WO2017135804A1 - 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박 - Google Patents

가스 재기화 시스템을 구비하는 선박 Download PDF

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WO2017135804A1
WO2017135804A1 PCT/KR2017/003497 KR2017003497W WO2017135804A1 WO 2017135804 A1 WO2017135804 A1 WO 2017135804A1 KR 2017003497 W KR2017003497 W KR 2017003497W WO 2017135804 A1 WO2017135804 A1 WO 2017135804A1
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heat source
gas
seawater
hull
heat exchanger
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PCT/KR2017/003497
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이태영
하종필
강민호
허희승
양승욱
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현대중공업 주식회사
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/02—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
    • B63B25/08—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
    • B63B25/12—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed
    • B63B25/16—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed heat-insulated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure

Definitions

  • the present invention relates to a vessel having a gas regasification system.
  • LNG is known to be a clean fuel and abundant reserves than petroleum, and its use is rapidly increasing with the development of mining and transport technology. It is common to store LNG in liquid state by lowering the temperature of methane, the main component, below -162 °C under 1 atmosphere, and the volume of liquefied methane is about 1/600 of the volume of gaseous methane in the standard state. Is 0.42, which is about one half of the share of crude oil.
  • LNG is liquefied for ease of transportation and vaporized at the point of use after transportation.
  • the LNG stored in the liquefied gas storage tank is pressurized by the boosting pump and sent to the LNG vaporizer, and vaporized by the LNG vaporizer to NG to the land demand.
  • a lot of energy is required in the process of heat exchange to increase the temperature of LNG on the LNG vaporizer. Therefore, in order to solve the problem that the energy used in this process is wasted due to inefficient exchange, various heat exchange technologies for efficient regasification have been studied.
  • the present invention has been made to improve the prior art, to provide a vessel having a gas regasification system that can maximize the regasification efficiency of liquefied gas.
  • the ship provided with the gas regasification system which concerns on this invention is a hull; A vaporizer provided at an upper portion of the hull to vaporize liquefied gas and supply it to a demand destination; And a heat source supply device provided inside the hull and supplying a heat source to the vaporizer.
  • At least one deck for partitioning the inner space of the hull up and down may be further included.
  • the sea water line one end is connected to the seawater inlet formed on the side of the hull and the other end is connected to the seawater outlet formed on the side of the hull, the heat source supply device, the seawater outlet in the hull is provided Can be placed in the area.
  • the sea water pump may be disposed on the inner bow side of the hull.
  • a steam heat exchanger for heat-exchanging the heat source and the steam
  • the heat source pump may be arranged partitioned up or down each other by the deck.
  • the steam may be heat-exchanged with the heat source in the sea water.
  • the heat source supply device may be manufactured in a modular form to include the heat source pump, the seawater heat exchanger or the steam heat exchanger.
  • the heat source supply device may be disposed on the inner side of the hull.
  • the heat source supply apparatus may be disposed on the side of the engine room disposed inside the stern of the hull.
  • the heat source may be glycol water.
  • the heat source supply device the pressure holding device for maintaining the pressure of the heat source flowing in the heat source circulation line
  • the pressure holding device can maintain the pressure of the heat source using an inert gas.
  • the vessel provided with the gas regasification system according to the present invention has the effect that the regasification efficiency of the liquefied gas can be maximized.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a gas regasification system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a gas regasification system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram of a vessel provided with a gas regasification system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a gas regasification system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing in detail a gas regasification system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating a glycol water circulation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram of a seawater supply apparatus of the present invention.
  • liquefied gas may be used to encompass all gaseous fuels which are generally stored in a liquid state, such as LNG or LPG, ethylene, ammonia, and the like. Can be expressed as This can be applied to the boil-off gas as well.
  • LNG may be used for the purpose of encompassing not only liquid NG (Natural Gas) but also supercritical NG for convenience, and evaporation gas may be used to include not only gaseous evaporation gas but also liquefied evaporation gas. Can be.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a vessel including a gas regasification system according to a conventional embodiment.
  • the conventional gas regasification system 1 includes a liquefied gas storage tank 10, a feeding pump 20, a buffer tank 30, a vaporizer 40, and a demand destination 70. do.
  • a plurality of liquefied gas storage tanks 10 are disposed in the hull 100, but the recondenser 30, the boosting pump 21, and the vaporizer 40 may be configured. It was arranged and driven in the regasification unit room 1000 disposed above the upper deck 104 of the bow portion 101.
  • the seawater pump 51 which is a configuration for supplying seawater to the seawater heat exchanger 41, has to be located in the engine room 51 according to the arrangement condition inside the hull 100, and thus the seawater heat exchanger 41 And the length of the seawater line L4 connecting the seawater pump 51 is considerably longer.
  • the sea water line (L4) has a problem that the cost is relatively high compared to the heat source circulation line (L3) to have a corrosion resistance and to supply a large amount of sea water to the sea water heat exchanger (41).
  • the position disposed on the hull 100 may be limited, which causes serious problems in space utilization in the hull 100.
  • the present invention has been developed as a way to solve this problem, the details thereof will be described below.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram of a vessel having a gas regasification system according to an embodiment of the present invention.
  • the gas regasification system 2 includes a liquefied gas storage tank 10, a feeding pump 20, a boosting pump 21, a buffer tank 30, And a vaporizer 40, a second demand source 61, a first demand source 70, and an evaporative gas compressor 80.
  • the liquefied gas storage tank 10 the feeding pump 20, the boosting pump 21, the buffer tank 30, the vaporizer 40, the second demand 61, the first demand 70 Etc. use the same reference numerals for convenience of each configuration in the conventional gas regasification system 1, but do not necessarily refer to the same configuration.
  • the ship provided with the gas regasification system 2 has the hull 100 comprised from the bow part 101, the center part 102, the stern part 103, the upper deck 104, and the bottom part 105, and
  • the propeller shaft S propels the power produced by the engine E of the engine room ER disposed in the unit 103 to be propagated by the propeller P to operate.
  • the vessel regasifies the liquefied gas provided with a gas regasification system (2) in the liquefied gas carrier (not shown) in order to re-liquefy the liquefied gas at sea to supply the liquefied gas to the land terminal
  • a gas regasification system (2) in the liquefied gas carrier (not shown) in order to re-liquefy the liquefied gas at sea to supply the liquefied gas to the land terminal
  • It may be a vessel (LNG RV) or a floating liquefied gas storage and regasification plant (FSRU).
  • the flow path may be a line through which the fluid flows, but is not limited thereto, and any flow path may be used.
  • the liquefied gas supply line L1 connects the liquefied gas storage tank 10 and the buffer tank 30 and includes a feeding pump 20 to feed the liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank 10 to the feeding pump 20. ) May be supplied to the buffer tank 30.
  • the liquefied gas supply line L1 may be connected to the buffer tank 30 and branched upstream of the buffer tank 30 to be directly connected to the regasification line L2.
  • the regasification line L2 connects the buffer tank 30 with the first demand destination 70 and includes a boosting pump 21 and a vaporizer 40 to temporarily store liquefied gas or liquefied gas in the buffer tank 30.
  • the liquefied gas supplied directly from the supply line L1 may be pressurized by the boosting pump 21 and regasified by the vaporizer 40 to be supplied to the first demand destination 70.
  • the heat source circulation line L3 may circulate the vaporizer 40, the seawater heat exchanger 41, and the heat source pump 42 to circulate the first fruit in the respective configurations.
  • the heat source circulation line L3 may have a diameter smaller than that of the seawater line L4.
  • the boil-off gas supply line L6 connects the liquefied gas storage tank 10 and the buffer tank 30 and includes an boil-off gas compressor 80 to convert the boil-off gas generated from the liquefied gas storage tank 10 into boil-off gas. Pressurized by the compressor 80 can be supplied to the buffer tank (30). In this case, the boil-off gas supply line L6 may be connected to the lower side of the buffer tank 30.
  • the liquefied gas storage tank 10 stores the liquefied gas to be supplied to the first demand destination 70.
  • the liquefied gas storage tank 10 should store the liquefied gas in a liquid state.
  • the liquefied gas storage tank 10 may have a pressure tank form.
  • the feeding pump 20 may pressurize the liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank 10 to 6 to 8 bar and supply it to the buffer tank 30.
  • the feeding pump 20 may pressurize the liquefied gas discharged from the liquefied gas storage tank 10 to increase the pressure and temperature slightly, and the pressurized liquefied gas may still be in a liquid state.
  • the feeding pump 20 may be a latent pump when provided inside the liquefied gas storage tank 10, and stored in the liquefied gas storage tank 10 when the feeding pump 20 is installed outside the liquefied gas storage tank 10. It may be provided at a position inside the hull 100 lower than the level of the liquefied gas and may be a centrifugal pump.
  • the boosting pump 21 may be provided between the buffer tank 30 and the vaporizer 40 on the liquefied gas supply line L1, and may be provided from the liquefied gas or the buffer tank 30 supplied from the feeding pump 20.
  • the supplied liquefied gas may be pressurized to 50 to 120 bar and supplied to the vaporizer 40.
  • the boosting pump 21 may pressurize the liquefied gas according to the pressure required by the first demand destination 70, and may be configured as a centrifugal pump.
  • the boosting pump 21 may be provided on the upper deck 104 of the bow portion 101.
  • the buffer tank 30 may be connected to the liquefied gas supply line L1 to receive liquefied gas from the liquefied gas storage tank 10 and temporarily store the liquefied gas.
  • the buffer tank 30 may be supplied with the liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank 10 from the feeding pump 20 through the liquefied gas supply line (L1), by temporarily storing the supplied liquefied gas
  • the liquefied gas may be separated into a liquid phase and a gaseous phase, and the separated liquid phase may be supplied to the boosting pump 21.
  • the buffer tank 30 temporarily stores the liquefied gas to separate the liquid phase and the gaseous phase, and supplies the complete liquid phase to the boosting pump 21 so that the boosting pump 21 satisfies the effective suction head NPSH. Therefore, it is possible to prevent the cavitation (Cavitation) in the boosting pump (21).
  • the buffer tank 30 is connected to the boil-off gas supply line (L6) can be temporarily stored by receiving the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank 10.
  • the buffer tank 30 may be temporarily stored by receiving the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank 10 from the boil-off gas compressor 80 through the boil-off gas supply line L6.
  • the buffer tank 30 may be condensed by exchanging the temporarily stored liquefied gas received from the liquefied gas supply line (L1) and the evaporated gas received from the evaporated gas supply line (L6).
  • the buffer tank 30 may be formed in a pressure vessel type capable of withstanding pressure, and may endure 6 to 8 bar or 6 to 15 bar.
  • the buffer tank 30 receives the evaporated gas and the liquefied gas through the evaporative gas compressor 80 and the feeding pump 20 at a pressure of about 6 to 8 bar (or even 6 to 15 bar) and the low pressure evaporated gas.
  • the recondensation efficiency is improved than that of the liquefied gas, and the condensation is maintained by maintaining the pressure to be supplied to the boosting pump 21 to reduce the compression load of the boosting pump 21.
  • the buffer tank 30 is provided with a spray portion 31 and the packing portion 32, it is possible to effectively recondensing the liquefied gas and the evaporated gas in the temporary storage.
  • the spray unit 31 may extend from the distal end of the liquefied gas supply line L1 into the buffer tank 30 and be provided above the packing unit 32, and may be provided through the liquefied gas supply line L1.
  • the supplied liquefied gas may be injected into the packing part 32.
  • the spray unit 31 may increase the area in contact with the liquefied gas and the boil-off gas by spraying the liquid liquefied gas, and may play a role similar to that of the packing unit 32.
  • the packing part 32 may be provided in the center of the buffer tank 30, and the liquefied gas supplied onto the liquefied gas supply line L1 and the boil-off gas supplied onto the boil-off gas supply line L1 are mutually provided.
  • a member such as gravel can be formed inside to increase the surface area in contact. That is, the packing part 32 may form numerous pores through the gravel formed therein, and the area where the liquefied gas flows and contacts the boil-off gas may increase through the pores.
  • the packing part 32 may improve the recondensation rate by increasing the heat exchange efficiency of the liquefied gas and the boil-off gas.
  • the buffer tank 30 is connected to the liquefied gas supply line (L1) at the upper position relative to the packing portion 32, and connected to the boil-off gas supply line (L6) at the lower position to flow liquidity and gaseous phase You can make the most of the quality.
  • the buffer tank 30 may be provided above the upper deck 104 of the bow portion 101.
  • the vaporizer 40 may be provided on the regasification line L2 to vaporize the high pressure liquefied gas discharged from the boosting pump 21.
  • the vaporizer 40 is provided on the regasification line L2 between the first demand destination 70 and the boosting pump 21 to vaporize the high pressure liquefied gas supplied from the boosting pump 21 to the first.
  • the customer 70 can supply the desired state.
  • the vaporizer 40 may use a non-explosive fruit such as glycol water, sea water, steam or engine exhaust gas as the first fruit for vaporizing the liquefied gas,
  • the vaporized liquefied gas may be supplied to the first demand destination 70 without fluctuation in pressure.
  • the vaporizer 40 may be disposed above the upper deck 104 of the bow portion 101, and the seawater heat exchanger 41, the steam heat exchanger 61, and the heat source pump 42 are modularized so that the bow portion 101 is provided. It may be disposed in the interior space.
  • the seawater heat exchanger 41, the steam heat exchanger 61 and the heat source pump 42 may be modularized and disposed on the inner side of the hull 100, preferably inside the engine room ER, Preferably it may be disposed in the interior space of the bow portion (101).
  • seawater heat exchanger 41 the steam heat exchanger 61, and the heat source pump 42 will be described below based on an example in which the inner space of the bow portion 101 is disposed.
  • An example disposed on both sides will be described with reference to FIGS. 5 to 9.
  • the seawater heat exchanger 41 and the heat source pump 42 are disposed above the upper deck 104 of the hull 100 so that the seawater pump 51 and the seawater.
  • the length of the seawater line L4 connecting the heat exchanger 41 was very long.
  • the cost of the seawater line (L4) is very expensive because it has to be corrosion-resistant and a large diameter pipe is used.
  • the length of the seawater line (L4) is very long, and the construction cost is enormous. There was a problem.
  • it may further include a seawater pump 51 provided on the seawater line (L4).
  • the steam heat exchanger 61 is provided on the steam line L5 and the heat source circulation line L3 to exchange steam supplied through the steam line L5 and the first fruit supplied through the heat source circulation line L3 to each other.
  • Heat exchange and may serve to additionally transfer the heat source of sea water to the first fruit.
  • the steam may be heat-exchanged with the first fruit in suboptimal seawater.
  • the steam may be suboptimally supplied to the first fruit in order to compensate for the lack of the heat source supplied from the sea water.
  • the heat source pump 42 may be provided on the heat source circulation line L3 to circulate the first fruit to the seawater heat exchanger 41 and the steam heat exchanger 61 provided on the heat source circulation line L3.
  • the heat source pump 42 may be modularized with the seawater heat exchanger 41 and provided in the inner space of the bow portion 101, and may be disposed on the second deck D2 of the bow portion 101.
  • the heat exchanger 41 and the first deck D1 may be disposed to be partitioned up and down.
  • the first heat exchanger 401 may perform a function of raising the temperature of the liquefied gas vaporized by a trim heater
  • the second heat exchanger 402 may be a liquid vaporized gas by an LNG vaporizer.
  • the first heater 621 and the second heater 622 may be an electric heater.
  • the embodiment of the present invention may further include a seawater parallel line (L4a) and steam parallel line (L5a), the seawater parallel line (L4a) is branched on the seawater line (L4) to the second seawater heat exchanger ( In parallel with 412, the steam parallel line L5a may be branched on the steam line L5 and connected in parallel with the second heater 622.
  • L4a seawater parallel line
  • L5a steam parallel line
  • gas regasification system 2 may further include a pressure maintaining device 94.
  • the pressure holding device 94 since the pressure holding device 94 maintains the pressure of the first fruit by using an inert gas, the pressure holding device 94 can be compact and can be arranged in the inner space of the hull 100.
  • the second demand destination 61 may be provided on the deck D of the engine room ER provided in the stern part 103, and the second demand destination 61 is the steam heat exchanger 62 described above. ) And the steam line (L5) can be connected.
  • the first demand destination 70 can receive and consume the liquefied gas vaporized by the vaporizer 40.
  • the first demand destination 70 may vaporize the liquefied gas and receive and use the liquefied gas in a gaseous phase.
  • the first demand destination 70 may be a land terminal installed on the land or a marine terminal floating on the sea.
  • a plurality of boil-off gas compressors 80 may be provided to pressurize the boil-off gas in multiple stages.
  • three boil-off gas compressors 80 may be provided to pressurize the boil-off gas in three stages.
  • the three stage compressor as an example here is just one example and is not limited to three stages.
  • an evaporative gas cooler (not shown) may be provided at each rear end of the evaporative gas compressor 80.
  • the temperature may also increase as the pressure increases, so in the present embodiment, the boil-off gas may be lowered again using the boil-off gas cooler.
  • the boil-off gas cooler may be installed in the same number as the boil-off gas compressor 80, and each boil-off gas cooler may be provided downstream of each boil-off gas compressor 80.
  • the boil-off gas compressor 80 when the amount of boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank 10 is rapidly increased by the boil-off gas compressor 80 is provided in parallel, all of them can be accommodated, or the boil-off gas compressor If one of the (80) is malfunctioning or shut down (Shut down), the other one of the boil-off gas compressor (80) can be operated to efficiently receive and treat the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank (10) Can be.
  • the boil-off gas compressor 80 may be provided above the upper deck 104 of the bow portion 101.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a gas regasification system according to another embodiment of the present invention.
  • the gas regasification system 3 includes a liquefied gas storage tank 10, a feeding pump 20, a boosting pump 21, and a buffer tank 30. , Carburetor 40, second demand source 61, first demand source 70, boil-off gas compressor 80, boil-off gas suction unit 90, first and second pressurizing means (91,92) and nitrogen separator (93).
  • Liquefied gas storage tank 10 feeding pump 20, boosting pump 21, buffer tank 30, vaporizer 40, first heat exchanger 41, second heat exchanger 42, second demand destination Reference numeral 61, the first demand source 70 and the boil-off gas compressor 80 are the same as or similar to those described in the gas regasification system 2 according to the embodiment of the present invention, and are thus replaced.
  • bypass line L8 and the boil-off gas suction line L9 may be further included.
  • Each line may be provided with valves (not shown) that can adjust the opening degree, and the supply amount of the boil-off gas or liquefied gas may be controlled by adjusting the opening degree of each valve.
  • the bypass line L8 branches off the vaporizer 40 on the regasification line L2, preferably downstream of the first heat exchanger 401 to bypass the boil-off gas intake unit 90 and then to the first demand source. 70 can be connected upstream.
  • the bypass line L8 may supply the liquefied gas regasified by the vaporizer 40 directly to the first demand destination 70 when the evaporation gas suction unit 90 is not driven.
  • the boil-off gas suction line L9 connects the boil-off gas suction unit 90 and the liquefied gas storage tank 10 to supply the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank 10 to the boil-off gas suction unit 90. Can be.
  • the boil-off gas suction unit 90 is provided downstream of the vaporizer 40 on the regasification line L2 to suck the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank 10.
  • the evaporation gas suction unit 90 is provided downstream of the vaporizer 40 on the regasification line (L2) is connected through the liquefied gas storage tank 10 and the evaporation gas suction line (L9), the regasification line ( After the vaporized liquefied gas supplied from the vaporizer 40 through the L2) as a driving fluid (Driving Fluid) to suck the evaporated gas generated in the liquefied gas storage tank 10 through the evaporation gas suction line (L9), The mixture may be supplied to the first demand destination 70 through the regasification line L2.
  • the vaporized liquefied gas flowing into the boil-off gas suction unit 90 has a pressure of 50 to 120 bar (preferably 100 bar), and the evaporated gas generated in the liquefied gas storage tank 10 is 1.00 bar to 1.10 bar (preferably). Preferably about 1.06 bar).
  • the second pressurizing means 92 is provided between the boil-off gas suction unit 90 and the first demand destination 70 on the regasification line L2 and is discharged from the boil-off gas suction unit 90 (vaporized liquefaction). Gas and a mixture of boil-off gas) can be pressurized.
  • the second pressurizing means 92 is a means for pressurizing the gas and may be, for example, a compressor.
  • the separated nitrogen may be supplied to a nitrogen demand source (not shown) that consumes nitrogen in the hull 100, and may be supplied to the pressure holding device 94 to maintain the pressure of the first fruit, for example.
  • the gas regasification system 4 includes a liquefied gas storage tank 10, a feeding pump 20, a boosting pump 21, and a buffer.
  • a tank 30, a vaporizer 40, a second demand destination 61, a first demand destination 70, and an evaporative gas compressor 80 are included.
  • FIGS. 5 to 8 The components not mentioned among the configurations shown in FIGS. 5 to 8 are the same as those of the ship including the gas regasification systems 2 and 3 described in FIGS. Replace the bar. However, the embodiment to be described in Figures 5 to 8, there are two differences from the vessel including the gas regasification system (2, 3) described in Figures 2 to 4 as follows.
  • the transfer room TR and the convert room CVT may be disposed on the third deck D4, and the cargo switchboard room 2001 may be disposed in the cabin C.
  • the cabin C may have a height lower than that of a cabin disposed in a ship including the gas regasification system 2, 3 according to the embodiment of FIGS. 2 to 4.
  • the boiler (not shown) previously installed in the engine room ER is removed, and the middle of the seawater heat exchanger 41, the heat source pump 42, the glycol water storage tank 43, and the like.
  • the fruit feeding device may be arranged in front of the engine E in the engine room ER.
  • the seawater heat exchanger 41 and the heat source pump 42 are located in front of the engine E.
  • a space for arranging an intermediate fruit supply device such as a glycol water storage tank 43 is secured.
  • the medium fruit supply device can be arranged on board the ship as a non-explosive fruit, and can be arranged in the engine room ER in the ship, so that a large amount of space on the upper deck 104 can be secured. There is an effect of increasing the space utilization.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram of a seawater supply apparatus of the present invention.

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Abstract

본 발명에 따른 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박은, 선체; 상기 선체의 상부에 마련되고 액화가스를 기화시켜 수요처로 공급하는 기화기; 및 상기 선체의 내부에 마련되고 상기 기화기에 열원을 공급하는 열원공급장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 재기화 시스템을 구비하는 선박
본 발명은 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박에 관한 것이다.
일반적으로, LNG는 청정연료이고 매장량도 석유보다 풍부하다고 알려져 있고, 채광과 이송기술이 발달함에 따라 그 사용량이 급격히 증가하고 있다. 이러한 LNG는 주성분인 메탄을 1기압 하에서 -162℃ 이하로 온도를 내려서 액체 상태로 보관하는 것이 일반적인데, 액화된 메탄의 부피는 표준 상태인 기체상태의 메탄 부피의 600분의 1 정도이고, 비중은 0.42로 원유 비중의 약 2분의 1이 된다.
LNG는 운반의 용이성으로 액화시켜 운송 후 사용처에서 기화시켜서 사용한다. 그러나, 자연재해 및 테러의 위험으로 인하여 육상에 LNG 기화설비를 설치하는 것을 우려한다.
이로 인하여 종래 육상에 설치하는 액화천연가스 재기화 시스템 대신에, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)를 운반하는 LNG 운반선에 재기화 장치를 설치하여 육상으로 기화된 천연가스(Natural Gas)를 공급하는 설비가 각광을 받고 있다.
LNG 재기화 장치 시스템에서 액화가스 저장탱크에 저장된 LNG는 부스팅 펌프에 의해 가압되어 LNG 기화기로 보내어지고, LNG 기화기에서 NG로 기화되어 육상의 수요처로 보내진다. 여기서 LNG 기화기 상에 LNG의 온도를 높이는 열교환이 이루어지는 과정에서 많은 에너지를 필요로 하게 된다. 따라서, 이 과정에서 쓰이는 에너지가 비효율적인 교환이 이루어짐으로 인해 낭비되는 문제점을 해결하기 위해 효율적인 재기화를 위한 다양한 열교환 기술들이 연구되고 있는 실정이다.
본 발명은 종래의 기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 액화가스의 재기화 효율이 극대화될 수 있는 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박은, 선체; 상기 선체의 상부에 마련되고 액화가스를 기화시켜 수요처로 공급하는 기화기; 및 상기 선체의 내부에 마련되고 상기 기화기에 열원을 공급하는 열원공급장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 선체의 내부 공간을 상하로 구획하는 적어도 하나의 데크를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 열원공급장치는, 상기 열원을 공급하는 열원 펌프; 상기 열원과 해수를 열교환시키는 해수 열교환기; 및 상기 열원 펌프 및 상기 해수 열교환기가 구비되는 열원 순환라인을 포함하고, 상기 열원 펌프와 상기 해수 열교환기는, 상기 데크에 의해 서로 상측 또는 하측으로 구획되어 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 해수 열교환기로 상기 해수를 공급하는 해수 펌프; 및 상기 해수가 유동하며 상기 해수 펌프 및 상기 해수 열교환기를 구비하는 해수라인을 더 포함하고, 상기 열원 순환라인은, 직경이 상기 해수 라인의 직경보다 작게 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 해수 라인은, 일단이 상기 선체의 측면에 형성된 해수 유입구와 연결되고 타단이 상기 선체의 측면에 형성된 해수 배출구와 연결되며, 상기 열원공급장치는, 상기 선체 내부의 상기 해수 배출구가 구비되는 구역에 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 해수 펌프는, 상기 선체의 내부 선수측에 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 열원과 스팀을 열교환시키는 스팀 열교환기를 더 포함하고, 상기 열원 펌프, 상기 해수 열교환기 또는 상기 스팀 열교환기는, 상기 데크에 의해 서로 상측 또는 하측으로 구획되어 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 스팀을 발생시키며, 상기 선체 내의 엔진룸에 배치되는 보일러; 및 상기 스팀 열교환기와 상기 보일러를 상기 스팀이 순환하도록 연결하는 스팀 라인을 더 포함하고, 상기 스팀 라인은, 적어도 일부 상기 선체의 선저부에 형성되는 헐(Hull)의 내부에 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 스팀은, 상기 해수에 차선하여 상기 열원과 열교환될 수 있다.
구체적으로, 상기 열원공급장치는, 상기 열원 펌프, 상기 해수 열교환기 또는 상기 스팀 열교환기를 포함하도록 하는 모듈형으로 제작될 수 있다.
구체적으로, 상기 열원공급장치는, 상기 선체의 내부 선수측에 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 열원공급장치는, 상기 선체의 내부 측면에 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 열원공급장치는, 상기 선체의 선미 내부에 배치되는 엔진룸의 측면에 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 열원은, 비폭발성 냉매일 수 있다.
구체적으로, 상기 열원은, 글리콜 워터(Glycol water)일 수 있다.
구체적으로, 상기 열원공급장치는, 상기 열원순환라인 내에 유동하는 열원의 압력을 유지시키는 압력유지장치를 포함하고, 상기 압력유지장치는, 불활성 가스를 이용하여 상기 열원의 압력을 유지시킬 수 있다.
본 발명에 따른 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박은, 액화가스의 재기화 효율이 극대화될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 실시예에 따른 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 재기화 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가스 재기화 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 재기화 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 재기화 시스템을 상세하게 나태내는 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 글리콜 워터 순환 장치를 나타내는 개념도이다.
도 9는 본 발명의 해수 공급 장치의 개념도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 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.
이하 본 명세서에서, 액화가스는 LNG 또는 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. 또한, LNG는 편의상 액체 상태인 NG(Natural Gas) 뿐만 아니라 초임계 상태 등인 NG를 모두 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 증발가스는 기체 상태의 증발가스뿐만 아니라 액화된 증발가스를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 실시예에 따른 가스 재기화 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 가스 재기화 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 피딩 펌프(20), 버퍼탱크(30), 기화기(40), 수요처(70)를 포함한다.
종래의 가스 재기화 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10)로부터 액체 상태의 액화가스를 피딩 펌프(20)를 통해 빼내어 버퍼탱크(30)를 거쳐 부스팅 펌프(21)로 가압시킨 후, 기화기(40)에서 열원을 통해 액화가스를 가열시켜 재기화시키고 이를 제1 수요처(70)로 공급하는 방식을 사용하였다.
이러한 가스 재기화 시스템(1)은, 선체(100)의 내부에 액화가스 저장탱크(10)가 복수 개 배치되는데 반해, 재응축기(30), 부스팅 펌프(21), 기화기(40)의 구성은 선수부(101)의 상갑판(104) 상측에 배치되는 재기화 유닛 룸(1000) 내에 배치되어 구동되었다.
상기 재응축기(30), 부스팅 펌프(21), 기화기(40)의 구성들의 배치는 액화가스의 구성이 폭발성 물질로 이루어지므로, 순환성이 미약한 폐쇄적인 선체(100)의 내부에 구비되지 못하도록 하여 안전성을 확보하기 위함에서 기인한다.
기화기(40)는, 열원 순환라인(L3) 상에 구비되는 해수 열교환기(41) 및 열원 펌프(42)를 통해서 제1 열매를 공급받아 액화가스를 재기화시키는데, 제1 열매로 프로판 또는 부탄 등의 폭발성 냉매를 사용하였다. 따라서, 가스 재기화 시스템(1)의 구성들과 마찬가지로 기화기(40)에 열원을 공급하는 해수 열교환기(41) 및 열원 펌프(42)의 구성들도 상갑판(104)의 상측에 배치되어 구동되었다.
그에 반해 해수 열교환기(41)로 해수를 공급하는 구성인 해수 펌프(51)는 선체(100) 내부의 배치 조건에 따라 엔진룸(51)에 위치할 수 밖에 없었고 그로 인해 해수 열교환기(41)와 해수 펌프(51)를 연결하는 해수 라인(L4)의 길이가 상당히 길게 되었다. 해수 라인(L4)은 열원 순환라인(L3)에 비해 내부식성을 가져야하고 대량의 해수를 해수 열교환기(41)로 공급하여야 하는바 비용이 상대적으로 많이 드는 문제점이 있었다.
또한, 상기 설명한 바와 같이 폭발성 냉매를 지니는 것으로 인해서 선체(100)에 배치되는 위치가 한정적일 수 밖에 없어 선체(100) 내의 공간 활용성에서 심각한 손해를 끼치는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로 본 발명이 개발되었으며, 이에 대한 상세한 내용은 하기 기술하도록 한다.
미설명부호 L1, L2, 61, 102, 103, 105, H1, H2, E, S, P, ER, D는, 각각 액화가스 공급라인(L1), 재기화 라인(L2), 제2 수요처(61), 중앙부(102), 선미부(103), 선저부(105), 해수 유입구(H1), 해수 유출구(H2), 엔진(E), 프로펠러 축(S), 프로펠러(P), 엔진룸(ER), 데크(D)로써, 이하 도 2 내지 도 4에서 설명하는 본 발명의 실시예에서 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박의 개념도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가스 재기화 시스템(2)은, 액화가스 저장탱크(10), 피딩 펌프(20), 부스팅 펌프(21), 버퍼 탱크(30), 기화기(40), 제2 수요처(61), 제1 수요처(70) 및 증발가스 압축기(80)를 포함한다.
본 발명의 실시예에서 액화가스 저장탱크(10), 피딩 펌프(20), 부스팅 펌프(21), 버퍼 탱크(30), 기화기(40), 제2 수요처(61), 제1 수요처(70) 등은 종래의 가스 재기화 시스템(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.
여기서 가스 재기화 시스템(2)이 설치된 선박은, 선수부(101), 중앙부(102), 선미부(103), 상갑판(104) 및 선저부(105)로 구성된 선체(100)를 가지고 있으며, 선미부(103)에 배치되는 엔진룸(ER)의 엔진(E)에서 생산한 동력을 프로펠러 축(S)이 프로펠러(P)로 전달하여 작동함으로써 추진된다.
또한, 상기 선박은, 해상에서 액화가스를 재기화하여 액화가스를 육상 터미널로 공급할 수 있도록 하기 위해, 액화가스 운반선(부호 도시하지 않음)에 가스 재기화 시스템(2)을 설치한 액화가스 재기화 선박(LNG RV) 또는 부유식 액화가스 저장 및 재기화 설비(FSRU)일 수 있다.
이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 가스 재기화 시스템(2)을 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 재기화 시스템(2)의 개별적인 구성을 기술하기에 앞서, 개별적인 구성들을 유기적으로 연결하는 기본적인 유로들에 대해서 설명하기로 한다. 여기서 유로는 유체가 흐르는 통로로 라인(Line)일 수 있으며 이에 한정되지 않고 유체가 유동하는 구성이면 모두 가능하다.
본 발명의 실시예에서는, 액화가스 공급라인(L1), 재기화 라인(L2), 열원 순환라인(L3), 해수 라인(L4), 스팀 라인(L5), 증발가스 공급라인(L6), 증발가스 분기라인(L7)을 더 포함할 수 있다. 각각의 라인에는 개도 조절이 가능한 밸브(도시하지 않음)들이 설치될 수 있으며, 각 밸브의 개도 조절에 따라 증발가스 또는 액화가스의 공급량이 제어될 수 있다.
액화가스 공급라인(L1)은, 액화가스 저장탱크(10)와 버퍼 탱크(30)를 연결하고 피딩 펌프(20)를 구비하여, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 피딩 펌프(20)를 통해 버퍼 탱크(30)로 공급할 수 있다. 이때, 액화가스 공급라인(L1)은 버퍼 탱크(30)와 연결됨과 동시에 버퍼 탱크(30)의 상류에서 분기되어 재기화 라인(L2)으로 직접 연결될 수 있다.
재기화 라인(L2)은, 버퍼 탱크(30)와 제1 수요처(70)를 연결하고 부스팅 펌프(21) 및 기화기(40)를 구비하여, 버퍼 탱크(30)에 임시 저장된 액화가스 또는 액화가스 공급라인(L1)으로부터 직접 공급되는 액화가스를 부스팅 펌프(21)로 가압하고 기화기(40)로 재기화시켜 제1 수요처(70)로 공급할 수 있다.
열원 순환라인(L3)은, 기화기(40), 해수 열교환기(41) 및 열원 펌프(42)를 순환연결하여, 제1 열매를 각 구성들로 순환시킬 수 있다. 여기서 열원 순환라인(L3)은, 직경이 해수 라인(L4)보다 작게 형성될 수 있다.
또한, 열원 순환라인(L3)은, 4개의 스키드로 구축되는 기화기(도 6 및 7에 도시됨; 40)와 해수 열교환기(41) 및 열원 펌프(42)와 연결되는 각각의 열원 공급라인(L3)이 하나의 커먼라인(common line)으로 구축될 수 있다. 이때, 기화기(40)는, 제1 내지 제4 트레인(도 6 및 7에 도시됨; 401a~401d) 상에 제1 내지 제4 기화기 스키드(도 6 및 7에 도시됨; 401~404)가 마련되고, 각 제1 내지 제4 스키드(도 6 및 7에 도시됨; 401~404)에 열원 공급라인(L3)에서 분기되는 각각의 분기된 열원 공급라인(도 6 및 7에 도시됨; L3a~L3d)가 연결될 수 있다.
이때, 열원 공급라인(L3)은, 커먼라인으로 이루어진 열원 공급라인(L3)이 상갑판(104)을 관통 시 2개만 형성되어 선수부(101)의 상갑판(104)의 내구성이 향상되는 효과가 있고, 열원의 누수 가능성이 줄어들어 시스템 신뢰성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 열원 공급라인(L3)은, 병렬로 추가 라인을 구축할 수 있으며, 이를 통해 1개의 열원 공급라인(L3)이 수용할 수 있는 글리콜 워터의 유량을 충분히 확보할 수 있다. 이 경우 선수부(101)의 상갑판(104)을 관통하는 라인은 4개가 될 수 있다.
해수 라인(L4)은, 해수 유입구(H1)와 해수 유출구(H2)를 연결하고 해수 펌프(51)와 해수 열교환기(41)를 구비하여, 해수 펌프(51)를 통해서 해수를 해수 열교환기(41)로 공급할 수 있다. 여기서 해수 라인(L4)은, 직경이 열원순환라인(L3)보다 크게 형성될 수 있고 내부식성을 가지는 재질을 내부에 도포하여 구성될 수 있다.
스팀 라인(L5)은, 제2 수요처(61)와 스팀 열교환기(62)를 연결하여, 제2 수요처(61)에서 생성된 스팀을 스팀 열교환기(62)로 공급할 수 있다.
증발가스 공급라인(L6)은, 액화가스 저장탱크(10)와 버퍼 탱크(30)를 연결하고 증발가스 압축기(80)를 구비하여, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 증발가스 압축기(80)로 가압하여 버퍼 탱크(30)로 공급할 수 있다. 이때, 증발가스 공급라인(L6)은, 버퍼 탱크(30)의 하측에 연결될 수 있다.
증발가스 분기라인(L7)은, 증발가스 공급라인(L6) 상의 증발가스 압축기(80) 하류에서 분기되어 제2 수요처(61)와 연결될 수 있으며, 증발가스 압축기(60)에 의해 가압된 증발가스를 제2 수요처(61)로 공급할 수 있다.
이하에서는 상기 설명한 각 라인들(L1~L7)에 의해 유기적으로 형성되어 가스 재기화 시스템(2)을 구현하는 개별적인 구성들에 대해서 설명하도록 한다.
액화가스 저장탱크(10)는, 제1 수요처(70)에 공급될 액화가스를 저장한다. 액화가스 저장탱크(10)는, 액화가스를 액체상태로 보관하여야 하는데, 이때, 액화가스 저장탱크(10)는 압력 탱크 형태를 가질 수 있다.
여기서 액화가스 저장탱크(10)는, 선체(100)의 내부에 배치되며, 엔진룸(ER)의 전방에 일례로 4개 형성될 수 있다. 또한, 액화가스 저장탱크(10)는 일례로 멤브레인 형 탱크이나, 이에 한정되지 않고 독립형 탱크 등, 다양한 형태로 그 종류를 특별히 한정하지는 않는다.
액화가스 저장탱크(10)는, 각각의 액화가스 저장탱크(10) 사이에 코퍼댐(106)이 배치될 수 있으며, 엔진룸(ER)과 액화가스 저장탱크(10) 사이에도 코퍼댐(106)이 배치될 수 있다.
피딩 펌프(20)는, 액화가스 공급라인(L1) 상에 구비되고, 액화가스 저장탱크(10)의 내부 또는 외부에 설치되어 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 버퍼 탱크(30)로 공급할 수 있다.
구체적으로, 피딩 펌프(20)는, 액화가스 공급라인(L1) 상에 액화가스 저장탱크(10)와 버퍼 탱크(30) 사이에 구비되어 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 1차 가압하여 버퍼 탱크(30)로 공급할 수 있다.
피딩 펌프(20)는, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 6 내지 8bar로 가압하여 버퍼 탱크(30)로 공급할 수 있다. 여기서 피딩 펌프(20)는, 액화가스 저장탱크(10)로부터 배출되는 액화가스를 가압하여 압력 및 온도가 다소 높아질 수 있으며, 가압된 액화가스는 여전히 액체상태일 수 있다.
이때, 피딩 펌프(20)는, 액화가스 저장탱크(10) 내부에 구비되는 경우 잠형 펌프일 수 있고, 액화가스 저장탱크(10)의 외부에 설치되는 경우에는 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스의 수위보다 낮은 선체(100) 내부의 위치에 구비될 수 있고 원심형 펌프일 수 있다.
부스팅 펌프(21)는, 액화가스 공급라인(L1) 상에 버퍼 탱크(30)와 기화기(40) 사이에 구비될 수 있으며, 피딩 펌프(20)로부터 공급받은 액화가스 또는 버퍼 탱크(30)로부터 공급받은 액화가스를 50 내지 120bar로 가압하여 기화기(40)로 공급할 수 있다.
부스팅 펌프(21)는, 제1 수요처(70)가 요구하는 압력에 맞춰 액화가스를 가압할 수 있으며, 원심형 펌프로 구성될 수 있다. 여기서 부스팅 펌프(21)는, 선수부(101)의 상갑판(104) 상측에 구비될 수 있다.
버퍼 탱크(30)는, 액화가스 공급라인(L1)과 연결되어 액화가스 저장탱크(10)로부터 액화가스를 공급받아 임시저장할 수 있다.
구체적으로, 버퍼 탱크(30)는, 액화가스 공급라인(L1)을 통해 피딩 펌프(20)로부터 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 공급받을 수 있고, 공급받은 액화가스를 임시 저장함으로써 액화가스를 액상과 기상으로 분리할 수 있으며, 분리된 액상은 부스팅 펌프(21)로 공급될 수 있다.
즉, 버퍼 탱크(30)는, 액화가스를 임시 저장하여 액상과 기상을 분리한 후 완전한 액상을 부스팅 펌프(21)로 공급하여, 부스팅 펌프(21)가 유효흡입수두(NPSH)를 만족하도록 하며, 이로 인해 부스팅 펌프(21)에서의 공동현상(Cavitation)을 방지할 수 있도록 한다.
또한, 버퍼 탱크(30)는, 증발가스 공급라인(L6)과 연결되어 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 공급받아 임시저장할 수 있다.
구체적으로, 버퍼 탱크(30)는, 증발가스 공급라인(L6)을 통해 증발가스 압축기(80)로부터 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 공급받아 임시 저장할 수 있다.
이를 통해 버퍼 탱크(30)는, 액화가스 공급라인(L1)으로부터 공급받아 임시저장된 액화가스와 증발가스 공급라인(L6)으로부터 공급받아 임시저장된 증발가스를 서로 열교환시켜 재응축시킬 수 있다. 여기서 버퍼 탱크(30)는 압력을 견딜 수 있는 압력 용기형으로 형성될 수 있으며, 6 내지 8바(bar) 또는 6 내지 15바(bar)를 견딜 수 있다.
따라서, 버퍼 탱크(30)는, 증발가스 압축기(80) 및 피딩 펌프(20)를 통해 증발가스와 액화가스를 약 6 내지 8bar(또는 6 내지 15bar까지도 가능함)의 압력으로 공급받아 저압의 증발가스 또는 액화가스보다 재응축 효율이 향상되며, 상기 압력을 유지한 상태로 재응축시켜 부스팅 펌프(21)로 공급하여 부스팅 펌프(21)의 압축 부하를 낮출 수 있는 효과가 있다.
이때, 버퍼 탱크(30)는, 스프레이부(31)와 패킹부(32)를 구비하여, 임시저장중인 액화가스와 증발가스를 효과적으로 재응축시킬 수 있다.
스프레이부(31)는, 액화가스 공급라인(L1)의 말단부로부터 버퍼 탱크(30)의 내부로 연장형성되어 패킹부(32)의 상측에 마련될 수 있으며, 액화가스 공급라인(L1)을 통해 공급되는 액화가스를 패킹부(32)로 분사시킬 수 있다.
스프레이부(31)는, 액상의 액화가스를 분무하여 액화가스와 증발가스가 접촉하는 면적을 증대시킬 수 있으며, 패킹부(32)와 유사한 역할을 수행할 수 있다.
패킹부(32)는, 버퍼 탱크(30) 내부의 중앙에 구비될 수 있으며, 액화가스 공급라인(L1) 상으로 공급되는 액화가스와 증발가스 공급라인(L1) 상으로 공급되는 증발가스가 서로 접촉하는 표면적을 넓히도록 내부에 자갈과 같은 부재를 형성할 수 있다. 즉, 패킹부(32)는, 내부에 형성된 자갈을 통해 수많은 공극들을 형성하고, 이 공극들을 통해 액화가스가 유동하면서 증발가스와 접촉하는 면적이 증대될 수 있다.
이를 통해서 패킹부(32)는, 액화가스와 증발가스의 열교환 효율을 증가시켜 재응축률을 향상시킬 수 있다.
여기서 버퍼탱크(30)는, 패킹부(32)를 기준으로 상측의 위치에서 액화가스 공급라인(L1)과 연결되고, 하측의 위치에서 증발가스 공급라인(L6)과 연결되어 액상과 기상의 유동성질을 최대한 이용할 수 있다. 또한, 버퍼 탱크(30)는, 선수부(101)의 상갑판(104) 상측에 구비될 수 있다.
기화기(40)는, 재기화 라인(L2) 상에 마련되어 부스팅 펌프(21)로부터 배출되는 고압의 액화가스를 재기화시킬 수 있다.
구체적으로, 기화기(40)는, 제1 수요처(70)와 부스팅 펌프(21) 사이의 재기화 라인(L2) 상에 마련되어, 부스팅 펌프(21)로부터 공급되는 고압의 액화가스를 기화시켜 제1 수요처(70)가 원하는 상태로 공급할 수 있다.
기화기(40)는, 열원 순환라인(L3)을 통해서 제1 열매를 공급받아 액화가스와 열교환시켜 액화가스를 기화시키고, 액화가스와 열교환된 제1 열매를 다시 열원 순환라인(L3)을 통해서 순환시킨다.
기화기(40)는 제1 열매에 열원을 지속적으로 공급하기 위해서 열원순환라인(L3) 상에 해수 열교환기(41) 및 스팀 열교환기(61)를 구비할 수 있으며, 열원 펌프(42)를 추가구비하여 제1 열매를 열원순환라인(L3)에 순환시킬 수 있다.
이때, 기화기(40)는, 액화가스를 기화시키기 위한 제1 열매로 글리콜 워터(Glycol Water), 해수(Sea Water), 스팀(Steam) 또는 엔진 배기가스 등 비폭발성 열매를 사용할 수 있으며, 고압의 기화된 액화가스를 압력 변동없이 제1 수요처(70)로 공급할 수 있다.
여기서 기화기(40)는, 선수부(101)의 상갑판(104) 상측에 배치될 수 있고, 해수 열교환기(41), 스팀 열교환기(61) 및 열원 펌프(42)는, 모듈화되어 선수부(101) 내부의 공간에 배치될 수 있다.
일례로, 해수 열교환기(41), 스팀 열교환기(61) 및 열원 펌프(42)는, 모듈화되어 선체(100)의 내부 측면, 바람직하게는 엔진룸(ER)의 내부에 배치될 수도 있으나, 바람직하게 선수부(101)의 내부 공간에 배치될 수 있다.
이에 따라 하기에는 해수 열교환기(41), 스팀 열교환기(61) 및 열원 펌프(42)가 선수부(101)의 내부 공간에 배치되는 일례를 기준으로 설명하도록 하며, 엔진룸(ER)의 일측면 또는 양측면에 배치되는 일례는 도 5 내지 도 9를 통해 설명하도록 한다.
해수 열교환기(41)와 스팀 열교환기(61) 및 열원 펌프(42)는, 선체(100)의 내부 공간을 상하로 구획하는 적어도 하나의 데크에 의해서 상하로 구획될 수 있다. 일례로 본 발명의 실시예에서는 선수부(101)의 내부 공간에 제1 데크(D1) 및 제2 데크(D2)로 상하를 구획하고 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
해수 열교환기(41)는, 해수 라인(L4) 및 열원순환라인(L3) 상에 구비되어 해수 라인(L4)을 통해 공급받는 해수와 열원순환라인(L3)을 통해 공급받는 제1 열매를 서로 열교환시키며, 제1 열매에 해수의 열원을 전달하는 기능을 할 수 있다.
해수 열교환기(41)는, 선수부(101)의 내부 공간 중 제1 데크(D1) 상에 마련될 수 있으며, 해수 유출구(H2)에 인접한 위치에 배치될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 가스 재기화 시스템(1)에서는 해수 열교환기(41) 및 열원 펌프(42)가 선체(100)의 상갑판(104) 상측에 배치되어 해수 펌프(51)와 해수 열교환기(41)를 연결하는 해수 라인(L4)의 길이가 매우 길었다. 해수 라인(L4)의 비용은 내부식성을 지녀야하고 직경이 큰 파이프를 사용해야 하므로 비용이 매우 고가에 해당하는데 상기 기술한 바와 같이 종래에는 해수 라인(L4)의 길이가 매우 길어 구축 비용이 막대하게 드는 문제점이 있었다.
이에 본 발명의 실시예에서는, 해수 열교환기(41)를 열원 펌프(42)와 함께 모듈화하여 선수부(101)의 내부 공간 중 제1 데크(D1) 상에 배치하고 특히 해수 유출구(H2)에 인접하는 위치에 배치시킴으로써, 해수 라인(L4)을 획기적으로 줄이고 있으며, 이를 통해 구축비용이 최소화되는 효과가 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는, 제1 열매가 비폭발성 열매를 사용함으로써, 제1 열매를 이용하는 구성들(열원 공급장치)을 선체(100) 내부에 배치가 가능해졌고, 또한, 제1 열매를 사용하는 구성들(열원 공급장치)을 모듈화하여 구성할 수 있어 컴팩트화됨으로써 더욱이 제1 열매를 사용하는 구성들(열원 공급장치)을 선체(100) 내부에 배치 가능해지도록 구현하고 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 해수 라인(L4) 상에 구비되는 해수 펌프(51)를 더 포함할 수 있다.
해수 펌프(51)는, 해수 라인(L4)을 통해서 해수를 해수 열교환기(41)로 공급하며, 선수부(101)의 내부 공간 중 선저부(105) 상에(바람직하게는 해수 유입구(H1)에 인접하는 위치) 배치될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 가스 재기화 시스템(1)에서는 해수 펌프(51)가 엔진룸(ER)에 배치되어 해수 펌프(51)와 해수 열교환기(41)를 연결하는 해수 라인(L4)의 길이가 매우 길었다. 따라서, 종래에는 상기 기술한 바와 같이 해수 라인(L4)의 길이가 매우 길어 구축 비용이 막대하게 드는 문제점이 있었다.
이에 본 발명의 실시예에서는, 해수 펌프(51)를 선수부(101)의 내부 공간 중 선저부(105) 상에 배치하고 특히 해수 유입구(H1)에 인접하는 위치에 배치시킴으로써, 해수 라인(L4)을 획기적으로 줄이고 있으며, 이를 통해 구축비용이 최소화되는 효과가 있다.
스팀 열교환기(61)는, 스팀 라인(L5) 및 열원순환라인(L3) 상에 구비되어 스팀 라인(L5)을 통해 공급받는 스팀과 열원순환라인(L3)을 통해 공급받는 제1 열매를 서로 열교환시키며, 제1 열매에 해수의 열원을 추가적으로 전달하는 기능을 할 수 있다. 여기서 스팀은 해수에 차선하여 제1 열매와 열교환할 수 있다. 즉, 스팀은 해수에서 공급되는 열원이 부족할 경우에 이를 보충하기 위해서 차선적으로 열원을 제1 열매에 공급할 수 있다.
스팀 열교환기(61)는, 선수부(101)의 내부 공간 중 제1 데크(D1) 상에 마련될 수 있다.
열원 펌프(42)는, 열원 순환라인(L3) 상에 마련되어 제1 열매를 열원순환라인(L3) 상에 구비되는 해수 열교환기(41) 및 스팀 열교환기(61)에 순환시킬 수 있다.
열원 펌프(42)는, 해수 열교환기(41)와 모듈화되어 선수부(101)의 내부공간에 마련될 수 있으며, 또한, 선수부(101)의 내부 공간 중 제2 데크(D2) 상에 배치되어 해수 열교환기(41)와 제1 데크(D1)를 사이에 두고 상하로 구획되어 배치될 수 있다.
상기 기술한 바와 같이 본 발명의 실시예에서는, 제1 열매가 비폭발성 열매를 사용함으로써, 그리고 제1 열매를 사용하는 구성(열원 공급장치)들을 모듈화함으로써, 선체(100) 내부에 배치가 가능해지도록 구현하고 있다. 이에 더하여, 본 발명의 실시예에서 제1 열매를 사용하는 구성들(열원 공급장치)을 선체(100)의 내부에 배치가 가능하도록 하기위해 제1 열매의 순환유량을 줄이기 위해서 도 4에 나타내는 시스템적 배치 및 라인들의 구성을 가지고 있다.
이에 하기에는 도 4를 참조하여 상기 가스 재기화 시스템의 배치 및 구성들을 상세히 살펴보도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가스 재기화 시스템을 나타내는 개념도이다.
여기서 기화기(40)는, 재기화 라인(L1) 상에 제1 열교환기(401) 및 제2 열교환기(402)로 구성될 수 있고, 해수 열교환기(41)는, 열원순환라인(L3) 상에 제1 해수 열교환기(411) 및 제2 해수 열교환기(412)로 구성될 수 있으며, 스팀 열교환기(62)는, 열원순환라인(L3) 상에 제1 히터(621) 및 제2 히터(622)로 구성될 수 있다.
이때, 제1 열교환기(401)는 트림 히터(trim heater)로 기화된 액화가스를 승온하는 기능을 수행할 수 있으며, 제2 열교환기(402)는 LNG 기화기(LNG Vaporizer)로 액상의 액화가스를 기상의 액화가스로 기화시키는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 제1 히터(621) 및 제2 히터(622)는 전기히터일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 해수 병렬라인(L4a) 및 스팀 병렬라인(L5a)을 더 포함할 수 있으며, 해수 병렬라인(L4a)은 해수 라인(L4) 상에 분기되어 제2 해수 열교환기(412)와 병렬연결되고, 스팀 병렬라인(L5a)은 스팀 라인(L5) 상에 분기되어 제2 히터(622)와 병렬 연결될 수 있다.
도 4를 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 가스 재기화 시스템(2)의 기화기(40) 구성을 상세히 살펴보면, 제1 열교환기(401), 제1 해수 열교환기(411), 제2 열교환기(402), 제2 해수 열교환기(412)가 열원순환라인(L3) 상에 순차적으로 마련될 수 있다. 여기서 제1 히터(621)는 열원순환라인(L3) 상에 제1 해수 열교환기(411)와 제2 열교환기(402) 사이에 구비되고, 제2 히터(622)는 열원순환라인(L3) 상에 제2 해수 열교환기(412)와 제1 열교환기(401) 사이에 구비된다. 여기서 해수는 스팀에 우선하여 제1 열원을 가열할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 상기와 같은 구성들의 순차적 배치를 통해 제1 열매의 유량을 획기적으로 줄임과 동시에 액화가스의 기화율을 유지할 수 있으므로, 제1 열매를 사용하는 구성들(열원 공급장치)을 선체(100)의 내부에 배치가 가능하도록 실질적으로 실현하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 가스 재기화 시스템(2)은 압력유지장치(94)를 더 포함할 수 있다.
압력유지장치(94)는, 열원순환라인(L3) 상에 유동하는 제1 열매의 압력을 유지시킬 수 있으며, 불활성 가스를 사용하여 이를 구현할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는 압력유지장치(94)가 불활성 가스를 사용하여 제1 열매의 압력을 유지시키므로, 컴팩트화할 수 있어 선체(100)의 내부 공간에 배치가 가능해지는 효과가 있다.
제2 수요처(61)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스를 공급받아 연료로 사용한다. 즉, 제2 수요처(61)는, 증발가스를 필요로 하며 이를 원료로하여 구동될 수 있다. 제2 수요처(61)는, 발전기(예를 들어 DFDG), 가스연소장치(GCU), 보일러(예를 들어 스팀을 생성하는 보일러)일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
구체적으로, 제2 수요처(61)는 증발가스 공급라인(L6) 상의 증발가스 압축기(80) 하류에서 분기되는 증발가스 분기라인(L7)이 연결되어 증발가스를 공급받으며, 증발가스 압축기(80)에 의해 약 1 내지 6bar(최대 15bar)의 저압으로 가압된 증발가스를 공급받아 연료로 사용할 수 있다.
또한, 제2 수요처(61)는, 이종연료가 사용가능한 이종연료엔진일 수 있어, 증발가스뿐만 아니라 오일을 연료로 사용할 수 있으나, 증발가스와 오일이 혼합되어 공급되지 않고 증발가스 또는 오일이 선택적으로 공급될 수 있다. 이는 연소 온도가 상이한 두 물질이 혼합 공급되는 것을 차단하여, 제2 수요처(61)의 효율이 떨어지는 것을 방지하기 위함이다.
여기서 제2 수요처(61)는, 선미부(103) 내부에 마련되는 엔진룸(ER)의 데크(D) 상에 구비될 수 있고, 제2 수요처(61)는, 상술한 스팀 열교환기(62)와 스팀 라인(L5)을 통해서 연결될 수 있다.
이때, 스팀 라인(L5)은, 선저부(105)에 마련되는 이중격벽형태의 헐(Hull) 내부의 공간을 통해 선미부(103)에 위치한 제2 수요처(61)와 선수부(101)에 위치한 스팀 열교환기(62)를 연결할 수 있다.
제1 수요처(70)는, 기화기(40)에 의해 기화된 액화가스를 공급받아 소비할 수 있다. 여기서 제1 수요처(70)는, 액화가스를 기화시켜 기상의 액화가스를 공급받아 사용할 수 있으며, 육상에 설치되는 육상 터미널 또는 해상에 부유되어 설치되는 해상 터미널일 수 있다.
증발가스 압축기(80)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 가압하여 버퍼 탱크(30) 또는 제2 수요처(61)로 공급할 수 있다. 여기서 증발가스 압축기(80)는 컴프레서룸(81) 내에 배치될 수 있고, 컴프레서룸(81)의 측부에는 모터룸(82)이 배치될 수 있다.
구체적으로 증발가스 압축기(80)는, 증발가스 공급라인(L6) 상에 구비되어, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 약 6 내지 8bar 또는 6 내지 15bar로 가압하여 버퍼 탱크(30)로 공급하거나 또는 제2 수요처(61)로 공급할 수 있다. 이때, 제2 수요처(61)는, 증발가스 공급라인(L6)에서 분기되는 증발가스 분기라인(L7)을 통해 증발가스를 공급받을 수 있다.
증발가스 압축기(80)는, 복수 개 구비되어 증발가스를 다단 가압할 수 있으며, 일례로 증발가스 압축기(80)는, 3개가 구비되어 증발가스를 3단 가압할 수 있다. 여기서 일례로 든 3단 압축기는 단지 하나의 예에 불과하며 3단에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시예에서는, 증발가스 압축기(80)의 각 후단에는 증발가스 냉각기(도시하지 않음)가 구비될 수 있다. 증발가스 압축기(80)에 의하여 증발가스가 가압되면, 압력 상승에 따라 온도 역시 상승될 수 있기 때문에, 본 실시예에서는 증발가스 냉각기를 사용하여 증발가스의 온도를 다시 낮춰줄 수 있다. 증발가스 냉각기는, 증발가스 압축기(80)와 동일한 수로 설치될 수 있으며, 각 증발가스 냉각기는, 각 증발가스 압축기(80)의 하류에 마련될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 증발가스 압축기(80)가 병렬로 구비되어 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스 양이 급격히 상승하는 경우, 이를 모두 수용할 수 있으며, 또는 증발가스 압축기(80)의 하나가 오작동을 일으키거나 셧다운(Shut down)되는 경우 나머지 하나의 증발가스 압축기(80)가 작동할 수 있어 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스를 효율적으로 수용하여 처리할 수 있다. 여기서 증발가스 압축기(80)는, 선수부(101)의 상갑판(104) 상측에 구비될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박은, 액화가스의 재기화 효율이 극대화될 수 있는 효과가 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 재기화 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 재기화 시스템(3)은, 액화가스 저장탱크(10), 피딩 펌프(20), 부스팅 펌프(21), 버퍼 탱크(30), 기화기(40), 제2 수요처(61), 제1 수요처(70), 증발가스 압축기(80), 증발가스 흡입유닛(90), 제1 및 제2 가압수단(91,92) 및 질소 분리기(93)를 포함한다.
이하에서는, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 가스 재기화 시스템(3)을 설명하도록 한다.
액화가스 저장탱크(10), 피딩 펌프(20), 부스팅 펌프(21), 버퍼 탱크(30), 기화기(40), 제1 열교환기(41), 제2 열교환기(42), 제2 수요처(61), 제1 수요처(70) 및 증발가스 압축기(80)는 본 발명의 실시예에 따른 가스 재기화 시스템(2)에서 기술한 바와 동일 또는 유사하므로 이에 갈음토록 한다.
본 발명의 실시예에서는, 바이패스 라인(L8)과 증발가스 흡입라인(L9)을 더 포함할 수 있다. 각각의 라인에는 개도 조절이 가능한 밸브(도시하지 않음)들이 설치될 수 있으며, 각 밸브의 개도 조절에 따라 증발가스 또는 액화가스의 공급량이 제어될 수 있다.
바이패스 라인(L8)은, 재기화 라인(L2) 상의 기화기(40) 하류, 바람직하게는 제1 열교환기(401) 하류에서 분기되어 증발가스 흡입유닛(90)을 바이패스 한 후 제1 수요처(70) 상류에 연결될 수 있다.
바이패스 라인(L8)은, 증발가스 흡입유닛(90)을 구동하지 않을 경우, 기화기(40)에 의해서 재기화된 액화가스를 제1 수요처(70)로 직접 공급시킬 수 있다.
증발가스 흡입라인(L9)은, 증발가스 흡입유닛(90)과 액화가스 저장탱크(10)를 연결하며, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 증발가스 흡입유닛(90)으로 공급할 수 있다.
증발가스 흡입유닛(90)은, 재기화 라인(L2) 상의 기화기(40) 하류에 마련되어 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 흡입한다.
구체적으로, 증발가스 흡입유닛(90)은, 재기화 라인(L2) 상의 기화기(40) 하류에 마련되어 액화가스 저장탱크(10)와 증발가스 흡입라인(L9)을 통해 연결되며, 재기화 라인(L2)을 통해 기화기(40)로부터 공급되는 기화된 액화가스를 구동유체(Driving Fluid)로 하여 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 증발가스 흡입라인(L9)을 통해 흡입한 후, 혼합하여 다시 재기화 라인(L2)을 통해 제1 수요처(70)로 공급할 수 있다.
이때, 증발가스 흡입유닛(90)은, 50 내지 120bar 의 압력을 가지는 기화된 액화가스를 공급받아 1 내지 1.1bar의 압력을 가지는 액화가스 저장탱크(10)의 증발가스를 흡입하여 혼합할 수 있으며, 증발가스 흡입유닛(90)은, 이젝터(Ejector), 이덕터(Eductor) 또는 제트 펌프(jet pump)일 수 있다.
증발가스 흡입유닛(90)으로 유입되는 기화된 액화가스는 50 내지 120bar(바람직하게는 100bar)의 압력을 가지며, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스는, 1.00bar 내지 1.10bar(바람직하게는 약 1.06bar)의 압력을 가진다.
증발가스 흡입유닛(90)은, 구동 유체로 기화기(40)에서 재기화된 액화가스를 공급받아 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 흡입하여 혼합시키며, 이때, 구동유체가 가지고 있던 운동에너지는 혼합 유체 전체의 운동에너지로 변환되고, 이어서 증발가스 흡입유닛(90)의 노즐(부호 도시하지 않음)의 단면이 확대되는 말단 부분에서 혼합 유체의 속도가 저하됨에 따라 혼합 유체의 운동에너지는 다시 압력으로 변환하게 된다.
이로 인해 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스는 구동유체의 유입압력인 50 내지 120bar의 압력보다 낮은 압력의 혼합유체를 얻게된다. 이에 해당 압력으로는 제1 수요처(70)에서 소비할 수 없으므로 별도의 가압수단을 통해 추가 가압한 후 제1 수요처(70)로 공급해야하며 여기서 별도의 가압수단은 후술할 제2 가압수단(92)이다.
여기서 구동 유체의 압력이 고압이므로 적은 양의 유체로도 흡입 유체의 압력을 손쉽게 상승시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가스 재기화 시스템(3)은, 증발가스 흡입장치(90)를 통해 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 처리하므로, 증발가스를 재응축시키는 별도의 재응축기를 구축할 필요가 없게되어 구축비용이 절감되고 시스템이 콤팩트화되어 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
제1 가압수단(91)은, 재기화 라인(L2) 상의 증발가스 흡입유닛(90)과 기화기(40) 사이에 구비되어 기화기(40)로부터 토출되는 기화된 액화가스를 가압할 수 있다. 이때, 제1 가압수단(91)은 기체를 가압하는 수단으로, 일례로 압축기일 수 있다.
구체적으로, 제1 가압수단(91)은, 재기화 라인(L2) 상의 증발가스 흡입유닛(90)과 바이패스 라인(L8) 분기점 사이에 배치되어, 기화기(40)로부터 기화된 액화가스를 120bar 이상으로 가압하여 증발가스 흡입유닛(90)으로 공급할 수 있다.
즉, 제1 가압수단(91)은 기화기(40)에서 손실된 압력을 보상하여 증발가스 흡입유닛(90)으로 공급함과 더불어, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스의 흡입량에 따라 기화된 액화가스의 압력을 더욱 증대시킬 수 있어 증발가스의 효율적인 처리가 가능해지는 효과가 있다.
제2 가압수단(92)은, 재기화 라인(L2) 상의 증발가스 흡입유닛(90)과 제1 수요처(70) 사이에 구비되어 증발가스 흡입유닛(90)으로부터 토출되는 혼합유체(기화된 액화가스와 증발가스의 혼합)를 가압할 수 있다. 이때, 제2 가압수단(92)은 기체를 가압하는 수단으로, 일례로 압축기일 수 있다.
구체적으로, 제2 가압수단(92)은, 재기화 라인(L2) 상의 질소 분리기(93)와 바이패스 라인(L8) 연결점 사이에 배치되어, 증발가스 흡입유닛(90)으로부터 토출되는 혼합유체를 50 내지 120bar로 가압하여 제1 수요처(70)로 공급할 수 있다.
즉, 제2 가압수단(92)은 증발가스 흡입유닛(90)에서 손실된 압력을 보상하여 제1 수요처(70)로 공급할 수 있어, 제1 수요처(70)가 요구하는 압력을 적절히 맞춰줄 수 있는 효과가 있다.
질소 분리기(93)는, 재기화 라인(L2) 상의 증발가스 흡입유닛(90)과 제2 가압수단(92) 사이에 구비되어 증발가스 흡입유닛(90)으로부터 토출되는 혼합유체(기화된 액화가스와 증발가스의 혼합) 내의 질소 성분을 분리하여 제거할 수 있다.
분리된 질소는 선체(100) 내에 질소를 소비하는 질소 수요처(도시하지 않음)로 공급될 수 있으며, 일례로 압력유지장치(94)에 공급하여 제1 열매의 압력을 유지하는데 사용될 수 있다.
상기 도 2 내지 도 4에서 기술한 실시예에서, 재기화 유닛 룸(1000)의 하측에는 카고 스위치보드 룸(Cargo SWBD room; 1001)이 배치될 수 있으며, 상갑판(104) 상에는 벤트 마스트(V)가 배치될 수 있으며, 엔진룸(ER)의 상측 상갑판(104) 상에는 선실(C) 및 연돌(Ch)이 배치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박의 개념도, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 재기화 시스템을 나타내는 개념도, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 재기화 시스템을 상세하게 나태내는 개념도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 글리콜 워터 순환 장치를 나타내는 개념도이다.
도 5 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 재기화 시스템(4)은, 액화가스 저장탱크(10), 피딩 펌프(20), 부스팅 펌프(21), 버퍼 탱크(30), 기화기(40), 제2 수요처(61), 제1 수요처(70), 증발가스 압축기(80)를 포함한다.
상기 상기 도 2 내지 도 4에서 기술한 실시예서는, 해수 열교환기(41), 스팀 열교환기(62) 및 열원 펌프(42)가 모듈화되어 선체(100)의 내부 측면 중 선수부(101)의 상갑판(104) 하측 즉, 선수부(101)의 내부 공간에 배치되는 기술에 대해서 설명하였다. 이하에서는 도 5 내지 도 8을 통해서, 해수 열교환기(41), 스팀 열교환기(61) 및 열원 펌프(42)가 엔진룸(ER) 내부에 배치되는 발명에 대해서 기술하도록 한다.
도 5 내지 도 8에 도시한 구성들 중 언급하지 않은 구성들은, 도 2 내지 도 4에서 기술한 가스 재기화 시스템(2,3)을 포함하는 선박과 서로 동일하여 도 2 내지 도 4에서 기술한 바에 갈음하도록 한다. 다만, 도 5 내지 도 8에 기술할 실시예는, 도 2 내지 도 4에서 기술한 가스 재기화 시스템(2,3)을 포함하는 선박과 하기와 같은 두 가지 차이점이 있다.
먼저 부스팅 펌프(21), 재응축기(30) 및 기화기(40)가 수용되는 재기화 유닛 룸(1000)의 배치가 도 2 내지 도 4에서 기술한 가스 재기화 시스템(2,3)을 포함하는 선박에서는 선수부(101)의 상갑판(104) 상에 배치되나, 도 5 내지 도 8에 도시한 가스 재기화 시스템(4)에서는, 부스팅 펌프(21), 재응축기(30) 및 기화기(40)가 수용되는 재기화 유닛 룸(2000)의 배치가 선체 중앙에 배치되는 차이점(제1 차이점-가스 재기화 시스템의 배치 위치 차이)이 있으며, 도 2 내지 도 4에서 기술한 가스 재기화 시스템(2,3)을 포함하는 선박에서는, 해수 열교환기(41), 스팀 열교환기(61) 및 열원 펌프(42) 등의 중간열매 공급장치의 구성이 선수부(101) 상갑판(104) 하측 즉, 선수부(101) 내부에 배치되나 도 5 내지 도 8에 도시한 기술한 가스 재기화 시스템(4)을 포함하는 선박에서는, 선미부(103) 내부(바람직하게는 엔진룸(ER) 내부)에 배치되는 차이점(제2 차이점-중간열매 공급장치의 배치 위치 차이)이 있다.
이하에서는, 도 5 내지 도 8을 참조하여 상기 차이점을 중심으로 상세히 기술하도록 한다.
액화가스 저장탱크(10), 피딩 펌프(20), 부스팅 펌프(21), 버퍼 탱크(30), 기화기(40), 제1 열교환기(41), 제2 열교환기(42), 제1 수요처(70) 및 증발가스 압축기(80)는 본 발명의 실시예 및 다른 실시예에 따른 가스 재기화 시스템(2,3)에서 기술한 바와 동일 또는 유사하므로 이에 갈음토록 한다.
본 발명의 실시예에서는, 글리콜워터 저장탱크(43), 익스펜션 탱크(44), 재기화 유닛 룸(2000), 카고 스위치보드 룸(Cargo SWBD room; 2001), 트랜스퍼룸(TR), 컨버트룸(CVT)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 트랜스퍼룸(TR) 및 컨버트룸(CVT)은 제3 데크(3rd deck; D4) 상에 배치될 수 있고, 카고 스위치보드 룸(Cargo SWBD room; 2001)은 선실(C) 내에 배치될 수 있으며, 선실(C)은, 도 2 내지 도 4 실시예에 따른 가스 재기화 시스템(2,3)을 포함하는 선박에서 배치되는 선실에 비해 높이가 더 낮게 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 엔진룸(ER) 내에 기존에 설치되었던 보일러(도시하지 않음)를 제거하고, 해수 열교환기(41), 열원 펌프(42), 글리콜워터 저장탱크(43) 등의 중간열매 공급장치가 엔진룸(ER) 내 엔진(E)의 전방에 배치될 수 있다.
보일러가 제거됨에 따라 제4 데크(4th deck; D5)에서 엔진(E)이 선미방향으로 이동할 공간이 확보되고, 또한 이로 인하여 엔진(E) 전방에 해수 열교환기(41), 열원 펌프(42), 글리콜워터 저장탱크(43) 등의 중간열매 공급장치가 배치될 공간이 확보된다. 이로 인해서 중간열매 공급장치를 비폭발성 열매로 사용함에 따라 선내에 배치할 수 있고, 선내 중에서 엔진룸(ER) 내에 배치할 수 있어 상갑판(104) 상의 공간을 많이 확보할 수 있게 되고, 따라서 선박의 공간 활용성이 증대되는 효과가 있다.
이때, 엔진(E)은, DFDE로 프로펠러 축(S)에 직결되는 방식이 아닌 모터(도시하지 않음)에 의해 연결되는 방식일 수 있다.
여기서 해수 열교환기(41)는, 4대 마련되어 모두 제4 데크(4th deck; D5)에 배치될 수 있고, 해수 펌프(51)는, 플로어(floor; D6) 상에 배치될 수 있다. 이로 인해서 해수 펌프(51)와 해수 열교환기(41)의 높이 차가 줄어들게 되므로 해수 펌프(51)의 수두가 줄어들어 OPEX가 줄어드는 효과가 있다.
또한, 해수 열교환기(41)는, 엔진룸(ER) 내의 제4 데크(4th deck; D5)에 배치 시 해수면상에 또는 해수면보다 낮게 배치할 수 있다. 이를 통해 해수 열교환기(41)에서 배출되는 해수의 배출 라인이 짧게 형성될 수 있어, 해수를 외부로 배출시 발생하는 진공 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에서, 글리콜워터 저장탱크(43)는, 중간열매 공급장치(바람직하게는 해수 열교환기(41))의 수리를 위해 잠시 글리콜 워터를 저장하는 탱크로서, 플로어(floor; D6) 상에 배치될 수 있다.
즉, 글리콜워터 저장탱크(43)는, 해수 열교환기(41)의 하측에 배치됨에 따라 중간열매 공급장치의 수리시 글리콜 워터의 배수를 위한 별도의 이송 펌프 구축이 필요없게 되어 구축 비용이 절감되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 열원 순환라인(L3)이 상갑판(104)을 관통하여 기화기(40)로 연결되는 경우, 엔진룸(ER)의 전방에 형성되는 코퍼댐(106)을 경유하여 연결될 수 있다.
구체적으로,열원 순환라인(L3)이 엔진룸(ER)에서 코퍼댐(106) 방향으로 코퍼댐(106)을 수평관통하여 코퍼댐(106) 내로 인입되고, 코퍼댐(106) 내에서 수직하게 상승한 후, 코퍼댐(106) 상의 상갑판(104)을 관통하여 재기화 유닛 룸(2000) 내의 기화기(40)에 연결될 수 있다. 이때, 코퍼댐(106)의 최하측에는 누수되는 글리콜 워터를 수집하는 수집장치(도시하지 않음)가 배치될 수 있다.
이를 통해서 열원 순환라인(L3)이 상갑판(104)을 관통 시에 별도의 환기시스템을 구축할 필요가 없어 구축 비용이 절감되는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에서는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 4개의 스키드로 구축되는 기화기(40)와 해수 열교환기(41) 및 열원 펌프(42)와 연결되는 각각의 열원 공급라인(L3)이 하나의 커먼라인(common line)으로 구축될 수 있다. 이때, 기화기(40)는, 제1 내지 제4 트레인(401a~401d) 상에 제1 내지 제4 기화기 스키드(401~404)가 마련되고, 각 제1 내지 제4 스키드(401~404)에 열원 공급라인(L3)에서 분기되는 각각의 분기된 열원 공급라인(L3a~L3d)가 연결될 수 있다.
즉, 종래에는 열원 공급라인(L3)이 4개의 스키드로 구축되는 기화기(40) 각각에 연결되는 경우 상갑판(104)의 관통이 8개(인입라인과 인출라인)로 이루어져 상갑판(104)의 내구성이 약화되나 본 발명의 실시예에서는, 커먼라인으로 이루어진 열원 공급라인(L3)이 상갑판(104)을 관통 시 2개만 형성되어 상갑판(104)의 내구성이 향상되는 효과가 있고, 열원의 누수 가능성이 줄어들어 시스템 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
이때, 열원 공급라인(L3)은, 병렬로 추가 라인을 구축할 수 있으며, 이를 통해 1개의 열원 공급라인(L3)이 수용할 수 있는 글리콜 워터의 유량을 충분히 확보할 수 있다. 이 경우 상갑판(104)을 관통하는 라인은 4개가 될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 중간열매 공급장치의 배치가 도 8에 도시된 바와 같이 익스펜션 탱크(44), 해수 열교환기(41), 열원 펌프(42), 기화기(40) 순으로 배치될 수 있다. 종래에는 익스펜션 탱크(44), 열원 펌프(42), 해수 열교환기(41), 기화기(40) 순으로 배치되었으나, 도 8에 도시된 바와 같이 중간열매 공급장치의 배치가 이루어짐으로써, 해수 열교환기(41)의 허용 압력이 저하되어 해수 열교환기(41)의 구축 비용이 절감되는 효과가 있다.
여기서 해수 열교환기(41)는 PCHE 방식의 열교환기일 수 있으며, 해수 열교환기(41)로 유입되는 글리콜 워터의 압력은 대략 2.5bar, 해수 열교환기(41)에서 열원 펌프(42)로 유입되는 글리콜 워터의 압력은 대략 0.5bar 이고 열원 펌프(42)에서 토출되는 글리콜 워터의 압력은 대략 15bar일 수 있다. 이때, 해수 열교환기(41)로 유입되는 해수의 압력은 대략 2 내지 3bar일 수 있다.
도 9는 본 발명의 해수 공급 장치의 개념도이다.
도 9에 도시된 바와 같이 해수 공급 장치에는 해수가 유입되는 씨체스트(SC1~SC3), 해수 펌프(51)가 구비된다. 도 9의 해수 공급 장치는 도 2 내지 도 4에서의 가스 재기화 시스템(2,3)을 포함하는 선박에서 뿐만 아니라 도 5 내지 도 8에서의 가스 재기화 시스템(4)을 포함하는 선박에도 적용됨을 주지바란다.
종래 해수 공급 장치는, 해수가 유입되는 씨체스트(Sea Chest)가 선체 최하측의 일측면에만 배치되었고, 그에 따라 가스 재기화 시스템으로부터 배출되는 해수의 온도로 인해 고온의 해수가 유입될 우려가 존재하였다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 실시예에 따른 해수 공급 장치는, 씨체스트(SC1~SC3)가 선체 최하측의 양측면에 배치시키고, 제1 씨체스트(Sea Chest 1; SC1) 및 제2 씨체스트(Sea Chest 2; SC2)에서 해수를 인입시에는 선체 좌측면에서 해수가 배출되도록(도면 상의 좌배출) 제어하고, 제3 씨체스트(Sea Chest 3; SC3)에서 해수를 인입시에는 선체 우측면에서 해수가 배출되도록(도면 상의 우배출) 제어함으로써, 씨체스트(SC1~SC3)로 인입되는 해수의 온도를 일정하게 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 우측의 씨체스트(SC1, SC2)를 제1 씨체스트(Sea Chest 1; SC1) 및 제2 씨체스트(Sea Chest 2; SC2) 2개로 분할하여 구축될 수 있다. 이 경우 씨체스트로 유입되는 해수의 온도를 더욱 일정하게 확보할 수 있는 효과가 있다.
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.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

Claims (16)

  1. 선체;
    상기 선체의 상부에 마련되고 액화가스를 기화시켜 수요처로 공급하는 기화기; 및
    상기 선체의 내부에 마련되고 상기 기화기에 열원을 공급하는 열원공급장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선체의 내부 공간을 상하로 구획하는 적어도 하나의 데크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 열원공급장치는,
    상기 열원을 공급하는 열원 펌프;
    상기 열원과 해수를 열교환시키는 해수 열교환기; 및
    상기 열원 펌프 및 상기 해수 열교환기가 구비되는 열원 순환라인을 포함하고,
    상기 열원 펌프와 상기 해수 열교환기는,
    상기 데크에 의해 서로 상측 또는 하측으로 구획되어 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 해수 열교환기로 상기 해수를 공급하는 해수 펌프; 및
    상기 해수가 유동하며 상기 해수 펌프 및 상기 해수 열교환기를 구비하는 해수라인을 더 포함하고,
    상기 열원 순환라인은,
    직경이 상기 해수 라인의 직경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 해수 라인은, 일단이 상기 선체의 측면에 형성된 해수 유입구와 연결되고 타단이 상기 선체의 측면에 형성된 해수 배출구와 연결되며,
    상기 열원공급장치는,
    상기 선체 내부의 상기 해수 배출구가 구비되는 구역에 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 해수 펌프는,
    상기 선체의 내부 선수측에 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 열원과 스팀을 열교환시키는 스팀 열교환기를 더 포함하고,
    상기 열원 펌프, 상기 해수 열교환기 또는 상기 스팀 열교환기는,
    상기 데크에 의해 서로 상측 또는 하측으로 구획되어 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스팀을 발생시키며, 상기 선체 내의 엔진룸에 배치되는 보일러; 및
    상기 스팀 열교환기와 상기 보일러를 상기 스팀이 순환하도록 연결하는 스팀 라인을 더 포함하고,
    상기 스팀 라인은,
    적어도 일부 상기 선체의 선저부에 형성되는 헐(Hull)의 내부에 마련되는 것을 특징으로 하는 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 스팀은,
    상기 해수에 차선하여 상기 열원과 열교환하는 것을 특징으로 하는 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 열원공급장치는,
    상기 열원 펌프, 상기 해수 열교환기 또는 상기 스팀 열교환기를 포함하도록 하는 모듈형으로 제작되는 것을 특징으로 하는 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 열원공급장치는,
    상기 선체의 내부 선수측에 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 열원공급장치는,
    상기 선체의 내부 측면에 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 열원공급장치는,
    상기 선체의 선미 내부에 배치되는 엔진룸의 측면에 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 열원은,
    비폭발성 냉매인 것을 특징으로 하는 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 열원은,
    글리콜 워터(Glycol water)인 것을 특징으로 하는 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박.
  16. 제 3 항에 있어서, 상기 열원공급장치는,
    상기 열원순환라인 내에 유동하는 열원의 압력을 유지시키는 압력유지장치를 포함하고,
    상기 압력유지장치는,
    불활성 가스를 이용하여 상기 열원의 압력을 유지시키는 것을 특징으로 하는 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박.
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