KR20220133457A - 해수식 기화기 - Google Patents

Abstract

해수식 기화기가 제시된다. 일 실시예에 따른 해수식 기화기는, 내부에 극저온의 LNG가 흐르는 배관; 및 상기 배관의 외측으로 흐르는 해수의 전열을 촉진시키기 위해 상기 배관의 외측에 돌기 형태로 구성되는 다수개의 핀을 포함하고, 상기 핀의 끝부분은 굴곡이 형성되어 해수 흐름의 두께를 증가시킬 수 있다.

Description

해수식 기화기{OPEN RACK VAPORIZER}

아래의 실시예들은 해수식 기화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LNG를 해수로 기화시키는 해수식 기화기의 LNG 기화 성능을 향상시키기 위한 장치에 관한 것이다.

해수식 기화기(Open Rack Vaporizer, ORV)는 -162℃의 극저온의 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG)를 0℃까지 상온 15℃의 해수로 기화시키는 내외부의 유체 온도차가 큰 열교환 장치이다. 1기의 해수식 기화기는 수천 개의 15mm~30mm 내경의 6m 배관으로 제작되며, 배관 내부는 LNG가 하부에서 상부로 흐르면서 기화되고, 배관 외측 벽체로는 해수가 상부에서 하부로 자유 낙하되면서 LNG를 가열하고 있다.

해수식 기화기의 외측인 해수가 적하되는 전열관의 형태를 보면, 해수의 전열을 촉진시키기 위하여 다양한 형태의 핀(fin)을 불가사리의 다리 모양으로 제작하고 있다. 외벽을 따라 자유 낙하되는 해수의 흐름 형태는 핀의 형태에 따라 핀의 끝부분과 몸체부의 액막 두께가 각기 1mm와 3~4mm로 불균일하게 되며, 상부에서 하부로 갈수록 해수가 퍼져 전열관과 접촉하는 해수량이 감소하게 된다. 또한 해수의 상부 유속은 0.2m/s에 불과하고 6m 배관 하부는 빨라지면서 1~2초의 체류 시간이 형성되고 있다. 이러한 전열 감소 요인을 극복하기 위하여 해수 유량을 필요 열량의 1.4배를 공급하게 된다. 이 외부 해수 전열 촉진을 위한 주요 종래기술로는 해수 분배를 용이하게 하는 구조와 보다 많은 해수를 공급하기 위한 구조들에 국한되어 있다.

종래의 해수식 기화기의 외부 핀 형상은 해수가 상부에서 하부로 6m를 균일하게 적하되도록 수직 일자형으로 제작되고 있다.

한편, 배관 내부의 LNG 측에는 벽체에서 핵비등이 발생하게 되는데, 이를 해소하기 위하여 와류를 형성하는 다양한 형태의 보형물을 삽입될 수 있다. 통상적으로, 이 삽입 보형물의 형태는 트위스트된 “+”형, 나선형 등 다양한 형태가 적용되고 있다. 최근에는 겨울철 해수의 동결(icing)을 지연시키기 위한 기화기 배관 내부 구조로 배관 하부 부분의 LNG 유입구를 2중 튜브로 하여 LNG를 분산 상승시키고 있다. 튜브 외측 해수와 접하는 LNG는 기화가 빠르게 발생하고 튜브 중간에 흐르는 LNG는 기화가 지연되면서, 배관 외측의 해수가 동결되어 얼음이 생성되는 것을 지연시키는 효과를 제공하고 있다. 이 경우는 배관 길이가 6m에서 8m로 증가하게 되며, 이를 슈퍼 해수 기화기라 한다.

한국등록특허 10-1938508호는 이러한 해수식 기화기용 해수 공급 장치에 관한 것으로, 해수식 기화기에서 살수된 해수를 집수부로 모아 집수한 후 해수 방류관부와 해수 순환관부로 상기 해수식 기화기로 다시 재공급하는 장치에 관한 기술을 기재하고 있다.

한국등록특허 10-1938508호

실시예들은 해수식 기화기에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 LNG를 해수로 기화시키는 해수식 기화기(Open Rack Vaporizer, ORV)의 성능을 향상시키기 위한 장치에 관한 기술을 제공한다.

실시예들은 배관의 외측에 구성된 다수개의 핀의 끝부분에 굴곡을 형성함으로써 LNG의 기화 성능을 향상시키는 해수식 기화기를 제공하는데 있다.

또한, 실시예들은 배관의 내측에 LNG가 접촉하여 기화되는 내부 벽체부와 중앙부를 분리하는 2중 채널 상승 흐름 형상의 배관 삽입물을 구성함으로써 LNG의 기화 성능을 향상시키는 해수식 기화기를 제공하는데 있다.

또한, 실시예들은 배관의 외측에 해수 측 흐름 유도 덮개를 구성함으로써 LNG의 기화 성능을 향상시키는 해수식 기화기를 제공하는데 있다.

일 실시예에 따른 해수식 기화기는, 내부에 극저온의 LNG가 흐르는 배관; 및 상기 배관의 외측으로 흐르는 해수의 전열을 촉진시키기 위해 상기 배관의 외측에 돌기 형태로 구성되는 다수개의 핀을 포함하고, 상기 핀의 끝부분은 굴곡이 형성되어 해수 흐름의 두께를 증가시킬 수 있다.

상기 핀의 끝부분은, 'U'자 형태, 톱니 형태 및 'V'자 형태 중 적어도 어느 하나 이상의 형상으로 이루어질 수 있다.

다른 실시예에 따른 해수식 기화기는, 내부에 극저온의 LNG가 흐르는 배관; 상기 배관의 내부에 삽입되어, 상기 LNG가 접촉하여 기화되는 내부 벽체부와 중앙부를 분리하는 2중 채널 상승 흐름 형상의 배관 삽입물; 및 상기 배관의 외측으로 흐르는 해수의 전열을 촉진시키기 위해 상기 배관의 외측에 돌기 형태로 구성되는 다수개의 핀을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 배관 삽입물은, 상기 배관의 내벽에 접촉하는 제1 배관 삽입물; 및 상기 배관의 내측 중앙부에 배치되는 제2 배관 삽입물을 포함하고, 상기 제1 배관 삽입물 및 상기 제2 배관 삽입물에 의해 내측의 LNG와 외측의 LNG의 기화를 다르게 할 수 있다.

상기 배관 삽입물은, 상기 배관의 내부에 적어도 2개 이상 삽입되어 다중 구조를 형성할 수 있다.

또 다른 실시예에 따른 해수식 기화기는, 내부에 극저온의 LNG가 흐르는 배관; 상기 배관의 외측으로 흐르는 해수의 전열을 촉진시키기 위해 상기 외부 배관의 핀 끝부분에 돌기 형태로 구성되는 다수개의 핀; 및 상기 배관의 외측에 상기 핀의 형상에 맞추어 해수 유도 유로 격막을 구성하여 외벽을 적하하는 해수가 균일한 두께로 하강하도록 하는 해수 측 흐름 유도 덮개를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 해수 측 흐름 유도 덮개는, 상부에서 유입되어 적하되는 상기 해수를 2 채널로 분리하여 하강하도록 할 수 있다.

상기 해수 측 흐름 유도 덮개는, 상기 해수 측 흐름 유도 덮개의 내측을 흐르는 내측 해수는 상부에서 소정 높이까지 상기 LNG와 열교환을 하며, 상기 해수 측 흐름 유도 덮개의 외측을 흐르는 외측 해수는 상기 소정 높이 아래에서 상기 내측 해수와 유로가 바뀌도록 안내할 수 있다.

상기 해수 측 흐름 유도 덮개는, 상기 해수 측 흐름 유도 덮개의 내측을 흐르는 내측 해수는 상부에서 소정 높이까지 상기 LNG와 열교환을 하며, 상기 해수 측 흐름 유도 덮개의 외측을 흐르는 외측 해수는 상기 소정 높이 아래에서 상기 내측 해수와 합쳐 상기 상기 LNG와 열교환을 할 수 있다.

상기 핀의 끝부분은 굴곡이 형성되어 해수 흐름의 두께를 증가시킬 수 있다.

실시예들에 따르면 해수 유도 유로 격막이 적용되면 외부 해수 체류 시간을 증가시킬 수 있는 다양한 형상의 핀의 제작이 가능함으로써, 외관 해수의 체류 시간 증가와 해수 측 전열계수를 크게 증진시켜 열교환량의 증가와 함께 핀 길이를 감소시킬 수 있다.

또한, 실시예들에 따르면 관 내부를 흐르는 LNG의 벽체 핵비등 기체막이 제거되어 액체의 원활한 벽체 접촉으로 열교환이 촉진, 증발 효과가 크게 향상되며, 이로 인하여 전열관의 길이 감소와 LNG 증발량이 증가되며, 전열관 하부의 해수 동결을 지연시키는 효과를 제공한다.

도 1은 일 실시예에 따른 해수식 기화기를 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 해수식 기화기의 단면을 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 해수식 기화기의 핀의 끝부분을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 배관 삽입물을 나타내는 도면이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 배관 삽입물이 삽입된 해수식 기화기를 나타내는 도면이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 해수식 기화기의 해수 분리 유로 격벽의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 해수식 기화기의 해수 분리 유로 격벽의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 해수 분리 유로 격벽을 포함하는 해수식 기화기의 예를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

아래의 실시예들은 해수식 기화기(ORV)에 관한 것으로, 해수식 기화기의 전열을 촉진시키기 위한 방법의 하나로 다양한 형태의 내부 및/또는 외부 배관에 구조물이 가설될 수 있다.

해수식 기화기(ORV)는 바닷물로 LNG를 기화시키는 전세계 LNG 기지의 주된 기화 설비이다. 1기 해수식 기화기의 기화 용량은 180 T/h이고, 전열관은 직경 14.9~23mm, 6m 길이의 Aluminum(5086) 튜브로 이루어지며, 1기당 전열관 개수는 3200개이다. LNG는 하부에서 상부로 관 내부 흐름이 발생하며, -162℃ -> 0℃, 80bar이고, 해수는 상부에서 하부로 관 외부 흐름이 발생하며, 온도차는 5℃이다.

해수식 기화기의 전열 현상은 관 내부 LNG는 액체에서 기체로 되는 2상 흐름 열교환으로 전열계수가 매우 큰 반면, 외부는 액체인 해수의 단상 적하 유동으로 전열계수가 상대적으로 적게 된다. 중간의 알루미늄 배관재는 전열에 거의 영향을 미치지 않게 되므로, 전열에 크게 영향을 미치는 것은 외부 해수 측 전열계수가 된다.

이에 따라 본 실시예에서는 배관 외부의 핀 형상에 맞추어 해수 유도 유로 격막을 구성하여 외벽을 적하하는 해수가 균일한 두께로 하강하도록 하며, 또한 해수 적하부 일부분에 전열계수가 증가하도록 와류를 형성하는 와류 유로 격막을 제공할 수 있다.

또한, 실시예들은 배관 내부의 보형물의 구조는 다수겹의 보형재를 형성함으로써 내측 벽체의 전열 현상인 막 증발(film evaporation)을 제거하고, 내측의 LNG 액상의 혼합을 원활히 하여 전열을 크게 촉진시키는 구조를 제공할 수 있다.

실시예들에 따르면 해수식 기화기 배관 외부 해수 측의 종래의 모든 핀 형상은 해수가 상부에서 하부로 6m를 균일하게 적하되도록 수직 일자형으로 제작되고 있다. 그러나 본 발명에 의한 해수 유도 유로 격막이 적용되면 외부 해수 체류 시간을 증가시킬 수 있는 다양한 형상의 핀의 제작이 가능하다.

이는 외관 해수의 체류 시간 증가와 해수 측 전열계수를 크게 증진시켜 열교환량의 증가와 함께 핀 길이를 감소시킬 수 있다.

또한, 실시예들에 따르면 관 내부를 흐르는 LNG의 벽체 핵비등 기체막이 제거되어 액체의 원활한 벽체 접촉으로 열교환이 촉진, 증발 효과가 크게 향상되며, 이로 인하여 전열관의 길이 감소와 LNG 증발량이 증가, 그리고 하부의 얼음 생성을 지연시키는 등이 효과를 제공하게 된다.

도 1은 일 실시예에 따른 해수식 기화기를 나타내는 도면이고, 도 2는 일 실시예에 따른 해수식 기화기의 단면을 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 해수식 기화기(100)는 배관(110) 및 다수개의 핀(121, 122)을 포함하여 이루어질 수 있다.

배관(전열관)(110)은 내부에 극저온의 LNG가 흐르며, 다수개의 핀(121, 122)은 배관(110)의 외측으로 흐르는 해수의 전열을 촉진시키기 위해 배관(110)의 외측에 돌기 형태로 구성될 수 있다. 다수개의 핀(121, 122)은 서로 다른 길이로 구성될 수 있다.

여기서, 핀의 끝부분(123)은 굴곡이 형성되어 해수 흐름의 두께를 증가시킬 수 있다. 예를 들어 핀의 끝부분(123)은 'U'자 형태, 톱니 형태 및 'V'자 형태 중 적어도 어느 하나 이상의 형상으로 이루어질 수 있다.

한편, 해수식 기화기(100)의 배관(110) 내부에는 LNG가 접촉하여 기화되는 내부 벽체부와 중앙부를 분리하는 꼬임 형태의 2중 상승 유로(흐름) 형상의 배관(110) 삽입물을 구성할 수 있다.

또한, 해수식 기화기(100)의 배관(110) 외부에는 배관(110)과 소정 간격 이격되도록 해수 측 흐름 유도 덮개를 구성하여 해수를 2 채널(내부 및 외부)로 분리하여 하강하도록 할 수 있다.

도 3은 일 실시예에 따른 해수식 기화기의 핀의 끝부분(123)을 설명하기 위한 도면이다.

기존의 전열관의 경우 해수가 핀을 따라 적하 시 배관 접촉부는 해수 두께가 두껍게 형성되고, 핀의 끝부분(123)은 아주 얇게 해수가 흐르게 되는 문제점이 있었다.

이에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이 실시예들은 핀의 끝부분(123)에 굴곡을 두어 해수 흐름 두께를 증가시킴으로써 전열을 향상시킬 수 있다. 이 때, 핀의 끝부분(123)의 굴곡 형태는 여러 가지 형태로 만들 수 있다. 예컨대, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 핀의 끝부분(123)을 'U'자 형태로 구성할 수 있고, (b)에 도시된 바와 같이 톱니 형태로 구성할 수 있으며, (c)에 도시된 바와 같이 'V'자 형태로 구성할 수 있다. 또한 핀의 끝부분(123)을 원형, 직각형, 다각형 등 다양한 형태로 구성할 수 있다. 한편, 기존의 전열관의 경우 핀의 끝부분에 굴곡이 전혀 없다.

이와 같이 해수식 기화기(100)의 핀의 끝부분에 굴곡을 형성함으로써 해수의 적하 흐름을 향상시켜 해수 사용량을 감소시킬 수 있다.

도 4는 다른 실시예에 따른 배관 삽입물을 나타내는 도면이고, 도 5는 다른 실시예에 따른 배관 삽입물이 삽입된 해수식 기화기를 나타내는 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 다른 실시예에 따른 해수식 기화기(100)는 배관, 배관 삽입물(200) 및 다수개의 핀을 포함하여 이루어질 수 있다.

배관은 내부에 극저온의 LNG가 흐르고, 다수개의 핀은 배관의 외측으로 흐르는 해수의 전열을 촉진시키기 위해 배관의 외측에 돌기 형태로 구성될 수 있다. 실시예에 따라 핀의 끝부분에 굴곡을 형성하여 해수 흐름의 두께를 증가시킬 수 있다.

배관 삽입물(200)은 다양한 형태의 2중 유로 형상으로 이루어져 배관의 내부에 삽입되며, 예컨대 꼬임 형태의 2중 상승 유로 형상으로 이루어질 수 있다. 이러한 꼬임 형태의 배관 삽입물(200)은 LNG가 접촉하여 기화되는 내부 벽체부와 중앙부를 분리할 수 있다.

여기서, 배관 삽입물(200)은 배관의 내벽에 접촉하는 제1 배관 삽입물(210), 및 배관의 내측 중앙부에 배치되는 제2 배관 삽입물(220)을 포함할 수 있다. 제1 배관 삽입물(210) 및 제2 배관 삽입물(220)에 의해 내측의 LNG와 외측의 LNG의 기화를 다르게 할 수 있다. 또한, 배관 삽입물(200)은 배관의 내부에 적어도 2개 이상 삽입되어 다중 구조를 형성할 수 있다.

배관 삽입물(200)을 2가지 피치의 꼬임 핀(외측 전열관에 접촉하는 핀 + 내측 중앙부 핀)으로 구성하여 내부 LNG와 외측 LNG의 기화를 달리하여 구조가 복잡한 2중관을 형성하지 않고도 외부 해수의 얼음 생성을 지연시키는 효과를 제공할 수 있다. 이 때, 2가지 피치의 꼬임 형태의 배관 삽입물(200)은 외측 전열관에 접촉하는 제1 배관 삽입물(210)과 내측 중앙부에 배치되는 제2 배관 삽입물(220)로 구분될 수 있다.

배관 삽입물(200)의 형상은 꼬임 형상뿐만 아니라, 현존하는 여러 형태의 핀을 2중 이상으로 구성할 수 있다. 여기서, 배관 삽입물(200)을 내부 중앙부와 외부 벽체 접촉의 2중 이상의 다중으로 구성할 수 있다.

이와 같이 실시예들에 따르면 LNG가 접촉하여 기화되는 벽체부와 중앙부를 분리한 꼬임 형태의 2중 삽입물을 구성할 수 있다. 이 때, 삽입물의 피치를 다르게 하여, 벽체에 기화된 가스의 상승 속도와 중앙 액체의 상승 속도를 다르게 할 수 있다.

한편, Osaka Gas사의 슈퍼 해수 기화기(Super ORV)의 전열관은 내부 LNG 흐름 주입부를 2중관(내부 튜브와 외부 튜브)으로 하여 외부 튜브 측으로 흐르는 LNG가 먼저 기화되고, 내부에 흐르는 것이 나중에 상부로 올라가서 기화됨으로써, 관 외부 측의 적하 해수의 동결(icing)을 지연시키는 전열관을 사용한다. 그러나, 이 경우 LNG 기화 전열관의 길이가 증가(6m에서 8m)되어 구조가 복잡하고, 제작에 어려움이 있다.

기존의 내부 전열관의 경우, 관 내부 LNG는 -162℃이고 관 외부 해수는 15℃로 온도차가 매우 커서, 관 내부 LNG는 핵비등 현상이 발생하여 내부관 표면에 기체막이 형성된다. 이는 전열의 저하를 초래한다. 또한, 전열관이 커져 LNG 흐름 유량이 증가하게 되면 충분한 증발이 되지 않는다.

상기 문제를 해결하기 위하여 본 발명과 같이 관 내부에 배관 삽입물(삽입 핀)(200)을 가설할 수 있다. 핵비등으로 발생한 내부 벽체의 기체막을 제거함으로써 전열을 촉진시킬 수 있다. 또한, 전열 증가로 단위 전열관 당 LNG 처리 유량을 증가시킬 수 있다. 이에 따라 전체 전열관의 소요 수를 감소시킬 수 있다.

한편, 해수식 기화기(100)의 배관 외부에는 배관과 소정 간격 이격되도록 해수 측 흐름 유도 덮개를 구성하여 해수를 2 채널(내부 및 외부)로 분리하여 하강하도록 할 수 있다.

해수식 기화기(100)에서 LNG의 기화 성능을 향상시키기 위하여 기화기 배관 내외부에 열전달 촉진 장치를 가설하는 것으로, 배관 내부에는 2겹으로 형성된 와류꼬임 형태의 2중 상승 유로 형상을 삽입하여 열교환을 촉진시키는 장치, 및/또는 배관 외부에는 적하되는 해수가 전열관에 균일하게 접촉하도록 유도 장치가 가설될 수 있다.

이 방법은 LNG와 해수의 전열 효과를 크게 향상시켜 전열관의 길이 감소와 해수의 소요량을 감소시킬 수 있으며, 겨울철 해수 온도 저하에 따른 전열관 하부의 동결을 지연시키는 효과를 제공할 수 있다.

도 6은 또 다른 실시예에 따른 해수식 기화기의 해수 분리 유로 격벽의 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 또 다른 실시예에 따른 해수식 기화기의 해수 분리 유로 격벽의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.

기존의 경우 겨울철 해수 온도 저하로 전열관의 하부 측 1~1.5m에 바닷물의 동결이 발생한다. 해수는 6m 상부에서 수직으로 적하되면서 균일한 열교환이 발생하지 못한다. 즉, 관 외벽에 직접 접촉하는 해수는 마찰로 속도가 저하되며, 외측으로 적하되는 해수는 LNG와 열교환하지 못하고 수직으로 하강함에 따라 해수가 다량 소요된다. 즉, 필요량의 1.4~1.5배 공급하고 있는 실정이다.

상기 문제를 해결하기 위하여, 해수 측 흐름 유도 덮개(300)를 구성할 수 있다. 해수 측 흐름 유도 덮개(300)를 구성하는 경우, 상부에서 유입되어 전열관을 따라 적하되는 해수를 2 채널(channel)로 분리하여 하강하도록 할 수 있다.

현재 전열관 외벽에서 이격되어 적하되는 해수, 즉, LNG와 열교환하지 못하고 수직으로 하강되는 해수를 분리막 외측으로 흐르게 하여 전열관의 하부에서 이용하게 되는 것이다.

보다 구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이 내측 해수는 상부에서 4.5m까지 열교환을 하며, 외측 해수는 4.5m 밑부분에서 내측 해수와 유로가 바뀌어 흐른다. 외측 온도가 높은 해수는 하부 1.5m에서 LNG를 가열함으로써, 전열관의 외부 해수가 어는(icing) 문제를 해결할 수 있다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이 내측 해수는 상부에서 4.5m까지 열교환을 하며, 외측 해수는 4.5m 밑부분에서 내측 해수와 유로 합체 후 하부 1.5m 길이 전열관에서 LNG와 열교환 할 수 있다. 이 때, 최외부 격막은 하부 부분에 유도 격막을 형성하게 된다. 상부에는 제2 격막이 없어도 제1 격막을 따라 해수가 적하된다.

아래에서 도 6 및 도 7을 참조하여 또 다른 실시예에 따른 해수식 기화기를 보다 상세히 설명한다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 해수식 기화기(100)는 배관, 다수개의 핀 및 해수 측 흐름 유도 덮개(300)를 포함하여 이루어질 수 있다.

배관은 내부에 극저온의 LNG가 흐르고, 다수개의 핀은 배관의 외측으로 흐르는 해수의 전열을 촉진시키기 위해 배관의 외측에 돌기 형태로 구성될 수 있다.

해수 측 흐름 유도 덮개(300)는 배관의 외측에 핀의 형상에 맞추어 해수 유도 유로 격막을 구성하여, 외벽을 적하하는 해수가 균일한 두께로 하강하도록 할 수 있다. 이러한 해수 측 흐름 유도 덮개(300)는 상부에서 유입되어 적하되는 해수를 적어도 2 채널 이상으로 분리하여 하강하도록 할 수 있다.

일례로, 해수 측 흐름 유도 덮개(300)는 해수 측 흐름 유도 덮개(300)의 내측을 흐르는 내측 해수는 상부에서 소정 높이까지 LNG와 열교환을 하며, 해수 측 흐름 유도 덮개(300)의 외측을 흐르는 외측 해수는 소정 높이 아래에서 내측 해수와 유로가 바뀌도록 안내할 수 있다.

다른 예로, 해수 측 흐름 유도 덮개(300)는 해수 측 흐름 유도 덮개(300)의 내측을 흐르는 내측 해수는 상부에서 소정 높이까지 LNG와 열교환을 하며, 해수 측 흐름 유도 덮개(300)의 외측을 흐르는 외측 해수는 소정 높이 아래에서 내측 해수와 합쳐지거나 흐름이 교환되어 LNG와 열교환을 할 수 있다.

또한, 핀의 끝부분은, 도 1 내지 도 3에서 설명한 바와 같이, 굴곡이 형성되어 해수 흐름의 두께를 증가시킬 수 있다.

그리고, 배관의 내부에는, 도 4 및 도 5에서 설명한 바와 같이, 배관 삽입물(200)을 구성할 수 있다.

도 8은 또 다른 실시예에 따른 해수 분리 유로 격벽을 포함하는 해수식 기화기의 예를 나타내는 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 다수개의 배관의 외측에 소정 간격 이격되어 하나의 해수 측 흐름 유도 덮개(300)가 덮도록 구성할 수 있다.

또한, 하나의 해수식 기화기(100)의 외측에 소정 간격 이격되어 하나의 해수 측 흐름 유도 덮개(300)가 덮도록 구성할 수 있다.

이에 따라 균일한 해수 적하가 가능하므로 열전달 효율이 증가되고, 해수 소요량을 감소시킬 수 있다. 또한 동절기에 관 하부의 얼음 생성 문제를 해소할 수 있다.

따라서, 현재 LNG 기지의 겨울철 해수식 기화기(100)의 하부 해수 동결 문제를 해결할 수 있다. 이에 따라 천연가스를 연소시켜 LNG를 기화시키는 SMV(수중 연소기)의 가동을 감소시킴으로써 에너지절약 효과가 있다.

이상과 같이 실시예들에 따른 해수식 기화기의 배관 외측 해수 적하부는 해수가 균일한 두께로 적하되게 하는 수직 유로 격막이거나, 와류를 형성하면서 흐르는 와류 유로격막을 제공할 수 있다. 또한 이 수직 유로 격막과 와류 유로 격막은 혼합 적용될 수 있다.

외부 배관 해수 측의 유로 격막 재료는 해수에 내식성이 있는 티타니움 합금재로 제작하며 6m 배관 중 겨울철 결빙이 발생하는 하부 1~2m가 제외된 4~5m가 가설될 수 있다.

배관 내부의 LNG 흐름 측에는 가열원인 해수와의 온도차가 커서 급속한 기체가 발생하여 액체가 접촉하지 못하는 핵비등 막(film)을 제거하는 기능과, 내부 배관 벽체의 기화된 LNG와 중앙부의 액체 LNG가 원활히 혼합되도록 하는 2중 이상으로 형성된 상승 유로 유도 보형물을 제공할 수 있다.

이상에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (7)

1. 내부에 극저온의 LNG가 흐르는 배관; 및
   상기 배관의 외측으로 흐르는 해수의 전열을 촉진시키기 위해 상기 배관의 외측에 돌기 형태로 구성되는 다수개의 핀
   을 포함하고,
   상기 핀의 끝부분은 굴곡이 형성되어 해수 흐름의 두께를 증가시키는 것
   을 특징으로 하는, 해수식 기화기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 핀의 끝부분은,
   'U'자 형태, 톱니 형태 및 'V'자 형태 중 적어도 어느 하나 이상의 형상으로 이루어지는 것
   을 특징으로 하는, 해수식 기화기.
3. 내부에 극저온의 LNG가 흐르는 배관;
   상기 배관의 내부에 삽입되어, 상기 LNG가 접촉하여 기화되는 내부 벽체부와 중앙부를 분리하는 꼬임 형태의 2중 상승 유로 형상의 배관 삽입물; 및
   상기 배관의 외측으로 흐르는 해수의 전열을 촉진시키기 위해 상기 배관의 외측에 돌기 형태로 구성되는 다수개의 핀
   을 포함하는, 해수식 기화기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 배관 삽입물은,
   상기 배관의 내벽에 접촉하는 제1 배관 삽입물; 및
   상기 배관의 내측 중앙부에 배치되는 제2 배관 삽입물
   을 포함하고,
   상기 배관의 내부에 적어도 2개 이상 삽입되어 다중 구조를 형성하는 것
   을 특징으로 하는, 해수식 기화기.
5. 내부에 극저온의 LNG가 흐르는 배관;
   상기 배관의 외측으로 흐르는 해수의 전열을 촉진시키기 위해 상기 배관의 외측에 돌기 형태로 구성되는 다수개의 핀; 및
   상기 배관의 외측에 상기 핀의 형상에 맞추어 해수 유도 유로 격막을 구성하여 외벽을 적하하는 해수가 균일한 두께로 하강하도록 하는 해수 측 흐름 유도 덮개
   를 포함하고,
   상부에서 유입되어 적하되는 상기 해수를 2 채널로 분리하여 하강하도록 하는 것
   을 특징으로 하는, , 해수식 기화기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 해수 측 흐름 유도 덮개는,
   상기 해수 측 흐름 유도 덮개의 내측을 흐르는 내측 해수는 상부에서 소정 높이까지 상기 LNG와 열교환을 하며, 상기 해수 측 흐름 유도 덮개의 외측을 흐르는 외측 해수는 상기 소정 높이 아래에서 상기 내측 해수와 유로가 바뀌도록 안내하는 것
   을 특징으로 하는, 해수식 기화기.
7. 제5항에 있어서,
   상기 해수 측 흐름 유도 덮개는,
   상기 해수 측 흐름 유도 덮개의 내측을 흐르는 내측 해수는 상부에서 소정 높이까지 상기 LNG와 열교환을 하며, 상기 해수 측 흐름 유도 덮개의 외측을 흐르는 외측 해수는 상기 소정 높이 아래에서 상기 내측 해수와 합쳐지거나 흐름이 교환되어 상기 LNG와 열교환을 하는 것
   을 특징으로 하는, 해수식 기화기.

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