KR101623171B1

KR101623171B1 - 증발가스 재액화 시스템

Info

Publication number: KR101623171B1
Application number: KR1020150125519A
Authority: KR
Inventors: 신현준; 최동규; 문영식; 안수경; 이준채
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2015-09-04
Filing date: 2015-09-04
Publication date: 2016-05-31

Abstract

증발가스 재액화를 위한 장치가 개시된다. 본 발명에 따르면 대용량의 압축기를 구비하지 않고도 리던던시 설계를 위해 추가적으로 구비된 압축기를 이용하여 증발가스 재액화를 위한 냉열을 추가적으로 공급할 수 있다. 따라서, 동일한 용량의 압축기를 구비하고도 증발가스의 재액화 용량이 향상된다.

Description

증발가스 재액화 시스템{BOG Reliquefaction System}

본 발명은 증발가스를 재액화하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 증발가스를 재액화하는 동시에 증발가스를 압축하여 증발가스를 연료로 하는 엔진 등에 공급하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

액화천연가스(Liquefied natural gas, LNG)는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제한 후 액화시킨 것을 말한다. 주성분은 메탄이며 상압에서 섭씨 -163도에서 액화된다.

이러한 액화천연가스는 에너지의 수요가 증가하는 동시에 액화천연가스를 채취 및 운반하는 기술등이 발전하면서 기존에 시장성이 떨어진다고 판단되던 해상의 중소규모 가스전에 대해서도 개발이 활발하게 진행되고 있다.

해상의 가스전에서 채취한 액화천연가스는 섭씨 -163도라는 극저온에서 액화됨에도 불구하고 액화시킬 경우 기체 상태일 때에 비해 부피가 약 1/600이 되므로 액화천연가스를 운반하기 위해서는 액화천연가스를 저장하기 위한 탱크는 물론 액화천연가스의 액화 및 단열 장치들이 필수적으로 구비되어야 한다.

그러나 단열 장치에도 불구하고 외부와의 완벽한 단열이 불가능함으로 인해 액화천연가스를 저장하는 탱크 내부에서는 지속적으로 액화천연가스가 증발하는 현상이 일어나는데 이렇게 증발하는 액화천연가스를 증발가스(Boil Off Gas, BOG)라고 한다. 이러한 증발가스가 액화천연가스를 저장하는 탱크 내부에 계속 축적될 경우 탱크 내부의 압력이 증가하여 탱크의 안정성이 떨어지고 해상 환경으로 인한 탱크 내부의 유동과 맞물려 증발가스의 생성이 가속화되는 문제가 발생한다. 따라서, 이러한 증발가스를 재액화시켜 탱크로 돌려보내는 증발가스 재액화 설비가 구비되어야 한다.

이러한 증발가스를 재액화하기 위한 방법으로는 별도의 냉매를 구비하여 증발가스를 냉매와 열교환하여 재액화하는 방법, 및 별도의 냉매가 없이 증발가스 자체를 냉매로 하여 재액화하는 방법 등이 있다. 특히, 후자의 방법을 채용한 시스템을 부분 재액화 시스템(Partial Re-liquefaction System, PRS)이라고 한다.

이러한 부분 재액화 시스템에서는 압축기가 필요한데 이러한 압축기는 액화천연가스를 저장하고 있는 탱크에서 배출된 증발가스를 압축하는 역할을 한다.

따라서, 증발가스를 압축하기 위한 압축기의 용량에 따라 부분 재액화 시스템에서 이루어지는 증발가스 재액화 용량이 정해지게 된다. 그러나, 부분 재액화 시스템을 가동함에 있어 탱크에서 배출되는 증발가스의 양이 예상보다 많아지는 등의 상황이 발생하는 경우 압축기 용량의 한계로 인해 증발가스의 즉각적인 처리가 불가능한 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 동일한 압축기를 설치하더라도 기존의 부분 재액화 시스템에 비해 향상된 증발가스 재액화 성능을 발휘할 수 있는 증발가스 재액화를 위한 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 액화천연가스를 저장하는 저장 탱크; 상기 저장 탱크 하류에 구비되며 상기 저장 탱크에서 발생하는 증발가스를 공급받는 냉열 회수 유닛; 상기 냉열 회수 유닛 하류에 구비되며 상기 냉열 회수 유닛으로부터 배출되는 증발가스를 압축하는 압축기; 상기 압축기 하류에 구비되며 상기 쿨러로부터 배출되는 증발가스 중 일부를 팽창시키는 제1 팽창수단; 및 상기 제1 팽창수단 하류에 구비되며 상기 제1 팽창수단으로부터 감압되어 배출되는 기액 혼합물을 기체와 액체로 분리하는 기액 분리기; 를 포함하고, 상기 증발가스는 상기 저장 탱크에서 발생하는 증발가스와 상기 기액 분리기에서 배출되는 기체가 상기 냉열 회수 유닛으로 공급되는 제1 흐름; 상기 냉열 회수 유닛으로부터 배출되어 연료 수요처로 공급되는 제2 흐름; 상기 압축기 하류에서 상기 제2 흐름으로부터 분기하는 제3 흐름; 상기 압축기 하류에서 상기 제2 흐름으로부터 분기하여 상기 냉열 회수 유닛으로 공급되는 제4 흐름; 을 포함하며, 상기 냉열 회수 유닛에서 상기 제1 흐름과 상기 제4 흐름이 열교환하며 상기 압축기는 복수개이며 병렬로 구비되는 증발가스 재액화를 위한 장치가 제공된다.

상기 압축기의 하류 및 상기 제1 팽창수단의 상류에 구비되며 상기 압축기로부터 배출되는 상기 제3 흐름을 냉각시키는 열교환기; 상기 열교환기의 하류에 구비되며 상기 제3 흐름을 팽창시켜 추가로 냉각시키는 제2 팽창수단; 을 포함하며, 상기 증발가스는 상기 냉열 회수 유닛으로부터 상기 열교환기로 공급되는 제5 흐름; 을 포함하며, 상기 제2 팽창수단에서 배출되는 제3 흐름은 상기 열교환기에서 열교환을 통해 상기 제5 흐름 및 상기 제2 팽창수단에 공급되기 전의 제3 흐름을 냉각시킬 수 있다.

상기 압축기에서 상기 제2 흐름은 10 내지 100 bar로 압축될 수 있다.

상기 압축기 하류에 구비되며 압축된 증발가스를 쿨링하는 쿨러; 를 더 포함하고, 상기 쿨러는 해수 또는 공기를 이용하여 상기 제2 흐름을 쿨링할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 저장 탱크에서 발생하는 증발가스를 재액화하기 위한 방법에 있어서, 증발가스를 압축하는 주 압축기의 용량보다 상기 저장 탱크로부터 배출되는 증발가스의 양이 더 많은 경우, 리던던시(redundancy)를 만족하기 위해 구비된 압축기를 구동해 상기 저장 탱크로부터 배출되는 증발가스를 모두 압축하는 증발가스 재액화를 위한 방법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 증발가스 재액화를 위한 부분 재액화 시스템에 있어 압축기의 용량을 증가시키지 않고도 증발가스를 재액화하기 위한 냉열을 추가적으로 공급할 수 있어 재액화 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 증발가스의 배출량 등 상황에 따라 일부 압축기의 가동은 중단시킨 채로 부분 재액화 시스템을 구동할 수 있어 냉매 유량 및 냉열 공급의 유동적인 제어가 가능하다는 효과도 발생한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화를 위한 장치를 도시한 개략 구성도이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명될 것이나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화를 위한 장치를 도시한 개략 구성도이다. 한편, 본 발명에서 언급되는 증발가스는 LNG가 기화하여 발생하는 증발가스는 물론 LPG가 기화하여 발생하는 증발가스를 모두 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화를 위한 장치는 액화가스를 저장하는 저장 탱크(1), 저장 탱크(1) 하류에 구비되는 냉열 회수 유닛(10), 및 냉열 회수 유닛(10) 하류에 구비되는 제1 압축기(20) 및 제2 압축기(22)를 포함한다. 저장 탱크(1)에서 자연적으로 발생된 후 배출된 증발가스는 증발가스 공급라인(L1)을 통해 유동하여 연료 수요처(80)에 공급된다. 냉열 회수 유닛(10)은 증발가스 공급라인(L1)에 구비되어 저장 탱크(1)에서 배출된 직후의 증발가스로부터 냉열을 회수할 수 있다. 냉열 회수 유닛(10)은 저장 탱크에서 발생하는 증발가스 및 하기에서 설명될 기액 분리기(70)로부터 배출되는 기체를 공급받는다. 제1 압축기(20) 및 제2 압축기(22)는 냉열 회수 유닛(10)으로부터 배출되는 증발가스를 압축한다. 제1 압축기(20)와 제2 압축기(22)는 병렬로 구비된다. 제1 압축기(20) 및 제2 압축기(22)는 동일한 성능의 압축기일 수 있다. 제2 압축기(22)는 제1 압축기(20)의 리던던시(Redundancy)설계를 만족하기 위한 압축기일 수 있다. 제1 압축기(20)는 증발가스 공급라인(L1) 상에 설치될 수 있다. 제2 압축기(22)는 제1 압축기(20) 상류의 증발가스 공급라인(L1)으로부터 분기하여 제1 압축기(20) 하류의 증발가스 공급라인(L1)에 연결되는 리던던시 라인(L2)에 구비될 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에서는 압축기가 2개인 경우를 도시하였지만 이는 단순히 예시적일 뿐이며 압축기는 3개 이상이 병렬로 구비될 수도 있다. 압축기(20, 22)에서는 증발가스를 10 내지 100 bar로 압축할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화를 위한 장치는 압축기(20, 22) 하류에 구비되며 압축된 증발가스를 쿨링하는 쿨러(30, 32)를 더 포함할 수 있다. 쿨러는 증발가스 공급라인(L1) 상의 제1 압축기(20)의 하류에 구비되는 제1 쿨러(30), 및 리던던시 라인(L2) 상의 제2 압축기(22)의 하류에 구비되는 제2 쿨러(32)를 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만 쿨러(30, 32)는 외부로부터 유입된 해수, 청수 또는 공기와의 열교환을 통해 압축기(20, 22)에서 압축된 증발가스를 냉각시킬 수 있다. 한편, 압축기(20, 22)는 각각 다단 압축기일 수 있다. 따라서 도 1에 도시되어 있지는 않지만 제1 압축기(20) 및 제2 압축기(22)가 다단 압축기일 경우 복수개의 압축부가 압축기(20, 22) 내에 직렬로 구비될 수 있다. 도 1에는 하나의 압축기(20, 22)에 의해 증발가스를 연료 수요처(80)에서 요구하는 압력까지 압축하는 것으로 도시되어 있으나, 위에서 말한 바와 같이 압축기(20, 22)가 다단 압축기인 경우 증발가스는 복수개의 압축부에 의해 복수번 압축될 수 있다. 한편, 압축기(20, 22)가 다단 압축기인 경우 압축기 내부에는 쿨러(30, 32)가 복수개로 직렬 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화를 위한 장치는 쿨러(30, 32) 하류에 구비되며 쿨러(30, 32)로부터 배출되는 증발가스 중 일부를 팽창시키는 제1 팽창수단(50), 및 제1 팽창수단(50) 하류에 구비되며 제1 팽창수단(50)으로부터 감압되어 배출되는 기액 혼합물을 기체와 액체로 분리하는 기액 분리기(70)를 포함할 수 있다. 제1 팽창수단(50)은 증발가스를 팽창시켜 감압 및 냉각시킴으로써 증발가스로부터 기액 혼합물로 생성할 수 있는 모든 수단을 포함한다. 제1 팽창수단(50)은 일례로 줄-톰슨(Joule-Thomson) 밸브일 수 있다.

제1 팽창수단(50) 및 기액 분리기(70)는, 증발가스 공급라인(L1)의 제1 압축기(20) 하류 측에서 분기하여 저장 탱크(1)로 복귀하는 증발가스 복귀라인(L3) 상에 구비된다. 증발가스 복귀라인(L3)을 통해 유동하는 증발가스는 냉열 회수 유닛(10)을 통과하면서 저장 탱크(1)에서 배출된 직후의 증발가스와의 열교환을 통해 냉각될 수 있다.

기액 분리기(70)에서 분리된 액체는 증발가스 복귀라인(L3)을 통해 저장 탱크(1)로 복귀하고, 기액 분리기(70)에서 분리된 기체는 기액 분리기(70)로부터 냉열 회수 유닛(10) 상류의 증발가스 공급라인(L1)까지 연장하는 기체 혼합라인(L4)을 통해 냉열 회수 유닛(10)으로 공급된다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화를 위한 장치는 쿨러(30, 32)의 하류 및 제1 팽창수단(50)의 상류에 구비되는 열교환기(40), 및 열교환기(40)의 하류에 구비되는 제2 팽창수단(60)을 포함할 수 있다.

열교환기(40)는 증발가스 복귀라인(L3)에 구비된 제1 팽창수단(50)의 상류측에 구비되어 냉열 회수 유닛(10)을 통과하면서 1차적으로 냉각된 증발가스를 추가로 냉각시킬 수 있다.

열교환기(40)에서 증발가스를 추가적으로 냉각시키기 위하여, 제1 압축기(20) 하류의 증발가스 공급라인(L1)으로부터 분기하여 제1 압축기(20) 상류의 증발가스 공급라인(L1)에 연결되는 재순환 라인(L5)을 통해 제1 압축기(20)에서 압축된 증발가스가 열교환기(40)에 공급된다.

재순환 라인(L5)에는 제2 팽창수단(60)이 구비된다. 제1 압축기(20)에서 압축된 증발가스는 제2 팽창수단(60)에서 감압되면서 온도가 낮아진다. 제2 팽창수단을 통해 온도가 낮아진 증발가스는 열교환기(40)에서 열교환을 통해 증발가스 복귀라인(L3)을 통해 공급되는 제5 흐름(108) 및 제2 팽창수단(60)으로 공급되기 전의 제3 흐름(104)을 냉각시킨다.

그리고, 압축기(20, 22)의 하류에 구비되며 압축기(20, 22)로부터 배출되는 증발가스 중 일부를 공급받는 연료 수요처(80)를 포함할 수 있다. 연료 수요처(80)는 증발가스를 연료로 구동되는 엔진, 발전기 등일 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화를 위한 장치의 작용을 용이하게 설명하기 위해 증발가스의 주요 흐름을 정의한다. 즉, 본 명세서에서는, 저장 탱크(1)에서 발생하는 증발가스와 기액 분리기(70)에서 배출되는 기체가 냉열 회수 유닛(10)으로 공급되는 흐름을 제1 흐름(100), 냉열 회수 유닛(10)에서 압축기(20, 22)로 공급된 후에 압축기(20, 22)로부터 배출되어 연료 수요처(80)로 공급되는 흐름을 제2 흐름(102), 압축기(20, 22) 하류에서 제2 흐름(102)으로부터 분기하여 열교환기(40)로 공급되는 흐름을 제3 흐름(104), 압축기(20, 22) 하류에서 제2 흐름(102)으로부터 분기하여 냉열 회수 유닛(10)으로 공급되는 흐름을 제4 흐름(106), 냉열 회수 유닛(10)으로부터 열교환기(40)로 공급되는 흐름을 제5 흐름(108)으로 정의한다. 제1 흐름(100)은 냉열 회수 유닛(10)을 통과하면서 제2 흐름(102)이 되고, 제4 흐름(106)은 냉열 회수 유닛(10)을 통과하면서 제5 흐름(108)이 된다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화를 위한 장치에서는 액체 또는 기체 상태인 증발가스의 유량의 흐름을 제어하기 위한 다수의 밸브를 포함할 수 있다. 즉, 압축기(20, 22)의 상류, 쿨러(30, 32)의 하류, 열교환기(40)의 상류로서 제3 흐름(104)이 열교환기(40)로 공급되는 라인 상, 냉열 회수 유닛(10)의 상류로서 제4 흐름(106)이 냉열 회수 유닛(10)으로 공급되는 라인 상, 기액 분리기의 하류로서 기액 분리기에서 배출되는 액체 및 기체가 각각 저장 탱크(1)와 냉열 회수 유닛(10)으로 공급되는 라인 상에 밸브가 구비될 수 있는데 이러한 밸브들은 저장 탱크(1)로부터 배출되는 증발가스의 배출량, 또는 연료 수요처(80)에서 필요로 하는 증발가스 공급량 등의 상황에 따라 액체 또는 기체 상태인 증발가스의 유량의 흐름을 제어하는 역할을 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화를 위한 장치의 작용을 설명한다.

액체 상태의 액화가스를 저장하는 저장 탱크(1)에서 생성되는 기체상태의 증발가스는 냉열 회수 유닛(10)으로 공급된다. 이때, 저장 탱크(1)에서 생성되는 기체 상태의 증발가스는 기액 분리기(70)에서 배출되는 기체 상태의 증발가스와 만나 제1 흐름(100)을 형성하게 된다. 궁극적으로 냉열 회수 유닛(10)으로 공급되는 유체는 제1 흐름이다.

한편, 냉열 회수 유닛(10)은 이러한 제1 흐름이 갖고 있는 냉열을 회수하여 다른 증발가스를 냉각시키는 역할을 한다. 즉, 냉열 회수 유닛(10)은 제1 흐름이 갖고 있는 냉열을 회수하여, 그 냉열을 압축기(20, 22)를 통과하면서 가압된 제2 흐름 중 냉열 회수 유닛(10)으로 다시 공급되는 흐름, 즉, 제4 흐름(106)에 전달하는 역할을 수행한다. 따라서, 냉열 회수 유닛(10)에서는 제1 흐름과 제4 흐름간의 열교환이 일어나게 되어 제1 흐름(100)은 가열되고 제4 흐름(106)은 냉각된다. 이렇게 가열된 제1 흐름(100)은 제2 흐름(102)이 되고, 냉각된 제4 흐름(106)은 제5 흐름(108)이 된다. 즉, 제1 흐름(100)과 제2 흐름(102), 그리고 제4 흐름(106)과 제5 흐름(108)은 각각 온도 및 압력 등의 상태량에 있어서만 상이할 뿐 유량은 동일한 흐름이다.

냉열 회수 유닛(10)에서 배출되는 제2 흐름(102)은 압축기(20, 22)로 공급된다. 제2 흐름(102)는 압축기(20, 22)에서 압축된다. 압축기(20, 22)에서 압축되는 압력은 연료 수요처(80)에서 요구하는 압력에 따라 달라질 수 있는데 일례로 연료 수요처(80)가 선박 추진용 엔진이고 요구되는 증발가스의 압력이 10 내지 100 bar인 경우 압축기(20, 22)는 그러한 요구조건에 맞게 증발가스를 압축시킬 수 있다.

한편, 저장 탱크(1)에서 배출되는 증발가스의 양에 따라 재액화에 필요한 냉열의 양이 변하거나 연료 수요처(80)에서 요구되는 증발가스의 양이 변하는 경우 그에 맞춰 복수의 압축기(20, 22) 중 일부만이 가동되거나 전부가 가동될 수 있다. 예를 들어, 재액화되어야 하는 증발가스의 양, 또는 연료 수요처(80)에 공급되어야 하는 증발가스의 양이 복수개의 압축기(20, 22) 중 하나만 가동해도 처리가능한 경우 압축기(20, 22) 상류와 하류에 구비된 밸브들을 개폐 조작하여 제1 압축기(20) 또는 제2 압축기(22)에만 증발가스가 공급되도록 구동하여 증발가스를 처리할 수 있다. 그러나 재액화되어야 하는 증발가스의 양이 모든 압축기(20, 22)를 가동하여야 처리가능한 경우에는 압축기(20, 22) 상류와 하류에 구비된 밸브를 모두 개방하여 증발가스를 처리할 수 있다. 따라서, 모든 압축기(20, 22)를 구동하는 경우 압축기를 하나만 구동하는 경우에 비해 증발가스 재액화에 필요한 냉열을 추가적으로 공급할 수 있어 재액화 용량이 증가하는 효과가 발생한다.

특히, 이러한 효과는 고장 등으로 인해 구성의 일부가 작동하지 못하는 경우에 대비해 동일한 구성을 예비적으로 구비하는 리던던시(Redundancy) 설계를 하는 경우 극대화된다. 즉, 압축기의 용량을 제대로 사용하지 않는 많은 상황에서 증발가스의 처리를 위해 지나치게 큰 대용량의 압축기를 구비할 필요가 없이 적정 용량의 압축기를 구비하여, 일반적인 환경에서는 주 압축기만을 구동하되, 주 압축기만으로 증발가스를 처리하지 못하는 상황에서는, 리던던시 설계를 위해 구비되며 주 압축기와 동일한 용량인, 보조 압축기를 같이 구동하여 초과 증발가스를 처리할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의할 경우 대용량 압축기를 구비함으로써 발생하는 공간 확보 문제 및 비용 문제를 해결할 수 있다. 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화를 위한 장치에서는 제1 압축기(20)가 주 압축기, 제2 압축기(22)가 리던던시 설계를 위한 보조 압축기일 수 있다.

한편, 압축기(20, 22)에서 압축된 제2 흐름(102)은 연료 수요처(80)에 공급된다. 한편, 압축기(20, 22)에서 배출된 제2 흐름(102) 중 일부는 제4 흐름(106)으로써 냉열 회수 유닛(10)으로 공급된다. 또한, 압축기(20, 22)에서 배출된 제2 흐름(102) 중 다른 일부는 제3 흐름(104)으로써 열교환기(40)로 공급된다.

한편, 증발가스의 재액화 과정에 있어서 열교환기(40)는 압축기(20, 22)가 증발가스를 비교적 저압으로 압축시킬 때 특히 유용하다. 즉, 증발가스를 압축기에서 100 bar에 가까운 고압으로 압축하는 경우 냉열 회수 유닛(10)에서 제4 흐름(106)을 냉각시켜 제5 흐름(108)으로 만든 후 열교환기가 없이 바로 제1 팽창수단(50) 및 기액 분리기(70)로 통과시켜도 증발가스의 재액화 효율이 우수하나 압축기에서 증발가스를 저압으로 압축할 경우 증발가스의 재액화 효율이 떨어질 수 있다. 따라서, 압축기(20, 22)에서 증발가스를 예를 들어, 10 bar에 가까운 저압으로 압축할 경우, 제1 팽창수단(50)으로 공급하기 전에 제5 흐름(108)을 열교환기(40)에 의해 한번 더 냉각시킴으로써 증발가스의 재액화 효율을 향상시킬 수 있다.

열교환기(40)로 공급되는 제3 흐름(104)은 열교환기(40)로부터 배출된 후 제2 팽창수단(60)에서 감압 및 냉각된 후 다시 열교환기(40)로 공급된 후 다시 열교환기(40)로부터 배출된다. 이 때, 열교환기(40)로 처음 공급되는 제3 흐름(104)은 제2 팽창수단(60)에서 감압 및 냉각된 후 다시 열교환기(40)로 공급되는 제3 흐름(104)과 열교환하여 냉각된다. 이렇게 두번에 거쳐 열교환기(40)로 공급 및 열교환기(40)로부터 배출된 제3 흐름(104)은 다시 압축기(20, 22) 상류에 합류하여 압축기(20, 22)로 공급된다.

한편, 냉열 회수 유닛(10)에서 제1 흐름(100)과 열교환하여 냉각된 제4 흐름(106)은 제5 흐름(108)이 되어 열교환기(40)로 공급된다. 열교환기(40)로 공급된 제5 흐름(108)은 열교환기(40)에서 배출된 후 제2 팽창수단(60)으로 공급되어 감압 및 냉각된 후 다시 열교환기(40)로 공급되는 제3 흐름(104)과 열교환하여 냉각된다. 이후, 열교환기(40)에서 배출된 제5 흐름(108)은 제1 팽창수단(50)을 통과하는데 이 과정에서 감압 및 냉각과정이 일어나게 된다. 이로 인해 제5 흐름(108)은 기체와 액체가 혼합된, 기액 혼합물 상태가 된다. 제1 팽창수단(50)으로부터 배출된 제5 흐름(108)은 기액 분리기(70)를 통과하면서 기체와 액체로 분리되고 이 중 액체는 저장 탱크(1)로 공급되며 기체는 다시 냉열 회수 유닛(10)으로 공급되어 상기 과정들을 반복하게 된다.

L1 : 증발가스 공급라인 L2 : 리던던시 라인
L3 : 증발가스 복귀라인 L4 : 기체 혼합라인
L5 : 재순환 라인 1 : 저장 탱크
10 : 냉열 회수 유닛 20 : 제1 압축기
22 : 제2 압축기 30 : 제1 쿨러
32 : 제2 쿨러 40 : 열교환기
50 : 제1 팽창수단 60 : 제2 팽창수단
70 : 기액 분리기 80 : 연료 수요처
100 : 제1 흐름 102 : 제2 흐름
104 : 제3 흐름 106 : 제4 흐름
108 : 제5 흐름

Claims

저장탱크에서 발생하는 증발가스를 재액화시키는 시스템에 있어서,
상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스의 일부(이하, ‘a 유체’라고 한다.)를 압축시키는 제1 압축기;
상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스의 다른 일부(이하, ‘b 유체’라고 한다.)를 압축시키는 제2 압축기;
상기 a유체와 상기 b유체가 합류된 흐름의 일부(이하, ‘c 유체’라고 한다.)를 팽창시키는 제2 팽창수단;
상기 a유체와 상기 b유체가 합류된 흐름의 다른 일부(이하, ‘d 유체’라고 한다.)를 냉각시키는 열교환기;
상기 열교환기에 의해 냉각된 상기 d유체를 팽창시키는 제1 팽창수단;을 포함하고,
상기 열교환기는, 상기 제2 팽창수단에 의해 팽창된 상기 c 유체를 냉매로 상기 d 유체를 열교환시켜 냉각시키는, 증발가스 재액화 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 냉매로 상기 d유체를 열교환시켜 냉각시키는 냉열 회수 유닛을 더 포함하는, 증발가스 재액화 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 d유체는 상기 냉열 회수 유닛에서 1차로 냉각되고, 상기 열교환기에서 2차로 냉각된 후, 상기 제1 팽창수단에 의해 팽창되어 재액화되는, 증발가스 재액화 시스템.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 c 유체는 상기 열교환기를 통과한 후 상기 제2 팽창수단으로 공급되고,
상기 열교환기는, 상기 제2 팽창수단을 통과하기 전의 상기 c 유체, 상기 제2 팽창수단을 통과한 후의 상기 c 유체, 및 상기 d 유체를 열교환시키는, 증발가스 재액화 시스템.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 팽창수단 및 상기 열교환기를 통과한 상기 c 유체는, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스와 합류되는, 증발가스 재액화 시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 제2 팽창수단 및 상기 열교환기를 통과한 상기 c 유체는, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스와 합류되는, 증발가스 재액화 시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 제1 팽창수단을 통과한 상기 d 유체 중, 재액화된 액화천연가스와 기체 상태로 남아있는 증발가스를 분리하는 기액 분리기를 더 포함하고,
상기 기액 분리기에 의해 분리된 액화천연가스는 상기 저장탱크로 보내지고,
상기 기액 분리기에 의해 분리된 증발가스는 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스와 합류되는, 증발가스 재액화 시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 a유체와 상기 b유체가 합류된 흐름 중, 상기 c 유체와 상기 d유체를 제외한 나머지 흐름은 연료 수요처로 보내지는, 증발가스 재액화 시스템.
청구항 8에 있어서,
상기 제1 압축기 및 상기 제2 압축기는 증발가스를 10 내지 100 bar로 압축시키는, 증발가스 재액화 시스템.