KR20230100299A - 증발가스 처리 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

저장탱크에 저장된 액화가스로부터 증발된 증발가스를 처리하는 증발가스 처리 시스템 및 방법이 개시된다.
증발가스 처리 시스템은, 저장탱크(10)에서 배출된 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기(14)와, 증발가스 압축기에서 압축된 압축 증발가스를 냉각시키는 열교환기(20)와, 냉각된 증발가스를 팽창시키는 팽창유닛(22)을 포함할 수 있다. 열교환기(20)에서는, 저장탱크(10)에서 배출되어 증발가스 압축기(14)로 공급되고 있는 미압축 증발가스를 이용하여 압축 증발가스를 냉각시킬 수 있다. 증발가스 처리 시스템은, 열교환기(20)에 공급되는 미압축 증발가스의 온도에 따라, 미압축 증발가스 중 적어도 일부를 예열하여 열교환기(20)에 공급하거나, 미압축 증발가스 중 적어도 일부가 열교환기(20)를 우회하여 증발가스 압축기(14)에 공급되도록 할 수 있다.

Description

증발가스 처리 시스템 및 방법 {BOILED-OFF GAS PROCESSING SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 증발된 증발가스를 처리하기 위한 증발가스 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다.

천연가스(natural gas)는 메탄(methane)을 주성분으로 하며, 연소 시 환경오염 물질의 배출이 거의 없어 친환경 연료로서 주목받고 있다. 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)는 천연가스를 상압 하에서 약 -163℃로 냉각시켜 액화시킴으로써 얻어지는 것으로, 가스 상태일 때보다 부피가 약 1/600로 줄어들기 때문에, 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다. 따라서, 천연가스는 주로 저장 및 이송이 용이한 액화천연가스 상태로 저장 및 이송된다.

천연가스의 액화점은 상압에서 약 -163℃의 극저온이므로, LNG 저장탱크는 LNG가 액체 상태를 유지하도록 단열처리되는 것이 일반적이다. 이와 같이 LNG 저장탱크는 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열을 차단하는 데에는 한계가 있고, 외부의 열이 LNG 저장탱크 내로 지속적으로 전달되므로 LNG 수송과정에서 LNG가 LNG 저장탱크 내에서 지속적으로 자연 기화되어 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 발생한다.

LNG 저장탱크에서 증발가스가 지속적으로 생성되면, LNG 저장탱크의 내압을 상승시키는 요인이 된다. 저장탱크의 내압이 설정된 안전압력 이상이 되면 탱크 파손(rupture) 등 위급상황을 초래할 수 있으므로, 증발가스를 저장탱크 외부로 배출시켜야만 한다. 그러나 저장탱크에서 증발가스를 배출하는 것은 화물로서의 LNG가 손실되는 결과를 초래할 수 있으므로 LNG의 수송 효율 및 연료 효율에 있어 중요한 문제가 된다. 따라서, 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위한 다양한 방법이 사용되고 있다.

증발가스를 처리하는 방법에는, 질소냉매 또는 혼합냉매를 이용한 액화 사이클을 통해 증발가스를 재액화시켜 저장탱크로 회수하는 방법이나, 증발가스를 가스 연소 유닛(GCU, gas combustion unit)을 통해 연소시켜 처리하는 방법 등이 있다. 또한, 최근에는 고압으로 압축된 천연가스를 연료로 사용하는 엔진을 탑재한 선박이 건조됨에 따라, 증발가스를 선박의 엔진 등 연료 수요처에서 사용하는 방법 등이 개발되어 적용되고 있다. 통상적으로 증발가스를 처리하기 위해서는 전술한 방법들을 단독으로 활용하기보다는 두 가지 이상의 방법을 복합적으로 사용하고 있다.

증발가스를 엔진(추진용 주 엔진 및 발전용 부 엔진 등)의 연료로서 사용하는 경우, 고압 증발가스 압축기를 통해 증발가스를 고압으로 압축하여 엔진에 공급한다. 이 때, 압축된 증발가스 중 엔진에 연료로서 공급하고 남은 것을 액화시키기 위해, 저장탱크에서 배출되어 압축기에 공급되고 있는 도중의 증발가스(NBOG)와 열교환기에서 열교환하여 냉각하도록 증발가스 처리 시스템을 구성하고 있다. 이러한 증발가스 처리 시스템에 따르면, 예컨대 LNG 운반선과 같은 선박에 있어서의 다양한 운전조건 및 상황에 따라 상온에서 섭씨 - 163도까지의 다양한 온도조건의 NBOG가 열교환기에 공급될 수 있다.

그런데, 증발가스 처리 시스템의 열교환기의 온도와, 공급되는 NBOG의 온도와의 사이의 온도차이가 클 경우, 열교환기 내의 급격한 온도변화(temperature change) 또는 온도구배(temperature gradient)로 인한 열응력이 발생하여 열교환기의 변형 또는 파손이 발생할 우려가 있다. 또, 불필요한 냉열 손실이 발생할 우려가 있다.

본 발명은 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 증발가스 처리 시스템의 운전 조건에 따라 열교환기에 공급되는 증발가스의 온도 및 유량을 조절함으로써 증발가스 처리 시스템을 보호하고자 하는 목적을 갖는다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 증발된 증발가스를 증발가스 처리 시스템을 이용하여 처리하는 증발가스 처리 방법으로서, 상기 증발가스 처리 시스템은, 상기 저장탱크에서 배출된 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기와, 상기 증발가스 압축기에서 압축된 압축 증발가스를 냉각시키는 열교환기와, 냉각된 증발가스를 팽창시키는 팽창유닛을 포함하며, 상기 열교환기에서는, 상기 저장탱크에서 배출되어 상기 증발가스 압축기로 공급되고 있는 미압축 증발가스를 이용하여 상기 압축 증발가스를 냉각시키며, 상기 열교환기에 공급되는 상기 미압축 증발가스의 온도에 따라, 상기 미압축 증발가스 중 적어도 일부를 예열하여 상기 열교환기에 공급하거나, 상기 미압축 증발가스 중 적어도 일부가 상기 열교환기를 우회하여 상기 증발가스 압축기에 공급되도록 하는, 증발가스 처리 방법이 제공될 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 상기 미압축 증발가스의 온도는 상기 열교환기의 상류측에서 측정될 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 상기 열교환기에 공급되는 상기 미압축 증발가스의 온도는 제어부에 전달되고, 상기 제어부는 전달받은 상기 미압축 증발가스의 온도를 상기 열교환기의 설계온도 및 운전온도 중 적어도 하나와 비교하여 온도 차이를 계산할 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 상기 제어부는, 상기 온도 차이에 기초하여, 상기 미압축 증발가스의 예열 또는 우회 여부를 결정할 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 상기 제어부는, 상기 온도 차이에 기초하여, 예열 또는 우회하는 상기 미압축 증발가스의 유량을 조절할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 증발된 증발가스를 처리하는 증발가스 처리 시스템으로서, 상기 저장탱크에서 배출된 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기와, 상기 저장탱크에서 배출되어 상기 증발가스 압축기로 공급되고 있는 미압축 증발가스를 이용하여 상기 증발가스 압축기에서 압축된 압축 증발가스를 냉각시키는 열교환기와, 냉각된 증발가스를 팽창시키는 팽창유닛과, 상기 미압축 증발가스 중 적어도 일부를 예열할 수 있는 증발가스 예열유닛과, 상기 미압축 증발가스 중 적어도 일부가 상기 열교환기를 우회하여 상기 증발가스 압축기에 공급될 수 있도록 설치되는 우회라인을 포함하는, 증발가스 처리 시스템이 제공될 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 상기 증발가스 처리 시스템은, 상기 미압축 증발가스의 온도를 측정하기 위하여 상기 열교환기의 상류측에 설치되는 온도 감지유닛을 더 포함할 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 상기 증발가스 처리 시스템은, 상기 온도 감지유닛에서 측정된 상기 미압축 증발가스의 온도를 전달받아, 상기 열교환기의 설계온도 및 운전온도 중 적어도 하나와 비교하여 온도 차이를 계산하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 상기 증발가스 처리 시스템은, 상기 증발가스 예열유닛 또는 상기 우회라인에 공급되는 상기 미압축 증발가스의 유량을 조절하는 유량제어 밸브를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 운전 조건에 따라 열교환기에 공급되는 증발가스의 온도 및 유량을 조절할 수 있는 증발가스 처리 시스템 및 방법이 제공될 수 있다.

그에 따라, 본 발명에 의하면, 증발가스의 냉각을 위해 구비되는 열교환기의 온도와 이 열교환기에 공급되는 NBOG의 온도와의 사이의 차이를 작게 유지할 수 있으며, 열교환기 내의 급격한 온도변화 또는 온도구배로 인한 열응력을 최소화할 수 있다. 따라서, 열교환기의 변형 또는 파손이 발생할 우려를 감소시키고, 열교환기를 포함한 증발가스 처리 시스템을 보호할 수 있다.

또, 열교환기에서의 불필요한 냉열 손실을 방지하여 액화 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 증발가스 처리 시스템의 주요 구성을 개략적으로 도시하는 증발가스 처리 시스템의 일부 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 증발가스 처리 시스템의 주요부 개략도이다.
도 3은, 도 2에 도시된 증발가스 처리 시스템의 열교환기에 상대적으로 낮은 온도의 증발가스가 공급될 때의 증발가스 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 도 2에 도시된 증발가스 처리 시스템의 열교환기에 상대적으로 높은 온도의 증발가스가 공급될 때의 증발가스 흐름을 설명하기 위한 도면이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명이 적용되는 선박은, 액화가스 및 액화가스에서 발생하는 증발가스를 연료로서 사용할 수 있는 추진용 또는 발전용 엔진이 설치되어 있거나, 액화가스 또는 증발가스를 연료로서 사용하는 각종 선내 연소장치가 설치되어 있는 모든 종류의 선박일 수 있다. 이러한 선박에는, 대표적으로 LNG 운반선(LNG Carrier), 액화석유가스 운반선, LNG RV(Regasification Vessel) 등과 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading), LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit) 등과 같이 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물도 포함될 수 있다.

또한, 본 발명에서 액화가스는, 가스를 저온으로 액화시켜 수송할 수 있고, 저장된 상태에서 증발가스가 발생하며 엔진 등의 연료로 사용될 수 있는 모든 종류의 액화가스를 포함할 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 액화석유화학가스일 수 있다. 다만, 후술하는 실시예에서는 대표적인 액화가스 중 하나인 LNG가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

한편, 본 발명에 있어서 각 라인을 흐르는 유체는, 시스템의 운용 조건에 따라, 액체 상태, 기액 혼합 상태, 기체 상태, 초임계유체 상태 중 어느 하나의 상태일 수 있다.

도 1에는 증발가스 처리 시스템의 주요 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 도 1에 도시된 증발가스 처리 시스템은, LNG 등의 액화가스를 수용하고 있는 저장탱크에서 배출된 증발가스(NBOG)를 압축하는 증발가스 압축기(14)와, 압축된 증발가스를 냉각시키는 열교환기(20)와, 냉각된 증발가스를 팽창시키는 팽창유닛(22)을 포함한다.

증발가스 처리 시스템이 설치된 선박은 일반적으로 복수의 저장탱크를 구비할 수 있다. 복수의 저장탱크가 구비된 경우, 저장탱크에서 배출된 증발가스는 저장탱크들을 서로 연결하는 베이퍼 헤더(12) 및 증발가스 공급라인(L2)을 통해 증발가스 압축기(14)에 공급될 수 있다.

증발가스 압축기(14)는 엔진(도시생략)에서 요구하는 압력까지 증발가스를 압축하도록 구성되어 있다. 증발가스 압축기(14)는 다단압축기일 수 있다. 증발가스 압축기(14)에서 압축된 증발가스는 엔진에 연료로서 공급될 수 있으며, 도면에서는 엔진과 연결되는 라인이 생략되어 있다.

증발가스 압축기(14)에서 압축된 증발가스 중에서 엔진에 공급되지 않은 나머지는 재액화 라인(L4)을 통해 열교환기(20)에 공급될 수 있다.

열교환기(20)는, 증발가스 압축기(14)에서 압축된 증발가스와, 저장탱크에서 배출된 증발가스와의 사이에서 열교환이 일어나도록 구성될 수 있다. 증발가스 압축기(14)에서 압축된 상대적으로 고온 및 고압의 증발가스는, 저장탱크에서 배출된 직후의 상대적으로 저온 및 저압의 증발가스(NBOG)와의 열교환을 통해 냉각될 수 있다.

열교환기(20)에서 냉각된 증발가스는 팽창유닛(22)에서 팽창되어 압력이 낮아진다. 이를 통해 증발가스는 적어도 부분적으로 액화될 수 있다. 팽창유닛(22)으로서는 J-T 밸브, 팽창터빈 등이 사용될 수 있다.

팽창되어 액화된 증발가스는 기액분리기(24)에서 기체 성분과 액체 성분으로 분리될 수 있다. 기액분리기(24)에서 분리된 액체 성분은 복귀라인(L6)을 통해 저장탱크(10)로 복귀하여 재저장될 수 있다. 기액분리기(24)에서 분리된 기체 성분은 가스 연소 유닛(18)에 공급되어 처리되거나, 재순환 라인(L4)을 통해 증발가스 공급라인(L2)에 합류된 후 증발가스 압축기(14)로 다시 공급될 수 있다.

도 1에 도시된 증발가스 처리 시스템의 경우, 열교환기에 공급되는 NBOG의 온도가 열교환기의 설계 온도 혹은 운전 온도에 비해 지나치게 높거나 낮은 경우에도, 이 NBOG는 열교환기를 통과할 수밖에 없다. 이와 같이 증발가스 처리 시스템의 열교환기의 온도와 공급되는 NBOG의 온도와의 사이의 온도차이가 클 경우, 열교환기 내의 급격한 온도변화 또는 온도구배로 인한 열응력이 발생하여 열교환기의 변형 또는 파손이 발생할 우려가 있다.

도 2에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 증발가스 처리 시스템의 주요부 개략도가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 일 실시형태에 따른 증발가스 처리 시스템은, 도 1에 도시된 증발가스 처리 시스템과 마찬가지로, LNG 등의 액화가스를 수용하고 있는 저장탱크에서 배출된 증발가스(NBOG)를 압축하는 증발가스 압축기(14)와, 압축된 증발가스를 냉각시키는 열교환기(20)와, 냉각된 증발가스를 팽창시키는 팽창유닛(22)을 포함한다.

전술한 바와 같이, 증발가스 처리 시스템이 설치된 선박에 복수의 저장탱크가 구비된 경우, 저장탱크에서 배출된 증발가스는 저장탱크들을 서로 연결하는 베이퍼 헤더(12) 및 증발가스 공급라인(L2)을 통해 증발가스 압축기(14)에 공급될 수 있다.

증발가스 압축기(14)는 엔진(도시생략)에서 요구하는 압력까지 증발가스를 압축하도록 구성되어 있다. 엔진에는 추진용 주 엔진 및 발전용 부 엔진 등이 포함될 수 있으며, 추진용 주 엔진에 공급되는 연료의 압력은 발전용 부 엔진에 공급되는 연료의 압력보다 높을 수 있다.

증발가스 압축기(14)는 복수의 압축수단과 복수의 냉각수단이 번갈아 배치된 다단 압축기일 수 있다. 이 다단 압축기 내에서 증발가스는 복수의 압축수단을 순차적으로 통과하여 엔진의 연료공급압력으로 압축될 수 있다. 엔진의 유형에 따라 연료공급압력은 상이하게 결정될 수 있으며, 다단 압축기를 구성하는 압축수단 및 냉각수단의 개수(다단 압축기의 단수)는 주 엔진의 연료공급압력에 따라 변경될 수 있다. 증발가스 압축기(14)에서 압축된 증발가스는 엔진에 연료로서 공급될 수 있으며, 도면에서는 엔진과 연결되는 라인이 생략되어 있다.

선박 규정상 엔진으로 연료를 공급하는 압축기는, 비상 상황을 대비하여 리던던시(Redundancy) 설계를 하여야 하는데, 리던던시 설계란, 선박 운용에 필수적인 장치의 경우 2개의 동일한 사양의 장치를 설치하여, 한 대가 고장, 유지보수 등의 이유로 사용될 수 없을 때에도 다른 한 대를 사용할 수 있도록 설계하는 것을 의미한다. 도 2에는 1개의 증발가스 압축기(14)만이 도시되어 있으나, 이는 도시의 편의를 위한 것으로, 증발가스 압축기는 복수개가 병렬로 배열될 수 있다.

증발가스 압축기(14)에서 압축된 증발가스 중에서 엔진에 공급되지 않은 나머지 증발가스는 적어도 부분적으로 재액화 라인(L4)을 통해 열교환기(20)에 공급될 수 있다.

열교환기(20)는, 증발가스 압축기(14)에서 압축된 증발가스(압축 증발가스)와, 저장탱크에서 배출된 후 압축되기 전의 증발가스(미압축 증발가스)와의 사이에서 열교환이 일어나도록 구성될 수 있다. 증발가스 압축기(14)에서 압축된 상대적으로 고온 및 고압의 증발가스는, 저장탱크에서 배출된 직후의 상대적으로 저온 및 저압의 증발가스(NBOG)와의 열교환을 통해 냉각될 수 있다. 즉, 압축 증발가스는 냉각되고 미압축 증발가스는 가열된다.

열교환기(20)는 멀티 스트림 열교환기로서 구성될 수 있다. 예를 들어 열교환기(20)는, 증발가스 공급라인(L2)의 미압축 증발가스와, 재액화 라인(L4)의 압축 증발가스의 2개의 흐름이 열교환하도록 구성될 수 있다.

또, 증발가스 처리 시스템이 별도의 냉매를 사용하는 냉매 사이클(도시생략)을 포함하도록 구성될 경우에, 열교환기는, 증발가스 공급라인(L2)의 미압축 증발가스와, 재액화 라인(L4)의 압축 증발가스와, 냉매 사이클 내에서 유동하는 냉매가 서로 열교환하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 열교환기는 전술한 미압축 증발가스, 압축 증발가스, 냉매 사이클 내에서 유동하는 압축된 냉매, 및 냉매 사이클 내에서 유동하는 감압된 냉매의 4개의 흐름이 열교환하도록 구성될 수도 있다.

열교환기는 예를 들어 PCHE(Printed Circuit Heat Exchanger) 또는 DCHE(Direct Contact type Heat Exchanger)일 수 있다. 열교환기로 도입되는 압축 증발가스는 오일 필터(도시생략)를 거쳐 압축 과정에서 혼입된 오일 성분(윤활유)을 제거한 후 열교환기로 도입될 수 있다.

열교환기(20)에서 냉각된 증발가스는 팽창유닛(22)에서 팽창되어 압력이 낮아진다. 이를 통해 증발가스는 적어도 부분적으로 액화될 수 있다. 팽창유닛(22)은 압축된 증발가스를 감압하는 팽창기(expander) 또는 줄-톰슨 밸브 등의 팽창밸브일 수 있다. 감압을 통해 증발가스는 등엔트로피 팽창 또는 단열팽창되며 냉각된다.

감압되어 냉각된 증발가스는 기액분리기(24)에서 기체 성분과 액체 성분으로 분리될 수 있다. 기액분리기(24)에서 분리된 액체 성분은 복귀라인(L6)을 통해 저장탱크(10)로 복귀하여 재저장될 수 있다. 기액분리기(24)에서 분리된 기체 성분은 가스 연소 유닛(18)에 공급되어 처리되거나, 재순환 라인(L4)을 통해 증발가스 공급라인(L2)에 합류된 후 증발가스 압축기(14)로 다시 공급될 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 열교환기의 설계온도 또는 운전온도에 비해 지나치게 낮거나 높은 온도(즉, 열교환기가 열충격으로 인한 손상을 입을 정도로 낮거나 높은 온도, 또는 불필요한 냉열 손실이 발생할 수 있는 온도)의 NBOG가 공급되는 경우에, NBOG를 우회시키거나 NBOG의 온도를 조절하도록 증발가스 처리 시스템을 구성한다. 열교환기의 설계온도는, 열교환기의 설계시에 고려된, 열교환기 내부를 통과하는 각종 유체의 온도(또는 온도범위)이다. 열교환기의 운전온도는, 열교환기가 실제로 동작하고 있을 때, 열교환기의 내부를 통과하고 있는 각종 유체의 온도(또는 온도범위)이다. 증발가스 처리 시스템은, 열교환기의 설계온도 및 운전온도 중 적어도 하나를 NBOG의 온도와 비교하도록 구성될 수 있다.

이를 위해, 일 실시형태에 따른 증발가스 처리 시스템은, 증발가스 공급라인(L2)을 따라 열교환기(20)를 거쳐 증발가스 압축기(14)에 공급되고 있는 증발가스를 가열하기 위한 증발가스 예열유닛(32)을 더 포함할 수 있다. 증발가스 예열유닛(32)은 증발가스 공급라인(L2)으로부터 분기되는 예열라인(L22)에 설치될 수 있다. 예열라인(L22)은 증발가스 공급라인(L2)으로부터 분기된 증발가스를 증발가스 예열유닛(32)에 의해 가열한 후, 다시 증발가스 공급라인(L2)에 합류시키도록 구성된다.

또한, 일 실시형태에 따른 증발가스 처리 시스템은, 증발가스 공급라인(L2)을 따라 증발가스 압축기(14)에 공급되고 있는 증발가스가 열교환기(20)를 우회할 수 있도록 설치되는 우회라인(L24)을 더 포함할 수 있다. 도 2에는 우회라인(L24)이 예열라인(L22)으로부터 분기됨으로써 예열라인(L22)을 부분적으로 이용하는 것으로 도시되어 있지만, 우회라인(L24)은 예열라인(L22)을 이용하지 않고 직접 증발가스 공급라인(L2)으로부터 분기되도록 구성될 수도 있다.

일 실시형태에 따른 증발가스 처리 시스템은, 증발가스 공급라인(L2)에 있어서 열교환기(20)의 상류측에 설치되어 열교환기(20)에 공급되고 있는 증발가스의 온도를 감지하는 온도 감지유닛(38)과, 증발가스의 유량을 제어할 수 있도록 증발가스 공급라인(L2) 및 예열라인(L22)에 설치되는 유량제어 밸브(34, 36)와, 온도 감지유닛(38)에 의해 감지된 증발가스의 온도에 따라 유량제어 밸브(34, 36)를 제어하는 제어부(40)를 포함할 수 있다.

열교환기(20)에 공급되는 증발가스, 즉 미압축 증발가스의 온도는 제어부(40)에 전달되고, 제어부(40)는 전달받은 미압축 증발가스의 온도를 열교환기(20)의 설계온도 및 운전온도 중 적어도 하나와 비교하여 온도 차이를 계산할 수 있다. 계속해서 제어부(40)는, 이 온도 차이에 기초하여, 미압축 증발가스의 예열 또는 우회 여부를 결정할 수 있다. 또한, 제어부(40)는, 이 온도 차이에 기초하여, 예열 또는 우회하는 미압축 증발가스의 유량을 유량제어 밸브(34, 36)를 통해 조절할 수 있다.

증발가스 공급라인(L2) 및 예열라인(L22)에 설치되는 유량제어 밸브(34, 36) 이외에도, 필요에 따라 유량제어 밸브는 우회라인(L24) 등의 또 다른 라인에도 설치될 수 있음은 물론이다. 각 라인에 설치될 때, 유량제어 밸브는 단독으로 혹은 개폐밸브(도시생략) 등과 함께 공동으로 설치될 수 있다.

도 3에는 열교환기에 상대적으로 낮은 온도의 증발가스가 공급될 때의 증발가스 흐름을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

열교환기(20)의 설계 온도에 비해 지나치게 낮은 온도(즉, 열교환기가 열충격으로 인한 손상을 입을 정도로 낮은 온도)의 증발가스가 열교환기(20)에 공급되는 경우, 도 3에 굵은 실선으로 표시된 바와 같이, 증발가스 공급라인(L2)을 통해 유동하는 증발가스 중 적어도 일부의 증발가스를 예열라인(L22)으로 분기시켜, 증발가스 예열유닛(32)에 의해 가열한 후 다시 증발가스 공급라인(L2)에 합류시킨다. 이 때, 예열라인(L22)으로 분기시키는 증발가스의 양은, 열교환기(20)의 상류측에 설치된 온도 감지유닛(38)에서 측정한 증발가스의 온도가 열교환기(20)의 설계 온도 범위 내에 들어올 수 있도록 정해진다.

이 경우에, 제어부(40)는 온도 감지유닛(38)에서 측정한 증발가스의 온도를 기반으로, 열교환기(20)의 설계 온도 범위에 맞춰 유량제어 밸브를 제어함으로써, 예열라인(L22)을 통해 유동하는 증발가스의 양을 조절할 수 있다.

도 4에는 열교환기에 상대적으로 높은 온도의 증발가스가 공급될 때의 증발가스 흐름을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

열교환기(20)의 설계 온도에 비해 지나치게 높은 온도(즉, 열교환기가 열충격으로 인한 손상을 입을 정도로 높은 온도 혹은 불필요한 냉열 손실이 발생할 수 있는 온도)의 증발가스가 공급되는 경우, 도 4에 굵은 실선으로 표시된 바와 같이, 우회라인(L24)을 통해 적어도 일부의 증발가스가 열교환기(20)를 우회하여 증발가스 압축기(14)에 공급될 수 있도록 한다.

이 경우에, 제어부(40)는 온도 감지유닛(38)에서 측정한 증발가스의 온도를 기반으로, 열교환기(20)의 설계 온도 범위에 맞춰 유량제어 밸브를 제어함으로써, 우회라인(L22)을 통해 열교환기(14)를 우회하는 증발가스의 양을 조절할 수 있다. 필요시 증발가스 전부가 열교환기(14)를 우회하도록 제어될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 우회라인(L22)이 예열라인(L22) 중 일부 구간을 이용하도록 구성되는 경우, 증발가스가 증발가스 예열유닛(32)을 통과하지만, 이 때 증발가스 예열유닛(32)은 동작하지 않는다. 즉, 우회라인(L22)을 통해 증발가스를 우회시킬 때에는 증발가스 예열유닛(32)에 열원이 공급되지 않는다.

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 자명할 것이다.

10: 저장탱크, 12: 베이퍼 헤더, 14: 증발가스 압축기, 18: 가스 연소 유닛, 20: 열교환기, 22: 팽창유닛, 24: 기액분리기, 32: 증발가스 예열유닛, 34, 36: 유량제어 밸브, 38: 온도 감지유닛, 40: 제어부, L2: 증발가스 공급라인, L4: 재액화 라인, L6: 복귀라인, L8: 재순환 라인, L22: 예열라인, L24: 우회라인.

Claims (9)

1. 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 증발된 증발가스를 증발가스 처리 시스템을 이용하여 처리하는 증발가스 처리 방법으로서,
   상기 증발가스 처리 시스템은, 상기 저장탱크에서 배출된 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기와, 상기 증발가스 압축기에서 압축된 압축 증발가스를 냉각시키는 열교환기와, 냉각된 증발가스를 팽창시키는 팽창유닛을 포함하며,
   상기 열교환기에서는, 상기 저장탱크에서 배출되어 상기 증발가스 압축기로 공급되고 있는 미압축 증발가스를 이용하여 상기 압축 증발가스를 냉각시키며,
   상기 열교환기에 공급되는 상기 미압축 증발가스의 온도에 따라, 상기 미압축 증발가스 중 적어도 일부를 예열하여 상기 열교환기에 공급하거나, 상기 미압축 증발가스 중 적어도 일부가 상기 열교환기를 우회하여 상기 증발가스 압축기에 공급되도록 하는, 증발가스 처리 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 미압축 증발가스의 온도는 상기 열교환기의 상류측에서 측정되는, 증발가스 처리 방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 열교환기에 공급되는 상기 미압축 증발가스의 온도는 제어부에 전달되고, 상기 제어부는 전달받은 상기 미압축 증발가스의 온도를 상기 열교환기의 설계온도 및 운전온도 중 적어도 하나와 비교하여 온도 차이를 계산하는, 증발가스 처리 방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 온도 차이에 기초하여, 상기 미압축 증발가스의 예열 또는 우회 여부를 결정하는, 증발가스 처리 방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 온도 차이에 기초하여, 예열 또는 우회하는 상기 미압축 증발가스의 유량을 조절하는, 증발가스 처리 방법.
6. 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 증발된 증발가스를 처리하는 증발가스 처리 시스템으로서,
   상기 저장탱크에서 배출된 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기와,
   상기 저장탱크에서 배출되어 상기 증발가스 압축기로 공급되고 있는 미압축 증발가스를 이용하여 상기 증발가스 압축기에서 압축된 압축 증발가스를 냉각시키는 열교환기와,
   냉각된 증발가스를 팽창시키는 팽창유닛과,
   상기 미압축 증발가스 중 적어도 일부를 예열할 수 있는 증발가스 예열유닛과,
   상기 미압축 증발가스 중 적어도 일부가 상기 열교환기를 우회하여 상기 증발가스 압축기에 공급될 수 있도록 설치되는 우회라인
   을 포함하는, 증발가스 처리 시스템.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 미압축 증발가스의 온도를 측정하기 위하여 상기 열교환기의 상류측에 설치되는 온도 감지유닛을 더 포함하는, 증발가스 처리 시스템.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 온도 감지유닛에서 측정된 상기 미압축 증발가스의 온도를 전달받아, 상기 열교환기의 설계온도 및 운전온도 중 적어도 하나와 비교하여 온도 차이를 계산하는 제어부를 더 포함하는, 증발가스 처리 시스템.
9. 청구항 6에 있어서,
   상기 증발가스 예열유닛 또는 상기 우회라인에 공급되는 상기 미압축 증발가스의 유량을 조절하는 유량제어 밸브를 더 포함하는, 증발가스 처리 시스템.

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