KR20240032109A - 암모니아 연료 운송 및 주입선 - Google Patents
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Abstract
암모니아 연료 운송 및 주입선은 선체(1), 선체(1)에 고정되는 복수의 독립 선창, 각 독립 선창에 연결된 액체 화물 헤더 파이프(2)와 주입 헤더 파이프(3), 및 각 독립 선창에서의 액체 화물 헤더 파이프(2)와 주입 헤더 파이프(3) 옆에 장착되는 누출 처리 장치를 포함하고, 누출 처리 장치는 액체 화물 헤더 파이프(2)와 주입 헤더 파이프(3) 옆에 장착되는 가스 감지 스테이션(4) 및 선체(1)에 장착되는 세척탑(5)을 포함하며, 세척탑(5)의 세척 범위는 액체 화물 헤더 파이프(2)와 주입 헤더 파이프(3)를 커버한다. 상기 선박은 암모니아 연료의 누출로 인한 인체의 암모니아 중독의 위험을 낮출 수 있다.
Description
본 발명은 선박 친환경 에너지 운송 및 주입 장비 분야에 관한 것으로서, 특히 암모니아 연료 운송 및 주입선에 관한 것이다.
과학기술이 진보함에 따라, 공업화 발전은 갈수록 빨라지고 있으나, 이산화탄소의 과다 배출을 초래하여 온실가스 효과가 갈수록 뚜렷해지고 있다. 2050년까지 온실가스 배출 총량을 2008년을 기준으로 최소 50% 이상 감축시킨다는 원대한 목표를 달성하기 위해서는 저탄소 또는 제로탄소 연료의 사용이 매우 필요하다. 암모니아 연료, 수소 연료, 원자력 에너지 등은 미래 해운 업계에서 가장 대표적인 제로 탄소에너지원 중의 하나로 여겨지고 있으며, 그 중 암모니아 연료는 운송 비용이 저렴하고 안전성이 높아 최근 10년 내에 암모니아 연료가 상업화 및 대규모 활용이 더욱 쉽게 구현될 수 있을 것으로 예상된다.
수소 가스에 비해, 암모니아 가스는 다음과 같은 장점을 갖는다:
1. 암모니아 연료는 운송이 용이한 특징을 가지며, 운송 온도가 섭씨 -34.5도보다 낮아 액화 저장이 가능하다. 또한 상온 환경에서, 일정 압력 조건(8-10bar)에서도 액화 저장 상태에 도달할 수 있다.
2. 암모니아 연료는 더욱 큰 에너지 밀도를 갖는다. 동등한 선박 항속력 요건을 기준으로, 암모니아 연료가 필요로 하는 탱크 용량은 기본적으로 수소 연료의 5분의 3이다. 따라서 선박의 배치에 유리할 수 있다.
3. 암모니아 연료가 갖는 저장 특성으로 인해 다양한 유형의 독립된 액체 탱크에서 양호한 보관이 가능하다. 이와 동시에, 무수 암모니아는 인화점 범위가 극히 작기 때문에, 통상적으로 방폭 위험이 매우 적으로 것으로 인식된다.
그러나 암모니아 가스 자체는 무색, 투명하고, 독성 및 분자 구조가 매우 활성적인 특성이 있어, 암모니아 연료의 운송 및 저장 과정에서, 누출이 발생하더라도 발견이 쉽지 않고, 독성이 있어 인체에 돌이킬 수 없는 손실을 초래할 수 있기 때문에, 국제 벌크 액화가스 선박 협약은 암모니아의 운송에 대해 매우 엄격한 제한 요건을 두고 있으며, 암모니아 누출로 인체가 중독될 위험을 최소화하는 것을 고려하여야 하며, 이러한 단점으로 인해 현재 암모니아 연료는 그다지 보편적으로 사용되지 않고 있다.
이와 동시에, 수주선(초대형 컨테이너선, 벌크선, 유조선 등) 역시 현재 목표 항만의 자원 조건이 한정적인 문제에 직면해 있으며, 항만 체류시간을 더욱 빠르고 짧게 하거나 심지어 해상에서 신속하게 환선할 수 있도록 하는 목적을 달성하기 위하여, 선박 암모니아 연료의 신속하고 안전한 운송과 주입 문제를 해결할 수 있는 암모니아 운송 및 주입선을 발명하였다.
상기 종래 기술의 단점을 감안하여, 본 발명의 목적은 종래 기술 중 암모니아 가스 누출의 발견이 어려워 야기되는 인체의 중독, 암모니아 연료의 안전한 운송 및 주입 문제를 해결하기 위한 암모니아 연료 운송 및 주입선을 제공하고자 하는데 있다.
상기 목적 및 기타 관련 목적을 구현하기 위하여, 본 발명은 암모니아 연료 운송 및 주입선을 제공하며, 이는 선체, 선체에 고정되는 복수의 독립 선창, 각 독립 선창에 연결된 액체 화물 헤더 파이프와 주입 헤더 파이프, 및 각 독립 선창에서의 액체 화물 헤더 파이프와 주입 헤더 파이프 옆에 장착되는 누출 처리 장치를 포함하고, 상기 누출 처리 장치는 액체 화물 헤더 파이프와 주입 헤더 파이프 옆에 장착되는 가스 감지 스테이션, 및 선체에 장착되는 세척탑을 포함하며, 상기 세척탑의 세척 범위는 액체 화물 헤더 파이프와 주입 헤더 파이프를 커버한다.
바람직하게는, 상기 누출 처리 장치는 주입 헤더 파이프 하부에 설치되는 수용트레이 및 액체 화물 헤더 파이프와 주입 헤더 파이프 하부에 설치되는 중앙 선창을 더 포함하며, 상기 중앙 선창은 수용트레이 하부의 선체에 설치되고, 중앙 선창은 현측에 개구를 구비하며; 또한, 상기 수용트레이는 2층 구조로 설치되며, 상층 구조는 그물형 스테인리스강층이고, 하층은 솔리드 스테인리스강층이며, 상, 하 2층 사이에 격리수층이 설치되고, 상기 수용트레이의 하부는 파이프라인을 통해 중앙 선창과 연결된다.
바람직하게는, 상기 선체에 연료 자가 공급 선창, 및 선체를 구동하는 연료 동력실이 더 설치되고, 상기 연료 동력실 내에 암모니아 연료 주기관이 설치되며, 상기 연료 자가 공급 선창과 복수의 독립 선창 사이는 각각 제1 기체방향 파이프를 통해 연결되고, 각각의 제1 기체방향 파이프라인에 모두 응력밸브가 설치되며, 상기 연료 자가 공급 선창과 어느 하나의 독립 선창 사이는 제1 액체방향 파이프라인을 통해 연결되고, 상기 연료 자가 공급 선창과 암모니아 연료 주기관은 제2 액체방향 파이프라인 및 제2 기체방향 파이프라인을 통해 루프 연결을 구성하며, 상기 제1 액체방향 파이프라인과 제2 액체방향 파이프라인에 모두 비상 격리밸브가 설치된다.
바람직하게는, 상기 제2 액체방향 파이프라인과 제2 기체방향 파이프라인은 모두 이중벽관이고, 상기 이중벽관은 외관, 외관에 관통 설치되는 내관, 및 외관과 내관 사이에 형성되는 관 간극을 포함하며, 상기 제2 액체방향 파이프라인의 내관은 액체 암모니아를 주입하기 위한 것이고, 상기 제2 기체방향 파이프라인의 내관은 암모니아 가스를 송출하기 위한 것이며, 상기 제2 액체방향 파이프라인의 관 간극과 제2 기체방향 파이프라인의 관 간극은 모두 압축공기가 흐르기 위한 것이고, 상기 제2 액체방향 파이프라인 중의 압축공기의 흐름 방향은 액체 암모니아 주입 방향과 반대이며, 상기 제2 기체방향 파이프라인 중의 압축공기의 흐름 방향은 암모니아 가스의 송출 방향과 반대이다.
바람직하게는, 상기 연료 자가 공급 선창은 내부 쉘, 및 연료 자가 공급 선창 바닥부에 설치되는 바닥면 구조를 포함하고, 상기 내부 쉘의 외부면에 절연층이 설치된다. 또한, 상기 연료 자가 공급 선창의 다른 구조는 내부 쉘, 내부 쉘을 감싸는 외부 쉘, 및 연료 자가 공급 선창 바닥부에 설치되는 바닥면 구조를 포함하고, 상기 외부 쉘 내부면에 절연층이 설치된다. 상기 바닥면 구조는 이중 바닥 구조로서, 상기 연료 동력실 내에 설치된 암모니아 연료 주기관이 운행 시 발생되는 진동에 효과적으로 저항할 수 있다.
바람직하게는, 상기 선체에 압축기실, 및 환기탑이 더 설치되며, 상기 압축기실은 제1 기체방향 파이프라인과 연결되고, 상기 제1 기체방향 파이프라인에 압력 감지 장치가 설치되며, 상기 환기탑은 독립 선창과 연결된다.
바람직하게는, 상기 선체에 펜스가 고정되고, 상기 펜스에 펜더가 배치되며, 상기 펜더는 중심 플로팅 볼, 중심 플로팅 볼 외벽에 설치되는 타이어 패드, 중심 플로팅 볼 양단에 설치되는 중심 로크, 및 중심 로크와 타이어 패드 중심을 연결하는 체인을 포함하며; 상기 펜더의 양단부는 구형이고, 중간은 원기둥형이다. 상기 중심 플로팅 볼 내부는 일정 압력을 유지하여야 하며; 타이어 패드는 적당한 탄성 변형을 보장하기 위한 것이다.
바람직하게는, 상기 선체의 선수에 계류 선창이 설치되고, 상기 선체의 선미에 축전지실이 설치되며, 상기 선체의 선수와 선미의 측벽에 모두 사이드 스러스터 챔버가 설치된다. 상기 선체의 선수에 인원 거주 선창이 설치되고, 상기 누출 처리 장치는 복수의 비상 샤워실을 더 포함하며, 상기 비상 샤워실은 각 독립 선창의 상부에 설치된다.
바람직하게는, 상기 독립 선창 내부에 중심선 격벽이 설치되며, 상기 중심선 격벽은 선두로부터 선미까지의 중심선에 설치되어 독립 선창을 분리시킨다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 암모니아 연료 운송 및 주입선은 다음과 같은 유익한 효과를 갖는다:
본 발명은 암모니아 연료를 저장 및 운송하기 위한 복수의 독립 선창이 설치됨과 동시에, 독립 선창에 설치된 액체 화물 헤더 파이프와 주입 헤더 파이프는 암모니아 연료의 저장 및 가스 선박에 대한 주입을 용이하게 하며; 누출 처리 장치가 설치되어 암모니아 연료에 누출이 발생한 후, 누출 처리 장치를 통해 누출된 암모니아 연료를 신속하게 처리할 수 있어, 암모니아 연료 누출이 인체에 미치는 중독의 위험을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 암모니아 연료 운송 및 주입선의 독립 선창 A형 및 B형 구조 설명도이다.
도 2는 본 발명의 암모니아 연료 운송 및 주입선의 독립 선창 A형 및 B형의 우측면도이다.
도 3은 본 발명의 암모니아 연료 운송 및 주입선의 연료 자가 공급 선창 A1형 및 B1형의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 암모니아 연료 운송 및 주입선의 바닥면 구조 평면도이다.
도 5는 본 발명의 암모니아 연료 운송 및 주입선의 연료 자가 공급 선창 C1형의 구조도이다.
도 6은 본 발명의 암모니아 연료 운송 및 주입선의 펜더의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 암모니아 연료 운송 및 주입선의 펜더의 좌측면도이다.
도 8은 본 발명의 암모니아 연료 운송 및 주입선의 연료 자가 공급 선창과 암모니아 연료 주기관의 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 암모니아 연료 운송 및 주입선의 독립 선창 C형의 구조 설명도이다.
도 10은 본 발명의 암모니아 연료 운송 및 주입선의 독립 선창 C형의 우측면도이다.
도 2는 본 발명의 암모니아 연료 운송 및 주입선의 독립 선창 A형 및 B형의 우측면도이다.
도 3은 본 발명의 암모니아 연료 운송 및 주입선의 연료 자가 공급 선창 A1형 및 B1형의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 암모니아 연료 운송 및 주입선의 바닥면 구조 평면도이다.
도 5는 본 발명의 암모니아 연료 운송 및 주입선의 연료 자가 공급 선창 C1형의 구조도이다.
도 6은 본 발명의 암모니아 연료 운송 및 주입선의 펜더의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 암모니아 연료 운송 및 주입선의 펜더의 좌측면도이다.
도 8은 본 발명의 암모니아 연료 운송 및 주입선의 연료 자가 공급 선창과 암모니아 연료 주기관의 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 암모니아 연료 운송 및 주입선의 독립 선창 C형의 구조 설명도이다.
도 10은 본 발명의 암모니아 연료 운송 및 주입선의 독립 선창 C형의 우측면도이다.
이하 특정 구체적인 실시예를 통해 본 발명의 실시방식을 설명하며, 본 기술을 숙지하는 자는 본 명세서에 개시된 내용을 통해 본 발명의 기타 장점 및 효과를 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1 내지 도 10을 참조한다. 알아야 할 점으로, 본 명세서의 첨부 도면에 도시된 구조, 비율, 크기 등은 모두 본 기술을 숙지하는 자가 이해하고 읽을 수 있도록 명세서에 개시된 내용에 맞춘 것일 뿐, 본 발명의 실시 가능한 한정 조건을 제한하기 위한 것이 아니므로, 기술적인 실질적인 의미를 갖지 않으며, 구조의 수식, 비율 관계 등의 변경 또는 크기의 조정이 본 발명이 발생시킬 수 있는 효과 및 달성할 수 있는 목적에 영향을 미치지 않는 한, 모두 본 발명이 개시하는 기술 내용이 포괄할 수 있는 범위 내에 포함되어야 한다. 또한, 본 발명에 인용된 "상", "하", "좌", "우", "중간" 및 "일" 등의 용어 역시 서술의 명료함을 위한 것일 뿐, 본 발명의 실시 가능한 범위를 한정하기 위한 것이 아니며, 기술 내용의 실질적인 변경이 없는 한, 상대 관계의 변경 또는 조정 역시 본 발명의 실시 가능한 범주로 간주되어야 한다.
도 1, 도 2, 도 9, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명은 암모니아 연료 운반 및 주입선을 제공하며, 이는 선체(1), 선체(1)에 고정되는 복수의 독립 선창, 각 독립 선창에 연결된 액체 화물 헤더 파이프(2)와 주입 파이프(3), 및 각 독립 선창에서의 액체 화물 헤더 파이프(2)와 주입 파이프(3) 옆에 장착된 누출 처리 장치를 포함하며, 누출 처리 장치는 액체 화물 헤더 파이프(2)와 주입 파이프(3) 옆에 장착된 가스 감지 스테이션(4), 및 선체(1)에 장착된 세척탑(5)을 포함하고, 세척탑(5)의 세척 범위는 액체 화물 헤더 파이프(2)와 주입 파이프(3)를 커버한다. 본 실시예에서 독립 선창은 3개이며, 선두에서 선미 방향을 따라 순차적으로 제1 독립 선창(101), 제2 독립 선창(102), 및 제3 독립 선창(103)이고, 상기 독립 선창은 마름모형과 구면원주형으로 구분할 수 있으며, 각 독립 선창은 지지대를 통해 선체(1)의 구조에 위치한다. 그 중 마름모형 독립 선창은 도 1, 도 2에 도시된 바와 같이 A형과 B형을 포함하고, 마름모형 독립 선창의 설계 압력은 0.7bar 미만이며; 구면원주형 독립 선창은 도 9, 도 10에 도시된 바와 같이 C형을 포함하고, 구면원주형 독립 선창의 설계 압력은 0.7bar를 초과하여 더욱 큰 선창 압력(cabin pressure)을 견딜 수 있다. 상기 암모니아 연료 운반 및 주입선은 각 독립 선창 상에의 액체 화물 헤더 파이프(2)와 주입 파이프(3)를 통해 운반 및 주입 두 가지 기능을 동시에 구비한다.
바람직하게는, 도 1, 도 9에 도시된 바와 같이, 선체(1) 중앙부의 제2 독립 선창(102) 상의 액체 화물 헤더 파이프(2)는 VLLVVL 액체 화물 헤더 파이프 또는 LVVLLV 액체 화물 헤더 파이프로 설치되며, 상기 액체 화물 헤더 파이프(2)는 VLLV 또는 LVVL의 두 가지 액체 화물 주입 방식을 동시에 만족하고, 주로 항만 상류에서 본선 선체(1)에 대한 암모니아 원료 주입을 위해 사용되고, 역으로 선박 대 선박의 암모니아 연료 주입을 구현할 수도 있다. 주입 헤더 파이프(3)에는 2개의 액체방향 파이프와 기체방향 파이프가 장착되며; 여기서, L은 액체방향 헤더 파이프를 나타내고, V는 기체방향 헤더 파이프를 나타낸다.
또한, 선체(1)의 선수와 선미 영역에 주요 제원이 상이한 선박의 주입 요건을 만족시키기 위한 전문적인 선박 대 선박 간 암모니아 연료 주입 파이프라인이 더 설치된다:
1대1 주입 작업을 채택 시, 수주선의 저장 탱크가 선수부에 배치된 경우, 주입선과 수주선이 선수 대 선수로 접안하여 제1 독립 선창(101)을 이용하여 주입 작업을 수행하고; 수주선의 저장창이 중앙부에 배치된 경우, 주입선과 수주선은 선수 대 선수가 나란히 배열되도록 접안하여 제2 독립 선창(102)을 이용하여 주입 작업을 수행하며; 수주선의 저장창이 선미에 배치된 경우, 주입선과 수주선은 선수 대 선미로 정박하여 제1 독립 선창(101)을 이용하여 주입 작업을 수행한다.
1대2 주입 작업을 채택 시, 주입선과 제1 수주선은 선수 대 선수로 접안하여 제1 독립 선창(101)을 이용하여 주입 작업을 수행하고, 주입선과 제2 수주선은 선미 대 선미로 접안하여 제3 독립 선창(103)을 이용하여 벙커링 작업을 수행함으로써 두 선박에 대한 동시 주입 수요를 구현할 수 있다.
본 발명 중의 3개의 독립 선창은 암모니아 연료를 저장 및 운반하기 위한 것이며, 각각의 독립 선창 상의 액체 화물 헤더 파이프(2)와 주입 헤더 파이프(3)는 외부로부터의 암모니아 연료를 저장하고 선박을 향해 주입을 수행하기 용이하다. 설치되는 가스 감지 스테이션(4)은 공기 중의 암모니아 함량을 검출하기 위한 것이며, 암모니아 함량의 경보값은 암모니아 부피 농도 20-50ppm(백만분율 농도)으로 설정된다. 암모니아 함량이 기준을 초과하면, 세척탑(5)이 물을 방출하여 분무하며, 암모니아 가스가 물에 쉽게 용해되는 원리를 이용하여, 암모니아 가스의 공기 함량을 감소시킴으로써 인체가 암모니아 가스를 흡입하여 중독되는 것을 방지한다.
또한, 도 1, 도 2, 도 9, 도 10에 도시된 바와 같이, 누출 처리 장치는 주입 헤더 파이프(3) 하부에 설치되는 수용트레이(6), 및 액체 화물 헤더 파이프(2)와 주입 헤더 파이프(3) 하부에 설치되는 중화 선창(7)을 더 포함하며, 중화 선창(7)은 수용트레이(6) 하부의 선체(1)에 장착되고, 중화 선창(7)은 중화 선창(7) 내의 암모니아수가 현측 바깥으로 배출될 수 있도록 현측에 개구를 구비한다. 바람직하게는, 수용트레이(6)는 액체 암모니아가 이동 또는 누출된 경우, 누출된 액체 암모니아를 받아 수집할 수 있도록 주입 헤더 파이프(3) 하부에 설치된다. 수용트레이(6)는 2층 구조가 설치되며, 상층 구조는 그물형 스테인리스강층이고, 하층은 솔리드 스테인리스강층이며, 상, 하 2층 사이에 격리수층이 설치되고, 수용트레이(6) 바닥부는 파이프라인을 통해 중화 선창(7)과 연결된다. 바람직하게는, 중화 선창(7) 내에 산성물질이 살포되며, 세척탑(5)이 물을 방출하여 분무 시, 암모니아 가스가 물에 용해되어 선체(1) 상의 돌출 평갑판을 통해 중화 선창(7)으로 자연스럽게 오버플로우되거나 또는 수용트레이(6)에 수집된 누출 액체 암모니아가 파이프를 통해 중화 선창(7)으로 유입되어, 중화 선창(7) 중의 산성 물질과 반응하여 암모늄염을 생성함으로써 인체의 암모니아 중독을 방지할 수 있다.
또한, 도 1, 도 3, 도 4, 도 8에 도시된 바와 같이, 선체(1)에 연료 자가 공급 선창(8), 및 선체(1)를 구동하는 연료 동력실(9)이 더 설치되고, 연료 동력실(9) 내에 암모니아 연료 주기관(10)이 설치되며, 연료 자가 공급 선창(8)과 복수의 독립 선창 사이는 각각 제1 기체방향 파이프라인(11)을 통해 연결되고, 각각의 제1 기체방향 파이프라인(11)에 모두 응력 밸브(1101)가 장착되며, 연료 자가 공급 선창(8)과 어느 하나의 독립 선창 사이는 제1 액체방향 파이프라인(12)을 통해 연결되고, 연료 자가 공급 선창(8) 바닥부에 바닥면 구조(804)가 설치된다. 바람직하게는, 바닥면 구조(804)는 이중 바닥 구조로서, 연료 동력실(9) 내에 설치된 암모니아 연료 주기관(10)이 운행 시 발생되는 진동에 효과적으로 저항할 수 있다. 연료 자가 공급 선창(8)과 암모니아 연료 주기관(10)은 제2 액체방향 파이프라인(13)과 제2 기체방향 파이프라인(1301)을 통해 루프 연결을 구성하며, 제1 액체방향 파이프라인(12)과 제2 액체방향 파이프라인(13)에 모두 비상 격리밸브(1201)가 설치된다. 바람직하게는, 연료 자가 공급 선창(8)은 선체(1) 후미 영역에 설치되고, 제1 액체방향 파이프라인(12)을 통해 제3 독립 선창(103)과 연결되며, 연료 동력실(9)은 연료 자가 공급 선창(8)의 하부에 설치된다. 연료 자가 공급 선창(8)의 재료는 저온강, 스테인리스강, 알루미늄합금, 고망간강 등이고, 바람직하게는 저온강이며; 암모니아는 부식성을 지녀, 탄소망간강, 니텔강에 대한 부식이 비교적 강하다. 보다 바람직하게는, 제3 독립 선창(103) 가스실의 직하방에 소형 블록을 분할하여 연료 자가 공급 선창(8)으로서 사용할 수 있으며, 연료 자가 공급 선창(8)을 별도로 설치할 필요가 없어 비용과 자재가 절약된다. 또한, 비상 격리밸브(1201)는 제1 액체방향 파이프라인(12)과 제2 액체방향 파이프라인(13)에 설치되어, 액체 암모니아 누출 사고가 발생 시, 비상 격리밸브(1201)가 자동으로 폐쇄되어 추가적인 누출을 방지할 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 액체방향 파이프라인(13)과 제2 기체방향 파이프라인(1301)은 모두 이중벽관이며, 이중벽관은 외관, 외관에 관통 설치되는 내관, 및 외관과 내관 사이에 형성되는 관 간극을 포함한다. 제2 액체방향 파이프라인(13)의 내관은 액체 암모니아를 주입하기 위한 것이고, 제2 기체방향 파이프라인(1301)의 내관은 암모니아 가스를 송출하기 위한 것이며, 압축공기 파이프라인(1302)은 압축공기를 제2 액체방향 파이프라인(13)의 관 간극 및 제2 기체방향 파이프라인(1301)의 관 간극으로 주입한다. 제2 액체방향 파이프라인(13) 중의 압축공기의 흐름과 액체 암모니아 주입방향은 반대이고, 제2 기체방향 파이프라인(1301) 중의 압축공기의 흐름 방향은 암모니아 가스의 송출 방향과 반대이며; 제1 액체방향 파이프라인(12)과 제2 기체방향 파이프라인(1301)의 내관에 틈새, 균열이 있어 암모니아 연료 누출이 발생된 경우, 관 간극에서 유동하는 압축공기가 암모니아 연료를 희석시킬 수 있어, 암모니아 농도가 폭발의 인화점 범위에 도달하는 것을 막을 수 있다.
또한, 연료 자가 공급 선창(8)은 A1형, B1형, 또는 C1형일 수 있다. 여기서, 도 5에 도시된 바와 같이, C1형 연료 자가 공급 선창(8)은 내부 쉘(801), 및 연료 자가 공급 선창(8) 바닥부의 바닥면 구조(804)를 포함하며, 내부 쉘(801) 표면에 절연층(803)이 설치된다. 연료 자가 공급 선창(8)의 탱크 용량이 5000 입방미터 미만인 경우, 내부 쉘(801)만으로 액체 암모니아의 압력을 견딜 수 있으며, 이와 동시에 내부 쉘(801)의 표면에 PU 절연층(803)이 설치된다. 또한, PU 절연층(803) 외측에 액체 암모니아를 더욱 확실하게 보냉하기 위해 한 층의 얇은 철판이 더 부착될 수도 있다. 바람직하게는, 도 3에 도시된 바와 같이, A1형, 또는 B1형 연료 자가 공급 선창(8)은 내부 쉘(801), 내부 쉘(801)을 피복하는 외부 쉘(802), 및 연료 자가 공급 선창(8) 바닥부에 설치되는 바닥면 구조(804)를 포함하고, 외부 쉘(802) 내부면에 절연층(803)이 설치된다. 연료 자가 공급 선창(8)의 탱크 용량이 5000 입방미터를 초과하는 경우, 외부 쉘(802)을 설치하여, 내부 쉘(801) 구조가 기능을 상실 시 외부 쉘(802) 구조에 의존하여 누출된 액체를 운반할 수 있도록 하여야 하고, 이와 동시에 액체 암모니아를 보냉하기 위해 외부 쉘(802)의 내부면에 PU 절연층(803)이 설치된다. 연료 자가 공급 선창(8)의 탱크 용량은 5000 입방미터이면, 한 번에 가득 채워 약 2만 해리를 항해할 수 있다. 바람직하게는, A1형, 또는 B1형 연료 자가 공급 선창(8)의 외부 쉘에 내부 쉘(801)의 상태를 확인하여 암모니아 연료의 누출을 적시에 발견할 수 있도록 사람이 진입하는 통로가 더 개설된다.
또한, 도 1, 도 9에 도시된 바와 같이, 선체(1)에 압축기실(21), 및 환기탑(14)이 더 설치되며, 압축기실(21)은 제1 기체방향 파이프라인(11)과 연결되고, 제1 기체방향 파이프라인(11)에 압력 감지 장치가 설치되며, 환기탑(14)은 독립 선창과 연결된다. 바람직하게는, 연료 자가 공급 선창(8)과 복수의 독립 선창 사이는 각각 제1 기체방향 파이프라인(11)을 통해 연결되고, 복수의 제1 기체방향 파이프라인(11)은 한 구간의 파이프라인을 공유하며, 압축기실(21)은 복수의 제1 기체방향 파이프라인(11)의 공용 파이프라인과 연결되어, 각 독립 선창 중의 압력이 액체 탱크의 설계값을 초과 시, 응력 밸브(1101)가 개방되어, 암모니아 가스가 제1 기체방향 파이프라인(11) 중의 압력 감지 장치로 유입되며, 이때 압축기실(21) 내의 압축기가 작동하고, 액화 시스템을 가동함으로써, 각각의 독립 선창 내의 압력을 낮춘다. 압축기에 고장이 발생하여 액화 시스템을 가동할 수 없는 경우, 이때 암모니아 가스는 환기탑(14)을 통해 방출되어 각 독립 선창의 압력을 낮춘다. 본 실시예에서, 환기탑(14)의 수량은 하나이며; 다른 실시예에서, 환기탑(14)의 수량은 독립 선창의 수량과 일일이 대응되어. 즉 각 독립 선창에 환기탑(14)이 한 개씩 단독으로 배치될 수도 있다.
또한, 도 6, 도 7에 도시된 바와 같이, 선체(1)에 펜스(1501)가 고정되고, 펜스(1501)에 펜더(15)가 배치되며, 펜더(15)는 중심 플로팅 볼(1502), 중심 플로팅 볼(1502) 외벽에 설치되는 타이어 패드(1503), 중심 플로팅 볼(1502) 양단에 설치되는 중심 로크(lock)(1504), 및 중심 로크(1504)와 타이어 패드(1503)의 중심을 연결하는 체인(1505)을 포함한다. 바람직하게는, 펜더(15)의 양단부는 구형이고, 중간은 원기둥형이다. 중심 플로팅 볼(1502) 내부는 일정 압력을 유지해야 하고, 타이어 패드(1503)는 적당한 탄성 변형을 보장하여야 한다. 또한, 본 실시예에서, 펜더(15)의 설치 수량은 4개이며, 정상적인 항해 과정에서, 펜더(15)는 펜스(1501)에 배치되고; 선박에 주입 시, 펜더(15)는 크레인 기구를 통해 주입선과 수주선 사이의 해면에 배치되어 주입선과 수주선 사이의 충돌력을 완화시키고, 선박 대 선박 간 암모니아 연료의 벙커링 안전 요구를 충족시킨다.
또한, 도 1, 도 9에 도시된 바와 같이, 선체(1)의 선수 부위에 계류 선창(16)이 설치되고, 선체(1)의 선미 부위에 축전지실(17)이 설치되며, 선체(1)의 선수와 선미의 측벽에 모두 사이드 스러스터 챔버(18)가 장착된다. 계류 선창(16)은 선박의 계류 요구를 만족시키기 위한 것이며, 선박이 항구에서 주기관을 작동하지 않을 경우, 축전지실(17)을 통해 에너지를 공급하여 항구의 전력 수요를 유지하며; 사이드 스러스터 챔버(18)는 선체(1)가 양호한 조종 성능을 지니도록 한다.
또한, 도 1, 도 9에 도시된 바와 같이, 선체(1)의 선수에 인원 거주구역(19)이 설치되고, 누출 처리 장치는 복수의 비상 샤워실(20)을 더 포함하며, 비상 샤워실(20)은 각 독립 선창의 상부에 설치된다. 바람직하게는, 인원 거주구역(19)은 선박의 최전방에 위치하며, 다음과 같은 작용이 있다: 첫 번째 작용은 인원의 생활 구역과 암모니아 연료 작업 구역이 철저히 분리되어 암모니아 중독의 위험을 크게 감소시킬 수 있다는 점이고, 두 번째 작용은 시야 조정이 양호하고, 사각지대 차폐를 최소화할 수 있다는 점이며(선박이 임의의 운행 상태일 경우, 선박의 사각지대는 모두 선박 길이의 1배 미만이다); 세 번째 작용은 광활한 후갑판면의 공간을 보다 충분히 이용할 수 있다는 점이다. 또한, 인원 거주구역(19)의 외형은 45도 각도로 상향되어 바람의 저항을 줄일 수 있다. 바람직하게는, 비상 샤워실(20) 내부에 세안대(eye wash sink), 휴대용 암모니아 가스 누출 모니터 등 장치가 설치되어, 가스 감지 스테이션(4)에서 공기 중 암모니아 부피 농도가 입방미터당 400ppm에 도달하였음을 감지 시, 오염된 암모니아 가스를 신속하게 세척할 수 있도록 자동으로 작동한다.
또한, 선체(1)에 돌출 평갑판이 구비되어, 선체(1)의 주 척도 프레임이 한정된 상황에서, 제1 독립 선창(101), 제2 독립 선창(102), 및 제3 독립 선창(103)의 용량을 증가시킬 수 있다. 중화 선창(7)보다 높은 위치에 돌출 평갑판을 설치함으로써, 선박의 주 척도가 일정한 경우, 액체 탱크 용량 설계의 한계를 돌파하여 액체 탱크의 용량을 효과적으로 확장시킬 수 있는 동시에, 액화가스 선박의 무게중심이 크게 변하지 않도록 보장할 수 있다. 또한, 선체(1)에 돌출 평갑판을 구비함으로써, 갑판면의 면적이 효과적으로 연장되어 펜더(15) 등과 같은 더 많은 장비를 배치할 수 있다.
또한, 독립 선창 내부에 중심선 격벽(center line bulkhead)(104)이 설치되며, 중심선 격벽(104)은 선두에서 선미까지의 중심선 상에서 독립 선창을 분리한다. 도 2, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 독립 선창(101)은 중심선 격벽(104)에 의해 제1 독립 선창(101) 좌측 칸, 제1 독립 선창(101) 우측칸으로 분리되고; 제2 독립 선창(102)은 중심선 격벽(104)에 의해 제2 독립 선창(102) 좌측칸, 제2 독립 선창(102) 우측칸으로 분리되며; 제3 독립 선창(103)은 중심선 격벽(104)에 의해 제3 독립 선창(103) 좌측칸, 제3 독립 선창(103) 우측칸으로 분리된다. 설치된 중심선 격벽(104)은 독립 선창의 흔들림이 선체(1) 구조에 미치는 영향을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 선박이 충돌하면 단일 칸(좌측칸 또는 우측칸)만 파손되어 선박의 안정성이 개선될 수 있다.
본 발명이 개시하는 암모니아 연료 운반 및 주입선은 항해 전 액체 화물 헤더 파이프(2)를 통해 제1 독립 선창(101), 제2 독립 선창(102), 제3 독립 선창(103), 및 연료 자가 공급 선창(8)으로 암모니아 연료를 주입하고, 연료 자가 공급 선창(8)은 연료 공급 파이프 시스템, 제1 액체방향 파이프라인(12) 및 제2 기체방향 파이프라인(1301)을 통해 암모니아 연료를 암모이하 특정 구체적인 실시예를 통해 본 발명의 실시 방식을 설명하며, 본 기술을 숙지하는 자는 본 명세서에 개시된 내용을 통해 본 발명의 기타 장점 및 효과를 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1 내지 도 10을 참조하면 알아야 할 점으로, 본 명세서의 첨부 도면에 도시된 구조, 비율, 크기 등은 모두 본 기술을 숙지하는 자가 이해하고 읽을 수 있도록 명세서에 개시된 내용에 맞춘 것일 뿐, 본 발명의 실시 가능한 한정 조건을 제한하기 위한 것이 아니므로, 기술적인 실질적인 의미를 갖지 않으며, 구조의 수식, 비율 관계 등의 변경 또는 크기의 조정이 본 발명이 발생시킬 수 있는 효과 및 달성할 수 있는 목적에 영향을 미치지 않는 한, 모두 본 발명이 개시하는 기술 내용이 포괄할 수 있는 범위 내에 포함되어야 한다. 또한, 본 발명에 인용된 "상", "하", "좌", "우", "중간" 및 "일" 등의 용어 역시 서술의 명료함을 위한 것일 뿐, 본 발명의 실시 가능한 범위를 한정하기 위한 것이 아니며, 기술 내용의 실질적인 변경이 없는 한, 상대 관계의 변경 또는 조정 역시 본 발명의 실시 가능한 범주로 간주되어야 한다.
도 1, 도 2, 도 9, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명은 암모니아 연료 운송 및 주입선을 제공하며, 이는 선체(1), 선체(1)에 고정되는 복수의 독립 선창, 각 독립 선창에 연결된 액체 화물 헤더 파이프(2)와 주입 헤더 파이프(3), 및 각 독립 선창 상의 액체 화물 헤더 파이프(2)와 주입 헤더 파이프(3) 옆에 장착된 누출 처리 장치를 포함하며, 누출 처리 장치는 액체 화물 헤더 파이프(2)와 주입 헤더 파이프(3) 옆에 장착된 가스 감지 스테이션(4), 및 선체(1)에 장착된 세척탑(5)을 포함하고, 세척탑(5)의 세척 범위는 액체 화물 헤더 파이프(2)와 주입 헤더 파이프(3)를 커버한다. 본 실시예에서 독립 선창은 3개이며, 선두에서 선미 방향을 따라 순차적으로 제1 독립 선창(101), 제2 독립 선창(102), 및 제3 독립 선창(103)이고, 상기 독립 선창은 마름모형과 구면원주형으로 구분할 수 있으며, 각 독립 선창은 지지대를 통해 선체(1)의 구조에 위치한다. 그 중 마름모형 독립 선창은 도 1, 도 2에 도시된 바와 같이 A형과 B형을 포함하고, 마름모형 독립 선창의 설계 압력은 0.7bar 미만이며; 구면원주형 독립 선창은 도 9, 도 10에 도시된 바와 같이 C형을 포함하고, 구면원주형 독립 선창의 설계 압력은 0.7bar를 초과하여 더욱 큰 선창 압력(cabin pressure)을 견딜 수 있다. 상기 암모니아 연료 운송 및 주입선은 각 독립 선창 상의 액체 화물 헤더 파이프(2)와 주입 헤더 파이프(3)를 통해 운송 및 주입 두 가지 기능을 동시에 구비한다.
바람직하게는, 도 1, 도 9에 도시된 바와 같이, 선체(1) 중앙부의 제2 독립 선창(102) 상의 액체 화물 헤더 파이프(2)는 VLLVVL 액체 화물 헤더 파이프 또는 LVVLLV 액체 화물 헤더 파이프로 설치되며, 상기 액체 화물 헤더 파이프(2)는 VLLV 또는 LVVL의 두 가지 액체 화물 주입 방식을 동시에 만족하고, 주로 항만 상류에서 본선 선체(1)에 대한 암모니아 원료 주입을 위해 사용되고, 역으로 선박 대 선박의 암모니아 연료 주입을 구현할 수도 있다. 주입 헤더 파이프(3)에는 2개의 액상 파이프라인과 기상 파이프라인이 장착되며; 여기서, L은 액체방향 헤더를 나타내고, V는 기체방향 헤더를 나타낸다.
또한, 선체(1)의 선수와 선미 영역에 주요 치수가 상이한 선박의 주입 요건을 만족시키기 위한 별도의 선박 대 선박 간 암모니아 연료 주입 파이프라인이 더 설치된다:
1대1 주입 작업을 할 경우, 수주선의 저장 탱크가 선수부에 배치된 경우, 주입선과 수주선이 선수 대 선수로 정박하여 제1 독립 선창(101)을 이용하여 주입 작업을 수행하고; 수주선의 저장창이 중앙부에 배치된 경우, 주입선과 수주선은 선수 대 선수가 나란히 배열되도록 정박하여 제2 독립 선창(102)을 이용하여 주입 작업을 수행하며; 수주선의 저장창이 선미에 배치된 경우, 주입선과 수주선은 선수 대 선미로 정박하여 제1 독립 선창(101)을 이용하여 주입 작업을 수행한다.
1대2 주입 작업을 할 경우, 주입선과 제1 수주선은 선수 대 선수로 정박하여 제1 독립 선창(101)을 이용하여 주입 작업을 수행하고, 주입선과 제2 수주선은 선미 대 선미로 정박하여 제3 독립 선창(103)을 이용하여 주입 작업을 수행함으로써 두 선박에 대한 동시 주입 수요를 구현할 수 있다.
본 발명 중의 3개의 독립 선창은 암모니아 연료를 저장 및 운송하기 위한 것이며, 각각의 독립 선창 상의 액체 화물 헤더 파이프(2)와 주입 헤더 파이프(3)는 외부로부터의 암모니아 연료를 저장하고 선박을 향해 주입을 수행하기 용이하다. 설치되는 가스 감지 스테이션(4)은 공기 중의 암모니아 함량을 검출하기 위한 것이며, 암모니아 함량의 경보값은 암모니아 부피 농도 20-50ppm(백만분율 농도)으로 설정된다. 암모니아 함량이 기준을 초과하면, 세척탑(5)이 물을 방출하여 분무하며, 암모니아 가스가 물에 쉽게 용해되는 원리를 이용하여, 암모니아 가스의 공기 함량을 감소시킴으로써 인체가 암모니아 가스를 흡입하여 중독되는 것을 방지한다.
또한, 도 1, 도 2, 도 9, 도 10에 도시된 바와 같이, 누출 처리 장치는 주입 헤더 파이프(3) 하부에 설치되는 수용트레이(6), 및 액체 화물 헤더 파이프(2)와 주입 헤더 파이프(3) 하부에 설치되는 중앙 선창(7)을 더 포함하며, 중앙 선창(7)은 수용트레이(6) 하부의 선체(1)에 장착되고, 중앙 선창(7)은 중앙 선창(7) 내의 암모니아수가 현측 바깥으로 배출될 수 있도록 현측에 개구를 구비한다. 바람직하게는, 수용트레이(6)는 액체 암모니아가 이동 또는 누출된 경우, 누출된 액체 암모니아를 받아 수집할 수 있도록 주입 헤더 파이프(3) 하부에 설치된다. 수용트레이(6)는 2층 구조로 설치되며, 상층 구조는 그물형 스테인리스강층이고, 하층은 솔리드 스테인리스강층이며, 상, 하 2층 사이에 격리수층이 설치되고, 수용트레이(6) 바닥부는 파이프라인을 통해 중앙 선창(7)과 연결된다. 바람직하게는, 중앙 선창(7) 내에 산성물질이 살포되며, 세척탑(5)이 물을 방출하여 분무 시, 암모니아 가스가 물에 용해되어 선체(1) 상의 돌출 평갑판을 통해 중앙 선창(7)으로 자연스럽게 오버플로우되거나 또는 수용트레이(6)에 수집된 누출 액체 암모니아가 파이프를 통해 중앙 선창(7)으로 유입되어, 중앙 선창(7) 중의 산성 물질과 반응하여 암모늄염을 생성함으로써 인체의 암모니아 중독을 방지할 수 있다.
또한, 도 1, 도 3, 도 4, 도 8에 도시된 바와 같이, 선체(1)에 연료 자가 공급 선창(8), 및 선체(1)를 구동하는 연료 동력실(9)이 더 설치되고, 연료 동력실(9) 내에 암모니아 연료 주기관(10)이 설치되며, 연료 자가 공급 선창(8)과 복수의 독립 선창 사이는 각각 제1 기체방향 파이프라인(11)을 통해 연결되고, 각각의 제1 기체방향 파이프라인(11)에 모두 응력 밸브(1101)가 장착되며, 연료 자가 공급 선창(8)과 어느 하나의 독립 선창 사이는 제1 액체방향 파이프라인(12)을 통해 연결되고, 연료 자가 공급 선창(8) 바닥부에 바닥면 구조(804)가 설치된다. 바람직하게는, 바닥면 구조(804)는 이중 바닥 구조로서, 연료 동력실(9) 내에 설치된 암모니아 연료 주기관(10)이 운행 시 발생되는 진동에 효과적으로 저항할 수 있다. 연료 자가 공급 선창(8)과 암모니아 연료 주기관(10)은 제2 액체방향 파이프라인(13)과 제2 기체방향 파이프라인(1301)을 통해 루프 연결을 구성하며, 제1 액체방향 파이프라인(12)과 제2 액체방향 파이프라인(13)에 모두 비상 격리밸브(1201)가 설치된다. 바람직하게는, 연료 자가 공급 선창(8)은 선체(1) 후미 영역에 설치되고, 제1 액체방향 파이프라인(12)을 통해 제3 독립 선창(103)과 연결되며, 연료 동력실(9)은 연료 자가 공급 선창(8)의 하부에 설치된다. 연료 자가 공급 선창(8)의 재료는 저온강, 스테인리스강, 알루미늄합금, 고망간강 등이고, 바람직하게는 저온강이며; 암모니아는 부식성을 지녀, 탄소망간강, 니켈강에 대한 부식이 비교적 강하다. 보다 바람직하게는, 제3 독립 선창(103) 가스실의 직하방에 소형 블록을 분할하여 연료 자가 공급 선창(8)으로서 사용할 수 있으며, 연료 자가 공급 선창(8)을 별도로 설치할 필요가 없어 비용과 자재가 절약된다. 또한, 비상 격리밸브(1201)는 제1 액체방향 파이프라인(12)과 제2 액체방향 파이프라인(13)에 설치되어, 액체 암모니아 누출 사고가 발생 시, 비상 격리밸브(1201)가 자동으로 폐쇄되어 추가적인 누출을 방지할 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 액체방향 파이프라인(13)과 제2 기체방향 파이프라인(1301)은 모두 이중벽관이며, 이중벽관은 외관, 외관에 관통 설치되는 내관, 및 외관과 내관 사이에 형성되는 관 간극을 포함한다. 제2 액체방향 파이프라인(13)의 내관은 액체 암모니아를 주입하기 위한 것이고, 제2 기체방향 파이프라인(1301)의 내관은 암모니아 가스를 송출하기 위한 것이며, 압축공기 파이프라인(1302)은 압축공기를 제2 액체방향 파이프라인(13)의 관 간극 및 제2 기체방향 파이프라인(1301)의 관 간극으로 주입한다. 제2 액체방향 파이프라인(13) 중의 압축공기의 흐름과 액체 암모니아 주입방향은 반대이고, 제2 기체방향 파이프라인(1301) 중의 압축공기의 흐름 방향은 암모니아 가스의 송출 방향과 반대이며; 제1 액체방향 파이프라인(12)과 제2 기체방향 파이프라인(1301)의 내관에 틈새, 균열이 있어 암모니아 연료 누출이 발생된 경우, 관 간극에서 유동하는 압축공기가 암모니아 연료를 희석시킬 수 있어, 암모니아 농도가 폭발의 인화점 범위에 도달하는 것을 막을 수 있다.
또한, 연료 자가 공급 선창(8)은 A1형, B1형, 또는 C1형일 수 있다. 여기서, 도 5에 도시된 바와 같이, C1형 연료 자가 공급 선창(8)은 내부 쉘(801), 및 연료 자가 공급 선창(8) 바닥부의 바닥면 구조(804)를 포함하며, 내부 쉘(801) 표면에 절연층(803)이 설치된다. 연료 자가 공급 선창(8)의 탱크 용량이 5000 세제곱미터 미만인 경우, 내부 쉘(801)만으로 액체 암모니아의 압력을 견딜 수 있으며, 이와 동시에 내부 쉘(801)의 표면에 PU 절연층(803)이 설치된다. 또한, PU 절연층(803) 외측에 액체 암모니아를 더욱 확실하게 보냉하기 위해 한 층의 얇은 철판이 더 부착될 수도 있다. 바람직하게는, 도 3에 도시된 바와 같이, A1형, 또는 B1형 연료 자가 공급 선창(8)은 내부 쉘(801), 내부 쉘(801)을 감싸는 외부 쉘(802), 및 연료 자가 공급 선창(8) 바닥부에 설치되는 바닥면 구조(804)를 포함하고, 외부 쉘(802) 내부면에 절연층(803)이 설치된다. 연료 자가 공급 선창(8)의 탱크 용량이 5000 세제곱미터를 초과하는 경우, 외부 쉘(802)을 설치하여, 내부 쉘(801) 구조가 기능을 상실 시 외부 쉘(802) 구조에 의존하여 누출된 액체를 운송할 수 있도록 하여야 하고, 이와 동시에 액체 암모니아를 보냉하기 위해 외부 쉘(802)의 내부면에 PU 절연층(803)이 설치된다. 연료 자가 공급 선창(8)의 탱크 용량은 5000 세제곱미터이고, 가득 채울 경우 약 2만 해리를 항해할 수 있다. 바람직하게는, A1형, 또는 B1형 연료 자가 공급 선창(8)의 외부 쉘에 내부 쉘(801)의 상태를 확인하여 암모니아 연료의 누출을 제때에 발견할 수 있도록 사람이 진입하는 통로가 더 개설된다.
또한, 도 1, 도 9에 도시된 바와 같이, 선체(1)에 압축기실(21), 및 환기탑(14)이 더 설치되며, 압축기실(21)은 제1 기체방향 파이프라인(11)과 연결되고, 제1 기체방향 파이프라인(11)에 압력 감지 장치가 설치되며, 환기탑(14)은 독립 선창과 연결된다. 바람직하게는, 연료 자가 공급 선창(8)과 복수의 독립 선창 사이는 각각 제1 기체방향 파이프라인(11)을 통해 연결되고, 복수의 제1 기체방향 파이프라인(11)은 한 구간의 파이프라인을 공유하며, 압축기실(21)은 복수의 제1 기체방향 파이프라인(11)의 공용 파이프라인과 연결되어, 각 독립 선창 중의 압력이 액체 탱크의 설계값을 초과 시, 응력 밸브(1101)가 개방되어, 암모니아 가스가 제1 기체방향 파이프라인(11) 중의 압력 감지 장치로 유입되며, 이때 압축기실(21) 내의 압축기가 작동하고, 액화 시스템을 가동함으로써, 각각의 독립 선창 내의 압력을 낮춘다. 압축기에 고장이 발생하여 액화 시스템을 가동할 수 없는 경우, 이때 암모니아 가스는 환기탑(14)을 통해 방출되어 각 독립 선창의 압력을 낮춘다. 본 실시예에서, 환기탑(14)의 수량은 하나이며; 다른 실시예에서, 환기탑(14)의 수량은 독립 선창의 수량과 일대일 대응되어, 즉 각 독립 선창에 환기탑(14)이 한 개씩 단독으로 배치될 수도 있다.
또한, 도 6, 도 7에 도시된 바와 같이, 선체(1)에 펜스(1501)가 고정되고, 펜스(1501)에 펜더(15)가 배치되며, 펜더(15)는 중심 플로팅 볼(1502), 중심 플로팅 볼(1502) 외벽에 설치되는 타이어 패드(1503), 중심 플로팅 볼(1502) 양단에 설치되는 중심 로크(lock)(1504), 및 중심 로크(1504)와 타이어 패드(1503)의 중심을 연결하는 체인(1505)을 포함한다. 바람직하게는, 펜더(15)의 양단부는 구형이고, 중간은 원기둥형이다. 중심 플로팅 볼(1502) 내부는 일정 압력을 유지해야 하고, 타이어 패드(1503)는 적당한 탄성 변형을 보장하여야 한다. 또한, 본 실시예에서, 펜더(15)의 설치 수량은 4개이며, 일반적인 항해 상황에서, 펜더(15)는 펜스(1501)에 배치되고; 선박에 주입 시, 펜더(15)는 크레인 기구를 통해 주입선과 수주선 사이의 해면에 배치되어 주입선과 수주선 사이의 충돌력을 완화시키고, 선박 대 선박 간 암모니아 연료의 주입 안전 요구를 충족시킨다.
또한, 도 1, 도 9에 도시된 바와 같이, 선체(1)의 선수 부위에 계류 선창(16)이 설치되고, 선체(1)의 선미 부위에 축전지실(17)이 설치되며, 선체(1)의 선수와 선미의 측벽에 모두 사이드 스러스터 챔버(18)가 장착된다. 계류 선창(16)은 선박의 계류 요구를 만족시키기 위한 것이며, 선박이 항구에서 주기관을 작동하지 않을 경우, 축전지실(17)을 통해 에너지를 공급하여 항구의 전력 수요를 유지하며; 사이드 스러스터 챔버(18)는 선체(1)가 양호한 조종 성능을 지니도록 한다.
또한, 도 1, 도 9에 도시된 바와 같이, 선체(1)의 선수에 인원 거주 선창(19)이 설치되고, 누출 처리 장치는 복수의 비상 샤워실(20)을 더 포함하며, 비상 샤워실(20)은 각 독립 선창의 상부에 설치된다. 바람직하게는, 인원 거주 선창(19)은 선박의 최전방에 위치하며, 다음과 같은 작용을 한다: 첫 번째 작용은 인원의 생활 구역과 암모니아 연료 작업 구역이 철저히 분리되어 암모니아 중독의 위험을 크게 감소시킬 수 있다는 점이고, 두 번째 작용은 시야 조정이 양호하여, 사각지대를 최소화할 수 있다는 점이며(선박이 임의의 운행 상태일 경우, 선박의 사각지대는 선박 길이의 1배 미만이다); 세 번째 작용은 넓은 후갑판의 공간을 보다 충분히 이용할 수 있다는 점이다. 또한, 인원 거주 선창(19)의 외형은 45도 각도로 상향되어 바람의 저항을 줄일 수 있다. 바람직하게는, 비상 샤워실(20) 내부에 세안대(eye wash sink), 휴대용 암모니아 가스 누출 모니터 등 장치가 설치되어, 가스 감지 스테이션(4)에서 공기 중 암모니아 부피 농도가 세제곱미터당 400ppm에 도달하였음을 감지 시, 오염된 암모니아 가스를 신속하게 세척할 수 있도록 자동으로 작동한다.
또한, 선체(1)에 돌출 평갑판이 구비되어, 선체(1)의 주 척도 프레임이 한정된 상황에서, 제1 독립 선창(101), 제2 독립 선창(102), 및 제3 독립 선창(103)의 용량을 증가시킬 수 있다. 중앙 선창(7)보다 높은 위치에 돌출 평갑판을 설치함으로써, 선박의 주 척도가 일정한 경우, 액체 탱크 용량 설계의 한계를 돌파하여 액체 탱크의 용량을 효과적으로 확장시킬 수 있는 동시에, 액화가스 선박의 무게중심이 크게 변하지 않도록 보장할 수 있다. 또한, 선체(1)에 돌출 평갑판을 구비함으로써, 갑판면의 면적이 효과적으로 연장되어 펜더(15) 등과 같은 더 많은 장비를 배치할 수 있다.
또한, 독립 선창 내부에 중심선 격벽(104)이 설치되며, 중심선 격벽(104)은 선두에서 선미까지의 중심선 상에서 독립 선창을 분리한다. 도 2, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 독립 선창(101)은 중심선 격벽(104)에 의해 제1 독립 선창(101) 좌측 칸, 제1 독립 선창(101) 우측 칸으로 분리되고; 제2 독립 선창(102)은 중심선 격벽(104)에 의해 제2 독립 선창(102) 좌측 칸, 제2 독립 선창(102) 우측 칸으로 분리되며; 제3 독립 선창(103)은 중심선 격벽(104)에 의해 제3 독립 선창(103) 좌측 칸, 제3 독립 선창(103) 우측 칸으로 분리된다. 설치된 중심선 격벽(104)은 독립 선창의 흔들림이 선체(1) 구조에 미치는 영향을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 선박이 충돌하면 단일 칸(좌측 칸 또는 우측 칸)만 파손되어 선박의 안정성이 개선될 수 있다.
본 발명이 개시하는 암모니아 연료 운송 및 주입선은 항해 전 액체 화물 헤더 파이프(2)를 통해 제1 독립 선창(101), 제2 독립 선창(102), 제3 독립 선창(103), 및 연료 자가 공급 선창(8)으로 암모니아 연료를 주입하고, 연료 자가 공급 선창(8)은 연료 공급 파이프 시스템, 제1 액체방향 파이프라인(12) 및 제2 기체방향 파이프라인(1301)을 통해 암모니아 연료를 암모니아 연료 주기관(10)으로 운송하며, 암모니아 연료가 연소하면서 선체(1)의 항행을 추진한다. 선박에 주입을 하여야 하는 경우, 먼저 펜더(15)를 해면에 방치하여 선박과 선박 간의 충돌력을 완화시킨 다음, 독립 선창 상의 주입 헤더 파이프(3)를 통해 수주선에 암모니아 연료를 주입한다. 항해 과정에서, 가스 감지 스테이션(4)이 공기 중의 암모니아 농도를 모니터링하여, 암모니아 농도가 기준을 초과하였음을 감지 시, 세척탑(5), 중앙 선창(7), 비상 샤워실(20) 등 장비를 통해 누출된 암모니아 가스를 긴급하게 처리하고; 독립 선창 중의 압력이 지나치게 큰 경우, 압축기실(21), 환기탑(14) 등 장비가 독립 선창 내의 압력을 긴급하게 방출함으로써 사고 발생을 방지한다.
종합해 보면, 본 발명은 종래 기술 중의 각종 단점을 효과적으로 극복하여 산업적 이용 가치가 높다.
상기 실시예는 단지 본 발명의 원리 및 효과를 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 기술을 숙지하는 자는 누구든지 본 발명의 정신 및 범주를 벗어나지 않는 한, 상기 실시예를 수정 및 변경할 수 있다. 따라서, 소속 기술 분야에서 통상의 지식을 갖춘 자가 본 발명이 개시하는 정신과 기술 사상을 벗어나지 않고 완성한 모든 등가의 수정 또는 변형은 여전히 본 발명의 청구항에 포함되어야 한다.
1: 선체
2: 액체 화물 헤더 파이프
3: 주입 헤더 파이프 4: 가스 감지 스테이션
5: 세척탑 6: 수용트레이
7: 중앙 선창 8: 연료 자가 공급 선창
9: 연료 동력실 10: 암모니아 연료 주기관(main engine)
11: 제1 기체방향 파이프라인 12: 제1 액체방향 파이프라인
13: 제2 액체방향 파이프라인 14: 환기탑
15: 펜더(fender) 16: 계류 선창
17: 축전지실 18: 사이드 스러스터 챔버
19: 인원 거주 선창 20: 비상 샤워실
21: 압축기실 101: 제1 독립 선창
102: 제2 독립 선창 103: 제3 독립 선창
104: 중심선 격벽 801: 내부 쉘
802: 외부 쉘 803: 절연층
804: 바닥면 구조 1101: 응력 밸브
1201: 비상 격리밸브 1301: 제2 가스방향 파이프라인
1302: 압축공기 파이프라인 1501: 펜스
1502: 중심 플로팅 볼 1503: 타이어 패드
1504: 중심 로크(lock) 1505: 체인
3: 주입 헤더 파이프 4: 가스 감지 스테이션
5: 세척탑 6: 수용트레이
7: 중앙 선창 8: 연료 자가 공급 선창
9: 연료 동력실 10: 암모니아 연료 주기관(main engine)
11: 제1 기체방향 파이프라인 12: 제1 액체방향 파이프라인
13: 제2 액체방향 파이프라인 14: 환기탑
15: 펜더(fender) 16: 계류 선창
17: 축전지실 18: 사이드 스러스터 챔버
19: 인원 거주 선창 20: 비상 샤워실
21: 압축기실 101: 제1 독립 선창
102: 제2 독립 선창 103: 제3 독립 선창
104: 중심선 격벽 801: 내부 쉘
802: 외부 쉘 803: 절연층
804: 바닥면 구조 1101: 응력 밸브
1201: 비상 격리밸브 1301: 제2 가스방향 파이프라인
1302: 압축공기 파이프라인 1501: 펜스
1502: 중심 플로팅 볼 1503: 타이어 패드
1504: 중심 로크(lock) 1505: 체인
Claims (10)
- 암모니아 연료 운송 및 주입선에 있어서,
선체(1), 선체(1)에 고정되는 복수의 독립 선창, 각 독립 선창에 연결된 액체 화물 헤더 파이프(2)와 주입 헤더 파이프(3) 및 각 독립 선창에서의 액체 화물 헤더 파이프(2)와 주입 헤더 파이프(3) 옆에 장착되는 누출 처리 장치를 포함하고, 상기 누출 처리 장치는 액체 화물 헤더 파이프(2)와 주입 헤더 파이프(3) 옆에 장착되는 가스 감지 스테이션(4) 및 선체(1)에 장착되는 세척탑(5)을 포함하며, 상기 세척탑(5)의 세척 범위는 액체 화물 헤더 파이프(2)와 주입 헤더 파이프(3)를 커버하는 것을 특징으로 하는, 암모니아 연료 운송 및 주입선. - 제1항에 있어서,
상기 누출 처리 장치는 주입 헤더 파이프(3) 하부에 설치되는 수용트레이(6), 및 액체 화물 헤더 파이프(2)와 주입 헤더 파이프(3) 하부에 설치되는 중앙 선창(7)을 더 포함하고, 상기 중앙 선창(7)은 수용트레이(6)의 하부의 선체(1)에 설치되고, 중앙 선창(7)은 현측에 개구를 구비하며; 상기 수용트레이(6)의 하부는 파이프라인을 통해 중앙 선창(7)과 연결되는 것을 특징으로 하는, 암모니아 연료 운송 및 주입선. - 제1항에 있어서,
상기 선체(1)에 연료 자가 공급 선창(8), 및 선체(1)를 구동하는 연료 동력실(9)이 더 설치되고, 상기 연료 동력실(9) 내에 암모니아 연료 주기관(10)이 설치되며, 상기 연료 자가 공급 선창(8)과 복수의 독립 선창 사이는 각각 제1 기체방향 파이프라인(11)를 통해 연결되고, 각각의 제1 기체방향 파이프라인(11)에 모두 응력밸브(1101)가 설치되며, 상기 연료 자가 공급 선창(8)과 어느 하나의 독립 선창 사이는 제1 액체방향 파이프라인(12)을 통해 연결되고, 상기 연료 자가 공급 선창(8)과 암모니아 연료 주기관(10)은 제2 액체방향 파이프라인(13) 및 제2 기체방향 파이프라인(1301)을 통해 루프 연결을 구성하며, 상기 제1 액체방향 파이프라인(12)과 제2 액체방향 파이프라인(13)에 모두 비상 격리밸브(1201)가 설치되는 것을 특징으로 하는, 암모니아 연료 운송 및 주입선. - 제3항에 있어서,
상기 제2 액체방향 파이프라인(13)과 제2 기체방향 파이프라인(1301)은 모두 이중벽관이고, 상기 이중벽관은 외관, 외관에 관통 설치되는 내관 및 외관과 내관 사이에 형성되는 관 간극을 포함하며, 상기 제2 액체방향 파이프라인(13)의 내관은 액체 암모니아를 주입하기 위한 것이고, 상기 제2 기체방향 파이프라인(1301)의 내관은 암모니아 가스를 송출하기 위한 것이며, 상기 제2 액체방향 파이프라인(13)의 관 간극과 제2 기체방향 파이프라인(1301)의 관 간극은 모두 압축공기가 흐르기 위한 것이고, 상기 제2 액체방향 파이프라인(13) 중의 압축공기의 흐름 방향은 액체 암모니아 주입 방향과 반대이며, 상기 제2 기체방향 파이프라인(1301) 중의 압축공기의 흐름 방향은 암모니아 가스의 송출 방향과 반대인 것을 특징으로 하는, 암모니아 연료 운송 및 주입선. - 제3항에 있어서,
상기 연료 자가 공급 선창(8)은 내부 쉘(801), 및 연료 자가 공급 선창(8) 바닥부에 설치되는 바닥면 구조(804)를 포함하고, 상기 내부 쉘(801)의 외부면에 절연층(803)이 설치되는 것을 특징으로 하는, 암모니아 연료 운송 및 주입선. - 제3항에 있어서,
상기 연료 자가 공급 선창(8)은 내부 쉘(801), 내부 쉘(801)을 감싸는 외부 쉘(802) 및 연료 자가 공급 선창(8) 바닥부에 설치되는 바닥면 구조(804)를 포함하고, 상기 외부 쉘(802)의 내부면에 절연층(803)이 설치되는 것을 특징으로 하는, 암모니아 연료 운송 및 주입선. - 제3항에 있어서,
상기 선체(1)에 압축기실(21) 및 환기탑(14)이 더 설치되며, 상기 압축기실(21)은 제1 기체방향 파이프라인(11)과 연결되고, 상기 제1 기체방향 파이프라인(11)에 압력 감지 장치가 설치되며, 상기 환기탑(14)은 독립 선창과 연결되는 것을 특징으로 하는, 암모니아 연료 운송 및 주입선. - 제1항에 있어서,
상기 선체(1)에 펜스(1501)가 고정되고, 상기 펜스(1501)에 펜더(15)가 배치되며, 상기 펜더(15)는 중심 플로팅 볼(1502), 중심 플로팅 볼(1502) 외벽에 설치되는 타이어 패드(1503), 중심 플로팅 볼(1502) 양단에 설치되는 중심 로크(1504) 및 중심 로크(1504)와 타이어 패드(1503) 중심을 연결하는 체인(1505)을 포함하며; 상기 펜더(15)의 양단부는 구형이고, 중간은 원기둥형인 것을 특징으로 하는, 암모니아 연료 운송 및 주입선. - 제1항에 있어서,
상기 선체(1)의 선수에 계류 선창(16)이 설치되고, 상기 선체(1)의 선미에 축전지실(17)이 설치되며, 상기 선체(1)의 선수와 선미의 측벽에 모두 사이드 스러스터 챔버(18)가 설치되고; 상기 선체(1)의 선수에 인원 거주 선창(19)이 설치되고, 상기 누출 처리 장치는 복수의 비상 샤워실(20)을 더 포함하며, 상기 비상 샤워실(20)은 각 독립 선창의 상부에 설치되는 것을 특징으로 하는, 암모니아 연료 운송 및 주입선. - 제1항에 있어서,
상기 독립 선창 내부에 중심선 격벽(104)이 설치되며, 상기 중심선 격벽(104)은 선두로부터 선미까지의 중심선에 설치되어 독립 선창을 분리시키는 것을 특징으로 하는, 암모니아 연료 운송 및 주입선.
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