엘엔지선의 증발가스 과냉액화 운전시스템{Operating system for sub-cooled liquefaction boil-off gas of LNG ship}

도 1은 본 발명 운전시스템의 개략적인 전체구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 증발가스콤프레셔 20 : 초저온용열교환기

30 : 엘엔지기액분리기 40 : 냉각시스템

50,50' : 역흐름방지밸브 60,60' : 압력조절밸브

70 : 가스연소유닛 80 : 레벨콘트롤밸브

본 발명은 엘엔지선의 증발가스 과냉액화 운전시스템에 관한 것이다.

본 발명은 엘엔지선의 증발가스(Boil-off Gas) 재액화시스템(Re-liquefaction System)을 효율적인 과냉액화(Sub-cooled Liquefaction) 구조로 개량 적용함으로서 전력소모량(Electric Consumption) 절감은 물론 운전단순화(Operating Simplification)로 인한 경제성을 확보할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 엘엔지선의 콤프레셔/모터룸에 설치되어 있는 재액화시스템(Re-liquefaction System)을 이용하여 카고탱크로부터 발생되는 증발가스를 액화 LNG 형태로 재액화(Re-liquefaction)시켜서 카고탱크로 다시 되돌려 보내게 된다.

이러한 재액화시스템의 기본운전방법에는 부분액화(Partial Liquefaction), 포화액화(Saturated Liquefaction), 과냉액화 등의 여러 방법이 있으나 그 중, 본 발명은 운전방법이 전력소모량, 운전단순화, 등의 측면에서 다른 운전방법에 비해 우수한 것으로 알려진 상기 과냉액화 운전방법을 더욱 효율적인 구조로 개량 적용하고 있는 것이다.

본 발명은 엘엔지선의 증발가스 재액화시스템을 효율적인 과냉액화 구조로 개량 적용함으로서 전력소모량 절감은 물론 운전단순화로 인한 경제성을 확보할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

이를 위해 본 발명은 증발가스콤프레셔, 냉각시스템과 연결된 초저온용열교환기, 엘엔지기액분리기와 가스연소유닛의 배관라인상에 구성된 역흐름방지밸브 및 압력조절밸브 등을 포함하는 엘엔지선의 증발가스 재액화를 위한 과냉액화 운전시스템에 있어서,
상기 엘엔지기액분리기와 역흐름방지밸브가 연결되는 배관라인과 증발가스콤프레셔와 초저온열교환기가 연결되는 배관라인을 또 다른 배관라인으로 연결하되, 상기 배관라인에 비이상적인 압력상승으로 인한 역흐름 방지용 역흐름방지밸브 및 증발가스콤프레셔의 증발가스 유량을 조절에 따라 엘엔지기액분리기의 압력이 일정하게 유지될 수 있도록 한 압력조절밸브를 구성하는 한편, 과냉액화 운전시 엘엔지기액분리기의 상부 증기영역에 증발가스콤프레셔로부터 배출된 증발가스를 블랭킷 목적으로 공급할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 엘엔지선의 증발가스 과냉액화 운전시스템을 제공함으로서 상기 목적을 달성하고자 한다.

본 발명은 증발가스콤프레셔(10), 냉각시스템(40)과 연결된 초저온용열교환기(20), 엘엔지기액분리기(30)와 가스연소유닛(70)의 배관라인상에 구성된 역흐름방지밸브(50) 및 압력조절밸브(60) 등을 포함하는 엘엔지선의 증발가스 재액화를 위한 과냉액화 운전시스템에 있어서,
상기 엘엔지기액분리기(30)와 역흐름방지밸브(50)가 연결되는 배관라인과 증발가스콤프레셔(10)와 초저온열교환기(20)가 연결되는 배관라인을 또 다른 배관라인으로 연결하되, 상기 배관라인에 비이상적인 압력상승으로 인한 역흐름 방지용 역흐름방지밸브(50') 및 증발가스콤프레셔(10)의 증발가스 유량을 조절에 따라 엘엔지기액분리기(30)의 압력이 일정하게 유지될 수 있도록 한 압력조절밸브(60')를 구성하는 한편, 과냉액화 운전시 엘엔지기액분리기(30)의 상부 증기영역에 증발가스콤프레셔(10)로부터 배출된 증발가스를 블랭킷 목적으로 공급할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명 엘엔지선의 증발가스 과냉액화 운전시스템의 구성요소에 대하여 첨부된 도 1을 참조로 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명 증발가스콤프레셔(10)는 엘엔지선의 카고탱크에서 발생된 증발가스의 안정적인 재액화를 위하여 이를 적정압력까지 압축하여 초저온용열교환기(20)(Cryogenic Heat Exchanger)로 공급하는 역할을 하게 된다.

상기 초저온용열교환기(20)는 상기 적정압력으로 압축된 증발가스를 냉각시스템(40)의 차가운 냉매(Cold Refrigerant)와 열교환시킴으로써 증발가스를 액화시켜주는 역할을 하게 된다.

상기 초저온용열교환기(20)와 연결된 엘엔지기액분리기(30)(LNG Phase Separator)는 상기 초저온용열교환기(20)에서 과냉액화된 엘엔지를 안정적으로 카고탱크로 리턴시켜주는 버퍼탱크 역할을 하게 되며 이때 압력 및 수위를 일정하게 유지시켜주는 것이 매우 중요하기 때문에 상기 엘엔지기액분리기(30)의 수위를 일정하게 유지시켜주는 레벨콘트롤밸브(80)가 설치되어 있다.

그리고 증발가스를 과냉액화시키기 위해서는 특정 온도 및 유량의 냉매가 필요하게 되는데, 이러한 냉매를 만들어내는 냉동싸이클의 일종으로써 압축기(Compressors), 열교환기(Coolers), 팽창기(Turboexpander) 등으로 구성된 냉각시스템(40)이 상기 초저온용열교환기(20)와 연결되어 있다.

한편, 상기 엘엔지기액분리기(30)는 가스연소유닛(70)(Gas Combustion Unit)의 비이상적인 압력상승으로 인한 역흐름(Reverse Flow)을 방지하기 위해 설치된 역흐름방지밸브(50) 및 엘엔지기액분리기(30)의 비이상적인 운전으로 인한 플래쉬가스 발생 및 압력상승시, 상기 엘엔지기액분리기(30)로부터 발생된 상기 플래쉬가스를 가스연소유닛(70)으로 배출시킴으로써 엘엔지기액분리기(30)의 일정 압력이 유지될 수 있도록 하기 위한 압력조절밸브(60)를 설치하고 있다.

상기 가스연소유닛(70)은 엘엔지기액분리기(30)의 비이상적인 운전으로 인한 플래쉬가스 발생 및 압력상승시, 엘엔지기액분리기(30)의 일정 압력유지를 위해 상기 엘엔지기액분리기(30)로부터 발생된 플래쉬가스를 태우는(Oxidizing) 역할을 하기 위해 설치된다.

특히, 본 발명은 엘엔지기액분리기(30)와 역흐름방지밸브(50) 사이의 배관라인에 역흐름방지밸브(50) 및 압력조절밸브(60) 설치구조와 같은 배관라인을 구성하여 상기 배관라인에 비이상적인 압력상승으로 인한 역흐름 방지용 역흐름방지밸브(50') 및 과냉조건으로 운전되는 엘엔지기액분리기(30)의 안정된 운전을 위해 상기 증발가스콤프레셔(10)로부터 증발가스 유량을 조절해줌으로써 엘엔지기액분리기(30)의 일정 압력이 유지될 수 있도록 하기 위한 압력조절밸브(60')를 설치하되, 상기 배관라인의 다른쪽을 증발가스콤프레셔(10)와 초저온용열교환기(20) 사이의 배관라인과 연결하여 과냉액화 운전시 엘엔지기액분리기(30)의 안정적인 운전 압력 및 수위 제어를 위해 상기 엘엔지기액분리기(30) 상부 증기영역에 블랭킷 목적으로 증발가스콤프레셔(10)로부터 배출된 증발가스가 공급될 수 있도록 하고 있는 것이다.

이하 본 발명의 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 과냉액화 운전시 엘엔지기액분리기(30)의 증기영역에 증발가스콤프레셔(10)로부터 배출된 증발가스를 블랭킷 목적으로 공급하여 줌으로써 엘엔지기액분리기(30)의 압력 및 수위제어가 안정된 상태로 운전될 수 있도록 하고 있는 것이다.

본 발명은 각 카고탱크에서 발생된 약 -100℃, 0.05bar,g, 5717㎏/hr의 증발가스가 약 -120℃, 0.05bar,g, 6127㎏/hr의 상태로 증발가스콤프레셔(10)로 공급되어 안정적인 재액화를 위해 약 -27℃, 3.49bar,g,의 적정 온도 및 압력으로 압축되어 초저온용열교환기(20)로 공급된다.

상기와 같이 공급된 증발가스는 상기 증발가스의 과냉액화를 위해 특정 온도 및 유량의 냉매가 필요하게 되는데, 이러한 냉매를 만들어내는 냉동싸이클의 일종로써 압축기, 열교환기(20), 팽창기 등으로 구성된 냉각시스템(40)에 의해 적정압력으로 압축된 증발가스를 상기 냉각시스템(40)으로부터 차가운 냉매와 열교환시킴으로서 증발가스를 액화시켜 주기 위해 설치된 초저온용열교환기(20)를 통해 약 -167.7℃, 3.19bar,g, 6127㎏/hr의 상태로 엘엔지기액분리기(30)로 공급된다.

한편, 엘엔지기액분리기(30)는 상기 엘엔지기액분리기(30)의 비이상적인 운전으로 인한 플래쉬가스 발생 및 압력상승시, 엘엔지기액분리기(30)의 일정 압력유지를 위해 상기 엘엔지기액분리기(30)로부터 발생된 플래쉬가스를 태우는 역할을 하기 위해 설치된 가스연소유닛(70)과 이러한 가스연소유닛(70)과 배관라인으로 구성되어 상기 배관라인상에 플래쉬가스에 의해 비이상적인 압력상승으로 인한 역흐름을 방지하기 위한 역흐름방지밸브(50) 및 압력조절밸브(60)를 통해 엘엔지기액분리기(30)의 비이상적인 운전으로 인한 플래쉬가스 발생 및 압력상승시, 상기 엘엔지기액분리기(30)로부터 발생된 상기 플래쉬가스를 가스연소유닛(70)으로 배출시킴으로써 엘엔지기액분리기(30)의 일정 압력이 유지될 수 있도록 상기 발생된 플래쉬가스를 태우는 작용을 하게 되는 것이다.

특히, 본 발명은 상기 작용과 함께 엘엔지기액분리기(30)와 역흐름방지밸브(50) 사이의 배관라인에 역흐름방지밸브(50) 및 압력조절밸브(60) 설치구조와 같은 배관라인을 구성하여 상기 배관라인에 비이상적인 압력상승으로 인한 역흐름 방지용 역흐름방지밸브(50') 및 과냉조건으로 운전되는 엘엔지기액분리기(30)의 안정된 운전을 위해 상기 증발가스콤프레셔(10)로부터 증발가스 유량을 조절해줌으로써 엘엔지기액분리기(30)의 일정 압력이 유지될 수 있도록 하기 위한 압력조절밸브(60')를 설치하되, 상기 배관라인의 다른쪽을 증발가스콤프레셔(10)와 초저온용열교환기(20) 사이의 배관라인과 연결하여 과냉액화 운전시 엘엔지기액분리기(30)의 안정적인 운전 압력 및 수위 제어를 위해 상기 엘엔지기액분리기(30) 상부 증기영역에 블랭킷 목적으로 증발가스콤프레셔(10)로부터 배출된 증발가스가 공급될 수 있도록 함으로서 엘엔지기액분리기(30)의 안정된 운전압력과 수위제어를 용이하게 달성할 수 있게 되는 것이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지 를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

본 발명은 엘엔지선의 증발가스 재액화시스템을 효율적인 과냉액화 구조로 개량 적용함으로서 엘엔지 리턴라인에서의 이상(Two-phase)영역 과다발생에 의한 추가 증발가스 발생 압력손실 증대에 따른 전력소모량을 효과적으로 줄일수 있을 뿐만 아니라 과냉액화 운전시 엘엔지기액분리기의 증기영역에 증발가스콤프레셔로부터 배출된 증발가스를 블랭킷 목적으로 공급하여 줌으로써 엘엔지기액분리기의 안정된 운전압력과 수위제어에 의한 운전단순화로 인해 경제적인 이점이 있는 매우 유용한 발명이다.