KR20240059827A - Gas treatment system and ship having the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것으로, 액화가스 저장탱크; 상기 액화가스 저장탱크의 액화가스를 과냉시켜 되돌리는 냉각 장치; 및 상기 액화가스 저장탱크의 증발가스를 가압하여 수요처로 공급하는 메인 압축기를 포함하며, 상기 냉각 장치는, 냉매로 액화가스를 과냉시키는 과냉기; 및 상기 액화가스 저장탱크에서 배출되어 상기 수요처로 전달되는 증발가스 또는 상기 액화가스 저장탱크에서 배출되어 상기 수요처로 전달되는 액화가스 중 적어도 어느 하나로 냉매를 냉각하는 가스 열교환기를 포함하며, 상기 가스 열교환기는, 냉매가 유동하는 냉매 유로와, 액화가스 또는 증발가스 중 적어도 어느 하나가 유동하는 가스 유로를 갖는다.The present invention relates to a gas processing system and a ship including the same, including a liquefied gas storage tank; A cooling device that supercools and returns the liquefied gas in the liquefied gas storage tank; And a main compressor that pressurizes the boil-off gas of the liquefied gas storage tank and supplies it to a demander, wherein the cooling device includes a subcooler that supercools the liquefied gas with a refrigerant; And a gas heat exchanger that cools the refrigerant with at least one of evaporation gas discharged from the liquefied gas storage tank and delivered to the consumer or liquefied gas discharged from the liquefied gas storage tank and delivered to the consumer, the gas heat exchanger , it has a refrigerant flow path through which a refrigerant flows, and a gas flow path through which at least one of liquefied gas or boil-off gas flows.
Description
본 발명은 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.The present invention relates to a gas processing system and a vessel incorporating the same.
선박은 대량의 광물이나 원유, 천연가스, 또는 몇천 개 이상의 컨테이너 등을 싣고 대양을 항해하는 운송수단으로서, 강철로 이루어져 있고 부력에 의해 수선면에 부유한 상태에서 프로펠러의 회전을 통해 발생되는 추력을 통해 이동한다.A ship is a means of transportation that sails the ocean carrying a large amount of minerals, crude oil, natural gas, or more than a thousand containers. It is made of steel and uses thrust generated through the rotation of a propeller while floating on the water surface due to buoyancy. Go through.
이러한 선박은 엔진을 구동함으로써 추력을 발생시키는데, 이때 엔진은 가솔린 또는 디젤을 사용하여 피스톤을 움직여서 피스톤의 왕복운동에 의해 크랭크 축이 회전되도록 함으로써, 크랭크 축에 연결된 샤프트가 회전되어 프로펠러가 구동되도록 하는 것이 일반적이었다.These ships generate thrust by driving the engine. At this time, the engine uses gasoline or diesel to move the piston, causing the crankshaft to rotate due to the reciprocating motion of the piston, thereby rotating the shaft connected to the crankshaft to drive the propeller. It was common.
그러나, 추진 연료로서 HFO 또는 MFO와 같은 중유를 사용하는 경우, 배기가스에 포함된 각종 유해물질로 인한 환경오염이 심각하기 때문에, 중유를 연료유로 사용하는 경우에 대한 규제가 강화되고 있고, 이러한 규제를 만족 시키기 위한 비용이 점차 증가하고 있다.However, when using heavy oil such as HFO or MFO as a propulsion fuel, environmental pollution due to various harmful substances contained in the exhaust gas is serious, so regulations on the use of heavy oil as fuel oil are being strengthened, and these regulations are being strengthened. The cost to satisfy is gradually increasing.
이에 따라 선박의 연료로서, 가솔린이나 디젤을 대체하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas) 등과 같은 액화가스를 사용하는 기술의 개발이 이루어지고 있다.Accordingly, technology is being developed to use liquefied gas, such as liquefied natural gas or liquefied petroleum gas, as a fuel for ships, replacing gasoline or diesel.
이와 같은 액화가스는 액상으로 액화가스 저장탱크에 저장되는데, 액화천연가스는 액화에 의해 1/600의 부피로 줄어들고, 액화석유가스는 액화에 의해 프로판은 1/260, 부탄은 1/230의 부피로 줄어들어 저장 효율이 높다는 장점이 있다.Such liquefied gas is stored in a liquefied gas storage tank in liquid form. Liquefied natural gas is reduced to 1/600 in volume by liquefaction, and liquefied petroleum gas is reduced to 1/260 in volume by liquefaction, and 1/230 in butane by liquefaction. It has the advantage of high storage efficiency.
그러나 이러한 액화가스는 -50도씨 이하의 극저온으로 저장되므로, 외부 열침투에 의해 증발가스가 발생하는 등의 문제가 있는 바, 액화가스를 안정적으로 저장하고 처리하기 위한 기술이 지속적으로 연구 개발되고 있다.However, since these liquefied gases are stored at extremely low temperatures below -50 degrees Celsius, there are problems such as evaporation gases generated due to external heat penetration. Technology for stably storing and processing liquefied gases is continuously being researched and developed. there is.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 과냉각된 액화가스를 탱크로 주입하여 탱크에서 증발가스를 억제하는 것이다.The present invention was created to solve the problems of the prior art as described above, and the purpose of the present invention is to suppress evaporation gas in the tank by injecting supercooled liquefied gas into the tank.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본 발명의 일 측면에 따른 가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크; 상기 액화가스 저장탱크의 액화가스를 과냉시켜 되돌리는 냉각 장치; 및 상기 액화가스 저장탱크의 증발가스를 가압하여 수요처로 공급하는 메인 압축기를 포함하며, 상기 냉각 장치는, 냉매로 액화가스를 과냉시키는 과냉기; 및 상기 액화가스 저장탱크에서 배출되어 상기 수요처로 전달되는 증발가스 또는 상기 액화가스 저장탱크에서 배출되어 상기 수요처로 전달되는 액화가스 중 적어도 어느 하나로 냉매를 냉각하는 가스 열교환기를 포함하며, 상기 가스 열교환기는, 냉매가 유동하는 냉매 유로와, 액화가스 또는 증발가스 중 적어도 어느 하나가 유동하는 가스 유로를 갖는다.A gas processing system according to one aspect of the present invention includes a liquefied gas storage tank; A cooling device that supercools and returns the liquefied gas in the liquefied gas storage tank; And a main compressor that pressurizes the boil-off gas of the liquefied gas storage tank and supplies it to a demander, wherein the cooling device includes a subcooler that supercools the liquefied gas with a refrigerant; And a gas heat exchanger that cools the refrigerant with at least one of evaporation gas discharged from the liquefied gas storage tank and delivered to the consumer or liquefied gas discharged from the liquefied gas storage tank and delivered to the consumer, the gas heat exchanger , it has a refrigerant flow path through which a refrigerant flows, and a gas flow path through which at least one of liquefied gas or boil-off gas flows.
구체적으로, 상기 액화가스 저장탱크에서 상기 수요처로 증발가스를 전달하는 증발가스라인; 및 상기 액화가스 저장탱크에서 상기 수요처로 액화가스를 전달하는 액화가스라인을 더 포함하며, 상기 증발가스라인 및 상기 액화가스라인은, 상기 가스 열교환기의 상기 가스 유로를 공유하도록 마련될 수 있다.Specifically, a boil-off gas line that delivers boil-off gas from the liquefied gas storage tank to the consumer; And further includes a liquefied gas line that delivers liquefied gas from the liquefied gas storage tank to the demand source, wherein the boil-off gas line and the liquefied gas line may be provided to share the gas flow path of the gas heat exchanger.
구체적으로, 상기 증발가스라인에서 분기되어 상기 가스 열교환기를 우회하는 증발가스 우회라인; 상기 액화가스라인에서 분기되어 상기 가스 열교환기를 우회하는 액화가스 우회라인; 및 상기 증발가스 우회라인 및 상기 액화가스 우회라인의 유동을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.Specifically, a boil-off gas bypass line that branches off from the boil-off gas line and bypasses the gas heat exchanger; A liquefied gas bypass line that branches off from the liquefied gas line and bypasses the gas heat exchanger; And it may further include a control unit that controls the flow of the boil-off gas bypass line and the liquefied gas bypass line.
구체적으로, 상기 냉각 장치는, 냉매가 순환하는 냉매라인을 더 포함하며, 상기 가스 열교환기는, 상기 냉매라인과 연결되는 복수의 냉매 유로를 갖고, 상기 과냉기는, 상기 가스 열교환기의 복수의 상기 냉매 유로를 상호 연결하는 상기 냉매라인 상에 마련될 수 있다.Specifically, the cooling device further includes a refrigerant line through which a refrigerant circulates, the gas heat exchanger has a plurality of refrigerant passages connected to the refrigerant line, and the subcooler has a plurality of refrigerants in the gas heat exchanger. It may be provided on the refrigerant line that interconnects the flow paths.
구체적으로, 상기 냉각 장치는, 냉매를 압축하여 상기 가스 열교환기의 어느 하나의 상기 냉매 유로로 전달하는 냉매 압축기; 및 상기 가스 열교환기의 어느 하나의 상기 냉매 유로에서 배출되는 냉매를 팽창시켜 상기 과냉기로 전달하는 냉매 팽창기를 더 포함할 수 있다.Specifically, the cooling device includes a refrigerant compressor that compresses the refrigerant and delivers it to one of the refrigerant passages of the gas heat exchanger; And it may further include a refrigerant expander that expands the refrigerant discharged from one of the refrigerant passages of the gas heat exchanger and transfers it to the subcooler.
구체적으로, 상기 가스 열교환기는, 상기 액화가스 저장탱크에서 배출되어 상기 수요처로 전달되는 증발가스로 냉매를 냉각하는 증발가스 열교환기; 및 상기 액화가스 저장탱크에서 배출되어 상기 수요처로 전달되는 액화가스로 냉매를 냉각하는 액화가스 열교환기를 포함하며, 상기 증발가스 열교환기 및 상기 액화가스 열교환기는, 상기 냉매라인 상에 직렬로 마련될 수 있다.Specifically, the gas heat exchanger includes a boil-off gas heat exchanger that cools the refrigerant with boil-off gas discharged from the liquefied gas storage tank and delivered to the consumer; And a liquefied gas heat exchanger that cools the refrigerant with the liquefied gas discharged from the liquefied gas storage tank and delivered to the demand place, wherein the boil-off gas heat exchanger and the liquefied gas heat exchanger may be provided in series on the refrigerant line. there is.
구체적으로, 상기 증발가스 열교환기는, 상기 증발가스라인 및 상기 액화가스라인이 서로 공유하는 상기 가스 유로를 갖고, 액화가스의 흐름을 기준으로 상기 액화가스 열교환기의 하류에 마련될 수 있다.Specifically, the boil-off gas heat exchanger may have a gas flow path shared by the boil-off gas line and the liquefied gas line, and may be provided downstream of the liquefied gas heat exchanger based on the flow of the liquefied gas.
구체적으로, 상기 냉각 장치는, 상기 냉매 압축기 하류의 냉매와 상기 과냉기 하류의 냉매를 상호 열교환시키는 냉매 열교환기를 더 포함하며, 상기 냉매 열교환기는, 상기 가스 열교환기와 병렬로 마련될 수 있다.Specifically, the cooling device further includes a refrigerant heat exchanger that exchanges heat with the refrigerant downstream of the refrigerant compressor and the refrigerant downstream of the subcooler, and the refrigerant heat exchanger may be provided in parallel with the gas heat exchanger.
구체적으로, 상기 가스 열교환기는, 상기 액화가스 저장탱크에서 배출되어 상기 수요처로 전달되는 증발가스로 냉매를 냉각하는 증발가스 열교환기; 및 상기 액화가스 저장탱크에서 배출되어 상기 수요처로 전달되는 액화가스로 냉매를 냉각하는 액화가스 열교환기를 포함하고, 상기 냉각 장치는, 상기 냉매 압축기 하류의 냉매와 상기 과냉기 하류의 냉매를 상호 열교환시키는 냉매 열교환기를 더 포함하며, 상기 냉매 열교환기와 상기 액화가스 열교환기는, 상기 냉매라인 상에 병렬로 마련되고, 상기 증발가스 열교환기와 상기 액화가스 열교환기 또는 상기 냉매 열교환기는, 상기 냉매라인 상에 직렬로 마련될 수 있다.Specifically, the gas heat exchanger includes a boil-off gas heat exchanger that cools the refrigerant with boil-off gas discharged from the liquefied gas storage tank and delivered to the consumer; And a liquefied gas heat exchanger that cools the refrigerant with the liquefied gas discharged from the liquefied gas storage tank and delivered to the demand source, wherein the cooling device exchanges heat between the refrigerant downstream of the refrigerant compressor and the refrigerant downstream of the subcooler. It further includes a refrigerant heat exchanger, wherein the refrigerant heat exchanger and the liquefied gas heat exchanger are provided in parallel on the refrigerant line, and the boil-off gas heat exchanger and the liquefied gas heat exchanger or the refrigerant heat exchanger are arranged in series on the refrigerant line. It can be provided.
본 발명의 일 측면에 따른 선박은, 상기 가스 처리 시스템을 갖는다.A ship according to one aspect of the present invention has the above gas processing system.
본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박은, 과냉각된 액화가스를 탱크로 주입하여 탱크에서 발생하는 증발가스를 줄일 수 있다.The gas processing system according to the present invention and the ship including the same can reduce evaporation gas generated in the tank by injecting supercooled liquefied gas into the tank.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각 장치의 개념도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각 장치의 개념도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각 장치의 개념도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 냉각 장치의 개념도이다.
도 11은 본 발명의 제7 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 12는 본 발명의 제8 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 13은 본 발명의 제9 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 14는 본 발명의 제10 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 15는 본 발명의 제11 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 16은 본 발명의 제12 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 17은 본 발명의 제13 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 18은 본 발명의 제14 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 19는 본 발명의 제15 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 20은 본 발명의 제15 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 21은 본 발명의 제15 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 22는 본 발명의 제16 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 23은 본 발명의 제16 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 24는 본 발명의 제17 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 25는 본 발명의 제17 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 27은 본 발명의 실시예들에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 28은 본 발명의 실시예들에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 29는 본 발명의 실시예들에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 30은 본 발명의 실시예들에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a second embodiment of the present invention.
Figure 3 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a third embodiment of the present invention.
Figure 4 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a fourth embodiment of the present invention.
Figure 5 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a fifth embodiment of the present invention.
Figure 6 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a sixth embodiment of the present invention.
Figure 7 is a conceptual diagram of a cooling device according to the first embodiment of the present invention.
Figure 8 is a conceptual diagram of a cooling device according to a second embodiment of the present invention.
Figure 9 is a conceptual diagram of a cooling device according to a third embodiment of the present invention.
Figure 10 is a conceptual diagram of a cooling device according to a fourth embodiment of the present invention.
Figure 11 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a seventh embodiment of the present invention.
Figure 12 is a conceptual diagram of a gas processing system according to the eighth embodiment of the present invention.
Figure 13 is a conceptual diagram of a gas processing system according to the ninth embodiment of the present invention.
Figure 14 is a conceptual diagram of a gas processing system according to the tenth embodiment of the present invention.
Figure 15 is a conceptual diagram of a gas processing system according to the 11th embodiment of the present invention.
Figure 16 is a conceptual diagram of a gas processing system according to the twelfth embodiment of the present invention.
Figure 17 is a conceptual diagram of a gas processing system according to the 13th embodiment of the present invention.
Figure 18 is a conceptual diagram of a gas processing system according to the fourteenth embodiment of the present invention.
Figure 19 is a conceptual diagram of a gas processing system according to the 15th embodiment of the present invention.
Figure 20 is a conceptual diagram of a gas processing system according to the 15th embodiment of the present invention.
Figure 21 is a conceptual diagram of a gas processing system according to the 15th embodiment of the present invention.
Figure 22 is a conceptual diagram of a gas processing system according to the 16th embodiment of the present invention.
Figure 23 is a conceptual diagram of a gas processing system according to the 16th embodiment of the present invention.
Figure 24 is a conceptual diagram of a gas processing system according to the 17th embodiment of the present invention.
Figure 25 is a conceptual diagram of a gas processing system according to the 17th embodiment of the present invention.
Figure 26 is a conceptual diagram of a gas processing system according to embodiments of the present invention.
Figure 27 is a conceptual diagram of a gas processing system according to embodiments of the present invention.
Figure 28 is a conceptual diagram of a gas processing system according to embodiments of the present invention.
Figure 29 is a conceptual diagram of a gas processing system according to embodiments of the present invention.
Figure 30 is a conceptual diagram of a gas processing system according to embodiments of the present invention.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.The objectives, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. In this specification, when adding reference numbers to components in each drawing, it should be noted that identical components are given the same number as much as possible even if they are shown in different drawings. Additionally, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
이하에서, 제1, 제2 등과 같은 표현은 본 발명에서 특정 구성이 복수 개로 마련되는 것을 지칭하기 위한 것으로, 각각의 표현은 복수 개의 구성 중 어느 하나를 지칭하는 것일 수 있다. 제1, 제2 등의 표현이 부가되지 않은 경우, 해당 구성은 제1, 제2 등의 표현이 부가된 구성을 모두 포괄하는 개념일 수 있다. Hereinafter, expressions such as first, second, etc. are intended to refer to the fact that a plurality of specific configurations are provided in the present invention, and each expression may refer to any one of the plurality of configurations. If the first, second, etc. expressions are not added, the corresponding configuration may be a concept that encompasses all configurations to which the first, second, etc. expressions are added.
본 발명에서 가스는 액화천연가스(LNG) 또는 액화석유가스(LPG), 에틸렌, 암모니아 등과 같이 일반적으로 액체 상태로 보관되는 모든 가스 연료를 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 가열이나 가압에 의해 액체 상태가 아닌 경우 등도 편의상 액화가스로 표현할 수 있다. 이는 증발가스도 마찬가지로 적용될 수 있다. In the present invention, gas can be used to encompass all gas fuels that are generally stored in a liquid state, such as liquefied natural gas (LNG), liquefied petroleum gas (LPG), ethylene, ammonia, etc., and can be converted to a liquid state by heating or pressurizing. In cases other than , it can also be expressed as liquefied gas for convenience. This can also be applied to evaporation gas.
또한 LNG는 편의상 액체 상태인 NG(Natural Gas) 뿐만 아니라 초임계 상태 등인 천연가스(NG)를 모두 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 증발가스는 기체 상태의 증발가스뿐만 아니라 액화된 증발가스를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.In addition, for convenience, LNG can be used to encompass both natural gas (NG) in a liquid state as well as natural gas (NG) in a supercritical state, and boil-off gas includes not only gaseous boil-off gas but also liquefied boil-off gas. It can be used with meaning.
이하에서, 고압(HP: High pressure), 저압(LP: Low pressure), 고온 및 저온은 상대적인 것으로서, 절대적인 수치를 나타내는 것은 아님을 알려둔다.Hereinafter, high pressure (HP), low pressure (LP), high temperature, and low temperature are relative and do not represent absolute values.
본 발명은 이하에서 설명하는 가스 처리 시스템이 구비되는 선박을 포함한다. 이때 선박은 가스 추진선, 가스 운반선, FSRU, FPSO, Bunkering vessel, 해양플랜트 등을 모두 포함하는 개념이다.The present invention includes a vessel equipped with a gas processing system described below. At this time, the concept of ship includes gas propulsion ships, gas carriers, FSRUs, FPSOs, bunkering vessels, and offshore plants.
본 발명은 압력센서(PT), 온도센서(TT), 유량센서(FT) 등이 제한 없이 적절한 위치에 구비될 수 있음은 물론이며, 각 센서에 의한 측정값은 이하에서 설명하는 구성들의 운영에 제한 없이 다양하게 사용될 수 있다.The present invention not only allows pressure sensors (PT), temperature sensors (TT), flow sensors (FT), etc. to be installed in appropriate locations without limitation, but the measured values by each sensor can be used to operate the configurations described below. It can be used in a variety of ways without limitation.
또한 본 발명의 도면에서 직선은 가스나 냉매, 열매, 비폭발성가스 등의 다양한 유체가 이동하는 유로를 나타나는 것으로서, 파이프 라인으로 해석될 수 있다.In addition, the straight lines in the drawings of the present invention represent flow paths through which various fluids such as gas, refrigerant, heat, and non-explosive gases move, and can be interpreted as pipelines.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참고하여 보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 냉각 장치(20), 메인 압축기(30) 및 수요처(40)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
액화가스 저장탱크(10)는, 수요처(40)에 공급될 액화가스를 저장한다. 이때, 액화가스 저장탱크(10)는 액체상태의 액화가스를 보관할 수 있고, 압력 탱크 형태를 가질 수 있다. 액화가스 저장탱크(10)는 복수 개로 마련될 수 있으며, 복수 개 이상이 나란히 배치될 수 있다.The liquefied
액화가스 저장탱크(10)는 단열 구조로 되어 있지만, 외부로부터 액화가스 저장탱크(10)로 열이 들어가면 액화가스 저장탱크(10) 내에 저장되어 있는 액화가스가 따뜻해져 그 일부가 증발한다. 이 증발된 액화가스는, 증발가스(BOG; Boil off gas)로서 액화가스 저장탱크(10) 내에 저장되어 있는 액상의 액화가스의 액면의 상부 공간에 저장된다. The liquefied
액화가스 저장탱크(10)에는, 액화가스 저장탱크(10) 내의 상부 공간에 저장되어 있는 증발가스를 액화가스 저장탱크(10) 외부로 빼낼 수 있는 증발가스라인(L1)이 액화가스 저장탱크(10)의 상부에 구비될 수 있다. 상기 증발가스라인(L1)은 중간에 분기되어 증발가스 분기라인(L1a)과 연결되고 상기 증발가스 분기라인(L1a) 상에는 증발가스 열교환기(21)가 구비될 수 있다. The liquefied
즉, 상기 증발가스라인(L1)은 증발가스 열교환기(21)를 우회하고, 증발가스 분기라인(L1a)은 증발가스 열교환기(21)를 통과할 수 있다.That is, the boil-off gas line (L1) bypasses the boil-off gas heat exchanger (21), and the boil-off gas branch line (L1a) can pass through the boil-off gas heat exchanger (21).
참고로 이하에서 증발가스 열교환기(21) 등과 같이 열교환을 구현하되 증발가스나 액화가스가 유동하는 구성을 가스 열교환기로 정의할 수 있다.For reference, hereinafter, a configuration in which heat exchange is implemented, such as the boil-off
증발가스라인(L1) 및 증발가스 분기라인(L1a)에는 온도제어를 위한 밸브(V1, V1a)가 구비된다. 상기 밸브(V1, V1a)는 메인 압축기(30)에서 요구하는 온도와 증발가스의 온도에 따라서, 개도가 조절될 수 있다. 예를 들어, 메인 압축기(30)에서 요구하는 온도보다 증발가스의 온도가 높을수록 증발가스 분기라인(L1a) 상에 구비되는 증발가스 분기밸브(V1a)가 닫힐 수 있고, 메인 압축기(30)에서 요구하는 온도보다 증발가스의 온도가 낮을수록 증발가스라인(L1) 상에 구비되는 증발가스밸브(V1)가 닫힐 수 있다. The boil-off gas line (L1) and the boil-off gas branch line (L1a) are provided with valves (V1, V1a) for temperature control. The opening degrees of the valves V1 and V1a may be adjusted according to the temperature required by the
증발가스는 증발가스라인(L1) 또는 증발가스 분기라인(L1a)을 통해 수요처(40)로 전달된다. 증발가스가 증발가스 열교환기(21)를 통과하는 경우 수요처(40)로 전달되는 증발가스는 가열될 수 있고, 동시에 냉매라인(RL) 내 냉매는 냉각될 수 있다.The boil-off gas is delivered to the consumer (40) through the boil-off gas line (L1) or the boil-off gas branch line (L1a). When the boil-off gas passes through the boil-off
액화가스 저장탱크(10)의 내부 압력이 높은 경우, 증발가스를 수요처(40)로 전달하여 상기 수요처(40)에서 증발가스를 소모하여 액화가스 저장탱크(10) 내부의 압력을 낮출 수 있다.When the internal pressure of the liquefied
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10)의 내압에 따라 증발가스가 증발가스 열교환기(21)를 통과하도록 제어하거나, 액화가스가 액화가스 열교환기(22)를 통과하도록 제어하는 제어부(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.The
액화가스 저장탱크(10)에 증발가스가 많이 발생되어 액화가스 저장탱크(10)의 압력이 큰 경우, 증발가스를 소모하여 액화가스 저장탱크(10)의 압력을 낮출 수 있다. 이때 제어부는 증발가스를 소모하는 과정에서 증발가스를 증발가스 열교환기(21)로 전달하여 냉매의 온도를 낮출 수 있다. 구체적으로 제어부는 증발가스 분기밸브(V1a)를 열어 증발가스를 증발가스 열교환기(21)로 전달한다.If a lot of boil-off gas is generated in the liquefied
반면, 액화가스 저장탱크(10)에 증발가스가 많이 발생되지 않아 액화가스 저장탱크(10)의 압력이 크지 않은 경우, 액화가스를 기화시켜 수요처(40)로 공급할 수 있다. 이때 제어부는 액화가스를 수요처(40)로 공급하는 과정에서 액화가스를 액화가스 열교환기(22)로 전달하여 냉매의 온도를 낮출 수 있다. 구체적으로, 제어부는 액화가스 분기밸브(V2)를 열어 증발가스를 액화가스 열교환기(22)로 전달한다.On the other hand, when the pressure of the liquefied
수요처(40)는 메인 추진 장치로서 이중 연료 연소(Dual Fuel, DF) 엔진일 수 있다. 본 명세서에서 액화가스가 수요처(40)로 전달된다고 기재한 경우, 이는 액화가스가 선박 내에서 필요한 전기를 생성하는 발전용 엔진(41) 또는 증발가스를 태우는 GCU(Gas Combustion Unit, 42)로 전달되는 것을 포함할 수 있다.The
증발가스 열교환기(21)는 냉매와 액화가스 저장탱크(10)의 증발가스를 열교환시킬 수 있고, 액화가스 열교환기(22)는 냉매와 액화가스 저장탱크(10)의 액화가스를 열교환시킬 수 있다.The boil-off gas heat exchanger (21) can heat-exchange the refrigerant and the boil-off gas of the liquefied gas storage tank (10), and the liquefied gas heat exchanger (22) can heat-exchange the refrigerant and the liquefied gas of the liquefied gas storage tank (10). there is.
또한, 증발가스 열교환기(21) 및 액화가스 열교환기(22)는 병합형 열교환기일 수 있다. 즉, 증발가스 열교환기(21)는 냉매와 액화가스 저장탱크(10)의 증발가스를 열교환시키는 동시에 냉매 사이에서 열교환이 일어나도록 할 수 있다. 마찬가지로 액화가스 열교환기(22)는 냉매와 액화가스 저장탱크(10)의 액화가스를 열교환시키는 동시에 냉매 사이에서 열교환이 일어나도록 할 수 있다.Additionally, the boil-off
액화가스 저장탱크(10)에는 펌프(11, 12)가 마련될 수 있으며, 펌프(11, 12)를 통해 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 빼낼 수 있다. 펌프(11, 12)는 액화가스 저장탱크(10)의 내부에 저장된 액화가스에 잠기도록 구비되거나 또는 액화가스 저장탱크(10)의 외부에 구비될 수 있다.The liquefied
액화가스 저장탱크(10)의 외부에 펌프(11, 12)가 구비되는 경우, 액화가스 저장탱크(10)보다 낮은 위치에 펌프(11, 12)를 설치할 수 있다. 펌프(11, 12)는 액화가스의 수위가 낮으면 액화가스를 펌핑할 수 없는 경우가 있는데, 펌프(11, 12)가 액화가스 저장탱크(10)보다 낮은 위치에 설치되어, 액화가스가 일정 수위보다 낮아지지 않을 수 있고 액화가스의 수위가 낮아 펌핑이 불가능한 것을 방지할 수 있다.When the
펌프(11, 12)는 액화가스 저장탱크(10)의 내부에 마련되어 액화가스에 잠기도록 구비되는 부스팅 펌프일 수 있다. The
제1 펌프(11)는 과냉라인(SL)을 통해 과냉기(24)로 액화가스를 전달할 수 있다. 과냉기(24)를 거쳐 과냉각된 액화가스는 주입장치(13)를 통해 액화가스 저장탱크(10)로 순환된다. 바람직하게는, 순환된 액화가스는 액화가스 저장탱크(10)에 분사되어 액화가스 저장탱크(10) 내부의 액화가스를 냉각할 수 있다. 액화가스 저장탱크(10) 내부의 액화가스를 냉각하여 액화가스 저장탱크(10) 내 증발가스 발생을 억제할 수 있다. 도면에는 표현되지 않았으나, 순환된 액화가스는 액화가스 저장탱크(10) 하부와 가깝게 주입될 수 있다.The
제2 펌프(12)는 액화가스를 수요처(40)로 전달할 수 있다. 제2 펌프(12)는 액화가스 열교환기(22)를 우회하여 메인 압축기(30)의 전단에 연결되는 액화가스라인(L2)을 통하여 액화가스를 수요처(40)로 전달할 수 있다. The
또한, 제2 펌프(12)는 액화가스가 액화가스 열교환기(22)를 통과하여 수요처(40)로 전달되도록 할 수 있다. 제2 펌프(12)는 액화가스 열교환기(22)를 통과하여 메인 압축기(30)의 전단에 연결되는 액화가스 혼합라인(L2a), 액화가스 열교환기(22)를 통과하고 액화가스 히터(51)를 통과하는 액화가스 히팅라인(L3a), 액화가스 열교환기(22)를 통과하고 액화가스 히터(51)를 우회하는 액화가스 우회라인(L3) 또는 액화가스 열교환기(22)를 통과하여 메인 압축기(30)의 후단에 연결되는 액화가스 전달라인(L4)을 통하여 액화가스를 수요처(40)로 전달할 수 있다. Additionally, the
수요처(40)로 전달되는 액화가스가 액화가스 열교환기(22)를 통과하는 경우 수요처(40)로 전달되는 액화가스는 가열될 수 있고, 동시에 냉매라인(RL) 내 냉매는 냉각될 수 있다.When the liquefied gas delivered to the
액화가스 저장탱크(10)의 내부 압력이 높지 않고, 수요처(40)로 액화가스의 공급이 필요한 경우, 액상의 액화가스를 액화가스 히터로 공급하여 액화가스를 기화시키고 상기 증발가스를 수요처(40)로 전달할 수 있다.If the internal pressure of the liquefied
액화가스 저장탱크(10)는 하나 이상이 구비될 수 있고, 상기 액화가스 저장탱크(10) 중 하나는 가압탱크일 수 있다. 복수의 액화가스 저장탱크(10)에서 발생하는 증발가스를 가압탱크에 저장하여, 상기 가압탱크 내에서 증발가스를 가압할 수 있다. 상기 가압탱크에 추가적인 압력을 제공하지 않고 가압탱크의 압력을 이용하여 증발가스를 수요처(40)로 공급할 수 있다. 물론, 가압탱크가 아닌 액화가스 저장탱크(10)의 증발가스도 가압탱크의 증발가스와 함께 수요처(40)로 전달될 수 있다. One or more liquefied
이하에서, 도 1을 통해 설명한 것과 동일한 내용은 그 설명을 앞선 실시예의 내용으로 갈음하기로 한다.Hereinafter, the same content as described with reference to FIG. 1 will be replaced with the content of the previous embodiment.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.Figure 2 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a second embodiment of the present invention.
도 2를 참고하여 보면, 액화가스 저장탱크(10)의 내압이 작은 경우, 액화가스 저장탱크(10)의 액상의 액화가스는, 액화가스 열교환기(22)를 통과하여 수요처(40)로 공급될 수 있다. 액화가스 열교환기(22)를 통과한 액화가스 중 일부는 메인 압축기(30) 전단의 온도에 따라 액화가스 열교환기(22)를 우회하여 메인 압축기(30)의 전단에 연결되는 액화가스라인(L2)을 통하여 수요처(40)로 공급될 수 있다. Referring to FIG. 2, when the internal pressure of the liquefied
즉, 액상의 액화가스는 액화가스 열교환기(22)에서 기화되어 메인 압축기(30) 전단에 공급될 수 있으며, 이때, 메인 압축기(30)에서 요구하는 온도를 맞추기 위해, 액화가스 일부는 액화가스 열교환기(22)를 우회할 수 있다.That is, the liquid liquefied gas can be vaporized in the liquefied
액화가스 열교환기(22)를 통과한 액화가스와 액화가스 열교환기(22)를 우회한 액화가스는 혼합기(50)에서 혼합될 수 있다.The liquefied gas that has passed through the liquefied gas heat exchanger (22) and the liquefied gas that has bypassed the liquefied gas heat exchanger (22) may be mixed in the mixer (50).
이와 같이 액화가스의 온도를 조절하기 위해, 제1 액화가스 혼합밸브(V21) 및 제2 액화가스 혼합밸브(V22)가 구비될 수 있다. 제어부는 메인 압축기(30) 전단에 공급되는 액화가스의 온도를 낮추기 위해서, 제1 액화가스 혼합밸브(V21)를 개방할 수 있고, 액화가스라인(L2)을 통해 액화가스 열교환기(22)를 통과하지 않은 액화가스가 공급될 수 있다.In order to control the temperature of the liquefied gas in this way, a first liquefied gas mixing valve (V21) and a second liquefied gas mixing valve (V22) may be provided. In order to lower the temperature of the liquefied gas supplied to the front of the
냉각 장치(20)가 작동될 필요가 없는 상황에서 액화가스 분기밸브(V2)는 닫혀있고, 액화가스 공급밸브(V3)는 열려있을 수 있고, 이 경우 액화가스는 액화가스 열교환기(22)를 우회하여 액화가스 우회라인(L3) 또는 액화가스 히팅라인(L3a)을 통해 전달될 수 있다. In a situation where the
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.Figure 3 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a third embodiment of the present invention.
도 3을 참고하여 보면, 액화가스 저장탱크(10)의 내압이 작은 경우, 액화가스 저장탱크(10)의 액상의 액화가스는, 액화가스 열교환기(22)를 통과할 수 있다. 그 이후 액화가스의 온도가 최종적으로 메인 압축기(30) 후단의 온도에 맞춰지도록 메인 압축기(30)의 후단의 온도에 따라, 액화가스는 액화가스 열교환기(22)를 통과하고 액화가스 히터(51)를 통과하는 액화가스 히팅라인(L3a)을 통해 수요처(40)로 공급되도록 제어되거나, 또는 액화가스 열교환기(22)를 통과하고 액화가스 히터(51)를 우회하는 액화가스 우회라인(L3)을 통해 수요처(40)로 공급되도록 제어될 수 있다. Referring to FIG. 3, when the internal pressure of the liquefied
여기서 액화가스는, 메인 압축기(30)를 통과하지 않고 곧바로 수요처(40)로 공급될 수 있다. 액화가스는 메인 압축기(30)를 통과하지 않으므로, 메인 압축기(30)에서 온도 상승이 이루어지지 않는다. 따라서 수요처(40)에서 요구하는 온도 조건을 맞추기 위해 액화가스 히터(51)는 메인 압축기(30) 후단의 온도에 맞도록 온도를 조절할 수 있다.Here, the liquefied gas can be supplied directly to the consumer (40) without passing through the main compressor (30). Since the liquefied gas does not pass through the
이때, 액화가스 히터(51)를 통과한 액화가스의 온도가 수요처(40)에서 요구하는 온도 조건보다 높아지게 되는 경우에는, 액화가스의 일부가 액화가스 히터(51)를 우회하는 액화가스 우회라인(L3)을 통해 수요처(40)로 공급될 수 있다.At this time, when the temperature of the liquefied gas passing through the liquefied
액화가스의 경로를 조절하기 위해 액화가스 우회밸브(V31) 및 액화가스 히팅밸브(V32)가 구비될 수 있다. 제어부는 메인 압축기(30) 후단에 공급되는 액화가스의 온도를 낮추기 위해서, 액화가스 우회밸브(V31)가 열리도록 제어할 수 있고, 액화가스 우회라인(L3)을 통해 액화가스 일부가 공급될 수 있다.A liquefied gas bypass valve (V31) and a liquefied gas heating valve (V32) may be provided to control the path of the liquefied gas. The control unit can control the liquefied gas bypass valve (V31) to open in order to lower the temperature of the liquefied gas supplied to the rear of the main compressor (30), and a portion of the liquefied gas can be supplied through the liquefied gas bypass line (L3). there is.
이와 같이 액화가스 히터(51)를 통해 액화가스를 수요처(40)로 직접 공급하는 경우 메인 압축기(30)를 가동하지 않거나, 메인 압축기(30)에서의 부하를 줄일 수 있으므로, 가스 처리 시스템(1)에서 사용되는 전력을 줄일 수 있다.In this way, when liquefied gas is supplied directly to the
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.Figure 4 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a fourth embodiment of the present invention.
도 4를 참고하여 보면, 액화가스 열교환기(22)에서 충분한 가열이 이루어져 액화가스가 수요처(40)에서 요구하는 온도 조건을 충족시킨 경우에는, 액화가스는 액화가스 히터(51)를 우회할 수 있다. 액화가스 저장탱크(10)의 액상의 액화가스는, 액화가스 열교환기(22)를 통과하여 메인 압축기(30)의 후단에 연결되는 액화가스 전달라인(L4)을 통하여 수요처(40)로 전달될 수 있다. 이 경우 액화가스 전달라인(L4)에 마련되는 액화가스 전달밸브(V4)가 개방될 수 있다.Referring to FIG. 4, when sufficient heating is achieved in the liquefied gas heat exchanger (22) and the temperature condition required by the liquefied gas consumer (40) is met, the liquefied gas can bypass the liquefied gas heater (51). there is. The liquid liquefied gas in the liquefied
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.Figure 5 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a fifth embodiment of the present invention.
도 5를 참고하여 보면, 과냉라인(SL)에는 이젝터(14)가 구비될 수 있다. 상기 이젝터(14)는 과냉기(24)의 전단에 구비되어 과냉기(24)로 들어가는 액화가스를 구동력으로 하여 증발가스를 흡입하고 증발가스와 액화가스를 혼합하여 액화가스 저장탱크로 순환시킬 수 있다. 이 과정에서 액화가스 저장탱크(10)의 증발가스는 액화되어 회수될 수 있다. Referring to FIG. 5 , an
도면에는 도시되지 않았으나, 이젝터(14)는 과냉기(24)의 후단에 구비될 수 있고, 이 경우에는 과냉각된 액화가스를 구동력으로 사용하여 액화가스 저장탱크(10) 내 증발가스를 흡입하고 응축시킬 수 있다.Although not shown in the drawing, the
이젝터(14)가 과냉기(24)의 전단부에 설치되면 증발가스가 혼합되는 비율이 커지고, 늘어난 증발가스의 비율로 인해 액화가스와 증발가스가 혼합된 유체의 부피가 커지므로, 혼합된 유체를 냉각하기 위한 과냉기(24)의 크기도 커질 수 있다. 따라서, 이젝터(14)는 과냉기(24)의 설치 비용과 설치 공간의 효율성을 고려하여 과냉기(24)의 후단에 설치되는 것이 바람직하다.When the
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.Figure 6 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a sixth embodiment of the present invention.
도 6을 참고하여 보면, 과냉기(24)의 후단에는 증발가스 응축장치(15)가 구비될 수 있다. 메인 압축기(30)의 후단과 과냉기(24)의 후단이 서로 연결되고, 증발가스 응축장치(15)는 메인 압축기(30)의 후단에서 공급되는 증발가스의 일부와 과냉각된 액화가스를 혼합시켜 증발가스를 액화시킬 수 있다. 도면에는 표시되지 않았으나, 증발가스 응축장치(15)는 과냉기(24)의 전단에서도 구비될 수 있다. 또한, 메인 압축기(30)의 후단에서 과냉기(24)의 후단으로 흐르는 증발가스와 증발가스라인(L1)에서 흐르는 증발가스 사이에서 열교환이 일어날 수 있다.Referring to FIG. 6, an evaporation
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각 장치의 개념도이다.Figure 7 is a conceptual diagram of a cooling device according to the first embodiment of the present invention.
도 7을 참고하여 보면, 냉각 장치(20)는 과냉라인(SL)과 냉매라인(RL)을 포함한다. 과냉라인(SL)은 액화가스 저장탱크(10)와 연결되어, 과냉라인(SL)에는 액화가스 저장탱크(10)로부터 배출된 액화가스가 흐른다. 냉매라인(RL)에는 액화가스를 과냉하기 위한 냉매가 흐른다.Referring to FIG. 7, the
냉매라인(RL)에는 냉매 팽창기(23), 과냉기(24), 냉매 압축기(25), 냉매 냉각기(26) 및 냉매 열교환기(27)가 구비될 수 있다. 냉매 냉각기(26)와 냉매 열교환기(27)는 직렬로 연결될 수 있다. 상기 냉매 냉각기(26)는 냉매 압축기(25)의 하류에 구비될 수 있고, 상기 냉매 냉각기(26)의 하류에 냉매 열교환기(27)가 구비될 수 있다.The refrigerant line RL may be provided with a
냉매는, 냉매 압축기(25)에서 고압으로 압축된다. 여기서 냉매 압축기(25)는 압축단과 쿨러가 다단으로 연결된 구조일 수 있다.The refrigerant is compressed to high pressure in the refrigerant compressor (25). Here, the
냉매는 냉매 압축기(25)에서 고압이 된 후 냉매 냉각기(26)로 유도되어, 수요처(40)로 전달되는 증발가스 또는 액화가스와 열교환하여 압축열이 제거될 수 있다. The refrigerant becomes high-pressure in the
냉매 냉각기(26)에서 냉각된 고압의 냉매는 냉매 열교환기(27)로 유도되어 과냉기(24)를 통과한 냉매와 열교환할 수 있다. The high-pressure refrigerant cooled in the
이후 상기 냉매는 냉매 팽창기(23)로 유도되고, 상기 냉매 팽창기(23)에서 감압되어 저온 저압의 냉매가 된다. 상기 냉매는 과냉기(24)로 유도되고 액화가스 저장탱크(10)에서 나와 액화가스 저장탱크(10)로 순환되는 액화가스와 열교환할 수 있다. Afterwards, the refrigerant is guided to the
냉매는 과냉기(24)에서 열교환하여 온도가 상승하고, 비교적 고온의 냉매는 냉매 압축기(25)로 유도되어 상기 냉매 압축기(25)에서 고압으로 압축된다.The refrigerant exchanges heat in the
냉매가 냉매 냉각기(26)를 우회할 수 있도록 냉매라인(RL)은 냉매 압축기(25)의 하단에서 분기될 수 있다. 냉매 냉각기(26)로 도입되는 냉매의 온도, 증발가스의 온도 또는 액화가스의 온도 등에 따라서 냉매의 일부는 냉매 냉각기(26)를 우회할 수 있고, 냉매의 유량이 조절될 수 있다. 마찬가지로, 냉매 냉각기(26)로 도입되는 냉매의 온도, 증발가스의 온도 또는 액화가스의 온도 등에 따라서 증발가스 또는 액화가스는 냉매 냉각기(26)를 우회할 수 있고, 증발가스 또는 액화가스의 유량이 조절될 수 있다.The refrigerant line RL may branch at the bottom of the
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각 장치의 개념도이다.Figure 8 is a conceptual diagram of a cooling device according to a second embodiment of the present invention.
도 8을 보면, 제2 실시예에 따른 냉각 장치(20)는 도 7에서 냉매 냉각기(26)와 냉매 열교환기(27)의 순서를 달리하여 상기 냉매 열교환기(27)는 냉매 압축기(25)의 하류에 구비될 수 있고, 상기 냉매 열교환기(27)의 하류에 냉매 냉각기(26)가 구비될 수 있다.Referring to FIG. 8, the
냉매는 냉매 압축기(25)에서 고압이 된 후 냉매 열교환기(27)로 유도되어, 과냉기(24)를 통과한 냉매와 열교환하고, 그 이후에 냉매 냉각기(26)로 유도되어, 수요처(40)로 전달되는 증발가스 또는 액화가스와 열교환할 수 있다. The refrigerant becomes high pressure in the refrigerant compressor (25) and is then guided to the refrigerant heat exchanger (27), where it exchanges heat with the refrigerant that has passed through the subcooler (24), and is then guided to the refrigerant cooler (26), where it is supplied to the consumer (40). ) can exchange heat with boil-off gas or liquefied gas delivered to the
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각 장치의 개념도이다.Figure 9 is a conceptual diagram of a cooling device according to a third embodiment of the present invention.
도 9를 참고하여 보면, 냉매 냉각기(26)와 상기 냉매 열교환기(27)는 병렬로 연결될 수 있다. 냉매라인(RL)은 냉매 압축기(25)의 하류에서 냉매 열교환기(27)로 연결되는 제1 냉매라인(RL1)과 냉매 냉각기(26)로 연결되는 제2 냉매라인(RL2)으로 분기될 수 있다. Referring to FIG. 9, the
냉매는 냉매 압축기(25)에서 고압이 된 후 냉매 냉각기(26)로 유도되어, 수요처(40)로 전달되는 증발가스 또는 액화가스와 열교환하여 압축열이 제거될 수 있으며, 냉매 열교환기(27)로 유도되어 과냉기(24)를 통과한 냉매와 열교환하여 냉각될 수 있다. The refrigerant becomes high-pressure in the refrigerant compressor (25) and is then guided to the refrigerant cooler (26). The heat of compression can be removed by heat exchange with the evaporation gas or liquefied gas delivered to the consumer (40), and the refrigerant heat exchanger (27) It can be cooled by heat exchange with the refrigerant that has passed through the
이후 상기 냉매는 냉매 팽창기(23)로 유도되고, 상기 냉매 팽창기(23)에서 감압되어 저온 저압의 냉매가 된다. 상기 냉매는 과냉기(24)로 유도되고 액화가스 저장탱크(10)에서 나와 액화가스 저장탱크(10)로 순환되는 액화가스와 열교환할 수 있다.Afterwards, the refrigerant is guided to the
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 냉각 장치의 개념도이다.Figure 10 is a conceptual diagram of a cooling device according to a fourth embodiment of the present invention.
도 10을 참고하여 보면, 냉각 장치(20)는 통합 열교환기(28)를 포함한다. 통합 열교환기(28)는 냉매 냉각기(26)와 상기 냉매 열교환기(27)가 하나로 통합된 기능을 할 수 있다. 10,
냉매는 냉매 압축기(25)에서 고압이 된 후 통합 열교환기(28)로 유도되어, 수요처(40)로 전달되는 증발가스 또는 액화가스와 열교환하여 압축열이 제거될 수 있으며, 동시에 과냉기(24)를 통과한 냉매와 열교환하여 냉각될 수 있다. The refrigerant becomes high pressure in the refrigerant compressor (25) and is then guided to the integrated heat exchanger (28), where the heat of compression can be removed by heat exchange with the boil-off gas or liquefied gas delivered to the consumer (40), and at the same time, the subcooler (24) ) can be cooled by heat exchange with the refrigerant that has passed through it.
이후 상기 냉매는 냉매 팽창기(23)로 유도되고, 상기 냉매 팽창기(23)에서 감압되어 저온 저압의 냉매가 된다. 상기 냉매는 과냉기(24)로 유도되고 액화가스 저장탱크(10)에서 나와 액화가스 저장탱크(10)로 순환되는 액화가스와 열교환할 수 있다.Afterwards, the refrigerant is guided to the
도 7 내지 도 9는 냉매 냉각기(26)가 증발가스 분기라인(L1a)과 연결되는 것을 나타내고 있고 도 10은 통합 열교환기(28)가 증발가스 분기라인(L1a)과 연결되는 것을 나타내고 있으나, 상기 냉매 냉각기(26) 또는 상기 통합 열교환기(28)는 액화가스 라인들(L2a, L3a, L4)과 연결될 수 있다. 냉매 냉각기(26) 또는 통합 열교환기(28)가 증발가스 분기라인(L1a)과 연결되는 경우, 냉매는 증발가스에 의해 냉각될 수 있고, 냉매 냉각기(26) 또는 통합 열교환기(28)가 액화가스 라인들(L2a, L3a, L4)과 연결되는 경우 냉매는 액화가스에 의해 냉각될 수 있다.7 to 9 show that the
도 7 내지 도 10의 일 실시예에 따른 냉각 장치(20)는 도 1 내지 도 6의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)에 적용될 수 있음은 당연하다.It goes without saying that the
이와 같이 본 발명에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 냉매를 이용하여 액화가스를 과냉각하고, 과냉각된 액화가스를 탱크로 순환되어 탱크에서 발생하는 증발가스를 줄일 수 있다.In this way, the
또한, 본 발명에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10) 내압에 따라, 증발가스의 냉열을 이용하여 냉매를 냉각하거나, 액화가스의 냉열을 이용하여 냉매를 냉각할 수 있다.In addition, the
또한, 본 발명에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 증발가스의 냉열을 이용하여 냉매를 냉각하는 경우, 메인 압축기(30)의 전단의 온도에 따라서 증발가스가 증발가스 열교환기(21)를 우회하도록 제어할 수 있다.In addition, when the
또한, 본 발명에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스의 냉열을 이용하여 냉매를 냉각하는 경우, 메인 압축기(30)의 전단의 온도에 따라서, 액화가스가 액화가스 열교환기(22)를 우회하도록 제어할 수 있고, 메인 압축기(30)의 후단의 온도에 따라서, 액화가스가 액화가스 히터(51)를 우회하도록 제어할 수 있다.In addition, when cooling the refrigerant using the cold heat of the liquefied gas, the
도 11은 본 발명의 제7 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.Figure 11 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a seventh embodiment of the present invention.
이하에서는 본 실시예가 앞선 실시예 대비 달라지는 점 위주로 설명하도록 하며, 설명을 생략한 부분은 앞선 내용으로 갈음한다. 이는 본 발명에 포함되어 있는 모든 실시예에 적용된다.Hereinafter, the description will focus on the differences between this embodiment and the previous embodiment, and parts omitted from the description will be replaced with the previous content. This applies to all embodiments included in the present invention.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제7 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 앞선 실시예들과 마찬가지로 액화가스의 과냉을 구현하는 냉각 장치(20)를 포함한다.Referring to FIG. 11, the
구체적으로 본 실시예의 냉각장치는, 냉매 팽창기(23), 과냉기(24), 냉매 압축기(25) 등을 포함한다. 이러한 구성들은 폐루프를 구성하는 냉매라인(RL) 상에 직렬 또는 병렬로 배치될 수 있다.Specifically, the cooling device of this embodiment includes a
냉매 팽창기(23)는, 냉매라인(RL)에 마련되며 냉매 열교환기(27)에서 배출되는 냉매를 팽창시켜서 과냉기(24)로 전달한다. 참고로 냉매 열교환기(27)에서 냉매 팽창기(23)로 냉매가 전달되는 유로는, 후술하는 냉매 압축기(25)로부터 냉매 열교환기(27)로 냉매가 유입되는 유로와 다를 수 있다.The
냉매 팽창기(23)는 팽창터빈, 감압밸브, 팽창기 등일 수 있으며, 이외에도 제한되지 않는 감압/팽창 수단이 사용될 수 있다. 또한 냉매 팽창기(23)는 냉매 압축기(25)와 연결되어 컴팬더(compander)를 이룰 수도 있다.The
냉매 팽창기(23)는 냉매 열교환기(27)와 과냉기(24) 사이에서 냉매를 팽창시켜서 냉매의 압력을 떨어뜨림과 동시에 냉매의 온도를 하락시키게 된다. 냉매 팽창기(23)에 의해 감압 및 냉각된 냉매는 과냉기(24)에서 액화가스를 과냉시키는데 사용될 수 있다.The
과냉기(24)는, 냉매로 액화가스를 과냉시킨다. 과냉기(24)는 과냉라인(SL) 및 냉매라인(RL) 상에 마련될 수 있으며, 어느 하나의 유로가 과냉라인(SL)과 연결되고 다른 하나의 유로가 냉매라인(RL)에 연결되는 구조를 갖는다.The
과냉기(24)는 액화가스 저장탱크(10)로부터 제1 펌프(11) 등에 의해 배출되는 액화가스를 전달받고, 또한 냉매 팽창기(23)로부터 감압된 냉매를 전달받는다. 과냉기(24)는 액화가스 저장탱크(10)에서 배출된 액화가스를, 냉매 팽창기(23)에서 감압된 냉매로 과냉시킬 수 있다.The
과냉기(24)에 의해 과냉된 액화가스는 스프레이 또는 파이프 등의 형태로 마련되는 주입장치(13)를 통해 액화가스 저장탱크(10) 내부로 복귀된다. 이를 통해 액화가스 저장탱크(10)에는 증발가스의 발생이 억제될 수 있다.The liquefied gas subcooled by the
과냉기(24)에 연결되는 과냉라인(SL)은 펌프와 주입장치(13) 사이에서 액화가스가 유동하도록 마련될 수 있다. 다만 과냉라인(SL)은 액화가스 저장탱크(10)에서 배출되는 액화가스 중 적어도 일부가 과냉기(24)를 우회하도록 할 수 있다.The subcooling line (SL) connected to the
과냉라인(SL)으로 액화가스를 전달하는 펌프는 제1 펌프(11) 또는 제2 펌프(12)일 수 있으며, 본 실시예의 경우 과냉을 위한 펌프와 수요처(40)로의 공급을 위한 펌프가 통합 마련될 수 있다. The pump that delivers the liquefied gas to the subcooling line (SL) may be the
즉 본 실시예는 하나의 펌프를 이용하여 액화가스를 과냉기(24) 또는 수요처(40)로 전달할 수 있다. 이 경우 액화가스라인(L2)에는 각종 밸브가 마련됨에 따라, 과냉기(24) 또는 수요처(40)로 전달되는 액화가스의 유량이 조정될 수 있다. 밸브 개도 조절을 통한 액화가스의 유량 조절은 앞서 언급한 제어부에 의해 이루어질 수 있다.That is, in this embodiment, liquefied gas can be delivered to the
냉매 압축기(25)는, 냉매라인(RL)에 마련되며 냉매를 압축하여 가스 열교환기(21a, 22)의 어느 하나의 유로로 전달한다. 본 실시예의 가스 열교환기는 이하에서 자세히 설명하도록 한다.The
냉매 압축기(25)는 압축단과 쿨러가 교대로 마련되는 구조일 수 있고, 적어도 2단의 압축단이 이용될 수 있다. 물론 압축단의 단수는 한정하지 않는다. 또한 냉매 압축기(25)는 압축단이 냉매 팽창기(23)와 하나의 축을 통해 일체로 연결되는 것도 가능함은 설명하였다.The
본 실시예는 제1 실시예와 유사하게 가스 열교환기로 증발가스 열교환기(21a) 및 액화가스 열교환기(22)를 구비하되, 앞선 제1 실시예 대비 증발가스 열교환기(21a)가 달라질 수 있다.This embodiment is similar to the first embodiment and is provided with a boil-off gas heat exchanger (21a) and a liquefied gas heat exchanger (22) as a gas heat exchanger, but the boil-off gas heat exchanger (21a) may be different from the previous first embodiment. .
본 실시예의 증발가스 열교환기(21a)는, 냉매 간 열교환하는 복수의 유로를 구비하면서도 증발가스를 통해 냉매를 냉각할 수 있다. 더욱이 증발가스 열교환기(21a)는 액화가스의 냉열도 냉매 냉각에 이용할 수 있다.The boil-off
다만 증발가스 열교환기(21a)는 냉매의 유로와 증발가스 유로 외에, 액화가스가 유동하는 전용 유로를 추가로 구비하지 않는다. 본 실시예의 증발가스 열교환기(21a)는 증발가스가 유동하는 유로에 필요에 따라 액화가스가 유동하도록 할 수 있다.However, the boil-off
즉 증발가스 열교환기(21a)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 배출되어 수요처(40)로 전달되는 증발가스 또는 액화가스 저장탱크(10)에서 배출되어 수요처(40)로 전달되는 액화가스 중 적어도 어느 하나로 냉매를 냉각할 수 있다.That is, the boil-off gas heat exchanger (21a) is used for boiling gas discharged from the liquefied
특히 증발가스 열교환기(21a)는, 냉매가 유동하는 냉매 유로와, 액화가스 또는 증발가스 중 적어도 어느 하나가 유동하는 가스 유로를 가질 수 있다. 이때 가스 유로는 증발가스라인(L1) 및 액화가스라인(L2)이 모두 연결될 수 있다.In particular, the boil-off
즉 증발가스라인(L1)과 액화가스라인(L2)은, 증발가스 열교환기(21a)의 가스 유로를 공유하도록 마련된다. 따라서 증발가스 열교환기(21a)에는 하나의 유로 상에 증발가스 또는 액화가스가 택일적으로 유동할 수 있다.That is, the boil-off gas line (L1) and the liquefied gas line (L2) are provided to share the gas flow path of the boil-off gas heat exchanger (21a). Therefore, boil-off gas or liquefied gas can alternatively flow in one flow path in the boil-off gas heat exchanger (21a).
증발가스라인(L1)은 액화가스 저장탱크(10)에서 수요처(40)로 증발가스를 전달하되, 증발가스가 증발가스 열교환기(21a)를 경유하면서 냉매를 냉각하도록 마련될 수 있다. 물론 증발가스라인(L1)은 적어도 일부의 증발가스가 증발가스 열교환기(21a)를 우회하도록 마련될 수 있다. 일례로 증발가스라인(L1)에는 증발가스 열교환기(21a)의 상류로부터 분기되고 증발가스 열교환기(21a)와 메인 압축기(30) 사이에서 증발가스라인(L1)에 합류되는 증발가스 우회라인(L1c)이 마련될 수 있으며, 증발가스 우회라인(L1c)에는 증발가스 우회밸브(부호 도시하지 않음)가 구비될 수 있다. 또한 증발가스 우회밸브는 제어부에 의해 제어될 수 있다.The boil-off gas line (L1) delivers boil-off gas from the liquefied
증발가스는 필요에 따라 증발가스 열교환기(21a)로 전달되어, 냉매 압축기(25)에 의해 압축되면서 압축열로 인해 가열된 냉매를 냉각할 수 있다. 증발가스는 압축 전 냉매 및 압축 후 냉매를 모두 냉각할 수도 있다.The boil-off gas is transferred to the boil-off gas heat exchanger (21a) as needed, and can cool the refrigerant heated by the heat of compression while being compressed by the refrigerant compressor (25). The evaporation gas may cool both the refrigerant before compression and the refrigerant after compression.
또한 액화가스 역시 증발가스 열교환기(21a)로 전달되어 냉매를 냉각하는데 사용될 수 있다. 액화가스는 액화가스라인(L2)을 따라 액화가스 저장탱크(10)에서 수요처(40)로 전달되는데, 이러한 액화가스 중 적어도 일부는 액화가스 히터(51) 등을 거쳐 수요처(40)로 전달될 수 있고, 나머지 중 일부는 액화가스 열교환기(22) 및 증발가스 열교환기(21a)를 경유할 수 있다.In addition, liquefied gas can also be transferred to the boil-off gas heat exchanger (21a) and used to cool the refrigerant. Liquefied gas is delivered from the liquefied
액화가스라인(L2)은 증발가스 열교환기(21a)를 경유하도록 마련되는데, 이 경우 액화가스라인(L2)과 증발가스라인(L1)이 증발가스 열교환기(21a)의 가스 유로의 상류에서 합류될 수 있다.The liquefied gas line (L2) is provided to pass through the boil-off gas heat exchanger (21a). In this case, the liquefied gas line (L2) and the boil-off gas line (L1) join upstream of the gas flow path of the boil-off gas heat exchanger (21a). It can be.
따라서 증발가스 열교환기(21a)의 가스 유로는, 액화가스라인(L2)이 연결되고 또한 증발가스라인(L1)이 연결될 수 있으며, 다만 가스 유로에는 액화가스 또는 증발가스가 택일적으로 유동할 수 있다.Therefore, the gas flow path of the boil-off gas heat exchanger (21a) can be connected to the liquefied gas line (L2) and the boil-off gas line (L1), but liquefied gas or boil-off gas can alternatively flow in the gas flow path. there is.
증발가스 열교환기(21a)의 가스 유로의 하류는, 증발가스라인(L1) 및 액화가스라인(L2)(특히 액화가스 전달라인(L4))으로 분기될 수 있다. 이때 가스 유로의 하류에서 가스의 분기는 도면에 도시되었거나 도시가 생략된 각종 밸브를 통해 제어부에 의해 제어될 수 있다. The gas flow path downstream of the boil-off
일례로 증발가스 열교환기(21a)에 액화가스라인(L2)을 따라 유동하는 액화가스가 유입되면, 증발가스 열교환기(21a)의 하류에서 액화가스는 액화가스라인(L2)을 따라 수요처(40)로 전달될 수 있다.For example, when liquefied gas flowing along the liquefied gas line (L2) flows into the boil-off gas heat exchanger (21a), the liquefied gas flows along the liquefied gas line (L2) downstream of the boil-off gas heat exchanger (21a) to the demand point (40). ) can be transmitted.
반면 증발가스 열교환기(21a)에 증발가스라인(L1)을 따라 유동하는 증발가스가 유입되면, 증발가스 열교환기(21a)의 하류에서 증발가스는 증발가스라인(L1)을 따라 메인 압축기(30)로 유입된 후 수요처(40)로 전달될 수 있다.On the other hand, when boil-off gas flowing along the boil-off gas line (L1) flows into the boil-off gas heat exchanger (21a), the boil-off gas flowing downstream of the boil-off gas heat exchanger (21a) flows to the main compressor (30) along the boil-off gas line (L1). ) and then can be delivered to the consumer (40).
증발가스 열교환기(21a)의 가스 유로는, 서로 다른 압력의 가스가 유동 가능한 구조를 가질 수 있다. 증발가스라인(L1)을 통해 가스 유로로 유입되는 증발가스는 메인 압축기(30)에 유입될 압력을 갖는 저압 상태인 반면, 액화가스라인(L2)을 통해 가스 유로로 유입되는 액화가스는 메인 압축기(30) 하류의 증발가스에 혼합될 압력을 갖는 고압 상태일 수 있다. 따라서 증발가스 열교환기(21a)의 가스 유로는 상대적 저압의 증발가스 또는 상대적 고압의 액화가스가 택일적으로 유동 가능하게 마련될 수 있다.The gas flow path of the boil-off
액화가스라인(L2)은 액화가스가 증발가스 열교환기(21a)를 우회하도록 할 수 있다. 이를 위해 액화가스라인(L2)에서 증발가스 열교환기(21a)의 상류에는 액화가스 우회라인(L4a)이 분기되며, 액화가스 우회라인(L4a)은 증발가스 열교환기(21a) 하류의 액화가스라인(L2)에 합류될 수 있다.The liquefied gas line (L2) can allow the liquefied gas to bypass the boil-off gas heat exchanger (21a). For this purpose, a liquefied gas bypass line (L4a) is branched from the liquefied gas line (L2) upstream of the boil-off gas heat exchanger (21a), and the liquefied gas bypass line (L4a) is a liquefied gas line downstream of the boil-off gas heat exchanger (21a). It can be joined to (L2).
액화가스 우회라인(L4a)은 액화가스라인(L2)에서 액화가스 열교환기(22) 상류로부터 분기되고, 액화가스라인(L2)에서 증발가스 열교환기(21a) 하류에 합류될 수 있다. 따라서 액화가스 우회라인(L4a)을 통해 액화가스가 액화가스 열교환기(22) 및 증발가스 열교환기(21a)를 한꺼번에 우회할 수 있다. The liquefied gas bypass line (L4a) branches off from the liquefied gas line (L2) upstream of the liquefied gas heat exchanger (22), and may join the liquefied gas line (L2) downstream of the boil-off gas heat exchanger (21a). Therefore, the liquefied gas can bypass the liquefied
물론 액화가스 우회라인(L4a)은 액화가스 열교환기(22) 및 증발가스 열교환기(21a)마다 각각 액화가스의 우회를 구현하도록 마련될 수도 있을 것이다. Of course, the liquefied gas bypass line (L4a) may be provided to implement bypass of the liquefied gas for each of the liquefied
액화가스 우회 및 앞서 언급한 증발가스 우회는, 제어부에 의해 유동이 제어된다. 제어부는 액화가스 저장탱크(10)의 내압, 냉매 상태 등의 변수를 토대로, 증발가스 우회라인(L1c) 및 액화가스 우회라인(L4a)의 유동을 제어할 수 있다.In the liquefied gas bypass and the previously mentioned boil-off gas bypass, the flow is controlled by the control unit. The control unit can control the flow of the boil-off gas bypass line (L1c) and the liquefied gas bypass line (L4a) based on variables such as the internal pressure of the liquefied
증발가스 열교환기(21a)에서 가스 유로는 증발가스라인(L1) 및 액화가스라인(L2)이 모두 연결되어 있어서 증발가스라인(L1) 및 액화가스라인(L2)이 가스 유로를 서로 공유한다. 다만 가스 유로는 가스의 유동이 택일적으로 구현될 수 있다. In the boil-off gas heat exchanger (21a), the boil-off gas line (L1) and the liquefied gas line (L2) are both connected to the gas flow path, so the boil-off gas line (L1) and the liquefied gas line (L2) share the gas flow path with each other. However, the gas flow path can be implemented alternatively.
이 경우 가스 유로의 상류에서 증발가스라인(L1)과 액화가스라인(L2)이 합류된 지점으로부터, 가스 유로의 하류에서 증발가스라인(L1)과 액화가스라인(L2)으로 분기되는 지점까지의 라인을, 가스 공유라인으로 정의할 수 있다.In this case, from the point where the boil-off gas line (L1) and the liquefied gas line (L2) join upstream of the gas flow path to the point where the boil-off gas line (L1) and the liquefied gas line (L2) branch off at the downstream of the gas flow path. The line can be defined as a gas sharing line.
증발가스 열교환기(21a)는 액화가스 저장탱크(10)에서 배출되어 수요처(40)로 전달되는 증발가스로 냉매를 냉각하는데, 액화가스 열교환기(22)와 냉매라인(RL) 상에서 직렬로 마련될 수 있다.The boil-off gas heat exchanger (21a) cools the refrigerant with the boil-off gas discharged from the liquefied gas storage tank (10) and delivered to the consumer (40), and is arranged in series on the liquefied gas heat exchanger (22) and the refrigerant line (RL). It can be.
즉 냉매라인(RL)은 냉매 압축기(25)의 하류에서 증발가스 열교환기(21a) 및 액화가스 열교환기(22)를 차례로 경유할 수 있다. 반대로 냉매라인(RL)은 과냉기(24)의 하류에서 액화가스 열교환기(22) 및 증발가스 열교환기(21a)를 차례로 경유한 뒤 냉매 압축기(25)로 연결될 수 있다.That is, the refrigerant line RL may sequentially pass through the boil-off
증발가스 열교환기(21a)는 액화가스 열교환기(22)와 마찬가지로 액화가스가 유동하는 유로를 구비하는데, 액화가스의 흐름을 기준으로 증발가스 열교환기(21a)는 액화가스 열교환기(22)의 하류에 마련될 수 있다.The boil-off gas heat exchanger (21a), like the liquefied gas heat exchanger (22), is provided with a flow path through which the liquefied gas flows. Based on the flow of the liquefied gas, the boil-off gas heat exchanger (21a) is the liquefied gas heat exchanger (22). It can be arranged downstream.
액화가스 열교환기(22)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 배출되어 수요처(40)로 전달되는 액화가스로 냉매를 냉각한다. 액화가스 열교환기(22)는 냉매가 유동하면서 상호 열교환하도록 적어도 둘 이상의 냉매 유로를 가질 수 있으며, 또한 액화가스가 유동하는 가스 유로를 포함할 수 있다.The liquefied
액화가스 열교환기(22)의 가스 유로에는 액화가스라인(L2)이 연결되어 액화가스가 유동하며, 가스 유로의 액화가스는 냉매 압축기(25)에 의해 압축된 냉매를 냉각할 수 있다.A liquefied gas line (L2) is connected to the gas flow path of the liquefied gas heat exchanger (22) and the liquefied gas flows, and the liquefied gas in the gas flow path can cool the refrigerant compressed by the refrigerant compressor (25).
액화가스 열교환기(22)와 증발가스 열교환기(21a)는, 냉매 및 액화가스의 흐름을 기준으로 직렬로 마련된다. 따라서 액화가스는 액화가스라인(L2)을 따라 액화가스 열교환기(22)에서 냉매에 냉열을 전달한 후, 증발가스 열교환기(21a)에서 추가적으로 냉매에 냉열을 전달할 수 있다.The liquefied
또는, 증발가스 열교환기(21a)는 증발가스라인(L1)을 따라 증발가스 열교환기(21a)에서 냉매에 냉열을 전달하며, 액화가스 열교환기(22)는 액화가스가 우회함에 따라 액화가스 열교환기(22)에서 액화가스와 냉매 간의 열교환은 일어나지 않고 냉매 간 열교환만 일어날 수 있다.Alternatively, the boil-off gas heat exchanger (21a) transfers cold heat to the refrigerant in the boil-off gas heat exchanger (21a) along the boil-off gas line (L1), and the liquefied gas heat exchanger (22) exchanges heat with the liquefied gas as the liquefied gas bypasses. In the
이는 액화가스 우회라인(L4a)이 액화가스 열교환기(22) 및 증발가스 열교환기(21a)를 한꺼번에 우회하도록 마련되기 때문이다, 물론 액화가스 우회라인(L4a)이 액화가스 열교환기(22)와 증발가스 열교환기(21a)를 각각 우회할 수 있다면, 액화가스 열교환기(22)에서 액화가스가 냉매를 냉각하는 동시에 증발가스 열교환기(21a)에서 증발가스가 냉매를 냉각하는 작동이 가능할 것이다.This is because the liquefied gas bypass line (L4a) is provided to bypass the liquefied gas heat exchanger (22) and the boil-off gas heat exchanger (21a) at the same time. Of course, the liquefied gas bypass line (L4a) is connected to the liquefied gas heat exchanger (22). If each of the boil-off gas heat exchangers (21a) can be bypassed, it will be possible to operate in which the liquefied gas cools the refrigerant in the liquefied gas heat exchanger (22) while the boil-off gas cools the refrigerant in the boil-off gas heat exchanger (21a).
이하에서는 냉매의 흐름을 기준으로 다시 설명한다. 냉매는 냉매 압축기(25)에 의해 압축된 후 증발가스 열교환기(21a)의 냉매 유로를 경유하고 액화가스 열교환기(22)의 냉매 유로로 전달된다. 냉매는 제어부의 제어에 따라 증발가스 열교환기(21a) 및 액화가스 열교환기(22) 중 적어도 증발가스 열교환기(21a)를 통해, 액화가스나 증발가스 중 적어도 액화가스의 냉열을 전달받아 냉각된다.Hereinafter, the description will be repeated based on the flow of refrigerant. The refrigerant is compressed by the
액화가스 열교환기(22)에서 배출되는 냉매는, 냉매 팽창기(23)에서 팽창된 후 과냉기(24)로 전달된다. 냉매는 액화가스 저장탱크(10)에서 배출된 액화가스를 과냉기(24)에서 과냉시킨 뒤, 다시 액화가스 열교환기(22)의 다른 냉매 유로로 전달된다.The refrigerant discharged from the liquefied gas heat exchanger (22) is expanded in the refrigerant expander (23) and then transferred to the subcooler (24). The refrigerant subcools the liquefied gas discharged from the liquefied
과냉기(24) 하류의 냉매는 액화가스 열교환기(22)의 다른 냉매 유로 및 증발가스 열교환기(21a)의 다른 냉매 유로를 차례로 경유하면서, 액화가스 및 증발가스 중 적어도 액화가스에 의해 냉각될 수 있다. 또는 과냉기(24) 하류의 냉매는 냉매 압축기(25)에서 압축된 냉매를 냉각하는데 사용될 수 있다. The refrigerant downstream of the subcooler (24) sequentially passes through another refrigerant passage of the liquefied gas heat exchanger (22) and another refrigerant passage of the boil-off gas heat exchanger (21a), and is cooled by at least the liquefied gas among the liquefied gas and the boil-off gas. You can. Alternatively, the refrigerant downstream of the
증발가스 열교환기(21a)의 다른 냉매 유로로부터 배출된 냉매는 냉매 압축기(25)로 유입되어 순환된다. 즉 본 실시예의 냉매라인(RL)을 살펴보면, 액화가스 열교환기(22)의 복수의 냉매 유로를 상호 연결하는 냉매라인(RL) 상에 과냉기(24)가 마련될 수 있고, 증발가스 열교환기(21a)의 복수의 냉매 유로를 상호 연결하는 냉매라인(RL) 상에 냉매 압축기(25)가 마련될 수 있다.The refrigerant discharged from another refrigerant passage of the boil-off gas heat exchanger (21a) flows into the refrigerant compressor (25) and is circulated. That is, looking at the refrigerant line (RL) of this embodiment, a subcooler (24) may be provided on the refrigerant line (RL) that interconnects a plurality of refrigerant passages of the liquefied gas heat exchanger (22), and the boil-off gas heat exchanger A
따라서 냉매는 냉매라인(RL)에서 과냉기(24) 전후에 증발가스 또는 액화가스의 냉열을 전달받게 되어, 효과적인 과냉을 보장할 수 있다.Therefore, the refrigerant receives the cold heat of the evaporation gas or liquefied gas before and after the
이와 같이 본 실시예는, 액화가스의 온도구배(-160℃ 내지 40℃)가 증발가스의 온도구배(-90℃ 내지 40℃)보다 넓은 점을 고려하여, 액화가스가 액화가스 열교환기(22)는 물론이고 증발가스 열교환기(21a)도 통과하도록 할 수 있고, 증발가스는 증발가스 열교환기(21a)만 통과하도록 마련한다. 특히 증발가스 열교환기(21a)에서 액화가스와 증발가스는 같은 공간(하나의 가스 유로)을 통과하여 열교환을 진행할 수 있다.In this way, in this embodiment, considering that the temperature gradient of the liquefied gas (-160 ℃ to 40 ℃) is wider than the temperature gradient of the boil-off gas (-90 ℃ to 40 ℃), the liquefied gas is used in the liquefied gas heat exchanger (22) ) as well as the boil-off gas heat exchanger (21a), and the boil-off gas is arranged to pass only the boil-off gas heat exchanger (21a). In particular, in the boil-off
도 12는 본 발명의 제8 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.Figure 12 is a conceptual diagram of a gas processing system according to the eighth embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제8 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 앞서 설명한 제7 실시예와 대비할 때 액화가스 열교환기(22)를 구비하되, 액화가스 열교환기(22)가 액화가스 및 증발가스를 택일적으로 전달받는 가스 유로를 갖는 형태일 수 있다. 또한 본 실시예의 냉각 장치(20)는 냉매 열교환기(27)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 12, the
본 실시예는 앞선 실시예 대비 액화가스 열교환기(22)를 변경하고 증발가스 열교환기(21)를 생략하는 형태로 이해될 수 있다. 또는 다른 방면으로 설명하면, 본 실시예는 앞선 실시예에서 액화가스 열교환기(22)를 생략하고 증발가스 열교환기(21)를 구비하는 형태로도 해석될 수 있을 것이다. This embodiment can be understood as changing the liquefied
또는 본 실시예는 제7 실시예에서 설명한 액화가스 열교환기(22) 및 증발가스 열교환기(21)가 통합된 형태로 해석될 수도 있다. 다만 이하에서는 편의상 본 실시예의 가스 열교환기는 액화가스 열교환기(22)인 것으로 설명한다.Alternatively, this embodiment may be interpreted as an integrated form of the liquefied
본 실시예의 액화가스 열교환기(22)는, 냉매 압축기(25)에 압축된 냉매가 유동하는 어느 하나의 냉매 유로와, 과냉기(24)에서 배출된 냉매가 유동하는 다른 하나의 냉매 유로를 포함할 수 있다.The liquefied
또한 액화가스 열교환기(22)는 가스 유로를 포함하는데, 이때 가스 유로는 액화가스라인(L2)이 연결될 뿐만 아니라, 증발가스라인(L1)도 연결될 수 있다. 따라서 액화가스 열교환기(22)는 액화가스 및 증발가스 중 적어도 어느 하나를 통해 냉매를 냉각할 수 있다.In addition, the liquefied
액화가스 열교환기(22)의 가스 유로는 앞서 언급한 것과 같이 가스 공유라인이 마련되며, 가스 공유라인의 전후에는 액화가스라인(L2)과 증발가스라인(L1)의 합류 또는 분기가 이루어진다.As mentioned above, the gas flow path of the liquefied gas heat exchanger (22) is provided with a gas sharing line, and the liquefied gas line (L2) and the boil-off gas line (L1) are joined or branched before and after the gas sharing line.
액화가스 저장탱크(10)에서 배출되는 증발가스량과 수요처(40)의 요구량 사이의 관계 등에 따라, 액화가스 열교환기(22)의 가스 유로에는 증발가스 또는 액화가스가 택일적으로 유동할 수 있다.Depending on the relationship between the amount of boil-off gas discharged from the liquefied
이 경우 액화가스 열교환기(22)는 액화가스를 이용하여 냉매 압축기(25) 하류의 냉매를 냉각하거나, 또는 증발가스를 이용하여 냉매 압축기(25) 하류의 냉매를 냉각할 수 있다.In this case, the liquefied
물론 필요에 따라, 압력 차이가 거의 없거나 해소될 수 있다는 전제하에, 증발가스 및 액화가스가 액화가스 열교환기(22)의 가스 유로에 동시에 유입되는 것도 본 발명의 예시로서 포함될 수 있다. 이는 앞선 실시예의 증발가스 열교환기(21)에도 마찬가지로 적용될 수 있다.Of course, if necessary, the boil-off gas and the liquefied gas flowing into the gas flow path of the liquefied
본 실시예는, 액화가스 열교환기(22)에 더하여 냉매 열교환기(27)를 포함하는데, 냉매 열교환기(27)는 냉매라인(RL) 상에서 액화가스 열교환기(22)와 병렬로 마련될 수 있다.This embodiment includes a
냉매 열교환기(27)는 냉매 압축기(25) 하류의 냉매와 과냉기(24) 하류의 냉매를 상호 열교환시키는 구성인데, 냉매라인(RL)은 냉매 압축기(25) 하류에서 분지되어 냉매 열교환기(27) 또는 액화가스 열교환기(22)로 각각 연결될 수 있다. 따라서 냉매 압축기(25)에서 압축된 냉매 중 일부는 냉매 열교환기(27)로 전달되고, 나머지는 액화가스 열교환기(22)로 전달될 수 있다.The refrigerant heat exchanger (27) is configured to exchange heat with the refrigerant downstream of the refrigerant compressor (25) and the refrigerant downstream of the subcooler (24). The refrigerant line (RL) is branched downstream of the refrigerant compressor (25) to form a refrigerant heat exchanger ( 27) or can be connected to the liquefied gas heat exchanger (22), respectively. Therefore, some of the refrigerant compressed in the
따라서 본 실시예의 액화가스 열교환기(22)는, 냉매 열교환기(27)를 우회하는 냉매를 냉각하는 구성으로 작용할 수 있다. 또한 액화가스 열교환기(22)와 냉매 열교환기(27) 각각의 하류에서 냉매라인(RL)은 합류된 후 냉매 팽창기(23)로 전달되므로, 액화가스 열교환기(22) 및 냉매 열교환기(27)는 냉매의 온도 조절을 위해 상호 보완적으로 사용될 수 있다.Therefore, the liquefied
냉매라인(RL)은 냉매 열교환기(27) 및 액화가스 열교환기(22)를 병렬로 구비하기 위해, 일 지점에서 분지되고 타 지점에서 합류되는 구조를 가질 수 있다. 더 나아가 냉매라인(RL)에는 냉매 우회라인(부호 도시하지 않음)이 마련될 수 있다.The refrigerant line RL may have a structure that branches off at one point and joins at another point in order to provide the
냉매 우회라인은 냉매 압축기(25) 하류에서 냉매 열교환기(27) 및 액화가스 열교환기(22)를 모두 우회하여 냉매 팽창기(23)로 냉매를 전달할 수 있다. 또는 반대로 냉매 우회라인은 과냉기(24) 하류에서 냉매 열교환기(27) 및 액화가스 열교환기(22)를 모두 우회하여 냉매 압축기(25)로 냉매를 전달할 수 있다.The refrigerant bypass line can bypass both the
냉매 열교환기(27) 및 액화가스 열교환기(22)가 냉매의 온도 제어를 위해 상호 연계되어 사용될 수 있으며, 냉매 우회라인 또한 냉매의 온도 조절을 위해 사용될 수 있다. 제어부는 냉매라인(RL)에서 냉매 열교환기(27) 및 액화가스 열교환기(22)로의 냉매 유동량을 밸브 등으로 제어하며, 또한 냉매 우회라인을 통한 냉매 우회유량을 제어할 수 있다.The
도면에 나타난 냉매 우회라인을 사용하는 경우는 주로 냉매 압축기(25)로 유입되는 냉매의 온도를 높일 필요가 없을 때일 수 있다. 물론 이외에 냉매 압축기(25)의 가동 상태, 냉매라인(RL)을 따라 순환하는 냉매의 압력, 유량 등의 상태 등에 따라, 제어부는 냉매 우회라인의 냉매 흐름을 다양하게 제어할 수 있다.The case of using the refrigerant bypass line shown in the drawing may be mainly when there is no need to increase the temperature of the refrigerant flowing into the
이와 같이 본 실시예는, 액화가스 또는 증발가스를 택일적으로 냉매 냉각에 활용하되, 하나의 가스 열교환기를 구비하면서도 냉매 열교환기(27)를 병렬로 배치해 사용할 수 있다.In this way, in this embodiment, liquefied gas or boil-off gas is alternatively used for cooling the refrigerant, and while having one gas heat exchanger, the
도 13은 본 발명의 제9 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.Figure 13 is a conceptual diagram of a gas processing system according to the ninth embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 본 발명의 제9 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 냉각 장치(20)가 하나의 증발가스 열교환기(21)와, 2개의 액화가스 열교환기(22, 22a) 및 냉매 열교환기(27)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 13, the
증발가스 열교환기(21)는, 냉매 압축기(25)에서 압축되고 후술할 액화가스 열교환기(22a)에서 냉각된 냉매를, 냉매 열교환기(27)에서 배출되는 냉매와 열교환할 수 있다. 또한 증발가스 열교환기(21)는 수요처(40)로 공급되는 증발가스의 냉열을 활용할 수 있다.The boil-off
본 실시예의 증발가스 열교환기(21)는 앞선 제1 실시예에서 설명한 증발가스 열교환기(21)와 유사하나, 냉매 압축기(25) 하류의 냉매 흐름을 기준으로 증발가스 열교환기(21)의 상류 및 하류에 각각 액화가스 열교환기(22a)와 냉매 열교환기(27)가 마련된다는 점에서 차이가 있다.The boil-off
본 실시예의 액화가스 열교환기(22, 22a)는, 냉매 열교환기(27)와 병렬로 마련되는 액화가스 열교환기(22)와, 냉매 압축기(25)와 증발가스 열교환기(21) 사이에 마련되는 액화가스 열교환기(22a)로 구분될 수 있다.The liquefied gas heat exchanger (22, 22a) of this embodiment is provided between the liquefied gas heat exchanger (22) provided in parallel with the refrigerant heat exchanger (27), the refrigerant compressor (25), and the boil-off gas heat exchanger (21). It can be divided into a liquefied gas heat exchanger (22a).
냉매 열교환기(27)와 병렬로 배치되는 액화가스 열교환기(22)는 냉매 열교환기(27)에서의 냉매 온도 제어를 보충하기 위해 사용될 수 있다. 이를 위해 냉매라인(RL)은 증발가스 열교환기(21)와 냉매 팽창기(23) 사이에서 냉매 열교환기(27)를 우회하면서, 대신 액화가스 열교환기(22)를 경유하도록 마련될 수 있다.The liquefied
즉 냉매 열교환기(27)와 액화가스 열교환기(22)는, 냉매의 온도 제어를 상호 보상하도록 연계되어 사용될 수 있고, 제어부에 의해 냉매의 분배가 제어될 수 있다.That is, the
또한 본 발명에서 냉매 압축기(25) 하류에 마련되는 액화가스 열교환기(22a)는, 냉매 압축기(25)에서 압축된 냉매를 액화가스로 냉각할 수 있다. 이때 액화가스는 앞서 냉매 열교환기(27)와 병렬로 마련되는 액화가스 열교환기(22)를 경유한 액화가스일 수 있다.Additionally, in the present invention, the liquefied gas heat exchanger (22a) provided downstream of the
즉 액화가스의 흐름을 기준으로, 두 액화가스 열교환기(22, 22a)는 직렬로 마련될 수 있다. 물론 적어도 어느 하나의 액화가스 열교환기(22, 22a)에 대해 액화가스의 우회가 가능하도록 마련될 수 있다.That is, based on the flow of liquefied gas, the two liquefied gas heat exchangers (22, 22a) may be provided in series. Of course, at least one of the liquefied gas heat exchangers (22, 22a) may be provided to enable bypass of the liquefied gas.
반면 냉매의 흐름을 기준으로, 두 액화가스 열교환기(22, 22a)는 증발가스 열교환기(21)를 사이에 두고 직렬로 마련될 수 있다. 물론 증발가스 열교환기(21) 역시 증발가스의 우회가 가능한 구조이다.On the other hand, based on the flow of the refrigerant, the two liquefied gas heat exchangers (22, 22a) may be arranged in series with the boil-off gas heat exchanger (21) in between. Of course, the boil-off
본 실시예는 앞서 언급한 바와 같이 액화가스의 온도구배(-160℃ 내지 40℃)가 증발가스의 온도구배(-90℃ 내지 40℃)보다 넓은 점을 고려한 것이다. 즉 본 실시예는 액화가스가 두 액화가스 열교환기(22, 22a)를 모두 통과하도록 하며, 증발가스는 하나의 증발가스 열교환기(21)만 통과하도록 마련하였다.As mentioned above, this embodiment takes into account the fact that the temperature gradient of the liquefied gas (-160°C to 40°C) is wider than the temperature gradient of the boil-off gas (-90°C to 40°C). That is, in this embodiment, the liquefied gas passes through both liquefied gas heat exchangers (22, 22a), and the boil-off gas passes only one boil-off gas heat exchanger (21).
또한 본 실시예는, 액화가스 열교환기(22)를 냉매 열교환기(27)와 병렬로 구성하여 냉매의 일부를 냉각시켜주고, 남은 냉열은 액화가스 열교환기(22a)에서 모두 활용할 수 있다.In addition, in this embodiment, the liquefied
도 14는 본 발명의 제10 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.Figure 14 is a conceptual diagram of a gas processing system according to the tenth embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 본 발명의 제10 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 앞선 제9 실시예와 대비할 때 2개의 액화가스 열교환기(22, 22a)를 구비하고 하나의 증발가스 열교환기(21)를 구비한다는 점에서는 동일하되, 별도의 냉매 열교환기(27)를 생략할 수 있다.Referring to FIG. 14, the
본 실시예는 액화가스나 증발가스가 유동하지 않고 냉매 간 열교환만 구현하는 냉매 열교환기(27)를 별도로 마련하지 않는 대신, 액화가스 열교환기(22) 또는 증발가스 열교환기(21)에서 냉매 간 열교환이 충분히 이루어지도록 할 수 있다.In this embodiment, a separate refrigerant heat exchanger (27) is not provided, which only implements heat exchange between refrigerants without the liquefied gas or boil-off gas flowing. Instead, the liquefied gas heat exchanger (22) or the boil-off gas heat exchanger (21) exchanges heat between refrigerants. It is possible to ensure sufficient heat exchange.
일례로 본 실시예에서 증발가스 열교환기(21)는 복수 개의 냉매 유로를 구비함으로써, 냉매 압축기(25)의 전후에서 냉매가 증발가스 열교환기(21) 내에서 상호 열교환되면서 증발가스에 의해 냉각되도록 할 수 있다.For example, in this embodiment, the boil-off
또한 본 실시예에서 두 액화가스 열교환기(22, 22a) 중 적어도 어느 하나의 액화가스 열교환기(22)는, 복수 개의 냉매 유로를 구비한다. 따라서 과냉기(24)의 전후에서 냉매가 액화가스 열교환기(22) 내에서 상호 열교환되면서 액화가스에 의해 냉각될 수 있다.Additionally, in this embodiment, at least one of the two liquefied
즉 본 실시예는, 앞선 실시예에서 병렬로 마련되던 액화가스 열교환기(22) 및 냉매 열교환기(27)를 통합한 것으로 이해될 수 있다.That is, this embodiment can be understood as integrating the liquefied
도 15는 본 발명의 제11 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.Figure 15 is a conceptual diagram of a gas processing system according to the 11th embodiment of the present invention.
도 15를 참조하면, 본 발명의 제11 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 1개의 증발가스 열교환기(21) 및 2개의 액화가스 열교환기(22, 22a)를 구비할 수 있다.Referring to FIG. 15, the
1개의 증발가스 열교환기(21)는 앞서 제10 실시예에서 설명한 것과 유사하나, 본 실시예에서 냉매라인(RL)을 기준으로 증발가스 열교환기(21)와 냉매 팽창기(23) 사이에는 별도의 열교환 구성이 부가되지 않을 수 있다.One boil-off gas heat exchanger (21) is similar to that previously described in the tenth embodiment, but in this embodiment, a separate boil-off gas heat exchanger (21) and the refrigerant expander (23) are installed based on the refrigerant line (RL). Heat exchange configuration may not be added.
또한 본 실시예는, 냉매 흐름을 기준으로 2개의 액화가스 열교환기(22, 22a) 중 적어도 어느 하나가 증발가스 열교환기(21)와 병렬로 마련될 수 있다. 즉 냉매 압축기(25)를 거쳐 어느 하나의 액화가스 열교환기(22a)를 경유한 냉매는, 냉매라인(RL)을 통해 분기되어 다른 하나의 액화가스 열교환기(22) 또는 증발가스 열교환기(21)로 전달될 수 있다.Additionally, in this embodiment, at least one of the two liquefied gas heat exchangers (22, 22a) may be provided in parallel with the boil-off gas heat exchanger (21) based on the refrigerant flow. That is, the refrigerant that has passed through one of the liquefied gas heat exchangers (22a) via the refrigerant compressor (25) is branched through the refrigerant line (RL) to another liquefied gas heat exchanger (22) or the boil-off gas heat exchanger (21). ) can be transmitted.
다른 하나의 액화가스 열교환기(22) 및 증발가스 열교환기(21)를 통과한 냉매는, 냉매 팽창기(23)의 상류에서 합류되고 과냉기(24)로 전달될 수 있다. 따라서 다른 하나의 액화가스 열교환기(22)와 증발가스 열교환기(21)는 냉매의 온도를 조절함에 있어서 상호 연계되어 활용 및 제어될 수 있다.The refrigerant that has passed through the other liquefied
액화가스라인(L2)을 기준으로 2개의 액화가스 열교환기(22, 22a)는 직렬로 배치될 수 있으며, 상류에 마련되는 액화가스 열교환기(22)는 냉매라인(RL)을 기준으로 증발가스 열교환기(21)와 병렬로 배치될 수 있다.The two liquefied gas heat exchangers (22, 22a) can be arranged in series based on the liquefied gas line (L2), and the liquefied gas heat exchanger (22) provided upstream can evaporate gas based on the refrigerant line (RL). It can be arranged in parallel with the heat exchanger (21).
또한 냉매라인(RL)에서 냉매 압축기(25) 하류의 냉매 흐름을 기준으로, 어느 하나의 액화가스 열교환기(22a)와 다른 하나의 액화가스 열교환기(22)가 직렬로 마련되고, 또한 어느 하나의 액화가스 열교환기(22a)가 증발가스 열교환기(21)와 직렬로 마련될 수 있다.In addition, based on the refrigerant flow downstream of the
본 실시예는 액화가스 열교환기(22, 22a)의 경우 냉매와 액화가스 간의 상호 열교환을 담당하도록 2개의 유로를 구비하는 형태일 수 있고, 증발가스 열교환기(21)가 냉매 간 상호 열교환 및 증발가스를 통한 냉각을 담당하는 형태일 수 있다. 즉 증발가스 열교환기(21)는 복수 개의 냉매 유로 및 적어도 하나 이상의 가스 유로를 가질 수 있고, 반면 액화가스 열교환기(22, 22a)는 하나의 냉매 유로 및 적어도 하나 이상의 가스 유로를 가질 수 있다.In this embodiment, the liquefied gas heat exchanger (22, 22a) may be provided with two flow paths to facilitate mutual heat exchange between the refrigerant and the liquefied gas, and the evaporation
본 실시예에서 액화가스의 흐름을 기준으로 상류에 마련되는 액화가스 열교환기(22)는 생략될 수 있다. 이 경우 하나의 액화가스 열교환기(22a)와 하나의 증발가스 열교환기(21)가 구비될 수 있으며, 냉매는 압축 후 액화가스 열교환기(22a) 및 증발가스 열교환기(21)에서 차례로 냉각되고 냉각 팽창기를 거쳐 과냉기(24)로 유입된다.In this embodiment, the liquefied
도 16은 본 발명의 제12 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.Figure 16 is a conceptual diagram of a gas processing system according to the twelfth embodiment of the present invention.
도 16을 참조하면, 본 발명의 제12 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 앞서 도 13에서 설명한 제9 실시예와 유사하게 냉매 열교환기(27) 및 액화가스 열교환기(22)를 병렬로 배치할 수 있다.Referring to FIG. 16, the
더 나아가 본 실시예는, 수정된 증발가스 열교환기(21b)를 더 포함한다. 본 실시예의 증발가스 열교환기(21b)는 냉매라인(RL)에서 냉매 압축기(25)와 냉매 열교환기(27) 사이 또는 냉매 압축기(25)와 액화가스 열교환기(22) 사이에 마련될 수 있다. 증발가스 열교환기(21b)는 증발가스라인(L1)을 따라 유동하는 증발가스로 냉매 압축기(25)에서 압축된 냉매를 냉각할 수 있다.Furthermore, this embodiment further includes a modified boil-off gas heat exchanger (21b). The boil-off
추가로 본 실시예의 증발가스 열교환기(21b)는, 하나의 가스 유로에 증발가스가 유동하거나 또는 액화가스가 유동하도록 할 수 있다. 즉 본 실시예의 증발가스 열교환기(21b)는 앞서 제7 실시예에서 설명한 증발가스 열교환기(21a)와 유사하게, 액화가스라인(L2) 및 증발가스라인(L1)이 상호 공유하는 가스 유로를 구비할 수 있다.Additionally, the boil-off
구체적으로 증발가스 열교환기(21b)는 메인 압축기(30) 상류의 증발가스라인(L1)이 연결되는 가스 유로를 구비할 수 있다. 이때 증발가스 열교환기(21b)의 가스 유로에는, 액화가스라인(L2)도 연결될 수 있다.Specifically, the boil-off gas heat exchanger (21b) may be provided with a gas flow path to which the boil-off gas line (L1) upstream of the main compressor (30) is connected. At this time, the liquefied gas line (L2) may also be connected to the gas flow path of the boil-off gas heat exchanger (21b).
다만 증발가스 열교환기(21b)의 가스 유로는, 액화가스라인(L2)에서 액화가스 열교환기(22)의 하류 부분이 연결될 수 있다. 즉 액화가스의 흐름을 기준으로 액화가스 열교환기(22)와 증발가스 열교환기(21b)가 직렬로 순차 배치될 수 있다.However, the gas flow path of the boil-off gas heat exchanger (21b) may be connected to the downstream portion of the liquefied gas heat exchanger (22) in the liquefied gas line (L2). That is, the liquefied
이 경우 증발가스 열교환기(21b)는, 메인 압축기(30)로 유입되는 증발가스를 이용하여 냉매 압축기(25)에서 압축된 냉매를 냉각하거나, 또는 액화가스 열교환기(22)에서 냉매와 열교환된 액화가스의 남아있는 냉열을 이용해 냉매를 냉각할 수 있다.In this case, the boil-off gas heat exchanger (21b) cools the refrigerant compressed in the refrigerant compressor (25) using the boil-off gas flowing into the main compressor (30), or heat exchanges the refrigerant with the refrigerant in the liquefied gas heat exchanger (22). The refrigerant can be cooled using the remaining cold heat of the liquefied gas.
물론 액화가스라인(L2)은 액화가스 열교환기(22)를 우회하도록 마련될 수 있는 바, 증발가스 열교환기(21b)는 액화가스 저장탱크(10)로부터 배출되어 액화가스라인(L2)을 통해 유동하는 액화가스를 이용하여 냉매를 냉각할 수 있다.Of course, the liquefied gas line (L2) can be arranged to bypass the liquefied gas heat exchanger (22), and the boil-off gas heat exchanger (21b) is discharged from the liquefied gas storage tank (10) through the liquefied gas line (L2). Refrigerant can be cooled using flowing liquefied gas.
증발가스 열교환기(21b)의 가스 유로에는 증발가스 또는 액화가스가 택일적으로 유동할 수 있다. 이를 위해 증발가스라인(L1)과 액화가스라인(L2)은 증발가스 열교환기(21b)에 구비된 가스 유로의 상류 또는 하류에서 합류되거나 분기된다. 또한 가스 유로는 가스 공유라인으로 지칭될 수 있음은 앞서 설명한 것과 같다.Boil-off gas or liquefied gas may alternatively flow in the gas flow path of the boil-off gas heat exchanger (21b). To this end, the boil-off gas line (L1) and the liquefied gas line (L2) are joined or branched upstream or downstream of the gas flow path provided in the boil-off gas heat exchanger (21b). In addition, as previously explained, the gas flow path can be referred to as a gas sharing line.
본 실시예에서 냉매 열교환기(27)와 액화가스 열교환기(22)는 냉매라인(RL) 상에 병렬로 마련되므로, 증발가스 열교환기(21b)를 기준으로 냉매 열교환기(27) 및 액화가스 열교환기(22)는 각각 냉매라인(RL) 상에 직렬로 마련될 수 있다. 이 경우 냉매는 냉매 압축기(25)에서 압축 배출 후, 증발가스 열교환기(21b)에서 증발가스 또는 액화가스에 의해 냉각되고, 냉매 열교환기(27) 또는 액화가스 열교환기(22)를 경유해 과냉기(24)로 전달될 수 있다.In this embodiment, the
도 17은 본 발명의 제13 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.Figure 17 is a conceptual diagram of a gas processing system according to the 13th embodiment of the present invention.
도 17을 참조하면, 본 발명의 제13 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 앞선 제12 실시예에서 설명한 증발가스 열교환기(21)를 분할하여, 하나의 증발가스 열교환기(21) 및 하나의 액화가스 열교환기(22a)로 구성할 수 있다.Referring to FIG. 17, the
이 경우 냉매라인(RL)을 기준으로 액화가스 열교환기(22a), 증발가스 열교환기(21)가 차례로 마련되며, 이후 냉매 열교환기(27) 및 액화가스 열교환기(22)가 병렬로 배치될 수 있다.In this case, the liquefied gas heat exchanger (22a) and the boil-off gas heat exchanger (21) are sequentially prepared based on the refrigerant line (RL), and then the refrigerant heat exchanger (27) and the liquefied gas heat exchanger (22) are arranged in parallel. You can.
따라서 냉매는 액화가스 열교환기(22a) 및 증발가스 열교환기(21)에서 차례대로 냉각된 후, 냉매 열교환기(27)에서 냉매간 열교환하여 냉매 팽창기(23)로 전달될 수 있다. 또는 냉매는 액화가스 열교환기(22a)와 증발가스 열교환기(21)를 통해 순차적으로 냉각된 뒤, 다른 액화가스 열교환기(22)에서 액화가스에 의해 냉각되고 냉매 팽창기(23)로 전달된다.Therefore, the refrigerant can be sequentially cooled in the liquefied gas heat exchanger (22a) and the boil-off gas heat exchanger (21), then exchange heat between the refrigerants in the refrigerant heat exchanger (27) and then be transferred to the refrigerant expander (23). Alternatively, the refrigerant is sequentially cooled through the liquefied gas heat exchanger (22a) and the boil-off gas heat exchanger (21), and is then cooled by the liquefied gas in another liquefied gas heat exchanger (22) and transferred to the refrigerant expander (23).
앞선 실시예의 경우 액화가스의 흐름을 기준으로 액화가스 열교환기(22)의 하류에 마련되는 증발가스 열교환기(21b)가 증발가스를 전달받는 경우, 액화가스는 하나의 액화가스 열교환기(22)를 통해서 냉매로 냉열을 전달하게 된다.In the case of the previous embodiment, when the boil-off gas heat exchanger (21b) provided downstream of the liquefied gas heat exchanger (22) receives the boil-off gas based on the flow of the liquefied gas, the liquefied gas is supplied to one liquefied gas heat exchanger (22) Cold heat is transferred to the refrigerant through the refrigerant.
반면 본 실시예는, 액화가스의 흐름을 기준으로 2개의 액화가스 열교환기(22, 22a)가 마련되고, 증발가스 열교환기(21)가 액화가스 열교환기(22a)와 독립적으로 구비된다. 따라서 본 실시예는 증발가스로 냉매에 냉열을 전달하는 작동과 무관하게, 액화가스가 냉매와 2단 열교환할 수 있게 된다. 이를 통해 본 실시예는 액화가스의 냉열을 냉매로 충분히 회수할 수 있다. On the other hand, in this embodiment, two liquefied gas heat exchangers (22, 22a) are provided based on the flow of liquefied gas, and the boil-off
도 18은 본 발명의 제14 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.Figure 18 is a conceptual diagram of a gas processing system according to the fourteenth embodiment of the present invention.
도 18을 참조하면, 본 발명의 제14 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 앞선 제13 실시예에서 병렬로 마련되는 액화가스 열교환기(22) 및 냉매 열교환기(27)를 통합할 수 있다.Referring to FIG. 18, the
본 실시예는 2개의 액화가스 열교환기(22, 22a) 및 하나의 증발가스 열교환기(21)를 구비할 수 있는데, 액화가스의 흐름을 기준으로 상류에 마련되는 액화가스 열교환기(22)는, 복수 개의 냉매 유로 및 적어도 하나의 가스 유로를 포함할 수 있다.This embodiment may be provided with two liquefied gas heat exchangers (22, 22a) and one boil-off gas heat exchanger (21). The liquefied gas heat exchanger (22) provided upstream based on the flow of liquefied gas is , may include a plurality of refrigerant flow paths and at least one gas flow path.
따라서 냉매라인(RL)을 기준으로 냉매는 어느 하나의 액화가스 열교환기(22a), 증발가스 열교환기(21) 및 액화가스 열교환기(22)를 순차적으로 유동하면서 액화가스 및 증발가스의 냉열에 의해 냉각될 수 있다. Therefore, based on the refrigerant line (RL), the refrigerant sequentially flows through one of the liquefied gas heat exchangers (22a), the boil-off gas heat exchanger (21), and the liquefied gas heat exchanger (22), thereby receiving the cold heat of the liquefied gas and boil-off gas. can be cooled by
도 19 내지 도 21은 본 발명의 제15 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.19 to 21 are conceptual diagrams of a gas processing system according to the 15th embodiment of the present invention.
참고로 도 19의 경우 증발가스 및 액화가스의 냉열이 냉매로 전달되지 않는 경우이고, 도 20은 증발가스의 냉열만 냉매로 전달되는 경우이며, 도 21은 액화가스의 냉열만 냉매로 전달되는 경우를 도시하였다.For reference, Figure 19 shows a case where the cold heat of the boil-off gas and liquefied gas is not transferred to the refrigerant, Figure 20 shows a case where only the cold heat of the boil-off gas is transferred to the refrigerant, and Figure 21 shows a case where only the cold heat of the liquefied gas is transferred to the refrigerant. is shown.
도 19 내지 도 21을 참조하면, 본 발명의 제15 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 냉매 열교환기(27), 증발가스 열교환기(21), 액화가스 열교환기(22)를 각각 구비하되, 모두 냉매라인(RL)을 기준으로 병렬로 배치되도록 마련할 수 있다.19 to 21, the
이 경우 냉매는 다양한 폐순환 루프를 따라 순환할 수 있다. 일례로 본 실시예의 냉매는 도 19에서와 같이 냉매 압축기(25), 냉매 열교환기(27), 냉매 팽창기(23) 및 과냉기(24)를 따라 순환하게 되고, 수요처(40)로 공급되는 액화가스나 증발가스의 냉열을 전달받지 않을 수 있다.In this case, the refrigerant can circulate along various closed loops. For example, the refrigerant in this embodiment circulates along the
또는 냉매는, 도 20에서와 같이 냉매 압축기(25), 증발가스 열교환기(21), 냉매 팽창기(23), 과냉기(24)를 따라 순환할 수 있다. 이 경우 증발가스 열교환기(21)는 가스 유로와 냉매 유로를 포함하되, 복수 개의 냉매 유로를 포함할 수 있다. 따라서 증발가스 열교환기(21)는 냉매 압축기(25)에 의해 압축된 냉매 및 냉매 압축기(25)에서 압축되기 전의 냉매를 상호 열교환시키면서, 증발가스의 냉열을 냉매로 전달할 수 있다.Alternatively, the refrigerant may circulate along the
또는 냉매는, 도 21에서와 같이 냉매 압축기(25), 액화가스 열교환기(22), 냉매 팽창기(23), 과냉기(24)를 따라 순환할 수 있다. 이 경우 액화가스 열교환기(22)는 적어도 하나의 가스 유로와 복수 개의 냉매 유로를 포함함으로써, 냉매 압축기(25) 전후에서 냉매 간의 열교환 및 액화가스를 통한 냉매의 냉각을 구현할 수 있다.Alternatively, the refrigerant may circulate along the
본 실시예는 냉매가 필요에 따라 액화가스 및 증발가스의 냉열을 활용하지 않도록 제어하거나, 냉매가 액화가스 또는 증발가스 중 어느 하나의 냉열을 활용하도록 제어할 수 있다.In this embodiment, the refrigerant can be controlled not to utilize the cold heat of the liquefied gas or boil-off gas as needed, or the refrigerant can be controlled to utilize the cold heat of either the liquefied gas or the boil-off gas.
또한 본 실시예에서 냉매라인(RL)은 냉매 압축기(25) 하류에서 냉매 열교환기(27), 증발가스 열교환기(21), 액화가스 열교환기(22)로 각각 분기되는데, 분기되는 냉매 유량이 제어부에 의해 제어될 수 있다. 따라서 냉매는 액화가스 또는 증발가스 중 적어도 어느 하나의 냉열에 의해 냉각될 수 있다.In addition, in this embodiment, the refrigerant line (RL) branches downstream from the
즉 본 실시예는 냉열 미활용, 증발가스의 냉열 활용, 액화가스의 냉열 활용 등을 상호 조합하는 제어를 구현할 수 있는 바, 냉매에 대한 냉각 제어가 다양하게 이루어질 수 있다.That is, this embodiment can implement control that combines non-use of cold heat, use of cold heat of boil-off gas, use of cold heat of liquefied gas, etc., so cooling control for the refrigerant can be performed in various ways.
도 22 및 도 23은 본 발명의 제16 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.22 and 23 are conceptual diagrams of a gas processing system according to the 16th embodiment of the present invention.
도 22는 냉매가 증발가스의 냉열로 냉각되는 경우를 도시한 것이고, 도 23은 냉매가 액화가스에 의해 냉각되는 경우를 도시한 것이다.Figure 22 shows a case where the refrigerant is cooled by the cold heat of evaporation gas, and Figure 23 shows a case where the refrigerant is cooled by liquefied gas.
물론 도시하지 않았으나 본 실시예는 앞선 제15 실시예와 마찬가지로, 냉매가 액화가스 및 증발가스의 냉열 회수 없이 냉매 상호간 열교환만 이루어지는 것도 가능하다.Of course, although not shown, in this embodiment, like the previous fifteenth embodiment, it is possible for the refrigerants to only exchange heat between the refrigerants without recovering the cold heat of the liquefied gas and boil-off gas.
도 22 및 도 23을 참조하면, 본 발명의 제16 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 앞선 제15 실시예와 유사하게 냉매 열교환기(27), 증발가스 열교환기(21) 및 액화가스 열교환기(22)를 구비할 수 있고, 냉매라인(RL)을 기준으로 냉매 열교환기(27), 증발가스 열교환기(21), 액화가스 열교환기(22)가 병렬로 배열될 수 있다.22 and 23, the
다만 본 실시예는 제15 실시예와 비교할 때, 냉매 우회라인(부호 도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 냉매 우회라인은 냉매라인(RL)에서 냉매 열교환기(27), 증발가스 열교환기(21), 액화가스 열교환기(22)를 각각 우회하도록 마련될 수 있다.However, compared to the fifteenth embodiment, this embodiment may further include a refrigerant bypass line (not shown). The refrigerant bypass line may be provided to bypass the
냉매라인(RL)은 냉매 압축기(25) 하류에서 냉매 열교환기(27), 증발가스 열교환기(21), 액화가스 열교환기(22)로 분기되는데, 본 실시예는 더 나아가 냉매 열교환기(27) 등을 우회하여 냉매가 열교환 없이 과냉기(24)에서 냉매 압축기(25)로 전달되는 흐름을 구현할 수 있다.The refrigerant line (RL) branches downstream of the refrigerant compressor (25) into the refrigerant heat exchanger (27), the boil-off gas heat exchanger (21), and the liquefied gas heat exchanger (22). This embodiment further extends the refrigerant heat exchanger (27). ), etc., it is possible to implement a flow in which the refrigerant is transferred from the
이 경우 본 실시예는 제어부를 통해 냉매 우회라인의 냉매 유동을 제어함으로써, 냉매 압축기(25)의 inlet 온도를 조절할 수 있다. 이를 위해 냉매 우회라인에는 냉매 우회밸브가 마련될 수 있다.In this case, this embodiment can control the inlet temperature of the
구체적으로 살펴보면, 도 22의 경우 냉매는 과냉기(24)에서 액화가스를 과냉시킨 뒤 증발가스 열교환기(21) 및 냉매 우회라인을 따라 유동한다. 따라서 냉매 중 일부는 수요처(40)로 공급되는 증발가스에 의해 냉각되고, 나머지는 증발가스에 의한 냉각 없이 냉매 압축기(25)로 전달된다. 냉매 우회라인을 따라 유동하는 냉매는 증발가스에 의한 냉각이 없으므로, 냉매 우회라인의 냉매 유량 증가 시 냉매 압축기(25) inlet 온도가 상승할 수 있다.Looking specifically, in the case of FIG. 22, the refrigerant subcools the liquefied gas in the
반면 냉매 우회라인을 따라 유동하는 냉매의 유량이 감소되거나 삭제되면, 냉매 압축기(25) inlet 온도가 낮아질 수 있다. 이와 같이 본 실시예는 냉매를 증발가스의 냉열로 냉각하여 과냉 효율을 높이면서도, 냉매 압축기(25) inlet 온도를 적절히 조절할 수 있다.On the other hand, if the flow rate of the refrigerant flowing along the refrigerant bypass line is reduced or eliminated, the inlet temperature of the
반면 도 23의 경우, 냉매는 과냉기(24)에서 액화가스를 과냉시킨 뒤 액화가스 열교환기(22) 및 냉매 우회라인을 따라 유동할 수 있다. 즉 냉매 중 일부는 액화가스 열교환기(22)의 냉매 유로로 유입되어 액화가스에 의해 냉각될 수 있고, 나머지는 냉매 우회라인을 따라 액화가스 열교환기(22)를 우회하여 액화가스의 냉열을 회수하지 않는다.On the other hand, in the case of FIG. 23, the refrigerant may subcool the liquefied gas in the
앞서 도 22를 참고해 설명한 것과 마찬가지로, 도 23의 경우에도 냉매 우회라인의 우회 유량을 제어함으로써 냉매 압축기(25)의 유입 온도를 적절히 조절할 수 있다. 이러한 작동은 제어부에 의해 구현될 수 있다.As previously explained with reference to FIG. 22, in the case of FIG. 23, the inlet temperature of the
또한 도면에 나타내진 않았으나, 과냉기(24)에서 배출되는 냉매는 일부가 냉매 열교환기(27)로 유입되고 나머지가 냉매 열교환기(27)를 우회하는 것도 가능하다.In addition, although not shown in the drawing, it is possible that part of the refrigerant discharged from the subcooler (24) flows into the refrigerant heat exchanger (27) and the remainder bypasses the refrigerant heat exchanger (27).
도 24 및 도 25는 본 발명의 제17 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.24 and 25 are conceptual diagrams of a gas processing system according to the 17th embodiment of the present invention.
참고로 도 24는 증발가스를 이용해 냉매를 냉각하는 상태를 나타내고, 도 25는 액화가스를 이용해 냉매를 냉각하는 상태를 나타낸다. 물론 본 실시예는 증발가스 및 액화가스를 모두 이용하여 냉매를 냉각하는 것도 가능하다.For reference, Figure 24 shows a state in which the refrigerant is cooled using evaporation gas, and Figure 25 shows a state in which the refrigerant is cooled using liquefied gas. Of course, in this embodiment, it is also possible to cool the refrigerant using both evaporation gas and liquefied gas.
도 24 및 도 25를 참조하면, 본 발명의 제17 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 열교환기(22) 및 증발가스 열교환기(21)를 구비하며, 별도의 냉매 열교환기(27)는 마련하지 않을 수 있다.24 and 25, the
본 실시예는 제1 실시예에서 설명한 것과 마찬가지로 액화가스 열교환기(22) 및 증발가스 열교환기(21)를 구비할 수 있다. 다만 제1 실시예의 경우 액화가스 열교환기(22) 및 증발가스 열교환기(21)가 냉매라인(RL)을 기준으로 직렬 배치된 것과 달리, 본 실시예는 액화가스 열교환기(22) 및 증발가스 열교환기(21)가 냉매라인(RL)을 기준으로 병렬 배치될 수 있다.This embodiment may be provided with a liquefied
따라서 도 24의 경우, 냉매는 냉매라인(RL)을 따라 유동하면서 냉매 압축기(25) 하류에서 증발가스 열교환기(21)와 액화가스 열교환기(22) 중 증발가스 열교환기(21)만을 경유한 뒤, 냉매 팽창기(23)로 전달될 수 있다.Therefore, in the case of Figure 24, the refrigerant flows along the refrigerant line (RL) and passes through only the boil-off gas heat exchanger (21) among the boil-off gas heat exchanger (21) and the liquefied gas heat exchanger (22) downstream of the refrigerant compressor (25). Afterwards, it can be delivered to the refrigerant expander (23).
반면 도 25의 경우, 냉매는 냉매라인(RL)을 따라 유동하면서 냉매 압축기(25) 하류에서 증발가스 열교환기(21)와 액화가스 열교환기(22) 중 액화가스 열교환기(22)만을 경유한 뒤, 냉매 팽창기(23)로 전달될 수 있다.On the other hand, in the case of Figure 25, the refrigerant flows along the refrigerant line (RL) and passes through only the liquefied gas heat exchanger (22) among the boil-off gas heat exchanger (21) and the liquefied gas heat exchanger (22) downstream of the refrigerant compressor (25). Afterwards, it can be delivered to the refrigerant expander (23).
물론 도면에 나타나지 않았으나, 본 실시예는 냉매 압축기(25) 하류에서 냉매가 증발가스 열교환기(21) 및 액화가스 열교환기(22)로 분배될 수 있다. 이 경우 증발가스 열교환기(21) 및 액화가스 열교환기(22)는, 냉매 온도 조절을 위해 상호 연계되어 작동할 수 있다. 이때 수요처(40)로 공급되는 증발가스 및 액화가스의 유량, 증발가스 및 액화가스의 온도 등을 토대로, 제어부가 냉매의 분배를 조절할 수 있을 것이다.Of course, although not shown in the drawing, in this embodiment, the refrigerant may be distributed to the boil-off
도 26 내지 도 30은 본 발명의 실시예들에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.26 to 30 are conceptual diagrams of gas processing systems according to embodiments of the present invention.
도 26 내지 도 30에 나타난 가스 처리 시스템(1)은, 앞서 설명한 실시예들에서 냉각 장치(20) 부분만 간략하게 도시한 것이다. 또한 도 26 내지 도 30에는 가스 열교환기(21, 21a, 22)를 우회하거나, 과냉기(24), 냉매 열교환기(27)를 우회하도록 바이패스 라인(부호 도시하지 않음)과 바이패스 밸브(부호 도시하지 않음)가 점선으로 도시되었는데, 바이패스 라인 등은 필요에 따라 부가 또는 생략될 수 있음은 물론이다.The
도 26을 참조하면, 본 발명은 가스 열교환기가 액화가스 또는 증발가스의 유동을 가능하게 하는 하나의 유로를 갖는 실시예를 포함한다.Referring to FIG. 26, the present invention includes an embodiment in which the gas heat exchanger has one flow path that allows the flow of liquefied gas or boil-off gas.
구체적으로 도 26의 (A)의 경우 앞서 도 11의 냉각 장치(20)와 관련되는 것이다. 즉 도 26의 (A)에 따르면 냉매는 증발가스 또는 액화가스 중 어느 하나를 통해 냉열을 획득하고 과냉기(24)에서 액화가스의 과냉에 사용하는데, 이때 냉매를 냉각시키는 가스 열교환기(21a)는 하나의 유로 상에 액화가스 또는 증발가스가 택일적으로 유동 가능하도록 마련된다.Specifically, in the case of (A) of FIG. 26, it is related to the
또한 도 26의 (B)의 경우, 앞선 도 12의 냉각 장치(20)와 관련되는 것으로서, 가스 열교환기 외에 냉매 열교환기(27)가 별도로 부가된 형태를 갖는다.In addition, in the case of Figure 26 (B), it is related to the
물론 도 26의 (B)의 경우 앞선 도 16의 일부 구성을 표시한 것으로 해석될 수도 있다.Of course, in the case of Figure 26 (B), it may be interpreted as showing some of the configuration of Figure 16.
도 27을 참조하면, 본 발명은 증발가스 열교환기(21) 및 액화가스 열교환기(22)가 냉매라인(RL)을 기준으로 직렬 배치되는 실시예를 포함한다.Referring to FIG. 27, the present invention includes an embodiment in which the boil-off
구체적으로 도 27의 (A)의 경우 앞서 도 1의 냉각 장치(20)와 관련될 수 있다. 물론 도 27의 (A)는 도 14 및 도 18 등에 포함되는 냉각 장치(20)의 일부 구성을 표시한 것으로 해석될 수도 있다.Specifically, in the case of (A) of FIG. 27, it may be related to the
또한 도 27의 (B)의 경우, 도 27의 (A) 경우와 대비할 때 냉매 열교환기(27)가 부가될 수 있다. 이 경우 앞선 도 17 등에 나타난 냉각 장치(20)와 관련될 수 있다.Additionally, in the case of Figure 27 (B), a
도 28을 참조하면, 본 발명은 증발가스 열교환기(21) 및 액화가스 열교환기(22)가 냉매라인(RL)을 기준으로 병렬 배치되는 실시예를 포함한다.Referring to FIG. 28, the present invention includes an embodiment in which the boil-off
구체적으로 도 28의 (A)의 경우 앞서 도 24 및 도 25에서 설명한 냉각 장치(20)와 관련될 수 있다.Specifically, in the case of (A) of FIG. 28, it may be related to the
도 28의 (B)의 경우 도 28의 (A) 대비 별도의 냉매 열교환기(27)가 부가되는 것일 수 있고, 이 경우 앞선 도 19 내지 도 23 등에 나타난 냉각 장치(20)와 관련될 수 있다.In the case of Figure 28 (B), a separate
도 29를 참조하면, 본 발명은 2개의 가스 열교환기(22, 21a)가 냉매라인(RL)을 기준으로 직렬로 배치되는 실시예를 포함한다. Referring to Figure 29, the present invention includes an embodiment in which two gas heat exchangers (22, 21a) are arranged in series with respect to the refrigerant line (RL).
구체적으로 도 29의 (A)의 경우 2개의 가스 열교환기(22, 21a)로서 액화가스 열교환기(22) 및 증발가스 열교환기(21a)가 차례대로 마련되는 것일 수 있다. 이때 액화가스 열교환기(22) 및 증발가스 열교환기(21a) 중 적어도 어느 하나의 가스 열교환기(22, 21a)는, 하나의 유로 상에 증발가스 또는 액화가스가 택일적으로 유동하는 구조를 가질 수 있다. Specifically, in the case of Figure 29 (A), the liquefied
도 29의 (A)의 경우, 앞서 도 11의 냉각 장치(20)에 대응되는 것일 수 있다. 참고로 도 11과 관련되는 것으로 설명한 도 26의 (A)의 경우, 도 11에서 나타난 액화가스 열교환기(22)를 생략한 형태라는 점에서 도 29의 (A)와 차이가 있다.In the case of FIG. 29 (A), it may correspond to the
도 29의 (B)의 경우 도 29의 (A) 대비 냉매 열교환기(27)를 별도로 부가한 것이다. 도 29의 (B)는 도 12의 냉각 장치(20)와 관련된다고 볼 수 있고, 더욱이 도 16의 냉각 장치(20)에 대응되는 것으로 이해될 수 있다.In the case of Figure 29 (B), a
도 30을 참조하면, 본 발명은 가스 열교환기(22, 21b, 21)가 복수 개로 마련되며 또한 냉매 열교환기(27)를 구비하되, 냉매라인(RL) 상에서 복수 개의 가스 열교환기(22, 21b, 21) 중 어느 하나가 냉매 열교환기(27)와 병렬로 배치되고 적어도 다른 하나가 냉매 열교환기(27)와 직렬로 배치되는 경우를 포함한다.Referring to FIG. 30, the present invention is provided with a plurality of gas heat exchangers (22, 21b, 21) and a refrigerant heat exchanger (27), and a plurality of gas heat exchangers (22, 21b) on the refrigerant line (RL). , 21) includes a case where one of them is arranged in parallel with the refrigerant heat exchanger (27) and at least the other one is arranged in series with the refrigerant heat exchanger (27).
구체적으로 도 30의 (A)의 경우 액화가스 열교환기(22)가 냉매 열교환기(27)와 병렬로 마련될 수 있다. 또한 도 30의 (A)에는 증발가스 열교환기(21b)가 마련되는데, 증발가스 열교환기(21b)는 어느 하나의 유로 상에 액화가스 또는 증발가스가 택일적으로 공급되는 구조를 가질 수 있다. 이러한 증발가스 열교환기(21b)는 냉매 열교환기(27)와 직렬로 마련될 수 있다.Specifically, in the case of Figure 30 (A), the liquefied
또한 액화가스 열교환기(22)와 증발가스 열교환기(21b)는 냉매라인(RL)을 기준으로 직렬로 마련된다. 액화가스 열교환기(22)는 과냉기(24)와 냉매 압축기(25) 사이에 마련될 수 있고, 증발가스 열교환기(21b)는 냉매 압축기(25)와 냉매 열교환기(27) 사이에 마련될 수 있다.In addition, the liquefied
도 30의 (B)의 경우 도 30의 (A) 대비 증발가스 열교환기(21b)를 증발가스 열교환기(21)와 액화가스 열교환기(22a)로 분할한 것으로서, 이 경우 액화가스와 증발가스가 공유되는 라인은 존재하지 않을 수 있다.In the case of Figure 30 (B), compared to (A) in Figure 30, the boil-off gas heat exchanger (21b) is divided into a boil-off gas heat exchanger (21) and a liquefied gas heat exchanger (22a). In this case, the liquefied gas and the boil-off gas are divided into a boil-off gas heat exchanger (21b). The shared line may not exist.
이외에도 본 발명은 가스 열교환기 및 냉매 열교환기(27)의 다양한 조합을 통해 액화가스의 과냉이 가능한 구조를 다른 실시예로서 더 포함할 수 있다.In addition, the present invention may further include a structure capable of subcooling liquefied gas through various combinations of a gas heat exchanger and a
본 발명은 상기에서 설명한 실시예로 한정되지 않으며, 상기 실시예들의 조합 또는 상기 실시예 중 적어도 어느 하나와 공지 기술의 조합을 또 다른 실시예로서 포함할 수 있음은 물론이다.The present invention is not limited to the embodiments described above, and of course may include a combination of the above embodiments or a combination of at least one of the above embodiments with known techniques as another embodiment.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, this is for the purpose of explaining the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and can be understood by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. It would be clear that modifications and improvements are possible.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications or changes of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be made clear by the appended claims.
1: 가스 처리 시스템
10: 액화가스 저장탱크
11: 제1 펌프
12: 제2 펌프
13: 주입장치
14: 이젝터
15: 증발가스 응축장치
20: 냉각 장치
21, 21a, 21b: 증발가스 열교환기
22, 22a: 액화가스 열교환기
23: 냉매 팽창기
231: 분배기
24: 과냉기
25: 냉매 압축기
26: 냉매 냉각기
27: 냉매 열교환기
28: 통합 열교환기
30: 메인 압축기
40: 수요처
41: 발전용 엔진
42: GCU
50: 혼합기
51: 액화가스 히터
L1: 증발가스라인
L1a: 증발가스 분기라인
L1c: 증발가스 우회라인
L2: 액화가스라인
L2a: 액화가스 혼합라인
L3: 액화가스 우회라인
L3a: 액화가스 히팅라인
L4: 액화가스 전달라인
L4a: 액화가스 우회라인
SL: 과냉라인
RL: 냉매라인
RL1: 제1 냉매라인
RL2: 제2 냉매라인
V1: 증발가스밸브
V1a: 증발가스 분기밸브
V2: 액화가스 분기밸브
V21: 제1 액화가스 혼합밸브
V22: 제2 액화가스 혼합밸브
V3: 액화가스 공급밸브
V31: 액화가스 우회밸브
V32: 액화가스 히팅밸브
V4: 액화가스 전달밸브1: Gas processing system 10: Liquefied gas storage tank
11: first pump 12: second pump
13: injection device 14: ejector
15: Evaporation gas condensation device 20: Cooling device
21, 21a, 21b: boil-off
23: refrigerant expander 231: distributor
24: subcooler 25: refrigerant compressor
26: refrigerant cooler 27: refrigerant heat exchanger
28: integrated heat exchanger 30: main compressor
40: Source of demand 41: Engine for power generation
42: GCU 50: Mixer
51: Liquefied gas heater
L1: Boil-off gas line L1a: Boil-off gas branch line
L1c: Evaporative gas bypass line L2: Liquefied gas line
L2a: Liquefied gas mixing line L3: Liquefied gas bypass line
L3a: Liquefied gas heating line L4: Liquefied gas delivery line
L4a: Liquefied gas bypass line SL: Subcooling line
RL: Refrigerant line RL1: First refrigerant line
RL2: Second refrigerant line V1: Evaporation gas valve
V1a: Evaporative gas branch valve V2: Liquefied gas branch valve
V21: 1st liquefied gas mixing valve V22: 2nd liquefied gas mixing valve
V3: Liquefied gas supply valve V31: Liquefied gas bypass valve
V32: Liquefied gas heating valve V4: Liquefied gas delivery valve
Claims (10)
상기 액화가스 저장탱크의 액화가스를 과냉시켜 되돌리는 냉각 장치; 및
상기 액화가스 저장탱크의 증발가스를 가압하여 수요처로 공급하는 메인 압축기를 포함하며,
상기 냉각 장치는,
냉매로 액화가스를 과냉시키는 과냉기; 및
상기 액화가스 저장탱크에서 배출되어 상기 수요처로 전달되는 증발가스 또는 상기 액화가스 저장탱크에서 배출되어 상기 수요처로 전달되는 액화가스 중 적어도 어느 하나로 냉매를 냉각하는 가스 열교환기를 포함하며,
상기 가스 열교환기는,
냉매가 유동하는 냉매 유로와, 액화가스 또는 증발가스 중 적어도 어느 하나가 유동하는 가스 유로를 갖는, 가스 처리 시스템.Liquefied gas storage tank;
A cooling device that supercools and returns the liquefied gas in the liquefied gas storage tank; and
It includes a main compressor that pressurizes the boil-off gas of the liquefied gas storage tank and supplies it to the consumer,
The cooling device,
A subcooler that supercools liquefied gas with a refrigerant; and
It includes a gas heat exchanger that cools the refrigerant with at least one of evaporation gas discharged from the liquefied gas storage tank and delivered to the customer, or liquefied gas discharged from the liquefied gas storage tank and delivered to the customer,
The gas heat exchanger,
A gas processing system comprising a refrigerant flow path through which a refrigerant flows, and a gas flow path through which at least one of liquefied gas or boil-off gas flows.
상기 액화가스 저장탱크에서 상기 수요처로 증발가스를 전달하는 증발가스라인; 및
상기 액화가스 저장탱크에서 상기 수요처로 액화가스를 전달하는 액화가스라인을 더 포함하며,
상기 증발가스라인 및 상기 액화가스라인은, 상기 가스 열교환기의 상기 가스 유로를 공유하도록 마련되는, 가스 처리 시스템.According to claim 1,
A boil-off gas line that delivers boil-off gas from the liquefied gas storage tank to the consumer; and
It further includes a liquefied gas line that delivers liquefied gas from the liquefied gas storage tank to the consumer,
The gas processing system wherein the boil-off gas line and the liquefied gas line are provided to share the gas flow path of the gas heat exchanger.
상기 증발가스라인에서 분기되어 상기 가스 열교환기를 우회하는 증발가스 우회라인;
상기 액화가스라인에서 분기되어 상기 가스 열교환기를 우회하는 액화가스 우회라인; 및
상기 증발가스 우회라인 및 상기 액화가스 우회라인의 유동을 제어하는 제어부를 더 포함하는, 가스 처리 시스템.According to claim 2,
A boil-off gas bypass line branched from the boil-off gas line and bypassing the gas heat exchanger;
A liquefied gas bypass line that branches off from the liquefied gas line and bypasses the gas heat exchanger; and
A gas processing system further comprising a control unit that controls the flow of the boil-off gas bypass line and the liquefied gas bypass line.
냉매가 순환하는 냉매라인을 더 포함하며,
상기 가스 열교환기는, 상기 냉매라인과 연결되는 복수의 냉매 유로를 갖고,
상기 과냉기는, 상기 가스 열교환기의 복수의 상기 냉매 유로를 상호 연결하는 상기 냉매라인 상에 마련되는, 가스 처리 시스템.The method of claim 2, wherein the cooling device,
It further includes a refrigerant line through which the refrigerant circulates,
The gas heat exchanger has a plurality of refrigerant passages connected to the refrigerant line,
The subcooler is provided on the refrigerant line interconnecting the plurality of refrigerant passages of the gas heat exchanger.
냉매를 압축하여 상기 가스 열교환기의 어느 하나의 상기 냉매 유로로 전달하는 냉매 압축기; 및
상기 가스 열교환기의 어느 하나의 상기 냉매 유로에서 배출되는 냉매를 팽창시켜 상기 과냉기로 전달하는 냉매 팽창기를 더 포함하는, 가스 처리 시스템.The method of claim 4, wherein the cooling device,
a refrigerant compressor that compresses refrigerant and delivers it to one of the refrigerant passages of the gas heat exchanger; and
A gas processing system further comprising a refrigerant expander that expands the refrigerant discharged from one of the refrigerant passages of the gas heat exchanger and transfers the refrigerant to the subcooler.
상기 액화가스 저장탱크에서 배출되어 상기 수요처로 전달되는 증발가스로 냉매를 냉각하는 증발가스 열교환기; 및
상기 액화가스 저장탱크에서 배출되어 상기 수요처로 전달되는 액화가스로 냉매를 냉각하는 액화가스 열교환기를 포함하며,
상기 증발가스 열교환기 및 상기 액화가스 열교환기는, 상기 냉매라인 상에 직렬로 마련되는, 가스 처리 시스템.The method of claim 4, wherein the gas heat exchanger,
A boil-off gas heat exchanger that cools the refrigerant with boil-off gas discharged from the liquefied gas storage tank and delivered to the consumer; and
It includes a liquefied gas heat exchanger that cools the refrigerant with the liquefied gas discharged from the liquefied gas storage tank and delivered to the consumer,
The gas processing system wherein the boil-off gas heat exchanger and the liquefied gas heat exchanger are provided in series on the refrigerant line.
상기 증발가스라인 및 상기 액화가스라인이 서로 공유하는 상기 가스 유로를 갖고, 액화가스의 흐름을 기준으로 상기 액화가스 열교환기의 하류에 마련되는, 가스 처리 시스템.The method of claim 6, wherein the boil-off gas heat exchanger,
The gas processing system has the gas flow path shared by the boil-off gas line and the liquefied gas line, and is provided downstream of the liquefied gas heat exchanger based on the flow of the liquefied gas.
상기 냉매 압축기 하류의 냉매와 상기 과냉기 하류의 냉매를 상호 열교환시키는 냉매 열교환기를 더 포함하며,
상기 냉매 열교환기는,
상기 가스 열교환기와 병렬로 마련되는, 가스 처리 시스템.The method of claim 5, wherein the cooling device,
It further includes a refrigerant heat exchanger that exchanges heat with the refrigerant downstream of the refrigerant compressor and the refrigerant downstream of the subcooler,
The refrigerant heat exchanger,
A gas processing system provided in parallel with the gas heat exchanger.
상기 액화가스 저장탱크에서 배출되어 상기 수요처로 전달되는 증발가스로 냉매를 냉각하는 증발가스 열교환기; 및
상기 액화가스 저장탱크에서 배출되어 상기 수요처로 전달되는 액화가스로 냉매를 냉각하는 액화가스 열교환기를 포함하고,
상기 냉각 장치는,
상기 냉매 압축기 하류의 냉매와 상기 과냉기 하류의 냉매를 상호 열교환시키는 냉매 열교환기를 더 포함하며,
상기 냉매 열교환기와 상기 액화가스 열교환기는, 상기 냉매라인 상에 병렬로 마련되고,
상기 증발가스 열교환기와 상기 액화가스 열교환기 또는 상기 냉매 열교환기는, 상기 냉매라인 상에 직렬로 마련되는, 가스 처리 시스템.The method of claim 5, wherein the gas heat exchanger,
A boil-off gas heat exchanger that cools the refrigerant with boil-off gas discharged from the liquefied gas storage tank and delivered to the consumer; and
It includes a liquefied gas heat exchanger that cools the refrigerant with the liquefied gas discharged from the liquefied gas storage tank and delivered to the consumer,
The cooling device,
It further includes a refrigerant heat exchanger that exchanges heat with the refrigerant downstream of the refrigerant compressor and the refrigerant downstream of the subcooler,
The refrigerant heat exchanger and the liquefied gas heat exchanger are provided in parallel on the refrigerant line,
The gas processing system wherein the boil-off gas heat exchanger and the liquefied gas heat exchanger or the refrigerant heat exchanger are provided in series on the refrigerant line.
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---|---|---|---|
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