KR20220100692A - 선박에 장착되는 적어도 하나의 가스 소비 기구에 가스를 공급하는 시스템 - Google Patents

선박에 장착되는 적어도 하나의 가스 소비 기구에 가스를 공급하는 시스템 Download PDF

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KR20220100692A
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gas
pressure
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tank
bar
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KR1020227020533A
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베르나르 아운
로맹 남
마르탱 뷔사르
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가즈트랑스포르 에 떼끄니가즈
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Abstract

본 발명은, 선박(70)에 장착되는 적어도 하나의 가스 소비 기구(gas-consuming appliance)(300)에 가스를 공급하기 위한 가스 공급 시스템(100)으로서, 상기 가스 공급 시스템(100)은 적어도: - 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)에 가스를 공급하기 위한 하나의 가스 공급 라인(123) ― 상기 가스 공급 라인은 탱크(200)로부터 액체 상태로 취출되고, 탱크(200)의 헤드스페이스(201) 내의 가스의 압력보다 낮은 압력을 받는 가스에 의해 통과되도록 구성됨 ―, - 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)에 가스를 공급하기 위해 가스 공급 라인(123)으로부터의 가스를 압축하도록 구성된 하나의 제 1 압축 부재(120), - 하나의 제 2 압축 부재(130)를 포함하는, 가스 공급 시스템(100)에 있어서, 상기 제 1 압축 부재(120)와 상기 제 2 압축 부재(130)는 상기 가스 공급 라인(123)으로부터 가스 상태의 가스와, 상기 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스를 교대로 압축하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 시스템에 관한 것이다.

Description

선박에 장착되는 적어도 하나의 가스 소비 기구에 가스를 공급하는 시스템
본 발명은, 엔진(들)이 천연 가스에 의해 동력을 공급받고 그리고 또한 이러한 액화 천연 가스를 수용 및/또는 운송하는 것을 가능하게 하는 선박의 분야에 관한 것이다.
이러한 선박은 일반적으로 액체 상태의 천연 가스를 수용하는 탱크를 포함한다. 천연 가스는 대기압에서 -162℃ 미만의 온도에서 액체이다. 이들 탱크는 완벽하게 단열되지 않아서 천연 가스가 적어도 부분적으로 증발된다. 따라서 이들 탱크에는 액체 형태의 천연 가스와 가스 형태의 천연 가스가 양자가 수용되어 있다. 가스 형태의 이러한 천연 가스는 탱크의 헤드스페이스를 형성하고, 탱크의 이러한 헤드스페이스의 압력은 탱크를 손상시키지 않도록 제어되어야 한다. 알려진 바와 같이, 가스 형태로 탱크에 존재하는 천연 가스의 적어도 일부는 무엇보다도 선박의 엔진(들)에 공급하는데 사용된다.
그러나, 선박이 정지되는 경우, 탱크에 가스 상태로 존재하는 천연 가스가 더 이상 이러한 엔진에 의해 소비되지 않기 때문에, 이들 엔진에 의한 천연 가스의 소비는 제로, 또는 거의 제로이다. 따라서 탱크에 존재하는 증발된 천연 가스가 응축될 수 있도록 하는 재액화 시스템은 액체 상태로 이러한 탱크로 되돌리기 위해 선박에 설치된다.
엔진에 공급하고, 현재 사용중인 이들 엔진에 보낼 수 없는 가스를 재액화하는 시스템은 매우 고가이다. 특히, 이러한 공급 시스템의 특정 구성요소는 중복성을 보장하기 위해, 즉 이러한 구성요소 중 하나에 장애가 발생한 경우에도 엔진에 지속적인 공급을 보장하기 위해 복제된다. 예를 들어, 가스가 엔진의 요구사항과 양립되는 압력으로 압축될 수 있도록 하는 압축 장치의 경우이다. 본 발명은 현재 시스템보다 더 적은 수의 구성요소를 포함하는 가스 처리 시스템을 제안함으로써 이러한 단점을 해결하는 것을 목적으로 하고, 따라서 이러한 시스템의 구현 비용을 감소시키면서 적어도 효율적일 수 있게 한다.
따라서, 본 발명은, 선박에 장착되는 적어도 하나의 가스 소비 기구(gas-consuming appliance)에 가스를 공급하기 위한 가스 공급 시스템으로서, 상기 가스 공급 시스템은 적어도:
- 적어도 하나의 가스 소비 기구에 가스를 공급하기 위한 하나의 가스 공급 라인 ― 상기 가스 공급 라인은 탱크로부터 액체 상태로 취출되고, 탱크의 헤드스페이스 내의 가스의 압력보다 낮은 압력을 받는 가스에 의해 통과되도록 구성됨 ―,
- 적어도 하나의 가스 소비 기구에 가스를 공급하기 위해 가스 공급 라인으로부터의 가스를 압축하도록 구성된 하나의 제 1 압축 부재,
- 하나의 제 2 압축 부재를 포함하는, 가스 공급 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 제 1 압축 부재와 제 2 압축 부재는 가스 공급 라인으로부터 가스 상태의 가스와, 상기 탱크의 헤드스페이스로부터 가스 상태로 취출된 가스를 교대로 압축한다.
유리하게, 제 1 압축 부재 및 제 2 압축 부재는 적어도 하나의 가스 소비 기구를 독립적으로 공급하도록 구성된다. 여기서 2개의 압축 부재는 압축 가스를 가스 소비 기구에 공급하도록 구성된다는 것을 이해해야 하다. 따라서 2개의 압축 부재는 서로에 대해 중복된다.
선박은 액화 가스를 수용하도록 구성된 탱크를 포함한다. "탱크의 헤드스페이스"라는 용어는 탱크의 나머지 부분에 액체 상태로 존재하는 가스가 자연 증발에 의해 발생하는 가스 상태의 가스가 축적되는 탱크의 일 부분을 의미한다. "탱크 바닥"이라는 용어는 이러한 탱크의 바닥 벽과 이러한 바닥 벽과 평행한 평면에서 연장되고 탱크의 총 높이의 20% 이하로 배치되는 탱크의 부분을 의미하며, 이러한 총 높이는 이러한 직선 라인의 길이를 따라 이러한 탱크의 2개의 대향 단부 사이에서 탱크의 바닥 벽에 수직인 직선 라인을 따라 측정된다. 유리하게, "탱크의 바닥"의 경계를 정하는데 참여하는 바닥 벽에 평행한 평면은 탱크의 총 높이의 10%에 배치될 수 있다.
적어도 하나의 증발 가스 소비 기구는 예를 들어 이중 연료 디젤 전기(Dual Fuel Diesel Electric: DFDE) 발전기, 즉 선박에 전력을 제공하도록 구성된 가스 소비 기구 또는 ME-GI 또는 XDF 엔진과 같은 선박 추진 엔진일 수 있다. 이것은 본 발명의 단지 하나의 예시적인 실시예이며, 본 발명의 맥락을 벗어나지 않으면서 상이한 가스 소비 기구의 설치가 제공될 수 있음을 이해해야 한다.
본 발명에 따르면, 적어도 하나의 가스 소비 기구는 유리하게 탱크의 헤드스페이스에 가스 상태로 존재하는 가스를 적어도 부분적으로 소비하는 것을 가능하게 하고, 따라서 이러한 가스가 탱크에 축적되는 것을 방지하는 것을 가능하게 하는데, 이는 장기적으로 이러한 탱크를 손상시킬 수 있는 탱크에 의해 경험되는 압력의 증가를 초래할 것이다.
본 발명에 따르면, 제 1 압축 부재 및 제 2 압축 부재는 적어도 하나의 가스 소비 기구를 공급하기 위해 상호 교환 가능하다. 환언하면, 제 1 압축 부재 및 제 2 압축 부재 양자는 적어도 하나의 가스 소비 기구의 요구사항과 양립 가능한 유사한 압력으로 가스 상태의 가스를 압축하도록 설계된다. 이러한 방식으로, 2개의 압축 부재 중 하나가 고장나면, 다른 하나가 인계 받아 탱크의 허용 가능한 압력, 즉 낮은 비용으로 이러한 탱크를 손상시킬 위험이 없는 압력을 유지하면서 적어도 하나의 가스 소비 기구의 지속적인 공급을 보장할 수 있다.
따라서, 제 1 압축 부재 및 제 2 압축 부재 양자는 탱크의 헤드스페이스에 존재하는 가스의 압력보다 낮은 압력으로부터 탱크의 헤드스페이스 내의 가스의 이러한 압력 이상의 압력 또는 이와 동일한 압력으로 공급 라인으로부터의 가스를 압축하도록 구성된다. 따라서, 각각의 압축 부재는 공급 라인이 진공 상태일 때, 즉 이러한 공급 라인의 상류에서 작동되는 팽창 덕분에 탱크의 헤드스페이스에 존재하는 가스의 압력보다 낮은 압력을 받을 때 공급 라인 내에서 흡입할 수 있다. 본 발명의 예시적인 적용에 따르면, 탱크의 헤드스페이스에서 가스의 압력은 1.1bar와 동일하거나 또는 1.1bar와 실질적으로 동일하다.
본 발명의 특징에 따르면, 상기 가스 공급 시스템은 상기 가스 공급 라인을 흐르는 가스와 상기 탱크로부터 액체 상태로 취출된 가스 사이의 열 교환을 구현하도록 구성된 적어도 하나의 열 교환기를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열 교환기에는, 예를 들어, 선박의 탱크로부터 액체 상태로 취출된 가스를 공급하도록 구성된 적어도 하나의 제 1 패스와, 상기 탱크의 헤드스페이스 내의 가스의 압력보다 낮은 압력을 받는 가스가 공급되도록 구성된 적어도 하나의 제 2 패스가 장착될 수 있다. 환언하면, 이러한 실시예에 따르면, 열 교환기의 제 2 패스는 공급 라인의 형성에 참여한다.
본 발명의 이러한 실시예에 따른 가스 공급 시스템은 상기 열 교환기의 제 1 패스에 공급하도록 구성된 적어도 하나의 제 1 펌프와, 상기 열 교환기의 제 2 패스에 공급하도록 구성된 하나의 제 2 펌프를 포함하며, 적어도 하나의 팽창 수단이 상기 열 교환기의 제 2 패스와 제 2 펌프 사이에서 가스 공급 라인 상에 배치된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 열 교환기에는 공급 라인을 형성하는데 참여하는 단일 통로가 장착되고, 이러한 열 교환기는 탱크에 배치되며, 즉 이러한 탱크에 수용된 액체 가스와 접촉한다. 따라서, 본 발명의 이러한 다른 실시예에 따르면, 열 교환기의 제 1 패스에서 순환하는 탱크의 헤드스페이스에 있는 가스의 압력보다 낮은 압력을 받는 가스와, 열 교환기가 접촉되는 탱크 내의 액체 상태로 존재하는 가스 사이에서 열 교환이 일어난다.
본 발명에 따른 시스템의 작동 모드에 따르면, 상기 제 1 압축 부재 및 제 2 압축 부재는 탱크의 헤드스페이스로부터 취출된 가스를 흡입한다. 이러한 작동 모드에 따르면, 제 1 압축 부재 및 제 2 압축 부재는 적어도 하나의 가스 소비 기구의 요구사항과 양립 가능한 압력으로 가스를 압축하도록 구성된다. 대안적으로, 팽창 장치는 제 1 압축 부재 및 제 2 압축 부재의 하류에 배치될 수 있으며, 상기 팽창 장치는 제 1 및/또는 제 2 압축 부재에 의해 압축된 가스의 압력을 적어도 하나의 가스 소비 기구의 요구사항에 양립 가능한 압력으로 감소시키도록 구성된다. 환언하면, 이러한 대안에 따르면, 가스는 적어도 하나의 가스 소비 기구의 요구사항과 양립 가능한 압력보다 높은 압력으로 압축되고, 그 다음 가스는 팽창, 즉 적어도 하나의 가스 소비 기구의 요구사항과 양립 가능한 압력으로 그 압력이 감소한다.
본 발명의 특징에 따르면, 가스 공급 시스템은, 압축 부재로서, 제 1 압축 부재 및 제 2 압축 부재만을 포함한다.
본 발명에 따른 가스 공급 시스템은 또한 제 1 압축 부재에 의해 및/또는 제 2 압축 부재에 의해 압축된 가스를 재액화하기 위한 적어도 하나의 재액화 시스템을 포함할 수 있다. 그러한 재액화 시스템은 유리하게 적어도 하나의 가스 소비 기구에 의해 소비되지 않은 가스 상태의 가스를 응축시킨 다음 이를 탱크로 되돌려 보내서 재활용하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 재액화 시스템은, 제 1 압축 부재에 의해 및/또는 제 2 압축 부재에 의해 압축된 가스가 통과하도록 구성된 적어도 하나의 제 1 패스, 및 탱크의 헤드스페이스로부터 가스 상태로 취출된 가스가 통과하도록 구성된 적어도 하나의 제 2 패스가 장착된 적어도 하나의 제 1 열 교환기를 포함한다. 환언하면, 이러한 재액화 시스템의 제 1 열 교환기는 제 1 압축 부재에 의해 및/또는 제 2 압축 부재에 의해 압축된 가스와, 탱크의 헤드스페이스로부터 가스 상태에서 취출된 가스 사이의 열 교환을 작동하도록 구성되는 것으로 이해된다. 예를 들어, 재액화 시스템은, 제 1 열 교환기를 떠나는 압축 가스와 액체 상태로 탱크로부터 취출된 가스 사이의 열 교환을 작동하도록 구성된 적어도 하나의 제 2 열 교환기를 또한 포함한다. 환언하면, 이러한 제 2 열 교환기는 제 1 열 교환기를 떠나는 압축 가스에 의해 공급되도록 구성된 적어도 하나의 제 1 패스와, 액체 상태로 탱크로부터 취출된 가스에 의해 공급되도록 구성된 적어도 하나의 제 2 패스를 포함한다.
본 발명의 이러한 실시예의 특징에 따르면, 적어도 하나의 제 1 도관은 열 교환기의 제 1 패스와 제 1 펌프 사이에 배치되고, 적어도 하나의 추가 도관은 제 1 도관과 제 2 열 교환기 사이에 배치되며, 적어도 하나의 제 1 제어 밸브는 이러한 추가 도관 상에 배치된다. 환언하면, 제 1 펌프는, 적어도, 열 교환기의 제 1 패스 및 재액화 시스템의 제 2 열 교환기에 공급하도록 구성되는 것으로 이해된다.
추가 도관 상에, 즉 이러한 추가 도관의 가스 흐름의 방향에 대해 제 2 열 교환기의 상류에 배치된 제 1 제어 밸브는 추가 도관에서 액체 가스의 흐름을 허용하는 개방 위치와, 이러한 추가 도관에서 가스의 흐름을 방지하는 폐쇄 위치를 취하도록 구성된다. 본 발명의 맥락을 벗어남이 없이, 이것은 단지 예시적인 실시예이고, 제 2 펌프가 열 교환기의 제 1 패스만을 공급하도록 제공될 수 있고 그리고 제 3 펌프가 제 2 열 교환기에 공급하기 위해 제공될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
대안적으로, 재액화 시스템에는 제 2 열 교환기가 없고, 제 1 열 교환기를 떠나는 압축 가스는 예를 들어 탱크의 바닥에 위치된 버블링 장치를 통해 탱크로 직접 리턴된다. 이러한 대안에 따르면, 다음에 제 1 열 교환기에서 나오는 가스는 탱크에서 액체 상태로 존재하는 가스와 접촉하여 응축되는 버블의 형태로 방출된다.
이들은 단지 예시적인 실시예이고 그리고 본 발명과 양립 가능한 임의의 다른 재액화 시스템이 고려될 수 있음이 이해된다.
본 발명의 특징에 따르면, 상기 제 1 압축 부재는 0.35bar와 0.7bar 사이의 압력을 갖는 가스가 공급되고 그리고 이러한 가스를 2bar와 13bar 사이의 압력으로 압축하도록 구성되며, 상기 제 2 압축 부재는 1bar와 동등한 압력을 갖는 가스가 공급되고 그리고 이 가스를 5bar와 20bar 사이의 압력으로 압축하도록 구성된다.
본 발명의 제 1 예시적인 실시예에 따르면, 적어도 하나의 파이프라인이 탱크의 헤드스페이스와 제 1 압축 부재의 중간 입구 사이에 배치되고, 적어도 하나의 제어 부재가 이러한 적어도 하나의 파이프라인 상에 배치된다.
예를 들어, 제어 장치는 전부 또는 전무 밸브, 즉 파이프라인에서 가스의 흐름을 허용하는 개방 위치와 이러한 파이프라인에서 가스의 흐름을 차단하는 폐쇄 위치를 취하도록 구성된 밸브일 수 있다.
이러한 제 1 예시적인 실시예에 따르면, 제 1 압축 부재는 공급 라인으로부터 가스가 공급되는 적어도 하나의 메인 입구와, 탱크의 헤드스페이스로부터 가스 상태로 취출된 가스가 공급되는 적어도 중간 입구를 포함한다. 환언하면, 제 1 압축 부재는 증발 가스, 및 탱크의 헤드스페이스로부터 가스 상태로 직접 취출된 가스가 교대로 또는 동시에 공급하도록 설계된 것으로 이해된다.
따라서, 이러한 제 1 예시적인 실시예에 따르면, 제 2 압축 부재가 고장난 경우, 제어 부재는, 탱크의 헤드스페이스로부터 가스 상태로 취출된 가스가 적어도 하나의 가스 소비 기구에 보내지도록 제 1 압축 부재에 의해 압축될 수 있도록 파이프라인 내의 가스의 통과를 승인한다. 이러한 제 1 예시적인 실시예에 따르면, 제 2 압축 부재는 탱크의 헤드스페이스로부터 가스 상태로 취출된 가스가 적어도 하나의 가스 소비 기구에 공급되도록 구성된다. 환언하면, 어떤 압축 부재가 고장나더라도, 탱크의 헤드스페이스에서 가스 상태로 취출된 가스를 적어도 하나의 가스 소비 기구에 공급할 수 있으며, 그에 따라 탱크 내의 압력이 이러한 탱크에 대한 허용 가능한 수준으로 유지된다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 상기 제 1 압축 부재와 상기 제 2 압축 부재는 서로 직렬로 배치된다. 이러한 제 2 예시적인 실시예에 따르면, 적어도 하나의 제 1 도관은 제 1 압축 부재의 출구와 제 2 압축 부재의 입구 사이에 배치되며, 적어도 하나의 압력 제어 수단은 이러한 적어도 하나의 제 1 도관 상에 배치된다. 예를 들어, 압력 제어 수단은 팽창 부재, 즉 이러한 제 1 도관을 흐르는 가스의 압력을 감소시키도록 구성된 부재일 수 있다. 유리하게, 이는 제 1 압축 부재가 열 교환기에 의해 증발된 가스를 정확한 작동을 보장하고 마모를 제한하기에 충분한 압력 차이로 압축할 수 있게 하다. 따라서, 다음에 제 1 압축 부재에 의해 압축된 가스는 제 2 압축 부재에 의해 적어도 하나의 가스 소비 기구의 요구사항과 양립 가능한 압력으로 압축되기 전에 압력 제어 수단에 의해 팽창된다.
이러한 제 2 예시적인 실시예에 따르면, 상기 제 1 압축 부재는 0.35bar와 0.7bar 사이의 압력을 갖는 가스가 공급되고 그리고 이 가스를 2bar와 6bar 사이의 압력으로 압축하도록 구성되며, 상기 제 2 압축 부재는 1bar와 동등한 압력 또는 1bar와 실질적으로 동등한 압력을 갖는 가스가 공급되고 그리고 이 가스를 5bar와 20bar 사이의 압력으로 압축하도록 구성된다.
대안적으로, 이러한 일련의 압축은 적어도 하나의 가스 소비 기구의 요구사항보다 높은 압력으로 가스를 압축하고, 적어도 하나의 팽창 장치는 제 2 압축 부재와 적어도 하나의 가스 소비 기구 사이에 배치되며, 다음에 이러한 팽창은 제 1 압축 부재에 의해 그리고 제 2 압축 부재에 의해 압축된 가스의 압력을 적어도 하나의 가스 소비 기구의 요구사항과 양립 가능한 압력으로 감소시키도록 구성된다.
본 발명의 제 2 예시적인 실시예에 따르면, 적어도 하나의 제 2 도관은 제 1 열 교환기의 제 2 패스의 출구와 제 1 압축 부재의 입구 사이에 배치될 수 있고, 적어도 하나의 제 1 흐름 제어 수단은 이러한 적어도 하나의 제 2 도관 상에 배치된다. 이러한 제 1 흐름 제어 수단은 예를 들어 전부 또는 전무 밸브, 즉 제 2 파이프에서 가스 흐름을 허용하는 개방 위치 및 제 2 파이프에서 이러한 가스 흐름을 방지하는 적어도 하나의 폐쇄 위치를 취하도록 구성된 밸브일 수 있다. 따라서, 이러한 제 2 예시적인 실시예에 따르면, 제 1 압축 부재가 고장난 경우, 가스 소비 기구는 탱크의 헤드스페이스로부터 가스 상태로 취출하고 그리고 제 2 압축 부재에 의해 압축된 가스가 공급된다. 제 2 압축 부재가 고장난 경우, 탱크의 헤드스페이스로부터 가스 상태로 취출된 가스가 제 1 압축 부재로 공급되도록 하기 위해 제 1 흐름 제어 수단을 개방 위치에 둘 수 있으며, 따라서 가스 소비 기구는 탱크의 헤드스페이스로부터 가스 상태로 취출된 가스를 공급받는다.
대안적으로, 제 1 흐름 제어 수단은 압력 제어 부재일 수 있다. 이러한 대안에 따르면, 제 2 압축 부재가 고장난 경우, 탱크의 헤드스페이스로부터 가스 상태로 취출된 가스가 제 1 흐름 제어 수단에 의해 팽창되는 제 2 파이프쪽으로 향하게 되는데, 즉 그 압력이 공급 라인으로부터의 가스의 압력과 동등한 압력, 즉 0.35bar와 0.7bar 사이의 압력으로 감소된다. 따라서, 이러한 대안은 유리하게도, 탱크의 헤드스페이스로부터 가스 상태로 취출된 가스 그리고 탱크로부터 액체 상태로 취출되어 공급 라인에 의해 증발된 가스가 제 1 압축 부재에 동시에 공급되는 것을 가능하게 한다.
따라서, 본 발명의 제 2 예시적인 실시예는, 적어도, 탱크의 헤드스페이스로부터 가스 상태로 취출된 가스를 적어도 하나의 가스 소비 기구에 중단 없이 공급하는 것을 보장할 수 있고, 이에 의해 탱크 내의 허용 가능한 압력, 즉 이러한 탱크를 손상시킬 가능성이 없는 압력을 유지한다.
본 발명의 특징에 따르면, 공급 시스템은 열 교환기로부터 탱크의 바닥으로 액체 상태의 가스를 분배하기 위한 적어도 하나의 수단을 포함한다. 예를 들면, 이러한 분배 수단은 복수의 오리피스가 장착된 램프에 의해 형성된다. 이러한 실시예에 따르면, 오리피스는 램프의 전체 길이방향 치수에 걸쳐 분포되며, 이들 각각의 오리피스는 열 교환기로부터 액체 상태의 가스의 분출을 허용하도록 설계된다.
선택적으로, 액체 또는 2상 상태의 가스가 이러한 제 2 열 교환기를 떠나는 재액화 시스템의 제 2 열 교환기의 출구는 또한 탱크로 되돌려 보내기 위해 이러한 분배 수단에 연결될 수 있다. 유리하게, 이러한 램프는, 이러한 탱크에 액체 상태로 존재하는 가스의 전체 온도를 낮추는 것을 가능하게 하고, 그에 따라 탱크에 기체 상태의 가스가 축적되는 경향이 있는 증발 현상을 제한하는데 참여하도록, 열 교환기로부터 및/또는 탱크의 바닥의 제 2 열 교환기로부터 나오는 액체 상태의 가스를 분배하는 것을 가능하게 한다. 대안적으로, 분배 수단은 단순한 파이프라인에 의해 형성된다.
본 발명은 또한 액화 가스를 운송하기 위한 선박에 있어서, 액화 가스 화물의 적어도 하나의 탱크와, 적어도 하나의 증발 가스 소비 기구와, 본 발명에 따른, 적어도 하나의 가스 소비 기구에 가스를 공급하기 위한 적어도 하나의 시스템을 포함하는, 선박에 관한 것이다. "액화 가스 화물의 탱크"라는 표현은 액화 가스의 운송을 위해 그리고 적어도 하나의 가스 소비 기구에 공급하기 위한 연료로 사용되는 액화 가스용 탱크 양자로 작용하는 탱크와, 적어도 하나의 가스 소비 기구를 공급하기 위한 액화 가스용 탱크로만 사용되는 탱크 양자를 의미한다.
본 발명의 특징에 따르면, 상기 선박은 제 1 압력에서 압축된 가스가 공급되도록 구성된 적어도 하나의 제 1 가스 소비 기구, 및 제 2 압력에서 압축된 가스가 공급되도록 구성된 적어도 하나의 제 2 가스 소비 기구를 포함하며, 상기 제 1 가스 소비 기구 및 제 2 가스 소비 기구 양자는 적어도 하나의 공급 시스템에 의해 공급되도록 구성되며, 상기 제 1 가스 소비 기구의 제 1 공급 압력은 제 2 가스 소비 기구의 제 2 공급 압력보다 높다.
본 발명은 또한 액체 상태의 가스를 선적 또는 하역하기 위한 시스템으로서, 적어도 하나의 육상 수단과, 본 발명에 따른, 액체 상태의 가스를 운송하기 위한 적어도 하나의 선박이 조합된 시스템에 관한 것이다.
마지막으로, 본 발명에 따른, 가스 운송 선박으로부터 액체 상태의 가스를 선적 또는 하역하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 특징, 세부사항 및 이점은 한편으로 하기의 설명 그리고 다른 한편으로 첨부 도면을 참조하여 제한적 표시에 의해 제공된 예시적인 실시예를 읽으면 더 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 예시적인 실시예에 따른 적어도 하나의 가스 소비 기구에 가스를 공급하기 위한 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 제 1 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 시스템의 제 1 작동 모드를 개략적으로 도시한다.
도 3은 도 1에 도시된 제 1 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 시스템의 제 2 작동 모드를 개략적으로 도시한다.
도 4는 도 1에 도시된 제 1 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 시스템의 제 3 작동 모드를 개략적으로 도시한다.
도 5는 제 1 압축 부재가 고장난 경우 본 발명의 제 1 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 6은 제 2 압축 부재가 고장난 경우 본 발명의 제 1 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 제 2 예시적인 실시예에 따른 적어도 하나의 가스 소비 기구에 가스를 공급하는 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 8은 도 7에 도시된 제 2 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 시스템의 제 1 작동 모드를 개략적으로 도시한다.
도 9는 도 7에 도시된 제 2 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 시스템의 제 2 작동 모드를 개략적으로 도시한다.
도 10은 도 7에 도시된 제 2 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 시스템의 제 3 작동 모드를 개략적으로 도시한다.
도 11은 제 1 압축 부재가 고장난 경우 본 발명의 제 2 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 12는 제 2 압축 부재가 고장난 경우 본 발명의 제 2 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 13은 도 7에 도시된 제 2 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 시스템의 제 4 작동 모드를 개략적으로 도시한다.
도 14는 도 7에 도시된 제 2 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 시스템의 제 5 작동 모드를 개략적으로 도시한다.
도 15는 LNG 운반선 탱크와, 이러한 탱크를 선적 및/또는 하역하기 위한 터미널의 기본 개략도이다.
하기의 설명에서, "상류" 및 "하류"라는 용어는 당해 요소를 통한 액체, 가스 또는 2상 상태의 가스의 흐름 방향을 나타내는데 사용된다. 도 2 내지 도 6 및 도 8 내지 도 14에서, 실선은 액체, 가스 또는 2상 상태의 가스가 순환하는 회로 부분을 나타내는 반면에, 점선은 가스가 순환하지 않는 회로 부분을 나타낸다. 마지막으로, 가스 상태의 가스가 차지하는 탱크(200)의 공간은 "탱크(200)의 헤드스페이스(201)"라 하고, 용어 "적어도 하나의 가스 소비 기구(300)에 가스를 공급하기 위한 시스템(100)", "공급 시스템(100)" 및 "시스템(100)"은 동의어로 사용된다.
아래에 제공되는 설명은 선박의 탱크(200)가 천연 가스, 즉 주로 메탄으로 구성된 가스를 함유하는 본 발명의 2개의 특정 예시적인 적용에 관한 것이다. 이것은 단지 하나의 예시적인 적용이고, 본 발명에 따른 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)에 가스를 공급하기 위한 시스템(100)은 탄화수소 또는 수소 가스와 같은 다른 유형의 가스와 함께 사용될 수 있다는 것이 이해된다. 본 발명에 따르면, 이러한 선박의 탱크(200)는 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)에 가스를 공급하기 위한 가스를 포함하는 저장소로서 독점적으로 기능할 수 있거나, 대안적으로 이러한 탱크(200)는 가스 저장소 및 이러한 가스를 위한 수송 탱크로서 기능할 수 있다.
따라서, 도 1 및 도 7은 우선 본 발명의 제 1 예시적인 실시예 및 본 발명의 제 2 예시적인 실시예에 따라 각각 정지되었을 때의 가스 공급 시스템(100)을 개략적으로 도시한다. 시스템(100)은 적어도 하나의 열 교환기(110), 적어도 하나의 제 1 압축 부재(120), 적어도 하나의 제 2 압축 부재(130), 및 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)를 포함한다. 여기에 도시된 본 발명의 제 1 및 제 2 예시적인 실시예에 따르면, 시스템(100)은 가스 재액화 시스템(400)을 더 포함한다.
유리하게, 본 발명의 양 예시적인 실시예에 따르면, 공급 시스템(100)은 가스 소비 기구(300), 예를 들어 엔진에 공급하기 위한 압축 수단으로서 단지 2개의 압축 부재를 포함한다. 이것은 이러한 구성요소의 매우 높은 비용과, 가스 소비 기구(300)에 공급하기 위한 백업 수단을 지속적으로 가져야 한다는 요구사항의 관점에서 특히 유리하다.
본 발명에 따른 재액화 시스템(400)은 적어도 하나의 흐름이 관통 통과하도록 직렬로 배치된 적어도 하나의 제 1 열 교환기(410) 및/또는 적어도 하나의 제 2 열 교환기(420)를 포함한다. 제 1 열 교환기(410)는 제 1 압축 부재(120) 및/또는 제 2 압축 부재(130)에 의해 압축된 가스가 통과하도록 구성된 적어도 하나의 제 1 패스(411)와, 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스가 통과하도록 구성된 적어도 하나의 제 2 패스(412)를 포함한다. 제 2 열 교환기(420)는, 그 일부로서, 제 1 열 교환기(410)의 제 1 패스(411)를 떠나는 압축된 가스가 통과하도록 구성된 적어도 하나의 제 1 패스(421)와, 탱크(200)로부터 액체 상태로 취출된 가스가 통과하도록 구성된 적어도 하나의 제 2 패스(422)를 포함한다. 후술하는 바와 같이, 탱크(200)로부터 액체 상태로 취출된 이러한 가스는 팽창될 수 있는데, 즉 제 2 열 교환기(420)의 제 2 패스(422)로 보내지기 전에 그 압력이 감소될 수 있다.
따라서, 제 1 열 교환기(410)는 압축된 가스와, 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스 사이의 열 교환을 작동시키도록 구성된다. 결과적으로, 압축된 가스는 가스 또는 2상 상태로, 즉 가스와 액체의 혼합물로 제 1 열 교환기(410)를 떠나며, 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스는 제 1 열 교환기(410)의 제 2 패스(412)를 통과할 때 데워진다. 다음에 제 1 열 교환기(410)를 통과할 때 가열된 가스는 압축되기 위해 압축 부재(120, 130) 중 하나로 보내지고, 다음에 적어도 부분적으로 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)로 보내진다.
제 2 열 교환기(420)는, 그 일부로서, 제 1 열 교환기(410)의 제 1 패스(411)로부터 나오는 2상 가스와 탱크(200)로부터 액체 상태로 취출된 가스 사이의 열 교환을 수행하도록 구성된다. 2상 가스는 제 2 열 교환기(420)를 통과하면서 응축되어 다음에 탱크(200)의 바닥(203)으로 되돌아가고, 다음에 탱크(200)에서 액체 상태로 취출된 가스는 열 교환기(420)를 통과하면서 가열된다.
여기에 도시되지 않은 실시예에 따르면, 재액화 시스템은 제 2 열 교환기가 없을 수 있다. 이러한 실시예에 따르면, 제 1 열 교환기의 제 1 패스는 예를 들어 탱크의 바닥에 배치된 버블링 장치에 연결된다. 다음에 제 1 열 교환기에서 나오는 2상 상태의 가스는 탱크의 바닥에 존재하는 액체 상태의 가스와 접촉하여 응축되는 버블의 형태로 탱크의 바닥으로 분출된다.
"탱크(200)의 바닥(203)"이라는 표현은 탱크(200)의 바닥 벽(202)과, 이러한 바닥 벽(202)에 평행하고 그리고 탱크의 전체 높이(h)의 최대 20%에 배치되는 평면 사이로 연장되는 탱크(200)의 부분을 의미하며, 이러한 전체 높이(h)는 직선 라인의 길이를 따라서 이러한 탱크(200)의 2개의 대향 단부 사이에서 탱크(200)의 바닥 벽(202)에 수직인 직선을 따라 측정된다.
유리하게, "탱크의 바닥"을 한정하는데 참여하는 바닥 벽(202)에 평행한 평면은 탱크의 전체 높이(h)의 10%에 배치될 수 있다.
이들은 본 발명의 예시적인 실시예일 뿐이며, 본 발명과 양립 가능한 임의의 다른 재액화 시스템이 본 발명의 맥락을 벗어나지 않고 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 별도의 냉매 유체 회로를 포함하는 재액화 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 공급 시스템(100)은 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)에 공급하기 위한 적어도 하나의 공급 라인(123)을 포함하고, 이러한 공급 라인은 탱크(200)로부터 액체 상태로 취출되고, 탱크(200)의 헤드스페이스(201)에서 가스의 압력보다 낮은 압력을 받는 가스가 통과되도록 구성된다. 본 발명의 예시적인 적용에 따르면, 탱크(200)의 헤드스페이스(201) 내의 가스는 대기압과 동등하거나 실질적으로 동등한 압력, 즉 1bar 정도의 압력을 갖는다.
본 발명에 따른 공급 시스템(100)은 탱크(200)의 바닥(203)에 배치된 적어도 하나의 펌프(141), 및 이러한 펌프(141)와 공급 라인(123) 사이에 배치된 적어도 하나의 팽창 수단(170)을 포함하고, 펌프(141)와 팽창 수단(170)은 공급 라인(123)의 공급을 보장하도록 구성된다. 다음의 설명은 상기 공급 라인(123)의 예시적인 실시예를 제공하지만, 상기 공급 라인(123)은 본 발명의 맥락에서 벗어나지 않고 상이한 형태를 취할 수 있다는 것이 이해된다.
따라서, 적어도 하나의 제 1 도관(101)은 열 교환기(110)의 제 1 패스(111)와 제 1 펌프(140) 사이에 배치된다. 적어도 하나의 제 2 도관(102)은 열 교환기(110)의 제 2 패스(112)와 제 2 펌프(141) 사이에 배치된다. 제 1 펌프(140)와 제 2 펌프(141) 양자는 액체 상태의 가스를 취출하고 이것을 열 교환기(110)의 제 1 및 제 2 패스(111, 112)로 보내도록 탱크(200)의 바닥(203)에 배치된다. 제 3 도관(103)은 열 교환기(110)의 제 2 패스(112)와 제 1 압축 부재(120) 사이에서 연장되며, 이러한 제 2 패스(112)와 제 3 도관(103)은 전술한 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)의 공급 라인(123)을 적어도 부분적으로 형성한다. 보다 구체적으로, 이러한 제 3 도관(103)은 열 교환기(110)의 제 2 패스(112)와 제 1 압축 부재(120)의 메인 입구(121) 사이에서 연장된다.
본 발명에 따르면, 적어도 하나의 팽창 수단(170)은 제 2 도관(102) 상에, 즉 열 교환기(110)의 제 2 패스(112)와 제 2 펌프(141) 사이에 배치된다. 따라서, 이러한 팽창 수단(170)은 제 2 펌프(141)에 의해 운반되는 액체 상태의 가스를 팽창시키도록 구성되며, 즉 제 2 펌프(141)가 열 교환기의 제 2 패스(112)에 합류하기 전에 액체 상태의 이러한 가스의 압력을 감소시키도록 구성된다. 환언하면, 열 교환기(110)의 상류에 배치된 팽창 수단(170)은 이러한 열 교환기(110)의 제 1 패스(111)를 흐르는 가스와 제 2 패스(112)를 흐르는 가스 사이에 압력 차이를 생성하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 열 교환기(110)의 제 1 패스(111)에서 순환하는 액체 상태의 가스는 탱크(200) 내의 액체 상태로 수용된 가스의 압력과 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 압력을 가지며, 열 교환기(110)의 제 2 패스(112)에서 순환하는 가스의 압력은 탱크(200) 내의 액체 상태로 수용된 가스의 압력보다 낮은 압력을 갖는다. 따라서, 제 2 패스(112)를 흐르는 가스는 열 교환기(110)의 제 2 패스(112)를 통과할 때 증발된다.
그 결과, 이러한 열 교환기(110)에서 열 교환이 일어나, 열 교환기(110)의 제 1 패스(111)를 통과하면서 액체 상태의 가스가 냉각되고 그리고 열 교환기(110)의 제 2 패스(112)를 통과하면서 팽창된 액체 상태의 가스가 증발된다.
여기에 도시되지 않은 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 열 교환기는 탱크의 헤드스페이스에서 가스의 압력보다 낮은 압력을 받는 가스에 의해 공급되는 단일 제 1 패스를 포함할 수 있고, 탱크 내의 액체 상태로 수용된 가스와 접촉하여 침지될 수 있다. 이러한 예시적인 실시예에 따르면, 전술한 것과 유사한 열 교환이 열 교환기에서 순환하는 팽창된 가스와, 이러한 열 교환기가 접촉하여 배치되는 액체 가스 사이에서 일어난다.
추가 도관(423)은 제 2 열 교환기(420)의 제 2 패스(422)와 제 1 도관(101) 사이에 배치되고, 적어도 하나의 제 1 제어 밸브(171)는 이러한 추가 도관(423)에 배치된다. 이러한 제 1 제어 밸브(171)는 추가 도관(423)에서 액체 가스의 순환을 허용하는 개방 위치와, 이러한 추가 도관(423)에서 가스의 순환을 방지하는 폐쇄 위치 사이를 취하도록 구성된다.
제 4 도관(104)은 열 교환기(110)의 제 1 패스(111)와 탱크(200)의 바닥(203) 사이에 배치된다. 도시된 바와 같이, 이러한 제 4 도관(104)은 특히 열 교환기(110)의 제 1 패스(111)와, 탱크(200)의 바닥(203)에서 액체 상태의 가스를 분배하기 위한 수단(210) 사이에 배치된다. 여기에 도시된 실시예에 따르면, 이러한 분배 수단(210)은 탱크(200)의 바닥(203)에 배치된 램프(212)에 의해 형성된다. 아래에 추가로 설명되는 바와 같이, 이러한 램프(212)는 유리하게 열 교환기(110)를 통과할 때 냉각된 가스가 탱크(200)의 바닥(203)에 분배되도록 허용한다. 여기에 도시되지 않은 예시적인 실시예에 따르면, 다음에 이러한 분배 수단(210)은 탱크(200)의 바닥(203)으로 직접 개방되는 제 4 도관(104)에 의해 단순히 형성될 수 있다.
제 5 도관(105)은, 그 일부로서, 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)에 연결되는 제 6 도관(106)과 제 1 압축 부재(120) 사이에서 연장된다. 환언하면, 제 2 펌프(141)에 의해 탱크(200)로부터 액체 상태로 취출되고 그리고 열 교환기(110)의 제 2 패스(112)를 통과할 때 증발되는 가스는 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)를 공급하기 위한 것이다.
또한, 제 7 도관(107)은 제 2 압축 부재(130)와 제 6 도관(106) 사이에 배치된다는 점에 유의해야 한다. 이러한 제 7 도관(107)은 특히 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출되고 그리고 제 2 압축 부재(130)에 의해 압축된 가스를 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)에 공급하는 것을 가능하게 한다.
환언하면, 제 1 압축 부재(120)와 제 2 압축 부재(130) 양자는 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)에 독립적으로 공급되도록 설계된 것으로 이해된다. 따라서, 제 1 압축 부재(120)와 제 2 압축 부재(130) 양자는 가스 소비 기구(300)의 요구사항에 부합하는 압력, 즉 공급할 가스 소비 기구(300)의 유형에 따라 5bar와 20bar 사이의 절대 압력 또는 150bar 초과의 압력으로 가스를 압축하도록 구성된다. 제 1 압축 부재(120)는 또한 열 교환기(110)의 제 2 패스(112)로부터의 가스를, 탱크(200)의 헤드스페이스(201)에 가스 상태로 존재하는 가스의 압력보다 낮은 압력으로부터 탱크(200)의 헤드스페이스(201)에 가스 상태로 존재하는 가스의 이러한 압력보다 높거나 또는 동일한 압력으로 압축하도록 설계된다. 예를 들어, 제 1 압축 부재(120)는 0.35bar와 0.7bar 사이의 절대 압력으로부터 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)의 요구사항에 양립 가능한 압력, 즉 1.1bar 보다 높은 압력, 예를 들어 5bar와 20bar 사이의 압력까지 열 교환기(110)의 제 2 패스(112)로부터의 가스를 압축하도록 설계된다.
이것은 탱크(200)의 헤드스페이스(201)에 가스 상태로 존재하는 가스의 압력보다 낮은 압력으로부터 탱크(200)의 헤드스페이스(201)에 가스 상태로 존재하는 가스의 압력보다 높거나 또는 이러한 압력과 동일한 압력까지 열 교환기(110)의 제 2 패스(112)로부터의 가스를 압축하도록 설계된 제 2 압축 부재(130)에 동일하게 적용된다. 예를 들어, 제 2 압축 부재(130)는 0.35bar와 0.7bar 사이의 절대 압력으로부터 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)의 요구사항에 양립 가능한 압력, 즉 1.1bar보다 높은 압력, 예를 들어 5bar와 20bar 사이의 압력까지 열 교환기의 제 2 패스(112)로부터의 가스를 압축하도록 설계된다.
여기에 도시되지 않은 예시적인 실시예에 따르면, 제 1 압축 부재 및 제 2 압축 부재는 적어도 하나의 가스 소비 기구의 요구사항에 양립 가능한 압력보다 높은 압력으로 각각 공급하는 가스를 압축하도록 구성된다. 이러한 예시적인 실시예에 따르면, 적어도 하나의 팽창 장치는 제 1 압축 부재 및 제 2 압축 부재의 하류 그리고 가스 소비 기구의 상류에 배치되고, 이러한 팽창 장치는 제 1 압축 부재 및/또는 제 2 압축 부재에 의해 압축된 가스의 압력을 가스 소비 기구의 요구사항에 양립 가능한 압력으로 감소시키도록 구성된다. 예를 들어, 이러한 팽창 장치는 제 6 도관에 배치될 수 있다.
제 8 도관(108)은 전술과 같이 제 6 도관(106)과 재액화 시스템(400) 사이, 즉 이러한 재액화 시스템(400)의 제 1 열 교환기(410)의 제 1 패스(411)와 제 6 도관(106) 사이에서 연장된다. 아래에서 상세하게 설명하는 바와 같이, 적어도 하나의 제 2 제어 밸브(180)는 제 6 도관(106)을 통해 흐르는 압축된 가스의 통과를 허용하거나 방지하기 위해 이러한 제 8 도관(108)에 배치된다. 예를 들어, 제 2 제어 밸브(180)는 "전부 또는 전무(all-or-nothing)" 밸브, 즉 제 8 도관(108)을 통한 압축된 가스의 통과를 허용하는 개방 위치와, 이러한 제 8 도관(108)을 통한 가스의 흐름을 방지하는 폐쇄 위치를 취하도록 구성된 밸브일 수 있다.
마지막으로, 제 9 도관(109)은 제 1 열 교환기(410)의 제 2 패스(412)와 압축 부재(120, 130) 중 하나 또는 다른 하나 사이에 배치된다. 다시 말해, 이러한 제 9 도관(109)은 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스를 제 1 압축 부재 및/또는 제 2 압축 부재(130)에 공급하고, 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)에 공급하도록 의도된다.
도 1의 실시예에 대해 도시된 제 1 예시적인 실시예에 따르면, 파이프라인(119)은 또한 제 1 압축 부재(120)의 중간 입구(122)와 제 9 도관(109) 사이에 배치되고, 적어도 하나의 제어 부재(181)는 이러한 파이프라인(119) 상에 배치된다. 이러한 제 1 압축 부재(120)가 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스를 공급받는 제 1 압축 부재(120)의 중간 입구(122)는 열 교환기(110)를 통과할 때 증발된 가스를 공급받는 이러한 제 1 압축 부재(120)의 메인 입구(121)와 분리되어 있음에 유의한다. 이들 2개의 개별 입구는 제 1 압축 유닛(120)이 이러한 2개의 상이한 압축 수준으로 공급되도록 한다. 실제로, 이전에 언급된 바와 같이, 증발된 가스는 탱크(200)의 헤드스페이스(201)에 가스 상태로 존재하는 가스의 압력보다 낮은 압력에서 열 교환기(110)를 떠난다. 예를 들어, 증발된 가스는 0.35bar와 0.7bar 사이의 1bar 미만의 절대 압력에서 열 교환기(10)를 떠나는 반면, 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스는 약 1bar의 절대 압력을 갖는다. 따라서, 중간 입구(122)는 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스가 열 교환기(110)로부터의 흐름의 중간 압축 후에 압축된 흐름에 합류하는 것을 허용한다. 이것은 특히 제 1 압축 부재(120) 및 /또는 제 2 압축 부재(130)가 다단 부재인 경우이다.
도 7에 도시된 제 2 예시적인 실시예에 따르면, 적어도 하나의 제 1 도관(128)은 제 5 도관(105)과 제 9 도관(109) 사이에 배치되고, 적어도 하나의 압력 제어 수단(182)은 이러한 제 1 도관(128) 상에 배치된다. 따라서, 이러한 제 1 도관(128)은 제 1 압축 부재(120)의 출구(124)와 제 2 압축 부재(130)의 입구(131) 사이로 연장되고, 열 교환기(110)에 의해 증발되고 그리고 제 1 압축 부재(120)에 의해 압축된 가스를 제 2 압축 부재(130)에 공급하는 것을 허용한다. 압력 제어 수단(182)은 예를 들어 이러한 가스가 제 2 압축 부재(130)에 공급되기 전에 제 1 압축 부재(120)에 의해 압축된 가스의 압력을 감소시키도록 구성된 팽창 부재일 수 있다. 또한, 이러한 압력 제어 수단(182)은 제 1 도관(128)에서 가스의 순환을 방지하는 폐쇄 위치를 취하도록 구성된다. 유리하게, 이러한 압력 제어 수단(182)은 이러한 제 1 압축 부재(120)의 최적의 작동을 허용하기에 충분한 제 1 압축 부재(120)의 입구(125)와 출구(124) 사이의 압력 차이를 갖는 것을 가능하게 한다. 환언하면, 가스는 제 1 압축 부재에 의해 제 1 압력으로 압축되며, 다음에 제 2 압축 부재(130)에 의해 가스 소비 기구(300)의 요구사항에 양립 가능한 압력으로 다시 압축되기 전에 압력 제어 수단(182)에 의해 팽창된다. 예를 들어, 제 1 압축 부재(120)는 0.35bar와 0.7bar 사이의 압력에서 2bar와 6bar 사이의 압력으로 가스를 압축하도록 구성된다. 다음에, 가스는 압력 제어 수단(182)에 의해 대략 1bar의 압력으로 팽창되고, 다음에 제 2 압축 부재(130)는 1bar의 압력으로부터 5bar와 20bar 사이의 압력까지, 즉 가스 소비 기구(300)의 요구사항에 양립 가능한 압력까지 이러한 가스를 압축하도록 구성된다.
적어도 하나의 제 2 도관(129)은 제 1 압축 부재(120)의 입구(125)와 제 9 도관(109) 사이에 배치되고, 적어도 하나의 제 1 흐름 제어 수단(183)은 이러한 제 2 도관(129)에 배치된다. 본 발명의 이러한 제 2 예시적인 실시예에 따르면, 제 2 흐름 제어 수단(184)은 제 5 도관(105), 즉 제 1 압축 부재(120)와 가스 소비 기구(300) 사이에 더 배치된다. 예를 들어, 제 1 흐름 제어 수단(183)과 제 2 흐름 제어 수단(184)은 "전부 아니면 전무" 밸브, 즉 밸브가 배치된 도관을 가스가 통과할 수 있게 허용하는 개방 위치, 또는 밸브가 이러한 도관을 통해 가스가 통과하는 것을 방지하는 폐쇄 위치를 취하도록 구성된 밸브일 수 있다. 대안적으로, 그리고 도 13을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 제 1 흐름 제어 수단(183)은 압력 제어 부재, 즉 그것을 통과하는 가스의 압력을 감소시키도록 구성된 부재일 수 있다. 또 다른 대안에 따르면, 제 1 흐름 제어 수단(183)은 전부 또는 전무 밸브일 수 있고, 압력 제어 부재를 지지하는 분기부는 제 1 흐름 제어 수단을 지지하는 이러한 제 2 도관(129)과 평행하게 배치될 수 있으며, 가스는 시스템(100)의 작동 모드에 따라서 제 2 도관(129) 또는 이러한 제 2 도관(129)에 평행한 분기부를 통해 흐르도록 구성된다.
마지막으로, 본 발명의 제 2 예시적인 실시예는, 여기에 도시되지 않은 2개의 가스 재순환 라인이 제 1 압축 부재(120)와 제 2 압축 부재(130)에 각각 평행하게 제공된다는 점에서 제 1 예시적인 실시예와 상이하며, 이들 재순환 라인 각각은 적어도 하나의 압력 제어 수단을 지지한다. 유리하게, 이러한 압력 제어 수단은 제 1 압축 부재(120) 및 제 2 압축 부재(130)가 예를 들어 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)의 요구사항에 따라 그들에게 공급된 가스를 상이한 압력으로 압축할 수 있게 한다.
예를 들어, 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)는 이중 연료 디젤 전기(Dual Fuel Diesel Electric: DFDE) 발전기, 즉 선박에 전력을 제공하도록 구성된 가스 소비 기구일 수 있다. 가스 소비 기구(300)는 또한 ME-GI 또는 XDF 엔진과 같은 선박의 적어도 하나의 추진 엔진일 수 있다. 이것은 단지 본 발명의 하나의 예시적인 실시예이고, 본 발명의 맥락을 벗어나지 않고 상이한 가스 소비 기구가 제공될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
본 발명의 제 1 예시적인 실시예를 참조하여, 3가지 작동 모드: 탱크(200)의 헤드스페이스(201)에서 가스 상태로 존재하는 가스의 일부만이 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)에 의해 소비되며 그리고 탱크(200)의 헤드스페이스(201)에서 가스 상태로 존재하는 이러한 가스의 다른 부분이 탱크(203)의 바닥으로 복귀되기 전에 재액화 시스템(400)에 의해 재액화되는 제 1 작동 모드와; 탱크(200)의 헤드스페이스(201)에 가스 상태로 존재하는 가스의 양이 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)를 공급하기에 불충분하고 그리고 가스가 탱크(200)로부터 액체 상태로 취출되고 그리고 이러한 불충분함을 보충하기 위해 열 교환기(110)에 의해 증발되는 제 2 및 제 3 작동 모드를 이제 설명할 것이다. 후술하는 바와 같이, 제 2 작동 모드는 제 3 작동 모드와 상이한테, 제 2 작동 모드에서, 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)에 제 1 압축 부재(120)에 의해 압축된 가스 및 제 2 압축 부재에 의해 압축된 가스가 공급되는 반면에, 제 3 작동 모드에서, 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)에 제 1 압축 부재에 의해서만 압축된 가스가 공급된다.
따라서, 도 2는 본 발명의 제 1 예시적인 실시예에 따른 시스템(100)의 제 1 작동 모드를 도시한다. 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)에는, 이러한 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)의 요구사항에 양립 가능한 압력으로 제 2 압축 부재(130)에 의해 압축되기 전에 제 1 열 교환기(410)를 통과하는, 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스가 공급된다. 따라서, 압축된 가스의 일부는 가스 소비 기구(300)에 공급되는 반면, 이러한 압축 가스의 다른 부분은 재액화 시스템(400)으로 보내진다. 이러한 상황은, 예를 들어 가스 소비 기구(300)가 탱크(200)에서 증발하는 가스의 양보다 적게 소비하는 경우에 발생한다.
따라서, 재액화 시스템(400)으로 보내진 압축 가스의 일부는 제 1 열 교환기(410) 내에서 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스와의 열 교환에 의해 먼저 부분적으로 냉각되고, 그 다음 가스 또는 2상 상태의 제 1 열 교환기(410)를 떠나는 이러한 가스는 탱크(200)로부터 액체 상태로 취출된 가스와 열 교환에 의해 그 응축을 완료하고, 제 1 제어 밸브(171)에 의해 팽창되며, 이러한 열 교환은 제 2 열교환기(420) 내에서 수행된다. 따라서 제 2 열 교환기(420)의 출구에서 이렇게 응축된 가스는 제 4 도관(104)을 통해 탱크의 바닥으로 복귀된다. 앞서 언급한 바와 같이, 이러한 제 4 도관(104)은 도달하는 액체 상태의 가스의 넓은 표면에 걸쳐 방출 및 분포를 허용하도록 구성되는 복수의 오리피스(211)를 갖는 램프(212)에 연결된다.
또한, 열 교환기(110)에 전력이 공급되지 않는데, 즉 제 2 펌프(141)가 정지된다. 실제로, 이전에 설명된 바와 같이, 이러한 열 교환기(110)는 가스 소비 기구(300)에 공급하기 위해 탱크(200)로부터 액체 상태로 취출된 가스를 증발시키는 것을 가능하게 한다. 탱크(200)의 헤드스페이스(201)에 가스 상태로 존재하는 가스가 이러한 가스 소비 기구(300)를 공급하기에 충분한 경우, 이러한 열 교환기(110)는 작동할 필요가 없고, 따라서 제 2 펌프(141)가 정지될 수 있다.
한편, 탱크(200)의 헤드스페이스(201)에 가스 상태로 존재하는 가스의 양이 가스 소비 기구(300)에 공급하기에 불충분한 경우, 다음에 제 2 펌프(141)가 작동되어 열 교환기에 공급된다. 이것은, 예를 들어, 본 발명의 제 1 예시적인 실시예에 따른 시스템(100)의 제 2 작동 모드를 나타내는 도 3에 도시되어 있다. 따라서, 이러한 제 2 작동 모드에 따르면, 제 1 펌프(140) 및 제 2 펌프(141) 양자는 열 교환기(110)를 공급하도록 턴 온되고, 따라서 가스 소비 기구(300)에 증발된 가스를 공급하고, 다음에 재액화 시스템(400)은 턴 오프되는데, 즉 제 2 제어 밸브(180)가 폐쇄 위치에 있고 그리고 제 1 제어 밸브(171)가 추가 파이프(423)에서 가스의 순환을 방지하며, 탱크(200)의 헤드스페이스(201)에 가스 상태로 존재하며 그리고 제 2 압축 부재(130)에 의해 압축된 모든 가스는 가스 소비 기구(300)에 의해 소비된다. 따라서, 이러한 제 2 작동 모드에 따르면, 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)는 탱크(200)로부터 액체 상태로 취출되고, 열 교환기(110)에서 증발되고 그리고 제 1 압축 부재(120)에 의해 압축된 가스를 공급받고, 또한 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출되고 그리고 제 2 압축 부재(130)에 의해 압축되는 가스를 공급받는다.
앞서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 공급 시스템(100)은 또한, 유리한 방식으로, 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스 그리고 액체 및 증발된 상태로 취출된 가스를 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)에 공급하기 위해서 제 1 압축 부재(120)만을 사용하는 것을 가능하게 한다. 이러한 작동 모드는 도 4에 도시된 제 3 작동 모드에 대응한다.
이러한 제 3 작동 모드는 특히, 제 2 압축 부재(130)가 정지되고 그리고 제어 부재(181)가 그 개방 위치에 있고, 그에 따라 파이프(119) 내의 가스의 순환을 허용한다는 점에서 제 2 작동 모드와 상이하다. 상술한 바와 같이, 열 교환기(110)를 통과할 때 증발된 가스는 제 1 압축 부재(120)에 도달하며, 여기에서 가스 소비 기구(300)의 요구사항에 양립 가능한 압력으로 압축된다. 탱크(200)의 헤드스페이스(201)에서 가스 상태로 취출된 가스는 제 1 열 교환기(410)를 통과하고, 여기에서 그 흡입과 관련된 것 이외에 온도 또는 압력의 변경을 겪지 않고, 다음에 제 1 파이프(119)를 통해 흐르며, 이 파이프(119)에 의해 그 중간 입구(122)를 통해 제 1 압축 부재(120)와 연결된다. 다음에, 제 1 압축 부재(120)는 이러한 가스를 가스 소비 기구(300)의 요구사항과 양립 가능한 압력으로 압축하도록 구성된다.
이러한 제 3 작동 모드에 따르면, 제 1 압축 부재(120)는 예를 들어 다단 압축기일 수 있다. 따라서, 그 메인 입구(121)를 통해 제 1 압축 부재(120)에 공급되는 증발된 가스는 탱크(200)의 헤드스페이스(201)에서 가스 상태로 존재하는 가스의 압력과 동등한 압력으로 압축된다. 다음에, 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스가, 이러한 증발된 가스가 이미 가스의 압력으로 압축된 제 1 압축 부재(120)의 지점에서 증발된 가스와 혼합되도록, 제 1 압축 부재(120)의 중간 입구(122)는 배열된다. 다음에, 제 1 압축 부재(120)는 그에 따라 형성된 가스 혼합물을 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)의 요구사항과 양립 가능한 압력으로 압축하도록 설계된다.
유리하게, 이러한 제 3 작동 모드는 또한 제 2 압축 부재(130)의 가능한 고장을 보상하는 것을 가능하게 하는데, 즉 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스에 의해 그리고 탱크(200)로부터 액체 상태로 취출되고 열 교환기(110)에 의해 증발된 가스에 의해 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)에 공급하는 것을 유지할 수 있다.
또한, 가스 상태의 탱크 헤드스페이스에 함유된 가스의 양이 적어도 하나의 가스 소비 기구의 요구사항과 동등하거나 실질적으로 동등한, 여기에 도시되지 않은 "평형"이라고 하는 제 4 작동 모드가 있다. 이러한 제 4 작동 모드에 따르면, 그에 따라 제 1 펌프 및 제 2 펌프가 정지되고, 열 교환기 또는 재액화 시스템이 작동하지 않으며, 다음에 가스 소비 기구는 탱크(200)의 헤드스페이스(201)에 존재하는 가스 상태의 가스를 흡입하는 제 1 압축 부재에 의해 또는 제 2 압축 부재에 의해 공급된다.
도 5는 제 1 압축 부재(120)가 고장난 경우 본 발명의 제 1 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 시스템(100)을 도시한다. 제 1 압축 부재(120)의 고장의 경우에, 가스 소비 기구(300)의 공급은 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스에 의해 보장된 채로 유지되며, 이는 또한 탱크(200)의 압력이 허용 가능한 값으로 유지되는 것을 허용하는 것을 이러한 도 5로부터 이해된다. 이러한 상황에서, 이러한 도 5는 도 2에 도시된 시스템(100)의 제 1 작동 모드와 동일한 모드를 예시한다.
도 6은 제 2 압축 부재(130)가 고장난 제 1 예시적인 실시예에 적용된 제 1 작동 모드를 그 일부로서 도시한다. 도시된 바와 같이, 제 2 압축 부재(130)의 고장의 경우에, 제어 부재(181)는 탱크(200)의 헤드스페이스로부터 가스 상태로 취출된 가스가 제 1 압축 부재(120)에 도달하도록 개방되며, 여기에서 가스 소비 장치(300)의 요구사항과 양립 가능한 압력으로 가스가 증가된다. 제 1 작동 모드를 도시하는 이러한 도면에서, 재액화 시스템이 활성화되는데, 즉, 제 2 제어 밸브(180)가 개방되고 그리고 제 1 펌프(140)는 제 2 열 교환기(420)를 공급하도록 작동되는 반면, 열 교환기(110)는 오프된다. 이러한 양태에 대해, 도 2의 설명은 도 5에 준용된다.
따라서, 본 발명의 제 1 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 시스템(100)은 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스를 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)에 중단 없이 공급할 수 있게 하여, 탱크(200) 내의 압력이 이러한 탱크(200)에 대해 허용 가능한 값, 즉 탱크(200)를 손상시킬 가능성이 없는 압력으로 유지되는 것을 보장한다. 이러한 양태와 병행하여, 2개의 압축 부재는 또한 0.35bar와 0.7bar 사이의 절대 압력에서 열 교환기(110)의 제 1 패스(112)에서 증발된 가스를 흡입하고, 이러한 가스를 당해 가스 소비 기구(300)에 따라 5bar와 20bar 사이, 또는 150bar 초과의 절대 압력으로 가져오도록 설계된다.
제 1 예시적인 실시예를 참조하여 방금 제공된 제 1 작동 모드의 설명은 도 8에 도시된 제 2 예시적인 실시예의 제 1 작동 모드에 준용하여 적용된다. 환언하면, 제 1 작동 모드에 따르면, 제 2 펌프(141)는 정지되고, 압력 제어 수단(182), 제 1 흐름 제어 수단(183) 및 제 2 흐름 제어 수단(184)은 모두 그들 폐쇄 위치에 있고, 제 1 압축 부재(120)는 오프되어 있고, 가스 소비 기구(300)의 공급은 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스에 의해 보장되고, 제 2 압축 부재(130)에 의해 압축된다. 재액화 시스템의 작동에 대해서는, 도 2를 참조하여 위에서 제공된 설명이 적용된다.
도 9에 도시된 제 2 작동 모드와 관련하여, 제 2 예시적인 실시예에 따른 시스템(100)은, 특히 가스 흐름 상에서 제 1 압축 부재(120) 및 제 2 압축 부재(130)가 직렬로 작동한다는 점에서 제 1 예시적인 실시예와 상이하다.
도 9는 본 발명의 제 2 예시적인 실시예에 적용된 이러한 제 2 작동 모드를 도시한 것이다. 이하의 설명에서는, 제 2 예시적인 실시예에 적용된 제 2 작동 모드와 제 1 예시적인 실시예에 적용된 제 2 작동 모드를 구별하는 특징들만을 설명한다.
도시된 바와 같이, 이러한 제 2 예시적인 실시예에 따르면, 열 교환기(110)의 제 2 패스(112)를 떠나는 증발 가스는 먼저 제 1 압축 부재(120)에 의해 압축되고, 그 다음 제 1 도관(128)을 통해 제 2 압축 부재(130)로 흐르며, 여기에서 증발된 가스는 가스 소비 기구(300)로 공급되기 전에 제 2 압축을 겪는다. 환언하면, 압력 제어 수단(182)은 가스가 제 1 도관(128)을 통해 흐르도록 하는 반면, 제 1 흐름 제어 수단(183) 및 제 2 흐름 제어 수단(184)은 그들의 폐쇄 위치에 있다. 본 발명에 따르면, 증발된 가스는 0.35bar와 0.7bar 사이의 절대 압력에서 열 교환기(110)를 떠나고, 제 1 압축 부재(120)에 의해, 2bar와 6bar 사이의 절대 압력, 유리하게 약 3bar의 압력으로 압축된다. 다음에 약 3bar의 절대 압력에서 이러한 가스는 압력 제어 수단(182)에 의해 작동되는 팽창을 겪는 제 1 파이프(128)를 통과하는데, 즉 그 압력은 1bar와 동일한 압력 또는 1bar와 실질적으로 동일한 압력으로 감소된다. 다음에, 가스 소비 기구(300)가 소위 저압 또는 고압 소비자인가 여부에 따라서, 가스는 가스 소비 기구(300)의 요구사항과 양립 가능한 압력, 예를 들어 5bar와 20bar 사이 또는 150bar 초과의 압력으로 제 2 압축 부재(130)에 의해 압축된다.
도 10은 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)에 탱크(200)로부터 액체 상태로 취출된 가스가 공급되고, 열 교환기(110)에 의해 증발되고, 제 1 압축 부재(120)에 의해 압축되는 가스, 그리고 또한 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출되고 그리고 제 2 압축 부재(130)에 의해 압축된 가스가 공급되는 제 2 예시적인 실시예의 제 3 작동 모드를 그 일부로서 도시한다. 따라서, 도시된 바와 같이, 이러한 제 3 작동 모드에 따라 압력 제어 수단(182) 및 제 1 흐름 제어 수단(183)은 폐쇄 위치에 있는 반면, 제 2 흐름 제어 수단(184)은 개방 위치에 있다. 따라서, 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스는 제 1 열 교환기(410)를 통과하며, 여기서 제 2 압축 부재(130)에 의해 가스 소비 기구(300)의 요구사항에 양립 가능한 압력으로 압축되기 전에 온도 또는 압력의 임의의 상당한 변화를 겪지 않으며, 다음에 이러한 가스 소비 기구(300)로 보내진다. 액체 상태의 탱크(200)로부터 취출된 가스는 열 교환기(110)에서 일어나는 열 교환에 의해 증발되며, 다음에 이러한 가스 소비 기구(300)를 공급할 수 있도록 제 1 압축 부재(120)에 의해 가스 소비 기구(300)의 요구사항에 맞는 압력으로 압축된다. 따라서, 이러한 제 2 예시적인 실시예에 따르면, 제 1 압축 부재(120)는 열 교환기(110)로부터의 가스를 0.35bar와 0.7bar 사이의 압력으로부터 공급될 가스 소비 기구에 따라서 5bar와 20bar 사이의 압력, 또는 150bar 초과의 압력까지 압축하도록 구성되며, 제 2 압축 부재(130)는 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스를 대략 1bar와 동일한 압력으로부터 공급되는 가스 소비 기구에 따라 5bar와 20bar 사이의 압력, 또는 150bar 초과의 압력까지 압축하도록 구성된다.
도 5 및 도 6을 참조하여 위에서 설명된 것과 유사한 방식으로, 제 2 예시적인 실시예에 따른 공급 시스템(100)은 한편으로 가스 소비 기구(300)의 지속적인 공급하기 위해서 및 다른 한편으로 이러한 탱크(200)에 대해 허용 가능한 값으로 탱크(200)의 압력의 유지를 보장하기 위해서 압축 부재(120, 130)의 중복성을 제공한다. 도 11 및 도 12는 압축 부재(120, 130)의 이러한 중복성을 도시한다.
도 11은 제 1 압축 부재(120)가 고장난 경우 본 발명의 제 2 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 시스템(100)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 제 1 압축 부재(120)가 고장난 경우, 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스를 가스 소비 기구(300)에 공급하는 것은 제 2 압축 부재(130)에 의해 보장되고, 압력 제어 수단(182), 제 1 흐름 제어 수단(183) 및 제 2 흐름 제어 수단(184)은 모두 폐쇄 위치에 있는데, 즉 제 1 도관(128), 제 2 도관(129) 및 제 5 도관(105) 각각에서 가스의 순환이 방지된다. 이러한 상황에서, 이러한 도 9는 도 8에 도시된 시스템(100)의 제 1 작동 모드와 동일한 모드를 도시하고, 이러한 도 8을 참조하여 위에서 이루어진 설명을 참조할 수 있다.
도 12는 제 2 압축 부재(130)가 고장난 경우 본 발명의 제 2 예시적인 실시예에 따른 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)에 가스를 공급하기 위한 시스템(100)을 도시한다. 이러한 상황에서, 압력 제어 수단(182)은 그 폐쇄 위치로 이동되어, 제 1 도관(128)을 통해 가스가 흐르지 않고, 제 1 흐름 제어 수단(183)은 그 개방 위치로 이동되고, 제 2 흐름 제어 수단(184) 또한 그 개방 위치로 이동된다. 따라서, 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스는 가스 소비 기구(300)의 요구사항에 양립 가능한 압력으로 가스를 압축하도록 구성된 제 1 압축 부재(120)에 도달하도록 제 2 도관(129)을 통과한다. 다음에 이렇게 압축된 가스는 가스 소비 기구(300)에 도달하도록 제 5 도관(105) 및 제 6 도관(106)을 통과한다. 제 2 펌프(141)는 그 일부로서 정지되어, 열 교환기(110)에서 열 교환이 일어나지 않는다.
따라서, 제 2 예시적인 실시예에 따른 시스템(100)은 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스를 가스 소비 기구(300)에 공급하는 것을 가능하게 하여, 탱크(200) 내의 압력이 모든 상황에서, 그리고 특히 제 1 압축 부재(120) 또는 제 2 압축 부재(130)가 고장난 경우 이러한 탱크(200)에 대해 허용 가능한 값으로 유지된다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 제 2 예시적인 실시예에 따른 시스템(100)의 제 4 작동 모드 및 제 5 작동 모드를 도시한 것이다.
따라서, 도 13은 시스템(100)의 제 4 작동 모드를 도시한다. 이러한 제 4 작동 모드에 따르면, 제 2 도관(129)에 의해 지지되는 제 1 흐름 제어 수단(183)은 압력 제어 부재이다. 이러한 제 4 작동 모드는, 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출되는 가스의 양이 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)를 적절하게 공급하기에 불충분한 작동 모드에 대응한다. 따라서, 제 1 펌프(140)는 열 교환기(110)에 의해 증발된 가스를 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)에 공급할 수 있도록 작동된다. 또한, 이러한 제 4 작동 모드에 따르면, 제 7 도관(107)에서의 가스 순환은 - 예를 들어 여기에 도시되지 않은 전부 또는 전무 밸브에 의해 - 중단되어, 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스가 제 2 도관(129)을 향하여 지향되고, 상기 제 2 도관을 따라 제 1 흐름 제어 수단(183)에 의해 영향을 받는 팽창을 겪는다. 따라서 약 1bar의 절대 압력에서 취출된 가스는 0.35bar와 0.7bar 사이의 압력으로 팽창되며, 그 결과 가스는 탱크(200)로부터 액체 상태로 취출된 가스와 혼합되고, 열 교환기(110)에 의해 증발되고, 다음에 제 1 압축 부재(120)에 의해 압축되고, 최종적으로 가스 소비 기구(300)에 공급되는데 사용된다. 환언하면, 이러한 제 4 작동 모드는 유리하게도, 탱크(200)로부터 액체 상태로 취출되고 그리고 열 교환기(110)에 의해 증발된 가스 그리고 이러한 제 1 압축 부재(120)의 동일한 입구(125)를 통해 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스가 제 1 압축 부재(120)에 공급되는 것을 가능하게 한다.
도 14는 제 2 예시적인 실시예에 따른 시스템(100)의 제 5 작동 모드를 그 일부로서 도시한다. 이러한 도시된 제 5 작동 모드에 따르면, 시스템(100)은 2개의 가스 소비 기구(300, 301), 즉 제 1 압력의 가스가 공급되도록 구성된 제 1 가스 소비 기구(300), 및 제 2 압력의 가스가 공급되도록 구성된 제 2 가스 소비 기구(301)를 공급하도록 구성되며, 제 2 압력은 제 1 압력보다 낮다.
이러한 제 5 작동 모드에 따르면, 제 1 압축 부재(120)와 제 2 압축 부재(130)가 제 1 가스 소비 기구(300) 및 제 2 가스 소비 기구(301)에 서로 병렬로 그리고 독립적으로 공급할 수 있도록, 제 10 도관(190)은 제 2 흐름 제어 수단(184)과 제 2 가스 소비 기구(301) 사이에서 연장된다. 제 11 도관(191)은 또한 가스 소비 기구(300)에 연결된 제 6 도관(106)과 이러한 제 10 도관(190) 사이에 배치되며, 이러한 제 11 도관(191)은 압력 제어 부재(192)를 지지한다.
도 14에 도시된 이러한 제 5 작동 모드는, 탱크(200)의 헤드스페이스(201)에 가스 상태로 존재하는 가스의 양이 가스 소비 기구(300, 301)를 적절하게 공급하기에 불충분하여 제 1 펌프(140)가 작동되고, 열 교환기(110)에 공급하는 작동 모드에 대응한다. 앞서 설명한 것과 유사한 방식으로, 그에 따라 탱크(200)에서 액체 상태로 취출된 가스는 열 교환기(110)를 통과할 때 증발되고, 따라서 가스 소비 기구(300, 301)의 공급에 참여할 수 있다. 따라서, 이러한 제 5 작동 모드에 따르면, 제 1 압축 부재(120)는 탱크(200)로부터 액체 상태로 취출되고 그리고 열 교환기(110)를 통과할 때 증발되는 가스를 0.35bar와 0.7bar 사이의 절대 압력으로부터 2bar와 6bar 사이의 압력, 즉 제 2 가스 소비 기구(301)의 공급 압력에 대응하는 압력까지 압축하도록 구성된다. 제 2 압축 부재(130)는, 그 일부로서, 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스를 약 1bar의 절대 압력으로부터 제 1 가스 소비 기구(300)의 공급 압력에 대응하는 5bar와 20bar 사이의 압력까지 압축하도록 구성된다.
선택적으로, 제 11 도관(191)에 의해 지지되는 압력 조절 부재(192)는 개방 위치에 놓일 수 있고, 그에 따라 이러한 제 11 도관(191)에서 제 2 압축 부재(130)에 의해 압축된 가스의 통과를 허용한다. 따라서, 이러한 제 2 압축 부재(130)에서 나오는 가스는 필요에 따라 제 2 가스 소비 기구(301)를 공급할 수 있도록 팽창된다.
보다 구체적으로, 도 14는 액체 상태에서 취출되고 그리고 열 교환기(110)에 의해 증발된 가스의 양이 제 2 가스 소비 기구(301)를 공급하는데 필요한 가스의 양보다 많은 상황을 도시한다. 이러한 경우, 제 1 도관(128)에 의해 지지되는 압력 제어 수단(182)은 이러한 제 1 도관(128)에서 제 1 압축 부재(120)에 의해 압축된 가스의 통과를 허용하도록 그 개방 위치에 놓인다. 앞서 언급한 바와 같이, 제어 수단(182)은 그것을 통과하는 가스의 압력을 감소시키도록 구성된다. 따라서, 2bar와 6bar 사이의 압력에서 제 1 압축 부재(120)를 떠나는 가스는 약 1bar의 압력으로 제어 수단(182)에 의해 작동되는 팽창을 겪으며, 따라서 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스와 혼합되어, 제 2 압축 부재(130)에 의해 5bar와 20bar 사이의 압력으로 압축되어, 그후 제 1 가스 소비 기구(300)에 공급 가능하도록 될 수 있다.
도 11 및 도 12를 참조하여 이전에 제공된 제 1 압축 부재(120) 또는 제 2 압축 부재(130)의 고장의 경우에 제공된 이중화 시스템의 설명은 이러한 제 4 및 제 5 작동 모드에 준용하여 적용된다.
마지막으로, 도 15는 액체 상태 및 가스 상태 모두의 천연 가스를 수용하는 탱크(200)를 도시하는 선박(70)의 기본도이며, 이러한 탱크(200)는 선박의 이중 선체(72)에 장착된 일반적으로 프리즘 형상이다. 이러한 탱크(200)는 LNG 운반선의 일부일 수 있지만, 또한 가스가 가스 소비 기구용 연료로 작동되는 경우 저장고일 수도 있다.
탱크(200)의 벽은 탱크에 수용된 액체 상태의 가스와 접촉하도록 의도된 1차 밀봉 멤브레인과, 1차 밀봉 멤브레인과 선박(70)의 이중 선체(72) 사이에 배치되는 2차 밀봉 멤브레인과, 1차 밀봉 멤브레인과 2차 밀봉 멤브레인 사이 그리고 2차 밀봉 멤브레인과 이중 선체(72) 사이에 각각 배치된 2개의 절연 배리어를 포함한다.
선박의 상부 데크에 배치된 선적 및/또는 하역 파이프라인(73)은, 적절한 커넥터에 의해, 해양 또는 항구 터미널에 연결되어 액체 상태의 천연 가스의 화물을 탱크(200)로부터 또는 탱크(200)로 이송할 수 있다.
도 15는 또한 선적 및/또는 하역 스테이션(75), 해저 파이프라인(76), 및 해안 시설(77)을 갖는 해양 터미널의 예를 도시한다. 선적 및/또는 하역 스테이션(75)은 이동식 아암(74)과, 이동식 아암(74)을 지지하는 타워(78)를 구비하는 고정된 해양 시설이다. 이동식 아암(74)은 선적 및/또는 하역 파이프(73)에 연결될 수 있는 절연 파이프(79)의 번들을 운반한다. 이동식 아암(74)은 임의의 선박 크기에 맞도록 회전될 수 있다. 선적 및 하역 스테이션(75)은 해안 시설(77)로부터 또는 해안 시설(77)로 선박(70)의 선적 및/또는 하역을 허용한다. 해안 시설은 해저 파이프라인(76)에 의해 선적 또는 하역 스테이션(75)에 연결된 액화 가스 저장 탱크(80) 및 연결 도관(81)을 포함한다. 해저 파이프라인(76)은 먼 거리, 예를 들어 5km에 걸쳐서 선적 또는 하역 스테이션(75)과 육상 시설(77) 사이의 액화 가스의 이송을 허용하여, 선적 및/또는 하역 작업 동안 선박(70)이 해안으로부터 먼 거리를 유지할 수 있게 한다.
액화 가스의 이송에 필요한 압력을 생성하기 위해, 탱크(200)의 선적 및/또는 하역 타워에 의해 지지되는 하나 이상의 하역 펌프 및/또는 육상 시설(77)에 장착되는 펌프 및/또는 선적 및 하역 스테이션(75)에 장착되는 펌프가 사용된다.
물론, 본 발명은 방금 설명된 실시예로 제한되지 않으며, 본 발명의 영역을 벗어나지 않고 이러한 실시예에 대해 많은 변경이 이루어질 수 있다.
따라서, 본 발명은, 선박에 존재하는 가스 소비 기구에 공급하는 것을 가능한 동시에 이러한 선박에 장착되고 가스를 수용하는 탱크 내의 압력이 모든 상황에서 이러한 탱크에 허용 가능한 값으로 유지되는 것을 보장하고, 그리고 유리하게 단지 2개의 압축 부재가 필요하기 때문에 제한된 비용으로, 적어도 하나의 가스 소비 기구에 가스를 공급하기 위한 시스템을 제안한다.
그러나, 본 발명은 여기에 설명되고 도시된 수단 및 구성으로 제한되지 않으며, 또한 임의의 등가 수단 및 구성 뿐만 아니라 이러한 수단의 임의의 기술적으로 실현 가능한 조합으로 확장된다. 특히, 다양한 예시적인 실시예를 참조하여 설명된 특징들은 서로 호환성이 없는 한 결합될 수 있다.

Claims (19)

  1. 선박(70)에 장착되는 적어도 하나의 가스 소비 기구(gas-consuming appliance)(300)에 가스를 공급하기 위한 가스 공급 시스템(100)으로서, 상기 가스 공급 시스템(100)은 적어도:
    - 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)에 가스를 공급하기 위한 하나의 가스 공급 라인(123) ― 상기 가스 공급 라인은 탱크(200)로부터 액체 상태로 취출되고, 탱크(200)의 헤드스페이스(201) 내의 가스의 압력보다 낮은 압력을 받는 가스에 의해 통과되도록 구성됨 ―,
    - 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)에 가스를 공급하기 위해 가스 공급 라인(123)으로부터의 가스를 압축하도록 구성된 하나의 제 1 압축 부재(120),
    - 하나의 제 2 압축 부재(130)를 포함하는, 가스 공급 시스템(100)에 있어서,
    상기 제 1 압축 부재(120)와 상기 제 2 압축 부재(130)는 상기 가스 공급 라인(123)으로부터 가스 상태의 가스와, 상기 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스를 교대로 압축하는 것을 특징으로 하는
    가스 공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 공급 라인(123)을 흐르는 가스와 상기 탱크(200)로부터 액체 상태로 취출된 가스 사이의 열 교환을 구현하도록 구성된 적어도 하나의 열 교환기(110)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    가스 공급 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 열 교환기(110)에는, 선박(70)의 탱크(200)로부터 액체 상태로 취출된 가스를 공급하도록 구성된 적어도 하나의 제 1 패스(111)와, 상기 탱크(200)의 헤드스페이스(201) 내의 가스의 압력보다 낮은 압력을 받는 가스가 공급되도록 구성된 적어도 하나의 제 2 패스(112)가 장착되는 것을 특징으로 하는
    가스 공급 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 열 교환기(110)의 제 1 패스(111)에 공급하도록 구성된 적어도 하나의 제 1 펌프(140)와, 상기 열 교환기(110)의 제 2 패스(112)에 공급하도록 구성된 하나의 제 2 펌프(141)를 포함하며, 적어도 하나의 팽창 수단(170)이 상기 열 교환기(110)의 제 2 패스(112)와 제 2 펌프(141) 사이에서 가스 공급 라인(123) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는
    가스 공급 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 압축 부재(120) 및 제 2 압축 부재(130)는 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 취출된 가스를 흡입하는 것을 특징으로 하는
    가스 공급 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    압축 부재로서, 제 1 압축 부재(120) 및 제 2 압축 부재(130)만을 포함하는 것을 특징으로 하는
    가스 공급 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 압축 부재(120)에 의해 및/또는 제 2 압축 부재(130)에 의해 압축된 가스를 재액화하기 위한 적어도 하나의 재액화 시스템(400)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    가스 공급 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 재액화 시스템(400)은, 제 1 압축 부재(120)에 의해 및/또는 제 2 압축 부재(130)에 의해 압축된 가스가 통과하도록 구성된 적어도 하나의 제 1 패스(411), 및 탱크(200)의 헤드스페이스(201)로부터 가스 상태로 취출된 가스가 통과하도록 구성된 적어도 하나의 제 2 패스(412)가 장착된 적어도 하나의 제 1 열 교환기(410)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    가스 공급 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 재액화 시스템(400)은, 제 1 열 교환기(410)의 제 1 패스(411)를 떠나는 압축 가스와 탱크(200)로부터 액체 상태로 취출된 가스 사이의 열 교환을 구현하도록 구성된 적어도 하나의 제 2 열 교환기(420)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    가스 공급 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 압축 부재(120)는 0.35bar와 0.7bar 사이의 압력을 갖는 가스가 공급되고 그리고 이러한 가스를 2bar와 13bar 사이의 압력으로 압축하도록 구성되며, 상기 제 2 압축 부재(130)는 1bar와 동등한 압력을 갖는 가스가 공급되고 그리고 이 가스를 5bar와 20bar 사이의 압력으로 압축하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    가스 공급 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 파이프라인(119)은 탱크(200)의 헤드스페이스(201)와 제 1 압축 부재(120)의 중간 입구(122) 사이에 배치되며, 적어도 하나의 제어 부재(181)는 이러한 적어도 하나의 파이프라인(119) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는
    가스 공급 시스템.
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 압축 부재(120)와 상기 제 2 압축 부재(130)는 서로 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는
    가스 공급 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    적어도 하나의 제 1 도관(128)은 제 1 압축 부재(120)의 출구(124)와 제 2 압축 부재(130)의 입구(131) 사이에 배치되며, 적어도 하나의 압력 제어 수단(182)은 이러한 적어도 하나의 제 1 도관(128) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는
    가스 공급 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    적어도 하나의 제 2 도관(129)은 제 1 열 교환기(410)의 제 2 패스(412)의 출구와 제 1 압축 부재(120)의 입구(125) 사이에 배치되며, 적어도 하나의 제 1 흐름 제어 수단(183)은 이러한 적어도 하나의 제 2 도관(129) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는
    가스 공급 시스템.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 압축 부재(120)는 0.35bar와 0.7bar 사이의 압력을 갖는 가스가 공급되고 그리고 이 가스를 2bar와 6bar 사이의 압력으로 압축하도록 구성되며, 상기 제 2 압축 부재(130)는 1bar와 동등한 압력 또는 1bar와 실질적으로 동등한 압력을 갖는 가스가 공급되고 그리고 이 가스를 5bar와 20bar 사이의 압력으로 압축하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    가스 공급 시스템.
  16. 액화 가스를 운송하기 위한 선박(70)에 있어서,
    액화 가스 화물의 적어도 하나의 탱크(200)와,
    적어도 하나의 증발 가스 소비 기구(300)와,
    제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된, 적어도 하나의 가스 소비 기구(300)에 가스를 공급하기 위한 적어도 하나의 시스템(100)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    선박.
  17. 제 16 항에 있어서,
    제 1 압력에서 압축된 가스가 공급되도록 구성된 적어도 하나의 제 1 가스 소비 기구(300), 및 제 2 압력에서 압축된 가스가 공급되도록 구성된 적어도 하나의 제 2 가스 소비 기구(301)를 포함하며, 상기 제 1 가스 소비 기구(300) 및 제 2 가스 소비 기구(301) 양자는 적어도 하나의 공급 시스템(100)에 의해 공급되도록 구성되며, 상기 제 1 가스 소비 기구(300)의 제 1 공급 압력은 제 2 가스 소비 기구(301)의 제 2 공급 압력보다 높은 것을 특징으로 하는
    선박.
  18. 액체 상태의 가스를 선적 또는 하역하기 위한 시스템(100)으로서, 적어도 하나의 육상 수단과, 제 17 항에 기재된, 액체 상태의 가스를 운송하기 위한 적어도 하나의 선박(70)을 조합하는 것을 특징으로 하는
    시스템.
  19. 제 16 항에 기재된, 가스를 운송하기 위한 선박(70)으로부터 액체 상태의 가스를 선적 또는 하역하기 위한 방법.
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