KR20240034255A - 액화 장치, 방법, 및 시스템 - Google Patents

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알렉스 브리그덴
앵거스 렘프리
글렌 쿠니엘
톰 보그슬라브스키
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스틸헤드 엘엔지 (에이에스엘엔지) 엘티디.
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Abstract

본 개시 내용의 양태는 천연 가스의 해안에서의 액화에 관한 것이다. 하나의 예시적인 양태는 장치를 포함하고 그러한 장치는: (i) 전기 및 예비-프로세스된 피드 가스를 공급원으로부터 입력하도록, 예비-프로세스된 피드 가스를 액화 천연 가스("LNG")로 변환하도록, 그리고 LNG를 출력하도록 구성된 공기-냉각형 전기 냉각 모듈("AER 모듈"); 및 (ii) AER 모듈로부터 LNG를 입력하도록 그리고 LNG를 LNG 운송 베슬로 출력하도록 구성된 복수의 LNG 저장 탱크를 포함한다. 이러한 양태에 따라, AER 모듈은 물-기반의 장치의 상부 데크 상에 위치될 수 있고, 복수의 LNG 탱크가 장치의 선체 내에 위치될 수 있다. 장치 및 관련된 키트, 방법, 및 시스템의 수 많은 부가적인 예시적 양태가 개시된다.

Description

액화 장치, 방법, 및 시스템{LIQUEFACTION APPARATUS, METHODS, AND SYSTEMS}
본 개시 내용은 액화 장치, 방법, 및 시스템에 관한 것이다.
천연 가스 매장량이 전세계적으로 존재한다. 일부 매장량은 미국과 같은 수요가 많은 시장으로부터 멀리 위치되고, 그에 따라 매장 장소로부터 시장까지 가스를 운송하기 위한 특별한 베슬(vessel)을 필요로 한다. 가스를 액체 형태로 운송하는 것이 더 저렴하고 용이할 수 있다. 예를 들어, 매장 장소에 가까운 육지에서 천연 가스를 액화하고 액화 천연 가스(또는 "LNG")를 LNG 캐리어 베슬을 이용하여 수상으로 먼 거리에 걸쳐 운송하는 것이 일반적이다. 육지-기반의 액화가 항상 가능한 것은 아니다. 예를 들어, 천연 가스의 상당량은, 가까운 육지가 전혀 없는, 먼 물의 본체(bodies of water) 아래에 위치된 심해의 매장 장소 내에 존재한다. 이러한 경우에, 물-기반의 액화가 바람직할 수 있다. 심해의 저장 장소로부터의 천연 가스를 액화하기 위해서, 부유(floating) 액화 천연 가스 설비가 이용되고 있다. 하나의 예로서, 현재 세계에서 가장 큰 베슬인, Prelude FLNG가 있다. 다른 상당한 양의 천연 가스는, Prelude와 같은 대형 해양 베슬이 접근할 수 없는 얕은 물에 존재한다. 이러한 물에서 물-기반의 액화를 이용하기 위한 개선이 요구되고 있다.
개시 내용의 일 양태는 해안에서의 액화를 위한 시스템이다. 이러한 시스템은: 전기 및 예비-프로세스된 피드 가스(feed gas)의 공급원, 및 물-기반의 장치를 포함할 수 있다. 물-기반의 장치는: 전기 및 예비-프로세스된 피드 가스를 공급원으로부터 입력하도록, 예비-프로세스된 피드 가스를 액화 천연 가스("LNG")로 변환하도록, 그리고 LNG를 출력하도록 구성된 공기-냉각형 전기 냉각 모듈("AER 모듈"); 및 AER 모듈로부터 LNG를 입력하도록 그리고 LNG를 LNG 운송 베슬로 출력하도록 구성된 복수의 LNG 저장 탱크를 포함할 수 있다.
일부 양태에서는 AER 시스템은 하나 이상의 냉각 트레인을 포함하고, 하나 이상의 냉각 트레인의 각각의 냉각 트레인은 전기-구동 압축기의 일부, 공기 냉각기의 일부를 포함할 수 있다. 하나 이상의 냉각 트레인의 각각의 냉각 트레인은 예비-냉각 열 교환기, 웜-혼합 냉각 회로, 콜드-혼합 냉각 회로, 팽창기, 및 엔드 플래시 베슬을 포함할 수 있다. 공기 냉각기는 선체의 상부 데크 상에 또는 그 위에 동작 가능하게 구성되고, 상기 공기 냉각기는 극저온 열 교환기를 부분적으로 덮고, 예비-냉각 열 교환기, 웜-혼합 냉각 회로, 콜드-혼합 냉각 회로, 팽창기, 및 엔드 플래시 베슬로부터 오프셋될 수 있다.
일부 양태에서, 공급원은 원치 않는 요소를 제거하는 것에 의해서 예비-프로세스된 피드 가스를 생성할 수 있다. 예를 들어, 원치 않는 요소는 적어도 중탄화수소를 포함할 수 있다. AER 모듈은 예비-프로세스된 피드 가스의 일부를 연료 가스로 변환할 수 있고, 연료 가스를 공급원으로 출력할 수 있다. 예를 들어, 공급원은 전기의 일부를 생성할 수 있고; 연료 가스로 전기의 일부를 생성하도록 구성된 가스-동력형 발전기를 포함할 수 있다. 물-기반 장치의 좌현 측면 또는 우현 측면(starboard) 중 하나가 해안에 위치되는 앵커 구조물에 정박될 수 있다. 예를 들어, 좌현 측면 또는 우현 측면 중 하나가 통로 구조물과 결합될 수 있다. 물-기반의 장치는, 극저온 유출물(cryogenic spill)을 좌현 측면 또는 우현 측면 중 다른 하나의 위로 지향시키도록 구성된 격납 시스템을 포함할 수 있다.
공급원으로부터의 전기 입력은 약 100 kV 및 약 220 MW 이상일 수 있다. 예를 들어, 전기는 하나 이상의 전도체를 포함하는 라인으로 공급원으로부터 입력될 수 있고, 시스템은 라인을 지지하기 위해서 물-기반의 장치와 공급원 사이에서 연장될 수 있는 운반 브릿지를 더 포함할 수 있다. 물-기반의 장치는, 밸러스트 유체를 방출하지 않으면서 물-기반의 장치를 안정화하기 위해서 밸러스트 유체로 동작될 수 있는 폐쇄 루프 밸러스트 시스템(closed loop ballast system)을 포함할 수 있다. 일부 양태에서, AER 모듈은, 전기 압축기, 공기 냉각기, 및 녹-아웃 드럼(knock-out drum)을 포함하는 하나 이상의 냉각 트레인을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 냉각 트레인은 이중-혼합 냉각 프로세스를 실시하도록 구성될 수 있다.
시스템은 공급원 및 물-기반의 장치와 함께 동작될 수 있는 제어기, 및/또는 공급원의 센서 및 물-기반의 장치의 센서를 포함하는 복수의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어기는, 물-기반의 장치의 센서 및 공급원의 센서로부터 출력된 데이터를 기초로, AER 모듈 및 공급원에 위치되는 적어도 파워 공급 구성요소를 동작시킬 수 있다. 추가적인 예로서, 제어기는 물-기반의 장치 및 공급원으로부터 멀리 위치된 하나 이상의 장치를 포함할 수 있다. 복수의 LNG 저장 탱크는 선체의 중심선 축을 따라서 이격된 탱크들의 하나의 행(row)을 포함한다. 일부 양태에서, 물-기반의 장치는 일차 파워 생성 시스템 또는 가스 예비-프로세싱 시스템을 포함하지 않을 수 있다.
다른 양태는 해안에서의 액화를 위한 물-기반의 장치이다. 이러한 장치는: 물-기반의 장치의 상부 데크 상에 또는 위에 위치되고 전기 및 예비-프로세스된 피드 가스를 공급원으로부터 입력하도록, 프로세스된 피드 가스를 액화 천연 가스("LNG")로 변환하도록, 그리고 LNG를 출력하도록 구성된 공기-냉각형 전기 냉각 모듈("AER 모듈"); 및 물-기반의 장치의 선체 내에 위치되고 AER 모듈로부터 LNG를 입력하도록 그리고 LNG를 LNG 운송 베슬로 출력하도록 구성된 복수의 LNG 저장 탱크를 포함할 수 있다.
예비-프로세스된 가스는 적어도 중탄화수소를 가지지 않을 수 있고, 및/또는 전기가 약 100 kV 및 약 220 MW 이상일 수 있다. 모든 LNG가 AER 모듈로부터 선체 내로 그리고 복수의 LNG 저장 탱크로부터 선체의 외부로 경로화될(routed) 수 있다. 장치는 LNG를 LNG 운송 베슬로 출력하기 위해서 장치의 중앙 부분 내에 출력 포트를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 LNG 저장 탱크는 선체의 중심선 축을 따라서 이격된 탱크들의 하나의 행을 포함할 수 있고; 탱크의 하나의 행 내의 각각의 탱크의 저장 부피가 중심선 축 상에서 대략적으로 센터링된다. 추가적인 예로서, 복수의 LNG 탱크의 각각의 탱크가 멤브레인 탱크일 수 있고, 각각의 멤브레인 탱크의 저장 부피가, 선체의 내부 부분에 의해서 형성될 수 있고 및/또는 중심선 축 상에 센터링될 수 있는 불규칙적인 횡단면 형상을 포함할 수 있다.
이러한 개시 내용에 따라, 물-기반의 장치는, 제1 가스를 AER 모듈로부터 그리고 제2 가스를 복수의 LNG 저장 탱크로부터 입력하기 위한; 그리고 제1 가스 및 제2 가스를 압축기로 출력하기 위한, 물-기반의 장치 상의 가스 수집 및 분배 시스템을 더 포함할 수 있다. 제1 가스는 제2 가스와 상이할 수 있다. 일부 양태에서, 연료 가스 분배 시스템은 제3 가스를 LNG 운송 베슬로부터 입력하도록 구성될 수 있다. 제2 가스 및 제3 가스가 비등 가스(boil-off gas)일 수 있다. 장치는 또한 극저온 유출물 및 가연성 가스의 누출물을 검출하도록 구성된 복수의 센서를 포함할 수 있다. 추가적인 예로서, 장치는: 극저온 유출물을 수집하기 위한 선체 위의 채널; 극저온 유체를 선체의 일 측면 위에서 그리고 그로부터 멀리 지향시키기 위해서 채널과 연통하는 하향관(downcomer); 및 복수의 센서에 응답하여 보호 유체를 선체의 일 측면의 외부 표면에 분무하기 위한 노즐을 포함할 수 있다.
안정성을 위해서, 물-기반의 장치는 폐쇄 루프 밸러스트 물 시스템을 포함할 수 있고, 그러한 폐쇄 루프 밸러스트 물 시스템은: 상부 데크 아래의 복수의 밸러스트 탱크; 및 어떠한 밸러스트 유체도 환경으로 방출하지 않고 밸러스트 유체를 복수의 밸러스트 탱크들 사이에서 이동시키도록 구성된 하나 이상의 펌프를 포함한다. AER 모듈은, 전기 압축기 및 공기 냉각기를 포함하는 하나 이상의 냉각 트레인을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 냉각 트레인은: 예비-프로세스된 피드 가스의 제1 부분을 수용하도록 그리고 LNG의 제1 부분을 출력하도록 구성된 제1 냉각 트레인; 및 예비-프로세스된 피드 가스의 제2 부분을 수용하도록 그리고 LNG의 제2 부분을 출력하도록 구성된 제2 냉각 트레인을 포함하고, 제1 냉각 트레인은 제2 냉각 트레인과는 독립적이다. 하나 이상의 냉각 트레인 중의 각각의 트레인이 예비-냉각 열 교환기, 주 극저온 열 교환기, 웜-혼합 냉각 회로(warm-mixed refrigeration circuit), 콜드-혼합 냉각 회로, 팽창기, 및 엔드 플래시 베슬(end flash vessel)을 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 제1 냉각 트레인의 상당한 부분이 장치의 선박-중앙 축(mid-ship axis)의 고물(aft)에 위치될 수 있고, 제2 냉각 트레인의 상당한 부분이 선박-중앙 축의 이물(forward)에 위치될 수 있고, 물-기반의 장치를 안정화하기 위해서, 제1 냉각 트레인의 중량이 선박-중앙 축을 중심으로 제2 냉각 트레인의 중량에 대해서 균형을 이룰 수 있다. 이러한 양태에서, 물-기반의 장치는 일차 파워 생성 시스템 또는 가스 예비-프로세싱 시스템을 포함하지 않을 수 있다.
또 다른 양태는 해안에서의 액화 방법이다. 이러한 방법은: 전기 및 예비-프로세스된 피드 가스를 공급원으로부터 물-기반의 장치에 입력하는 단계; 물-기반의 장치의 공기-냉각형 전기 냉각 모듈("AER 모듈")로, 예비-프로세스된 피드 가스를 액화 천연 가스("LNG")로 변환하는 단계; AER 모듈로부터 LNG를 물-기반의 장치의 복수의 LNG 저장 탱크로 출력하는 단계; 및 LNG를 복수의 LNG 저장 탱크로부터 LNG 운송 베슬로 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 양태에서, 방법은 공급원에서 적어도 중탄화수소를 제거하는 것에 의해서 예비-프로세스된 피드 가스를 생성하는 단계 및/또는 LNG를 AER 모듈 및 복수의 LNG 저장 탱크로부터 출력할 때, LNG를 상부 데크를 통해서 경로화하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법은, LNG를 복수의 LNG 저장 탱크로부터 LNG 운송 베슬로 출력할 때, LNG를 장치의 선박-중앙 축에 위치되는 또는 그에 인접한 출력 포트를 통해서 경로화하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 제1 가스를 AER 모듈로부터 그리고 제2 가스를 복수의 LNG 저장 탱크로부터 수집하는 단계, 및 제1 가스 및 제2 가스를 적어도 하나의 압축기에 출력하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 제3 가스를 LNG 운송 베슬로부터 입력하는 단계 및 제3 가스를 적어도 하나의 압축기로 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
안전을 위해서, 방법은 물-기반의 장치의 복수의 센서로 극저온 유출물 및 가연성 가스의 방출물을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고 안정성을 위해서, 방법은, 어떠한 밸러스트 유체도 방출하지 않으면서, 장치를 안정화하기 위해서 물-기반의 장치의 폐쇄 루프 밸러스트 시스템 내에서 밸러스트 유체를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 예비-프로세스된 피드 가스를 LNG로 변환하는 단계가 AER 모듈로 이중-혼합 냉각 프로세스를 실시하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 공급원에서 전력 발전기로 전기의 적어도 일부를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 방법은 또한, 공급원 및 물-기반의 장치 모두와 통신하는 제어기로, 물-기반의 장치 및 공급원을 동작시키고 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 양태는 해안에서의 액화를 위한 물-기반의 장치를 제조하는 방법이다. 이러한 방법은: 제1 위치에서 조립된 선체를 수용하는 단계; 제1 위치와는 상이한 제2 위치에서 공기-냉각형 전기 냉각 모듈("AER 모듈")을 조립하는 단계; 제2 위치에서 AER 모듈을 선체에 부착하는 단계; 제2 위치에서 AER 모듈 및 선체의 시스템을 테스트하는 단계; 및 선체를 제1 위치 및 제2 위치와 다른 해안의 위치로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
수용된 선체는 제1 위치에서 선체 내에 조립된 복수의 LNG 저장 탱크를 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 방법은, 제2 위치에서 선체 편향을 획득하기 위해서, 밸러스트 유체를 복수의 LNG 저장 탱크 위의 빈 공간 내에 위치시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법은, 밸러스트 유체에 의해서 인가되는 중량이 AER 모듈에 의해서 인가되는 중량에 비례하여 감소되도록, 제2 위치에서 AER 모듈을 부착하는 동안 밸러스트 유체를 점증적으로 방출하는 것에 의해서 선체 편향을 추가적으로 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 양태는 해안에서의 액화를 위한 물-기반의 장치를 이용하는 방법이다. 이러한 방법은: 물-기반의 장치를 전기 및 예비-프로세스된 피드 가스를 공급원을 포함하는 해안 위치로 이동시키는 단계; 공급원으로부터 물-기반의 장치의 공기-냉각형 냉각 모듈("AER 모듈")로, 전기 및 예비-프로세스된 피드 가스를 입력하는 단계; 및 AER 모듈로부터 액화 천연 가스("LNG")를 물-기반의 장치의 복수의 LNG 저장 탱크로 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 방법은 연료 가스를 물-기반의 장치로부터 공급원으로 출력하는 단계 및 연료 가스로 전기의 적어도 일부를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 양태는 LNG를 복수의 LNG 저장 탱크로부터 LNG 운송 베슬로 출력하는 단계 및/또는 LNG 운송 베슬로부터 부가적인 연료 가스를 입력하는 단계를 포함할 수 있다.
관련 키트가 또한 개시된다. 당업자는, 첨부 도면과 함께 예시적인 실시예에 관한 이하의 설명의 검토로부터, 본 개시 내용의 다른 양태 및 특징을 명확하게 이해할 것이다.
첨부 도면은 본 개시 내용의 일부를 구성한다. 각각의 도면은, 기재된 설명과 함께, 본원에서 기술된 원리를 설명하는 역할을 하는, 개시 내용의 예시적인 양태를 도시한다.
도 1은 예시적인 액화 시스템을 도시한다.
도 1a는 다른 예시적인 액화 시스템을 도시한다.
도 2는 예시적인 물-기반의 장치를 도시한다.
도 3a는 도 2 장치의 예시적인 선체를 도시한다.
도 3b는 도 3a의 선체의 예시적인 절취도를 도시한다.
도 4는 예시적인 냉각 모듈을 도시한다.
도 5는 예시적인 제어기를 도시한다.
도 6은 예시적인 액화 방법을 도시한다.
도 7은 예시적인 제조 방법을 도시한다.
도 8은 예시적인 이용 방법을 도시한다.
이제, 예시적인 액화 장치, 방법, 및 시스템을 참조하여, 본 개시 내용의 양태를 설명한다. 일부 양태가, 냉각 모듈 및 복수의 LNG 저장 탱크를 포함하는 물-기반의 장치를 참조하여 설명된다. 냉각 모듈은 공기-냉각형, 전기 구동형, 그리고 물-기반의 장치 상에 위치되는 것으로 설명될 수 있고; 각각의 LNG 저장 탱크는 장치의 선체 내에 위치된 멤브레인 탱크로서 설명될 수 있다. 청구되지 않는 한, 이러한 예시적인 설명은 편의를 위해서 제공된 것이고, 본 개시 내용을 제한하기 위한 것은 아니다. 따라서, 설명된 양태는 임의의 액화 장치, 방법, 또는 시스템에 적용될 수 있을 것이다.
베슬 관련 용어가 이러한 개시 내용에서 사용된다. 예를 들어, "고물", "이물", "우현", 및 "좌현"과 같은 베슬 관련 용어를 이용하여 상대적인 방향 및 배향을 설명할 수 있고; 그 각각의 첫 글자 "A," "F," "S," 및 "P"가 방향 또는 배향을 나타내기 위해서 화살표에 첨부될 수 있다. 이러한 개시 내용에서, 이물은 장치의 전방부(또는 "선수(bow)")를 향하는 것을 의미하고; 고물은 장치의 후방부(또는 "선미(stern)")를 향하는 것을 의미하고; 좌현은 장치의 좌측 측면을 향하는 것을 의미하고; 우현은 장치의 우측 측면을 향하는 것을 의미한다. 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 이러한 용어는 하나 이상의 축, 예를 들어 장치의 중앙에서 우현으로부터 좌현까지 연장되는 선박-중앙 축(X-X), 및 장치의 길이를 따라서 선수로부터 선미까지 연장되는 중심선 축(Y-Y)과 관련하여 사용될 수 있다. 장치의 선체 내의 수직 구조물 또는 벽을 의미하는 "벌크헤드"; 장치 내의 수평 구조물 또는 바닥을 의미하는 "데크"; 및 장치의 부유-배향 부분의 쉘 및 프레임워크를 의미하는 "선체"와 같은, 다른 베슬 관련 용어가 또한 이용될 수 있다.
달리 청구되지 않는 한, 이러한 베슬 관련 용어 및 축은 편의 및 용이한 설명을 위해서 제공된 것이고, 본 개시 내용의 양태를 특정 방향 또는 배향으로 제한하기 위한 것은 아니다. 본원에서 사용된 당업계의 임의의 다른 용어도, 달리 청구되지 않는 한, 마찬가지로 비-제한적이다. 본원에서 사용된 바와 같이, "포함한다", "포함하는"과 같은 용어, 또는 그 임의의 변형된 용어는 비-배타적인 포함을 커버하기 위한 것이고, 그에 따라 요소의 목록을 포함하는 방법 및 장치의 양태는 이러한 요소만을 포함하는 것이 아니고; 그러한 양태에 대해서 명백하게 나열되지 않은 및/또는 그에 내재되지 않은 다른 요소를 포함할 수 있다. 또한, "예시적"이라는 용어는 "이상적"이 아니라 "예"의 의미로 본원에서 사용된다.
해안에서의 액화를 위한 예시적인 물-기반의 장치(10)가, 얕은 물(1)에서 최소의 환경적 영향을 미치면서, 예비-프로세스된 천연 가스(또는 "예비-프로세스된 피드 가스")를 입력하기 위해서 그리고 액화 천연 가스(또는 "LNG")를 출력하기 위해서 얕은 물(1)에서 해안에 배치된 것으로, 도 1에 도시되어 있다. 물-기반의 장치(10)는 해안에서 임의의 수의 액화 방법 또는 프로세스를 실시할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는: 전기 및 예비-프로세스된 피드 가스를 공급원(2)으로부터 입력하고, 예비-프로세스된 피드 가스를 액화에 의해서 LNG로 변환하고, 저장 또는 운송을 위해서 LNG를 출력하는 공기-냉각형 전기 냉각 모듈(20)("AER 모듈")을 포함할 수 있다. AER 모듈은 하나 이상의 냉각 트레인을 포함할 수 있고, 그러한 냉각 트레인은, 상당한 양의 오염물질 또는 에너지를 얕은 물(1)로 방출하지 않으면서 예비-프로세스된 피드 가스를 액화하도록 구성된, 전기 압축기, 공기 냉각기, 및/또는 녹-아웃 드럼의 임의의 조합을 이용한다. 환경적 영향을 더 감소시키기 위해서, 장치(10)는: 밸러스트 유체를 얕은 물(1)로 방출하지 않고 안정화될 수 있고; 다른 베슬로부터의 과다 비등 가스를 입력할 수 있고; 그리고 물(1)을 횡단할 때 자연 구조물과 최소로 접촉하기 위한 편평한-하단부의 선체를 포함할 수 있다.
물-기반의 장치(10)의 양태가 해안에서의 액화를 위한 시스템(100) 내에서 이용될 수 있다. 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 시스템(100)은: 전기 및 예비-프로세스된 피드 가스의 공급원(2), 및 물-기반의 장치(10)를 포함할 수 있다. 얕은 물(1)에서, 시스템(100)의 해안에서의 이용을 수용하기 위해서, 물-기반의 장치(10)는 (i) 전기 및 예비-프로세스된 피드 가스를 공급원(2)으로부터 입력하도록, 예비-프로세스된 피드 가스를 LNG로 변환하도록, 그리고 LNG를 출력하도록 구성된 AER 모듈(20); 및 (ii) LNG를 AER 모듈(20)로부터 입력하도록 그리고 LNG를 LNG 캐리어 또는 운송 베슬(8)로 출력하도록 구성된 복수의 LNG 저장 탱크(60)를 포함할 수 있다. 모듈(20) 및 탱크(60)의 수많은 예가 설명된다.
공급원(2)은 전기 및 예비-프로세스된 피드 가스의 하나의 또는 조합된 공급원을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 공급원(2)은 하나 이상의 육지-기반 설비를 포함할 수 있고, 그러한 육지-기반 설비는 예비-프로세싱 플랜트(5), 연료 가스 혼합 베슬(6), 파워 플랜트(7), 및 제어실(9)을 포함한다. 공급원(2)에 대한 장치(10)의 위치를 고정하기 위해서, 물-기반의 장치(10)의 좌현 측면 또는 우현 측면 중 하나가 해안에 위치된 앵커(4)(예를 들어, 방파제 또는 부두)에 정박될 수 있다. 도 1에서, 예를 들어, 장치(10)의 우현 측면이 해안에 위치되는 앵커(4)에 정박되고, 공급원(2) 또는 인접한 육지로부터 장치(10)로의 도보 접근을 제공하는 통로 구조물(예를 들어, 앵커(4)의 일부)과 결합된다.
도 1에 또한 도시된 바와 같이, 예비-프로세싱 플랜트(5)는: (i) 프로세스되지 않은 천연 가스를 라인(3L)을 통해서 천연 가스 공급원(3)으로부터 입력할 수 있고; (ii) 프로세스되지 않은 천연 가스로부터 원치 않는 요소를 제거하는 것에 의해서 예비-프로세스된 피드 가스를 생성할 수 있고; 그리고 (iii) 예비-프로세스된 피드 가스를 예비-프로세싱 플랜트(5)와 장치(10) 사이에서 연장되는 라인(5L)을 통해서 물-기반의 장치(10)로 출력할 수 있다. 천연 가스 공급원(3)은 도 1에서, 얕은 물(1) 및/또는 공급원(2)에 근접한 육지 아래에 위치된 임의의 천연 가스 필드(들)를 포함하는, 천연 가스의 임의의 자연적인 또는 인간-제조된 공급원(들)을 포함하는 것으로 개념적으로 도시되어 있다. 예비-프로세싱 플랜트(5)는 중탄화수소와 같은 원치 않는 요소를 제거하기 위한 임의의 알려진 방법 또는 프로세스를 이용할 수 있고; 라인(5L)을 통해서 물-기반의 장치(10)에 전달하기 위해서 예비-프로세스된 가스를 압축할 수 있다. 플랜트(5)로부터 출력되는 예비-프로세스된 피드 가스의 예시적인 제원(specification)이 아래에 제공되어 있다:
(이전으로부터 계속)
파워 플랜트(7)는, 복수의 전기 전도체를 포함할 수 있는 라인(7L)을 통해서 전기를 물-기반의 장치로 출력할 수 있다. 예를 들어, 전기는 약 100 kV 및 약 220 MW 이상일 수 있고, 복수의 전도체가 전기를 전송하도록 구성될 수 있다. 라인(7L)은 물-기반의 장치(10)와 파워 플랜트(7) 사이에서 연장되는 케이블 운반 브릿지로 지지될 수 있다. 예를 들어, 케이블 운반 브릿지는, 도 1에 도시된 통로 구조물 아래와 같이, 해안에 위치된 앵커(4)에 부착될 수 있다. 모든 또는 일부의 전기가 전력망(electrical grid)으로부터 얻어질 수 있다.
대안적으로, 파워 플랜트(7)는 발전기를 이용하여 전기의 전부 또는 일부를 생성할 수 있다. 예를 들어, 물-기반의 장치(10)는 (예를 들어, 비등 가스와 같은) 다양한 유형의 연료 가스를 라인(6L)을 통해서 연료 가스 혼합 베슬(6)로 출력할 수 있고; 그리고 파워 플랜트(7)는, 연료 가스를 베슬(6)로부터 입력하고 전기를 라인(7L)을 통해서 장치(10)에 출력하는 가스-동력형 발전기를 포함할 수 있다. 시스템(100)은 폐쇄-루프 시스템일 수 있다. 예를 들어, 파워 플랜트(7)는 가스-동력형 발전기를 이용하여, 베슬(6)로부터의 연료 가스로 물-기반의 장치(10)가 필요로 하는 전기의 전부 또는 실질적으로 전부를 생산할 수 있다. 환경 관련 성능을 희생하지 않고 연속적인 동작을 보장하기 위해서, 시스템(100)은 또한, 배터리, 태양광 패널, 파도 터빈, 풍력 터빈, 및 기타와 같은, 부가적인 청정 에너지 공급원을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 물-기반의 장치(10)는 LNG를 라인(8L)을 통해서 LNG 운송 베슬(8)로 출력하여, 장치(10)의 연속적인 동작을 가능하게 할 수 있다. 이러한 개시 내용에 따라, 물-기반의 장치(10)는 얕은 물(1)에서 동작될 수 있는 한편, LNG 운송 베슬(8)은, LNG 운송 캐리어와 같은, 얕은 물(1)에서 동작될 수 없는 해양-진출 베슬일 수 있다. 따라서, LNG 운송 베슬(8)은 물-기반의 장치(10)로부터 멀리 위치될 수 있고, 라인(8L)이 베슬(8)과 장치(10) 사이에서 연장될 수 있고, 장치(10)는 라인(8L)을 통해서 LNG를 베슬(8)로 펌핑할 수 있다. 보충하자면, 라인(8L)은 또한 연료 가스를 LNG 운송 베슬(8)로부터 입력할 수 있다. 예를 들어, 라인(8L)은 LNG를 장치(10)로부터 운송 베슬(8)로 출력하기 위한 출력 도관, 및 연료 가스(예를 들어, 비등 가스)를 베슬(8)로부터 장치(10)로 입력하기 위한 입력 도관을 포함할 수 있고, 그에 따라 동시적인 입력 및 출력을 가능하게 할 수 있다.
제어실(9)은 공급원(2)에 위치되는 것으로 도 1에 개념적으로 도시되어 있다. 제어실(9)은 시스템(100)을 모니터링 및 제어하기 위한 임의의 기술을 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 제어실(9)은 공급원(2) 및 물-기반의 장치(10)와 함께 동작될 수 있는 제어기(120)를 포함할 수 있다. 제어기(120)는, 물-기반의 장치(10) 및/또는 공급원(2) 상의 또는 그와 통신하는 임의의 장치를 포함하는, 시스템(100) 내의 임의의 감지 피드백 장치로부터 입력되는 데이터(130)를 기초로, 장치(10) 및/또는 공급원(2)의 임의의 동작 가능 요소를 제어할 수 있다. 예를 들어, 도 5의 제어기(120)는 프로세싱 유닛(122), 메모리(124), 및 트랜시버(126)를 포함하고, 그러한 트랜시버는: (i) 임의의 전용 센서, 피드백 출력부를 갖는 동작 장치, 및 장치(10) 및/또는 공급원(2) 상의 또는 그와 통신하는 유사한 장치를 포함하는, 시스템(100) 내의 임의의 피드백 감지 장치로부터 데이터(130)를 입력하도록; (ii) 데이터(130)를 기초로 제어 신호(140)를 입력 또는 생성하도록; 그리고 (iii) 임의의 작동기, 압축기, 모터, 펌프, 및 유사하게 동작될 수 있는 요소와 같은, 장치(10) 및/또는 공급원(2) 상에 위치되거나 그와 통신하는 임의의 전기적 및/또는 기계적 요소를 포함하는, 시스템(100) 내의 임의의 동작 가능 요소에 제어 신호(140)를 출력하도록 구성된다.
이러한 그리고 관련된 기능을 실시하기 위해서, 프로세싱 유닛(122) 및 메모리(124)는 근거리 및/또는 원격 프로세서(들) 및/또는 메모리 장치(들)의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 유선 및/또는 무선 통신의 임의의 조합을 이용하여 시스템(100) 내에서 입력 데이터(130) 및 제어 신호(140)를 통신할 수 있다. 그에 따라, 트랜시버(126)는 임의의 유선 및/또는 무선 데이터 통신 기술(예를 들어, BlueTooth®, 메시 네트워크, 광학적 네트워크, WiFi, 등)을 포함할 수 있다. 트랜시버(126)는 또한 관련 기술을 이용하여 시스템(100) 내에서 통신을 구축하고 유지하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제어기(120)의 전부 또는 일부가 임의의 장소에, 예를 들어 제어실(9)(예를 들어, 컴퓨터) 내에 및/또는 제어실(9)과 통신하는 임의의 네트워크 접속 가능 장치(예를 들어, 컴퓨터와 통신하는 스마트폰) 내에 위치될 수 있다.
본원에서 설명된 능력으로 인해서, 제어기(120)는 해안에서의 액화 시스템(100) 내에서 임의의 수의 조정된 기능들을 실시할 수 있다. 일 예는 에너지 관리이다. 예를 들어, 도 5의 제어기(120)는: (i) (예를 들어, AER 모듈(20)로부터의) 물-기반의 장치(10)의 전기 수요 및 (예를 들어, 파워 플랜트(5)로부터의) 육지-기반의 공급원(2)의 전기 공급과 관련하여 데이터(130)를 분석하는 것; 그리고 (ii) 에너지 수요 프로그램에 따라 전기 수요 또는 전기 공급의 양태를 변경하기 위해서 상기 분석을 기초로 AER 모듈(20) 및/또는 공급원(2)의 동작 가능 요소에 제어 신호(140)를 출력하는 것에 의해서 수요 응답 기능을 실시할 수 있다. 다른 예는 유출 및 누출 검출이다. 이전의 예를 계속 설명하면, 도 5의 제어기(120)는 또한: (i) 유출 및 누출을 식별하기 위해서 장치(10) 및/또는 공급원(2) 상에 또는 그 주위에 배치된 센서로부터 출력된 데이터(130)를 분석하는 것; 그리고 (ii) 격납 프로그램에 따라 유출 및 누출을 포함하기 위해서 그러한 분석을 기초로 AER 모듈(20) 및/또는 공급원(2)의 동작 가능 요소에 제어 신호(140)를 출력하는 것에 의해서, 유출 및 누출 검출 기능을 실시할 수 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 시스템(100)은, 대안적으로, 예비-프로세싱 플랜트(5'), 연료 가스 혼합 베슬(6'), 및 파워 플랜트(7')와 같은, 하나 이상의 물-기반의 설비를 포함하는, 예비-프로세스된 피드 가스 및 전기의 공급원(2')을 포함할 수 있다. 도 1a의 각각의 물-기반의 설비(5', 6', 및 7')는 도 1의 육지-기반 설비(5, 6, 및 7)에 각각 상응하는 동일한 기능을, 그러나 얕은 물(1) 또는 더 깊은 물에서 동작 가능한 부유 플랫폼 또는 바지선 위에서, 실시할 수 있다. 후속 설명에서, 공급원(2)의 요소에 대한 각각의 언급은, 프라임 기호와 관계없이, 공급원(2')의 요소와 상호 교환 가능할 수 있고, 이는 일부 양태가 5 또는 5', 6 또는 6', 또는 7 또는 7'와 상호 교환 가능하게 설명될 수 있다는 것을 의미한다. 공급원(2')의 물-기반의 양태를 수용하기 위해서, 시스템(100)의 일부 양태가 변경될 수 있다. 예를 들어, 도 1a의 천연 가스 공급원(3')은 얕은 물(1) 아래에 위치될 수 있고, 예비-프로세싱 플랜트(5')는 임의의 알려진 방법을 이용하여 공급원(3')으로부터 원료 피드 가스를 추출할 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 해안선(Z)에 대한 장치(10)의 위치를 고정하기 위해서, 물-기반의 장치(10)의 좌현 측면 또는 우현 측면 중 하나가 해안에 위치된 앵커(4)(예를 들어, 방파제 또는 부두)에 정박될 수 있다. 도 1에서, 예를 들어, 장치(10)의 우현 측면이 동일한 라인(5L, 6L, 7L, 및 8L)을 통해서 예비-프로세싱 플랜트(5'), 혼합 베슬(6'), 파워 플랜트(7'), 및 LNG 운송 베슬(8)에 커플링되고; 장치(10)의 좌현 측면은 해안에 위치되는 앵커(4)에 정박되고, 해안선(Z)으로부터의 장치(10)에 대한 도보 접근을 제공하는 (예를 들어, 앵커(4)의) 통로 구조물과 결합된다.
시스템(100)은 개인용 페리로서 도 1a에 도시된 모바일 유닛(9')을 포함할 수 있다. 모바일 유닛(9')은 물-기반의 장치(10), 예비-프로세싱 플랜트(5'), 혼합 베슬(6'), 및 파워 플랜트(7')에 대해서 독립적으로 이동될 수 있다. 예를 들어, 사람, 장비, 및/또는 데이터를 플랜트(5'), 베슬(6'), 플랜트(7'), 베슬(8'), 장치(10), 및/또는 해안선(Z) 사이에서 전달하기 위해서, 유닛(9')이 시스템(100) 내에서 동작될 수 있다. 전술한 바와 같이, 서로 통신하는 제어기(120)와 센서의 부분들이, 플랜트(5'), 베슬(6'), 플랜트(7'), 베슬(8'), 페리(9'), 및 장치(10)를 포함하는, 시스템(100) 내의 임의의 장소에 위치될 수 있다.
물-기반의 장치(10)가 시스템(100) 내에서 크게 단순화될 수 있고, 그에 따라 제조 비용을 줄일 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 예비-프로세스된 가스 및 전기의 모두를 제공하는데 있어서 공급원(2)에 의존할 수 있고, 이는 장치(10)가: 파워 생성 시스템, 프로세스 가열 시스템, 및/또는 디젤 시스템 중 어떠한 것도 포함하지 않을 수 있다는 것을 의미한다. 해안에서의 위치 및 얕은 물(1)이 사람 및 공급부에 대한 접근을 제공할 수 있기 때문에, 장치(10)는, 해양-진출 베슬에서 전형적으로 발견되는 많은 시스템이 없이도 완전히 동작될 수 있다. 이러한 생략은 제조 비용을 절감할 수 있다. 예를 들어, 해안에 위치되는 앵커(4)에 의해서 제공되는 통로 구조물로 인해서, 장치(10)는 이하의 요소: 해양 적제 아암; 선원의 상당한 부분을 위한 거주 공간; 또는 헬리콥터용 데크 중 임의의 하나 이상을 포함하지 않을 수 있다. 마찬가지로, 장치(10)가 얕은 물(1)로 견인될 수 있고 오랜 기간(예를 들어, 몇년) 동안 해안에 위치되는 앵커(4)에 정박될 수 있기 때문에, 이는 또한 해양 이동에 적합한 일차 추진 시스템을 포함하지 않을 수 있다. 추가적인 예로서, 예비-프로세싱 플랜트(5)(또는 5') 및 파워 플랜트(7)(또는 7')로 인해서, 장치(10)는 또한 실질적인 가스 예비-프로세싱 시스템을 포함하지 않을 수 있고, 그에 따라, 다른 경우에 플랜트(5)가 구비하여야 하는, 임의의 프로세스 가열 및 관련 요소를 생략할 수 있게 하고; 또는 일차 파워 생성 시스템을 포함하지 않을 수 있고, 그에 따라, 다른 경우에 플랜트(7)가 구비하여야 하는, 임의의 비-긴급 전력 발전기를 생략할 수 있게 한다.
물-기반의 장치(10)의 부가적인 양태를 이제 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하고, 여기에서 예시적인 장치(10)는: (i) 장치(10)의 상부 데크(12) 위에 위치되고, 전기 및 예비-프로세스된 피드 가스를 공급원(2)으로부터 입력하도록, 예비-프로세스된 피드 가스를 LNG로 변환하도록, 그리고 LNG를 출력하도록 구성된 AER 모듈(20); 및 (ii) 장치(10)의 선체(11) 내에 위치되고, LNG를 AER 모듈(20)로부터 입력하도록 그리고 LNG를 LNG 운송 베슬(8)로 출력하도록 구성된 복수의 LNG 저장 탱크(60)를 포함한다.
AER 모듈(20)은, 예비-프로세스된 피드 가스의 일부를 예비-냉각, 액화, 및 과냉시키기 위해서 공기-냉각기 및 전자 구동형 (또는 "e-구동") 압축기를 이용하는 임의의 기술을 포함하는, 임의의 냉각 기술을 포함할 수 있다. 예를 들어, AER 모듈(20)은, 제1 냉각 트레인(22) 및 제2 냉각 트레인(23)을 포함하는, 이중-혼합 냉매를 이용하는 하나 이상의 냉각 트레인을 포함할 수 있다. 이제, 장치(10)의 보다 특별한 양태를 냉각 트레인(22 및 23)을 참조하여 설명한다. 이러한 양태는 달리 청구되지 않는 한 예시적인 것이고, 이는 AER 모듈(20)이, 임의의 냉각 기술을 이용하는 임의의 수의 냉각 트레인을 여전히 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
각각의 냉각 트레인은 이중-혼합 냉매를 이용할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 냉각 트레인(22)은 예비-냉각 열 교환기(24), 주 극저온 열 교환기(26), 웜-혼합 냉각 회로(28), 콜드-혼합 냉각 회로(30), 팽창기(32), 및 엔드 플래시 가스 (또는 "EFG") 베슬(34)을 포함할 수 있고; 제2 냉각 트레인(23)은 예비-냉각 열 교환기(25), 주 극저온 열 교환기(27), 웜-혼합 냉각 회로(29), 콜드-혼합 냉각 회로(31), 팽창기(33), 및 EFG 베슬(35)을 포함할 수 있다. 예비-냉각 열 교환기(24 및 25)는, 예비-프로세스된 피드 가스를 입력하고, 이를 웜-혼합 냉각 회로(28 및 29)에 대해서 냉각하고, 그리고 제1 냉각된 가스를 출력하는 쉘 및 관 열 교환기를 포함할 수 있다. 주 극저온 열 교환기(26 및 27)는, 제1 냉각된 가스를 입력하고, 이를 콜드-혼합 냉각 회로(30 및 31)에 대해서 냉각하고, 제2 냉각된 가스를 출력하는 쉘 및 관 열 교환기를 포함할 수 있다. 팽창기(32, 33) 및 EFG 베슬(34, 35)은 제2 냉각된 가스를 입력할 수 있고, LNG 및 연료 가스를 출력할 수 있다.
각각의 냉각 트레인이 독립적으로 동작될 수 있다. 예를 들어, 제1 냉각 트레인(22)은 예비-프로세스된 피드 가스의 제1 부분을 수용할 수 있고 LNG의 제1 부분을 출력할 수 있고; 그리고 제2 냉각 트레인(23)은 피드 가스의 제2 부분을 수용할 수 있고 LNG의 제2 부분을 출력할 수 있다. 각각의 냉각 트레인이 전부-전기적일 수 있다. 예를 들어, 도 4의 웜-혼합 냉각 회로(28 및 29)는 2-스테이지 압축을 포함하는 제1 폐쇄-루프 냉각 사이클을 실시하기 위한 전기 압축기를 포함할 수 있고; 도 4의 콜드-혼합 냉각 회로(30 및 31)는 3-스테이지 압축을 포함하는 폐쇄-루프 냉각 사이클을 실시하기 위한 전기 압축기를 포함할 수 있다. 각각의 냉각 트레인이 또한 공기-냉각될 수 있다. 예를 들어, 각각의 제1 냉각 사이클이 제1 세트의 공기 냉각기 및 녹-아웃 드럼(42 또는 44)에 의해서 실시될 수 있고, 각각의 제2 냉각 사이클이 제2 세트의 공기 냉각기 및 녹-아웃 드럼(43 또는 45)에 의해서 실시될 수 있다.
하나 이상의 냉각 트레인의 특정 배열로, 여러 가지 이점이 실현될 수 있다. 예를 들어, 도 4의 제1 및 제2 냉각 트레인(22, 23)이 상부 데크(12)의 중앙 부분(16)의 각각의 측부에 배열되고, 그에 따라 물-기반의 장치(10)를 더 안정화시키고 LNG 저장 탱크(60) 내의 슬로싱(sloshing)을 최소화한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 중앙 부분(16)은 장치(10)의 선박-중앙 축(X-X) 상에 또는 그에 인접하여 위치될 수 있고, 제1 냉각 트레인(22)의 상당한(예를 들어, 50% 초과) 부분이 선박-중앙 축의 고물에 위치될 수 있고, 제2 냉각 트레인(23)의 상당한(예를 들어, 50% 초과) 부분이 선박-중앙 축(X-X)의 이물에 위치될 수 있다. 따라서, 냉각 트레인(22)의 중량은 선박-중앙 축(X-X)을 중심으로 냉각 트레인(23)의 중량에 대해서 균형잡힐 수 있고, 그에 따라, 도 1에 도시된 바와 같이, 해안에 위치되는 앵커(4)가 부착되는 곳인, 중앙 부분(16)에서 물-기반의 장치(10)를 더 안정화시킬 수 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 선체(11)는 내부 선체 및 외부 선체를 갖는 이중-선체 설계일 수 있다. 주 또는 상부 데크(12)가 선체(11)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 도 3a의 데크(12)는, 선체(11)를 데크(12)로부터 밀봉하기 위해서 좌현 및 우현 측면 장치(10) 사이에 걸쳐지는 금속 판을 포함할 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, AER 모듈(20)은 상부 데크(12)의 프로세스 데크(13) 상에서 지지될 수 있고, 복수의 지지 구조물(17)이 상부 데크(12)를 통해서 연장되어 프로세스 데크(13)를 지지할 수 있다. 각각의 지지 구조물(17)은, AER 모듈(20)의 요소와의 결합을 위해서, 선체(11)에 대한 부착 지점으로부터(예를 들어, 그에 부착된 지지 빔으로부터) 그리고 상부 데크(12) 내의 개구부를 통해서 연장될 수 있다. 예를 들어, AER 모듈(20)의 각각의 요소는 복수의 시트(seat)(21B)를 갖는 지지 프레임(21A)을 포함할 수 있고, 각각의 시트(21B)는, 모듈(20)의 요소의 중량을 지지하기 위해서 그리고 상대적인 이동을 억제하기 위해서, 지지 구조물(17) 중 하나와 결합될 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 제2 냉각 트레인(23)의 요소는, 장치(10)의 동작 중에 진동이 AER 모듈(20)로부터 상부 데크(12)로 전달되는 것을 제한하는 연결부를 갖는 상응하는 시트(21B)에 의해서, 프레임(21A) 중 하나에 부착될 수 있다.
AER 모듈(20)과 구조물(17) 사이의 연결의 양태는, 모듈(20)이 선체(11)와 별도로 제작되게 할 수 있다. 예를 들어, 선체(11)가 조선소와 같은 제1 위치에서 제조될 수 있고; AER 모듈(20)은, 조선소에 위치되는, 그에 인접한, 또는 그에 접근할 수 있는 전용 제조 설비와 같은, 제1 위치와 다른 제2 위치에서 제조될 수 있다. 추가적인 예로서, AER 모듈(20)은, 선체(11)를 AER 모듈(20)로 그리고 그 반대로 운송하는 비용 및 물류에 따라, 제1 또는 제2 위치에서 선체(11)에 부착될 수 있다. 도 3b에서 점선에 의해서 도시된 바와 같이, 분리 제조는 (예를 들어, 제1 세트의 계약자들(contractors)이 있는) 제1 위치에서 실시되는 작업의 선체 범위; 및 (예를 들어, 제2 세트의 계약자들이 있는) 제2 위치에서 실시되는 작업의 상위 범위(topside scope)를 규정하는 것에 의해서 지원될 수 있다.
상위 범위 및 선체 범위는 상부 데크(12)에 대해서 규정될 수 있다. 예를 들어, 상위 범위는 AER 모듈(20)과 관련된 양태를 포함할 수 있고; 선체 범위는 복수의 LNG 저장 탱크(60)와 관련된 양태를 포함할 수 있다. 추가적인 예로서, 선체 범위는 구조물(17)을 제1 위치에서 선체(11)에 부착하는 것을 포함할 수 있고; 상위 범위는 제1 또는 제2 위치에서 프레임(21A) 및 시트(21B)로 AER 모듈(20)을 구조물(17)에 부착하는 것을 포함할 수 있다. 관련된 방법이 이하에서 더 설명된다. 도 3b에 또한 도시된 바와 같이, 선체 범위는 접합부(18)를 AER 모듈(20)의 각각의 요소 아래에 부착하는 것, 그리고 연결 배관(19)을 이용하여 구조물(17)에 일단 부착되면 모듈(20)에 즉각적으로 연결하기(hook-up) 위해서 각각의 접합부(18)로 그리고 그로부터 여러 공급 및 분배 시스템을 경로화하는 것(routing)을 포함할 수 있다. 도 3에서, 예를 들어, 이하에서 더 설명되는 LNG 분배 시스템(70)으로부터의 배관은, 모듈(20)의 부착을 단순화하기 위해서, 선체 범위의 일부로서 LNG 저장 탱크(60)로부터 접합부(18)까지 경로화되었다. 연결 배관(19)은 또한 AER 모듈(20)로부터의 진동의 전달을 제한하도록 구성될 수 있다.
복수의 LNG 저장 탱크(60)가 선체(11) 내에 위치될 수 있다. 예를 들어, 내부 선체는 복수의 벌크헤드(15)를 포함할 수 있고, 탱크들(60)은 벌크헤드들(15) 사이에 위치될 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 탱크(60)는 장치(10)의 중심선 축(Y-Y)을 따라서 이격된 탱크들의 하나의 행을 포함할 수 있다. 불균형 적재를 감소시키기 위해서, 각각의 탱크(60)의 저장 부피가 중심선 축(Y-Y) 상에서 대략적으로 센터링될 수 있다. 각각의 탱크(60)가 멤브레인 유형의 탱크일 수 있다. 예를 들어, 각각의 탱크(60)는, 선체(11)의 내부 선체에 의해서 규정되고 축(Y-Y) 상에서 센터링된, 불규칙적인 횡단면 형상을 포함할 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 각각의 탱크(60)는, 벌크헤드(15)와 선체(11)의 내부 선체 사이의 저장 부피를 규정하는 하부 멤브레인(61); 및 저장 부피를 밀봉하는 상부 멤브레인(62)을 포함할 수 있다. 멤브레인(61 및 62)은 임의의 수단에 의해서 결합될 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 상부 멤브레인(62)의 상단 표면이 상부 데크(12)로부터 이격되어 빈 공간(64)을 형성할 수 있다. 벌크헤드(15)는 빈 공간(64)과 연통되는 개구부를 포함할 수 있고, 그에 따라 파이프 및 배선이 데크(12) 아래에서 경로화되게 할 수 있다. 다양한 요소가 빈 공간(64)을 통해서 경로화될 수 있다. 예를 들어, 파이프 및 배선이, LNG에 접근하기 위해서, 공간(64) 및 멤브레인(62)을 통해서 경로화될 수 있다. 빈 공간(64)은, 선체(11)의 상부 데크(12)의 AER 모듈(20)의 설치 중량과 유사한 양의 중량 유체(예를 들어, 물)를 포함하도록, 장치(10)의 제조 중에 범람될(flooded) 수 있다. 예를 들어: 상부 멤브레인(62)의 외부 연부들이 팽창에 의해서 서로에 대해서 그리고 선체(11)의 내부 선체의 내부 표면에 대해서 밀봉될 수 있고; 그러한 밀봉은 외부 연부 상의 접착제 및/또는 상단 표면 상의 실런트로 보강될 수 있고; 및/또는 부가적인 실런트 층이 도포되어, 유체를 포함하는 불규칙적으로 성형된 공간(64)의 부피를 형성할 수 있다.
도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, IO 포트(14)가 물-기반의 장치(10)의 중앙 부분(16) 내에 및/또는 선박-중앙 축(X-X) 상에, 도시된 예에서 장치(10)의 우현 측면 상에 위치될 수 있다. 다양한 입력물 및 출력물이 IO 포트(14)를 통해서 유동할 수 있다. 계속적으로 전술한 예에서, IO 포트(14)는: 라인(5L)과 결합될 수 있는 예비-프로세스된 피드 가스 입력 포트; 라인(6L)과 결합될 수 있는 연료 가스 출력 포트; 라인(7L)과 결합될 수 있는 전기 입력 포트; 라인(8L)의 출력 도관과 결합될 수 있는 LNG 출력 포트; 및 라인(8L)의 입력 도관과 결합될 수 있는 연료 가스 입력 포트를 포함할 수 있다. IO 포트(14)는 라인(5L, 6L, 7L, 및/또는 8L)을 제어하도록 동작될 수 있는 하나 이상의 적재 아암을 포함할 수 있다. 예를 들어, IO 포트(14)는, 예비-프로세스된 피드 가스의 입력 중에, 라인(5L)을 제어하도록 동작될 수 있는 고압 적재 아암을 포함할 수 있다.
상부 데크(12)로부터의 선체(11)로의 접근은 중앙 부분(16)을 통해서 연장되는 일차 개구부에 의해서 제공될 수 있다. 예를 들어, 데크(12)를 통해서 연장되는 모든 다른 개구부가 이차 개구부일 수 있고, 그러한 이차 개구부는: (i) 실런트에 의해서 밀봉될 수 있는 더 작은, 부수적인 개구부이거나; (ii) 구조적 지지부에 의해서 실질적으로 점유된다. LNG를 상부 데크(12)와 선체(11) 사이에서 이동시키기 위한 프로세싱 배관의 전부가 중앙 부분(16)을 통해서 경로화될 수 있다. 예를 들어, IO 포트(14)는 중앙 부분(16)의 일차 개구부에 인접하여 위치될 수 있고, 모든 LNG는, AER 모듈(20)로부터 복수의 LNG 저장 탱크(60)로 입력되고 탱크(60)로부터 IO 포트(14)로 출력될 때, 일차 개구부를 통해서 경로화될 수 있다.
비용을 줄이기 위해서, 물-기반의 장치(10)의 많은 동작 시스템이 또한, 상위 범위 중에 AER 모듈(20)을 설치하기 전에, 선체 범위 중에 조립될 수 있다. 예시적인 동작 시스템은: LNG 분배 시스템(70); 연료 가스 수집 및 분배 시스템(74); 센서 시스템(78); 격납 시스템(80); 및 폐쇄 루프 밸러스트 시스템(90)을 포함할 수 있다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 시스템(70, 74, 78, 80, 및 90)의 다양한 양태가 AER 모듈(20)과 인터페이싱할 수 있고 및/또는 제어기(120)에 의해서 동작될 수 있다.
LNG 분배 시스템(70)은 LNG를 복수의 LNG 저장 탱크(60) 내로 입력할 수 있고 LNG를 탱크(60)로부터 IO 포트(14)로 출력할 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 분배 시스템(70)은: AER 모듈(20)과 탱크(60) 사이에서 연장되는 입력 배관; 및 탱크(60)와 IO 포트(14) 사이에서 연장되는 출력 배관을 포함할 수 있다. 시스템(70)을 위한 입력 및 출력 배관의 부분들이, 작업의 선체 범위 중에, 빈 공간(64)을 통해서 경로화될 수 있다. 예를 들어, 선체 범위의 일부로서, 시스템(70)을 위한 출력 배관은 빈 공간(64)을 통해서 경로화될 수 있고 IO 포트(14)에 연결될 수 있고; 시스템(70)을 위한 입력 배관은 빈 공간(64)을 통해서 중앙 부분(16) 및/또는 접합부(18) 중 하나까지 경로화될 수 있고 추후에 AER 모듈(20)에 대한 연결을 위해서 준비될 수 있다(예를 들어, 캡으로 작업될 수 있다(capped off)). 또한 도 3a에 도시된 바와 같이, LNG 분배 시스템(70)은, 각각의 탱크(60)의 하부 멤브레인(61) 내에 위치된 적어도 하나의 펌프(72)를 더 포함할 수 있다. 각각의 펌프(72)는 LNG를 탱크(60) 중 하나로부터 IO 포트(14)로 출력할 수 있다. 펌프들(72)은 개별적으로 또는 함께 동작될 수 있다. 예를 들어, 실질적으로 모든 LNG를 탱크(60)로부터 출력할 때, 불균형 적재를 방지하기 위해서, 예를 들어, 펌프들(72)이 LNG를 탱크들(60)로부터 대략적으로 동시에 출력할 수 있다.
연료 가스 수집 및 분배 시스템(74)은 연료 가스를 복수의 공급원으로부터 입력할 수 있고 연료 가스를 AER 모듈(20) 중 하나 또는 IO 포트(14)로 출력할 수 있다. 상이한 유형의 가스들이 시스템(74)으로 수집 및 분배될 수 있다. 예를 들어, 시스템(74)은 저압 연료 가스를: (i) 액화의 부산물로서 AER 모듈(20)로부터; (ii) 비등 가스로서 복수의 LNG 저장 탱크(60)로부터; 및/또는 (iii) 과다 비등 가스로서 LNG 운송 베슬(8)로부터 입력할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 연료 가스 시스템(74)은: 연료 가스 압축기(76) 및 재활용 가스 압축기(77)를 포함할 수 있다. 연료 가스 압축기(76)는, 라인(6L)으로의 출력을 위해서, 저압 연료 가스의 일부를 고압 연료 가스로 변환할 수 있다. 재활용 가스 압축기(77)는, AER 모듈(20) 내로 역으로 출력하기 위해서, 저압 연료 가스의 일부를 변환할 수 있다. 압축기(76 및 77)는, 중앙 부분(16)에 인접하여, 상부 데크(12) 상에 위치될 수 있다. 시스템(70)을 위한 입력 및 출력 배관의 부분들이, 작업의 선체 범위 중에, 빈 공간(64)을 통해서 경로화될 수 있다. 예를 들어, 선체 범위의 일부로서, 시스템(74)은 빈 공간(64)을 통해서 경로화되고 IO 포트(14)에 연결된 배관; 및 빈 공간(64)을 통해서 경로화되고 추후에 압축기(76), 압축기(77), 및 AER 모듈(20)에 연결하기 위해서 준비되는(예를 들어, 캡으로 작업되는) 배관을 포함할 수 있다.
금속이 저온에서 취성이 되기 때문에, 물-기반의 장치(10)의 여러 구조적 요소(예를 들어, 선체(11) 및 벌크헤드(15))는, 극저온 액체의 임의의 원치 않는 방출을 포함하는 극저온 유출물에 노출될 때 손상될 수 있다. 가연성 가스의 임의의 누출도 유사한 위험을 유발할 수 있다. 센서 시스템(78)은 유출 또는 누출이 발생되었는지의 여부를 결정할 수 있고, 격납 시스템(80)은, 장치(10)의 손상이 없이, 유출물을 선박의 외부로 지향시킬 수 있다. 전술한 것과 유사하게, 시스템(78 및 80)의 제1 부분은 작업의 선체 범위 중에 조립될 수 있고, 시스템(78 및 80)의 제2 부분은 작업의 상위 범위 중에 조립될 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 시스템(78)은, 적어도 각각의 LNG 저장 탱크(60)를 모니터링하기 위해서 배치된 센서(79)를 포함하는, 유출 또는 누출을 검출하기 위해서 물-기반의 장치(10) 주위에 배치된 복수의 센서(79)를 포함할 수 있다. 센서(79)는, 광섬유 및/또는 초음파 누출 검출 방법을 이용하는 액체 센서, 및 공기-샘플링 방법을 이용하는 가스 센서를 포함하는, 액체 및/또는 가스 센서의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 센서(79)는, (예를 들어, 약 2 mm의) 최소 오리피스 직경보다 큰 공급원으로부터의 임의의 유출 또는 누출을 검출할 수 있다. 다른 센서(79)는, 저온의 유출물 또는 누출물이 주위 환경에 노출되는 것에 의해서 유발되는 대기 증기 응축 및/또는 안개 형성과 같은, 시각적인 효과를 검출하도록 배치된 하나 이상의 카메라(79C)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 카메라(79C)는 중앙 부분(16)을 향해서 지향될 수 있다. 예를 들어, 각각의 카메라(79C)는 비디오 피드를 포함하는 데이터를, 비디오 피드에서 캡쳐된 시각적 효과를 분석하는 것에 의해서 유출 및 누출을 검출하도록 훈련받은 사람 및/또는 컴퓨터 운영자에게 출력할 수 있다.
격납 시스템(80)은 장치(10)의 손상이 없이 유출물이 선박의 외부로 지향되게 할 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 프로세스 데크(13)는 복수의 배액 개구부를 포함할 수 있고; 시스템(78)은: 극저온 유출물을 수집하기 위한 배액 개구부 아래의 채널(82); 및 극저온 유출물을 선체(11)의 일 측면 위로 그리고 그로부터 멀리 지향시키기 위해서 채널(82)과 연통되는 하향관(86)을 포함할 수 있다. 채널(82)은, 전체적인 증기 분산 지역을 제한하는 것에 의해서 증발율을 감소시키기 위해서, 프로세스 데크(13) 및/또는 AER 모듈(20)의 요소 아래에 배열되는 개방된 및/또는 폐쇄된 도관(예를 들어, 드립 팬(drip pan))의 네트워크를 포함할 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 각각의 하향관(86)은 선체(11)의 일 측면으로부터 아래쪽으로 연장될 수 있고; 센서(79)에 응답하여 물을 출력하는 것에 의해서, 선체(11)의 일 측면을 극저온 유출물에 대한 직접적인 노출로부터 보호하도록 동작할 수 있는 노즐을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 시스템(80)은, 센서(79)에 응답하여 밸브를 자동적으로 폐쇄하기 위한, 가스 또는 액체 유동을 재-경로화시키기 위한, 그리고 요소를 격리하기 위한, 장치(10) 주변에 배치된 복수의 작동기를 포함할 수 있다.
폐쇄 루프 밸러스트 시스템(90)의 양태가 도 3a에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 밸러스트 시스템(90)은: 어떠한 밸러스트 유체도 환경으로 방출하지 않고 밸러스트 유체를 탱크들(92) 사이에서 이동시키는 것에 의해서 물-기반의 장치(10)를 안정화시키도록 구성된 펌프(94)를 포함하는 복수의 밸러스트 탱크(92)를 포함할 수 있다. 밸러스트 탱크(92) 및 펌프(94)는 선체(11) 내의 임의의 곳에 위치될 수 있다. 도 3a에서, 제1 밸러스트 탱크(92A) 및 펌프(94A)가 선체(11)의 고물 부분 내에 위치되고, 제2 밸러스트 탱크(92B) 및 펌프(94B)가 선체(11)의 이물 부분 내에 위치되며, 밸러스트 유체는, 물-기반의 장치(10)를 안정화시키기 위해서, 펌프(94A 및 94B)로 탱크들(92A 및 92B) 사이에서 이동될 수 있다. 복수의 센서(79)는, 물-기반의 장치(10)의 희망 배향을 식별하기 위한 위치 센서(예를 들어, 자이로스코프)를 포함할 수 있고, 희망 배향을 획득하는데 필요한 밸러스트 유체의 유동을 계산할 수 있고, 펌프(94)가 밸러스트 유체의 유동을, 얕은 물(1)로 방출하지 않고, 폐쇄 루프 내에서 탱크들(92) 사이에서 순환시키게 하는 신호를 출력할 수 있다.
이제, 해안에서의 액화의 방법(200)(예를 들어, 도 6), 물-기반의 장치(10)를 제조하는 방법(300)(예를 들어, 도 7), 및 물-기반의 장치를 이용하는 방법(400)(예를 들어, 도 8)을 참조하여, 예시적인 장치의 동작, 제조, 및 이용 방법을 설명한다. 용이한 설명을 위해서, 방법(200, 300, 및 400)의 양태가 물-기반의 장치(10)와 관련하여 설명될 수 있다. 달리 청구되지 않는 한, 이러한 언급은 예시적이고 비제한적이며, 이는, 방법(200, 300, 및 400)이 물-기반의 장치(10) 또는 유사한 장치의 임의의 구성과 함께 이용될 수 있다는 것을 의미한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 해안에서의 액화 방법(200)은: (i) 전기 및 예비-프로세스된 피드 가스를 공급원(2)으로부터 물-기반의 장치(10)에 입력하는 단계("입력 단계(210)"); (ii) 상부 데크(12) 상에서 AER 모듈(20)로 예비-프로세스된 피드 가스를 LNG로 변환하는 단계("변환 단계(220)"); (iii) LNG를 AER 모듈(20)로부터 선체(11) 내의 복수의 LNG 저장 탱크(60)로 출력하는 단계("제1 출력 단계(230)"); 및 (iv) LNG를 탱크(60)로부터 LNG 운송 베슬(8)로 출력하는 단계("제2 출력 단계(240)")를 포함할 수 있다.
입력 단계(210)는 예비-프로세스된 피드 가스를 생산하기 위한 중간 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 단계(210)는: 원료 또는 프로세스되지 않은 천연 가스를 예비-프로세싱 플랜트(5)로 입력하는 단계, 원치 않는 요소(예를 들어, 중탄화수소)를 제거하기 위해서 여러 프로세스를 실시하는 단계, 그리고 예비-프로세스된 피드 가스를 플랜트(5)로부터 출력하는 단계를 포함할 수 있다. 임의의 알려진 프로세스를 단계(210)에서 이용하여, 공급원(2)에서 적어도 중탄화수소를 제거할 수 있다.
변환 단계(220)는 장치(10)의 구성을 기초로 하는 중간 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 단계(220)는 AER 모듈(20)로 이중-혼합 냉각 프로세스를 실시하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 변환 단계(220)는: 예비-냉각 프로세스; 냉각 프로세스; 팽창 프로세스; 및 저장 프로세스를 포함할 수 있다. 예비-냉각 프로세스는 예비-프로세스된 피드 가스의 일부를 웜-혼합 냉각 회로(28 또는 29)에 대해서 냉각하는 단계 및 제1 냉각된 가스를 출력하는 단계를 포함할 수 있다. 냉각 프로세스는 2-스테이지 압축을 포함하는 제1 폐쇄-루프 냉각 사이클을 실시하는 단계, 3-스테이지 압축을 포함하는 제2 폐쇄-루프 냉각 사이클을 실시하는 단계, 제1 냉각된 가스를 콜드-혼합 냉각 회로(30 또는 31)에 대해서 냉각시키는 단계, 및 제2 냉각된 가스를 출력하는 단계를 포함할 수 있다. 팽창 프로세스는, 칠링된(chilled) 액체 천연 가스를 생성하기 위해서 (예를 들어, 팽창기(32)로) 제2 냉각된 가스의 압력을 감소시키는 단계, 칠링된 천연 가스를 엔드 플래시 가스 베슬(예를 들어, 베슬(34))로 경로화시키는 단계, 및 LNG 및 연료 가스를 베슬로부터 출력하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고 저장 프로세스는 LNG를 베슬로부터 LNG 분배 시스템(70)으로 출력하는 단계, 및 LNG를 그 사이의 탱크들(60) 내로 경로화하는 단계를 포함할 수 있다.
제1 출력 단계(230)는 LNG를 베슬(8)로 출력하기 위한 중간 단계, 예를 들어 각각의 LNG 저장 탱크(60) 내의 펌프(72)를 동작시켜 LNG를 IO 포트(14) 및 라인(8L)을 통해서 LNG 운송 베슬(8)로 출력하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 단계(230)는, LNG를 AER 모듈(20) 및 탱크(60)로부터 출력할 때, LNG를 상부 데크(12)의 중앙 부분(16)을 통해서 경로화시키는 단계를 포함할 수 있다. 제2 출력 단계(240)는, 마찬가지로, 연료 가스를 출력하기 위한 중간 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 단계(240)는, AER 모듈(20), 복수의 LNG 저장 탱크(60), 및/또는 LNG 운송 베슬(8)과 같은, 여러 공급원으로부터 저압 연료 가스를 수집하기 위해서 연료 가스 수집 및 분배 시스템(74)을 이용하는 단계를 포함할 수 있다. 전술한 내용을 유지하면서, 단계(240)의 부가적인 단계가: 수집된 저압 연료 가스를 고압 연료 가스로 압축하는 단계 및 고압 피드 가스를 IO 포트(14) 및 라인(6L)을 통해서 공급원(2)에 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
방법(200)은 또한 부가적인 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법(200)은: 복수의 센서(79)로 임의의 극저온 유체의 유출 또는 가연성 가스의 방출을 검출하는 단계; 밸러스트 유체의 어떠한 방출도 없이 장치를 안정화하기 위해서 폐쇄 루프 밸러스트 시스템(90) 내에서 밸러스트 유체를 이동시키는 단계; 공급원(2)으로 전기의 적어도 일부를 생성하는 단계; 및/또는 장치(10) 상에, 공급원(2)에, 또는 다른 물-기반의 장치 상에 위치된 제어기(120)로 장치(10) 및 공급원(2)을 동작시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제조 방법(300)은: (i) 제1 위치에서 선체(11)를 수용하는 단계("수용 단계(310)"); (ii) 제1 위치와는 상이한 제2 위치에서 AER 모듈(20)을 조립하는 단계("조립 단계(320)"); (iii) 제2 위치에서 AER 모듈(20)을 선체(11)의 상부 데크(12)에 부착하는 단계("부착 단계(330)"); (iv) 제2 위치에서 AER 모듈(20) 및 선체(11)의 시스템을 테스트하는 단계("테스트 단계(340)"); 및 (v) 선체(11) 및 부착된 AER 모듈(20)을 제1 위치 및 제2 위치와는 상이한 해안의 위치까지 이동시키는 단계("이동 단계(350)")를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 위치는 조선소를 포함할 수 있고; 제2 위치는 조선소에 인접한 또는 그에 접근할 수 있는 전용 제조 설비를 포함할 수 있고; 제3 위치는 해안에 위치될 수 있다.
수용 단계(310)는 작업의 선체 범위와 연관된 중간 단계(예를 들어, 도 3b)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 단계(310)는 LNG 저장 탱크(60)를 선체(11) 내에 조립하기 위한, 지지 구조물(17)을 부착하기 위한, 배관을 접합부(18)까지 경로화하기 위한, 그리고 유사 단계를 실시하기 위한 중간 단계들을 포함할 수 있다. 추가적인 예로서, 단계(310)는 또한, 예를 들어 완성된 선체(11)를 견인하는 것에 의해서, 선체(11)를 제1 위치로부터 제2 위치까지 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 조립하는 단계(320)는 작업의 상위 범위와 연관된 중간 단계, 예를 들어 AER 모듈(20)을 조립하는 단계 및 제2 위치에서 선체(11)의 상부 데크(12)에 부착하기 위해서 모듈(20)을 준비하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 단계(310)는: AER 모듈(20)뿐만 아니라 관련된 피팅(예를 들어, 연결 배관(19)), 공구, 및 설명서를 포함하는, 키트를 조립하는 단계를 포함할 수 있다.
부착 단계(330)는 AER 모듈(20)을 부착하기 위한 그리고 모듈(20)이 동작되게 하는 중간 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 탱크들(60)을 조립한 후에, 부착 단계(330)는: AER 모듈(20)의 중량을 시뮬레이팅하는 것에 의해서 선체(11)의 편향을 제어하기 위해서 AER 모듈(20)을 부착하기 전에 밸러스트 유체를 빈 공간(64) 내에 위치시키는 단계; 및 밸러스트 유체에 의해서 인가되는 시뮬레이팅된 중량이 AER 모듈(20)에 의해서 인가되는 실제 중량에 비례하여 감소되도록, AER 모듈(20)을 부착하는 동안, 밸러스트 유체를 점증적으로 방출하는 단계를 포함할 수 있다. 추가적인 예로서, AER 모듈(20)의 실제 중량이 일단 인가되면, 단계(330)는 각각의 시트(21B)를 구조물(17) 중 하나에 부착하는 단계 및/또는 AER 모듈(20)로부터의 연결 배관(19)을 각각의 접합부(18)에 위치되는 배관에 커플링시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
테스팅 단계(340)는, AER 모듈(20)을, 복수의 탱크(60) 및, 전술한 시스템(70, 74, 78, 및 80)을 포함하는, 임의의 지원 시스템과 동작 가능하게 커플링시키기 위한 중간 단계를 포함할 수 있다. 각각의 상호연결 및 시스템이 단계(340) 중에 개별적으로 및/또는 함께 테스트될 수 있고, 그에 따라 물-기반의 장치(10)가 완전히 시운전될 수 있게 하고 단계(340) 후의 이용을 위해서 실질적으로 준비될 수 있게 한다. 이동 단계(350)는 장치(10)를 공급원(2)에 대한 위치 내로 이동시키기 위한 중간 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)가 일차 추진 시스템을 포함하지 않을 수 있기 때문에, 단계(350)는 장치(10)를 다른 물-기반의 장치(예를 들어, 예인선)에 부착하는 단계 및 장치(10)를 견인하는 단계를 포함할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 이용 방법(400)은: (i) 물-기반의 장치(10)를 공급원(2)에 인접한 해안 위치까지 이동시키는 단계("이동 단계(410)"); (ii) 전기 및 예비-프로세스된 피드 가스를 AER 모듈(20)로부터 공급원(2)으로 입력하는 단계("입력 단계(420)"); 및 (iii) LNG를 AER 모듈(20)로부터 복수의 LNG 저장 탱크(60)로 출력하는 단계(출력 단계(430))를 포함할 수 있다. 물-기반의 장치(10)가 이동 가능하기 때문에, 방법(400)은: 장치(10)를 제2 공급원(2)에 인접한 제2 해안 위치까지 이동시키는 단계 및 입력 단계(420) 및 출력 단계(430)를 반복하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이동 단계(410)는 물-기반의 장치를 공급원(2)에 대해서 배치하기 위한 중간 단계, 예를 들어 장치(10)를 해안에 위치된 앵커(4)에 정박하는 단계, 및/또는 장치(10)의 일 측면을 앵커(4)의 통로 구조물과 결합시키는 단계를 포함할 수 있다. 입력 단계(420)는 장치(10) 및 공급원(2)을 동작 가능하게 커플링시키기 위한 중간 단계, 예를 들어: IO 포트(14)를 라인(5L, 6L, 7L, 및 8L)의 각각과 커플링시키는 단계; 및 장치(10), 공급원(2), 제어실(9) 및/또는 제어기(120) 사이의 통신을 구축하는 단계를 포함할 수 있다. 출력 단계(430)는 LNG 입력을 위해서 탱크(60)를 준비하기 위한 중간 단계를 포함할 수 있고, 출력 단계(440)는 연료 가스를 입력하기 위해서 공급원(2)을 준비하기 위한 중간 단계를 포함할 수 있다.
방법(400)은 또한 부가적인 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법(400)은: 연료 가스를 장치(10)로부터 공급원(2)으로 출력하는 단계; 공급원(2)에서 연료 가스로 전기의 적어도 일부를 생성하는 단계; LNG를 복수의 LNG 저장 탱크(60)로부터 LNG 운송 베슬(8)로 출력하는 단계; 부가적인 연료 가스를 LNG 운송 베슬(8)로부터 입력하는 단계; 및/또는 장치(10) 및 시스템(100)을 이용하는 임의의 다른 방법을 더 포함할 수 있다.
본원에서 설명된 개선예에 따라, 해안에 위치된 매장 장소로부터의 프로세스되지 않은 천연 가스가 물-기반의 장치(10)를 이용하여 시장에 전달될 수 있다. 시스템(100) 및 방법(200, 300, 및 400)을 참조하여 설명된 것을 포함하는, 장치(10)의 수 많은 양태가 설명되었다. 이러한 양태 중 많은 양태가 상호 교환 가능할 수 있고, 각각의 조합 및/또는 반복은 본 개시 내용의 일부이다. 예를 들어, 폐쇄-루프 시스템(100) 및 제어기(120)의 양태가, 임의의 유형의 냉각 기술을 이용하는 임의의 유형의 장치(10)와 함께 동작될 수 있다. 마찬가지로, 추가적인 예로서, 방법(200, 300, 및 400)의 양태는 장치(10)의 임의의 변경예 또는 유사한 장치로 실시될 수 있다.
본 개시 내용의 원리가 특정 적용예의 예시적인 양태를 참조하여 본원에서 개시되었지만, 개시 내용은 그러한 것으로 제한되지 않는다. 당업계의 숙련 기술을 가지고 본원에서 제공된 교시 내용에 접근하는 사람은, 부가적인 변경, 적용예, 양태, 및 균등물의 치환 모두가, 본원에서 설명된 태양의 범위 내에 포함된다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시 내용은 전술한 설명에 의해서 제한되는 것으로 간주되지 않는다.

Claims (1)

  1. 천연 가스의 액화를 위한 시스템이며:
    전기 및 피드 가스의 공급원; 및
    공급원으로부터 분리된 그러나 공급원에 연결될 수 있는 물-기반의 장치로서, 공급원이 물-기반의 장치의 외부에 있고("외부 공급원"), 물-기반의 장치는 해안 위치에 정박되도록 구성되는, 물-기반의 장치를 포함하고,
    물-기반의 장치는:
    해안 위치에 근접하여 정박될 때 동작될 수 있도록 구성된 선체로서, 선체는 선수, 선미, 및 선수로부터 선미까지 연장되는 중심선 축을 형성하는, 선체;
    하나 이상의 상호 연결된 모듈을 포함하는 공기-냉각형 전기-구동 냉각 시스템("AER 시스템")으로서, 모듈은 (i) 전기 및 피드 가스를 외부 공급원으로부터 수용하도록, (ii) 물-기반의 장치 상에서 동작 가능하게 구성된 복수의 전기-구동 압축기 및 극저온 열 교환기를 이용하여 수용된 전기로 피드 가스를 액화 천연 가스("LNG")로 변환하기 위한 냉각 프로세스를 실시하도록, (iii) 물-기반의 장치 상에서 동작 가능하게 구성된 공기 냉각기로 냉각 프로세스로부터의 모든 열 에너지를 주변 공기로 방출하도록, 그리고 (iv) LNG를 출력하도록, 동작 가능하게 구성되는, AER 시스템; 및
    선체의 중심선 축을 따라 단일 행 내에서 이격되는 복수의 LNG 저장 탱크로서, LNG를 AER 시스템으로부터 수용하도록 동작 가능하게 구성되고, LNG를 물-기반의 장치로부터 분리된 LNG 운송 베슬로 출력하도록 동작 가능하게 구성되는, 복수의 LNG 저장 탱크를 포함하고,
    AER 시스템의 하나 이상의 상호 연결된 모듈은 하나 이상의 냉각 트레인을 포함하고,
    하나 이상의 냉각 트레인의 각각의 냉각 트레인은 전기-구동 압축기의 일부, 공기 냉각기의 일부를 포함하고,
    하나 이상의 냉각 트레인의 각각의 냉각 트레인은 예비-냉각 열 교환기, 웜-혼합 냉각 회로, 콜드-혼합 냉각 회로, 팽창기, 및 엔드 플래시 베슬을 포함하고,
    공기 냉각기는 선체의 상부 데크 상에 또는 그 위에 동작 가능하게 구성되고,
    상기 공기 냉각기는 극저온 열 교환기를 부분적으로 덮고, 예비-냉각 열 교환기, 웜-혼합 냉각 회로, 콜드-혼합 냉각 회로, 팽창기, 및 엔드 플래시 베슬로부터 오프셋되어 있는, 시스템.
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