KR100980674B1

KR100980674B1 - 컨덴세이트 연료화 시스템을 가지는 ｌｎｇｆｐｓｏ

Info

Publication number: KR100980674B1
Application number: KR1020080023664A
Authority: KR
Inventors: 최재호; 서광수
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2010-09-07
Anticipated expiration: 2028-03-14
Also published as: KR20090098347A

Abstract

본 발명은 컨덴세이트 연료화 시스템을 가지는 LNG FPSO에 관한 것으로서, 액화 플랜트로부터 분리되는 컨덴세이트를 저장하는 컨덴세이트 탱크와, 컨덴세이트 탱크에 저장된 컨덴세이트를 연료로 공급하기 위하여 이송시키는 컨덴세이트 공급수단과, 컨덴세이트 공급수단에 의해 공급되는 컨덴세이트가 연료로 사용되거나, 컨덴세이트를 대신하여 다른 선박용 연료가 사용되는 엔진을 포함한다. 따라서, 본 발명은 천연가스의 액화 프로세스 중에 발생되는 컨덴세이트를 엔진의 연료로서 활용할 수 있도록 함으로써 에너지 절약에 기여함과 아울러 비용을 절감하고, 컨덴세이트를 계속적으로 소모시키기 때문에 컨덴세이트의 저장을 위한 대용량 탱크를 필요로 하지 않으므로 장치의 규모 및 설치 비용을 줄일 수 있는 효과를 가지고 있다.

액화 플랜트, 컨덴세이트, 엔진, 탱크, 수위 감지 센서, 제어부, 경보 발생부

Description

컨덴세이트 연료화 시스템을 가지는 ＬＮＧＦＰＳＯ{LNG FPSO HAVING A SYSTEM FOR MAKING CONDENSATE WITH FUEL}

본 발명은 천연가스의 액화 프로세스 중에 발생되는 컨덴세이트를 엔진의 연료로서 활용할 수 있도록 함으로써 에너지 절약에 기여함과 아울러 비용을 절감하도록 하는 컨덴세이트 연료화 시스템을 가지는 LNG FPSO에 관한 것이다.

종래의 가스전은 해안에서 가까운 연안(Inshore)에 고정식의 프로세스 플랜트(Process plant)를 설치하여 채굴된 가스를 파이프 라인으로 육상까지 수송하여 저장 탱크에 보관하는 시스템이었다.

최근에는 액화천연가스(Liquefied natural gas, 이하, 'LNG'라 함)의 수요 증가로 가스전의 탐사가 확대됨으로써 가스전이 해안에서 다소 멀리 떨어진 곳에 위치할 뿐 아니라 가스전의 규모도 종래보다 작아짐에 따라 기존의 생산 시스템으로는 기술적인 문제와 채굴 경제성이 악화될 수밖에 없다. 따라서, 기존의 부유식 원유생산시스템인 FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)의 개념을 LNG 생산에 적용한 LNG FPSO가 개발되었다.

한편, LNG는 메탄(Methane)을 주성분으로 하는 천연가스로서, -162℃로 냉각시킬 경우 그 부피가 6백분의 1로 줄어드는 무색 투명한 초저온 액체이며, 이러한 특성으로 인해 LNG FPSO는 가스전으로부터 공급되는 가스를 액화시키기 위한 액화 플랜트(Liquefaction plant)가 설치된다.

그러나, 이와 같은 액화 플랜트는 가스를 액화시키는 과정에서 컨덴세이트(Condensate, Heavy hydrocarbon)와 같은 부산물이 발생하게 되며, 이러한 컨덴세이트는 액화 과정 중에 얼어서 시스템의 정상적 작동을 방해하기 때문에 액화 프로세스 중에 제거시켜야 한다.

이와 같은 액화 플랜트로부터 발생되는 컨덴세이트를 상품화하기 위하여 LPG와 함께 저장하는 선박이 개발되었으며, 이를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 기술에 따른 LPG와 컨덴세이트를 동시 저장하는 선박을 도시한 단면도이고, 대한민국 특허청에 출원된 출원번호 제10-2001-0062917호의 "LPG와 컨덴세이트를 동시 저장하는 FSO 선박"으로서, LPG 탱크 홀드(400)가 이중 선저로 채택되는 부분들(300,310)을 가지고, 선체 내부에 4개의 종격벽(200,210)이 배치되며, 중앙의 종격벽들(200) 사이는 LPG 탱크 홀드(400)로 이용되고, 중앙의 종격벽(200)과 외측 종격벽(210) 사이는 컨덴세이트 탱크로 이용되며, 외측 종격벽(210)과 선체의 외벽 사이는 발라스크 탱크로 이용되는 구조를 가진다.

따라서, 종래의 LPG와 컨덴세이트를 동시 저장하는 선박은 LPG와 함께 컨덴세이트를 동시에 저장함으로써 상품화할 수 있도록 한다.

상기한 바와 같은, 종래의 기술에 따른 LPG와 컨덴세이트를 동시 저장하는 선박은 유조선 등에 양하하기 위하여 LPG와 컨덴세이트만을 단순히 보관하는 역할만 할 뿐 컨덴세이트를 활용하지 못한다. LNG FPSO의 경우 액화 플랜트로부터 계속적으로 컨덴세이트가 소량 발생하므로, 대용량의 저장탱크를 갖추어 상품화하기에 적합하지 않다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 천연가스의 액화 프로세스 중에 발생되는 컨덴세이트를 엔진의 연료로서 활용할 수 있도록 하며, 컨덴세이트의 저장을 위한 대용량의 탱크를 필요로 하지 않도록 하여 규모를 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 컨덴세이트 연료화 시스템을 가지는 LNG FPSO는 천연가스를 액화시키기 위한 액화 플랜트를 가지는 LNG FPSO에 있어서, 액화 플랜트로부터 분리되는 컨덴세이트를 저장하는 컨덴세이트 탱크와, 컨덴세이트 탱크에 저장된 컨덴세이트를 연료로 공급하기 위하여 이송시키는 컨덴세이트 공급수단과, 컨덴세이트 공급수단에 의해 공급되는 컨덴세이트가 연료로 사용되거나, 컨덴세이트를 대신하여 다른 선박용 연료가 사용되는 엔진을 포함한다.

본 발명은 천연가스의 액화 프로세스 중에 발생되는 컨덴세이트를 엔진의 연 료로서 활용할 수 있도록 함으로써 에너지 절약에 기여함과 아울러 비용을 절감하고, 컨덴세이트를 계속적으로 소모시키기 때문에 컨덴세이트의 저장을 위한 대용량의 탱크를 필요로 하지 않으므로 장치의 규모 및 설치 비용을 줄일 수 있는 효과를 가지고 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명에 따른 컨덴세이트 연료화 시스템을 가지는 LNG FPSO를 도시한 구성도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 컨덴세이트 연료화 시스템을 가지는 LNG FPSO(100)는 액화 플랜트(110)로부터 분리되는 컨덴세이트(Condensate, Heavy hydrocarbon)를 저장하는 컨덴세이트 탱크(120)와, 컨덴세이트를 이송시키는 컨덴세이트 공급수단(130)과, 컨덴세이트 공급수단(130)으로부터 컨덴세이트를 공급받는 엔진(140)을 포함한다.

액화 플랜트(110)는 기화된 천연가스를 해저 터미널을 통해 안정적으로 이송시켜주는 STL(151; Submerged turret loading system)로부터 천연가스를 공급받는데, 이산화탄소 제거부(152) 및 수분 제거부(153)에 의해 이산화탄소와 수분이 각각 제거된 천연가스를 공급받아 액화시킨다. 이 때, 액화 플랜트(110)는 천연가스의 액화 프로세스에서 LNG의 최종 액화점에 도달하기 이전에 미리 액화됨에 따라 발생되는 컨덴세이트를 통상적인 분리시설을 이용하여 분리시킨 LNG를 카고 탱크(160; cargo tank)로 저장한다.

컨덴세이트 탱크(120)는 액화 플랜트(110)의 천연가스 액화 프로세스에서 이미 액화되어 분리된 컨덴세이트를 이송라인(121)을 통해 공급받아 저장한다.

컨덴세이트 공급수단(130)은 컨덴세이트 탱크(120)에 저장된 컨덴세이트를 엔진(140)에 연료로 공급하기 위하여 이송시키는데, 이를 위해 컨덴세이트에 펌핑력을 제공하는 이송펌프와 이송되는 컨덴세이트에 함유되는 이물질을 필터링하기 위한 필터를 포함한다.

엔진(140)은 컨덴세이트 공급수단(130)에 의해 공급되는 컨덴세이트를 연료로 사용하여 추력을 발생시키는데, 이러한 추력 발생용이 아닌 발전용일 수도 있으며, 컨덴세이트를 대신하여 가스나 MDO(Marine diesel oil) 등과 같은 다른 선박용 연료를 사용할 수 있는 다중연료 엔진이 사용된다.

엔진(140)은 컨덴세이트와 다른 선박용 연료를 선택하여 연소시킴으로써 추력이나 원하는 동력을 얻을 수 있도록 하기 위하여 연료 전환수단(141)이 마련되는데, 이 때, 가스는 STL(151)로부터 액화 플랜트(110)를 우회하여 이송되어 BOG(Boil-off gas)가 혼합되어 가스 공급수단(142)에 의해 필터링됨과 아울러 펌핑됨으로써 엔진(140)으로 공급되고, MDO는 MDO의 저장탱크로부터 MDO 공급수단(143)에 의해 필터링됨과 아울러 펌핑됨으로써 엔진(140)으로 공급된다.

본 발명에 따른 컨덴세이트 연료화 시스템을 가지는 LNG FPSO(100)는 컨덴세이트 탱크(120)에 컨덴세이트가 일정량 채워지면 경보를 발생하여 선원이 수동으로 컨덴세이트를 엔진(140)으로 공급되도록 할 수 있다. 이를 위해 컨덴세이트 탱크(120)에 컨덴세이트가 일정량 채워지면 감지신호를 출력하는 수위 감지 센서(171)와, 수위 감지 센서(171)로부터 출력되는 감지신호를 수신받아 외부로 경보를 발생시키는 경보발생부(172)를 더 포함할 수 있다.

경보발생부(172)는 외부로 경보음을 발생시키는 경보 스피커이거나, 광을 점멸하는 경보등이거나, 경보 메시지를 출력하는 디스플레이수단 등이 사용될 수 있다.

컨덴세이트 탱크(120)에 저장된 컨덴세이트가 엔진(140)으로 공급되기에 부족할 경우 이를 감지하여 경보발생부(172)로 감지신호를 출력하는 저수위 감지 센서(174)가 컨덴세이트 탱크(120)에 마련될 수 있다.

이 때, 경보발생부(172)는 저수위 감지 센서(174)로부터 출력되는 감지신호에 의해 외부로 경보를 발생시킬 수 있는데, 이러한 경보는 수위 감지 센서(171)의 감지신호를 수신할 때 발생하는 경보와는 구별되는 경보를 발생시키는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 컨덴세이트 연료화 시스템을 가지는 LNG FPSO(100)는 컨덴세이트 탱크(120)에 일정량의 컨덴세이트가 채워지면 컨덴세이트를 자동으로 엔진(140)으로 공급하도록 구성될 수 있다. 이를 위해 컨덴세이트 탱크(120)에 컨덴세이트가 일정량 채워지면 감지신호를 출력하는 수위 감지 센서(171)와, 수위 감지 센서(171)로부터 감지신호를 수신받아 엔진(140)이 컨덴세이트 탱크(120)의 컨덴세이트를 연료로 사용할 수 있도록 컨덴세이트 공급수단(130)을 제어하는 제어 부(173)를 더 포함할 수 있다.

제어부(173)는 컨덴세이트의 공급 제어는 물론 엔진(140)에 컨덴세이트를 공급하게 되거나 중지하게 될 경우 다른 선박용 연료의 사용을 중지시키거나 사용을 재개할 수 있도록 연료 전환수단(141), 가스 공급수단(142), MDO 공급수단(143)을 각각 제어할 수 있도록 함이 바람직하다.

제어부(173)는 컨덴세이트 탱크(120)로부터 컨덴세이트를 엔진(140)으로 공급함에 따라 컨덴세이트 탱크(120)에 저장되는 컨덴세이트가 소모됨으로써 엔진(140)으로 공급되기에 부족할 경우 이를 감지하도록 컨덴세이트 탱크(120)에 설치되는 저수위 감지 센서(174)를 통해서 감지신호를 수신받아 엔진(140)이 다른 선박용 연료를 사용하도록 컨덴세이트 공급수단(130), 가스 공급수단(142), MDO 공급수단(143) 및 연료 전환수단(141)을 각각 제어할 수 있다.

이와 같은 구성을 본 발명에 따른 컨덴세이트 연료화 시스템을 가지는 LNG FPSO의 작용 및 작동을 설명하면 다음과 같다.

액화 플랜트(110)에 의해 분리된 컨덴세이트는 컨덴세이트 탱크(120)에 저장되고, 컨덴세이트 탱크(120)에 일정량 이상의 컨덴세이트가 채워지면 이를 수위 감지 센서(171)를 통해서 인식하는 제어부(173)가 컨덴세이트 공급수단(130)을 구동시킴으로써 엔진(140)에 컨덴세이트가 공급되도록 한다. 이 때, 제어부(173)는 가스 공급수단(142)과 MDO 공급수단(143)에 의한 다른 선박용 연료의 공급을 중지시킴과 아울러 연료 전환수단(141)을 제어함으로써 엔진(140)이 컨덴세이트를 연소시킴으로써 추력이나 발전 등에 필요한 동력을 발생시키도록 한다.

컨덴세이트 탱크(120)에 액화 플랜트(110)로부터 이송되는 컨덴세이트가 소모되어 컨덴세이트를 연료로서 사용하기 어려운 경우 저수위 감지 센서(174)로부터 이를 인식한 제어부(173)는 컨덴세이트 공급수단(130)을 중지시키고, 가스 또는 MDO가 엔진(140)으로 공급되어 연료로서 사용될 수 있도록 가스 공급수단(142) 또는 MDO 공급수단(143)을 동작시킴과 아울러 연료 전환수단(141)을 제어한다.

한편, 제어부(173)를 대신하여 컨덴세이트 탱크(120)에 컨덴세이트가 일정량 이상 채워짐으로써 발생되는 경보에 의해 선원이 컨덴세이트를 엔진(140)의 연료로 사용할 수 있도록 상기한 바와 같은 동작들을 수동적으로 수행할 수도 있다.

이와 같은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 따르면, 천연가스의 액화 프로세스 중에 발생되는 컨덴세이트를 엔진의 연료로서 활용할 수 있도록 함으로써 에너지 절약에 기여함과 아울러 비용을 절감하고, 컨덴세이트를 계속적으로 활용할 수 있기 때문에 컨덴세이트의 저장을 위한 대용량의 탱크를 필요로 하지 않으므로 장치의 규모 및 설치 비용을 줄일 수 있는 효과를 가지고 있다

이상에서와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하며, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다할 것이다.

도 1은 종래의 기술에 따른 LPG와 컨덴세이트를 동시 저장하는 선박을 도시한 단면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 컨덴세이트 연료화 시스템을 가지는 LNG FPSO를 도시한 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : 액화 플랜트 120 : 컨덴세이트 탱크

121 : 이송라인 130 : 컨덴세이트 공급수단

140 : 엔진 141 : 연료 전환수단

142 : 가스 공급수단 143 : MDO 공급수단

151 : STL 152 : 이산화탄소 제거부

153 : 수분 제거부 160 : 카고 탱크

171 : 수위 감지 센서 172 : 경보 발생부

173 : 제어부 174 : 저수위 감지 센서

Claims

천연가스를 액화시키기 위한 액화 플랜트를 가지는 LNG FPSO에 있어서,

상기 액화 플랜트로부터 분리되는 컨덴세이트를 저장하는 컨덴세이트 탱크와,

상기 컨덴세이트 탱크에 저장된 컨덴세이트를 연료로 공급하기 위하여 이송시키는 컨덴세이트 공급수단과,

상기 컨덴세이트 공급수단에 의해 공급되는 컨덴세이트가 연료로 사용되거나, 상기 컨덴세이트를 대신하여 다른 선박용 연료가 사용되는 엔진

을 포함하는 컨덴세이트 연료화 시스템을 가지는 LNG FPSO.
제 1 항에 있어서,

상기 컨덴세이트 탱크에 컨덴세이트가 일정량 채워지면 감지신호를 출력하는 수위 감지 센서와,

상기 수위 감지 센서로부터 출력되는 감지신호를 수신받아 외부로 경보를 발생시키는 경보발생부

를 더 포함하는 컨덴세이트 연료화 시스템을 가지는 LNG FPSO.
제 1 항에 있어서,

상기 컨덴세이트 탱크에 컨덴세이트가 일정량 채워지면 감지신호를 출력하는 수위 감지 센서와,

상기 수위 감지 센서로부터 감지신호를 수신받아 상기 엔진이 상기 컨덴세이트 탱크의 컨덴세이트를 연료로 사용할 수 있도록 상기 컨덴세이트 공급수단을 제어하는 제어부

를 포함하는 컨덴세이트 연료화 시스템을 가지는 LNG FPSO.
제 1 항에 있어서,

상기 엔진은,

상기 컨덴세이트와 상기 다른 선박용 연료를 선택하여 연소시키기 위한 연료 전환수단이 마련되는 것

을 특징으로 하는 컨덴세이트 연료화 시스템을 가지는 LNG FPSO.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 컨덴세이트 탱크에 저장된 컨덴세이트가 상기 엔진으로 공급되기에 부족할 경우 이를 감지하여 상기 경보발생부 또는 상기 제어부로 감지신호를 출력하는 저수위 감지 센서

를 더 포함하는 컨덴세이트 연료화 시스템을 가지는 LNG FPSO.