WO2022131770A1 - 증발가스 관리 시스템 - Google Patents

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WO2022131770A1
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    • F25J2230/60—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being hydrocarbons or a mixture of hydrocarbons

Definitions

  • the present invention relates to a BOG management system, and more particularly, BOG management for efficient BOG reliquefaction in ships that transport or use liquefied gas, or marine or land liquefied gas production and storage plants. It relates to a system and a method of operation thereof.
  • Natural gas and liquefied natural gas which have little sulfur content, contain heavy hydrocarbons including methane (C1) and small amounts of ethane (C2) and propane (C3) and It consists of a small amount of nitrogen, etc., so there is almost no generation of sulfur oxides due to combustion, and the carbon content is remarkably small, so the CO2 emission is remarkably reduced. Due to these characteristics, the existing power generation and heating facilities based on bunker C oil, diesel, petroleum, gasoline, etc. have been changed based on liquefied natural gas and natural gas. It is being actively applied to engine engines.
  • LNG liquefied natural gas
  • various technologies for liquefied natural gas storage tanks have been commercialized.
  • Liquefied natural gas at normal pressure needs to maintain a saturation temperature of -160C or less, but as part of the LNG evaporates due to heat inflow from the external environment continuously in the storage tank, the tank pressure This increases, and ultimately increases beyond the allowable pressure of the tank, so pressure control of the LNG storage tank is inevitably required.
  • the present invention belongs to the latter technical group and, in more detail, is a reliquefaction method that does not use a separate refrigerant.
  • This embodiment is intended to provide a boil-off gas management system that minimizes the emission of boil-off gas to the atmosphere.
  • This embodiment intends to provide a BOG management system in which re-liquefaction efficiency is improved by maximally utilizing the cooling heat of BOG.
  • This embodiment is intended to provide a BOG management system that can obtain the best performance by combining the stable operation range of the component equipment.
  • a boil-off gas supply line having a first compression unit for pressurizing the boil-off gas and supplying the pressurized boil-off gas to a consumer within 20 bar;
  • a BOG supply line having a second compression unit for additionally pressurizing the remaining BOG from among the BOG pressurized by the first compression unit sent to a consumer, and supplying the additionally pressurized BOG to the BOG reliquefaction module;
  • a first heat exchanger for pre-cooling the boil-off gas that has passed through the second compression unit into a gaseous state; a second heat exchanger for further cooling a portion of the boil-off gas that has passed through the first heat exchanger to a range somewhat higher than the saturation temperature of the boil-off gas;
  • an expansion valve having a Joule-Thom
  • the first and second heat exchangers may be integrated to provide a boil-off gas management system configured as one heat exchanger.
  • the additional compressor and expander of the boil-off gas may be connected as one and provided as a boil-off gas management system composed of a compander.
  • Another aspect of the present invention is a multi-stage for high-pressure fuel supply of boil-off gas in a ship or land transportation means or plant using a high-pressure engine such as MAN Energy Solutions' MEGI engine using fuel gas pressurized to within 320 bar, which is another aspect of the present invention.
  • compression system a supply line for supplying the boil-off gas as fuel gas from the multi-stage compressor according to the required pressure of the customer; and a supply line for supplying the BOG reliquefaction module to the BOG reliquefaction module to reliquefy the remaining BOG.
  • boil-off gas management system comprising a multi-stage compressor for fuel supply of the boil-off gas and an expander inside the boil-off gas reliquefaction module in a compander type.
  • the boil-off gas management system has the effect of enabling operation through efficient management of boil-off gas generated from the liquefied gas fuel supply system.
  • the BOG management system has the effect of improving the reliquefaction efficiency by maximizing the use of BOG and cooling heat inside the management system.
  • the boil-off gas management system is a combination that satisfies the normal operation range of commercial equipment, and improves the maintenance performance of the equipment, thereby enabling stable and continuous operation.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a BOG management system based on a low-pressure engine (X-DF engine, etc.) operated within a range of 20 bar according to the present embodiment.
  • X-DF engine low-pressure engine
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a BOG management system based on a high-pressure engine (ME-GI engine, etc.) operated within a range of 320 bar according to the present embodiment.
  • ME-GI engine high-pressure engine
  • the BOG management system is capable of using liquefied gas as fuel in the entire area, including not only liquefied gas carriers, but also liquefied gas-based propulsion ships, power plants, floating offshore terminals, and floating production facilities. If it is, it is included in the scope of the present embodiment regardless of its form. It also includes land installations using liquefied gas in the same spirit.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a BOG management system for ships based on a low pressure engine (X-DF engine, etc.) requiring low pressure (within 20 bar) fuel supply according to the present embodiment.
  • the BOG management system of a ship includes a storage tank 500 for accommodating liquefied gas and BOG, a compression unit 200 for fuel supply and treatment of BOG, and BOG.
  • the fuel demander 300 may have a configuration of the boil-off gas re-liquefaction module 400 for re-liquefying the remaining boil-off gas used in the consumer.
  • the boil-off gas compression unit 200 includes a first compression unit 201 that pressurizes the boil-off gas to a low pressure of about 10 to 20 bar, and the boil-off gas demander 300 is a generator engine that is the first consumer 301 .
  • Supply line 212 having a supply range of 4 to 8 bar to the supply line 212, the second demand source 302, BOG supply that supplies BOG to a low-pressure engine such as an X-DF engine having a supply range of 10 to 20 bar line 213 .
  • the boil-off gas supplied from the boil-off gas compression unit 200 to the consumers 300 and passed through the remaining first compression portion 201 is further subjected to a medium pressure of about 30 to 80 bar in the second compression portion 202 for re-liquefaction. is pressurized and may be supplied to the boil-off gas re-liquefaction module 400 through the boil-off gas supply line 421 .
  • the BOG reliquefaction module 400 expands below the saturation temperature by utilizing the first heat exchanger 411 for pre-cooling the BOG, the second heat exchanger 412 for cooling to near the saturation temperature, and the Joule-Thomson effect. Consists of an expansion valve 450 that makes the gas-liquid mixed state, a gas-liquid separator 470 that separates the gas-liquid state from the gas-liquid mixed state, and a supply line 472 that supplies the reliquefied boil-off gas in the liquid state to the tank can do.
  • the cooling heat supplied to the heat exchanger 410 of the boil-off gas re-liquefaction module 400 is the gas component 471 supplied from the gas-liquid separator 470 in which the cooling heat of the saturation temperature is maintained, and the cooling heat of the liquefied gas storage tank 500 .
  • the BOG line 481 including the BOG line 481 and the cold BOG line 461 passing through the expander 460 for additionally securing cooling heat all pass through the mixer 480 together, and the refrigerant of the second heat exchanger 412 It can be configured to be supplied to the line 423 . Through this configuration, all the cooling heat of the BOG management system is maximally recovered in the heat exchanger 410, thereby maximizing the efficiency of the system.
  • the expander 460 in the boil-off gas reliquefaction module 400 is typically composed of an impeller rotating at a high speed, and may cause damage to the impeller if excessive droplets are generated. It is defined as an operational limit.
  • the BOG temperature pre-cooled through the first heat exchanger 411 is supplied (459) to the expander 460 in a pure gas state, and the BOG 461 state at the rear end of the expander 460 is converted into droplets. It can be operated under the conditions of temperature and pressure before and after generation. Through this, an operation capable of preventing damage to the impeller of the high-speed rotating expander 460 can be made in advance, thereby prolonging the life of the boil-off gas management system.
  • the second compressor 202 and the expander 460 may be configured in the form of a compander to recover expansion energy of the expander.
  • the first heat exchanger 411 and the second heat exchanger 412 may be configured as an integrated heat exchanger having a nozzle branched into an expander.
  • a filter system may be configured in the supply line 421 of the first heat exchanger 411 to remove contaminants such as lubricating oil that may be generated in the first compressor 201 and the second compressor 202 .
  • a gas-liquid separator 458 represented as an embodiment in FIG. 2( a ) may be configured in the front-end supply line 459 of the expander 460 to remove the droplets that may be generated passing through the first heat exchanger 411 . have. Pre-cooled boil-off gas of the outlet end 422 of the first heat exchanger is supplied to the gas-liquid separator 458 , and a part of the gas component that has passed through the gas-liquid separator is supplied to the expander 459 , and the remaining gas component 456 and the liquid Component 457 may be integrated and configured to be fed 455 to a second heat exchanger. As another embodiment, the configuration may be as shown in FIG. 2(b).
  • FIG. 2(c) is a conceptual diagram of the configuration of the compressor 209 for applying the BOG management system for ships based on a high-pressure engine (MEGI engine, etc.) requiring high-pressure (within 320 bar) fuel supply as a modified example of this embodiment.
  • high-pressure fuel supply systems include single-stage compression ( ⁇ 8 bar), two-stage compression ( ⁇ 20 bar), three-stage compression ( ⁇ 100 bar), four-stage compression ( ⁇ 180 bar), and five-stage compression ( ⁇ 350 bar). ), etc.
  • the first demand source 301 is at the 1st stage
  • the third demanding source 303 is at the 5th stage
  • the BOG supply for re-liquefaction is supplied 421 at the 3rd stage.
  • the BOG reliquefaction module 400 is the same as the above-described contents of FIG. 1 .
  • some or all of the multi-stage compressor may be configured as a compander together with the expander 460 .
  • the present invention can be applied to a ship transporting liquefied gas and a structure that produces it, and such a ship has a storage tank for storing liquefied gas, and may include a liquefied gas carrier, a liquefied gas fuel propulsion ship, etc., and such liquefied gas
  • the gas production facility may include an offshore structure such as an LNG FPSO and an LNG FSU.

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Abstract

액화가스 연료를 사용하는 선박 또는 플랜트의 증발가스 관리 시스템이 개시된다. 본 실시 예에 의한 증발가스 관리 시스템은 액화 가스 저장 탱크, 증발가스를 수요처 및 재액화부에 공급하기 위한 제1압축부를 구비하고, 제2압축부를 통해 추가 압축된 증발가스를 재액화부에 공급하여 예비 냉각하는 제1열교환기 및 추가로 냉각하는 제2열교환기를 구비하고, 줄톰슨 효과를 갖는 팽창 밸브를 통해 기액 혼합상태의 증발가스를 얻고, 이를 기체성분과 액체성분으로 분리하는 기액분리기를 구비하고, 재액화된 가스를 탱크로 수용하는 재액화가스 공급라인으로 구성된다. 재액화부를 구성하는 열교환기의 냉매는 제1 열교환기에서 예비 냉각된 증발가스 일부를 팽창기를 통해 냉각한 증발가스, 기액분리기의 포화 증발가스 및 저장탱크의 증발가스를 통합하는 믹서를 통해 얻는다.

Description

증발가스 관리 시스템
본 발명은 증발가스 관리 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 액화 가스를 운송하거나, 이용하여 추진하는 선박, 또는 해상이나 육상 액화 가스 생산 및 저장 플랜트에서의 효율적인 증발가스 재액화를 위한 증발가스 관리 시스템 및 그 작동 방법에 관한 것이다.
최근 환경오염 저감을 위한 국제기구의 파리협약을 통한 CO2 배출 규제 및 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)의 CO2배출 규제 강제화 노력이 계속되고 있다. 이러한 노력의 일환으로 황산화물 및 질소산화물의 주요 발생원으로 알려진 벙커C유나 디젤 등의 황함유량이 높은 연료는 발전, 난방 및 추진용 연료 시장에서 점점 감소되고 있는 추세이다.
황함유량이 거의 없는 천연가스(Natural Gas) 및 액화 천연가스(LNG, Liquefied Natural Gas)는 메탄(C1)과 소량의 에탄(C2) 및 프로판(C3) 등을 포함하는 중탄화수소(Heavy hydrocarbon)와 소량의 질소 성분 등으로 이루어져 있어, 연소에 따른 황산화물 발생이 거의 없고, 탄소 성분이 현격히 적어 CO2 배출량이 획기적으로 감소되는 특징이 있다. 이러한 특성으로 인해 기존의 벙커C유, 디젤, 석유, 가솔린 등에 기반한 발전과 난방 시설들이 액화천연가스 및 천연가스를 기반으로 변화되어 오고 있으며, 최근에는 내연 기관 엔진으로 확대 적용되어 추진용 또는 동력전달용 엔진에 활발하게 적용되고 있다.
선박에 있어서는 선박용 액화천연가스 대형 엔진의 개발에 따라, 기존의 LNG 운반선 뿐만 아니라 컨테이너 및 일반 화물을 운송 선박에도 엔진 연료로 적용이 확대되고 있다. 20바 이내의 연료가스 공급 압력으로 운전되는 WinGD사의 X-DF 엔진 같은 저압형 엔진과, 320바 이내의 연료가스 공급 압력으로 운전되는 MAN Energy Solutions사의 MEGI 엔진과 같은 고압형 엔진이 선박 시장을 주도하하고 있으며, 이들 엔진에 필요한 연료공급시스템과 액화천연가스 연료탱크 또는 저장탱크의 증발가스 처리 시스템이 통합되어 구성되고 있다.
한편 천연가스를 액화하면 부피가 600분의 1로 감소하는 특성이 있어 운송 및 연료탱크에는 액화 천연가스(LNG, Liquefied Natural Gas)가 바람직하여, 액화 천연가스 저장탱크를 위한 기술들이 다양하게 상용화 되어 있다. 상압에서의 액화 천연가스는 -160C 이하의 포화온도 유지를 필요로하나, 저장 탱크에는 지속적으로 외부 환경으로부터의 열유입으로 LNG의 일부가 증발하여 증발가스(Boil Off Gas)가 됨에 따라 탱크의 압력이 상승하게 되고, 궁극적으로는 탱크의 허용압력 이상으로 증가하기 때문에 LNG 저장탱크의 압력제어가 필연적으로 요구 된다.
저장된 LNG를 수요처의 요구에 따라 공급하게 되면 LNG 저장 탱크내부의 압력을 낮추게 되므로, LNG 저장탱크와 연료공급 시스템의 효율적인 압력 운영이 필요하다. 압력 상승시 이를 제어하기 위한 손쉬운 방법은 대기방출이나 이는 메탄의 지구온난화 지수가 CO2의 20~25배로 알려져 있어 금지되어야 마땅하다. 이로 인해 LNG 저장탱크와 연료공급 시스템을 통합하여 증발가스를 처리하는 다양한 방법들이 채택되어 적용되고 있다.
이들 방법들을 크게 2가지로 대별하면, 가압형 탱크를 이용하여 일정기간 동안 증발가스를 탱크 내에 수용하는 방법과, 증발가스를 재액화 하는 방법으로 구분할 수 있다. 본 발명은 후자의 기술군에 속하는 것으로 좀 더 자세히는 별도의 냉매를 이용하지 않는 재액화 방법이다.
본 실시 예는 증발가스의 대기 방출을 최소화 하는 증발가스 관리시스템을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 증발가스의 냉열을 최대한 활용하여 재액화 효율이 향상되는 증발가스 관리시스템을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 구성 장비의 안정적 운전 범위의 조합으로 최상의 성능을 얻을 수 있는 증발가스 관리시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면인 20바 이내로 가압된 연료가스를 활용하는 WINGD사의 X-DF 같은 저압형 엔진을 사용하는 선박 또는 육상 운송수단 또는 플랜트에 있어서, 액화 가스 및 이로부터 발생하는 증발가스를 수용하는 저장탱크; 증발가스를 가압하기 위한 제1 압축부를 구비하고, 상기 가압된 증발가스를 20바 이내의 수요처에 공급하는 증발가스 공급라인; 상기 제1 압축부에 의해 가압된 증발가스 중 수요처에 보내고 남은 잔여 증발가스를 추가로 가압하는 제2 압축부를 구비하고, 추가 가압된 증발가스를 증발가스 재액화 모듈로 공급하는 증발가스 공급라인; 상기 제2 압축부를 통과한 증발가스를 가스상태로 예냉하기 위한 제1 열교환기; 상기 제1 열교환기를 통과한 증발가스의 일부를 증발가스의 포화온도보다 다소 높은 범위로 추가로 냉각하는 제2 열교환기; 상기 제2 열교환기를 통과한 냉각된 증발가스를 압력 강하를 통해 기.액 혼합상태로 만드는 줄-톰슨 효과를 갖는 팽창밸브; 상기 팽창밸브를 통과한 기.액화 혼합성분을 기체 성분과 액체 성분으로 분리하는 기액분리기; 및 상기 기액분리기를 통과한 액체 성분을 탱크로 수용하는 액화가스 공급라인; 을 포함하고, 제1 및 제2 열교환기의 냉매가스 라인은 상기 팽창기를 통과한 냉각된 증발가스를 공급하는 기체라인; 상기 기액분리기를 통과한 포화온도로 냉각된 증발가스를 공급하는 기체라인; 및 액화 가스 저장 탱크의 냉열을 보유한 증발가스를 공급하는 기체라인;을 포함하도록 통합 수용하는 믹서를 통과하여 제2 열교환기로 공급하는 구성을 포함하는 증발가스 관리시스템을 제공할 수 있다.
상기 제1 및 제2 열교환기는 통합되어 하나의 열교환기 구성되는 증발 가스 관리 시스템을 제공할 수 있다.
상기 증발가스의 추가 압축기와 팽창기는 하나로 연결되어 컴팬더로 구성되는 증발가스 관리 시스템으로 제공할 수 있다.
본 발명에의 또 다른 측면인 320바 이내로 가압된 연료가스를 활용하는 MAN Energy Solutions사의 MEGI 엔진과 같은 고압형 엔진을 사용하는 선박 또는 육상 운송수단 또는 플랜트에 있어서 증발가스의 고압 연료 공급을 위한 다단 압축시스템; 을 구비하고, 수요처의 필요 압력에 따라 다단 압축기에서 증발가스를 연료가스로 공급하는 공급라인; 및 잔여 증발가스를 재액화하기 위해 증발가스 재액화 모듈로 공급하는 공급라인;을 포함하여 증발가스 처리 시스템을 구성하는 증발가스 관리시스템을 제공할 수 있다.
상기 증발가스의 연료공급을 위한 다단압축기와 증발가스 재액화 모듈 내부의 팽창기를 컴팬더 형식으로 구성하는 증발가스 관리시스템으로도 제공할 수 있다.
본 실시 예에 의한 증발가스 관리시스템은 액화 가스 연료 공급시스템에서 발생하는 증발가스의 효율적인 관리를 통한 운전이 가능한 효과를 가진다.
본 실시 예에 의한 증발가스 관리시스템은 증발가스 및 관리 시스템 내부의 냉열 활용을 극대화 하여 재액화 효율 향상되는 효과를 가진다.
본 실시 예에 의한 증발가스 관리시스템은 상용 장비의 통상적인 운전범위를 만족하는 조합으로 설비의 유지 보수 성능을 향상시켜 안정적이고 지속적인 운전 가능한 효과를 가진다.
도 1은 본 실시 예에 의한 20바 범위 내에서 운전되는 저압엔진(X-DF 엔진 등) 기반의 증발가스 관리시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 실시 예에 의한 320바 범위 내에서 운전되는 고압엔진(ME-GI 엔진 등) 기반의 증발가스 관리시스템을 나타내는 개념도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 발명과 관계 없는 운전성능을 위한 이중화 라인, 압축기에 내재되는 인터쿨러, 배관상에 배치되는 압력 밸런싱을 위한 밸브, 유지보수 및 안전을 위한 밸브, 계측기 설치를 위한 밸브 및 계측기 등의 자명한 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
본 실시 예에 의한 증발가스 관리 시스템은 액화가스 운반선뿐만 아니라, 액화가스 기반의 추진선, 발전선, 부유식 해양 터미널, 부유식 생산시설 등을 포함하는 전 영역의 액화가스를 연료로 사용할 수 있는 것이라면 그 형태를 불문하고 본 실시 예의 범주에 포함된다. 또한 동일한 사상으로 액화 가스를 사용하는 육상 설비를 포함한다.
도 1은 본 실시 예에 의한 저압(20바 이내) 연료 공급이 필요한 저압엔진(X-DF 엔진 등) 기반의 선박용 증발가스 관리 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 1을 참고하면, 본 실시 예에 의한 선박의 증발가스 관리 시스템은 액화가스와 증발가스를 수용하는 저장탱크(500), 증발가스의 연료공급 및 처리를 위한 압축부(200), 증발가스의 연료 수요처(300), 수요처에 사용되고 남은 잔여 증발가스를 재액화하는 증발가스 재액화 모듈(400)의 구성을 가질 수 있다.
증발가스의 압축부(200)는 증발가스를 약 10~20바 사이의 저압으로 가압하는 제1 압축부(201)를 구비하고, 증발가스 수요처(300)는 제1 수요처(301)인 발전기 엔진에 4~8바의 공급범위를 갖는 공급라인(212), 제2 수요처(302)인 (10~20바의 공급범위를 갖는 X-DF 엔진과 같은 저압엔진에 증발가스를 공급하는 증발가스 공급라인(213) 을 포함할 수 있다.
증발가스 압축부(200)에서 수요처(300)에 공급하고 남은 제1 압축부(201)를 통과한 증발가스는 재액화를 위해 제2 압축부(202)에서 추가로 30~80바 정도의 중압으로 가압되어 증발가스 공급라인(421)을 통해 증발가스 재액화 모듈(400)로 공급할 수 있다.
증발가스 재액화 모듈(400)은 증발가스를 예비 냉각하기 위한 제1 열교환기(411), 포화온도 근처까지 냉각하는 제2 열교환기(412), 줄-톰슨 효과를 활용하여 포화온도 이하로 팽창시켜 기액 혼합상태로 만드는 팽창밸브(450), 기액 혼합상태로부터 기체상태와 액체상태를 구분하는 기액분리기(470), 액체상태의 재액화된 증발가스를 탱크로 공급하는 공급라인(472)으로 구성할 수 있다.
증발가스 재액화 모듈(400)의 열교환기(410)에 공급되는 냉열은 포화온도의 냉열이 유지되는 기액분리기(470)로부터 공급받는 기체성분(471), 액화 가스 저장 탱크(500)의 냉열을 포함하는 증발가스 라인(481)과 냉열을 추가로 확보하기 위한 팽창기(460)를 통과한 차가운 증발가스 라인(461)이 모두 함께 믹서(480)를 통과하여, 제2 열교환기(412)의 냉매라인(423)으로 공급되도록 구성할 수 있다. 이러한 구성을 통하여 증발가스 관리 시스템의 모든 냉열은 열교환기(410)에서 최대로 회수되어 시스템의 효율을 극대화하게 된다.
증발가스 재액화 모듈(400) 내의 팽창기(460)는 통상적으로 고속으로 회전하는 임펠러로 구성되고, 액적이 과다 생성되는 경우 임펠러의 손상을 초래할 수 있어 제품마다 차이는 있으나 평균 75% 이상의 기체비율을 운영 한계로 정의하고 있다. 본 발명의 실시 예에서는 제1 열교환기(411)를 통해 예비 냉각된 증발가스 온도를 순수한 기체상태로 팽창기(460)에 공급(459)되고 팽창기(460)후단의 증발가스(461) 상태를 액적 발생 전후의 온도.압력 조건으로 운영할 수 있다. 이를 통해 고속 회전하는 팽창기(460)의 임펠러 손상을 미연에 방지할 수 있는 운전이 이루어져 증발가스 관리시스템의 수명을 길게 할 수 있다.
상기 제2 압축기(202)와 팽창기(460)는 팽창기의 팽창 에너지를 회수하기 위해 컴팬더 형태로 구성할 수 있다.
상기 제1 열교환기(411)과 제2 열교환기(412)는 팽창기로 분기되는 노즐을 갖는 일체형 열교환기로 구성할 수 있다.
상기 제1 압축기(201)와 제2 압축기(202) 등에서 발생 가능한 윤활유 등의 오염물질을 제거하기 위해 제1 열교환기(411)의 공급라인(421)에는 필터 시스템을 구성할 수 있다.
상기 팽창기(460)의 전단 공급라인(459)에는 제1 열교환기(411)를 통과하는 발생 가능한 액적을 제거하기 위해 도 2(a) 에 실시예로 표현된 기액분리기(458)를 구성할 수 있다. 기액분리기(458)에는 제1 열교환기의 출구단(422)의 예냉된 증발가스가 공급되고, 기액분리기를 거친 기체성분의 일부가 팽창기로 공급(459)되고, 잔여 기체성분(456)과 액체성분(457)은 통합되어 제2 열교환기로 공급(455)되도록 구성할 수 있다. 또 다른 실시예로 도 2(b)와 같은 구성이 될 수 있다. 즉 제1 열교환기의 출구단(422)의 일부는 기액분리기(458)을 지나고, 잔여 성분은 기액분리기(458)의 액체성분(457)과 통합(455)되어 제2 열교환기로 공급하는 구성이 될 수 있다.
도 2(c)는 본실시의 변형예로 고압(320바 이내) 연료공급이 필요한 고압엔진(MEGI 엔진 등) 기반의 선박용 증발 가스 관리 시스템을 적용하기 위한 압축기(209) 구성의 개념도이다. 통상적으로 고압 연료 공급 시스템은 1단 압축(~8바), 2단 압축(~20바), 3단 압축(~100바), 4단 압축(~180바), 5단 압축(~350바) 등의 범위이므로, 제1 수요처(301)은 1단에서, 제3 수요처(303)은 5단에서, 그리고 재액화를 위한 증발가스 공급은 3단에서 공급(421)하는 구성을 도시한 것이다. 이후 증발가스 재액화 모듈(400) 부분은 도 1의 상술한 내용과 동일하다.
또한 도 2(d)에 도시한 변형예와 같이 다단 압축기의 일부 또는 전부는 팽창기(460)과 함께 컴팬더로 구성할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
본 발명은 액화가스를 운반하는 선박 및 생산하는 구조물에 이용할 수 있으며, 이러한 선박은 액화가스를 저장하는 저장탱크를 보유하는 것으로 액화가스운반선, 액화가스 연료 추진선 등을 포함할 수 있고, 이러한 액화가스 생산설비는 LNG FPSO, LNG FSU 등의 해양 구조물 등을 포함할 수 있다.
또한 육상에 적용되는 유사한 액화가스 저장설비 등도 포함할 수 있다.

Claims (6)

  1. 20바 이내로 가압된 연료가스를 이용하는 저압형 엔진을 사용하는 선박 또는 육상 운송수단 또는 플랜트에 있어서
    액화 가스 및 이로부터 발생하는 증발가스를 수용하는 저장탱크;
    증발가스를 가압하기 위한 제1 압축부를 구비하고, 상기 가압된 증발가스를 20바 이내의 수요처에 공급하는 증발가스 공급라인;
    상기 제1 압축부에 의해 가압된 증발가스 중 수요처에 보내고 남은 잔여 증발가스를 추가로 가압하는 제2 압축부를 구비하고, 추가 가압된 증발가스를 증발가스 재액화 모듈로 공급하는 증발가스 공급라인;
    상기 제2 압축부를 통과한 증발가스를 가스상태로 예냉하기 위한 제1 열교환기;
    상기 제1 열교환기를 통과한 증발가스의 일부를 증발가스의 포화온도보다 다소 높은 범위로 추가로 냉각하는 제2 열교환기;
    상기 제1 열교환기를 통과한 잔여 증발가스를 제2 열교환기의 냉매로 사용하기 위해 구성하는 팽창기;
    상기 제2 열교환기를 통과한 냉각된 증발가스를 압력 강하를 통해 포화상태의 기.액 혼합상태로 만드는 줄-톰슨 효과를 갖는 팽창밸브;
    상기 팽창밸브를 통과한 기.액화 혼합성분을 기체 성분과 액체 성분으로 분리하는 기액분리기; 및
    상기 기액분리기를 통과한 액체 성분을 탱크로 수용하는 액화가스 공급라인; 을 포함하고,
    제1 및 제2 열교환기의 냉매가스 라인은 상기 팽창기를 통과한 냉각된 증발가스를 공급하는 냉매라인;
    상기 기액분리기를 통과한 포화온도로 냉각된 증발가스를 공급하는 냉매라인; 및
    액화 가스 저장 탱크의 냉열을 보유한 증발가스를 재액화 및 냉열 회수용으로 공급하는 탱크 증발가스 공급라인; 을 포함하도록
    통합하는 믹서를 포함하여 제2 열교환기로 공급하는 공급라인을 포함하는 증발가스 관리시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 및 제2 열교환기는 통합되어 하나의 열교환기 구성되는 증발 가스 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    증발가스의 제2 압축부와 팽창기는 하나로 연결되어 컴팬더로 구성되는 증발가스 관리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    팽창기 전단에 상기 제1 열교환기를 통과한 증발가스의 액체성분과 기체성분으로 분리하는 기액분리기;를 설치하여,
    기체성분의 일부를 팽창기로 공급하여 냉매로 사용하고, 잔여 기체성분과 액체성분은 제2 열교환기로 공급하여 재액화 하는 증발가스 관리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    제2 압축부는 320바 이내로 가압된 연료가스를 활용하는 고압형 엔진을 사용하는 선박 또는 육상 운송수단 또는 플랜트에 적용하기 위해서 증발가스의 고압 연료 공급을 위한 다단 압축시스템;으로 구성하는
    증발가스 관리시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    제2 압축부인 증발가스의 연료공급을 위한 다단압축기와 재액화 모듈 내부의 팽창기를 컴팬더 형식으로 구성하는
    증발가스 관리시스템.
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