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KR102287303B1 - 액화가스 재기화 시스템 및 이를 구비하는 선박 - Google Patents

액화가스 재기화 시스템 및 이를 구비하는 선박 Download PDF

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KR102287303B1
KR102287303B1 KR1020170094190A KR20170094190A KR102287303B1 KR 102287303 B1 KR102287303 B1 KR 102287303B1 KR 1020170094190 A KR1020170094190 A KR 1020170094190A KR 20170094190 A KR20170094190 A KR 20170094190A KR 102287303 B1 KR102287303 B1 KR 102287303B1
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liquefied gas
storage tank
gas storage
vaporizer
transfer pump
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KR1020170094190A
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윤여범
이태영
허희승
김대수
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현대중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 액화가스 재기화 시스템 및 이를 구비하는 선박에 관한 것으로서, 액화가스를 저장하고 내부에 이송펌프를 갖는 복수 개의 액화가스 저장탱크; 및 액화가스를 기화시켜 수요처로 공급하는 기화기를 포함하며, 상기 액화가스 저장탱크는, 복수 개의 제1 액화가스 저장탱크; 및 상기 제1 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 전달받는 제2 액화가스 저장탱크를 포함하고, 상기 제2 액화가스 저장탱크에 마련되는 이송펌프는, 상기 제1 액화가스 저장탱크에 마련되는 이송펌프보다 높은 압력으로 액화가스를 가압하여 상기 기화기로 전달하는 것을 특징으로 한다.

Description

액화가스 재기화 시스템 및 이를 구비하는 선박{Regasification System of liquefied Gas and Ship Having the Same}
본 발명은 액화가스 재기화 시스템 및 이를 구비하는 선박에 관한 것이다.
최근 환경 규제 등이 강화됨에 따라, 각종 연료 중에서 친환경 연료에 가까운 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)의 사용이 증대되고 있다. 액화천연가스는 일반적으로 LNG 운반선을 통해 운반되는데, 이때 액화천연가스는 1기압 하에서 -162℃도 이하로 온도를 내려서 액체 상태로 LNG 운반선의 탱크에 보관될 수 있다. 액화천연가스는 액체 상태가 될 경우 기체 상태 대비 부피가 600분의 1로 축소되므로 운반 효율이 증대될 수 있다.
그런데 액화천연가스는 액체 상태가 아닌 기체 상태로 소비되는 것이 일반적이어서, 액상으로 저장 및 운송되는 액화천연가스는 재기화되어야 할 필요가 있는바 재기화 설비가 사용된다.
이때 재기화 설비는 LNG 운반선, FLNG, FSRU 등의 선박에 탑재되거나 또는 육상 등에 마련될 수 있으며, 재기화 설비는 해수 등의 열원을 이용하여 액화천연가스를 가열함으로써 재기화를 구현한다.
그런데 액상의 액화천연가스는 -160도에 가까운 극저온 상태에 놓여있기 때문에, 열교환 시 열원과의 온도차이가 크게 벌어지면 액화천연가스를 가열하는 열교환기의 내구성 등에 문제가 발생할 수 있다. 또한 해수를 이용하여 액화천연가스를 가열하는 경우에는 열교환기에 부식이 발생할 우려가 있다.
따라서 최근에는 액상으로 저장되어 있는 액화천연가스를 재기화하는 과정에서, 각종 구성들을 안정적으로 가동할 수 있으면서 재기화 설비를 간소화하는 방향으로 많은 연구 및 개발이 이루어지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 석션드럼을 생략하여 설치공간을 대폭 줄이고 비용을 절감할 수 있는 액화가스 재기화 시스템 및 이를 구비하는 선박을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 액화가스 재기화 시스템은, 액화가스를 저장하고 내부에 이송펌프를 갖는 복수 개의 액화가스 저장탱크; 및 액화가스를 기화시켜 수요처로 공급하는 기화기를 포함하며, 상기 액화가스 저장탱크는, 복수 개의 제1 액화가스 저장탱크; 및 상기 제1 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 전달받는 제2 액화가스 저장탱크를 포함하고, 상기 제2 액화가스 저장탱크에 마련되는 이송펌프는, 상기 제1 액화가스 저장탱크에 마련되는 이송펌프보다 높은 압력으로 액화가스를 가압하여 상기 기화기로 전달하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 복수 개의 상기 제1 액화가스 저장탱크로부터 상기 제2 액화가스 저장탱크로 연결되는 액화가스 이송라인; 및 상기 제2 액화가스 저장탱크로부터 상기 기화기를 거쳐 상기 수요처로 연결되는 액화가스 공급라인을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 액화가스 저장탱크에 마련되는 이송펌프는, 상기 수요처의 요구 압력까지 액화가스를 가압하는 고압펌프일 수 있다.
구체적으로, 상기 액화가스 공급라인은, 상기 이송펌프에 의해 가압된 액화가스를 추가 가압 없이 상기 수요처로 전달할 수 있다.
구체적으로, 상기 액화가스 공급라인은, 상기 이송펌프에 의해 가압된 액화가스를 석션드럼에 의한 임시저장 없이 상기 수요처로 전달할 수 있다.
구체적으로, 복수 개의 상기 액화가스 저장탱크는, 선체 내부에 나란히 배열될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 액화가스 재기화 시스템은, 액화가스를 저장하는 복수 개의 액화가스 저장탱크; 액화가스를 기화시켜 수요처로 공급하는 기화기; 및 상기 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 가압하여 상기 기화기로 전달하는 공급펌프를 포함하며, 상기 액화가스 저장탱크는, 내부에 이송펌프를 갖는 복수 개의 제1 액화가스 저장탱크; 및 상기 이송펌프에 의해 상기 제1 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 전달받는 제2 액화가스 저장탱크를 포함하고, 상기 공급펌프는, 상기 제2 액화가스 저장탱크의 내부 또는 외부에 마련되며 상기 이송펌프보다 높은 압력으로 액화가스를 가압하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 복수 개의 상기 제1 액화가스 저장탱크로부터 상기 제2 액화가스 저장탱크로 연결되고 상기 이송펌프가 마련되는 액화가스 이송라인; 및 상기 제2 액화가스 저장탱크로부터 상기 기화기를 거쳐 상기 수요처로 연결되는 액화가스 공급라인을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 공급펌프는, 상기 수요처의 요구 압력까지 액화가스를 가압하는 고압펌프일 수 있다.
구체적으로, 상기 액화가스 공급라인은, 상기 공급펌프에 의해 가압된 액화가스를 추가 가압 없이 상기 수요처로 전달할 수 있다.
구체적으로, 상기 액화가스 공급라인은, 상기 이송펌프에 의해 가압된 액화가스를 석션드럼에 의한 임시저장 없이 상기 수요처로 전달할 수 있다.
구체적으로, 복수 개의 상기 액화가스 저장탱크는, 선체 내부에 나란히 배열될 수 있다.
본 발명에 따른 선박은, 상기 액화가스 재기화 시스템을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액화가스 재기화 시스템 및 이를 구비하는 선박은, 액화가스 저장탱크를 석션드럼으로 활용할 수 있게 하여, 석션드럼 설치로 인해 낭비되는 공간을 다른 용도로 이용할 수 있도록 함으로써 시스템 효율성을 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템의 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
이하에서 액화가스는 LPG, LNG, 에탄 등일 수 있으며, 예시적으로 LNG(Liquefied Natural Gas)를 의미할 수 있고, 증발가스는 자연 기화된 LNG 등인 BOG(Boil Off Gas)를 의미할 수 있다.
또한 이하에서 액화가스는, 액체 상태 또는 자연기화되거나 강제기화된 기체 상태 등을 모두 포괄하는 용어로 사용될 수 있으며, 다만 증발가스는 액화가스 저장탱크(10) 내에서 자연기화된 가스를 의미하는 용어로 사용될 수 있음을 알려둔다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하에서는 본 발명의 액화가스 재기화 시스템에 대해 설명하며, 본 발명은 액화가스 재기화 시스템과 이를 가지는 선박을 포함하는 것이다. 다만 이때 선박은 상선 외에도 FLNG, FSRU 등과 같은 해양플랜트를 포괄하는 표현임을 알려둔다.
또한 이하에서 고압은 100bar 이상, 저압은 30bar 미만을 의미할 수 있지만, 고압이나 저압 등의 표현은 상대적인 것일 뿐, 절대적인 수치를 의미하는 것은 아님을 알려둔다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 기화기(21)를 포함한다.
액화가스 저장탱크(10)는, 액상의 액화가스를 저장한다. 액화가스 저장탱크(10)는 약 1bar 내외의 압력으로 액화가스를 저장할 수 있으며, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스는 액화가스 저장탱크(10)의 외부로 배출된 후 기화기(21)에 의하여 기화되어 수요처(40)로 전달될 수 있다.
이때 수요처(40)는 에너지를 생산하는 엔진이나 터빈 등이거나 또는 도시가스, 일반가정 등일 수 있지만 특별히 한정되지 않으며, 수요처(40)에는 액화가스가 기화기(21)에 의해 기화된 상태로 전달될 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)는 복수 개로 마련될 수 있고, 선체(3) 내부에 나란히 배열될 수 있다. 일례로 도면과 같이 선체(3) 내부에 적어도 4개의 액화가스 저장탱크(10)가 일정한 방향(전후 방향)으로 배치될 수 있지만, 액화가스 저장탱크(10)의 개수나 배치를 위와 같이 한정하는 것은 아니다.
액화가스 저장탱크(10)는 내부에 이송펌프(11)를 갖는다. 이송펌프(11)는 잠형펌프(submerged pump)로서 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스에 잠겨있도록 설치될 수 있다.
이송펌프(11)는 액화가스 저장탱크(10)의 내부에 저장된 액화가스를 액화가스 저장탱크(10)의 외부로 배출시키는데, 이때 이송펌프(11)에 의하여 액화가스가 다소 가압될 수 있지만 이송펌프(11)에 의한 가압은 수요처(40)의 요구 압력까지 이루어지진 않을 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)는, 복수 개의 제1 액화가스 저장탱크(10a)와, 나머지의 제2 액화가스 저장탱크(10b)로 구분될 수 있다. 이때 제1 액화가스 저장탱크(10a)에 마련되는 이송펌프(11a)는, 제1 액화가스 저장탱크(10a)에 저장된 액화가스를 제2 액화가스 저장탱크(10b)로 전달한다.
이를 위해서 제1 액화가스 저장탱크(10a)로부터 제2 액화가스 저장탱크(10b)로 액화가스 이송라인(12)이 마련될 수 있으며, 액화가스 이송라인(12)은 일단이 분기되어 복수 개의 제1 액화가스 저장탱크(10a)에 연결되고, 타단이 제2 액화가스 저장탱크(10b)의 내부로 연장될 수 있으며, 액화가스 이송라인(12)에는 유량 조절을 위한 액화가스 이송밸브(12a)가 마련될 수 있다.
따라서 제1 액화가스 저장탱크(10a)에 저장된 액화가스는, 제1 액화가스 저장탱크(10a) 내부에 설치된 이송펌프(11a)에 의하여 액화가스 이송라인(12)을 따라 제2 액화가스 저장탱크(10b)의 내부로 전달될 수 있으며, 제1 액화가스 저장탱크(10a) 내의 액화가스는 기화기(21)로 직접 전달되지는 않을 수 있다.
반면 제2 액화가스 저장탱크(10b)는, 제1 액화가스 저장탱크(10a)와 유사하게 내부에 이송펌프(11b)를 갖는데, 제2 액화가스 저장탱크(10b)에 마련되는 이송펌프(11b)는 제1 액화가스 저장탱크(10a)에 마련되는 이송펌프(11a)와는 그 구성이나 작동 면에서 차이가 있을 수 있다.
구체적으로 제2 액화가스 저장탱크(10b)에 마련되는 이송펌프(11b)는, 액화가스를 가압하여 기화기(21)로 전달할 수 있다. 제1 액화가스 저장탱크(10a)에 마련되는 이송펌프(11a)는 액화가스를 제1 액화가스 저장탱크(10a)에서 제2 액화가스 저장탱크(10b)로 전달할 뿐이고, 기화기(21)로는 제2 액화가스 저장탱크(10b)에 저장된 액화가스가 제2 액화가스 저장탱크(10b)에 마련되는 이송펌프(11b)에 의해 전달될 수 있다.
이를 위해 제2 액화가스 저장탱크(10b)로부터 기화기(21)로 액화가스 공급라인(13)이 연결되며, 액화가스 공급라인(13)은 제2 액화가스 저장탱크(10b)로부터 기화기(21)를 거쳐 수요처(40)로 연결될 수 있고, 액화가스 공급라인(13)에는 유량 조절을 위한 액화가스 공급밸브(13a)가 마련될 수 있다.
또한 제2 액화가스 저장탱크(10b)에 마련되는 이송펌프(11b)는, 제1 액화가스 저장탱크(10a)에 마련되는 이송펌프(11a)보다 높은 압력으로 액화가스를 가압하여 기화기(21)로 전달할 수 있다. 이때 제2 액화가스 저장탱크(10b)에 마련되는 이송펌프(11b)는 수요처(40)의 요구 압력까지 액화가스를 가압하는 고압펌프일 수 있다. 따라서 액화가스 공급라인(13)은, 이송펌프(11b)에 의해 가압된 액화가스를 추가 가압 없이 수요처(40)로 전달할 수 있다.
본 실시예는 제1 액화가스 저장탱크(10a)에 저장된 액화가스를 제2 액화가스 저장탱크(10b)로 전달하고, 이후 제2 액화가스 저장탱크(10b)에 저장된 액화가스를 기화기(21)로 전달하게 되므로, 제2 액화가스 저장탱크(10b)에 저장된 액화가스는 제2 액화가스 저장탱크(10b)를 거쳐야만 기화기(21)로 전달될 수 있다.
이때 제2 액화가스 저장탱크(10b)는 석션드럼의 기능을 수행할 수 있으므로, 본 실시예에서 액화가스 공급라인(13)은, 이송펌프(11b)에 의해 가압된 액화가스를 석션드럼에 의한 임시저장 없이 수요처(40)로 전달할 수 있다.
제2 액화가스 저장탱크(10b)로 석션드럼의 기능을 구현하기 위해, 제2 액화가스 저장탱크(10b)에는 압력계(10c)가 마련될 수 있고, 압력계(10c)에 의해 측정된 제2 액화가스 저장탱크(10b)의 내압은, 제1 액화가스 저장탱크(10a)의 이송펌프(11a)와 제2 액화가스 저장탱크(10b)의 이송펌프(11b) 및/또는 액화가스 이송밸브(12a)나 액화가스 공급밸브(13a)를 제어하는데 활용될 수 있다.
일례로 제2 액화가스 저장탱크(10b)의 내압이 기준값 이하로 측정되면 제1 액화가스 저장탱크(10a)의 이송펌프(11a)는 제2 액화가스 저장탱크(10b)로 액화가스를 (이전보다 많이) 전달하게 되며, 제2 액화가스 저장탱크(10b)의 내압이 기준값 이상으로 측정되면 제1 액화가스 저장탱크(10a)의 이송펌프(11a)의 구동을 낮추거나 중지하고 제2 액화가스 저장탱크(10b)의 이송펌프(11b)를 이용해 제2 액화가스 저장탱크(10b)에 저장된 액화가스를 기화기(21)로 전달할 수 있다.
이러한 제어 과정에서 제2 액화가스 저장탱크(10b)의 내압은 제1 액화가스 저장탱크(10a)의 내압보다 높을 수 있지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 특히 제2 액화가스 저장탱크(10b)의 이송펌프(11b)에 의한 가압이 제1 액화가스 저장탱크(10a)의 이송펌프(11a)에 의한 가압보다 높으므로, 제2 액화가스 저장탱크(10b)의 내압이 제1 액화가스 저장탱크(10a)의 내압과 동일/유사하더라도 액화가스는 제2 액화가스 저장탱크(10b)의 이송펌프(11b)에 의하여 충분히 가압되어 기화기(21) 및 수요처(40)로 공급될 수 있다.
다만 제2 액화가스 저장탱크(10b)의 내압이 제1 액화가스 저장탱크(10a)의 내압보다 높게 설정되는 경우에는 액화가스 이송라인(12)에 역류 방지 밸브(도시하지 않음)가 설치될 수 있음은 물론이다.
기화기(21)는, 액화가스를 기화시킨다. 기화기(21)는 액화가스 공급라인(13)에 마련될 수 있으며, 다양한 열매를 이용하여 액화가스를 가열할 수 있는데, 일례로 본 실시예는 열교환기, 파이프 등의 부식 위험이 없는 글리콜 워터를 사용하여 액화가스를 가열할 수 있다. 글리콜 워터는 폭발성이 없어 안전하며 저렴하고 조성변경이 용이하다는 장점이 있다.
이를 위해 기화기(21)에는 열매를 공급하기 위한 구성들이 마련될 수 있으며, 이에 대해서는 다른 실시예를 통하여 자세히 설명하도록 하며 여기서는 설명을 생략한다.
이와 같이 본 실시예는, 복수 개의 액화가스 저장탱크(10) 내에 설치된 이송펌프(11) 중 적어도 어느 하나의 이송펌프(11b)를 고압펌프로 하고, 해당 이송펌프(11b)가 설치된 제2 액화가스 저장탱크(10b)를 석션드럼으로 활용함으로써, 석션드럼을 별도로 둘 필요가 없도록 하여 설치공간 축소 및 비용 절감 등의 효과를 거둘 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템의 개념도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템(1)은, 앞선 실시예와 대비할 때 제2 액화가스 저장탱크(10b)의 이송펌프(11b)를 공급펌프(14)로 대체할 수 있다. 이하에서는 본 실시예가 앞선 실시예와 달라지는 점 위주로 설명하도록 하며, 설명을 생략한 부분은 앞선 실시예에서의 설명으로 갈음한다.
본 실시예에서 석션드럼 기능을 구현하는 제2 액화가스 저장탱크(10b) 내에는 이송펌프(11)가 마련되지 않을 수 있으며, 제2 액화가스 저장탱크(10b)의 내부 또는 외부에는 공급펌프(14)가 마련될 수 있다. 일례로 공급펌프(14)는 선체(3) 내부에 마련될 수 있고 제2 액화가스 저장탱크(10b)의 외부에 마련되어, 제1 액화가스 저장탱크(10a) 내에만 설치되는 이송펌프(11)보다 높은 압력으로 액화가스를 가압하여 기화기(21)로 전달할 수 있다.
이때 액화가스 이송라인(12)은 앞선 실시예와 동일/유사하나, 본 실시예의 액화가스 공급라인(13)은 앞선 실시예에서와 달리 일단이 제2 액화가스 저장탱크(10b)의 내부에 마련되고 제2 액화가스 저장탱크(10b)의 외부에 설치된 공급펌프(14)를 경유하여 기화기(21)로 연결될 수 있다.
이때 공급펌프(14)는, 수요처(40)의 요구 압력까지 액화가스를 가압하는 고압펌프일 수 있으며, 액화가스 공급라인(13)은 공급펌프(14)와 수요처(40) 사이에서 추가 가압 없이 액화가스를 수요처(40)로 전달할 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 제2 액화가스 저장탱크(10b)를 이용하여 석션드럼 기능을 수행하여 석션드럼을 생략할 수 있으면서도, 제2 액화가스 저장탱크(10b)의 내부에 고압의 이송펌프(11b)를 두지 않고 제2 액화가스 저장탱크(10b)의 외부에 고압의 공급펌프(14)를 마련하여, 공급펌프(14)로의 작업자 접근을 용이하게 하여 유지보수 효율성을 높일 수 있다.
이를 위해 공급펌프(14)는 별도의 펌프룸(부호 도시하지 않음)에 수용될 수 있고, 펌프룸은 선체(3) 내부에 복수 개의 액화가스 저장탱크(10)들과 나란하게 배열될 수 있지만, 이로 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템의 개념도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 기화기(21), 열매공급부(30)를 포함한다. 이하에서는 본 실시예가 앞선 제1 실시예 대비 달라지는 점 위주로 설명하도록 하며, 설명을 생략하는 부분은 앞선 내용으로 갈음한다.
액화가스 저장탱크(10)는, 액화가스를 저장하고 내부에 이송펌프(11)를 갖는다. 본 실시예에서 액화가스 저장탱크(10)는 앞선 실시예와 마찬가지로 복수 개로 마련되며, 다만 제1 액화가스 저장탱크(10a)와 제2 액화가스 저장탱크(10b)로 구분되지 않을 수 있다.
즉 각 액화가스 저장탱크(10) 내부에는 동일한 작동을 구현하는 이송펌프(11)가 각각 마련될 수 있으며, 이송펌프(11)는 수요처(40)의 요구 압력까지 액화가스를 가압하여 기화기(21)로 전달할 수 있다. 일례로 이송펌프(11)는 수요처(40)의 요구 압력까지 액화가스를 가압하는 고압펌프일 수 있다.
따라서 각 액화가스 저장탱크(10)에서 기화기(21)로 전달되는 액화가스는, 수요처(40)에서 요구하는 압력을 가질 수 있다. 이로 인해 각 액화가스 저장탱크(10)에서 기화기(21)를 경유하여 수요처(40)로 연결되는 액화가스 공급라인(13)은, 이송펌프(11)에 의해 가압된 액화가스를 추가 가압 없이 수요처(40)로 전달할 수 있다.
또한 본 실시예는, 액화가스 저장탱크(10)마다 마련되는 이송펌프(11)가 수요처(40)의 요구 압력까지 액화가스를 가압하여 기화기(21)로 전달하게 되므로, 액화가스 저장탱크(10)와 기화기(21) 사이에 석션드럼을 생략할 수 있다.
이로 인해 액화가스 공급라인(13)은, 이송펌프(11)에 의해 가압된 액화가스를 석션드럼에 의한 임시저장 없이 수요처(40)로 전달할 수 있다. 물론 이를 구현하기 위해 액화가스 저장탱크(10)마다 압력계(10c)가 마련되고, 압력계(10c)의 측정값에 따라 이송펌프(11)의 제어가 구동될 수 있음은 앞서 설명한 바와 동일/유사하다.
본 실시예는 액화가스 공급라인(13)의 끝단이 각 액화가스 저장탱크(10)에 마련되는 이송펌프(11)에 분기연결될 수 있고, 이후 액화가스 공급라인(13)은 통합된 뒤 기화기(21)로 연결되는데, 액화가스의 역류나 과압 등과 같은 불필요한 상황이 발생하지 않도록 하기 위해서, 액화가스 저장탱크(10)에 마련되는 각 이송펌프(11)는 압력계(10c)들을 이용하여 서로 연동 제어될 수 있다.
즉 어느 하나의 액화가스 저장탱크(10)에 마련되는 이송펌프(11)는, 다른 하나의 액화가스 저장탱크(10)에 마련되는 이송펌프(11)의 제어와 연계하여 제어될 수 있는데, 구체적으로 어느 하나의 액화가스 저장탱크(10)의 압력이 높으면 어느 하나의 액화가스 저장탱크(10)의 이송펌프(11)의 부하가 증대되되, 압력이 상대적으로 낮은 다른 하나의 액화가스 저장탱크(10)에 설치된 이송펌프(11)의 부하를 낮춰서, 두 이송펌프(11)에 의하여 토출되는 액화가스가 합류되었을 때 수요처(40)의 요구압력으로 수렴되도록 할 수 있다.
물론 이송펌프(11)에 의한 가압은 모두 동일/유사하게 유지하되 유량만 변경하는 방식으로 수요처(40)의 요구유량을 맞추면서 액화가스 저장탱크(10)의 내압을 안정적으로 유지할 수도 있다. 즉 압력이 높은 어느 하나의 액화가스 저장탱크(10)에 마련되는 이송펌프(11)는 많은 유량을 배출하고, 압력이 낮은 다른 하나의 액화가스 저장탱크(10)에 마련되는 이송펌프(11)는 적은 유량을 배출하여, 압력을 적정 수준으로 맞춰주면서 수요처(40)의 요구 유량을 충족시킬 수 있다.
다만 이는 이송펌프(11)의 제어에 있어서 압력과 유량 간의 상관관계가 무시될 수 있는 경우에 해당하며, 이송펌프(11)의 부하가 압력 및 유량에 모두 영향을 주는 경우, 본 실시예는 각 이송펌프(11)의 부하를 복수 개의 액화가스 저장탱크(10)의 내압이나 다른 이송펌프(11)의 부하를 고려하여 제어할 수 있음은 물론이다.
즉 본 실시예는, 복수 개의 액화가스 저장탱크(10)의 내압을 적정 수준으로 유지할 수 있도록 하면서도 각 액화가스 저장탱크(10)에 설치된 이송펌프(11)로부터 토출되어 기화기(21)로 유입되는 액화가스의 압력과 유량이 수요처(40)의 요구값에 대응되도록, 이송펌프(11)의 제어를 다변화시킬 수 있고, 이 경우 서로 다른 액화가스 저장탱크(10)에 설치되는 복수 개의 이송펌프(11)는 서로 다른 부하를 갖게 될 수 있다.
이와 같이 본 실시예는 액화가스 저장탱크(10)와 기화기(21) 사이에서 석션드럼을 생략할 수 있도록, 액화가스 저장탱크(10) 내에 마련되는 이송펌프(11)가 수요처(40)의 요구압력까지 액화가스를 가압할 수 있도록 하며, 추가로 복수 개의 액화가스 저장탱크(10)의 내압을 복수 개의 이송펌프(11)의 제어에 이용하여 시스템 안정성과 효율성을 보장할 수 있다.
물론 액화가스 저장탱크(10) 자체가 석션드럼의 기능을 구현할 수 있도록 상기와 같은 제어를 구현할 수 있으면서, 액화가스 공급라인(13)에 마련되는 액화가스 공급밸브(13a)를 이용할 수도 있다. 또한 액화가스 저장탱크(10)에는 증발가스 배출라인(15)이 마련될 수 있는데, 증발가스 배출라인(15)을 이용해서도 액화가스 저장탱크(10)의 내압 조절이 가능함은 물론이다. 증발가스 배출라인(15)에 의해 배출되는 증발가스는 액화가스 저장탱크(10)의 내부에서 액화가스가 자연 기화하여 발생한 것으로, 본 명세서에 설명하고 있는 수요처(40) 또는 재액화장치나 가스연소장치 등과 같은 별도의 증발가스 소비처에 공급되어 소비될 수 있다.
기화기(21)는, 액화가스를 기화시킨다. 기화기(21)는 이미 수요처(40)의 요구압력까지 가압된 액화가스를 전달받아 기화시켜서 수요처(40)로 전달하게 되며, 기화기(21)에서 사용되는 열매는 특별히 한정되지 않는다.
기화기(21)는 도면과 같이 기화기 트레인(20)에 의해 구분될 수 있다. 기화기 트레인(20)은 액화가스 공급라인(13)에 연결되며 기화기(21)가 탑재되는 구성으로, 기화기(21)를 포함하되 기화기(21) 외의 다른 구성들과 구조적으로 분리되는 부분을 포함하는 공간적인 개념일 수 있다.
기화기 트레인(20)은 복수 개로 마련될 수 있고, 각 기화기 트레인(20)마다 액화가스 공급라인(13)이 연결될 수 있다. 이를 위해 액화가스 공급라인(13)은 각 액화가스 저장탱크(10)마다 연결된 후 기화기 트레인(20)의 상류에서 병합되었다가, 각 기화기 트레인(20)으로 연결되기 위해 분기될 수 있다.
즉 액화가스 공급라인(13)은 액화가스 저장탱크(10)의 하류에서 복수 개로 분기되어 기화기 트레인(20)으로 각각 연결되고, 기화기 트레인(20)의 하류에서 하나로 병합될 수 있다. 다만 액화가스 공급라인(13)에서 병렬로 나뉜 부분에서 각 액화가스 공급라인(13)에 기화기 트레인(20)이 마련됨에 따라, 복수 개의 기화기 트레인(20)은 병렬로 마련될 수 있다.
기화기 트레인(20)에는 열매공급부(30)가 마련될 수 있고, 열매공급부(30)는 기화기 트레인(20) 각각에 별도로 구비되거나, 하나의 열매공급부(30)가 복수 개의 기화기 트레인(20)에 연결될 수 있다.
열매공급부(30)는, 기화기 트레인(20)의 기화기(21)에 열매를 공급한다. 이때 열매는 스팀, 해수, 청수, 글리콜워터, 프로판, 천연가스나 석유가스 등일 수 있지만 특별히 한정되지 않을 수 있으며, 열매공급부(30)는 열매펌프(31), 열매히터(32), 열매드럼(33)을 포함한다.
열매펌프(31)는, 열매를 기화기(21)로 전달한다. 열매펌프(31)는 열매의 유동을 위하여 마련될 수 있으며, 열교환 효율 상승을 위하여 열매를 다소 가압해 유동시킬 수 있다.
열매펌프(31)는 복수 개로 구성되어 병렬로 마련될 수 있으며, 적어도 어느 하나는 메인으로 구동하고 다른 하나는 보조 또는 백업으로 구동될 수 있다.
열매히터(32)는, 열매를 가열한다. 열매히터(32)는 기화기(21)와 유사한 형태의 열교환기일 수 있으며, 해수를 이용하여 열매를 가열할 수 있다. 즉 열매히터(32)는 해수에 포함된 열을 열매에 전달하여 열매가 가열되도록 할 수 있다.
이를 위하여 열매히터(32)에는 해수라인(35)이 연결될 수 있으며, 해수라인(35)은 외부(일례로 씨체스트(35a))로부터 해수를 유입시켜서 열매히터(32)로 전달할 수 있고, 열매히터(32)에서 열매를 가열하면서 냉각된 해수는 필요에 따라 가열이나 살균 등의 처리를 거친 뒤 외부(일례로 씨체스트(35a))로 배출될 수 있다. 즉 해수라인(35)은, 씨체스트(35a)와 열매히터(32) 사이에서 해수가 순환되도록 할 수 있지만 클로즈 루프 형태는 아닐 수 있다.
물론 본 실시예에서 열매히터(32)는 해수 외에도 스팀, 전기에 의한 발열, 엔진 배기, 엔진 냉각수의 열, 선박(2)에서 발생하는 각종 폐열 등의 다양한 열을 이용할 수 있음은 물론이다.
열매드럼(33)은, 열매를 임시로 저장한다. 열매드럼(33)은 열매를 저장하는 탱크 형태를 가질 수 있으며, 기화기(21)에 공급되는 열매의 유량을 보장해줄 수 있다.
열매펌프(31)와 열매히터(32) 및 열매드럼(33)은 열매라인(34)을 통해 연결될 수 있고, 열매는 열매드럼(33)에서 열매라인(34)으로 공급되어 열매펌프(31)를 거쳐 열매히터(32)에서 가열된 후 기화기(21)로 유입될 수 있다. 물론 열매펌프(31)와 열매히터(32) 등의 배치는 얼마든지 변형 가능하다.
열매라인(34)은 클로즈 루프 형태를 가질 수 있고, 열매드럼(33)은 클로즈 루프 형태의 열매라인(34)에 별도로 연결될 수 있다. 즉 열매는 기본적으로 열매펌프(31)와 열매히터(32) 및 기화기(21)를 거치면서 열매라인(34) 상에서 순환될 수 있으며, 필요 시 열매드럼(33)으로부터 열매라인(34)으로 열매가 보충되거나, 열매라인(34)으로부터 열매드럼(33)으로 잉여 열매가 배출될 수 있다.
열매라인(34)에는 열매의 온도나 유량, 압력 등의 상태를 측정하는 열매센서(도시하지 않음)가 마련될 수 있으며, 열매의 상태에 따라 열매펌프(31)나 열매히터(32)의 가동이 제어될 수 있다.
또한 열매센서에 의한 측정값은, 이송펌프(11)나 액화가스 공급라인(13)에 마련되는 액화가스 공급밸브(13a) 등의 제어에도 사용될 수 있고, 반대로 이송펌프(11)나 액화가스 공급밸브(13a)의 작동과 함께 열매센서에 의한 측정값을 토대로 열매펌프(31) 및/또는 열매히터(32)의 가동이 제어될 수 있다.
일례로 이송펌프(11)의 가동은 수요처(40)의 요구압력을 의미하는 것이므로, 열매펌프(31)는 이송펌프(11)의 부하를 통해 파악되는 수요처(40)의 요구압력을 토대로 열매의 압력을 조절해서, 기화기(21) 내에서의 열교환 효율을 보장하고 액화가스가 기화기(21)에서 열매라인(34)으로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
열매라인(34)은 기화기 트레인(20)마다 독립적으로 마련되고 서로 연통되지 않을 수 있으며, 다만 열매히터(32)에 연결되는 해수라인(35)은 씨체스트(35a)의 하류에서 분기되어 기화기 트레인(20)마다 마련되는 열매히터(32)로 연결된 후, 열매히터(32)의 하류에서 병합되어 씨체스트(35a)로 연결될 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 액화가스 저장탱크(10) 내부에 설치된 이송펌프(11)가 수요처(40)의 요구압력까지 액화가스를 가압할 수 있도록 하여, 액화가스 저장탱크(10)와 기화기(21) 사이에 석션드럼이 마련될 필요가 없게 함으로써, 전체 시스템의 탑재 공간을 대폭 축소하여 시스템 컴팩트화를 구현할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템의 개념도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템(1)은, 앞선 제1 실시예와 대비할 때 증발가스 압축기(50), 열교환기(60)를 더 포함한다. 이하 설명을 생략하는 구성은 앞선 내용으로 갈음한다.
본 실시예의 경우 앞서 설명한 바와 같이, 제1 액화가스 저장탱크(10a)에 저장된 액화가스가 제1 액화가스 저장탱크(10a)에서 기화기(21)로 직접 전달되는 대신, 높은 압력으로 액화가스를 가압하는 이송펌프(11b)를 갖는 제2 액화가스 저장탱크(10b)를 거쳐서 기화기(21)로 전달되기 때문에, 석션드럼이 생략되고 제2 액화가스 저장탱크(10b)가 석션드럼의 기능을 수행할 수 있다.
이때 석션드럼을 생략하게 되기 때문에 증발가스의 처리가 문제되는데, 본 실시예는 증발가스 압축기(50)와 열교환기(60)를 이용하여 증발가스를 압축, 냉각(액화)하여 액화가스 저장탱크(10)로 리턴시킬 수 있다.
증발가스 압축기(50)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생한 증발가스를 압축한다. 액화가스 저장탱크(10)에서 증발가스 압축기(50)로는 증발가스 배출라인(15)이 마련될 수 있다. 증발가스 배출라인(15)은 도 4와 같이 제2 액화가스 저장탱크(10b)에서 증발가스 압축기(50)로 연결될 수 있고, 또는 도 3과 같이 복수 개의 액화가스 저장탱크(10)로부터 연결되어 증발가스 압축기(50)로 연장될 수 있다.
증발가스 압축기(50)는 원심형이나 왕복동형 등일 수 있고, 일단이거나 다단 등으로 마련될 수 있다. 즉 증발가스 압축기(50)의 제원은 특별히 한정되지 않는다.
다만 본 실시예에서 증발가스 압축기(50)는, 증발가스를 액화시키기 위해 비등점을 상승하는 목적으로 사용되는 것이어서 고압으로 증발가스를 압축시키지 않을 수 있는바, 증발가스 압축기(50)에 의한 압축 압력은, 제2 액화가스 저장탱크(10b)에 배치된 이송펌프(11b)의 가압 압력보다 낮을 수 있다.
즉 제2 액화가스 저장탱크(10b)에 마련되는 이송펌프(11b)는, 증발가스 압축기(50)보다 높은 압력으로 액화가스를 가압하여 기화기(21)로 전달할 수 있다. 이는 곧 증발가스 압축기(50)에 의한 압축 압력은, 수요처(40)의 요구 압력보다 낮을 수 있음을 의미한다.
따라서 압축된 증발가스의 압력과 가압된 액화가스의 압력 간에는 압력차가 발생하게 되므로, 본 실시예는 증발가스를 액화가스에 혼합하여 처리하지 않고, 대신 열교환기(60)를 사용할 수 있다.
열교환기(60)는, 증발가스 압축기(50)에 의해 압축된 증발가스를 액화가스로 냉각한다. 열교환기(60)는 제2 액화가스 저장탱크(10b)의 이송펌프(11b)에 의하여 가압된 액화가스를 이용하여, 압축된 증발가스를 냉각해 적어도 일부를 액화시킬 수 있다.
이때 열교환기(60)는, 액화가스 공급라인(13)과 증발가스 배출라인(15) 상에 마련될 수 있으며, 열교환기(60)는 압력이 서로 다른 두 물질 간의 열을 교환하는 기능을 수행할 수 있다.
열교환기(60)에서 고압 액화가스에 의해 냉각되어 적어도 일부가 액화된 저압 증발가스는, 증발가스 순환라인(61)에 의하여 제1 액화가스 저장탱크(10a)로 리턴될 수 있다. 물론 증발가스 순환라인(61)은, 제1 액화가스 저장탱크(10a) 외에 제2 액화가스 저장탱크(10b)로 리턴될 수도 있다.
증발가스 순환라인(61)이 제1 액화가스 저장탱크(10a)와 제2 액화가스 저장탱크(10b)로 연결되거나 적어도 복수 개의 제1 액화가스 저장탱크(10a)로 연결될 경우, 증발가스 순환라인(61)은 액화가스 저장탱크(10)의 압력을 토대로 열교환기(60)에서 냉각된 증발가스의 리턴을 제어할 수 있다. 즉 압력이 비교적 낮은 액화가스 저장탱크(10) 쪽으로 증발가스의 리턴을 구현할 수 있다.
다만 액화가스 저장탱크(10)의 용적은 열교환기(60)에서 리턴되는 증발가스의 유량 대비 상당히 크기 때문에, 증발가스 압축기(50)에서 압축된 후 열교환기(60)에서 냉각된 증발가스가 리턴된다 하더라도 압력 상승이 야기될 가능성은 낮다. 또한 리턴되는 증발가스는 이미 액화된 상태이므로, 액화가스 저장탱크(10)에 유입되면서 증발가스를 발생시킬 가능성도 높지 않다.
따라서 본 실시예는, 제2 액화가스 저장탱크(10b) 등에서 발생하는 증발가스 압축기(50)를 이용하여 증발가스를 압축한 뒤, 증발가스보다 고압의 액화가스를 이용하여 열교환기(60)에서 증발가스를 액화시켜서 액화가스 저장탱크(10)로 리턴시킴으로써, 제2 액화가스 저장탱크(10b)를 석션드럼으로 사용하더라도 증발가스의 처리에 문제가 없도록 할 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 석션드럼을 생략하면서도 증발가스를 안정적으로 처리할 수 있는바, 시스템을 단순화시키면서 시스템의 안정성을 높일 수 있다는 장점을 갖는다.
본 발명은 상기에서 설명한 실시예로 한정되지 않으며, 상기 실시예들의 조합 또는 상기 실시예 중 적어도 어느 하나와 공지 기술의 조합을 또 다른 실시예로서 포함할 수 있음은 물론이다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 액화가스 재기화 시스템 2: 선박
3: 선체 10: 액화가스 저장탱크
10a: 제1 액화가스 저장탱크 10b: 제2 액화가스 저장탱크
10c: 압력계 11, 11a, 11b: 이송펌프
12: 액화가스 이송라인 12a: 액화가스 이송밸브
13: 액화가스 공급라인 13a: 액화가스 공급밸브
14: 공급펌프 15: 증발가스 배출라인
20: 기화기 트레인 21: 기화기
30: 열매공급부 31: 열매펌프
32: 열매히터 33: 열매드럼
34: 열매라인 35: 해수라인
35a: 씨체스트 40: 수요처
50: 증발가스 압축기 60: 열교환기
61: 증발가스 순환라인

Claims (13)

  1. 액화가스를 저장하고 내부에 이송펌프를 갖는 복수 개의 액화가스 저장탱크; 및
    액화가스를 기화시켜 수요처로 공급하는 기화기를 포함하며,
    상기 액화가스 저장탱크는,
    복수 개의 제1 액화가스 저장탱크; 및
    상기 제1 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 전달받는 제2 액화가스 저장탱크를 포함하고,
    상기 제2 액화가스 저장탱크의 내부에 마련되는 이송펌프는,
    상기 제1 액화가스 저장탱크에 마련되는 이송펌프보다 높은 압력으로 액화가스를 가압하여 상기 기화기로 전달하며, 상기 수요처의 요구 압력까지 액화가스를 가압하는 고압펌프이고,
    상기 제2 액화가스 저장탱크는,
    상기 수요처로 전달되는 액화가스를 임시저장하는 석션드럼의 기능을 구현하여 상기 기화기의 상류에 별도의 석션드럼을 생략하고, 내압이 상기 제1 액화가스 저장탱크의 내압보다 높으며,
    상기 제2 액화가스 저장탱크의 내압에 따라, 상기 제1 액화가스 저장탱크에 마련되어 상기 제2 액화가스 저장탱크로 액화가스를 전달하는 이송펌프의 구동 또는 상기 제2 액화가스 저장탱크에 마련되어 상기 기화기로 액화가스를 전달하는 상기 이송펌프의 구동이 제어되는 것을 특징으로 하는 액화가스 재기화 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    복수 개의 상기 제1 액화가스 저장탱크로부터 상기 제2 액화가스 저장탱크로 연결되는 액화가스 이송라인; 및
    상기 제2 액화가스 저장탱크로부터 상기 기화기를 거쳐 상기 수요처로 연결되는 액화가스 공급라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 재기화 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 액화가스 공급라인은,
    상기 제2 액화가스 저장탱크에 마련되는 상기 이송펌프에 의해 가압된 액화가스를 추가 가압 없이 상기 수요처로 전달하는 것을 특징으로 하는 액화가스 재기화 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 복수 개의 상기 액화가스 저장탱크는,
    선체 내부에 나란히 배열되는 것을 특징으로 하는 액화가스 재기화 시스템.
  7. 액화가스를 저장하는 복수 개의 액화가스 저장탱크;
    액화가스를 기화시켜 수요처로 공급하는 기화기; 및
    상기 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 가압하여 상기 기화기로 전달하는 공급펌프를 포함하며,
    상기 액화가스 저장탱크는,
    내부에 이송펌프를 갖는 복수 개의 제1 액화가스 저장탱크; 및
    상기 이송펌프에 의해 상기 제1 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 전달받는 제2 액화가스 저장탱크를 포함하고,
    상기 공급펌프는,
    상기 제2 액화가스 저장탱크의 외부에 마련되며 상기 이송펌프보다 높은 압력으로 액화가스를 가압하며,
    상기 공급펌프는,
    상기 수요처의 요구 압력까지 액화가스를 가압하는 고압펌프이고,
    상기 제2 액화가스 저장탱크는,
    상기 수요처로 전달되는 액화가스를 임시저장하는 석션드럼의 기능을 구현하여 상기 기화기의 상류에 별도의 석션드럼을 생략하고, 내압이 상기 제1 액화가스 저장탱크의 내압보다 높으며,
    상기 제2 액화가스 저장탱크의 내압에 따라, 상기 제1 액화가스 저장탱크에 마련되어 상기 제2 액화가스 저장탱크로 액화가스를 전달하는 상기 이송펌프의 구동 또는 상기 제2 액화가스 저장탱크에서 상기 기화기로 액화가스를 전달하는 상기 공급펌프의 구동이 제어되는 것을 특징으로 하는 액화가스 재기화 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    복수 개의 상기 제1 액화가스 저장탱크로부터 상기 제2 액화가스 저장탱크로 연결되고 상기 이송펌프가 마련되는 액화가스 이송라인; 및
    상기 제2 액화가스 저장탱크로부터 상기 기화기를 거쳐 상기 수요처로 연결되는 액화가스 공급라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 재기화 시스템.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 액화가스 공급라인은,
    상기 공급펌프에 의해 가압된 액화가스를 추가 가압 없이 상기 수요처로 전달하는 것을 특징으로 하는 액화가스 재기화 시스템.
  11. 삭제
  12. 제 7 항에 있어서, 복수 개의 상기 액화가스 저장탱크는,
    선체 내부에 나란히 배열되는 것을 특징으로 하는 액화가스 재기화 시스템.
  13. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 6 항 내지 제 8 항, 제 10 항 및 제 12 항 중 어느 한 항의 상기 액화가스 재기화 시스템을 갖는 것을 특징으로 하는 선박.
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