 작동 시 연소가스가 발생하는 열기관으로부터 구동력을 공급받고, 열기관의 작동으로 발생하는 연소가스를 열교환기로 공급하여 재기화될 액화가스와 열교환시켜 가열하는 재기화 선박의 재기화 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, 스팀 등을 열원으로 LNG를 재기화시켜 육상의 가스 수요처로 공급할 수 있다.

저온의 LNG를 재기화하기 위해서는 많은 열 에너지를 요하는데, 선박에서 구하기 쉬운 해수로부터 열원을 공급하는 경우 다량의 해수가 필요하며, 열원으로 사용 후 냉각된 다량의 해수를 그대로 선외 배출하는 것은 주변의 해양 생태계에 악영향을 주고 해양 생태계를 파괴할 수 있어, 각 국가들에서는 이를 규제하고 있다. 또한, 스팀을 이용하여 LNG 재기화를 위한 열원을 공급하는 경우는 스팀 생성을 위한 연료가 소모되고, 운전비용이 높다.

도 1에는 종래의 LNG 재기화 선박의 재기화 시스템을 개략적으로 도시하였다.

도 1에 도시된 바와 같이, 저장탱크로부터 공급되는 LNG는 안정적으로 재기화될 LNG의 공급이 이루어지도록 버퍼탱크(10)로 이송되고, HP 펌프(20)에서 고압으로 압축된 후 고압 기화기(30)에서 재기화되어 미터링 유닛(40)을 거쳐 선외 이송된다.

고압 기화기(30)에는 LNG를 재기화시키기 위한 열원을 공급하기 위해, 펌프(50)로부터 펌핑된 열매체가 공급되며, 전기모터로 펌프를 작동시키는 경우 전력소모도 크다.

본 발명은 이와 같은 재기화 선박에서, 액화가스 재기화를 위한 열원을 추가로 확보하여 효과적으로 액화가스를 재기화시키면서 비용을 절감할 수 있는 개선된 재기화 시스템을 제안하고자 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 재기화 선박에 마련되며 액화가스를 재기화하여 이송하는 재기화라인;

상기 재기화라인에 마련되며 상기 액화가스를 공급받아 재기화하는 재기화기;

상기 재기화기로 액화가스의 재기화를 위한 열매체를 공급하는 열매체공급펌프;

상기 열매체공급펌프를 구동시키는 구동력을 제공하며 작동 시 연소가스가 발생하는 열기관; 및

상기 재기화라인에 마련되며 상기 열기관의 연소가스를 공급받아 재기화될 상기 액화가스와 열교환시키는 열교환기:을 포함하는 재기화 선박의 재기화 시스템이 제공된다.

바람직하게는, 상기 재기화라인에 마련되며 재기화될 액화가스를 압축하여 상기 재기화기로 이송하는 고압펌프; 및 상기 재기화라인에서 상기 고압펌프의 상류에 마련되며 상기 액화가스가 저장된 카고탱크에서 발생하는 증발가스를 재응축시키고 상기 고압펌프로 액화가스를 공급하는 석션드럼:을 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 재기화라인에서 상기 재기화기의 하류에 마련되어 이송되는 재기화가스의 유량 및 성분을 측정하는 미터링유닛:을 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 열기관에서 발생하는 연소가스를 상기 열교환기를 거쳐 선외 배출하는 연소가스라인:을 더 포함하며, 상기 열교환기는 상기 재기화기의 고압펌프와 재기화기 사이에 마련될 수 있다.

바람직하게는, 상기 상기 열기관에서 발생하는 연소가스를 상기 열교환기를 거쳐 선외 배출하는 연소가스라인:을 더 포함하며, 상기 열교환기는 상기 재기화라인에서 재기화기의 후단에 마련될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 재기화 선박에서 열매체로부터 열원을 공급받아 재기화기에서 액화가스를 재기화하여 이송하되,

상기 재기화기로 열매체를 공급하는 열매체공급펌프는, 작동 시 연소가스가 발생하는 열기관으로부터 구동력을 공급받고,

상기 열기관의 작동으로 발생하는 연소가스를 열교환기로 공급하여 재기화될 상기 액화가스와 열교환시키는 것을 특징으로 하는 재기화 선박의 재기화 방법이 제공된다.

본 발명에서는 재기화기로 열매체를 공급하는 열매체공급펌프를, 작동 시 연소가스가 발생하는 열기관으로부터 구동력을 공급받도록 하고, 열기관의 작동으로 발생하는 연소가스를 열교환기로 공급하여 재기화될 액화가스가 연소가스에 의해 가열될 수 있도록 한다.

이와 같이 액화가스의 재기화를 위한 추가 열원을 확보하여 효과적으로 액화가스를 재기화할 수 있고, 재기화기 및 재기화기로 열매체를 공급하는 공급펌프와 관련 배관의 용량을 줄일 수 있다. 또한, 열매체 가열을 위한 스팀이나 해수 사용을 줄일 수 있어 연료소모를 줄이고, 연소가스의 폐열을 효과적으로 이용할 수 있다.

도 1은 종래의 LNG 재기화 선박의 재기화 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 재기화 선박의 재기화 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 재기화 선박의 재기화 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.

후술하는 실시예에서의 액화가스는 저온에서 액화시켜 수송될 수 있고, 저장된 상태에서 증발가스가 발생하며, 재기화하여 선내외에 이송될 수 있는 모든 종류의 액화가스에 적용될 수 있다. 이러한 액화가스는 예를 들어 LNG(Liquefied Natural Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같은 액화가스일 수 있다. 다만, 후술하는 실시예에서는 대표적인 액화가스인 LNG를 예로 들어 설명한다.

또한 후술하는 실시예에서 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, RU 등이 이에 해당된다.

도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 재기화 선박의 재기화 시스템을 개략적으로 도시하였고, 도 3에는 열교환기의 위치를 변경한 본 발명의 다른 실시예에 따른 재기화 시스템을 개략적으로 도시하였다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 실시예의 재기화 시스템은, 재기화 선박에 마련되며 액화가스를 재기화하여 육상의 수요처 등으로 이송하기 위한 것으로, 액화가스가 흐르며 재기화되는 재기화라인(RL), 재기화라인에 마련되며 액화가스를 공급받아 재기화하는 재기화기(100)를 포함한다.

재기화기(100)로 액화가스 재기화를 위한 열매체를 순환시키기 위한 열매체순환라인(ML)이 마련되며, 열매체순환라인에는 재기화기로 액화가스의 재기화를 위한 열매체를 공급하는 열매체공급펌프(200)가 마련된다. 열매체순환라인(ML)을 통해 재기화기에 공급되는 열매체로는 글리콜워터, 혼합냉매, 해수, 스팀을 포함하여 공지된 열교환 매체(heating medium)가 적용될 수 있다.

본 실시예 시스템들에서는 열매체공급펌프(200)를 구동시키는 구동력을 열기관(300)으로부터 공급하며, 열기관(300)의 작동 시 발생하는 연소가스를 공급받아 재기화될 액화가스와 열교환시키는 열교환기(400A, 400B)가 재기화라인(RL)에 추가로 마련되는 것이 특징이다.

열매체공급펌프(200)에 구동력을 제공하면서 작동 시 연소가스가 발생하는 열기관(300)은 예를 들어 엔진, 가스터빈이나 다른 내연기관일 수 있다.

열기관(300)에서 발생하는 연소가스를 열교환기로 공급하기 위해 열기관(300)으로부터 열교환기(400A, 400B)를 거쳐 선외 배출하는 연소가스라인(EL)이 마련된다.

열교환기(400A)는 도 2에 도시된 바와 같이 재기화라인(RL)에서 재기화기(100)의 전단에 마련되어, 재기화기로 이송될 액화가스의 온도를 높일 수 있다. 이와 달리 도 3에 도시된 다른 실시예 시스템과 같이 연소가스의 폐열을 이용한 열교환기(400B)를 재기화기의 후단에 마련하여, 재기화기를 거친 LNG를 추가 가열하여 기화시킬 수도 있다.

이와 같이 열매체공급펌프의 작동을 위한 구동력을 만드는 열기관에서 발생하는 연소가스의 폐열을 이용하여 재기화될 LNG를 가열하거나 기화시킴으로써, 재기화기와 열매체공급펌프의 용량을 줄일 수 있고, 재기화기로 열매체를 공급하기 위한 배관의 사이즈를 줄일 수 있어, 설치비를 절감하고 열매체 공급을 위한 연료소모를 줄일 수 있다.

한편, 재기화라인(RL)에는 재기화될 액화가스를 압축하여 재기화기(100)로 이송하는 고압펌프(500)가 마련되고, 고압펌프의 상류에는 액화가스가 저장된 선내 카고탱크(미도시)로부터 액화가스를 공급받아 고압펌프로 이송하는 석션드럼(600)이 마련된다. 석션드럼(600)을 통해 고압펌프로 안정적인 LNG 공급이 이루어질 수 있고, 석션드럼은 카고탱크로부터 LNG에서 발생하는 증발가스(BOG)를 공급받아 재응축시키는 리컨덴서(recondenser)의 역할도 할 수 있다. 고압펌프(500)는 전기모터에 의해 작동될 수 있으나, 내연기관이 적용된 경우 고압펌프 작동으로 발생하는 연소가스 폐열 또한 열교환기(400A, 400B)에서 활용할 수 있다.

본 실시예 선박에서 LNG가 재기화되어 선외 이송되는 과정을 살펴보면, 먼저 카고탱크에서 이송된 LNG 및 증발가스로부터 재응축된 LNG는 석션드럼(600)을 거쳐 고압펌프(500)로 공급된다. 고압펌프(500)에서 고압 압축된 LNG는 열교환기(400A)를 거쳐 열기관(300)의 연소가스 폐열에 의해 가열되고, 재기화기(100)에서 열매체로부터 열에너지를 공급받아 재기화된다. 도 3의 다른 실시예에서는 고압펌프(500)에서 고압 압축된 LNG가 먼저 재기화기(100)를 거친 후 열교환기(400B)를 거쳐 가열되는 점만 다르다.

재기화라인(RL)에서 재기화기(100)의 하류에는 미터링유닛(metering unit, 700)이 마련되어 열교환기 및 재기화기를 거쳐 재기화된 후 이송되는 재기화가스의 유량 및 성분을 측정하면서 수요처로 송출할 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.

100: 재기화기
200: 열매체공급펌프
300: 열기관
400A, 400B: 열교환기
500: 고압펌프
600: 석션드럼
700: 미터링유닛

Claims (6)

1. 재기화 선박에 마련되며 액화가스를 재기화하여 이송하는 재기화라인;
   상기 재기화라인에 마련되며 상기 액화가스를 공급받아 재기화하는 재기화기;
   상기 재기화기로 액화가스의 재기화를 위한 열매체를 공급하는 열매체공급펌프;
   상기 열매체공급펌프를 구동시키는 구동력을 제공하며 작동 시 연소가스가 발생하는 열기관; 및
   상기 재기화라인에 마련되며 상기 열기관의 연소가스를 공급받아 재기화될 상기 액화가스와 열교환시키는 열교환기:을 포함하는 재기화 선박의 재기화 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 재기화라인에 마련되며 재기화될 액화가스를 압축하여 상기 재기화기로 이송하는 고압펌프; 및
   상기 재기화라인에서 상기 고압펌프의 상류에 마련되며 상기 액화가스가 저장된 카고탱크에서 발생하는 증발가스를 재응축시키고 상기 고압펌프로 액화가스를 공급하는 석션드럼:을 더 포함하는 재기화 선박의 재기화 시스템.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 재기화라인에서 상기 재기화기의 하류에 마련되어 이송되는 재기화가스의 유량 및 성분을 측정하는 미터링유닛:을 더 포함하는 재기화 선박의 재기화 시스템.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
   상기 열기관에서 발생하는 연소가스를 상기 열교환기를 거쳐 선외 배출하는 연소가스라인:을 더 포함하며,
   상기 열교환기는 상기 재기화기의 고압펌프와 재기화기 사이에 마련되는 것을 특징으로 하는 재기화 선박의 재기화 시스템.
5. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
   상기 상기 열기관에서 발생하는 연소가스를 상기 열교환기를 거쳐 선외 배출하는 연소가스라인:을 더 포함하며,
   상기 열교환기는 상기 재기화라인에서 재기화기의 후단에 마련되는 것을 특징으로 하는 재기화 선박의 재기화 시스템.
6. 재기화 선박에서 열매체로부터 열원을 공급받아 재기화기에서 액화가스를 재기화하여 이송하되,
   상기 재기화기로 열매체를 공급하는 열매체공급펌프는, 작동 시 연소가스가 발생하는 열기관으로부터 구동력을 공급받고,
   상기 열기관의 작동으로 발생하는 연소가스를 열교환기로 공급하여 재기화될 상기 액화가스와 열교환시키는 것을 특징으로 하는 재기화 선박의 재기화 방법.

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