KR100814593B1 - Method for decreasing generation of boil-off gas within lng storage tank - Google Patents

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KR100814593B1 KR1020070027839A KR20070027839A KR100814593B1 KR 100814593 B1 KR100814593 B1 KR 100814593B1 KR 1020070027839 A KR1020070027839 A KR 1020070027839A KR 20070027839 A KR20070027839 A KR 20070027839A KR 100814593 B1 KR100814593 B1 KR 100814593B1
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Abstract

A method for decreasing generation of boil-off gas in an LNG storage tank is provided to reduce boil-off gas generation by preventing a local temperature rise. A method for decreasing generation of boil-off gas in an LNG storage tank includes the steps of: supplying lower temperature LNG to an upper LNG spray(13) by an LNG pump(11); spraying the lower temperature LNG to an upper part of the LNG storage tank where is at higher temperature; supplying higher temperature boil-off gas to a lower boil-off gas spray nozzle(21) by a boil-off gas compressor(23); and spraying the higher temperature boil-off gas to a lower part of the LNG storage tank where is at lower temperature for keeping the LNG storage tank at a regular temperature.

Description

ＬＮＧ 저장탱크 내에서의 증발가스 발생 저감 방법{METHOD FOR DECREASING GENERATION OF BOIL-OFF GAS WITHIN LNG STORAGE TANK}METHODS FOR DECREASING GENERATION OF BOIL-OFF GAS WITHIN LNG STORAGE TANK}

도 1은 본 발명의 LNG 저장탱크 내에서의 증발가스 발생 저감 방법이 적용되는 LNG 운반선용 LNG 저장탱크 내에서의 유입열량의 흡수에 대한 개념을 나타내는 도면이다.1 is a view showing the concept of the absorption of heat flow in the LNG storage tank for LNG carriers to which the method for reducing the generation of boil-off gas in the LNG storage tank of the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LNG 운반선용 LNG 저장탱크를 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a view schematically showing an LNG storage tank for an LNG carrier according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LNG 운반선용 LNG 저장탱크를 이용하여 하역 터미널에서 증발가스를 처리하기 위한 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.3 is a view schematically showing a configuration for treating the boil-off gas at the unloading terminal using the LNG storage tank for LNG carriers according to a preferred embodiment of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

1 : LNG 운반선용 LNG 저장탱크 2 : 하역 터미널용 LNG 저장탱크1 LNG storage tank for LNG carrier 2 LNG storage tank for cargo terminal

3 : 압축기 4 : 재응축기3: compressor 4: recondenser

5 : 기화기 P : 펌프5: carburetor P: pump

11 : LNG용 펌프 13 : LNG용 스프레이11 LNG pump 13 LNG spray

21 : 증발가스용 분사 노즐 23 : 증발가스용 압축기21: injection nozzle for boil-off gas 23: compressor for boil-off gas

본 발명은, LNG 저장탱크 내에서의 증발가스 발생 저감 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 천연가스를 액체 상태로 저장하는 LNG 저장탱크 내에서의 증발가스 발생 저감 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for reducing evaporation gas generation in an LNG storage tank, and more particularly, to a method for reducing evaporation gas generation in an LNG storage tank for storing natural gas in a liquid state.

일반적으로, 천연가스(Natural Gas, 이하 NG라 함)는 생산지에서 극저온으로 액화된 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 LNG라 함)의 상태로 만들어진 후 LNG 운반선에 의해 목적지까지 원거리에 걸쳐 수송된 후, LNG 부유식 저장 및 재기화 장치(FSRU, Floating Storage and Regasification Unit) 또는 육상의 하역 터미널을 거치면서 재기화되어 소비처로 공급된다.In general, natural gas (NG) is produced in the form of liquefied liquefied natural gas (Liquefied Natural Gas, hereinafter referred to as LNG) at the production site, and then transported over a long distance to the destination by LNG carriers. Thereafter, the gas is regasified and supplied to a consumer through an LNG Floating Storage and Regasification Unit (FSRU) or an offshore loading terminal.

LNG 재기화선(RV, LNG Regasification Vessel)에 의해 LNG가 수송되는 경우에는, LNG가 LNG 부유식 저장 및 재기화 장치 또는 육상의 하역 터미널을 거치치지 않고도 LNG 재기화선 자체에서 재기화되어 소비처로 직접 공급된다.When LNG is transported by LNG Regasification Vessels (RVs), LNG is regasified in the LNG regasification vessel itself and supplied directly to the consumer without having to go through the LNG floating storage and regasification unit or onshore unloading terminal. do.

천연가스의 액화온도는 상압에서 약 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압에서 -163℃ 보다 약간만 높아도 증발된다. LNG 운반선의 경우를 예를 들어 설명하면, LNG 운반선의 LNG 저장탱크는 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG에 지속적으로 전달되므로, LNG 운반선에 의해 LNG를 수송하는 도중에 LNG가 LNG 저장탱크 내에서 지속적으로 기화되어 LNG 저장 탱크 내에 증발가스(Boil-Off Gas)가 발생한다. The liquefaction temperature of natural gas is about -163 ° C at ambient pressure, so LNG is evaporated even if its temperature is slightly higher than -163 ° C at normal pressure. In the case of an LNG carrier, for example, the LNG storage tank of the LNG carrier is insulated, but since the external heat is continuously transferred to the LNG, the LNG is stored in the LNG while the LNG carrier is transporting the LNG. Boil-off gas is generated in the LNG storage tank by continuous vaporization in the tank.

이렇게 LNG 저장 탱크 내에 증발가스가 발생하면, LNG 저장탱크의 압력이 상 승하여 위험하게 된다.When the boil-off gas is generated in the LNG storage tank in this way, the pressure of the LNG storage tank rises and becomes dangerous.

종래에는 LNG 저장탱크의 압력을 안전한 상태로 유지하기 위해서 LNG 저장탱크에서 발생된 증발가스를 LNG 운반선의 추진 연료로서 사용하곤 했었다.Conventionally, in order to maintain the pressure of the LNG storage tank in a safe state, the boil-off gas generated in the LNG storage tank was used as a fuel for propulsion of the LNG carrier.

LNG 저장탱크에서 발생된 증발가스를 보일러에서 연소하여 발생하는 스팀으로 구동되는 스팀 터빈 추진 방식은 추진 효율이 낮은 문제점이 있다.A steam turbine propulsion method driven by steam generated by burning an evaporated gas generated in an LNG storage tank in a boiler has a problem of low propulsion efficiency.

또한, LNG 저장탱크에서 발생된 증발가스를 압축하여 디젤 엔진의 연료로 사용하는 이중 연료 디젤 전기 추진 시스템(dual fuel diesel electric propulsion system)은, 스팀 터빈 추진 방식에 비해 효율은 높아지나 중속 엔진과 전기 추진 장치가 복잡하여 장비의 유지 보수에 많은 어려움이 있다. 또한, 이러한 방식은 증발가스를 연료로 공급해야 하므로 액체압축에 비해 설치비 및 운전비가 큰 기체압축 방법이 적용될 수밖에 없다.In addition, the dual fuel diesel electric propulsion system, which compresses the boil-off gas generated in the LNG storage tank and uses it as a fuel for a diesel engine, is more efficient than the steam turbine propulsion method, but the medium speed engine and the electric The propulsion device is complex and there are many difficulties in the maintenance of the equipment. In addition, since this method requires the supply of boil-off gas as fuel, a gas compression method having a large installation cost and an operating cost is inevitably applied.

그리고, 이렇게 증발가스를 추진용 연료로서 사용하는 방식은, 어떠한 경우에도 일반선박에 사용되는 2행정 저속 디젤 엔진의 효율에는 미치지 못한다.In this way, the method of using the boil-off gas as the propulsion fuel does not in any case fall short of the efficiency of the two-stroke low speed diesel engine used for the general ship.

한편, LNG 저장탱크에서 발생된 증발가스를 재액화하여 다시 LNG 저장탱크로 복귀시키는 방식도 있다. 그러나, 이렇게 증발가스를 재액화하는 방식은 LNG 운반선에 복잡한 시스템의 증발가스 재액화 장치를 설치해야 하는 문제점이 있다.On the other hand, there is also a way to re-liquefy the boil-off gas generated in the LNG storage tank to return to the LNG storage tank. However, this method of reliquefaction of the boil-off gas has a problem that the LNG carrier to install a boil-off gas reliquefaction device of a complex system.

그리고, 추진 장치에서 연료로 사용할 수 있거나 증발가스 재액화 장치에서 처리할 수 있는 양 이상의 증발 가스가 발생하는 경우에는, 잉여의 증발가스를 가스 연소기 등에서 소각하여 처리해야 하므로, 잉여의 증발가스의 처리를 위한 가스 연소기 등의 별도의 장비들이 추가되는 문제점이 있다.In addition, when the amount of evaporation gas generated in the propulsion system that can be used as fuel or can be processed by the boil-off gas reliquefaction apparatus is generated, the excess boil-off gas must be incinerated and treated in a gas combustor, so that the treatment of the excess boil-off gas There is a problem in that additional equipment such as a gas burner is added.

한편, LNG 저장탱크에 단열벽을 형성하지 않고 LNG 저장탱크 내에서 증발가스를 200 바(게이지압) 내외의 고압으로 유지하여 LNG 저장탱크 내에 증발가스가 발생하는 것을 억제하는 기술이 대한민국특허공개 KR2001-0014021호, KR2001-0014033호, KR2001-0083920호, KR2001-0082235호, KR2004-0015294호 등에 개시되어 있다. 그러나, 이렇게 LNG 저장탱크가 그 내부에 증발가스를 200 바 내외의 고압으로 수용할 수 있기 위해서는 LNG 저장탱크의 두께가 상당히 두꺼워야 하므로 제조비용이 증가할 뿐만 아니라 증발가스를 200 바 내외의 고압으로 유지하기 위한 고압 펌프 등의 별도의 장비들이 추가되는 문제점이 있다.On the other hand, a technology for suppressing the generation of boil-off gas in the LNG storage tank by maintaining the boil-off gas at a high pressure of about 200 bar (gauge pressure) in the LNG storage tank without forming a thermal insulation wall in the LNG storage tank is disclosed in Korea Patent Publication KR2001 -0014021, KR2001-0014033, KR2001-0083920, KR2001-0082235, KR2004-0015294 and the like. However, in order for the LNG storage tank to receive the boil-off gas at a high pressure of about 200 bar, the thickness of the LNG storage tank must be considerably thick. There is a problem in that separate equipment such as a high pressure pump for maintaining is added.

또한, LNG 저장탱크 내에서 발생된 증발가스를 과냉각시키거나 LNG 저장탱크 내의 LNG를 극저온으로 냉각시켜 LNG 저장탱크로 환원시킴으로써 LNG 저장탱크 내에 증발가스가 발생하는 것을 억제하는 기술이 대한민국특허등록 KR0613430호, 대한민국특허공개 KR2001-0088406호 및 KR2007-0019636호 등에 개시되어 있다. 그러나, 이렇게 증발가스를 과냉각시키거나 LNG를 극저온으로 냉각시키기 위해서는 과냉각 장치 또는 서브 냉각기 등을 포함하여 복잡한 구성요소들이 추가되는 문제점이 있다.In addition, the technology to suppress the generation of boil-off gas in the LNG storage tank by supercooling the boil-off gas generated in the LNG storage tank or by cooling the LNG in the LNG storage tank to cryogenic temperature to reduce the LNG storage tank KR Patent No. KR0613430 , Korean Patent Publication Nos. KR2001-0088406 and KR2007-0019636. However, in order to supercool the boil-off gas or cool the LNG to cryogenic temperature, complicated components including a subcooler or a sub cooler are added.

따라서, 본 발명은, 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, LNG 저장탱크 내에서 간단한 구성요소에 의해 증발가스의 발생을 저감시키는 증발가스 저감 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for reducing an evaporation gas which reduces generation of evaporation gas by a simple component in an LNG storage tank.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 LNG 저장탱크 내에서의 증발가스 발생 저감 방법은, LNG 저장탱크의 내부에서 상부의 증발가스와 하부의 LNG를 서로 혼합하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the method of reducing the generation of boil-off gas in the LNG storage tank of the present invention is characterized in that the upper boil-off gas and the lower LNG is mixed with each other in the LNG storage tank.

또한, 본 발명의 LNG 저장탱크 내에서의 증발가스 발생 저감 방법은, 상기 LNG 저장탱크의 하부의 LNG를 상기 LNG 저장탱크의 상부에 분사하고 상기 LNG 저장탱크의 상부의 증발가스를 상기 LNG 저장탱크의 하부에 분사하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for reducing the generation of boil-off gas in the LNG storage tank of the present invention, injecting the LNG of the lower portion of the LNG storage tank to the upper portion of the LNG storage tank and the boil-off gas of the upper portion of the LNG storage tank of the LNG storage tank It characterized in that the injection in the lower portion.

또한, 본 발명의 LNG 저장탱크 내에서의 증발가스 발생 저감 방법은, LNG 저장탱크의 하부의 LNG를 LNG용 펌프와 스프레이에 의해 LNG 저장탱크의 상부에 분사하고, LNG 저장탱크의 상부의 증발가스를 증발 가스용 압축기 및 분사용 노즐에 의해 LNG 저장탱크의 하부에 분사하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method of reducing the generation of boil-off gas in the LNG storage tank of the present invention, the LNG from the lower portion of the LNG storage tank is injected into the upper portion of the LNG storage tank by the pump and spray for LNG, and the boil-off gas on the upper portion of the LNG storage tank. It is characterized in that the injection to the lower portion of the LNG storage tank by the compressor for the evaporation gas and the injection nozzle.

또한, 본 발명의 LNG 저장탱크 내에서의 증발가스 발생 저감 방법은, LNG 저장탱크의 내부에서 증발가스 또는 LNG를 상하좌우로 서로 혼합하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for reducing the generation of boil-off gas in the LNG storage tank of the present invention is characterized in that the boil-off gas or LNG is mixed with each other up, down, left and right inside the LNG storage tank.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

LNG 저장탱크에서 하부 부분보다는 상부 부분에 태양광이 더 많이 조사되어 LNG 저장탱크의 상부 부분의 온도가 하부 부분의 온도보다 상대적으로 더 상승하게 되는 것과 같이, LNG 저장탱크가 주변 환경에 따라 국부적으로 온도가 상승하게 되는데, 이렇게 LNG 저장탱크의 온도가 국부적으로 상승하면 LNG 저장탱크 내에서 증 발가스가 특히 많이 발생하게 되는 점에 착안하여 본 발명을 완성하였다.The LNG storage tanks are localized according to the surrounding environment, such that more sunlight is irradiated to the upper part than to the lower part of the LNG storage tank so that the temperature of the upper part of the LNG storage tank is relatively higher than the temperature of the lower part. The temperature is increased, the present invention was completed by paying attention to the fact that when the temperature of the LNG storage tank is locally raised, evaporation gas is particularly generated in the LNG storage tank.

본 발명의 LNG 저장탱크 내에서의 증발가스 발생 저감 방법은 LNG 운반선, LNG 부유식 저장 및 재기화 장치(FSRU), 육상의 하역 터미널, LNG 재기화선(RV) 등의 LNG 저장탱크에 적용된다.Evaporation gas generation reduction method in the LNG storage tank of the present invention is applied to LNG storage tanks such as LNG carriers, LNG floating storage and regasification unit (FSRU), land unloading terminal, LNG regasification vessel (RV).

본 실시예에서는, LNG 운반선에 적용되는 LNG 저장탱크를 중점적으로 예를 들어 설명하기로 한다.In the present embodiment, the LNG storage tank to be applied to the LNG carrier will be described by way of example.

도 1은 본 발명의 LNG 저장탱크 내에서의 증발가스 발생 저감 방법이 적용되는 LNG 운반선용 LNG 저장탱크 내에서의 유입 열량 흡수에 대한 개념을 나타내는 것으로서, 종래에는 LNG 운반선용 LNG 저장탱크 내의 압력을 일정 범위 내에서 유지하도록 함으로써 외부에서의 유입열이 모두 증발 가스 발생에 기여하고 또한 이와 같이 발생한 증발가스 전부를 LNG 운반선에서 처리하는 반면, 본 발명에서는 LNG 운반선용 LNG 저장탱크 내의 압력 상승을 허용함으로써 압력 상승에 따르는 포화 온도 상승에 의해 탱크 내의 LNG 및 천연가스(Natural Gas, 이하 NG라 함)의 현열 증가분에 의해 대부분의 유입 열량이 흡수되므로 증발가스의 발생이 대폭 감소하게 된다. 예를 들어, LNG 운반선용 LNG 저장탱크의 압력이 0.7 바가 되면 포화온도는 초기 0.06 바 대비 약 6℃ 상승한다.1 is a view illustrating a concept of absorbing inflow heat in an LNG storage tank for an LNG carrier, to which a method for reducing evaporation gas generation in the LNG storage tank according to the present invention is applied. By keeping it within a certain range, all the inflow heat from outside contributes to the generation of the boil-off gas, and while all the boil-off boil-off is processed in the LNG carrier, in the present invention, by allowing the pressure rise in the LNG storage tank for the LNG carrier As the saturation temperature rises due to the pressure increase, most inflow heat is absorbed by the sensible heat increase of LNG and natural gas (hereinafter referred to as NG) in the tank, thereby greatly reducing the generation of boil-off gas. For example, when the pressure of the LNG storage tank for LNG carriers is 0.7 bar, the saturation temperature rises about 6 ° C compared to the initial 0.06 bar.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LNG 운반선용 LNG 저장탱크를 개략적으로 나타내고 있다. 단열벽이 형성된 LNG 운반선용 LNG 저장탱크(1)의 경우, 정상적으로 LNG를 적재했을 때 출발시에는 내부의 압력이 0.06 바(게이지압) 정도이며 LNG 운반선의 운항 기간 동안에 증발가스가 발생하면서 내부의 압력이 점차 증가한다. 예를 들어, LNG 생산지에서 LNG를 적재하면 LNG 운반선용 LNG 저장탱크(1)의 내부의 압력이 0.06 바가 되고, LNG 운반선이 출발하여 약 15 ~ 20 일간 운항한 후 목적지에 도착하면 LNG 운반선용 LNG 저장탱크(1)의 내부의 압력이 0.7 바까지 상승할 수 있다.2 schematically shows an LNG storage tank for an LNG carrier according to a preferred embodiment of the present invention. In the case of LNG storage tank (1) for LNG carriers with heat insulation walls, when the LNG is normally loaded, the internal pressure is about 0.06 bar (gauge pressure) at the start, and the evaporation gas is generated during the operation of the LNG carrier. Pressure increases gradually. For example, when LNG is loaded at an LNG producing site, the pressure inside the LNG storage tank 1 for LNG carriers becomes 0.06 bar, and when the LNG carrier starts and operates for about 15 to 20 days and arrives at the destination, the LNG carrier LNG The pressure inside the storage tank 1 can rise to 0.7 bar.

본 발명의 LNG 운반선용 LNG 저장탱크는 단열벽을 구비하면서 이러한 증발가스의 발생에 의한 압력 상승을 고려하여 설계된 것으로서, 즉, 증발가스의 발생에 의한 압력 상승분을 견딜 수 있는 강도를 가지도록 설계된 것이다. 따라서, LNG 운반선의 운항 기간 동안에 LNG 운반선용 LNG 저장탱크(1)의 내부에서 발생된 증발가스는 LNG 운반선용 LNG 저장탱크(1)에 축적된다.LNG storage tank for LNG carrier of the present invention is designed in consideration of the pressure rise caused by the generation of the boil-off gas while having a heat insulating wall, that is, it is designed to withstand the pressure rise caused by the generation of boil-off gas. . Therefore, the boil-off gas generated inside the LNG storage tank 1 for LNG carriers is accumulated in the LNG storage tank 1 for LNG carriers during the operation period of the LNG carrier.

예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 LNG 운반선용 LNG 저장탱크(1)는, 바람직하게는 단열벽을 구비하면서 0.4 내지 2 바(게이지압)의 압력을 견딜 수 있도록 설계되고, 더 바람직하게는 단열벽을 구비하면서 0.6 내지 1.5 바(게이지압)의 압력을 견딜 수 있도록 설계된다. 또한, 이러한 본 발명에 따른 LNG 운반선용 LNG 저장탱크(1)는 최초 설계시 두께를 두껍게 설계하든지 또는 기존의 일반 LNG 운반선용 LNG 저장탱크에 구조상 큰 변화를 주지 않고 단지 보강재를 추가하여 적절한 보강을 하는 것만으로도 충분히 실현 가능하므로 제작 비용면에서 경제적이다.For example, the LNG storage tank 1 for LNG carriers according to the embodiment of the present invention is preferably designed to withstand a pressure of 0.4 to 2 bar (gauge pressure) with a heat insulating wall, more preferably It is designed to withstand a pressure of 0.6 to 1.5 bar (gauge pressure) while having an insulating wall. In addition, the LNG storage tank (1) for LNG carriers according to the present invention is designed to increase the thickness of the initial design, or to add a reinforcement only without adding a reinforcement to the existing LNG storage tanks for general LNG carriers appropriate reinforcement It is economical in terms of production cost because it can be fully realized.

한편, 단열(방열)벽을 구비하고 있는 종래 기술에 따른 LNG 운반선용 LNG 저장탱크로서는 이하에 기술된 바와 같이 다양하게 알려져 있다. 따라서, 도 1에서는 단열벽에 대하여 도시를 생략하였다.On the other hand, there are various known LNG storage tanks for LNG carriers according to the prior art having a heat insulation (heat dissipation) wall as described below. Therefore, in FIG. 1, illustration of the heat insulation wall is omitted.

먼저, LNG 운반선의 내부에 설치되는 LNG 저장탱크는 독립탱크 형(Independent Type)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 나눌 수 있다. 이는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는 지에 따른 분류이며, 그 구체적 내용은 아래와 같다.First, the LNG storage tank installed inside the LNG carrier can be divided into independent type (type) and membrane type (Membrane type). This is a classification according to whether the load of the cargo directly acts on the insulation, the details are as follows.

하기 [표 1]에서 일명 GTT NO 96-2형과 GTT Mark Ⅲ형은 1995년 Gaz Transport(GT)사와 Technigaz(TGZ)사가 GTT(Gaztransport & Technigaz)사로 명칭이 변경되면서 각각 GT형은 GTT NO 96-2형으로, TGZ형은 GTT Mark Ⅲ형로 개칭되어 사용되고 있다.In Table 1, aka GTT NO 96-2 type and GTT Mark III type were renamed Gaz Transport (GT) and Technigaz (TGZ) in 1995 as GTT (Gaztransport & Technigaz), respectively, GT type was GTT NO 96 -2 type, TGZ type is renamed GTT Mark III type.

Figure 112007022545379-pat00001
Figure 112007022545379-pat00001

전술된 GT형 및 TGZ형 탱크구조는 미합중국특허 US6,035,795, US6,378,722, US5,586,513, 미합중국특허공개US2003-0000949와, 대한민국특허공개KR2000-0011347호, KR2000-0011346호 등에 기재되어 있다.GT and TGZ tank structures described above are described in US Pat.

한국특허 제499710호 및 제0644217호에는 다른 개념으로서 단열벽이 개시되어 있다.Korean Patent Nos. 499710 and 0644217 disclose a heat insulating wall as another concept.

다양한 형태의 단열벽을 가지는 LNG 운반선용 LNG 저장탱크가 기존에 개시되어 있는데 이들은 가능한 LNG의 기화를 억제하기 위한 것이다.LNG storage tanks for LNG carriers having various types of insulating walls have been previously disclosed, which are intended to suppress possible vaporization of LNG.

전술한 바와 같이 다양한 형태의 단열 기능을 갖는 LNG 운반선용 LNG 저장탱크에 대하여 본 발명을 적용하는 것이 가능하다. 이러한 LNG 운반선용 LNG 저장탱크는 대부분 0.25 바 이하의 압력에 견디도록 설계되어 있으며, 0.2 바 이하가 되도록 증발가스를 추진 연료로 소모하거나 재액화하다가 그 이상의 압력에 도달하면 안전밸브를 통해 외기로 배출한다.As described above, it is possible to apply the present invention to LNG storage tanks for LNG carriers having various types of thermal insulation functions. Most LNG storage tanks for LNG carriers are designed to withstand a pressure of 0.25 bar or less, and consume or reliquefy the boil-off gas as propellant fuel to 0.2 bar or less, and discharge it to outside air through a safety valve when the pressure reaches a higher pressure. do.

부가적으로, 본 발명에 따른 LNG 저장탱크는, LNG 자체의 열 용량을 이용하여 유입 열을 흡수하여 증발가스에 관련된 유입 열을 최대한 줄이도록 구성된 것으로서, LNG 운반선용 LNG 저장탱크의 하부의 상대적으로 저온의 LNG를 상대적으로 고온의 LNG 운반선용 LNG 저장탱크의 상부에 분사하고 LNG 운반선용 LNG 저장탱크의 상부의 상대적으로 고온의 증발가스를 상대적으로 저온의 LNG 운반선용 LNG 저장탱크의 하부에 분사하여 LNG 운반선용 LNG 저장탱크의 온도 분포를 균일하게 유지시킨다.In addition, the LNG storage tank according to the present invention is configured to absorb the inflow heat by using the heat capacity of the LNG itself to reduce the inflow heat associated with the boil-off gas as much as possible, and the relatively lower portion of the LNG storage tank for LNG carriers. Low temperature LNG is injected into the upper portion of the LNG storage tank for the LNG carrier for relatively high temperature and relatively high temperature evaporated gas in the upper portion of the LNG storage tank for the LNG carrier is injected into the lower portion of the LNG storage tank for the LNG carrier for the relatively low temperature The temperature distribution of LNG storage tank for LNG carrier is kept uniform.

도 2에서, LNG 운반선용 LNG 저장탱크(1)의 하부에는 LNG용 펌프(11)와 증발가스용 분사 노즐(21)이 설치되어 있고, LNG 운반선용 LNG 저장탱크(1)의 상부에는 LNG용 스프레이(13)와 증발가스용 압축기(23)가 설치되어 있다. LNG 운반선용 LNG 저장탱크(1)의 하부의 상대적으로 저온의 LNG는 LNG용 펌프(11)에 의해 상부의 LNG용 스프레이(13)로 공급되어 상대적으로 고온의 LNG 운반선용 LNG 저장탱크(1)의 상부에 분사하고, LNG 운반선용 LNG 저장탱크(1)의 상부의 상대적으로 고온의 증발가스는 증발가스용 압축기(23)에 의해 하부의 증발가스용 분사 노즐(21)로 공급되어 상대적으로 저온의 LNG 운반선용 LNG 저장탱크(1)의 하부에 분사하여, LNG 운반선용 LNG 저장탱크(1)의 온도 분포를 균일하게 유지시킴으로써, 즉, LNG 저장탱크 내에서의 국부적인 온도 상승을 방지함으로써 증발 가스의 발생량을 줄일 수 있다.In FIG. 2, a pump 11 for LNG and an injection nozzle 21 for boil-off gas are provided at a lower portion of the LNG storage tank 1 for an LNG carrier, and a LNG storage tank 1 for an LNG carrier is provided at an upper portion of the LNG storage tank 1 for an LNG carrier. A spray 13 and a compressor 23 for the boil-off gas are provided. The relatively low temperature LNG in the lower portion of the LNG storage tank 1 for LNG carriers is supplied to the upper LNG spray 13 by the LNG pump 11 so that the LNG storage tank 1 for the LNG carrier is relatively hot. And the relatively high temperature boil-off gas of the upper portion of the LNG storage tank 1 for LNG carriers is supplied to the lower boil-off gas injection nozzle 21 by the boil-off compressor 23 for relatively low temperature. By spraying the lower portion of the LNG storage tank 1 for LNG carriers to maintain a uniform temperature distribution of the LNG storage tank 1 for LNG carriers, that is, to prevent local temperature rise in the LNG storage tank. The amount of gas generated can be reduced.

본 발명에서는 증발 가스의 발생량을 줄이기 위한 구성요소로서 LNG용 펌프(11), LNG용 스프레이(13), 증발가스용 분사 노즐(21) 및 증발가스용 압축기(23)만 있으면 된다.In the present invention, only the pump 11 for LNG, the spray 13 for LNG, the spray nozzle 21 for boil-off gas, and the compressor 23 for boil-off gas are required as a component for reducing the amount of generated boil-off gas.

이상에서는 LNG 저장탱크의 내부에서 상부의 증발가스와 하부의 LNG를 서로 혼합하였지만, LNG 저장탱크의 내부에서 증발가스 또는 LNG를 좌우로 혼합할 수도 있다. 즉, LNG 저장탱크에서 좌우측의 온도가 차이가 날 경우, 좌우측의 증발가스 또는 LNG를 서로 혼합함으로써 LNG 저장탱크의 온도 분포를 전체적으로 균일하게 유지할 수도 있다.In the above, although the upper boil-off gas and the lower LNG were mixed with each other inside the LNG storage tank, the boil-off gas or LNG may be mixed left and right inside the LNG storage tank. That is, when the temperature of the left and right sides in the LNG storage tank is different, the temperature distribution of the LNG storage tank may be maintained uniformly by mixing the left and right boil-off gas or LNG with each other.

또한, LNG를 생산하는 생산 터미널에서 LNG를 과냉 상태로 LNG 운반선에 선적한다면, 운송 중 발생하는 증발가스(압력 상승)를 더욱 줄일 수 있다. 생산 터미널에서 과냉 상태로 적재 후 LNG 운반선용 LNG 저장탱크의 압력이 부압(0바 이하)이 될 수 있는데, 이를 방지하기 위하여 질소를 충전할 수 있다.In addition, if the LNG is shipped to the LNG carrier in a supercooled state at the production terminal that produces LNG, it is possible to further reduce the boil-off gas (pressure rise) generated during transportation. After loading under supercooling at the production terminal, the LNG storage tank for LNG carriers may be underpressure (0 bar or less), which can be filled with nitrogen to prevent this.

이상과 같은 LNG 운반선용 LNG 저장탱크를 이용하여 증발가스를 처리하는 방법을 설명하면 다음과 같다. Referring to the method of processing the boil-off gas using the LNG storage tank for LNG carriers as described above are as follows.

LNG 운반선의 운항 시에 본 발명에 따른 LNG 운반선용 LNG 저장탱크(1)는 증발가스를 처리하지 않고 이에 의한 탱크 내부 압력 상승을 허용함으로써 이에 따르는 탱크 내부 온도 상승에 의해 대부분의 열 유입량을 탱크 내부의 LNG 및 NG의 상승된 열에너지로 축적하고 있다가, LNG 운반선이 목적지에 도착하면 하역 터미널에서 LNG 운반선용 LNG 저장탱크(1)에 축적된 증발가스를 처리한다.When the LNG carrier operates, the LNG storage tank 1 for LNG carrier according to the present invention does not process the boil-off gas, thereby allowing a pressure increase in the tank thereby allowing most of the heat inflow by the internal temperature rise of the tank. Accumulated by the elevated thermal energy of LNG and NG, and when the LNG carrier arrives at the destination, the boil-off terminal processes the boil-off gas accumulated in the LNG storage tank 1 for LNG carrier.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LNG 운반선용 LNG 저장탱크를 이용하여 하역 터미널에서 증발가스를 처리하기 위한 구성을 개략적으로 나타내고 있다.Figure 3 schematically shows a configuration for processing the boil-off gas at the unloading terminal using the LNG storage tank for LNG carriers according to a preferred embodiment of the present invention.

하역 터미널에는 복수의 하역 터미널용 LNG 저장탱크(2)와 다단 압축기(3)와 재응축기(4)와 고압 펌프(P)와, 기화기(5)가 설치되어 있다.A plurality of LNG storage tanks 2, a multistage compressor 3, a recondenser 4, a high pressure pump P, and a vaporizer 5 are provided at the cargo terminal.

LNG 운반선용 LNG 저장탱크(1)에 축적된 증발가스는 하역 터미널에서 다단 압축기(3)에 의해 다단으로 압축된 다음 소비자에게 공급될 수 있다. 여기에서, 하나의 압축기(3)에 의해 압축된 증발가스는 재응축기(4)에서 재응축된 다음 기화기(5)에 다시 기화되어 소비자에게 공급될 수도 있다.The boil-off gas accumulated in the LNG storage tank 1 for the LNG carrier can be compressed into multiple stages by the multi-stage compressor 3 at the unloading terminal and then supplied to the consumer. Here, the boil-off gas compressed by one compressor 3 may be recondensed in the recondenser 4 and then vaporized again in the vaporizer 5 to be supplied to the consumer.

하역 터미널에서 LNG 운반선용 LNG 저장탱크로부터 하역 터미널용 LNG 저장탱크로의 LNG의 하역시, LNG 운반선용 LNG 저장탱크의 압력이 하역 터미널용 LNG 저장탱크의 압력보다 크므로, 하역 터미널용 LNG 저장탱크 내에 압력이 높은 LNG가 유입되면 증발가스가 추가로 발생되는데, 이를 최소화하기 위하여, LNG 운반선의 LNG 운반선용 LNG 저장탱크로부터 LNG를 하역 터미널의 고압 송출 펌프의 입구로 직접 연결하여 공급처로 공급하는 방안이 있다.When unloading LNG from LNG storage tank for LNG carrier to LNG storage tank for cargo terminal at the loading terminal, the pressure of LNG storage tank for LNG carrier is greater than the pressure of LNG storage tank for cargo terminal. When high pressure LNG is introduced into the gas, additional boil-off gas is generated.To minimize this, the LNG is directly connected to the inlet of the high-pressure pump at the unloading terminal from the LNG storage tank for the LNG carrier. There is this.

LNG 운반선용 LNG 저장탱크(1)에 저장된 LNG는 하역 터미널의 하역 터미널용 LNG 저장 탱크(2)로 공급되지 않고 재응축기(4)에 공급되어 증발 가스를 재응축시킨 다음 기화기(5)에서 기화되어 소비자에게 직접 공급될 수 있다.The LNG stored in the LNG storage tank (1) for LNG carriers is not supplied to the LNG storage tank (2) for the loading terminal of the cargo terminal, but is supplied to the recondenser (4) to recondense the boil-off gas and then vaporize in the vaporizer (5). Can be supplied directly to the consumer.

다른 한편, 하역 터미널에 재응축기가 설치되어 있지 않은 경우에는, LNG를 고압 펌프(P)의 흡입구로 직접 공급할 수도 있다.On the other hand, when the recondenser is not provided in the unloading terminal, LNG can also be supplied directly to the inlet port of the high pressure pump P.

상기한 바와 같이, 하역 터미널에 하역 터미널용 저장탱크(2)를 복수개 설치한 경우, LNG 운반선의 LNG 운반선용 LNG 저장탱크(1)로부터 LNG를 복수의 하역 터미널용 저장탱크(2)들에 균등 분배하여 하역하면, 증발가스의 발생이 하역 터미널의 복수의 LNG 저장탱크(2)들로 분산되어 각각의 LNG 저장탱크(2)들 내에서의 증발가스의 발생에 의한 영향이 최소화되므로 증발가스가 하역 터미널의 각각의 LNG 저장탱크(2)들의 자체 내에서 처리될 수 있다.As described above, when a plurality of storage tanks for the cargo terminal 2 are installed in the cargo terminal, the LNG is equalized to the plurality of cargo storage tanks 2 for the cargo terminal from the LNG storage tank 1 for the LNG carrier. When distributed and unloaded, the generation of boil-off gas is distributed to the plurality of LNG storage tanks 2 at the loading terminal, so that the influence of the generation of the boil-off gas in each of the LNG storage tanks 2 is minimized. Each LNG storage tank 2 of the unloading terminal can be processed in its own.

또한, 본 발명에 의하면 LNG 운반선용 LNG 저장탱크가 기존의 설계 압력 이상에서 운전되므로, LNG 하역시 LNG 운반선용 LNG 저장탱크 내에 플래시 가스(flash gas)가 발생하는 것을 방지하도록 LNG 운반선용 LNG 저장탱크 내의 압력을 유지하기 위해 LNG 운반선용 LNG 저장탱크 내에 증발가스 또는 NG를 채우는 과정이 불필요하게 된다.In addition, according to the present invention, since the LNG storage tank for LNG carriers is operated above the existing design pressure, LNG storage tanks for LNG carriers to prevent flash gas (flash gas) generated in the LNG storage tanks for LNG carriers when the LNG unloading In order to maintain the pressure therein, the process of filling the boil-off gas or NG in the LNG storage tank for the LNG carrier is unnecessary.

또한, 저장 압력이 본 발명의 LNG 운반선용 저장탱크 압력에 대응하도록 기존의 LNG 터미널용 LNG 저장탱크 또는 LNG 부유식 저장 및 재기화 장치(FSRU)용 LNG 저장탱크를 개조하거나 신규의 LNG 터미널용 LNG 저장탱크 또는 LNG 부유식 저장 및 재기화 장치(FSRU)용 LNG 저장탱크를 건설하게 되면, LNG 운반선에서 LNG 하역 시 추가의 증발가스 생성이 없으므로 기존의 하역 방법을 그대로 적용하여도 문제가 없다.In addition, the LNG storage tank for LNG terminal or LNG storage tank for LNG floating storage and regasification unit (FSRU) can be adapted or new LNG terminal LNG so that the storage pressure corresponds to the storage tank pressure for LNG carrier of the present invention. When the LNG storage tank for the storage tank or LNG floating storage and regasification unit (FSRU) is constructed, there is no problem even if the existing unloading method is applied as it does not generate additional boil-off gas during LNG unloading.

또한, 기존의 운전 방법은 LNG 운반선용 LNG 저장탱크의 압력을 낮추기 위해서 발생하는 증발 가스의 전량을 소모하거나 재액화시키는 방법이었으나, 본 발명에 의하면 증발 가스의 일정 부분만을 소모하거나 재액화하여 LNG 운반선용 LNG 저장탱크의 압력을 유지할 수 있으므로 증발가스를 추진연료로서 사용하거나 재액화시키도록 구성된 LNG 운반선도 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.In addition, the conventional operation method was a method of consuming or re-liquefying the entire amount of evaporated gas generated to lower the pressure of the LNG storage tank for LNG carriers, according to the present invention consumes or re-liquefies only a portion of the evaporated gas for LNG carriers Since the pressure of the LNG storage tank can be maintained, it is also possible to apply the present invention to LNG carriers configured to use or reliquefy the boil-off gas as propellant fuel.

본 발명에 의하면 LNG 운송시 LNG 저장탱크에 대한 압력의 제약이 작아지므로 증발가스 처리 장비에 대한 유무 및 선정에 유연성이 커지므로 본 발명의 적용을 증발가스 처리 장비 없이 운항하는 것으로 제한하지 않는다.According to the present invention, since the pressure constraint on the LNG storage tank is reduced during LNG transportation, flexibility in the presence and selection of the boil-off gas treatment equipment is increased, and thus the application of the present invention is not limited to operating without the boil-off gas treatment equipment.

본 발명에 의하면 LNG 부유식 저장 및 재기화 장치(FSRU)의 경우 증발가스의 관리 유연성이 커지므로 재응축 장치의 설치가 불필요하다.According to the present invention, in the case of the LNG floating storage and regasification unit (FSRU), it is unnecessary to install the recondensation unit because the management flexibility of the boil-off gas is increased.

본 발명에 의하면 LNG 재기화선(RV)의 경우 전술한 LNG 운반선 및 LNG 부유식 저장 및 재기화 장치(FSRU)의 장점들을 모두 가질 수 있다.According to the present invention, the LNG regasification vessel (RV) may have all of the advantages of the aforementioned LNG carrier and the LNG floating storage and regasification apparatus (FSRU).

이상에서는 본 발명이 특정 실시예를 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.While the invention has been described above with reference to specific embodiments, various modifications, changes or modifications may be made in the art within the spirit and scope of the appended claims, and thus, the foregoing description and drawings It should be construed as illustrating the present invention rather than limiting the technical spirit of the present invention.

전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, LNG 저장탱크의 내부에서 상부의 증발가스와 하부의 LNG를 서로 혼합하여 LNG 저장탱크의 내부의 온도 분포를 전체적으로 균일하게 유지시킴으로써, 즉, LNG 저장탱크 내에서의 국부적인 온도 상승을 방지함으로써 간단한 구성요소에 의해 증발가스의 발생량을 줄일 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, in the LNG storage tank, the upper boil-off gas and the lower LNG are mixed with each other to maintain a uniform temperature distribution inside the LNG storage tank, that is, within the LNG storage tank. By preventing the local temperature rise of the effect of reducing the amount of boil-off gas by a simple component.

Claims (4)

LNG 저장탱크의 내부에서 상부의 증발가스와 하부의 LNG를 서로 혼합하고,In the LNG storage tank, the upper boil-off gas and the lower LNG are mixed with each other, 여기에서, 상기 LNG 저장탱크의 하부의 LNG를 상기 LNG 저장탱크의 상부에 분사하고 상기 LNG 저장탱크의 상부의 증발가스를 상기 LNG 저장탱크의 하부에 분사하는 것을 특징으로 하는 LNG 저장탱크 내에서의 증발가스 발생 저감 방법.Here, in the LNG storage tank, the LNG of the lower portion of the LNG storage tank is injected into the upper portion of the LNG storage tank and the boil-off gas of the upper portion of the LNG storage tank is injected into the lower portion of the LNG storage tank. How to reduce evaporation gas. 삭제delete 청구항 2에 있어서, LNG 저장탱크의 하부의 LNG를 LNG용 펌프와 스프레이에 의해 LNG 저장탱크의 상부에 분사하고, LNG 저장탱크의 상부의 증발가스를 증발 가스용 압축기 및 분사용 노즐에 의해 LNG 저장탱크의 하부에 분사하는 것을 특징으로 하는 LNG 저장탱크 내에서의 증발가스 발생 저감 방법.3. The LNG storage tank of claim 2, wherein the LNG in the lower portion of the LNG storage tank is injected into the upper portion of the LNG storage tank by a pump and spray for LNG, and the boil-off gas in the upper portion of the LNG storage tank is stored in the LNG by a compressor for the evaporation gas and a nozzle for injection. Evaporation gas generation reduction method in the LNG storage tank, characterized in that the injection to the lower portion of the tank. 삭제delete
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