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KR100743904B1 - 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 설비 및 방법 - Google Patents

액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 설비 및 방법 Download PDF

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KR100743904B1
KR100743904B1 KR1020060021369A KR20060021369A KR100743904B1 KR 100743904 B1 KR100743904 B1 KR 100743904B1 KR 1020060021369 A KR1020060021369 A KR 1020060021369A KR 20060021369 A KR20060021369 A KR 20060021369A KR 100743904 B1 KR100743904 B1 KR 100743904B1
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KR
South Korea
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natural gas
liquefied natural
regasification
steam
heating
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Application number
KR1020060021369A
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Inventor
이동현
이춘식
변철욱
윤호병
조기헌
Original Assignee
삼성중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 설비 및 방법에 관한 것으로서, 특히 선박에서 저장하여 운반한 액화천연가스를 에틸렌 글리콜 및 응축스팀을 이용한 복수개의 열교환기를 통과하도록 하여, 선박 내에서 액화천연가스를 천연가스로 재기화시키는 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 설비 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 설비는 및 방법은 액화천연가스운반선(LNGC)의 저장탱크로부터 액화천연가스(LNG)를 육상터미널까지 운반하도록 설치된 수송관; 상기 수송관에 장착되어 상기 저장탱크로부터 액화천연가스를 인출하는 제 1 펌프; 상기 수송관에 장착되어 상기 제 1 펌프에 의해 인출된 액화천연가스를 상기 액화천연가스운반선의 보일러의 스팀에 의해 가열된 가열유체를 이용하여 1차가열하는 제 1 가열부; 및 상기 수송관에 장착되어 상기 제 1 가열부를 통과하여 일부 기화된 액화천연가스를 상기 제 1 가열부에 이용되고 응축된 스팀에 의해 2차가열하여 천연가스로 완전 기화시키는 제 2 가열부를 포함하되, 상기 액화천연가스운반선으로 운반한 액화천연가스를 선내에 구비된 상기 제 1 가열부 및 상기 제 2 가열부로 재기화시켜 육상으로 직접 하역 가능한 것을 특징으로 하는 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 설비를 제공한다.
액화천연가스운반선, 재기화(Regasification), 글리콜(Glycol), 펌프, 열교환기, 스팀

Description

액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 설비 및 방법{LNG regasification plant in LNGC and Method thereof}
도 1은 종래의 해수를 이용하던 선박의 재기화 설비를 도시한 블록도이다.
도 2는 종래의 직접 스팀 열교환을 이용한 선박의 재기화 설비를 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명이 적용될 스팀터빈추진선박의 추진장치을 도시한 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 설비의 일실시예를 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 방법의 일실시예를 도시한 순서도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 저장탱크 102 : 수송관
104 : 제 1 펌프 110 : 제 1 가열부
112 : 제 2 열교환기 114 : 폐루프형 배관
116 : 제 2 펌프 118 : 제 1 열교환기
120 : 제 2 가열부 122 : 스팀배관
124 : 제 3 열교환기 130 : 보일러
200 : 육상터미널
본 발명은 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 설비 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선박에서 저장하여 운반한 액화천연가스를 에틸렌 글리콜 및 응축스팀을 이용한 복수개의 열교환기를 통과하도록 하여, 선박 내에서 액화천연가스를 천연가스로 재기화시키는 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 설비 및 방법에 관한 것이다.
전 세계에 분포된 천연가스 생산지에서는 많은 양의 천연가스(주로 메탄)가 생산된다. 이렇게 생산된 천연가스가 생산지에서 소비지까지 손쉽게 운반될 수 있다면, 그러한 가치는 에너지부족을 염려하는 현재 실정에서 매우 높은 가치를 가지게 될 것이다. 만일 천연가스의 생산지가 소비지와 인접해 있다면, 이러한 천연가스의 운반은 수중 또는 지상의 파이프를 이용하여 가능해 질 것이다. 그러나 천연가스의 생산지가 소비지와 원거리 상에 존재한다면, 이러한 천연가스의 운반을 위해 별도의 운송방법을 도입해야 한다.
일반적으로 원격지에서 생산된 천연가스를 소비지로 운송하는 방법으로는 선 박을 이용하는 것이 보편적인데, 생산지 또는 그 인접지역에서 생산된 천연가스를 먼저 액화시킨 후, 이러한 액화상태의 천연가스 즉, 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)를 선박에 저장하여 운반시키는 것이다. 이때의 액화천연가스는 천연가스를 고압 및 극저온(대략 -160℃) 상태에서 액화시킨 것인데, 이러한 액화천연가스의 특성 때문에 많은 양을 한꺼번에 선박의 저장탱크에 실어 운반할 수 있는 장점이 있다.
그러나 이러한 천연가스의 액화상태로의 변환으로 인하여, 선박이 상기 액화천연가스를 운반목적지, 즉 소비지까지 운반한 후 이를 다시 천연가스로 재기화(Regasification)시켜야 하는 어려움이 나타났다. 만일 천연가스에 대한 시장이 잘 형성되어 있으며, 수요가 안정적으로 증가하는 곳이라면, 소비지에 영구적 시설물인 육상 액화천연가스 재기화시설을 건설하는 것이 좋다. 그러나 이와 달리 일시적인 요인 또는 계절 또는 주기별로 천연가스가 필요한 지역에서는 이러한 영구적 시설물을 건설하는 것 자체가 경제성에 합당치 못한 것이 자명하다.
최근, 액화천연가스 운반선에서 저장된 액화천연가스를 육상터미널로 하역하기 전에 미리 재기화 시킬 수 있는 선박의 재기화 설비들이 제안되고 있다.
도 1은 종래의 해수를 이용하던 선박의 재기화 설비를 도시한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 액화천연가스운반선의 저장탱크(1)에 저장된 액화천연가스를 액화천연가스용 펌프(3)를 이용하여 인출시키고, 이를 액화천연가스/해수 열교환기(5)의 일측관으로 보낸다. 이때, 선박의 해수용펌프(10)의 작동에 의해서 해수유입관(9)으로부터 상온(대략 7 ~ 10℃)의 해수가 유입되는데, 이렇게 유입된 해수는 상기 액화천연가스/해수 열교환기(5)의 타측관으로 공급되게 된다. 이때, 만일 겨울철이나 극지방에서 상기와 같이 해수를 그대로 유입시켜 상기 액화천연가스와 열교환을 일으킨다면, 상기 액화천연가스의 재기화가 어려울 수도 있으므로, 해수가 상기 액화천연가스/해수 열교환기(5)의 타측관에 주입되기 전에 보일러(13)로부터 공급된 고온의 스팀과 해수/스팀 열교환기(15)에서 열교환이 이루어진다. 이러한 열교환을 통해서 가열된 해수는 상기 액화천연가스/해수 열교환기(5)의 타측관으로 공급되고, 극저온의 액화천연가스를 기화시키게 된다. 이후 기화된 천연가스는 육상터미널(7)로 하역된다.
그러나 이러한 종래의 해수를 이용하던 선박의 재기화 설비는 상온의 해수 혹은 가열된 해수를 이용하여 액화천연가스를 재기화시키는데, 이러한 재기화과정을 수행한 후 배출되는 해수는 상온보다 낮은 온도를 가지며, 배관 상에 부착된 각종 부식물과 함께 배출되므로, 해양 생태계 및 환경 오염을 초래할 수 있는 문제점이 있었다.
이러한 종래의 해수를 이용하던 선박의 재기화 설비의 문제점을 다소나마 보완하려는 노력의 일환으로, 해수를 매개하지 않고 직접 스팀과 열교환시키는 선박의 재기화 설비가 출현하였다. 종래 기술에 따른 직접 스팀 열교환을 이용한 선박의 재기화 설비는 본 출원인에 의해 출원된 실용신안등록출원 기술로서, 대한민국 2005년 실용신안등록출원 제37241호에 개시되어 있는데, 도 2를 참조하여 간략히 설명하면, 저장탱크(미도시)에서 육상터미널(미도시)로 액화천연가스(LNG)를 운반하는 배관 상에 열교환기(50)를 장착하고, 상기 열교환기(50)에서 선박(20)의 보일 러(30)로부터 공급된 고온의 스팀과 극저온의 상기 액화천연가스가 직접적으로 열교환될 수 있게 되어 있다. 이때, 스팀이 상기 보일러(30)와 상기 열교환기(50) 사이에서 공급 및 회수될 수 있도록 해주는 공급/회수 배관(40)이 장착되어 있다. 이로 인하여, 해수를 매개로 하지 않고서 공급 및 회수되는 스팀을 이용하여 상기 액화천연가스를 기화시켜 천연가스의 형태로 육상 터미널에 하역할 수 있게 된다.
그러나 이러한 종래 기술에 따른 직접 스팀 열교환을 이용한 선박의 재기화 설비는 스팀을 공급해주는 상기 보일러(30)에 고장이 발생한 경우 극저온의 액화천연가스로 인하여 상기 열교환기(50) 주위의 공급/회수배관(40) 및 기타 설비요소에 결빙이 발생하여 위험을 초래할 수 있는 문제점이 있으며, 또한 상기 액화천연가스를 고온의 스팀과 단 한차례만 열교환시키므로 상기 액화천연가스의 재기화 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 극복하기 위하여, 해양 생태계 및 환경을 보호할 수 있으며, 스팀을 공급해주는 보일러에 고장이 발생한 경우 배관 및 설비요소의 결빙을 방지할 수 있으며, 보다 나은 효율을 가질 수 있는 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 설비 및 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 삼는다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 설비는 액화천연가스운반선(LNGC)의 저장탱크로부터 액화천연가스(LNG)를 육상터미널까지 운반하도록 설치된 수송관; 상기 수송관에 장착되어 상기 저장탱크로부터 액화천연가스를 인출하는 제 1 펌프; 상기 수송관에 장착되어 상기 제 1 펌프에 의해 인출된 액화천연가스를 상기 액화천연가스운반선의 보일러의 스팀에 의해 가열된 가열유체를 이용하여 1차가열하는 제 1 가열부; 및 상기 수송관에 장착되어 상기 제 1 가열부를 통과하여 일부 기화된 액화천연가스를 상기 제 1 가열부에 이용되고 응축된 스팀에 의해 2차가열하여 천연가스로 완전 기화시키는 제 2 가열부를 포함하되, 상기 액화천연가스운반선으로 운반한 액화천연가스를 선내에 구비된 상기 제 1 가열부 및 상기 제 2 가열부로 재기화시켜 육상으로 직접 하역 가능한 것을 특징으로 하는 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 설비를 제공한다.
이때, 상기 제 1 가열부는 가열유체; 내부에 상기 가열유체가 순환하는 폐루프형 배관; 상기 폐루프형 배관 상에 장착되어 상기 가열유체를 순환시키는 제 2 펌프; 상기 폐루프형 배관과 상기 액화천연가스운반선의 상기 보일러의 스팀 배관의 교차 구간에 장착되어 상기 가열유체와 상기 액화천연가스운반선의 상기 보일러에서 공급된 고온의 스팀 간에 열교환을 일으키는 제 1 열교환기; 및 상기 폐루프형 배관과 상기 수송관의 교차구간에 장착되어 상기 액화천연가스운반선의 상기 저장탱크에서 인출된 액화천연가스와 상기 제 1 열교환기를 통과한 고온의 가열유체 간에 열교환을 일으키는 제 2 열교환기를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 가열유체는 에틸렌 글리콜(Ethylene Glycol)인 것이 바람직하다. 여기서 에틸렌 글리콜이란 글리콜 워터라고도 불리는 부동액의 일종으로, 분자량 62.07, 녹는점 －12.6 ℃, 끓는점 197.7 ℃, 비중 1.1131을 가지는 점조(粘稠)하고 감미가 있는 무색 액체이다. 이러한 에틸렌 글리콜을 액화천연가스의 기화를 위한 가열유체로 사용함으로써, 스팀을 사용하는 경우의 유사시 배관 내 결빙을 막을 수 있다. 이러한 에틸렌 글리콜을 사용하지 않더라도, 이러한 특성과 유사한 녹는점이 낮은 임의의 액체를 상기 가열유체로 사용하여도 무방하다.
또한, 상기 제 2 가열부는 보일러의 스팀 배관과 상기 수송관의 교차구간에 장착되어 상기 제 1 가열부를 통과하여 일부 기화된 액화천연가스와 제 1 열교환기를 통과한 고온의 응축 스팀 간에 열교환을 일으키는 제 3 열교환기인 것이 바람직하다.
또한, 상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 방법은 액화천연가스운반선의 저장탱크로부터 액화천연가스를 인출하는 액화천연가스 인출단계; 상기 인출된 액화천연가스를 상기 액화천연가스운반선의 보일러에서 공급된 고온의 스팀과의 열교환을 통해 가열된 가열유체로 1차가열시켜 1차재기화시키는 제 1 재기화단계; 1차 가열을 통해 일부 기화된 액화천연가스를 상기 제 1 재기화단계에서 상기 가열유체와 열교환 이후 응축된 고온의 응축 스팀을 이용하여 2차가열시켜 2차재기화시키는 제 2 재기화단계; 상기 액화천연가스운반선 내에서 상기 제 1 재기화단계 및 상기 제 2 재기화단계를 거쳐 생성된 천연가스를 직접 육상으로 하역시키는 하역단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 설비 및 방법의 바람직한 실시예를 설명하기에 앞서, 상기 실시예가 적용될 스팀터빈추진선박의 추진장치에 대해 도 3을 참조하여 간략히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명이 적용될 스팀터빈추진선박의 추진장치을 도시한 개념도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 스팀터빈추진선박의 추진장치는 액화천연가스를 저장하는 저장탱크(100)와, 상기 저장탱크(100)로부터 가스를 공급받아 이를 압축시키는 컴프레서(140, compressor)와, 상기 컴프레서(140)에 연결되어 비상시 가스의 공급을 중단시키는 가스차단밸브(150)와, 상기 컴프레서(140)를 통과하여 압축된 가스를 연료로 이용하여 고온고압의 증기를 생성하는 보일러(130)와, 상기 보일러(130)에서 생성된 고온고압의 증기에 의해 구동되어 동력을 발생시키는 터빈(160)과, 상기 터빈(160)으로부터 동력을 전달받아 회전하는 프로펠러(170) 및 상기 고온고압의 스팀에 의해 구동되어 전력을 발생시키는 발전기(180)를 포함한다.
즉, 이러한 스팀터빈추진선박의 경우에는 상기 보일러(130)에서 생성된 고온고압의 증기에 의해 상기 터빈(160)이 구동됨으로써, 상기 프로펠러(170)로부터 선박의 추력이 발생되고, 또한, 상기 발전기(180)에서는 선박의 상용전력(예를 들면, 선원 거주부에 필요한 전력 등)이 발생되는 것이다.
이하, 첨부된 도 4 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 설비 및 방법에 대한 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.
도면에서, 도 4는 본 발명에 따른 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 설비의 일실시예를 도시한 블록도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 선박의 재기화 설비는 액화천연가스운반선의 저장탱크(Cargo Tank, 100)와 육상터미널(200) 사이를 연결하는 액화천연가스의 수송관(102)과, 상기 수송관(102)에 장착되어 상기 저장탱크(100)로부터 액화천연가스를 인출하는 제 1 펌프(104)와, 상기 수송관(102)에 장착되어 액화천연가스를 1차가열하는 제 1 가열부(110)와, 상기 수송관(102)에 장착되어 액화천연가스를 2차가열하는 제 2 가열부(120)를 포함한다.
상기 수송관(102)은 액화천연가스를 선박에 구비된 상기 저장탱크(100)로부 터 육상터미널(200)까지 운반시키기 위해 연장되어 설치된 배관이다. 상기 수송관(102) 상에는 제 1 펌프(104)가 장착되어 있다.
이때의 상기 제 1 펌프(104)는 고양정의 펌프를 사용하는 것이 바람직한데, 상기 제 1 펌프(104)의 작동에 의해서 상기 저장탱크(100)로부터 액화천연가스를 인출하고, 이후 액화천연가스를 상기 수송관(102)을 따라 상기 육상터미널(200)까지 송출시키기 위함이다.
이때, 상기 수송관(102)을 따라 진행되는 액화천연가스를 재기화(Regasification)시키기 위해 상기 수송관(102) 상에는 제 1 가열부(110) 및 제 2 가열부(120)가 장착되어 있다.
본 실시예의 제 1 가열부(110)는 극저온(대략 -160℃)의 액화천연가스와 직접 열교환을 일으키는 가열유체와, 상기 가열유체를 내부에 저장하고 있는 폐루프형 배관(Closed-Loop Pipe, 114)과, 상기 폐루프형 배관(114) 상에 장착된 제 2 펌프(116)와, 상기 폐루프형 배관(114)과 보일러(130)의 스팀배관(122)의 교차구간에 장착된 제 1 열교환기(118)과, 상기 폐루프형 배관(114)과 상기 수송관(102)의 교차구간에 장착된 제 2 열교환기(112)를 포함한다.
또한, 본 실시예의 제 2 가열부(120)는 상기 보일러(130)의 스팀배관(122)과 상기 수송관(102)의 교차구간에 장착되어 상기 제 1 가열부(110)를 통과한 액화천연가스와 상기 제 1 열교환기(118)를 통과한 응축스팀 간에 열교환을 일으키는 제 3 열교환기(124)를 포함한다.
상기 제 1 가열부(110)의 가열유체는 상기 폐루프형 배관(114) 내부에 저장 되어 순환되는 액체인데, 피가열유체인 액화천연가스와 전열벽을 통해 열교환을 일으키는 열매(熱媒)의 역할을 한다.
본 실시예에서는 상기 가열유체로서 글리콜 워터라고 불리는 에틸렌 글리콜(Ethylene Glycol)을 이용하는데, 이는 분자량 62.07, 녹는점 －12.6 ℃, 끓는점 197.7 ℃, 비중 1.1131을 가지는 점조(粘稠)하고 감미가 있는 무색 액체이다.
이러한 에틸렌 글리콜을 상기 가열유체로 이용하는 가장 큰 이유는 낮은 녹는점, 즉 낮은 어는점의 특징 때문인데, 이로 인하여 유사시 배관 내의 결빙을 막을 수 있는 효과가 있다. 상기 가열유체로서 이러한 에틸렌 글리콜을 사용하지 않더라도, 이와 유사한 특징을 갖는 유체를 사용하여도 무방하다.
상기 가열유체는 폐루프형 배관(114) 내부에 저장되어 순환되는데, 상기 폐루프형 배관(114)은 전체가 연결된 루프(Loop)를 가지며 상기 제 2 열교환기(112)를 통해 상기 수송관(102)과 교차되는 형태를 갖는 닫힘 배관이다. 이로 인하여 상기 가열유체는 외부로 누출되지 않고, 상기 제 2 열교환기(112)를 통해 액화천연가스와 계속적으로 열교환될 수 있다.
또한, 상기 폐루프형 배관(114) 상에는 제 2 펌프(116)와 제 1 열교환기(118)가 순차적으로 장착되어 있는데, 상기 가열유체는 상기 제 2 펌프(116)의 작동에 의해서 상기 폐루프형 배관(114)을 따라 계속적으로 순환하고, 상기 제 1 열교환기(118)에 의해서 적정온도(대략 90℃) 상태로 계속적으로 가열되어져, 상기 제 2 열교환기(112)로 계속적으로 공급되게 된다.
즉, 상기 폐루프형 배관(114)과 보일러(130)의 스팀배관(122) 사이의 교차구 간에 장착된 상기 제 1 열교환기(118)에서 상기 가열유체는 상기 스팀배관(122)으로부터 공급된 고온의 스팀(대략 225℃)과 열교환을 일으키고, 이후 상기 가열유체는 극저온(대략 -160℃) 상태의 액화천연가스를 기화시킬 수 있는 적정온도(대략 90℃)를 가지게 된다.
상기 제 2 열교환기(112)는 상기 폐루프형 배관(114)과 상기 수송관(102) 사이의 교차구간에 장착되어 있는데, 상기 제 1 열교환기(118)에서 적정온도로 가열된 상기 가열유체는 상기 제 2 열교환기(112)에서 상기 수송관(102)을 따라 진행하는 액화천연가스를 기화시킨다.
이때, 상기 제 1 열교환기(118) 및 상기 제 2 열교환기(112)는 별도의 구동에너지를 요구하지 않으며 단지 온도 차를 갖는 두 유체 사이에서 전도와 대류의 방법으로 열전달을 일으키는 통상적인 장치인데, 온도, 압력, 유량 등의 조건에 따라 주수(注水)형 열교환기, 투관형 열교환기, 이중관형 열교환기 등과 같은 각종 열교환기를 사용하여도 무방하다.
본 실시예에서는 상기 액화천연가스의 압력(대략 115 ~ 120 atm) 조건에 맞추어 이중관형 열교환기(Double Pipe Heat Exchanger)를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 이중관형 열교환기는 직경이 큰 외부관에 직경이 작은 내부관을 삽입한 형태로서, 고압, 고점도, 부식성이 강한 유체의 가열에 적합하기 때문이다.
한편, 상기 수송관(102)에는 제 2 가열부(120)가 장착되어 있다. 상기 수송관(102)을 따라 진행하던 액화천연가스는 상기 제 1 가열부(110)에 의해 가열되어 재기화되지만, 본 실시예에서는 액화천연가스의 재기화 효율을 높이기 위해서 다시 한번 상기 제 2 가열부(120)에 의한 재기화 단계를 거치도록 한다.
상기 제 2 가열부(120)는 상기 보일러(130)의 스팀배관과 상기 수송관(102)의 교차구간에 장착되는 제 3 열교환기(124)를 포함하는데, 이미 상기 제 1 열교환기(118)에서 상기 가열유체와 열교환을 마치고 응축상태(대략 100℃)로 바뀐 응축스팀을 그대로 상기 보일러(130)로 회수시키지 않고, 응축스팀의 남은 열에너지를 이용하여 상기 제 3 열교환기(124) 내에서 한번 더 액화천연가스를 가열해주는 것이다. 이로 인하여, 액화천연가스는 두 차례의 재기화 과정을 거친 후에 천연가스의 형태로 상기 육상터미널(200)로 송출되게 된다.
이와 같이, 본 실시예는 상기 수송관(102)을 따라 진행하는 액화천연가스를 두 번의 재기화 과정, 즉 상기 제 1 가열부(110)에 의한 1차가열과 상기 제 2 가열부(120)에 의한 2차가열을 거치도록 하여, 도 2에 도시된 종래의 직접 스팀 열교환을 이용한 선박의 재기화 설비에 비해 높은 재기화 효율을 달성할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 방법의 일실시예를 도시한 순서도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 방법은 먼저, 액화천연가스운반선의 저장탱크로부터 액화천연가스를 인출하는 인출단계(S301)를 포함한다. 이러한 액화천연가스의 인출을 위해 고양정의 펌프를 사용하는 것이 바람직한데, 이는 펌프의 작동에 의해 상기 저장탱크로부터 하역목적지, 즉 육상터미널까지 송출시키기 위함이다. 단일의 고양정 펌프의 사용이 불가능한 경우에는 복수개의 소양정 펌프를 사용하여도 무방하다.
다음으로, 인출된 액화천연가스를 상기 액화천연가스운반선의 보일러에서 공급된 고온의 스팀과의 열교환을 통해 가열된 가열유체로 1차가열시켜 1차재기화시키는 제 1 재기화단계(S303)를 포함한다. 이때, 고온의 스팀은 도 3에 도시된 보일러(130)로부터 공급받을 수 있는데, 상기 보일러(130)에서 고온의 스팀을 생성하는 과정은 이미 설명하였으므로, 불필요한 중복설명은 생략토록 한다. 그리고 본 실시예에서는 고온의 스팀으로 가열유체를 가열시키기 위해 열교환기를 이용하는데, 이러한 열교환기는 별도의 구동에너지를 요구하지 않고도, 단지 온도 차에 의해서 저온의 유체를 고온의 유체로 가열할 수 있으므로 바람직하다.
다음으로, 1차가열을 통해 일부 기화된 액화천연가스를 상기 제 1 재기화단계에서 상기 가열유체와 열교환 이후 응축된 고온의 응축 스팀을 이용하여 2차 가열시켜 2차 재기화시키는 제 2 재기화단계(S305)를 포함한다. 이때, 응축스팀은 상기 제 1 재기화단계(S303)에서 고온의 스팀이 가열유체와 열교환을 끝내고 응축상태(대략 100℃)로 바뀐 것인데, 응축스팀의 남은 열에너지를 이용하여 1차가열 후 기화된 천연가스를 2차가열해준다. 이로 인하여, 1차가열 후 기화된 천연가스는 완전한 천연가스로 기화될 수 있다.
마지막으로, 상기 액화천연가스운반선 내에서 상기 제 1 재기화단계 및 상기 제 2 재기화단계를 거쳐 생성된 천연가스를 직접 육상으로 하역시키는 하역단계(S307)를 포함한다. 이로 인하여, 선박에 의해 운반된 액화천연가스는 천연가스로 재기화되어 하역목적지로 송출된다.
이상에서 본 발명에 따른 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 설비 및 방법에 대해 설명하였다.
이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 설비 및 방법에 의하면, 선박에 저장된 액화천연가스를 재기화시키기 위해 외부의 해수를 선박으로 유입하고 유출시키는 방식이 아니므로, 해양 생태계 파괴 및 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 설비 및 방법에 의하면, 액화천연가스를 두 번의 열교환을 통한 반복적인 재기화 과정을 거치도록 함으로써, 종래 기술에 비해 높은 재기화 효율을 달성할 수 있게 되어 경제적인 측면에서 유리한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 설비 및 방법에 의하면, 액화천연가스의 재기화를 위하여 고온의 스팀으로 가열된 에틸렌 글리콜을 이용하여 간접적으로 액화천연가스와 열교환시킴으로써, 스팀의 공급을 담당하는 보일러의 고장 시 각종 배관 및 기타 설비요소의 결빙을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 액화천연가스운반선(LNGC)의 저장탱크로부터 액화천연가스(LNG)를 육상터미널까지 운반하도록 설치된 수송관;
    상기 수송관에 장착되어 상기 저장탱크로부터 액화천연가스를 인출하는 제 1 펌프;
    상기 수송관에 장착되어 상기 제 1 펌프에 의해 인출된 액화천연가스를 상기 액화천연가스운반선의 보일러의 스팀에 의해 가열된 가열유체를 이용하여 1차가열하는 제 1 가열부; 및
    상기 수송관에 장착되어 상기 제 1 가열부를 통과하여 일부 기화된 액화천연가스를 상기 제 1 가열부에 이용되고 응축된 스팀에 의해 2차가열하여 천연가스로 완전 기화시키는 제 2 가열부를 포함하되,
    상기 액화천연가스운반선으로 운반한 액화천연가스를 선내에 구비된 상기 제 1 가열부 및 상기 제 2 가열부로 재기화시켜 육상으로 직접 하역 가능한 것
    을 특징으로 하는 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 설비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가열부는,
    가열유체;
    내부에 상기 가열유체가 순환하는 폐루프형 배관;
    상기 폐루프형 배관 상에 장착되어 상기 가열유체를 순환시키는 제 2 펌프;
    상기 폐루프형 배관과 상기 액화천연가스운반선의 상기 보일러의 스팀 배관의 교차 구간에 장착되어 상기 가열유체와 상기 액화천연가스운반선의 상기 보일러에서 공급된 고온의 스팀 간에 열교환을 일으키는 제 1 열교환기; 및
    상기 폐루프형 배관과 상기 수송관의 교차구간에 장착되어 상기 액화천연가스운반선의 상기 저장탱크에서 인출된 액화천연가스와 상기 제 1 열교환기를 통과한 고온의 가열유체 간에 열교환을 일으키는 제 2 열교환기를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 설비.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가열유체는 에틸렌 글리콜(Ethylene Glycol)인 것
    을 특징으로 하는 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 설비.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 가열부는 보일러의 스팀 배관과 상기 수송관의 교차구간에 장착되어 상기 제 1 가열부를 통과하여 일부 기화된 액화천연가스와 제 1 열교환기를 통과한 고온의 응축 스팀 간에 열교환을 일으키는 제 3 열교환기인 것
    을 특징으로 하는 선박의 재기화 설비.
  5. 액화천연가스운반선의 저장탱크로부터 액화천연가스를 인출하는 액화천연가스 인출단계;
    상기 인출된 액화천연가스를 상기 액화천연가스운반선의 보일러에서 공급된 고온의 스팀과의 열교환을 통해 가열된 가열유체로 1차가열시켜 1차재기화시키는 제 1 재기화단계;
    1차 가열을 통해 일부 기화된 액화천연가스를 상기 제 1 재기화단계에서 상기 가열유체와 열교환 이후 응축된 고온의 응축 스팀을 이용하여 2차가열시켜 2차재기화시키는 제 2 재기화단계;
    상기 액화천연가스운반선 내에서 상기 제 1 재기화단계 및 상기 제 2 재기화단계를 거쳐 생성된 천연가스를 직접 육상으로 하역시키는 하역단계;를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 액화천연가스운반선 내에서의 액화천연가스 재기화 방법.
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