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KR101938938B1 - 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박 Download PDF

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KR101938938B1
KR101938938B1 KR1020160085953A KR20160085953A KR101938938B1 KR 101938938 B1 KR101938938 B1 KR 101938938B1 KR 1020160085953 A KR1020160085953 A KR 1020160085953A KR 20160085953 A KR20160085953 A KR 20160085953A KR 101938938 B1 KR101938938 B1 KR 101938938B1
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KR
South Korea
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gas
compressor
line
evaporative
storage tank
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Inventor
이진광
이상봉
곽정민
Original Assignee
현대중공업 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 다단 압축하여 수요처로 공급하는 증발가스 압축기; 및 압축 또는 팽창의 과정을 거쳐 냉각사이클이 구현되는 냉매를 상기 증발가스 압축기에 의해 압축된 증발가스와 열교환시켜 재액화하는 재액화 장치를 포함하되, 상기 증발가스 압축기는, 원심형으로 구성되어, 상기 재액화 장치에서 상기 냉매의 팽창 과정을 수행하는 냉매 팽창기와 연동되어 구동되는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박{Gas Treatment System and Vessel having same}
본 발명은 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.
최근 기술 개발에 따라 가솔린이나 디젤을 대체하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas) 등과 같은 액화가스를 널리 사용하고 있다.
액화천연가스는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제하여 얻은 메탄을 냉각해 액화시킨 것이며, 무색ㆍ투명한 액체로 공해물질이 거의 없고 열량이 높아 대단히 우수한 연료이다. 반면 액화석유가스는 유전에서 석유와 함께 나오는 프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)을 주성분으로 한 가스를 상온에서 압축하여 액체로 만든 연료이다. 액화석유가스는 액화천연가스와 마찬가지로 무색무취이고 가정용, 업무용, 공업용, 자동차용 등의 연료로 널리 사용되고 있다.
이와 같은 액화가스는 지상에 설치되어 있는 액화가스 저장탱크에 저장되거나 또는 대양을 항해하는 운송수단인 선박에 구비되는 액화가스 저장탱크에 저장되는데, 액화천연가스는 액화에 의해 1/600의 부피로 줄어들고, 액화석유가스는 액화에 의해 프로판은 1/260, 부탄은 1/230의 부피로 줄어들어 저장 효율이 높다는 장점이 있다. 이러한 액화가스를 연료로 사용하는 엔진이 구동되기 위해서 필요한 온도 및 압력 등은, 탱크에 저장되어 있는 액화가스의 상태와는 다를 수 있다.
또한 LNG를 액상으로 보관할 때 탱크로 열침투가 발생함에 따라 일부 LNG가 기화되어 증발가스(BOG: Boil off Gas)가 생성되는데, 이러한 증발가스는 액화가스 처리 시스템상에 문제를 일으킬 수 있어 기존에는 증발가스를 외부로 배출시켜 태우는 방법(기존에는 탱크 압력을 낮춰 탱크의 파손 위험을 제거하기 위해서 증발가스를 단순히 외부로 배출 처리하였다.)으로 소비를 시킴으로서 문제를 해결하고자 하였으나 이는 환경오염과 자원낭비의 문제를 일으키고 있다.
이에 최근에는 증발가스를 효율적으로 처리하는 기술로서, 생성된 증발가스를 재액화시켜 엔진에 공급하는 등의 활용방안이 이루어지고 있으나 이러한 활용에도 충분한 증발가스의 소모가 이루어지지 아니하여 효율적인 자원의 활용이 이루어지지 못하였다.
선주들은 상기와 같이 LNG를 연료로 하는 MEGI엔진을 사용하여 선박을 추진함으로써, 근래에 실행되고 있는 Nox 배출 규제 및 환경 오염 방지를 탁월하고 효과적으로 대응하여왔다. 다만, MEGI엔진은 엔진 구동 요구 압력이 300bar로 매우 높아 전력소모가 막대하고, 설치 비용이 상당히 많이 요구되며, 시스템의 구성이 복잡하여 설치 면적이 많이 필요하는 문제점이 있었다.
따라서, MEGI엔진을 대체할 수 있는 엔진을 연구하여 저속 2행정 저압분사엔진(2sDF 또는 XDF)이 개발되었으며, 저속 2행정 저압분사엔진을 사용한 연료 공급 시스템의 개발의 필요성이 대두되고 있는 실정이다.
본 발명은 종래의 기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 액화가스 저장탱크에서 수요처로 액화가스 및/또는 증발가스를 효과적으로 공급하는 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 다단 압축하여 수요처로 공급하는 증발가스 압축기; 및 압축 또는 팽창의 과정을 거쳐 냉각사이클이 구현되는 냉매를 상기 증발가스 압축기에 의해 압축된 증발가스와 열교환시켜 재액화하는 재액화 장치를 포함하되, 상기 증발가스 압축기는, 원심형으로 구성되어, 상기 재액화 장치에서 상기 냉매의 팽창 과정을 수행하는 냉매 팽창기와 연동되어 구동되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 냉매 팽창기는, 상기 증발가스 압축기의 구동원과 연결되어, 상기 증발가스 압축기의 구동원에 의해 상기 증발가스 압축기와 연계하여 구동될 수 있다.
구체적으로, 상기 냉매 팽창기는, 상기 증발가스 압축기의 구동원과 서로 기어 연결되어, 상기 기어에 형성된 기어 비에 의해 상기 냉매 팽창기의 구동비가 제어될 수 있다.
구체적으로, 상기 기어는, 불 기어(Bull Gear)일 수 있다.
구체적으로, 상기 재액화장치는, 상기 압축된 증발가스와 열교환된 냉매를 압축하는 냉매 압축기; 상기 냉매 압축기에 의해 압축된 냉매를 냉각하는 쿨러; 및 상기 쿨러에 의해 냉각된 냉매를 팽창시키는 상기 냉매 팽창기를 포함하고, 상기 냉매 팽창기는, 왕복동형으로 구성되는 상기 냉매 압축기와 연계하지 않고, 원심형으로 구성되는 상기 증발가스 압축기와 연계하여 구동될 수 있다.
구체적으로, 상기 수요처는, 저속 2행정 저압가스 분사엔진일 수 있다.
구체적으로, 상기 액화가스 저장탱크와 상기 수요처를 연결하는 제1 공급라인; 상기 액화가스 저장탱크와 상기 제1 공급라인 상의 상기 증발가스 압축기 하류에 연결되는 제2 공급라인; 및 상기 제2 공급라인 상에 구비되며, 상기 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 강제 기화시켜 강제발생 증발가스를 발생시키는 강제 기화기; 상기 제1 공급라인 상의 상기 증발가스 압축기 하류에서 분기되는 제3 공급라인을 더 포함하고, 상기 증발가스 압축기는, 상기 제1 공급라인 상에 구비되며, 상기 액화가스 저장탱크에서 만선 상태에 발생되는 자연발생 증발가스를 모두 처리할 수 있는 용량을 최대처리용량으로 가지되, 상기 재액화장치는, 상기 제3 공급라인 상에 구비되며, 상기 증발가스 압축기에 의해 압축된 증발가스를 재액화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 선박은, 상기 가스 처리 시스템을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박은, 액화가스 저장탱크에서 수요처로 액화가스 및/또는 증발가스를 효과적으로 공급하여 시스템 안정성 및 신뢰도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하에서 액화가스는 LPG, LNG, 에탄 등일 수 있으며, 예시적으로 LNG(Liquefied Natural Gas)를 의미할 수 있으며, 증발가스는 자연 기화된 LNG 등인 BOG(Boil Off Gas)를 의미할 수 있다.
액화가스는 액체 상태, 기체 상태, 액체와 기체 혼합 상태, 과냉 상태, 초임계 상태 등과 같이 상태 변화와 무관하게 지칭될 수 있으며, 증발가스 역시 마찬가지임을 알려 둔다. 또한 본 발명은 처리 대상이 액화가스로 한정되지 않고, 액화가스 처리 시스템 및/또는 증발가스 처리 시스템일 수 있고, 하기 설시할 각 도면의 시스템은 서로 적용될 수 있음은 자명하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도, 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도, 도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도, 도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도, 도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이고, 도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 1 내지 도 6을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 기액분리기(11), 추진엔진(21), 발전엔진(22), 가스연소장치(23), 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41), 기액분리기(42), 제1 히터(43), 증발가스 압축기(50), H/D 압축기(51) 및 LNG 기화기(60)를 포함하여 구성될 수 있다.
이하에서는 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)의 각 구성에 대해서 설명하고, 구성상의 설명이 완료된 후 시스템의 구성간 관계를 통한 각 실시예에 대해서 설명하도록 한다. 또한, 도 1 내지 도 6에 도시된 구성 중 하기 설명에 기술되지 않은 구성은 각 실시예에 대한 설명에서 기술될 것이다.
액화가스 저장탱크(10)는, 제1 라인(L1)을 통해 추진엔진(21)과 연결되며, 추진엔진(21), 발전엔진(22), 가스연소장치(23)에 공급될 액화가스 또는 증발가스를 저장한다.
액화가스 저장탱크(10)는, 액화가스를 액체상태로 보관하여야 하는데, 이때, 액화가스 저장탱크(10)는, 압력탱크의 형태를 가질 수 있다. 여기서 액화가스 저장탱크(10)는, 다양한 형태로 그 종류를 한정하지는 않는다.
기액분리기(11)는, 제1 라인(L1) 상에 구비되며, 액화가스 저장탱크(10)로부터 공급받는 증발가스의 상을 분리할 수 있다.
구체적으로, 기액분리기(11)는, 제1 라인(L1) 상에 증발가스 압축기(50)와 액화가스 저장탱크(10) 사이에 구비되어 액화가스 저장탱크(10)로부터 공급받는 증발가스의 상을 액상과 기상으로 분리할 수 있다. 기액분리기(11)에서 분리된 기상은, 증발가스 압축기(50)로 공급하며, 액상은, 액화가스 저장탱크(10)로 복귀될 수 있다.
증발가스 압축기(50)가 액화가스 저장탱크(10)로부터 공급받는 증발가스는, 온도가 약 -150도이고 압력이 약 1.03bar로 증발가스의 상(Phase)이 전량 기화된 상이 아닐 수 있다. 따라서, 기액분리기(11)는, 증발가스 압축기(50)로 기상의 증발가스만을 공급하여 증발가스 압축기(50)의 구동효율을 향상시키고, 기상이 아닌 액상의 증발가스를 액화가스 저장탱크(10)로 복귀시켜 증발가스의 낭비를 방지할 수 있다.
수요처(21,22,23)는 액화가스 저장탱크(10)로부터 공급되는 액화가스를 소비할 수 있으며, 이에 한정되지 않고 기존의 액화가스에서 별도의 처리를 통해 형성된 증발가스(일례로 플래시가스 또는 강제발생증발가스)나 액화가스 저장탱크(10)에서 자연적으로 발생된 증발가스(일례로 자연발생증발가스) 또한 소비할 수 있다.
수요처(21,22,23)는 추진엔진(21), 발전엔진(22), 가스연소장치(23)를 포함할 수 있다. 다만, 이는 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)을 쉽게 설명하기 위해 든 일례일 뿐 이에 한정되지 않는다.
추진엔진(21)은, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스 또는 증발가스를 연료로 하여 선박(도시하지 않음)에 추력을 공급한다.
추진엔진(21)은, 액화가스, 증발가스 또는 오일 등의 연소에 의해 실린더(도시하지 않음) 내부의 피스톤(도시하지 않음)이 왕복운동 함에 따라, 피스톤에 연결된 크랭크 축(도시하지 않음)이 회전되고, 크랭크 축에 연결되는 샤프트(도시하지 않음)가 회전될 수 있다. 따라서, 추진엔진(21)은, 구동 시 샤프트에 연결된 프로펠러(도시하지 않음)가 회전함에 따라, 해양 부유식 구조물이 전진 또는 후진할 수 있다.
본 발명의 실시예에서의 추진엔진(21)은, 저속 2행정 저압가스분사엔진일 수 있으며, 일레로 바르질라(wartsila)사에서 개발한 2s DF 엔진(XDF 엔진)일 수 있고, 오토 사이클(Otto cycle)에 따라 구동될 수 있다.
즉, 추진엔진(21)은, 실린더에 공급된 공기-연료 혼합기를 먼저 상사점까지 압축하고, 압축 상사점에서 외부로부터 점화연료(Pilot Fuel)에 의해 점화가 이루어지는 순간에 공기-연료 혼합기가 모두 완전 연소되도록 하여 폭발적인 동력을 발생시키도록 한다. 이때, 공기-연료 혼합 질량비는, 14.7:1보다 적은 희박 상태일 수 있어 린번(Lean burn) 엔진의 형태일 수 있다.
이때 점화 연료는 HFO(Heavy Fuel Oil) 또는 MDO(Marine Diesel Oil)를 사용하게 되며, 보통 점화연료와 고압 가스의 비율은 약 1:99 정도로 매우 소량만으로도 점화가 가능하다.
추진엔진(21)은, 8bar 내지 20bar(바람직하게는 10bar)의 액화가스를 공급받아 동력을 발생시킬 수 있으며, 공급되는 액화가스의 상태는 추진엔진 (21)이 요구하는 상태에 따라 달라질 수 있다.
보통 대형 선박에서는 MEGI 엔진을 통해 추력을 발생시키고 있으나, 본 발명의 실시예에서는 선박의 추력을 발생시키는 기관으로 저속 2행정 저압가스 분사엔진을 사용함으로써 많은 이점이 창출된다.
MEGI 엔진은, 구동시키기 위해 필요한 공급연료의 압력이 약 200bar 내지 300bar인 고압이 필요하여, 구동하기 위한 소모 전력이 약 210KW 내지 220KW(약 215KW) 정도로 상당히 많은 전력이 필요한 문제점이 있다.
이에 반해, 저속 2행정 저압가스 분사엔진은, 구동시키기 위해 필요한 공급연료의 압력이 8bar 내지 20bar(바람직하게는 10bar 내지 17bar)인 저압으로, 구동하기 위한 소모 전력이 약 13KW 내지 17KW(약 15KW) 정도로 MEGI 엔진에 비해 많은 전력을 저감할 수 있는 효과가 있다.
또한, MEGI 엔진은 구동압력이 상당히 높아 MEGI 엔진이 필요로 하는 압력을 생성하기 위해서 그에 수반하는 가스 공급 시스템(도시하지 않음)이 매우 복잡하고 많은 공간을 차지하는 문제점이 있다. 그에 반해 저속 2행정 저압가스 분사엔진은, 구동압력이 저압으로 낮아 연료공급시스템이 매우 간단하고 차지하는 공간이 적은 이점이 있다.
발전엔진(22)은, 발전 또는 기타 동력을 발생시키기 위한 엔진일 수 있다. 발전엔진(22)은, 이종연료엔진으로서 일례로 DFDE일 수 있으며, 액화가스와 연료유(Fuel Oil)가 혼합되어 공급되지 않고 액화가스 또는 연료유(오일)가 선택적으로 공급될 수 있다. 이는 연소 온도가 상이한 두 물질이 혼합 공급되는 것을 차단하여, 엔진의 효율이 떨어지는 것을 방지하기 위함이다.
가스연소장치(Gas Combustion Unit; 23)는, 잉여 증발가스를 소모하기 위해 증발가스를 연소시키는 장치를 말한다.
가스연소장치(23)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 처리하거나, 추진엔진(21) 또는 발전엔진(22)으로 공급되는 증발가스가 과도하게 많을 경우, 이를 추가 처리할 수 있다.
부스팅 펌프(30)는, 제2 라인(L2) 상에 구비되며, 액화가스 저장탱크(10)의 내부 또는 외부에 설치되어 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 강제기화기(41)로 공급할 수 있다. 이때, 부스팅 펌프(30)는, 내부에 배치되는 경우 잠형의 형태일 수 있다.
부스팅 펌프(30)는, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 빼내어 수 내지 수십 bar 이내로 가압할 수 있으며, 바람직하게는 추진엔진(21)이 요구하는 압력으로 액화가스를 가압할 수 있다.
구체적으로, 부스팅 펌프(30)는, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 대략 8 내지 25bar(바람직하게는 10bar 내지 17bar)로 가압할 수 있고, 이는 추진엔진(21)인 저속 2행정 저압가스분사엔진(일례로 X-DF 엔진)이 공급받을 연료의 적정압력에 해당될 수 있다. 여기서 부스팅 펌프(30)는, 대략 8 내지 25bar의 압력까지 한 번에 가압할 수 있다.
이에 더해 부스팅 펌프(30)는, 증발가스 압축기(50)의 토출압력에 대응하여 가동될 수 있다. 부스팅 펌프(30)는 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 증발가스 압축기(50) 하류에 합류하도록 공급하므로, 증발가스 압축기(50)에서 토출되는 압력에 대응하여 액화가스를 가압할 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)에서 저장된 액화가스는 액체상태로 놓여있으므로, 부스팅 펌프(30)는, 액화가스 저장탱크(10)로부터 배출되는 액화가스를 가압하여 압력 및 온도를 다소 높일 수 있으며, 부스팅 펌프(30)에 의해 가압된 액화가스는 여전히 액체상태일 수 있다.
강제기화기(41)는, 부스팅 펌프(30)로부터 가압된 액화가스를 공급받아 강제로 기화시킨다. 구체적으로, 강제기화기(41)는, 제2 라인(L2) 상에 구비되어 부스팅 펌프(30)로부터 가압된 액화가스를 공급받아 강제로 기화시킨 후 기액분리기(42)로 공급할 수 있다.
강제기화기(41)는, 액화가스를 기화시킬 수 있으며, 부스팅 펌프(30)에서 가압된 압력을 유지한 상태로 기액분리기(42)로 기화된 액화가스를 공급할 수 있다.
기액분리기(42)는, 제2 라인(L2) 상에 구비되며 강제기화기(41)로부터 공급받는 액화가스의 상(phase)을 분리할 수 있다.
구체적으로, 기액분리기(42)는, 제2 라인(L2) 상에 강제기화기(41)와 제1 히터(43) 사이에 구비되어 강제기화기(41)로부터 공급받는 액화가스의 상을 분리하고, 기상의 증발가스만을 추진엔진(21)으로 공급할 수 있다.
기액분리기(42)는, 제2 라인(L2)을 통해 제1 히터(43)로 기상의 증발가스만을 공급하고, 기상이 아닌 액상의 증발가스를 액화가스 저장탱크(10)로 복귀시킬 수 있다.
이로써, 본 발명의 실시예에서는, 증발가스의 낭비를 방지할 수 있어 효율적인 증발가스의 사용이 가능해질 수 있다.
제1 히터(43)는, 제2 라인(L2) 상에 추진엔진(21)과 기액분리기(42) 사이에 마련되며, 기액분리기(42)로부터 공급되는 강제기화된 액화가스를 가열할 수 있다.
제1 히터(43)는, 기액분리기(42)로부터 공급되는 강제기화된 액화가스를 추진엔진(21)이 요구하는 온도까지 가열할 수 있으며, 대략 40 내지 50도의 온도까지 가열할 수 있다. 여기서 제1 히터(43)는, Low Duty(저용량) 히터일 수 있다.
증발가스 압축기(50)는, 제1 라인(L1) 상에 구비되며, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스를 압축하여 추진엔진(21)으로 공급한다. 이때, 증발가스 압축기(50)는 8bar 내지 20bar(바람직하게는 10bar 내지 17bar)로 증발가스를 압축할 수 있다.
증발가스 압축기(50)로 공급되는 증발가스는 대략 온도 -150도 압력 1.03bar의 상태에서 대략 온도 45도 압력 8bar 내지 20bar(바람직하게는 10bar 내지 17bar)의 상태로 변화하여 추진엔진(21)으로 공급될 수 있다.
증발가스 압축기(50)는, 5단 내지 7단으로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 6단으로 구성될 수 있다. 구체적으로, 증발가스 압축기(50)는, 원심형으로 구성되어 제1 내지 제6 단으로 구성될 수 있으며, 각 단의 압축기 후단에는 증발가스 냉각기(도시하지 않음)가 추가적으로 구비될 수 있다.
증발가스 압축기(50)는, 구비되는 압축기의 단수가 5단 미만이 되면 유입되는 가스의 압력 범위가 좁아 추진엔진(21)의 구동에 비효율적이게 되고, 7단이 초과가 되면 불필요한 압축이 수행되어 오버사이징(Oversizing)이 되게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 증발가스 압축기(50)를 구성하는 압축기의 단수를 5단 내지 7단으로 한정하여 추진엔진(21)의 구동에 필요한 최적의 압축단수를 실현하게 되는 효과가 있다.
이로써, 추진엔진(21)을 구동하기에 효율적인 압축이 가능하게 되며, 증발가스 압축기(50)의 전력 소모량을 최적화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 증발가스 압축기(50)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 만선 상태에 발생되는 자연발생 증발가스를 모두 처리할 수 있는 용량을 최대처리용량으로 가지도록 설계된다. 여기서 만선 상태란 선박에 구비되는 액화가스 저장탱크(10)에 액화가스를 가득 채워서 항해하는 만선 항해(Laden Voyage)시의 상태를 말한다.
이를 통해, 증발가스 압축기(50)는, 기존의 증발가스 압축기의 최대처리용량보다 적은 양의 최대처리용량을 가지도록 설계되어, 저가의 증발가스 압축기를 사용할 수 있고, 이로 인해 시스템 구축비용이 절감되며 선박 내의 공간확보를 최대로 이룰 수 있는 효과가 있다.
상기 증발가스 압축기(50)의 최대처리용량 한정에 대한 상세한 설명은 각 실시예의 설명에서 상세하게 후술하도록 한다.
H/D 압축기(51)는, 액화가스 저장탱크(10)로 액화가스를 로딩하거나 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 외부로 언로딩 하는 경우에, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스를 외부로 배출시키거나 소각하기 위해 상기 증발가스를 압축하는 용도로 사용될 수 있으며 그 압축기의 형식은 한정하지 않는다.
이하 H/D 압축기(51)가 액화가스 저장탱크(10)로 액화가스를 로딩하거나 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 외부로 언로딩 하는 과정을 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 로딩 또는 언로딩시 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스를 가압하는 H/D 압축기(51), H/D 압축기(51)에 의해 압축된 증발가스를 가열하는 제2 히터(511) 및 벙커링시 액화가스 저장탱크(10)에 공급할 액화가스가 저장된 육상 수요처(Shore; 부호 도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
외부에서 액화가스 저장탱크(10)로 액화가스를 최초로 로딩(Loading)하는 경우, 즉 벙커링시에는, 액화가스가 극저온의 발화성 물질이라는 점을 감안하여 일반적인 저장탱크와는 다른 특별한 작업, 즉 치환작업이 선행되어야 한다.
일반적으로 액화가스 저장탱크(10)의 치환방법은 건조 가스를 액화가스 저장탱크(10)의 내부에 공급하여 수분을 제거하고, 화재나 폭발의 가능성을 없애기 위해 불활성 가스를 액화가스 저장탱크(10)의 내부에 공급하여 산소를 제거하도록 한다. 이후, 후술할 LNG 기화기(60)를 이용하여 액화가스를 기화시켜 만든 탄화수소 가스를 액화가스 저장탱크(10)의 내부에 공급하여 불활성 가스를 제거하는 가싱업(gassing-up) 단계를 거치고, 액화가스를 이용하여 액화가스 저장탱크(10)를 냉각시키는 쿨다운(Cool-down)과정이 진행되게 된다. 쿨다운 과정이 완료되면 치환방법이 마무리되게 되고 이후 비로소 LNG 등의 액화가스를 액화가스 저장탱크(10)의 내부에 공급하여 선적 작업을 수행하게 된다.
이와 반대로 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 육상 수요처(Shore)로 언로딩(Unloading)하는 경우에는, 상기 기재된 과정과는 약간 다른 작업이 진행된다.
먼저 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 육상 수요처(Shore)로 모두 배출시킨다. 이때 잔존 액화가스가 존재하게 되는데, 잔존 액화가스를 모두 제거하기 위해서 워밍업(warming-up) 단계를 거치게 된다. 워밍업 단계는 액화가스 저장탱크(10)에 발생된 증발가스를 H/D 압축기(51)로 압축후 제2 히터(511)로 가열하여 액화가스 저장탱크(10)의 내부 온도를 증가시켜 잔존 액화가스가 모두 기화되게 한다. 워밍업 단계 이후 액화가스 저장탱크(10) 내에 잔존하는 증발가스를 모두 제거하기 위해 불활성 가스가 공급되며, 이후 산소를 공급하여 내부에 공기가 공급되도록 한다. 상기 과정을 거침으로써, 액화가스 저장탱크(10)의 언로딩 과정이 완료된다.
여기서 액화가스 로딩 과정 중(벙커링시)에서, 액화가스 저장탱크(10)를 쿨다운하더라도 액화가스를 선적시에는 많은 증발가스가 발생하게 되는데, 이때 액화가스 저장탱크(10)의 내압이 상승할 우려가 있어, 발생된 증발가스를 외부 수요처(Shore)로 배출시키기 위해 H/D 압축기(51)가 사용된다.
또한 액화가스 언로딩 과정 중에서, 워밍업 단계에서는 액화가스 저장탱크(10)의 내부 온도를 높이기 위해 증발가스를 압축하는 과정에서 H/D 압축기(51)가 사용되게 된다.
H/D 압축기(51)는, 상기와 같이 액화가스 로딩 과정중 사용되는 압축과정과 액화가스 언로딩 과정 중 사용되는 압축과정을 모두 구현할 수 있다.
즉, H/D 압축기(51)는, 벙커링시 발생하는 증발가스를 가압하여 육상 수요처(Shore)로 공급하거나, 또는, 액화가스 언로딩시 워밍업 단계에 액화가스 저장탱크(10)에서 잔존하는 증발가스를 가압하여 다시 액화가스 저장탱크(10)로 리턴시켜 상기 증발가스가 액화가스 저장탱크(10)로 순환하도록 할 수 있다.
구체적으로, H/D 압축기(51)는, 벙커링시, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생하는 증발가스를 제4 라인(L4)을 통해 공급받아 압축하여 육상 수요처(Shore)로 공급할 수 있고, 액화가스 언로딩시, 액화가스 저장탱크(10)에 잔존하는 증발가스를 압축하여 제2 히터(511)로 가열한 후 액화가스 저장탱크(10)로 복귀시켜, 증발가스가 액화가스 저장탱크(10), H/D 압축기(51), 제2 히터(511), 액화가스 저장탱크(10) 순으로 순환되게 할 수 있다. 이로써, 액화가스 저장탱크(10)에 저장되어 있는 액화가스를 모두 기화시킬 수 있고, 기화된 액화가스는 모두 액화가스 저장탱크(10) 외부로 배출될 수 있다.
이때, H/D 압축기(51)는, High Duty형 압축기일 수 있다.
LNG 기화기(60)는, 외부 육상 수요처(Shore)로부터 액화가스 저장탱크(10)로 액화가스를 최초로 로딩(Loading)하는 경우, 즉 벙커링시에 선행되는 치환작업 중 가싱업(gassing-up) 단계에서 사용될 수 있다.
구체적으로, LNG 기화기(60)는, 육상 수요처(shore)로부터 액화가스를 공급받아 액화가스를 가열하여 기화시킬 수 있으며, 기화된 액화가스를 액화가스 저장탱크(10)로 공급함으로써, 액화가스 저장탱크(10)에 가득찬 불활성 가스를 기화된 액화가스로 모두 치환할 수 있다. 이를 통해 가싱업 단계가 수행되고, 이후 진행될 쿨다운(Cool-down)과정이 원활하게 진행되게 된다.
이하에서는 상기 설명된 본 발명의 가스 처리 시스템(1)들의 구성들을 기초로 하여 도출될 수 있는 본 발명의 가스 처리 시스템(1)의 다양한 실시예에 대해서 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 증발가스 압축기(50)를 액화가스 저장탱크(10)에서 만선 상태에 발생되는 자연발생 증발가스를 모두 처리할 수 있는 용량을 최대처리용량으로 가지도록 설계하여, 액화가스 저장탱크(10)에서 추진엔진(21)으로 액화가스 및/또는 증발가스를 경제적이고 효과적으로 공급함으로써 시스템 안정성 및 신뢰도를 향상시키는 기술을 포함할 수 있다.
도 1을 참고로 하여 살펴본 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기(50), 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 가압하는 부스팅 펌프(30), 부스팅 펌프(30)로부터 가압된 액화가스를 공급받아 강제 기화시키는 강제기화기(41), 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하며, 증발가스 압축기(50)를 구비하는 제1 라인(L1), 액화가스 저장탱크(10)와 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50) 하류에 연결되며, 부스팅 펌프(30) 및 강제기화기(41)를 구비하는 제2 라인(L2)를 주요 구성으로 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제1 라인(L1)을 통해 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하고 제1 라인(L1) 상에 증발가스 압축기(50)를 구비한다. 또한, 본 발명의 실시예에서는, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제2 라인(L2)을 통해 액화가스 저장탱크(10) 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50) 하류를 연결하며 제2 라인(L2) 상에 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41) 및 제1 히터(43)를 구비하여, 제1 라인(L1)을 통해 추진엔진(21)으로 공급되는 연료를 보충할 수 있다.
여기서 증발가스 압축기(50)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 만선 상태에 발생되는 자연발생 증발가스를 모두 처리할 수 있는 용량을 최대처리용량으로 가지도록 설계될 수 있다.
종래, 액화가스 저장탱크에서 발생되는 증발가스를 처리하여 추진엔진으로 공급하는 증발가스 압축기는 선박이 최대선속을 가질 경우에 추진엔진이 필요로 하는 증발가스량을 모두 처리 가능한 용량을 최대처리용량으로 가지도록 설계되었다.
결국 증발가스 압축기는, 액화가스 저장탱크에서 만선상태에서 자연적으로 발생되는 증발가스뿐만 아니라 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 강제로 기화시킨 강제발생 증발가스까지 공급받아 처리할 수 있어야 해서, 그 최대처리용량이 매우 크게 설정될 필요가 있었다.
따라서, 증발가스 압축기는 최대처리용량이 매우 크게 설정되어 매우 고가의 증발가스 압축기가 필요로 하였고 그로 인해 구축비용이 너무 많이 드는 문제점이 있었다. 게다가 최대처리용량이 큰 증발가스 압축기는 크기도 매우 크고 구축공간도 많이 필요하여 선박의 사용가능공간이 협소해져 공간확보측면에서 매우 불리한 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위해 본 발명의 실시예에서 증발가스 압축기(50)는, 상기 설명한 바와 같이 액화가스 저장탱크(10)에서 만선 상태에 발생되는 자연발생 증발가스를 모두 처리할 수 있는 용량을 최대처리용량으로 가지도록 설계된다. 여기서 만선 상태란 선박에 구비되는 액화가스 저장탱크(10)에 액화가스를 거의 가득 채워서 항해하는 만선 항해(Laden Voyage)시의 상태를 말한다.
이를 통해, 증발가스 압축기(50)는, 기존의 증발가스 압축기의 최대처리용량보다 적은 양의 최대처리용량을 가지도록 설계되어, 저가의 증발가스 압축기를 사용할 수 있고, 이로 인해 시스템 구축비용이 절감되며 선박 내의 공간확보를 최대로 이룰 수 있는 효과가 있다.
상기 기술한 바와 같이 증발가스 압축기(50)가 액화가스 저장탱크(10)에서 만선 상태에 발생되는 자연발생 증발가스를 모두 처리할 수 있는 용량을 최대처리용량으로 가지도록 설계되는 경우, 선박이 최대선속을 내기 위해서는 증발가스 압축기(50)에서 토출되는 증발가스만으로 부족하게 된다.
이로 인해, 본 발명에서는 이 부족분을 보충하여 선박이 최대선속을 내도록 하기 위해 증발가스 압축기(50) 후단으로 강제기화기(41)에 의해 강제기화된 강제발생증발가스를 공급하도록 하여 추진엔진(21)이 최대선속을 내기 위한 연료를 충분히 공급받을 수 있도록 구현하고 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 증발가스 압축기(50)의 최대용량 한정에 따른 이익에 반사되어 도출되는 문제점을 해결함으로써, 증발가스 압축기(50)의 최대용량한정이 실질적으로 구현 가능하도록 한다.
또한, 선박이 공선상태에 있는 경우에는 선박에 적재된 화물양이 급격히 줄어들어 선박의 흘수선이 하강하게 되며, 선박의 프로펠러의 침수위치가 수면에 근접하게 된다. 따라서, 선박의 공선항해시에는 추진엔진(21)에서 프로펠러로 전달되는 동력이 모두 선박의 추진에 효율적으로 사용되지 못하여 선박의 추진에 더 많은 에너지가 필요로 하게 된다.
그러나, 상기 기술한 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)을 구비한 선박은 증발가스 압축기(50)에서 사용하는 에너지가 줄어들게 되므로, 공선항해(Ballast Voyage)에서 에너지 소모량이 감소되어 선박의 추진력에 더 많은 에너지를 사용할 여력이 발생하게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 증발가스 압축기(50)에서 압축된 증발가스의 적어도 일부를 재액화하는 재액화장치(530)를 구비할 수 있다.(도 3 참조) 이때, 재액화장치(530)는 별도의 냉매를 사용하는 재액화장치이다.
본 발명의 실시예에서는 추진엔진(21)이 15 내지 20bar를 연료의 압력으로 요구하므로, 증발가스 압축기(50)에서 100 내지 150bar 또는 200 내지 400bar로 압축할 수 없어 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스와 증발가스 압축기(50)에서 압축된 증발가스 중 적어도 일부와 열교환하더라도 재액화될 수 없다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 증발가스의 효율적인 처리를 위해 별도의 냉매를 구비하는 재액화장치(530)를 구비할 수 있다.
여기서 재액화장치(530)에 의해 재액화된 증발가스는 기액분리기(531)로 공급되어 기상과 액상으로 분리될 수 있다. 기상은 다시 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50)의 상류로 공급되어 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스와 합류되고 액상은 다시 액화가스 저장탱크(10)로 복귀할 수 있다.
또한, 재액화장치(530)는 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50) 하류에서 분기되어 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50) 상류로 연결되는 제17 라인(L17) 상에 구비될 수 있으며, 제17 라인(L17) 상에는 기액분리기(531) 또한 구비되어 기상을 제17 라인(L17)을 통해 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50)의 상류로 공급할 수 있다. 재액화장치(530)에 사용되는 냉매는, 질소(N2) 또는 혼합냉매를 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제1 히터(43)를 제2 라인(L2) 상에 구비하도록 함으로써, 제1 히터(43)의 부하를 감소시킬 수 있는 기술을 포함할 수 있다.
도 1을 참고로 살펴본 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기(50), 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 가압하는 부스팅 펌프(30), 부스팅 펌프(30)로부터 가압된 액화가스를 공급받아 강제 기화시키는 강제기화기(41), 제2 라인(L2) 상에 구비되며 증발가스 압축기(50)에서 압축된 증발가스와 합류되기 전의 강제기화기(41)에서 강제 기화된 액화가스를 승온시키는 제1 히터(43), 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하며, 증발가스 압축기(50)를 구비하는 제1 라인(L1), 액화가스 저장탱크(10)와 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50) 하류에 연결되며, 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41) 및 제1 히터(43)를 구비하는 제2 라인(L2)를 주요 구성으로 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제1 라인(L1)을 통해 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하고 제1 라인(L1) 상에 증발가스 압축기(50)를 구비한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제2 라인(L2)을 통해 액화가스 저장탱크(10) 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50) 하류를 연결하며 제2 라인(L2) 상에 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41) 및 제1 히터(43)를 구비하여, 제1 라인(L1)을 통해 추진엔진(21)으로 공급되는 연료를 보충할 수 있다.
여기서 증발가스 압축기(50)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 만선 상태에 발생되는 자연발생 증발가스를 모두 처리할 수 있는 용량을 최대처리용량으로 가지도록 설계될 수 있다.
이에 더해 본 발명의 실시예에서는, 제2 라인(L2) 상의 강제기화기(41) 하류에 제1 히터(43)를 구비할 수 있다.
제1 히터(43)는, 증발가스 압축기(50)에서 압축된 증발가스의 온도가 기설정온도 이상이면 강제기화기(41)에서 강제 기화된 액화가스를 승온하지 않고, 증발가스 압축기(50)에서 압축된 증발가스의 온도가 기설정온도 미만이면, 강제기화기(41)에서 강제 기화된 액화가스를 승온시킬 수 있다. 이때, 기설정 온도는 추진엔진(21)이 요구하는 온도로써, 일례로 40 내지 50도 일 수 있으며, 바람직하게는 대략 45도일 수 있다.
여기서, 제1 히터(43)의 제어는 별도의 제어부(도시하지 않음) 및 제어장치(도시하지 않음)를 통해 구현될 수 있으며, 제어장치의 일례로 온도센서 및 이와 연동되는 전자장치들이 있을 수 있다.
또한, 제1 히터(43)는 공선 상태에서만 사용될 수 있다. 선박이 공선상태에 있는 경우에는 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스가 적게 발생되므로, 증발가스 압축기(50)에서 토출되는 증발가스의 온도가 낮을 수 있다. 이 경우 제2 라인(L2)을 통해서 공급되는 강제기화된 액화가스의 온도를 상대적으로 높여 추진엔진(21)으로 공급되는 연료의 최종온도를 향상시킬 수 있다.
여기서 공선 상태란 선박에 구비되는 액화가스 저장탱크(10)에 액화가스가 거의 비워져서 항해하는 공선 항해(ballast Voyage)시의 상태를 말한다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 강제기화기(41), 제1 히터(43), LNG 기화기(60)로 공급되는 액화가스 및/또는 증발가스의 유량을 효과적으로 조절함으로써 강제기화기(41), 제1 히터(43), LNG 기화기(60)의 부하를 감소시키고 효율적인 온도조절을 가능케하는 기술을 포함할 수 있다.
도 2를 참고로 하여 살펴본 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 부스팅 펌프(30)로부터 가압된 액화가스를 공급받아 강제 기화시키는 강제기화기(41), 강제기화기(41)로부터 공급되는 강제기화된 액화가스를 공급받아 가열시키는 제1 히터(43), 외부 저장소(Shore)로부터 액화가스를 공급받아 기화시켜 액화가스 저장탱크(10)로 복귀시키는 LNG 기화기(60), 액화가스 저장탱크(10)와 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50) 하류에 연결되며, 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41) 및 제1 히터(43)를 구비하는 제2 라인(L2), 외부 저장소와 액화가스 저장탱크(10)를 연결하며 LNG 기화기(60)를 구비하는 제3 라인(L3)을 주요 구성으로 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제2 라인(L2)을 통해 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하고 제2 라인(L2) 상에 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41) 및 제1 히터(43)를 구비한다. 또한, 본 발명의 실시예에서는, 제3 라인(L3)을 통해 외부 저장소와 액화가스 저장탱크(10)를 연결하고 LNG 기화기(60)를 구비할 수 있다.
이에 더해 본 발명의 실시예에서는, 제2 라인(L2) 상의 강제기화기(41) 또는 제1 히터(43)와 제3 라인(L3) 상의 LNG 기화기(60)로 유입되는 액화가스 및/또는 증발가스의 유량을 조절하는 유량조절장치를 더 포함할 수 있다.
유량조절장치는, 강제기화기(41), 제1 히터(43) 또는 LNG 기화기(60) 각각에 동일 또는 유사하게 구비될 수 있으며, 하기에는 일례로 강제기화기(41)에 구비되는 유량조절장치에 대해서 설명하도록 한다. 또한, 본 유량조절장치는 상기 기술한 강제기화기(41), 제1 히터(43) 또는 LNG 기화기(60)에만 한정되는 것은 아니다.
유량조절장치는, 강제기화기(41)를 바이패스 하여 연결되며, 복수 개 구비되는 유량조절배관(CL1~CL6)과 유량조절배관(CL1~CL5) 및 제2 라인(L2) 상에 구비되는 유량조절밸브(411~417)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 유량조절배관(CL1~CL6)은, 제1 내지 제6 유량조절라인(CL1~CL6)으로 구성될 수 있다.
제1 유량조절라인(CL1)은, 제2 라인(L2) 상의 강제기화기(41)를 바이패스하여 연결되며 제3 조절밸브(413)를 구비할 수 있다. 이를 통해 제1 유량조절라인(CL1)은, 강제기화기(41)로 유입되는 액화가스 및/또는 증발가스의 유량을 조절할 수 있으며, 강제기화기(41)에서 기화되어 토출되는 액화가스 및/또는 증발가스의 온도를 조절할 수 있다.
일례로, 강제기화기(41)로 유입되는 액화가스 및/또는 증발가스의 유량을 줄이기 위해서는 제1 유량조절라인(CL1)으로 유량을 바이패스할 수 있으며, 강제기화기(41)에서 기화되어 토출되는 액화가스 및/또는 증발가스의 온도를 낮추기 위해서는 제1 유량조절라인(CL1)으로 유량을 바이패스할 수 있다. 여기서 제3 조절밸브(413)는 제1 유량조절라인(CL1)상에 흐르는 액화가스 및 증발가스의 유량 및/또는 압력을 조절한다.
또한, 강제기화기(41)의 하류에 연결되는 제1 유량조절라인(CL1)의 끝단은 병렬로 분기되어 제2 라인(L2)에 연결될 수 있다. 이를 통해 강제기화기(41)에서 기화되어 토출되는 액화가스 및/또는 증발가스의 온도의 추가적인 미세조절이 가능하도록 하는 효과가 있다.
제2 유량조절라인(CL2)은, 제1 유량조절라인(CL1) 상에 제3 조절밸브(413)를 바이패스하여 연결되며 제4 조절밸브(414)를 구비할 수 있다. 여기서, 제4 조절밸브(414)는, 제3 조절밸브(413)에 병렬로 연결될 수 있으며, 액화가스 및/또는 증발가스를 처리하는 용량이 서로 동일한 용량을 가지도록 구성되어 교차 구동할 수 있으며, 서로를 백업할 수 있다.
이를 통해 제2 유량조절라인(CL2) 및 제4 조절밸브(414)는, 강제기화기(41)의 압력 조절 및 유량 조절을 위한 밸브의 백업 시스템을 마련하여 안정성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 제4 조절밸브(414)는, 제3 조절밸브(413)에 병렬로 연결되며, 제3 조절밸브(413)의 유량조절단위보다 작거나 같도록 구성되어 통합 구동함으로써 세밀한 유량의 제어를 수행할 수 있다. 일례로, 제3 조절밸브(413)의 용량은 100이고 1 단위로 조절가능하도록 구성될 경우, 제4 조절밸브(414)의 용량은 50이고 0.5단위로 조절이 가능하도록 구성될 수 있다. 이를 통해 제4 조절밸브(414)만으로 유량조절을 수행하는 것에 비해 좀 더 세밀한 유량조절이 가능해지는 효과가 있다.
제3 유량조절라인(CL3)은, 제2 라인(L2) 상의 제1 조절밸브(411)를 바이패스하여 연결되며 제2 조절밸브(412)를 구비할 수 있다. 또한, 제2 조절밸브(412)는, 제1 조절밸브(411)에 병렬로 연결되어, 액화가스 및/또는 증발가스를 처리하는 용량이 서로 동일한 용량을 가지도록 구성되어 교차 구동함으로써 서로를 백업할 수 있고, 또는 제1 조절밸브(411)의 유량조절단위보다 작거나 같도록 구성되어 통합 구동함으로써 세밀한 유량의 제어를 수행할 수 있다.
제4 유량조절라인(CL4)은, 제2 라인(L2) 상의 제1 유량조절라인(CL1)을 바이패스하여 연결되며 제5 조절밸브(415) 및 제7 조절밸브(417)를 구비할 수 있다. 여기서 제7 조절밸브(417)는, 블록 밸브(Block valve)일 수 있다. 제7 조절밸브(417)는 세팅유량값을 임의로 설정하게되면 세팅유량값만 통과하도록 제어할 수 있다.
제5 유량조절라인(CL5)은, 제4 유량조절라인(CL4) 상에 제5 조절밸브(415)를 바이패스하여 연결되며, 제6 조절밸브(416)를 구비할 수 있다. 여기서 제6 조절밸브(416)는, 제5 조절밸브(415)에 병렬로 연결되어, 액화가스 및/또는 증발가스를 처리하는 용량이 서로 동일한 용량을 가지도록 구성되어 교차 구동함으로써 서로를 백업할 수 있고, 또는 제5 조절밸브(415)의 유량조절단위보다 작거나 같도록 구성되어 통합 구동함으로써 세밀한 유량의 제어를 수행할 수 있다.
제6 유량조절라인(CL6)은, 제4 유량조절라인(CL4) 상에 제5 조절밸브(415)와 제7 조절밸브(417) 사이에서 분기되어 제2 라인(L2)에 연결될 수 있다. 제6 유량조절라인(CL6)은 조절밸브없이 구비되며, 제7 조절밸브(417)의 세팅유량값에 따라 나머지 유량이 유입되어 제2 라인(L2)으로 공급하도록 할 수 있다. 이때, 제6 유량조절라인(CL6)은, 제2 라인(L2) 상에 연결되는 단부가 제2 라인(L2) 상의 제4 유량조절라인(CL4)이 연결되는 부분보다 하류에 연결될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제2 라인(L2) 상의 강제기화기(41) 또는 제1 히터(43)와 제3 라인(L3) 상의 LNG 기화기(60)로 유입되는 액화가스 및/또는 증발가스의 유량을 조절하는 유량조절장치를 구비함으로써, 액화가스 및/또는 증발가스의 유량을 효과적으로 조절하고, 강제기화기(41), 제1 히터(43), LNG 기화기(60)의 부하를 감소시키며, 효율적인 온도조절을 가능케할 수 있다. 또한, 이를 통해 기존의 밸브를 백업할 수 있어 유량조절의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, H/D 압축기(51)가 구비되는 제4 라인(L4)이 액화가스 저장탱크(10)뿐만 아니라 가스연소장치(23)로 연결되도록 하여, 위급 상황에서도 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 효과적으로 처리할 수 있는 기술을 포함할 수 있다.
도 1을 참고로 살펴본 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기(50), 로딩 또는 언로딩시 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스를 압축하는 H/D 압축기(51), H/D 압축기(51)에서 압축된 증발가스를 가열하는 제2 히터(511), 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하며, 증발가스 압축기(50)를 구비하는 제1 라인(L1), 액화가스 저장탱크(10)에 발생된 증발가스가 다시 액화가스 저장탱크(10)로 재인입되도록 연결되며 H/D 압축기(51)를 구비하는 제4 라인(L4), 제4 라인(L4)상의 제2 히터(511) 후단에서 분기되어 가스연소장치(23)와 연결되는 제5 라인(L5)을 주요 구성으로 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제1 라인(L1)을 통해 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하고 제1 라인(L1) 상에 증발가스 압축기(50)를 구비한다. 또한, 본 발명의 실시예에서는, 제4 라인(L4)을 통해 액화가스 저장탱크(10)에 발생된 증발가스가 다시 액화가스 저장탱크(10)로 재인입되도록 연결하고, 제4 라인(L4) 상에 H/D 압축기(51)를 구비할 수 있다.
이에 더해 본 발명의 실시예에서는, 제4 라인(L4)상의 제2 히터(511) 후단에서 분기되어 가스연소장치(23)와 연결되는 제5 라인(L5)을 더 포함할 수 있다.
종래에는, 추진엔진(21) 또는 발전엔진(22)에서 증발가스를 소비할 수 없거나, 증발가스 압축기(50)가 증발가스를 처리 할 수 없는 경우(일례로 오작동 또는 정지)에는 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스를 처리할 수 없어 액화가스 저장탱크(10)의 안전상에 문제가 발생할 우려가 존재하였다.
이에 본 발명의 실시예에서는, 항시 구비되는 H/D 압축기(51)가 증발가스 압축기(50)를 보조하도록 설계함으로서, 상기의 문제점을 해결하고 있다. 또한, 구비되는 H/D 압축기(51)가 증발가스 압축기(50)를 실질적으로 보조하도록 구현하기 위해서 제4 라인(L4)상의 제2 히터(511) 후단에서 분기되어 가스연소장치(23)와 연결되는 제5 라인(L5)을 새롭게 추가하였다.
즉, 본 발명의 실시예에서 추진엔진(21) 또는 발전엔진(22)에서 증발가스를 소비할 수 없거나, 증발가스 압축기(50)가 증발가스를 처리 할 수 없는 경우에는, H/D 압축기(51)를 가동하여 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 가스연소장치(23)로 공급할 수 있고, 또는 증발가스 압축기(50)를 보조해야하는 경우에 H/D 압축기(51)를 가동하여 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 추진엔진(21), 발전엔진(22) 또는 가스연소장치(23)에 공급할 수 있다.
이를 통해 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 위급상황에서도 신속하게 대처할 수 있는 효과가 있으며, 시스템의 안전성 및 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 증발가스 압축기(50)를 액화가스 저장탱크(10)에서 만선 상태에 발생되는 자연발생 증발가스를 모두 처리할 수 있는 용량을 최대처리용량으로 가지도록 설계하고, 증발가스 압축기(50) 및 시스템 라인들(L1,L2)의 구동을 제어하여, 액화가스 저장탱크(10)에서 추진엔진(21)으로 액화가스 및/또는 증발가스를 경제적이고 효과적으로 공급함으로써 시스템 안정성 및 신뢰도를 향상시키는 기술을 포함할 수 있다.
도 1을 참고로 하여 살펴본 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기(50), 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 가압하는 부스팅 펌프(30), 부스팅 펌프(30)로부터 가압된 액화가스를 공급받아 강제 기화시키는 강제기화기(41), 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하며, 증발가스 압축기(50)를 구비하는 제1 라인(L1), 액화가스 저장탱크(10)와 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50) 하류에 연결되며, 부스팅 펌프(30) 및 강제기화기(41)를 구비하는 제2 라인(L2), 제1 라인(L1) 및 제2 라인(L2) 상에 유동하는 액화가스 및/또는 증발가스를 제어하는 제어부(71)를 주요 구성으로 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제1 라인(L1)을 통해 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하고 제1 라인(L1) 상에 증발가스 압축기(50)를 구비한다. 여기서 증발가스 압축기(50)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 만선 상태에 발생되는 자연발생 증발가스를 모두 처리할 수 있는 용량을 최대처리용량으로 가지도록 설계될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제2 라인(L2)을 통해 액화가스 저장탱크(10) 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50) 하류를 연결하며 제2 라인(L2) 상에 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41) 및 제1 히터(43)를 구비하여, 제1 라인(L1)을 통해 추진엔진(21)으로 공급되는 연료를 보충할 수 있다.
이에 더하여 본 발명의 실시예에서는, 제1 라인(L1) 및 제2 라인(L2) 상에 유동하는 액화가스 및/또는 증발가스를 제어하는 제어부(71)를 더 포함할 수 있다.
제어부(71)는, 선박의 속도와 기설정속도를 비교하여 제1 라인(L1) 및 제2 라인(L2)상의 증발가스 및/또는 액화가스의 유동을 제어할 수 있다. 여기서 기설정속도는, 액화가스 저장탱크(10)에서 만선 상태에 발생되는 자연증발가스만을 추진엔진(21)이 모두 소비할 경우 선박이 추진되는 속도를 말하며, 일례로 19 내지 20노트(Knots)일 수 있다.(바람직하게는 19.5노트)
구체적으로 제어부(71)는, 선박의 속도가 기설정속도 이내인 경우, 제1 라인(L1)을 통해서만 액화가스 저장탱크(10) 내의 증발가스를 추진엔진(21)으로 공급하도록 제어하고, 선박의 속도가 기설정속도 초과인 경우, 제1 라인(L1) 및 제2 라인(L2)을 통해서 액화가스 저장탱크(10) 내의 액화가스 및/또는 증발가스를 추진엔진(21)으로 공급하도록 제어할 수 있다.
또한 제어부(71)는 상기의 제어뿐만 아니라 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 자연발생증발가스의 양과 추진엔진(21)이 요구하는 연료량을 비교하여 제1 라인(L1) 또는 제2 라인(L2) 상의 증발가스 및/또는 액화가스의 유동을 제어할 수 있다.
구체적으로 제어부(71)는, 추진엔진(21)이 요구하는 연료량이 자연발생 증발가스의 양보다 많은 경우, 제1 라인(L1) 및 제2 라인(L2)을 통해서 액화가스 저장탱크(10) 내의 액화가스 및/또는 증발가스를 추진엔진(21)으로 공급하도록 제어하고, 추진엔진(21)이 요구하는 연료량이 자연발생 증발가스의 양보다 적은 경우, 제1 라인(L1)을 통해서만 액화가스 저장탱크(10) 내의 증발가스를 추진엔진(21), 발전엔진(22) 또는 가스연소장치(23)로 공급되도록 제어할 수 있다.
여기서, 제어부(71)는 상기 기술한 제어를 실현하기 위한 다양한 제어장치(도시하지 않음)들을 구비할 수 있으며, 이러한 제어장치의 일례로 밸브(부호도시하지 않음) 및 이와 연동되는 전자장치(도시하지않음)들이 있을 수 있다.
상기와 같은 제어부(71)의 제어를 통해 증발가스 압축기(50)의 구동을 경제적인 제어 및 최적화된 제어가 가능하도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 별도의 가압수단 없이 가스연소장치(23)로 액화가스 저장탱크(10)에 발생된 증발가스를 공급하는 제6 라인(L6)을 구비함으로써, 시스템 구축비용을 절감하고 액화가스 저장탱크(10)의 내압을 효과적으로 관리할 수 있는 기술을 포함할 수 있다.
도 1을 참고로 하여 살펴본 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기(50), 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 소각하는 가스연소장치(23), 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하며, 증발가스 압축기(50)를 구비하는 제1 라인(L1), 액화가스 저장탱크(10)와 가스연소장치(23)를 연결하며, 별도의 가압수단이 구비되지 않는 제6 라인(L6)을 주요 구성으로 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제1 라인(L1)을 통해 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하고 제1 라인(L1) 상에 증발가스 압축기(50)를 구비한다.
이에 더하여 본 발명의 실시예에서는, 액화가스 저장탱크(10)와 가스연소장치(23)를 연결하며, 별도의 가압수단이 구비되지 않는 제6 라인(L6)을 더 포함할 수 있다.
제6 라인(L6)은, 별도의 가압수단을 구비하지 않고 액화가스 저장탱크(10)와 가스연소장치(23)를 연결하며, 액화가스 저장탱크(10)의 내압으로 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 가스연소장치(23)로 공급할 수 있다.
종래에 가스연소장치(23)와 액화가스 저장탱크(10)를 연결하여 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 가스연소장치(23)로 공급하는 라인에는 항상 압축기가 구비되어야 했다. 가스연소장치(23)는, 일정압력(일례로 3 내지 5bar)이 되어야 증발가스를 연소시킬 수 있으며, 이에 따라 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스를 가압하기 위한 가압수단이 필요하였다. 이러한 가압수단의 설치는 구축비용의 증대 및 선박 내 공간의 부족의 문제점을 일으켜왔다.
이에 본 발명의 실시예에서는, 별도의 가압수단을 구비하지 않고 액화가스 저장탱크(10)의 내압으로 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 가스연소장치(23)로 공급함으로써, 상기와 같은 문제점을 해결하고 구축비용의 절감 및 선박 내 공간 확보의 효과를 얻을 수 있다.
제6 라인(L6)은 가압수단이 없어 종래의 라인과 같은 직경을 가질 경우 가스연소장치(23)로 공급되는 증발가스의 양이 줄어들고 그에 따라 액화가스 저장탱크(10) 내의 증발가스를 효율적으로 처리하지 못하는 문제점이 발생한다.
이에 따라 본 발명의 실시예에서 제6 라인(L6)은, 별도의 가압수단을 구비하지 않는 대신 종래 라인의 직경보다 더 큰 직경을 가질 수 있으며, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 가스연소장치(23)로 공급하는데 지체되지 않도록 하는 직경을 가질 수 있다. 여기서 제1 라인(L1)은 종래의 액화가스 저장탱크(10)의 내압 상승시 증발가스를 가스연소장치(23)로 공급하는 라인과는 다르나 그 직경은 동일 유사할 수 있다. 다시 말하면, 본 발명의 실시예에서 제6 라인(L6)은, 제1 라인(L1)의 직경보다 더 큰 직경을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에서 가스연소장치(23)는, 제1 압력을 가진 증발가스를 소비하는 제1 버너부(도시하지 않음), 제2 압력을 가진 증발가스를 소비하는 제2 버너부(도시하지 않음)으로 구성될 수 있다. 여기서, 제1 라인(L1)에서 증발가스 압축기(50) 하류에서 분기된 제1a 라인(L1a)은, 제1 버너부와 연결되고 제6 라인(L6)은, 제2 버너부와 연결될 수 있다. 이때, 제1 압력은, 3 내지 5bar일 수 있고, 제2 압력은 1 내지 2bar일 수 있다.
여기서 제1 버너부는, 증발가스 압축기(50)를 통해서 추진엔진(21)에 공급되는 압축된 증발가스가 과도하게 많은 경우에 과잉 증발가스분을 소비하며, 제2 버너부는 액화가스 저장탱크(10)에 증발가스 발생량이 급격히 많아져 액화가스 저장탱크(10)의 내압이 상승하는 경우, 액화가스 저장탱크(10)의 파손을 방지하기 위해 과잉발생 증발가스분을 소비할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는 별도의 가압수단을 구비하지 않는 제6 라인(L6)을 구비함으로써, 액화가스 저장탱크(10)의 내압을 효과적으로 관리함과 동시에 구축비용을 최소화하고 선박내 공간을 충분히 확보할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 워밍업(Warming-up)시에 증발가스를 가열시 기존 워밍업에 사용되는 제2 히터(511)와 강제기화기(41)에 의해 강제 기화된 액화가스를 승온시키는 제1 히터(43)를 함께 사용하도록 하되, 기존 워밍업에 사용되는 제2 히터(511)의 승온처리용량을 줄이도록 함으로써, 히터 구축비용을 감소시키고 히터의 최적화된 사용이 가능해지도록 하는 기술을 포함할 수 있다.
도 4를 참고로 하여 살펴본 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 부스팅 펌프(30)로부터 가압된 액화가스를 공급받아 강제 기화시키는 강제기화기(41), 강제기화기(41)로부터 공급되는 강제기화된 액화가스를 공급받아 가열시키는 제1 히터(43), 로딩 또는 언로딩시 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스를 압축하는 H/D 압축기(51), H/D 압축기(51)에서 압축된 증발가스를 가열하는 제2 히터(511), 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하며 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41) 및 제1 히터(43)를 구비하는 제2 라인(L2), 액화가스 저장탱크(10)에 발생된 증발가스가 다시 액화가스 저장탱크(10)로 재인입되도록 연결되며 H/D 압축기(51)를 구비하는 제4 라인(L4), 제1 히터(43)와 제2 히터(511)의 상류에서 제2 라인(L2)과 제4 라인(L4)을 연결하는 제7a 라인(L7a) 및 제1 히터(43)와 제2 히터(511)의 하류에서 제2 라인(L2)과 제4 라인(L4)을 연결하는 제7b 라인(L7b)을 주요 구성으로 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제2 라인(L2)을 통해 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하고 제2 라인(L2) 상에 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41) 및 제1 히터(43)를 구비한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제4 라인(L4)을 통해 액화가스 저장탱크(10)에 발생된 증발가스가 다시 액화가스 저장탱크(10)로 재인입되도록 연결하며 H/D 압축기(51) 및 제2 히터(511)를 구비한다.
이에 더하여 본 발명의 실시예에서는, 제1 히터(43)와 제2 히터(511)의 상류에서 제2 라인(L2)과 제4 라인(L4)을 연결하는 제7a 라인(L7a) 및 제1 히터(43)와 제2 히터(511)의 하류에서 제2 라인(L2)과 제4 라인(L4)을 연결하는 제7b 라인(L7b)을 더 포함할 수 있다.
즉, 제7a 라인(L7a) 및 제7b 라인(L7b)을 통해 제2 라인(L2)과 제4 라인(L4)은, 제1 히터(43)와 제2 히터(511)의 상류 또는 하류 중 적어도 어느 하나에서 서로 연결되며, 제1 히터(43)와 제2 히터(511)가 서로 병렬로 마련되도록 할 수 있다.
이때, 제1 히터(43)와 제2 히터(511)는, 그 승온처리용량의 합이 액화가스 로딩 또는 언로딩시 발생되는 증발가스를 모두 승온처리할 수 있는 용량으로 설계될 수 있으며, 제2 히터(511)는 제1 히터(43)를 보조할 수 있다.
구체적으로, 제1 히터(43)는, 강제기화기(41)가 강제 기화시킨 액화가스를 모두 승온 처리 할 수 있는 용량을 가지도록 설계하고, 제2 히터(511)는, 액화가스 로딩 또는 언로딩시 발생되는 증발가스를 모두 승온 처리할 수 있는 용량에서 제1 히터(43)가 가진 용량을 뺀 용량을 가지도록 설계될 수 있다.
일례로 액화가스 로딩 또는 언로딩시 발생되는 증발가스를 모두 승온 처리할 수 있는 용량을 100이라 하고, 강제기화기(41)가 강제 기화시킨 액화가스를 모두 승온 처리 할 수 있는 용량을 40이라고 하면, 제1 히터(43)의 승온처리용량은 40으로, 제2 히터(511)의 승온처리용량은 60으로 설정할 수 있다.
종래의 경우에는 액화가스 로딩 또는 언로딩시 발생되는 증발가스가 양이 매우 많아 이를 처리하기 위한 히터의 용량이 상당히 크게 필요하였다. 이로 인해 히터 구축비용이 증가하고 많은 공간의 확보가 요구되는 단점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 상기 기술한 바와 같이 제1 및 제2 히터(43,511)를 설계하고 제7a 라인(L7a) 및 제7b 라인(L7b)을 구비하여, 기존 강제기화기(41)를 통해 추진엔진(21)으로 연료를 공급시에는 제1 히터(43)만을 가동하도록 하고, 액화가스 로딩 또는 언로딩시 발생되는 증발가스를 승온시에는 제1 히터(43)와 제2 히터(511)를 모두 가동토록 제어함으로서, 히터 구축비용을 감소시키고 히터의 최적화된 사용이 가능해지는 효과가 있다.
여기서, 제1 히터(43), 제2 히터(511), 제7a 라인(L7a) 및 제7b 라인(L7b)의 제어는 별도의 제어부(도시하지 않음) 및 제어장치(도시하지 않음)를 통해 구현될 수 있으며, 제어장치의 일례로 제어밸브 및 이와 연동되는 전자장치들이 있을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 증발가스 압축기(50)로 6단 압축기를 사용함으로써, 별도의 히터를 생략가능하도록 하는 기술을 포함할 수 있다.
도 1을 참고로 하여 살펴본 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기(50), 부스팅 펌프(30)로부터 가압된 액화가스를 공급받아 강제 기화시키는 강제기화기(41), 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하며, 증발가스 압축기(50)를 구비하는 제1 라인(L1), 액화가스 저장탱크(10)와 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50) 하류를 연결하며 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41) 및 제1 히터(43)를 구비하는 제2 라인(L2)을 주요 구성으로 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제1 라인(L1)을 통해 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하고 제1 라인(L1) 상에 증발가스 압축기(50)를 구비한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제2 라인(L2)을 통해 액화가스 저장탱크(10) 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50) 하류를 연결하며 제2 라인(L2) 상에 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41) 및 제1 히터(43)를 구비하여, 제1 라인(L1)을 통해 추진엔진(21)으로 공급되는 연료를 보충할 수 있다.
이에 더하여 본 발명의 실시예에서는, 증발가스 압축기(50)가 추진엔진(21)이 요구하는 온도로 증발가스를 토출하도록 15 내지 20bar로 증발가스를 압축할 수 있다.
종래의 경우 증발가스 압축기가 4단으로 구비되는 경우에는 증발가스 압축기에서 토출되는 온도가 낮아 별도의 히터를 구비하여야 하는 문제점이 있었다.
이에 본 발명의 실시예에서 증발가스 압축기(50)는 6단 원심형 또는 2단 스크류형으로 형성함으로써, 증발가스 압축기(50)가 15 내지 20bar로 증발가스를 압축하여 토출되는 증발가스가 추진엔진(21)이 요구하는 온도가 되도록 할 수 있다. 이로 인해 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)에서는 제1 라인(L1) 상에 별도의 히터를 구비지 않을 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는, 증발가스 압축기(50) 후단에 히터를 생략할 수 있어 시스템 구축비용이 절감되고 선박의 공간 활용성을 극대화할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 부스팅 펌프(30)가 액화가스를 15 내지 20bar로 가압한 후 기액분리기(42)로 공급하도록 하여, 별도의 쿨링장치 없이도 기액분리기(42)에서 메탄가가 조절되도록 하는 기술을 포함할 수 있다.
도 1을 참고로 하여 살펴본 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 가압하는 부스팅 펌프(30), 부스팅 펌프(30)로부터 가압된 액화가스를 공급받아 강제 기화시키는 강제기화기(41), 강제기화기(41)로부터 강제기화된 액화가스를 공급받아 메탄가를 조절하는 기액분리기(42), 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하며 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41) 및 기액분리기(42)를 구비하는 제2 라인(L2)을 주요 구성으로 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제2 라인(L2)을 통해 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하고 제2 라인(L2) 상에 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41) 및 기액분리기(42)를 구비하여, 제2 라인(L2)으로 기액분리기(42)에서 메탄가가 조절된 연료를 추진엔진(21)으로 공급할 수 있다.
이에 더하여 본 발명의 실시예에서는, 부스팅 펌프(30)가 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 15 내지 20bar로 압축한 후 강제기화기(41)로 공급하고, 강제기화기(41)에서 액화가스를 강제기화시킨 후 기액분리기(42)로 공급하며, 기액분리기(42)는 별도의 쿨링장치 없이 강제기화기(41)로부터 강제기화된 액화가스를 기액분리하여 메탄가 조절을 수행할 수 있다.
종래의 경우에는 부스팅 펌프가 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 5 내지 7bar로 가압하여 강제기화기로 공급하고, 강제기화기는 액화가스를 강제기화시켜 기액분리기로 공급하므로, 기액분리기는 5 내지 7bar의 상태인 강제기화된 액화가스를 공급받게된다.
보통 자연발생증발가스 그대로 추진엔진의 연료로 사용하는 경우에는 증발가스의 경우 액화가스에서 증발가스로 변화하면서 메탄가가 조절되므로 메탄가 조절이 불필요한데 반해, 액화가스를 강제기화시킨 강제발생 증발가스를 추진엔진의 연료로 공급하기 위해서는 메탄가 조절을 한 후 공급해야 한다.
메탄가 조절이란 액화가스 내의 성분 중 헤비카본(프로판, 부탄 등)을 제거하는 작업을 말한다. 보통 헤비카본이 5bar에서 비등점이 대략 -80도에 해당하고 17bar에서는 비등점이 -70도에 해당한다.
구체적으로 종래의 메탄가 조절은, 부스팅 펌프에 의해 5bar까지 가압된 액화가스를 강제기화기에서 -163도에서 대략 -65 내지 -75도까지 가열한 후 다시 -80도 이하까지 냉각시켜 기액분리기로 공급하였다. 이때, 5bar -80도의 강제기화된 액화가스 중 헤비카본은 비등점 이하로 떨어지므로 액상으로 잔류하게 되고, 그 외의 카본들은 기상상태로 추진엔진으로 공급되게 된다. 즉, 메탄가 조절은 메탄가를 낮추도록 하는 과정이다.
상기 기술한 바와 같이 종래의 경우에는 부스팅 펌프의 구동을 5bar 내지 7bar로 제어함으로써, 기액분리기는 메탄가 조절에 별도의 쿨링이 필요한 문제점이 있었다. 더욱이 상기 쿨링작업은 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스로 이루어져 운송물의 보존 차원에서는 불이익이 발생하는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해 본 발명의 실시예에서는, 상기 기술한 바와 같이 추진엔진(21)에 강제기화된 액화가스를 연료공급시 부스팅 펌프(30)가 액화가스를 15 내지 20bar로 가압하도록 제어하여, 별도의 쿨링장치 없이도 기액분리기(42)에서 메탄가 조절이 이루어지도록 하고 있다.
액화가스가 15 내지 20bar로 가압되는 경우 강제기화기에서 -163도에서 -65 내지 -75도까지 가열되더라도 헤비카본의 비등점을 넘지 않기 때문에(17bar에서는 비등점이 -70까지 올라감) 헤비카본은 액상으로 잔류하게 된다. 이로 인해 기액분리기(42)에서는 별도의 쿨링장치가 없어도 메탄가 조절이 이루어질 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는 추진엔진(21)에 강제기화된 액화가스를 연료공급시 부스팅 펌프(30)가 액화가스를 15 내지 20bar로 가압하도록 제어하여, 별도의 쿨링장치를 구비하지 않고도 기액분리기(42)에서 메탄가 조절이 이루어질 수 있어, 시스템 구축비용이 절감되고, 운송물을 최대한 보호할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 추진엔진(21)이 오작동을 일으키거나 작동중단되는 경우, 부스팅 펌프(30)가 5 내지 10bar로 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 가압하여 발전연료로 발전엔진(22)으로 공급하도록 제어할 수 있다. 이때 강제기화기(41)는, 5 내지 10bar로 가압된 액화가스를 -90 내지 -130도의 온도까지만 가열하여 강제기화시킨 후 기액분리기(42)로 공급할 수 있다. 이 경우 강제기화된 액화가스 중 헤비카본은, 비등점(5bar에서는 비등점이 -80임)을 넘지 않으므로 액상으로 잔류하고 메탄가가 조절될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는 추진엔진(21)의 가동조건에 따라 부스팅 펌프(30)의 가압압력을 조절하여, 추진엔진(21)의 가동 조건에 따라 메탄가 조절의 비등점을 조절함으로서 별도의 쿨링장치를 구비하지 않고도 기액분리기(42)에서 메탄가 조절이 이루어질 수 있다. 이로 인해 시스템 구축비용이 절감되고, 운송물을 최대한 보호할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 추진엔진(21)의 가동 조건에 따라 별도의 감압수단없이 발전엔진(22)으로 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 공급하도록 하는 기술을 포함할 수 있다.
도 1을 참고로 하여 살펴본 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기(50), 추진엔진(21)의 작동여부를 판단하여 발전엔진(22)의 연료 유입 압력을 제어하는 제어부(72), 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하며 증발가스 압축기(50)를 구비하는 제1 라인(L1), 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50)의 하류에 분기되어 발전엔진(22)과 연결하며 별도의 감압수단을 구비하지 않는 제7 라인(L7)을 주요 구성으로 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제1 라인(L1)을 통해 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하고, 제1 라인(L1) 상에 증발가스 압축기(50)를 구비하여, 증발가스 압축기(50)에 의해 압축된 증발가스를 추진엔진(21)에 공급할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제7 라인(L7)을 통해 증발가스 압축기(50)에서 압축된 증발가스를 별도의 감압수단 없이 발전엔진(22)으로 공급할 수 있다.
이에 더하여 본 발명의 실시예에서는, 추진엔진(21)의 작동여부를 판단하여 발전엔진(22)의 연료 유입 압력을 제어하는 제어부(72), 증발가스 압축기(50)의 상류에 배치되어 증발가스 압축기(50)로 유입되는 증발가스의 유량을 제어하는 유량제어장치(501), 증발가스 압축기(50) 하류에서 상류로 리턴되는 제8 라인(L8) 및 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50) 하류에 배치되는 밸브(502)를 더 포함할 수 있다.
제어부(72)는, 추진엔진(21)의 작동여부를 판단하여 별도의 감압수단없이 발전엔진(22)의 연료 유입 압력을 제어하기 위한 세 가지 실시예를 가지며 이하에서 이를 설명하도록 한다.
먼저 제1 실시예로 제어부(72)는, 증발가스 압축기(50)에서 압축된 증발가스를 추진엔진(21) 또는 발전엔진(22) 중 어느 하나로 공급할 지 여부를 판단하여, 증발가스 압축기(50)가 증발가스를 추진엔진(21)이 요구하는 압력으로 압축하여 토출시키거나 발전엔진(22)이 요구하는 압력으로 압축하여 토출시키도록 증발가스 압축기(50)를 가변주파수드라이브(Variable-Frequency Drive) 제어할 수 있다. 여기서 추진엔진(21)이 요구하는 압력은 15 내지 20bar일 수 있으며, 발전엔진(22)이 요구하는 압력은 5 내지 10bar일 수 있다.
구체적으로, 추진엔진(21)이 오작동 또는 작동정지되는 경우, 제어부(72)는, 추진엔진(21)의 구동을 정지시키고 발전엔진(22)을 가동할 수 있다. 이를 위해 제어부(72)는, 증발가스 압축기(50)를 가변주파수드라이브 제어하여 증발가스 압축기(50)가 증발가스를 발전엔진(22)이 요구하는 압력으로 압축하여 토출하도록 하고, 증발가스 압축기(50)에서 토출된 증발가스를 추진엔진(21)이 아닌 발전엔진(22)으로 공급하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41)를 구비하는 제2 라인(L2)을 더 포함할 수 있다.
이때, 제어부(72)는, 증발가스 압축기(50)뿐만 아니라 추가로 부스팅 펌프(30)를 가변주파수드라이브 제어하여, 추진엔진(21)으로 공급시 부스팅 펌프(30)가 액화가스를 추진엔진(21)이 요구하는 압력으로 가압하도록 하고, 발전엔진(22)으로 공급시 부스팅 펌프(30)가 액화가스를 발전엔진(22)이 요구하는 압력으로 가압하도록 할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는, 제어부(72)를 통해 증발가스 압축기(50)를 가변주파수드라이브 제어함으로써, 별도의 감압수단 없이도 추진엔진(21)의 상태에 따라 발전엔진(22)이 요구하는 압력으로 증발가스의 압력을 조절하여 발전엔진(22)으로의 공급이 가능하게 되므로, 구축 비용이 절감되고 탄력적인 연료의 공급이 가능해지는 효과가 있다.
제2 실시예로 제어부(72)는, 증발가스 압축기(50)에서 압축된 증발가스를 추진엔진(21) 또는 발전엔진(22) 중 어느 하나로 공급할 지 여부를 판단하여, 제1 라인(L1) 또는 제8 라인(L8) 상에 유동하는 액화가스 및/또는 증발가스의 흐름을 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(72)는, 추진엔진(21)이 오작동 또는 작동 정지되는 경우, 증발가스 압축기(50)에서 토출되는 증발가스 중 적어도 일부를 제8 라인(L8) 상에 유동하도록 제어하여 증발가스 압축기(50)에서 토출되는 증발가스의 압력이 발전엔진(22)이 요구하는 압력이 되도록 할 수 있다. 여기서 제8 라인(L8) 상에 유동하는 증발가스는 증발가스 압축기(50) 상류로 공급될 수 있으며, 밸브(502)는 삼방밸브일 수 있다.
이때, 제어부(72)는, 증발가스 압축기(50)에서 토출되어 발전엔진(22)이 요구하는 압력이 된 나머지 일부의 증발가스를 제7 라인(L7) 상에 유동하도록 제어함으로써, 증발가스 압축기(50)에서 압축된 증발가스가 추진엔진(21)이 아닌 발전엔진(22)으로 공급되도록 제어할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는, 제어부(72)를 통해 증발가스 압축기(50)에서 토출되는 증발가스 중 적어도 일부를 증발가스 압축기(50) 상류로 리턴시키도록 제어함으로써, 별도의 감압수단 없이도 추진엔진(21)의 상태에 따라 발전엔진(22)이 요구하는 압력으로 증발가스의 압력을 조절하여 발전엔진(22)으로의 공급할 수 있다.
제3 실시예로 제어부(72)는, 증발가스 압축기(50)에서 압축된 증발가스를 추진엔진(21) 또는 발전엔진(22) 중 어느 하나로 공급할 지 여부를 판단한 후, 증발가스 압축기(50)가 추전엔진(21)이 요구하는 압력 또는 발전엔진(22)이 요구하는 압력으로 증발가스를 압축하도록 유량제어장치(501)를 제어할 수 있다. 여기서 유량제어장치(501)는, 인렛가이드베인(Inlet Guide Vain; IGV)일 수 있으며, 증발가스 압축기(50)로 유입되는 증발가스의 유량을 제어하여 증발가스 압축기(50)에서 토출되는 증발가스의 압력이 피동적으로 조절되도록 할 수 있다.
구체적으로, 제어부(72)는, 추진엔진(21)이 오작동 또는 작동 정지되는 경우, 증발가스 압축기(50)로 유입되는 증발가스의 유량이 줄어들도록 유량제어장치(501)를 가동하며, 이로 인해 증발가스 압축기(50)가 발전엔진(22)이 요구하는 압력으로 증발가스를 압축하도록 할 수 있다.
이때, 제어부(72)는, 유량제어장치(501)와 증발가스 압축기(50) 하류에 구비되는 밸브(502)를 함께 작동시켜 상기의 제3 실시예를 구현할 수 있다.
제어부(72)는, 추진엔진(21)이 오작동 또는 작동 정지되는 경우, 밸브(502)의 개도를 증가시키고 유량제어장치(501)를 가동하여, 줄어든 증발가스량을 공급받는 증발가스 압축기(50)가 토출하는 압축된 증발가스를 발전엔진(22)이 공급받도록 하고, 추진엔진(21)이 정상작동하는 경우, 밸브(502)의 개도를 감소시키고 유량제어장치(501)를 정지시켜, 증발가스 압축기(50)에서 토출하는 압축된 증발가스를 추진엔진(21)이 공급받도록 할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는, 제어부(72)를 통해 유량제어장치(501)를 제어함으로써, 증발가스 압축기(50)로 유입되는 증발가스의 유량을 제어하여 증발가스 압축기(50)에서 토출되는 압력이 피동적으로 변경되도록 하고, 이로 인해 별도의 감압수단 없이도 추진엔진(21)의 상태에 따라 발전엔진(22)이 요구하는 압력으로 증발가스의 압력을 조절하여 발전엔진(22)으로의 공급할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 가싱업(Gassing-up)시 수행되는 LNG 기화기(60)를 강제기화기(41)에 보조하도록 구성하여 강제기화기(41)를 통한 연료공급의 안전성을 향상시키도록 하는 기술을 포함할 수 있다.
도 2를 참고로 하여 살펴본 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 가압하는 부스팅 펌프(30), 부스팅 펌프(30)로부터 가압된 액화가스를 공급받아 강제 기화시키는 강제기화기(41), 외부 저장소(Shore)로부터 액화가스를 공급받거나 또는 액화가스 저장탱크(10)로부터 액화가스를 공급받아 기화시켜 액화가스 저장탱크(10)로 복귀시키는 LNG 기화기(60), 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하며 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41)를 구비하는 제2 라인(L2), 외부 저장소와 액화가스 저장탱크(10)를 연결하거나 또는 액화가스 저장탱크(10)와 액화가스 저장탱크(10)를 연결하며 LNG 기화기(60)를 구비하는 제3 라인(L3) 및 제2 라인(L2)과 제3 라인(L3)을 연결하는 제9 라인(L9)을 주요 구성으로 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제2 라인(L2)을 통해 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하고 제2 라인(L2) 상에 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41)를 구비하여, 강제기화기(41)에 의해 강제 기화된 액화가스가 추진엔진(21)으로 공급될 수 있다. 또한, 제3 라인(L3)을 통해 외부 저장소와 액화가스 저장탱크(10)를 연결하거나 또는 액화가스 저장탱크(10)와 액화가스 저장탱크(10)를 연결하고(이때, 제2 라인(L2) 상에서 분기되어 LNG 기화기(60)를 연결한 후 다시 다른 액화가스 저장탱크(10)와 연결되도록 형성될 수 있다.) LNG 기화기(60)를 구비하여, 가싱업 시에 액화가스를 기화시켜 액화가스 저장탱크(10)로 공급할 수 있다.
여기서 제3 라인(L3)이 액화가스 저장탱크(10)와 액화가스 저장탱크(10)를 서로 연결하는 이유는, 액화가스 저장탱크(10)가 선박에 복수 개 설치되고,(일례로 제1 액화가스 저장탱크(10) 및 제2 액화가스 저장탱크(10)가 구비) 비상시 또는 기타 경우에 제2 액화가스 저장탱크(10)에서 비어있는 제1 액화가스 저장탱크(10)로 액화가스를 공급해야할 필요가 있을 경우 가싱업을 수행하여야 하기 때문이다.
이에 더하여 본 발명의 실시예에서는, 제2 라인(L2)과 제3 라인(L3)을 연결하는 제9 라인(L9)을 더 포함할 수 있다.
제9 라인(L9)은, 제3 라인(L3)의 LNG 기화기(60)의 하류에서 분기되어 제2 라인(L2)의 강제기화기(41)의 하류에 연결될 수 있다. 이 경우 LNG 기화기(60)는, 액화가스 기화시 수용 가능한 압력이 강제기화기(41)의 수용가능압력과 동일할 수 있으며, 대략 15 내지 20bar일 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에서는 강제기화기(41)가 오작동 또는 작동정지되는 경우 LNG 기화기(60)를 사용하여 추진엔진(21)에 강제기화된 액화가스를 공급할 수 있다.
구체적으로, 강제기화기(41)가 오작동 또는 작동정지되는 경우, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 부스팅 펌프(30)가 15 내지 20bar로 가압하여 제 3 라인(L3)을 통해 LNG기화기(60)로 보내고, LNG 기화기(60)에서 강제기화된 액화가스가 제9 라인(L9)을 통해서 제2 라인(L2)의 강제기화기 하류로 공급된 후 제2 라인(L2)을 통해 추진엔진(21)으로 공급될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 가싱업(Gassing-up)시 수행되는 LNG 기화기(60)를 강제기화기(41)에 보조하도록 구성하여 강제기화기(41)를 통한 연료공급의 안전성을 향상시킬 수 있고 신뢰성이 증대될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10)의 단열부(101)에 액화가스가 누수시 이를 증발가스 압축기(50)로 흡입하도록 구성하는 기술을 포함할 수 있다.
도 4을 참고로 하여 살펴본 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 단열부(101)를 가지는 액화가스 저장탱크(10), 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기(50), 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 가압하는 부스팅 펌프(30), 부스팅 펌프(30)로부터 가압된 액화가스를 공급받아 강제 기화시키는 강제기화기(41), 액화가스 저장탱크(10)의 단열부(101)에 액화가스가 누출되는 경우 단열부(101)에 누출된 액화가스가 증발가스 압축기(50)로 흡입되도록 증발가스 압축기(50)를 제어하는 제어부(73), 단열부(101)의 액화가스 누출 여부를 감지하는 감지센서(81), 강제기화기(41)로부터 강제기화된 액화가스를 공급받아 액화가스의 상분리를 수행하는 기액분리기(42), 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하며 증발가스 압축기(50)를 구비하는 제1 라인(L1), 액화가스 저장탱크(10)와 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50)의 하류를 연결하며 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41), 기액분리기(42)를 구비하는 제2 라인(L2), 액화가스 저장탱크(10)의 단열부(101)와 제2 라인(L2)을 연결하는 제10 라인(L10), 제2 라인(L2)과 제1 라인(L1)을 연결하는 제11a 라인(L11a) 및 제11b 라인(L11b)을 주요 구성으로 포함할 수 있다. 여기서 단열부(101)는, 액화가스 저장탱크(10)에 마련되는 IBS(InterBarrier Space)일 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제1 라인(L1)을 통해 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하고, 제1 라인(L1) 상에 증발가스 압축기(50)를 구비하여 증발가스 압축기(50)에서 압축된 증발가스를 추진엔진(21)으로 공급할 수 있다. 또한, 제2 라인(L2)을 통해 액화가스 저장탱크(10) 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50) 하류를 연결하며 제2 라인(L2) 상에 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41) 및 제1 히터(43)를 구비하여, 제1 라인(L1)을 통해 추진엔진(21)으로 공급되는 연료를 보충할 수 있다.
이에 더하여 본 발명의 실시예에서는, 액화가스 저장탱크(10)의 단열부(101)와 제2 라인(L2)을 연결하는 제10 라인(L10), 액화가스 저장탱크(10)의 단열부(101)에 액화가스의 누수 여부를 판단하여 증발가스 압축기(50)를 통해 누수된 액화가스를 흡입하도록 제어하는 제어부(73), 단열부(101)에 액화가스의 누수여부를 감지하는 감지센서(81), 제2 라인(L2)의 강제기화기(41)와 기액분리기(42) 사이에서 분기되어 제1 라인(L1)의 증발가스 압축기(50) 상류를 연결하는 제11a 라인(L11a)을 더 포함할 수 있다.
제어부(73)는, 단열부(101)에 액화가스가 누출되는 경우, 단열부(101)에 누출된 액화가스를 강제기화기(41)로 강제기화시킨 후, 강제기화된 액화가스를 증발가스 압축기(50)가 흡입하도록 제어할 수 있다. 이때, 제어부(73)는, 감지센서(81)로부터 유선 또는 무선으로 단열부(101)로의 액화가스 누출여부를 수신받을 수 있다.
구체적으로, 제어부(73)는, 단열부(101)에 액화가스가 누출되었다는 정보를 감지센서(81)로부터 유선 또는 무선으로 수신받고, 제10 라인(L10)을 통해 단열부(101)에 누출된 액화가스를 강제기화기(41)로 공급하여, 단열부(101)에 누출된 액화가스를 강제기화기(41)로 강제기화시킨 후, 제11a 라인(L11a)을 통해 강제기화된 액화가스를 증발가스 압축기(50)가 흡입하도록 제어할 수 있다. 이때, 제어부(73)는, 증발가스 압축기(50)를 가동하여, 단열부(101)에 음압이 걸리도록 함으로써, 증발가스 압축기(50)가 단열부(101)에 누출된 액화가스를 흡입하도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 제11a 라인(L11a) 대신 제2 라인(L2)의 기액분리기(42) 하류에서 분기되어 제1 라인(L1)의 증발가스 압축기(50) 상류를 연결하는 제11b 라인(L11b)을 더 포함할 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고 제11a 라인(L11a) 및 제11b 라인(L11b) 둘 다 구비될 수 있으나, 이하에서는 구체적인 설명을 위해 제11b 라인(L11b)만 구비되는 것으로 설명하도록 한다.
제어부(73)는, 단열부(101)에 액화가스가 누출되는 경우, 단열부(101)에 누출된 액화가스를 강제기화기(41)로 강제기화시킨 후 기액분리기(42)에서 분리된 기상만을 증발가스 압축기(50)가 흡입하도록 제어할 수 있다. 이를 통해 강제기화기(41)에서 강제기화된 액화가스 중에서도 액상이 포함될 우려가 있어 증발가스 압축기(50)의 구동효율이 떨어질 수 있는 문제점을 기액분리기(42)로서 해결할 수 있다.
구체적으로, 제어부(73)는, 단열부(101)에 액화가스가 누출되었다는 정보를 감지센서(81)로부터 유선 또는 무선으로 수신받고, 제10 라인(L10)을 통해 단열부(101)에 누출된 액화가스를 강제기화기(41)로 공급하여, 단열부(101)에 누출된 액화가스를 강제기화기(41)로 강제기화시키며, 강제기화된 액화가스를 기액분리기(42)로 공급하여 기액분리기(42)에서 기상과 액상으로 분리하도록 제어할 수 있다.
이후 제어부(73)는, 기액분리기(42)에서 분리된 기상을 제11b 라인(L11b)을 통해 증발가스 압축기(50)가 흡입하도록 제어하며, 기액분리기(42)에서 분리된 액상을 액화가스 저장탱크(10)로 복귀하도록 제어할 수 있다. 이때, 제어부(73)는, 증발가스 압축기(50)를 가동하여, 단열부(101)에 음압이 걸리도록 함으로써, 증발가스 압축기(50)가 단열부(101)에 누출된 액화가스를 흡입하도록 제어할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는, 액화가스 저장탱크(10)의 단열부(101)에 액화가스가 누수시 이를 증발가스 압축기(50)로 흡입하도록 제어하여 액화가스 저장탱크(10)의 안전성을 향상시키고 시스템 구축 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 증발가스 열교환기(521) 및 추가 증발가스 압축기(52)를 이용하여 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 효과적으로 재액화시킴과 동시에 증발가스의 사용을 효율적으로 수행하도록 하는 기술을 포함할 수 있다.
도 2를 참고로 하여 살펴본 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기(50), 증발가스 압축기(50)에서 압축된 증발가스를 추가 압축하는 추가 증발가스 압축기(52), 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스, 추가 증발가스 압축기(52)에 의해 추가 압축된 증발가스 또는 기액분리기(522)에서 분리된 기상의 증발가스 중 적어도 어느 하나를 서로 열교환시키는 증발가스 열교환기(521), 증발가스 열교환기(521)에서 열교환된 증발가스를 기상과 액상으로 분리하는 기액분리기(522), 증발가스 열교환기(522)에서 열교환된 증발가스를 감압 또는 팽창시키는 팽창밸브(523), 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하며 증발가스 압축기(50)를 구비하는 제1 라인(L1), 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50)의 하류에서 분기되어 기액분리기(522)와 연결되며 추가 증발가스 압축기(52), 증발가스 열교환기(521), 팽창밸브(523)를 구비하는 제12 라인(L12) 및 기액분리기(522)와 증발가스 열교환기(521)를 연결하는 제13 라인(L13)을 주요 구성으로 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제1 라인(L1)을 통해 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하고, 제1 라인(L1) 상에 증발가스 압축기(50)를 구비하여 증발가스 압축기(50)에서 압축된 증발가스를 추진엔진(21)으로 공급할 수 있다. 여기서 증발가스 압축기(50)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 만선 상태에 발생되는 자연발생 증발가스를 모두 처리할 수 있는 용량을 최대처리용량으로 가지도록 설계될 수 있다.
이에 더하여 본 발명의 실시예에서는, 제12 라인(L12)을 통해 제1 라인(L1)상의 증발가스 압축기(50) 하류에서 기액분리기(522)를 연결하고, 제12 라인(L12) 상에 추가 증발가스 압축기(52), 증발가스 열교환기(521), 팽창밸브(523)를 구비하여 증발가스 압축기(50)에서 압축된 증발가스 중 적어도 일부를 추가 증발가스 압축기(52)로 압축한 후 증발가스 열교환기(521)로 공급하여 재액화시키도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 추진엔진(21)은 저속 2행정 저압가스분사엔진으로 15 내지 20bar의 압력을 필요로한다. 이에, 증발가스 압축기(50) 또한 15 내지 20bar까지만 압축을 수행하게 된다.
따라서, 증발가스 열교환기(521)는, 증발가스 압축기(50)에서 압축된 증발가스 중 추진엔진(21)으로 공급되지 못한 증발가스를 추가 압축 없이 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스와 열교환시키는 경우 압축된 증발가스의 압력이 15 내지 20bar에 불과하여 증발가스의 재액화가 이루어지지 않는 문제점이 있다.
이에 본 발명의 실시예에서는, 증발가스 열교환기(521)의 상류에 추가 증발가스 압축기(52)를 구비함으로써, 추가 압축된 증발가스를 증발가스 열교환기(521)가 공급받아 재액화시키므로 증발가스의 재액화가 실현되는 효과가 있다.
추가 증발가스 압축기(52)는 일례로 2단 내지 3단으로 구성될 수 있으며, 증발가스 압축기(50)에서 15 내지 20bar로 압축된 증발가스를 100 내지 150 또는 200 내지 400bar까지 추가 압축할 수 있다.
여기서, 증발가스 열교환기(521)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스를 제1 라인(L1)을 통해 공급받고, 추가 증발가스 압축기(52)에 의해 추가 압축된 증발가스를 제12 라인(L12)을 통해 공급받으며, 기액분리기(522)에서 분리된 기상을 제13 라인(L13)을 통해서 공급받을 수 있다. 이에 증발가스 열교환기(521)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스, 추가 증발가스 압축기(52)에 의해 추가 압축된 증발가스 또는 기액분리기(522)에서 분리된 기상 중 적어도 두 개 이상을 서로 열교환시킬 수 있다.
바람직하게 증발가스 열교환기(521)는, 추가 증발가스 압축기(52)에 의해 추가 압축된 증발가스를 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스와 1차 열교환시킨 후 기액분리기(522)에서 분리된 기상과 2차 열교환시킬 수 있다. 이를 통해서 추가 압축된 증발가스의 재액화율이 극도로 향상되는 효과가 있다.
이때, 증발가스 열교환기(521)에서 열교환되어 재액화된 증발가스는 팽창밸브(523)에 의해 1 내지 7bar로 감압된 상태로 기액분리기(522)로 공급되며, 기액분리기(522)에서 기상과 액상으로 분리될 수 있다. 여기서 기상은 다시 증발가스 열교환기(521)로 공급되어 추가 압축된 증발가스에 냉열을 추가적으로 공급함으로써 재액화효율을 증대시킬 수 있고, 액상은 액화가스 저장탱크(10)로 복귀될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 증발가스를 효과적으로 재액화시키고 증발가스의 사용을 더욱 효율적으로 수행하기 위해 상기 기술한 주요 구성들의 배치 변경을 통한 여섯 가지 실시예를 추가적으로 가질 수 있으며, 이하에서 이에 대해 설명하도록 한다.
먼저 제1 실시예로, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 기액분리기(522)에서 분리된 기상을 증발가스 열교환기(521)를 경유하여 제1 라인(L1) 상의 증발가스 열교환기(521) 하류에 공급할 수 있다.
이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 기액분리기(522)와 제1 라인(L1) 상의 증발가스 열교환기(521)와 증발가스 압축기(50) 사이를 연결하며 증발가스 열교환기(521)를 경유하는 제14 라인(L14)을 구비할 수 있다.
이를 통해서 기액분리기(522)에서 분리된 기상을 액화가스 저장탱크(10)에서 증발가스 압축기(50)로 공급되는 증발가스와 혼?d시킴으로써, 증발가스로 인한 액화가스 저장탱크(10)의 내압 상승이나 증발가스의 외부 방출을 최소화할 수 있다.
제2 실시예로 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제1 실시예에 더하여 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 가압하는 부스팅 펌프(30), 부스팅 펌프(30)로부터 가압된 액화가스를 공급받아 강제 기화시키는 강제기화기(41), 액화가스 저장탱크(10)와 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50)의 하류를 연결하며 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41), 기액분리기(42)를 구비하는 제2 라인(L2)을 더 포함할 수 있다.
이와 같이 제2 실시예에서는 제1 실시예를 더해 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41), 기액분리기(42)를 구비하는 제2 라인(L2)을 증발가스 압축기(50) 하류에 연결함으로써, 증발가스 압축기(50)의 부하가 감소되는 효과가 있다.
제3 실시예로, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제1 실시예에 더하여 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 가압하는 부스팅 펌프(30), 부스팅 펌프(30)로부터 가압된 액화가스를 공급받아 강제 기화시키는 강제기화기(41), 액화가스 저장탱크(10)와 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50)의 상류를 연결하며 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41), 기액분리기(42)를 구비하는 제16 라인(L16)을 더 포함할 수 있다. 제3 실시예에서 증발가스 압축기(50)는, 상기 기술한 증발가스 압축기(50)와 달리 선박이 최대선속을 가질 경우에 추진엔진(21)이 필요로 하는 증발가스량을 모두 처리 가능한 용량을 최대처리용량으로 가지도록 설계될 수 있다.
이와 같이 제3 실시예에서는 제1 실시예를 더해 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41), 기액분리기(42)를 구비하는 제16 라인(L16)을 증발가스 압축기(50) 상류에 연결함으로써, 추진엔진(21)인 저속2행정 저압가스분사엔진의 로드 변화에 따라 강제기화기(41)로 증발가스를 추가 공급할 수 있어 탄력적으로 대응이 가능하며, 추진엔진(21)의 필요압력을 효율적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.
제4 실시예로 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 기액분리기(522)에서 분리된 기상을 증발가스 열교환기(521)를 경유하여 제12 라인(L12) 상의 추가 증발가스 압축기(52)의 상류에 공급할 수 있다.
이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 기액분리기(522)와 제12 라인(L12) 상의 추가 증발가스 압축기(52)의 상류를 연결하며 증발가스 열교환기(521)를 경유하는 제15 라인(L15)을 구비할 수 있다.
이를 통해서 기액분리기(522)에서 분리된 기상을 추가 증발가스 압축기(52)의 상류로 공급되는 압축된 증발가스와 혼?d시킴으로써, 증발가스 압축기(50)의 부하를 절감하고 그 크기를 최소화할 수 있다.
제5 실시예로 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제4 실시예에 더하여 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 가압하는 부스팅 펌프(30), 부스팅 펌프(30)로부터 가압된 액화가스를 공급받아 강제 기화시키는 강제기화기(41), 액화가스 저장탱크(10)와 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50)의 하류를 연결하며 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41), 기액분리기(42)를 구비하는 제2 라인(L2)을 더 포함할 수 있다.
이와 같이 제5 실시예에서는 제4 실시예를 더해 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41), 기액분리기(42)를 구비하는 제2 라인(L2)을 증발가스 압축기(50) 하류에 연결함으로써, 증발가스 압축기(50)의 부하가 감소되는 효과가 있다.
제6 실시예로, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제4 실시예에 더하여 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 가압하는 부스팅 펌프(30), 부스팅 펌프(30)로부터 가압된 액화가스를 공급받아 강제 기화시키는 강제기화기(41), 액화가스 저장탱크(10)와 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50)의 상류를 연결하며 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41), 기액분리기(42)를 구비하는 제16 라인(L16)을 더 포함할 수 있다. 제6 실시예에서 증발가스 압축기(50)는, 상기 기술한 증발가스 압축기(50)와 달리 선박이 최대선속을 가질 경우에 추진엔진(21)이 필요로 하는 증발가스량을 모두 처리 가능한 용량을 최대처리용량으로 가지도록 설계될 수 있다.
이와 같이 제6 실시예에서는 제4 실시예를 더해 부스팅 펌프(30), 강제기화기(41), 기액분리기(42)를 구비하는 제16 라인(L16)을 증발가스 압축기(50) 상류에 연결함으로써, 추진엔진(21)인 저속2행정 저압가스분사엔진의 로드 변화에 따라 강제기화기(41)로 증발가스를 추가 공급할 수 있어 탄력적으로 대응이 가능하며, 추진엔진(21)의 필요압력을 효율적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 추진엔진(21)으로 공급할 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기를 별도의 구동원으로 구동되는 복수 개의 증발가스 압축기로 마련하여 증발가스 압축기의 백업을 위한 구성을 간소화하는 기술을 포함할 수 있다.
도 6을 참고로 하여 살펴본 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 압축하는 제1 증발가스 압축기(54) 및 제2 증발가스 압축기(55), 제1 증발가스 압축기(54)와 제2 증발가스 압축기(55) 사이에 구비되는 버퍼 탱크(90), 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하며 제1 및 제2 증발가스 압축기(54,55)와 버퍼탱크(90)를 구비하는 제1 라인(L1), 제1 라인(L1) 상의 제1 증발가스 압축기(54)와 제2 증발가스 압축기(55) 사이에서 분기되어 발전엔진(22)과 연결되며 버퍼탱크(90)를 구비하는 제18 라인(L18)을 주요 구성으로 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제1 라인(L1)을 통해 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하고, 제1 라인(L1) 상에 제1 및 제2 증발가스 압축기(54,55)를 구비하여 제1 및 제2 증발가스 압축기(54,55)에서 압축된 증발가스를 추진엔진(21)으로 공급할 수 있다.
이때, 제1 및 제2 증발가스 압축기(54,55)는 서로를 백업할 수 있도록 서로 다른 별개의 구동원을 통해서 각각 구동된다. 즉 제1 증발가스 압축기(54)와 제2 증발가스 압축기(55)는 그 구동원이 서로 다르다.
이에 대해서는 하기에 구체적으로 설명하도록 한다.
제1 증발가스 압축기(54)는, 원심형 압축기로 대략 5 내지 10bar로 압축할 수 있으며, 제1 라인(L1) 상에 구비되는 버퍼탱크(90)의 상류에 배치될 수 있다. 이때, 제1 증발가스 압축기(54)는 극저온용 압축기일 수 있다.
제1 증발가스 압축기(54)는, 각각 병렬로 형성되는 제1a 증발가스 압축기(541)와 제1b 증발가스 압축기(542)로 구성될 수 있다. 이때 제1a 증발가스 압축기(541)와 제1b 증발가스 압축기(542)도 서로 다른 별개의 구동원으로 구동되며 서로를 백업할 수 있다.
일례로 제1a 증발가스 압축기(541)가 메인 압축기이고 제1b 증발가스 압축기(542)가 보조 압축기일 수 있으며, 제1a 증발가스 압축기(541)가 오작동을 일으키거나 작동불능이 되는 경우 제1b 증발가스 압축기(542)가 작동하여 제1a 증발가스 압축기(541)를 백업할 수 있으며, 제1a 증발가스 압축기(541)가 지정된 양의 증발가스를 모두 압축할 수 없는 경우, 제1a 증발가스 압축기(541)와 제1b 증발가스 압축기(542)가 함께 구동하면서 제1b 증발가스 압축기(542)가 제1a 증발가스 압축기(541)를 보조할 수 있다.
제2 증발가스 압축기(55)는, 왕복동형 압축기로 대략 15 내지 20bar로 제1 증발가스 압축기(54)에 의해 압축된 증발가스를 추가 압축할 수 있으며, 제1 라인(L1) 상이 구비되는 버퍼탱크(90)의 하류에 배치될 수 있다. 이때, 제2 증발가스 압축기(55)는 제1 증발가스 압축기(54)와 달리 보조용 압축기를 별도로 형성하지 않는다. 이때, 제2 증발가스 압축기(55)는 상온용 압축기일 수 있다.
제어부(74)는, 제1a, 제1b 및 제2 증발가스 압축기(541,542,55)의 구동 상태를 파악하여 제1a, 제1b 및 제2 증발가스 압축기(541,542,55)의 구동을 제어하고 제18 라인(L18) 상에 유동하는 액화가스 및/또는 증발가스의 유동을 제어할 수 있다. 이때 제18 라인(L18) 상에 유동하는 액화가스 및/또는 증발가스의 유동 제어는 별도로 마련되는 밸브(도시하지 않음)에 의해 제어될 수 있다.
구체적으로, 제어부(74)는, 제1a 증발가스 압축기(541)의 보조 필요시 제1b 증발가스 압축기(542)를 가동시킬 수 있고, 제2 증발가스 압축기(55)의 보조 필요시 일례로 제1a 증발가스 압축기(541)만 가동하여 제18 라인(L18)을 통해 발전엔진(22)으로 증발가스를 공급하도록 제어할 수 있다.
제어부(74)는, 제2 증발가스 압축기(55)의 보조 필요시 버퍼 탱크(90)에 제1 증발가스 압축기(54)에서 압축된 증발가스를 임시 저장 후 제18 라인(L18)으로 공급하여 발전엔진(22)으로 증발가스를 공급할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 제1 및/또는 제2 증발가스 압축기(54,55)에 의해 압축된 증발가스를 추가 압축하는 제1 및 제2 추가 증발가스 압축기(56,57), 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스, 제1 및 제2 추가 증발가스 압축기(56,57)에 의해 추가 압축된 증발가스 또는 기액분리기(522)에서 분리된 기상의 증발가스 중 적어도 어느 하나를 서로 열교환시키는 증발가스 열교환기(521), 증발가스 열교환기(521)에서 열교환된 증발가스를 기상과 액상으로 분리하는 기액분리기(522), 증발가스 열교환기(522)에서 열교환된 증발가스를 감압 또는 팽창시키는 팽창밸브(523), 제1 라인(L1) 상의 제2 증발가스 압축기(55) 하류에서 분기되어 기액분리기(522)와 연결되며 제1 및 제2 추가 증발가스 압축기(56,57), 증발가스 열교환기(521), 팽창밸브(523)를 구비하는 제19 라인(L19), 제2 추가 증발가스 압축기(57)를 바이패스하는 제20 라인(L20)을 더 포함할 수 있다.
이때, 제어부(74)는, 제1 및 제2 증발가스 압축기(54,55)의 구동 상태를 파악하여 제1 및 제2 추가 증발가스 압축기(56,57)의 구동을 제어하고, 제20 라인(L20) 상에 유동하는 액화가스 및/또는 증발가스의 유동을 제어함으로써, 증발가스 열교환기(521)을 통한 증발가스의 재액화를 신뢰성 있게 구현할 수 있다. 이때 제20 라인(L20) 상에 유동하는 액화가스 및/또는 증발가스의 유동 제어는 별도로 마련되는 밸브(도시하지 않음)에 의해 제어될 수 있다.
구체적으로, 제어부(74)는, 제1 또는 제2 증발가스 압축기(54,55)의 정상작동시 제2 추가 증발가스 압축기(57)를 가동시키지 않고 제20 라인(L20)을 통해 바이패스하여 제1 추가 증발가스 압축기(56)로 바로 공급되도록 제어하고, 제1 또는 제2 증발가스 압축기(54,55)의 보조 필요시 제2 추가 증발가스 압축기(57)를 가동시킬 수 있다.
이때, 제2 추가 증발가스 압축기(57)는, 제1 또는 제2 증발가스 압축기(54,55)가 압축할 수 있는 용량과 동일하게 설계되어 제1 또는 제2 증발가스 압축기(54,55)의 오작동 또는 작동 정지시 제1 또는 제2 증발가스 압축기(54,55)가 압축하는 만큼 증발가스를 압축하여 제1 추가 증발가스 압축기(56)로 공급하도록 함으로써, 제1 또는 제2 증발가스 압축기(54,55)의 오작동 또는 작동 정지가 발생하더라도 증발가스 열교환기(521)에서 증발가스의 재액화가 연속성있게 구현되도록 할 수 있다.
일례로 제어부(74)는, 제2 추가 증발가스 압축기(57)가 제2 증발가스 압축기(55)가 압축할 수 있는 용량과 동일하게 설계되는 경우, 제2 증발가스 압축기(55)의 정상작동시 제2 증발가스 압축기(55)에 의해 압축된 증발가스가 제20 라인(L20)을 통해 제2 추가 증발가스 압축기(57)를 바이패스하여 제1 추가 증발가스 압축기(56)로 공급되도록 하고, 제2 증발가스 압축기(55)의 오작동 또는 작동 정지되는 경우, 제2 증발가스 압축기(55)가 압축하는 만큼 증발가스를 압축하여 제1 추가 증발가스 압축기(56)로 공급할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 제 19 라인(L19) 상의 제1 추가 증발가스 압축기(56) 하류에 유동하는 증발가스의 압력을 측정하는 제1 압력센서(82) 및 제 1 라인(L1) 상의 추진엔진(21) 상류에 유동하는 증발가스의 압력을 측정하는 제2 압력센서(83)를 더 포함할 수 있다. 이때, 제 1 라인(L1) 상의 추진엔진(21) 상류에 유동하는 증발가스의 압력은, 제19 라인(L19) 상의 제2 추가 증발가스 압축기(57)의 상류의 압력과 동일하다.
이때, 제어부(74)는, 제1 압력센서(82)로부터 제 19 라인(L19) 상의 제1 추가 증발가스 압축기(56) 하류에 유동하는 증발가스의 압력 정보 또는 제2 압력센서(83)로부터 제 1 라인(L1) 상의 추진엔진(21) 상류에 유동하는 증발가스의 압력 정보를 전달받아 제19 라인(L19) 상의 제1 추가 증발가스 압축기(56) 하류에 유동하는 증발가스의 압력상태 또는 제 1 라인(L1) 상의 추진엔진(21) 상류에 유동하는 증발가스의 압력상태에 따라 제2 증발가스 압축기(55) 및 제1 및 제2 추가 증발가스 압축기(56,57)의 구동을 제어함으로써, 추진엔진(21)의 상태에 대한 탄력적인 대응이 가능해지고 증발가스 열교환기(521)을 통한 증발가스의 재액화를 신뢰성 있게 구현할 수 있다.
구체적으로, 제어부(74)는, 제19 라인(L19) 상의 제1 추가 증발가스 압축기(56) 하류에 유동하는 증발가스의 압력 정보를 제1 압력센서(82)로부터 유선 또는 무선의 형태로 수신받고, 제19 라인(L19) 상의 제1 추가 증발가스 압축기(56) 하류에 유동하는 증발가스의 압력이 기설정압력보다 증가하는 경우, 제1 또는 제2 추가 증발가스 압축기(56,57) 중 어느 하나의 증발가스 압축기가 증발가스를 비압축하도록 제어하고, 제19 라인(L19) 상의 제1 추가 증발가스 압축기(56) 하류에 유동하는 증발가스의 압력이 기설정압력보다 감소하는 경우, 제1 및 제2 추가 증발가스 압축기(56,57) 모두가 증발가스를 압축하도록 제어한다.
또한, 제어부(74)는, 제 1 라인(L1) 상의 추진엔진(21) 상류에 유동하는 증발가스의 압력 정보를 제2 압력센서(83)로부터 유선 또는 무선의 형태로 수신받고, 제1 라인(L1) 상의 추진엔진(21) 상류에 유동하는 증발가스의 압력이 기설정압력보다 증가하는 경우, 제1 또는 제2 증발가스 압축기(54,55) 중 어느 하나의 증발가스 압축기가 증발가스를 비압축하도록 제어하고, 제1 라인(L1) 상의 추진엔진(21) 상류에 유동하는 증발가스의 압력이 기설정압력보다 감소하는 경우, 제1 또는 제2 증발가스 압축기(54,55) 모두가 증발가스를 압축하도록 제어한다.
또한, 본 발명의 실시예에서 제어부(74)는, 증발가스 열교환기(521)의 가동여부에 따라 제1 및 제2 추가 증발가스 압축기(56,57)의 구동을 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(74)는, 증발가스 열교환기(521)가 가동되는 경우, 제1 또는 제2 증발가스 압축기(54,55) 모두가 증발가스를 압축하도록 제어하고, 증발가스 열교환기(521)가 가동 중단되는 경우, 제1 또는 제2 증발가스 압축기(54,55) 중 어느 하나의 증발가스 압축기가 증발가스를 비압축하도록 제어할 수 있다.
여기서 비압축 제어란 증발가스 압축기는 피스톤(도시지 않음)에 의해 구동되지만 흡기밸브(도시지 않음)와 배기밸브(도시지 않음)가 모두 열려 실질적으로 압축이 이루어지지 않도록 하는 제어를 말한다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 제2 증발가스 압축기(55), 제1 추가 증발가스 압축기(56)에서 압축된 증발가스를 각각의 압축기 후단에서 전단으로 바이패스하는 제1 및 제2 바이패스 라인(BL1, BL2)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 각각의 제1 및 제2 바이패스 라인(BL1, BL2) 상에는 조절밸브(부호 도시하지 않음)가 구비되어 제1 및 제2 바이패스 라인(BL1, BL2)의 유량조절을 수행할 수 있으며, 추가로, 제2 바이패스 라인(BL2)에 병렬로 연결되는 제3 바이패스라인(BL3)을 더 포함할 수 있다. 제3 바이패스라인(BL3) 상에는 블록밸브(부호 도시하지 않음)가 구비될 수 있다.
이때, 제어부(74)는, 제1 압력센서(82)로부터 제 19 라인(L19) 상의 제1 추가 증발가스 압축기(56) 하류에 유동하는 증발가스의 압력 정보 또는 제2 압력센서(83)로부터 제 1 라인(L1) 상의 추진엔진(21) 상류에 유동하는 증발가스의 압력 정보를 전달받아 제19 라인(L19) 상의 제1 추가 증발가스 압축기(56) 하류에 유동하는 증발가스의 압력상태 또는 제 1 라인(L1) 상의 추진엔진(21) 상류에 유동하는 증발가스의 압력상태에 따라 제1 및 제2 바이패스 라인(BL1, BL2) 상에 유동하는 증발가스의 유동을 제어함으로써, 추진엔진(21)의 상태에 대한 탄력적인 대응이 가능해지고 증발가스 열교환기(521)을 통한 증발가스의 재액화를 신뢰성 있게 구현할 수 있다.
구체적으로, 제어부(74)는, 제19 라인(L19) 상의 제1 추가 증발가스 압축기(56) 하류에 유동하는 증발가스의 압력 정보를 제1 압력센서(82)로부터 유선 또는 무선의 형태로 수신받고, 제19 라인(L19) 상의 제1 추가 증발가스 압축기(56) 하류에 유동하는 증발가스의 압력이 기설정압력보다 증가하는 경우, 제1 추가 증발가스 압축기(56)에 의해 추가 압축된 증발가스가 제2 바이패스라인(BL2)을 통해 제1 추가 증발가스 압축기(56)의 후단에서 전단으로 바이패스되도록 제어하고, 제19 라인(L19) 상의 제1 추가 증발가스 압축기(56) 하류에 유동하는 증발가스의 압력이 기설정압력보다 감소하는 경우, 제1 추가 증발가스 압축기(56)에 의해 추가 압축된 증발가스가 증발가스 열교환기(521)로 공급되도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(74)는, 제 1 라인(L1) 상의 추진엔진(21) 상류에 유동하는 증발가스의 압력 정보를 제2 압력센서(83)로부터 유선 또는 무선의 형태로 수신받고, 제1 라인(L1) 상의 추진엔진(21) 상류에 유동하는 증발가스의 압력이 기설정압력보다 증가하는 경우, 제2 증발가스 압축기(55)에 의해 압축된 증발가스가 제1 바이패스라인(BL1)을 통해 제2 증발가스 압축기(55)의 후단에서 전단으로 바이패스되도록 제어하고, 제1 라인(L1) 상의 추진엔진(21) 상류에 유동하는 증발가스의 압력이 기설정압력보다 감소하는 경우, 제2 증발가스 압축기(55)에 의해 압축된 증발가스가 추진엔진(21) 또는 제1 추가 증발가스 압축기(56)로 공급되도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 제어부(74)는, 증발가스 열교환기(521)의 가동여부에 따라 제1 및 제2 바이패스 라인(BL1, BL2) 상에 유동하는 증발가스의 유동을 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(74)는, 증발가스 열교환기(521)가 가동되는 경우, 제1 추가 증발가스 압축기(56)에 의해 추가 압축된 증발가스가 증발가스 열교환기(521)로 공급되도록 제어하고, 증발가스 열교환기(521)가 가동 중단되는 경우, 제1 추가 증발가스 압축기(56)에 의해 추가 압축된 증발가스가 제2 바이패스라인(BL2)을 통해 제1 추가 증발가스 압축기(56)의 후단에서 전단으로 바이패스되도록 제어할 수 있다.
이를 통해서 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제어부(74)의 제어를 통해 증발가스 열교환기(521)의 가동을 최소화하고 추진엔진(21)과 증발가스 열교환기(521)의 구동을 개별적으로 컨트롤 할 수 있어 매우 효율적인 증발가스의 처리가 가능해지는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 발전엔진(22)의 작동여부에 따라 증발가스 압축기(50)의 압축단 중 적어도 일부의 단이 증발가스를 비압축하도록 제어하여 별도의 감압수단 없이도 발전엔진(22)으로 증발가스를 공급하는 기술을 포함할 수 있다.
도 2를 참고로 하여 살펴본 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기(50), 발전엔진(22)의 작동여부에 따라 증발가스 압축기(50)의 복수 개의 압축단을 제어하는 제어부(75), 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하며 증발가스 압축기(50)를 구비하는 제1 라인(L1), 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50) 하류에서 분기되어 발전엔진(22)과 연결되는 제7 라인(L7) 을 주요 구성으로 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제1 라인(L1)을 통해 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하고, 제1 라인(L1) 상에 증발가스 압축기(50)를 구비하여 증발가스 압축기(50)에서 압축된 증발가스를 추진엔진(21)으로 공급할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제7 라인(L7)을 통해 증발가스 압축기(50)에서 압축된 증발가스를 별도의 감압수단 없이 발전엔진(22)으로 공급할 수 있다.
이에 더하여 본 발명의 실시예에서는, 발전엔진(22)의 작동여부를 판단하여 증발가스 압축기(50)의 복수 개의 압축단을 제어함으로써, 발전엔진(22)의 연료 유입 압력을 제어하는 제어부(75)를 더 포함할 수 있다.
제어부(75)는, 발전엔진(22)의 작동여부에 따라 증발가스 압축기(50)의 압축단 중 적어도 일부의 단이 증발가스를 비압축하도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(75)는, 발전엔진(22)만 작동하고 추진엔진(21)은 작동하지 않는 경우, 발전엔진(22)의 연료요구압력에 맞춰 증발가스 압축기(50)의 복수 개의 압축단 중 마지막 압축단만 증발가스를 비압축하도록 제어하여 별도의 감압수단없이도 제7 라인(L7)을 통해 증발가스가 발전엔진(22)으로 공급되도록 제어하고, 발전엔진(22)은 작동하지 않고 추진엔진(21)만 작동하는 경우, 추진엔진(21)의 연료요구압력에 맞춰 증발가스 압축기(50)의 복수 개의 압축단 모두 증발가스를 압축하도록 제어하여 추진엔진(21)으로 증발가스가 공급되도록 제어할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는, 제어부(75)를 통해 별도의 감압수단 없이도 발전엔진(22)이 요구하는 압력으로 증발가스의 압력을 조절하여 발전엔진(22)으로의 공급이 가능하게 되므로, 구축 비용이 절감되고 탄력적인 연료의 공급이 가능해지는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 증발가스 압축기(50) 후단의 과압을 방지하기 위한 과압방지라인인 제21 라인(L21)을 로딩 또는 언로딩시 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스를 처리하는 제4 라인(L4) 상에 적어도 일부 공유하도록 하여 과압방지라인을 안정적으로 구축할 수 있는 기술을 포함할 수 있다.
도 2를 참고로 살펴본 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기(50), 로딩 또는 언로딩시 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스를 압축하는 H/D 압축기(51), H/D 압축기(51)에서 압축된 증발가스를 가열하는 제2 히터(511), 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하며, 증발가스 압축기(50)를 구비하는 제1 라인(L1), 액화가스 저장탱크(10)에 발생된 증발가스가 다시 액화가스 저장탱크(10)로 재인입되도록 연결되며 H/D 압축기(51)를 구비하는 제4 라인(L4), 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50) 하류에서 분기되어 제4 라인(L4)상의 제2 히터(511) 후단에 연결되는 제21 라인(L21)을 주요 구성으로 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제1 라인(L1)을 통해 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하고 제1 라인(L1) 상에 증발가스 압축기(50)를 구비한다. 또한, 본 발명의 실시예에서는, 제4 라인(L4)을 통해 액화가스 저장탱크(10)에 발생된 증발가스가 다시 액화가스 저장탱크(10)로 재인입되도록 연결하고, 제4 라인(L4) 상에 H/D 압축기(51)를 구비할 수 있다.
이에 더해 본 발명의 실시예에서는, 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50) 하류에서 분기되어 제4 라인(L4)상의 제2 히터(511) 후단에 연결되는 제21 라인(L21)을 더 포함할 수 있다. 즉, 제21 라인(L21)은, 로딩 또는 언로딩시 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스를 처리하는 제4 라인(L4)을 적어도 일부 공유하도록 형성될 수 있다.
종래에 증발가스 압축기의 하류에 과압이 형성되는 경우 과압방지를 위한 과압방지라인을 별도로 마련하여 액화가스 저장탱크로 연결하였다. 그러나 증발가스 압축기에 의해 압축된 증발가스는 액화가스 저장탱크의 내압보다 매우 커 그대로 액화가스 저장탱크로 리턴시 액화가스 저장탱크가 과압으로 인해 부서질 우려가 있어 과압방지라인을 매우 길게 형성하여 과압방지라인 상에서 감압이 일어나도록 설계하였다. 이로 인해 종래에는 과압방지라인의 구축비용이 매우 많이 드는 문제점이 있었다.
이에 본 발명의 실시예에서는, 과압방지라인을 제21 라인(L21)과 같이 로딩 또는 언로딩시외에는 사용되지 않는 제4 라인(L4) 상에 적어도 일부 공유하도록 연결하여, 시스템 구축 비용을 절감하고 시스템 안전성을 향상시키고 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에서는, 제2 압력센서(83)에 의해 측정된 증발가스 압축기(50) 하류의 압력 기설정압력보다 큰 경우, 증발가스 압축기(50) 에 의해 압축된 증발가스가 제21 라인(L21)을 통해 액화가스 저장탱크(10)로 공급되도록 제어할 수 있으며, 이러한 제어는 별도의 제어부(도시하지 않음) 및 제어부에 의해 구동되는 밸브(도시하지 않음) 및 이에 연동되는 기타장치(도시하지 않음) 에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 증발가스 압축기(50)에 의해 고압으로 압축된 증발가스는 증발가스 열교환기(521)로 바로 공급하고 추진엔진(21) 및 발전엔진(22)으로 공급할 증발가스는 증발가스 압축기(50)의 중간단에서 분기시켜 마련하는 기술을 포함할 수 있다.
도 5를 참고로 살펴본 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기(50), 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스, 증발가스 압축기(50)에 의해 압축된 증발가스 또는 기액분리기(522)에서 분리된 기상의 증발가스 중 적어도 어느 하나를 서로 열교환시키는 증발가스 열교환기(521), 증발가스 열교환기(521)에서 열교환된 증발가스를 기상과 액상으로 분리하는 기액분리기(522), 증발가스 열교환기(522)에서 열교환된 증발가스를 감압 또는 팽창시키는 팽창밸브(523), 액화가스 저장탱크(10)에서 다시 액화가스 저장탱크(10)로 연결되며 증발가스 압축기(50), 증발가스 열교환기(521), 기액분리기(522) 및 팽창밸브(523)를 구비하는 제22 라인(L22), 제22 라인(L22) 상의 증발가스 압축기(50) 제3 압축단과 제4 압축단 사이에서 분기되어 추진엔진(21)과 연결되는 제23 라인(L23), 제22 라인(L22) 상의 증발가스 압축기(50) 제2 압축단과 제3 압축단 사이에서 분기되어 발전엔진(22)과 연결되는 제24 라인(L24), 제22 라인(L22) 상의 증발가스 압축기(50) 하류에서 분기되어 증발가스 압축기(50) 제3 압축단과 제4 압축단 사이로 연결되는 제 25 라인(L25)을 주요 구성으로 포함할 수 있다.
이때, 증발가스 압축기(50)는, 증발가스의 흐름을 기준으로 상류에서 하류로 갈수록 제1 내지 제5 압축단을 형성할 있으며, 최종 토출압력을 15 내지 20bar가 아닌 100 내지 150bar 또는 200 내지 400bar로 설계될 수 있다.
일례로 증발가스를 증발가스 압축기(50)의 제1 압축단에서는 1 내지 3bar 제2 압축단에서는 5 내지 10bar 제3 압축단에서는 15 내지 20bar 제4 압축단에서는 50 내지 100bar 제5 압축단에서는 100 내지 150bar로 가압할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제22 라인(L22)을 통해 액화가스 저장탱크(10)에서 다시 액화가스 저장탱크(10)로 연결되며 제22 라인(L22) 상에 증발가스 압축기(50), 증발가스 열교환기(521), 기액분리기(522) 및 팽창밸브(523)를 구비한다. 즉, 제22 라인(L22)을 통해 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 증발가스 압축기(50)로 공급하고, 증발가스 압축기(50)는 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 다단 가압하여 고압으로 가압하고 이를 증발가스 열교환기(521)로 공급하여, 증발가스 열교환기(521)에서 증발가스의 재액화가 이루어지도록 한다. 이때, 재액화된 증발가스는 기액분리기(522)에서 기상과 액상으로 분리되어 액상은 액화가스 저장탱크(10)로 복귀되고 기상은 제22 라인(L22) 상의 증발가스 압축기(50) 상류에 합류될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 제23 라인(L23)을 통해 증발가스 압축기(50)의 중간단에서 분기된 증발가스가 추진엔진(21)으로 공급되도록 하고, 제24 라인(L24)을 통해 증발가스 압축기(50)의 중간단에서 분기된 증발가스가 발전엔진(22)으로 공급되도록 할 수 있다.
이때, 제23 라인(L23)은, 증발가스 압축기(50) 제3 압축단과 제4 압축단 사이에서 분기되어 추진엔진(21)과 연결됨으로써, 증발가스 압축기(50)의 제3 압축단에서 토출되는 15 내지 20bar의 증발가스를 추진엔진(21)으로 공급할 수 있고, 제24 라인(L24)은, 증발가스 압축기(50) 제2 압축단과 제3 압축단 사이에서 분기되어 발전엔진(22)과 연결됨으로써, 증발가스 압축기(50)의 제2 압축단에서 토출되는 5 내지 10bar의 증발가스를 발전엔진(22)으로 공급할 수 있다.
이에 더해 본 발명의 실시예에서는, 제25 라인(L25)을 통해 증발가스 압축기(50)의 최종단에서 토출된 증발가스가 증발가스 압축기(50)의 중간단으로 리턴되도록 할 수 있다.
이때, 제25 라인(L25)은, 증발가스 압축기(50) 최종단에서 분기되어 증발가스 압축기(50)의 제3 압축단과 제4 압축단 사이에 연결됨으로써, 증발가스 압축기(50)의 최종단에서 토출되는 100 내지 250bar 또는 200 내지 400bar의 증발가스를 증발가스 압축기(50)의 제3 압축단과 제4 압축단 사이에 공급할 수 있다.
구체적으로, 제25 라인(L25)은, 증발가스 압축기(50) 최종단에서 분기되어 증발가스 압축기(50)의 제3 압축단과 제4 압축단 사이 중 제24 라인(L24)보다 상류에 연결되도록 하여, 추진엔진(21)에서 필요로 하는 연료량이 기설정유량 이상인 경우, 증발가스 압축기(50)의 최종단에서 토출되는 증발가스를 제24 라인(L24)으로 공급하도록 할 수 있다.
이를 통해 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 추진엔진(21) 또는 발전엔진(22)에 적정압력의 증발가스를 공급함과 동시에 추가적인 증발가스 압축기의 구비없이도 증발가스 열교환기(521)에서 증발가스의 재액화가 이루어질 수 있도록 하여, 시스템 구축비용이 절감되는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 재액화장치(320)의 냉매를 팽창시키는 냉매 팽창기(5304)를 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기(50)와 컴팬더화하여 냉매 팽창기(5304)에 전원이 차단되더라도 증발가스 압축기(50)에 의해 구동되도록 하는 기술을 포함할 수 있다.
도 7을 참고로 살펴본 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기(50), 증발가스 압축기(50)에 의해 압축된 증발가스를 재액화시키는 재액화장치(530), 재액화장치(530)에서 재액화된 증발가스를 기상과 액상으로 분리하는 기액분리기(531), 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하며 증발가스 압축기(50)를 구비하는 제1 라인(L1), 제1 라인(L1) 상의 증발가스 압축기(50)의 하류에서 분기되어 기액분리기(531)에 연결되며, 재액화장치(530)를 구비하는 제17라인(L17)을 주요 구성으로 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제1 라인(L1)을 통해 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(21)을 연결하고 제1 라인(L1) 상에 증발가스 압축기(50)를 구비한다. 또한, 본 발명의 실시예에서는, 제17 라인(L17)을 통해 증발가스 압축기(50)에 의해 압축된 증발가스를 재액화장치(530)로 공급하여 재액화시키고, 기액분리기(531)에서 재액화된 증발가스 중 기상은 제1 라인(L1)의 증발가스 압축기(50) 상류로 공급하며 액상은 액화가스 저장탱크(10)로 리턴시킬 수 있다.
이에 더해 본 발명의 실시예에서 재액화장치(530)는, 증발가스 압축기(50)에 의해 압축된 증발가스와 냉매를 열교환하는 열교환기(5301), 증발가스 압축기(50)에 의해 압축된 증발가스와 열교환된 냉매를 압축하는 냉매 압축기(5302), 냉매 압축기(5302)에 의해 냉각된 냉매를 팽창시키는 냉매 팽창기(5304)를 포함하고, 열교환기(5301)를 통해 증발가스 압축기(50)에 의해 압축된 증발가스를 재액화시키며, 재액화장치(530)의 냉매 팽창기(5304)와 증발가스 압축기(50)가 서로 연동하여 구동될 수 있다.
여기서 증발가스 압축기(50)는 원심형으로 구성되며, 재액화장치(530)의 냉매는 질소 또는 혼합냉매일 수 있다.
종래에 재액화장치는, 냉매 압축기와 냉매 팽창기가 서로 연동되어 구동되는 컴팬더 형식으로 마련되었다. 이때, 냉매 압축기와 냉매 팽창기가 서로 연동되기 위해서 냉매 압축기는 원심형으로 구성되어야 했으며, 원심형 압축기는 차지하는 공간이 커 재액화장치의 크기를 증대시키는 문제점이 있었다.
이에 본 발명의 실시예에서는, 증발가스 압축기(50)를 원심형으로 구성하고, 냉매 팽창기(5304)와 증발가스 압축기(50)가 서로 연동하여 구동하도록 형성하여 냉매 압축기(5302)와 냉매 팽창기(5304)가 아닌 냉매 팽창기(5304)와 증발가스 압축기(50)가 컴팬더를 이루도록 하고 있다.
이를 통해 냉매 압축기(5302)는 원심형으로 구성될 필요가 없으므로 왕복동형으로 형성하여 재액화장치(530)의 소형화를 구현할 수 있고 이로 인해 재액화장치(530)의 공간확보가 쉬워지고 설치비용이 감소하는 효과가 있다.
또한, 종래에는 냉매 압축기와 냉매 팽창기가 서로 연동되어 구동되므로 재액화장치가 셧다운(Shut-Down)되는 경우에는 재가동할때까지 구동될 수 없어 재액화장치의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다.
그러나 본 발명의 실시예에서는, 냉매 팽창기(5304)와 증발가스 압축기(50)가 서로 연동하여 구동되므로, 재액화장치(530)에 전력공급이 중단되더라도 증발가스 압축기(50)에 의해 구동될 수 있으므로 재액화장치(530)의 구동 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
이때, 냉매 팽창기(5304)는 증발가스 압축기(50)의 구동원과 연결되어, 증발가스 압축기(50)의 구동원에 의해 증발가스 압축기(50)와 연계하여 구동될 수 있다. 구체적으로, 냉매 팽창기(5304)는, 증발가스 압축기(50)의 구동원과 서로 기어연결될 수 있으며, 기어(도시하지 않음)에 형성된 기어 비에 의해 냉매 팽창기(5304)의 구동비가 제어될 수 있다. 여기서 기어는 불 기어(Bull Gear)일 수 있다.
또한, 이와 반대로 증발가스 압축기(50)가 셧다운되더라도 재액화장치(530)의 냉매 팽창기(5304)에 의해 증발가스 압축기(50)가 구동되므로 증발가스 압축기(50)의 구동신뢰성 또한 증가하는 효과가 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 재액화장치(320)의 냉매를 팽창시키는 냉매 팽창기(5304)를 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 압축하는 증발가스 압축기(50)와 컴팬더화하여 재액화 장치(530)를 소형화할 수 있고, 재액화장치(530) 및 증발가스 압축기(50)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 가스 처리 시스템 10: 액화가스 저장탱크
101: 단열부 11: 기액분리기
21: 추진엔진 22: 발전엔진
23: 가스연소장치 30: 부스팅 펌프
41: 강제기화기 411: 제1 조절밸브
412: 제2 조절밸브 413: 제3 조절밸브
414: 제4 조절밸브 415: 제5 조절밸브
416: 제6 조절밸브 417: 제7 조절밸브
42: 기액분리기 43: 제1 히터
50: 증발가스 압축기 501: 유량제어장치(IGV)
502: 밸브 51: H/D 압축기
511: 제2 히터 52: 추가 증발가스 압축기
521: 증발가스 열교환기 522: 기액분리기
523: 팽창밸브 530: 재액화장치
5301: 열교환기 5302: 냉매 압축기
5303: 쿨러 5304: 냉매 팽창기
531: 기액분리기 54: 제1 증발가스 압축기
55: 제2 증발가스 압축기 60: LNG 기화기
71: 제어부 72: 제어부
73: 제어부 81: 감지센서
82: 제1 압력센서 83: 제2 압력센서
90: 버퍼탱크
L1~L25: 제1 내지 제25 라인
CL1~CL6: 제1 내지 제6 유량조절라인
BL1~BL3: 제1 내지 제3 바이패스라인

Claims (8)

  1. 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 다단 압축하여 수요처로 공급하는 증발가스 압축기; 및
    냉매 압축기에 의한 압축과 냉매 팽창기에 의한 팽창의 과정을 거쳐 냉각사이클이 구현되는 냉매를 상기 증발가스 압축기에 의해 압축된 증발가스와 열교환시켜 재액화하는 재액화 장치를 포함하되,
    상기 냉매 팽창기는,
    왕복동형으로 구성되는 상기 냉매 압축기와 연계하지 않고, 원심형으로 구성되는 상기 증발가스 압축기와 연계하여 구동되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 팽창기는,
    상기 증발가스 압축기의 구동원과 연결되어, 상기 증발가스 압축기의 구동원에 의해 상기 증발가스 압축기와 연계하여 구동되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 냉매 팽창기는,
    상기 증발가스 압축기의 구동원과 서로 기어 연결되어, 상기 기어에 형성된 기어 비에 의해 상기 냉매 팽창기의 구동비가 제어되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 기어는,
    불 기어(Bull Gear)인 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 재액화 장치는,
    상기 압축된 증발가스와 열교환된 냉매를 압축하는 상기 냉매 압축기;
    상기 냉매 압축기에 의해 압축된 냉매를 냉각하는 쿨러; 및
    상기 쿨러에 의해 냉각된 냉매를 팽창시키는 상기 냉매 팽창기를 포함하는 가스 처리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 수요처는,
    저속 2행정 저압가스 분사엔진인 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 액화가스 저장탱크와 상기 수요처를 연결하는 제1 공급라인;
    상기 액화가스 저장탱크와 상기 제1 공급라인 상의 상기 증발가스 압축기 하류에 연결되는 제2 공급라인; 및
    상기 제2 공급라인 상에 구비되며, 상기 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 강제 기화시켜 강제발생 증발가스를 발생시키는 강제 기화기;
    상기 제1 공급라인 상의 상기 증발가스 압축기 하류에서 분기되는 제3 공급라인을 더 포함하고,
    상기 증발가스 압축기는, 상기 제1 공급라인 상에 구비되며, 상기 액화가스 저장탱크에서 만선 상태에 발생되는 자연발생 증발가스를 모두 처리할 수 있는 용량을 최대처리용량으로 가지되,
    상기 재액화장치는,
    상기 제3 공급라인 상에 구비되며, 상기 증발가스 압축기에 의해 압축된 증발가스를 재액화하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 상기 가스 처리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.


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