KR20240077617A - 증발가스 감소 시스템 - Google Patents

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박아민
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전준우
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Abstract

본 발명은 증발가스 감소 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 증발가스 감소 시스템은, 액화가스가 저장된 제1 저장탱크; 상기 액화가스를 과냉각하기 위핸 냉매가 저장된 제2 저장탱크; 및 상기 제2 저장탱크에 저장된 냉매가 공급되어 저장되고, 냉매를 이용하여 상기 제1 저장탱크에서 공급된 액화가스를 과냉각하는 제3 저장탱크를 포함할 수 있다.

Description

증발가스 감소 시스템{REDUCING SYSTEM OF BOIL OFF GAS}
본 발명은 증발가스 감소 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액화천연가스에서 발생하는 증발가스를 효과적으로 감소시킬 수 있는 증발가스 감소 시스템에 대한 발명이다.
액화천연가스(Liquefied Natural Gas)는 메탄을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -162℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색 무취의 투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 갖는다.
이러한 액화천연가스를 저장탱크에 저장된 상태에서 운반이 이루어지는데, 외부에서 열이 유입되는 경우가 발생하여 저장탱크에서 증발가스가 발생하고, 발생된 증발가스로 인해 저장탱크 내부의 압력이 상승할 수 있다.
저장탱크의 압력이 상승하는 것을 방지하기 위해 냉매를 압축시키고 압축된 냉매를 냉각수와 열교환시킨 다음 다시 팽창시킨 상태에서, 냉매와 증발가스를 열교환하여 증발가스를 다시 액화시킨 후에 저장탱크로 회수함으로써, 저장탱크 내부의 압력을 조절할 수 있다.
이렇게 냉매를 이용하여 증발가스를 처리할 때 냉매가 저장된 탱크에 액화천연가스가 유입되는 문제가 발생할 수 있다.
대한민국 공개특허 제10-2014-0073044호 (2014.06.16)
본 발명의 실시예들은 상기와 같은 배경에서 발명된 것으로서, 액화천연가스에서 발생되는 증발가스를 처리하는 과정에서 냉매가 저장된 탱크에 액화천연가스가 유입되는 것을 방지할 수 있는 증발가스 감소 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 증발가스 감소 시스템은, 액화가스가 저장된 제1 저장탱크; 상기 액화가스를 과냉각하기 위핸 냉매가 저장된 제2 저장탱크; 및 상기 제2 저장탱크에 저장된 냉매가 공급되어 저장되고, 냉매를 이용하여 상기 제1 저장탱크에서 공급된 액화가스를 과냉각하는 제3 저장탱크를 포함할 수 있다.
상기 제3 저장탱크는 상기 제2 저장탱크가 배치된 위치보다 낮은 위치에 배치될 수 있다.
상기 제3 저장탱크는 내부에 상기 액화가스가 이송되는 열교환 배관이 설치될 수 있다.
상기 제2 저장탱크의 내부 압력을 높이기 위해 상기 냉매를 공급받아 기화시켜 상기 제2 저장탱크에 공급하는 기화기를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 저장탱크 및 상기 제3 저장탱크는 내부 압력이 동일하게 유지되도록 압력배관에 의해 연결될 수 있다.
상기 제1 저장탱크의 내부에 설치되고, 상기 제3 저장탱크에서 과냉각된 액화가스가 분사되는 분사기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 제2 저장탱크의 압력을 압력축적 유닛을 이용하여 높일때, 서브 쿨러를 이용하여 압력축적 유닛의 역할을 보조할 수 있다.
또한, 증발가스를 가스 연소기를 통해 소각하는 비용에 대비하여 증발가스를 다시 액화시켜 이용하여 운용비용을 줄일 수 있으며, 소각을 억제할 수 있어 친환경적인 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 감소 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 감소 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있기 위한 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 감소 시스템(100)에 대해 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 감소 시스템(100)은 제1 저장탱크(110), 제2 저장탱크(120), 제3 저장탱크(130), 제1 밸브(141), 제2 밸브(143), 제3 밸브(145), 제4 밸브(147) 및 제5 밸브(149)를 포함한다.
제1 저장탱크(110)는 선박에 설치되고, 액화가스가 저장된다. 이러한 제1 저장탱크(110)에는 발전엔진 등과 같은 액화가스가 이용되는 수요처에 액화가스를 공급할 수 있다. 제1 저장탱크(110)에서는 외부에서 유입되는 열에 의해 액화가스가 증발하여 증발가스가 발생될 수 있다. 이렇게 증발가스가 발생되는 것을 감소시키기 위해 본 실시예에서, 제1 저장탱크(110)에 저장된 액화가스를 과냉각하여 다시 제1 저장탱크(110)로 공급되록 하는 것에 대해 설명한다.
그리고 본 실시예에서, 제1 저장탱크(110)에 액화가스가 저장되는 것에 대해 설명하며, 액화가스는 액화 에탄가스, 액화 탄화수소 가스 등 다양한 액화가스일 수 있다.
또한, 제1 저장탱크(110)가 설치되는 위치는 선박인 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 액화가스를 연료로 사용하여 발전이나 추진할 수 있는 선박이나 해양 구조물에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 저장탱크(110)는 액화연료 운반선, 액화연료 RV(Regasification Vessel), 컨테이너선, 일반상선, LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Off-loading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등을 포함하는 각종 선박에 설치될 수 있으며, LNG FPSO, LNG FSRU와 같은 해양 플랜트에 설치될 수도 있다.
이러한 제1 저장탱크(110)에는 저장된 액화가스를 외부에 공급하기 위해 제1 액화가스 공급배관(L10)이 연결될 수 있다. 그리고 제1 액화가스 공급배관(L10)에는 제1 밸브(141)가 설치될 수 있다. 따라서 제1 액화가스 공급배관(L10)을 통해 액화가스를 외부(예컨대, 발전엔진 등)로 공급할 수 있으며, 제1 밸브(141)에 의해 액화가스가 공급되는 것이 조절될 수 있다.
공급 펌프(111)는 제1 저장탱크(110)의 내부에 설치되고, 제1 저장탱크(110)에 저장된 액화가스를 외부로 공급하기 위해 배치된다. 이러한 공급 펌프(111)는 제2 액화가스 공급배관(L20)과 연결될 수 있다.
분사기(113)는 제1 저장탱크(110) 내부에 설치되며, 외부에서 공급되는 액화가스를 제1 저장탱크(110)에 분사한다. 이러한 분사기(113)는 제1 저장탱크(110) 내부의 상부측에 배치될 수 있으며, 공급된 액화가스를 분사하여 제1 저장탱크(110)에 공급할 수 있다.
여기서, 제2 액화가스 공급배관(L20)은 일단이 공급 펌프(111)와 연결되고, 타단이 분사기(113)에 연결될 수 있다. 이러한 제2 액화가스 공급배관(L20)은 일단이 공급 펌프(111)와 연결된 상태에서 제1 저장탱크(110)의 외부로 연장되고, 다시 제1 저장탱크(110) 내부로 연장되어 타단이 분사기(113)와 연결될 수 있다.
그리고 제2 액화가스 공급배관(L20)에는 제2 밸브(143)가 설치될 수 있다. 제2 밸브(143)는 제1 저장탱크(110)에 저장된 액화가스가 제1 저장탱크(110)의 외부로 이송되는 것을 조절할 수 있다. 상기와 같이, 제2 액화가스 공급배관(L20)을 통해 제1 저장탱크(110)의 하부에 저장된 액화가스를 다시 제1 저장탱크(110)의 상부로 공급함으로써, 상대적으로 낮은 온도를 갖는 제1 저장탱크(110)의 하부에 배치된 액화가스를 상부로 이동시켜 제1 저장탱크(110)에서 증발가스가 발생되는 것을 감소시킬 수 있다.
제2 저장탱크(120)는 내부에 냉매가 저장된다. 본 실시예에서, 제2 저장탱크(120)에 저장되는 냉매는 액체 질소일 수 있으며, 액체 질소는 약 196℃ 이사의 온도로 제2 저장탱크(120)에 저장될 수 있다.
기화기(121)는 제2 저장탱크(120)에 저장된 냉매를 대기와 열교환하여 기화시키고, 기화된 냉매를 제2 저장탱크(120)에 공급한다. 이를 위해 기화기(121)는 제2 저장탱크(120)와 냉매 공급배관(L40)으로 연결되어 제2 저장탱크(120)로부터 냉매를 공급받고, 냉매 회수배관(L50)을 통해 기화된 냉매를 제2 저장탱크(120)로 공급한다.
제3 저장탱크(130)는 제2 저장탱크(120)에서 냉매를 공급받아 저장하고, 제1 저장탱크(110)에서 액화가스가 유입되어 유입된 액화가스의 온도를 낮추도록 열교환이 이루어진다. 이때, 제3 저장탱크(130)는 제2 저장탱크(120)보다 상대적으로 낮은 위치에 배치되어 높이 차이에 의해 냉매가 제3 저장탱크(130)에 공급될 수 있다. 이러한 제3 저장탱크(130)는 제2 저장탱크(120)의 크기보다 작거나 같을 수 있다.
이를 위해 제3 저장탱크(130)는 제2 저장탱크(120)와 제1 냉매 이송배관(L60)으로 연결되고, 제1 냉매 이송배관(L60)에는 제3 밸브(145)이 설치될 수 있다. 제3 밸브(145)는 제2 저장탱크(120)에서 제3 저장탱크(130)로 냉매가 이송되는 것을 조절할 수 있다.
또한, 제3 저장탱크(130)에 저장된 냉매는 외부의 수요처로 냉매를 공급하기 위해 제2 냉매 이송배관(L70)이 연결될 수 있다.
상기와 같이, 제3 저장탱크(130)에 냉매가 채워진 상태로 배치되고, 내부에 액화가스와 열교환을 위한 열교환 배관(131)이 설치될 수 있다. 이러한 열교환 배관(131)은 제3 저장탱크(130)의 내부를 채운 냉매에 잠긴 상태이고, 제1 저장탱크(110)에서 공급된 액화가스가 통과되면서 냉매와의 열교환이 이루어질 수 있다. 이를 위해 열교환 배관(131)은 액화가스가 공급되도록 액화가스 공급분기배관(L21)과 연결될 수 있으며, 열교환되어 과냉각된 액화가스가 제1 저장탱크(110)로 공급되도록 액화가스 회수배관(L30)과 연결될 수 있다.
액화가스 공급분기배관(L21)은 제2 액화가스 공급배관(L20)에서 분기되어 제3 저장탱크(130)의 내부에 배치된 열교환 배관(131)에 연결될 수 있다. 여기서, 제2 밸브(143)가 액화가스 공급분기배관(L21)이 제2 액화가스 공급배관(L20)에서 분기되기 전단에 배치되므로, 제2 밸브(143)에 의해 액화가스가 제3 저장탱크(130)에 공급되는 것이 조절될 수 있다.
액화가스 회수배관(L30)은 일단이 열교환 배관(131)에 연결되고, 타단이 제1 저장탱크(110)에 연결된다. 그에 따라 열교환 배관(131)에서 냉매와 열교환되어 과냉각된 액화가스가 제1 저장탱크(110)에 공급될 수 있다. 이렇게 과냉각된 액화가스가 제1 저장탱크(110)에 공급됨에 따라 제1 저장탱크(110)에 저장된 액화가스의 온도를 낮춰 증발가스가 발생되는 것을 감소시킬 수 있다.
또한, 액화가스 회수분기배관(L31)이 액화가스 회수배관(L30)에서 분기되어 배치될 수 있다. 액화가스 회수분기배관(L31)은 액화가스 회수배관(L30)에서 분기되어 제2 액화가스 공급배관(L20)에 연결될 수 있다. 여기서, 액화가스 회수분기배관(L31)은 액화가스 공급분기배관(L21)의 후단에 연결될 수 있으며, 그에 따라 액화가스 회수분기배관(L31)을 통해 과냉각된 액화가스가 액화가스 공급배관의 타단에 배치된 분사기(113)를 통해 제1 저장탱크(110)에 공급될 수 있다.
그리고 액화가스 회수분기배관(L31)에는 제4 밸브(147)이 설치될 수 있다. 제4 밸브(147)은 액화가스 회수분기배관(L31)을 통해 과냉각된 액화가스가 분사기(113)를 통해 제1 저장탱크(110)에 공급되는 것을 조절할 수 있다.
여기서, 제3 저장탱크(130)는 냉매와 액화가스의 열교환으로 인해 냉매의 온도가 상승될 수 있고, 그에 따라 제3 저장탱크(130)의 내부 압력이 증가될 수 있다. 제3 저장탱크(130)의 내부 압력이 증가되는 것을 방지하기 위해 제2 저장탱크(120)와 압력배관(L80)에 의해 연결될 수 있다. 압력배관(L80)은 일단이 제2 저장탱크(120)에 연결되고, 타단이 제3 저장탱크(130)에 연결되며, 제2 저장탱크(120)와 제3 저장탱크(130)의 압력이 같아지도록 연결된다. 이를 위해 압력배관(L80)은 제2 저장탱크(120)의 상단 및 제3 저장탱크(130)의 상단에 연결될 수 있다.
또한, 압력배관(L80)에는 제5 밸브(149)가 설치될 수 있다. 제5 밸브(149)는 제2 저장탱크(120)와 제3 저장탱크(130)의 압력이 같아지도록 개방될 수 있다.
100: 증발가스 감소 시스템
110: 제1 저장탱크
111: 공급 펌프 113: 분사기
120: 제2 저장탱크 121: 기화기
130: 제3 저장탱크 131: 열교환 배관
141: 제1 밸브 143: 제2 밸브
145: 제3 밸브 147: 제4 밸브
149: 제5 밸브
L10: 제1 액화가스 공급배관
L20: 제2 액화가스 공급배관 L21: 액화가스 공급분기배관
L30: 액화가스 회수배관 L31: 액화가스 회수분기배관
L40: 냉매 공급배관 L50: 냉매 회수배관
L60: 제1 냉매 이송배관 L70: 제2 냉매 이송배관
L80: 압력배관

Claims (6)

  1. 액화가스가 저장된 제1 저장탱크;
    상기 액화가스를 과냉각하기 위핸 냉매가 저장된 제2 저장탱크; 및
    상기 제2 저장탱크에 저장된 냉매가 공급되어 저장되고, 냉매를 이용하여 상기 제1 저장탱크에서 공급된 액화가스를 과냉각하는 제3 저장탱크를 포함하는,
    증발가스 감소 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 저장탱크는 상기 제2 저장탱크가 배치된 위치보다 낮은 위치에 배치된,
    증발가스 감소 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 저장탱크는 내부에 상기 액화가스가 이송되는 열교환 배관이 설치된,
    증발가스 감소 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 저장탱크의 내부 압력을 높이기 위해 상기 냉매를 공급받아 기화시켜 상기 제2 저장탱크에 공급하는 기화기를 더 포함하는,
    증발가스 감소 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 저장탱크 및 상기 제3 저장탱크는 내부 압력이 동일하게 유지되도록 압력배관에 의해 연결된,
    증발가스 감소 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 저장탱크의 내부에 설치되고, 상기 제3 저장탱크에서 과냉각된 액화가스가 분사되는 분사기를 더 포함하는,
    증발가스 감소 시스템.
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