KR101742294B1 - Lng 재기화 플랜트 및 lng 재기화 방법 - Google Patents

Abstract

LNG 재기화 플랜트 및 LNG 재기화 방법이 개시된다. 본 발명의 LNG 재기화 플랜트는, 해상으로부터 LNG를 재기화시켜 수요처로 공급하는 플랜트에 있어서, LNG를 압축하는 펌프; 상기 펌프에서 압축된 LNG를 재기화시키는 기화기; 상기 기화기에서 재기화된 천연가스를 상기 수요처로 송출하는 미터링 유닛(metering unit); 및 상기 미터링 유닛의 하류에 마련되어 상기 수요처의 필요온도로 상기 천연가스의 온도를 조절하는 트림 히터(trim heater)부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

LNG 재기화 플랜트 및 LNG 재기화 방법{Plant And Method For LNG Regasification}

본 발명은 LNG 재기화 플랜트 및 LNG 재기화 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미터링 유닛의 하류에, 천연가스를 가열할 수 있는 트림 히터(trim heater)를 마련하고, 트림 히터를 거쳐 가열되는 천연가스의 유량과, 트림 히터를 바이패스하여 트림 히터의 하류로 공급되는 천연가스의 유량을 조절하여, 천연가스의 온도를 수요처의 필요온도로 조절할 수 있는 LNG 재기화 플랜트 및 LNG 재기화 방법에 관한 것이다.

액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 "LNG"라 함)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -162℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색 무취의 투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 갖는다.

이와 같은 LNG는 종래에는 육상에 건설된 생산 플랜트에서 생산되어 운반선으로 소비지에 공급되었다. 그러나 최근 해상 가스전의 개발이 많아짐에 따라, 가스전에서 육상의 플랜트까지 파이프라인을 통해 천연가스를 이송하는 경우 육상에서 원거리인 가스전은 천연가스 이송이 어려운 문제가 있고, 육상에 플랜트 건설을 위한 부지 확보의 문제도 있어, 해상에서 천연가스를 액화시켜 LNG를 생산할 수 있도록 생산 플랜트를 갖춘 해양 구조물의 개발이 활발해지고 있다.

최근 개발되고 있는 선박에는 해양플랫폼이나 각종 해양 구조물 등도 포함되는데, 대표적으로 LNG-FPSO(Floating Production, Storage and Offloading)와 LNG-FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)가 이에 포함된다.

FSRU는 LNG를 저장하고 이를 재기화하여 육상으로 이송할 수 있는 부유식 저장 재기화 설비인데, 이러한 재기화용 해상 플랜트의 개발도 활발하다.

도 1에는 그 중 FSRU에서의 LNG 재기화 과정을 도시하였다.

LNG 운송 선박(S)으로부터 운송된 LNG가 아암(5)을 거쳐 LNG 저장탱크(10)에 저장되고, 저장된 LNG가 재응축기(20)로 이송된 후, 펌프(25)를 거쳐 열교환기(26)로 펌핑된다. 열교환기(26)에는 LNG의 재기화를 위한 열원으로 적합한 가열매체의 입구(26a)와 출구(26b)가 마련되며, 가열매체와의 열교환을 통해 LNG가 재기화된다. 재기화된 천연가스는 히터(27)로 추가 가열되고, 송출 미터링 라인(28)을 거쳐 송출관(29)으로 분배되어 수요처에 공급된다. 공급되는 천연가스 일부는 FSRU의 연료(29)로도 공급될 수 있다.

한국 출원번호 제10-2007-7012858호

LNG 재기화하여 육상 등으로 공급하는 FSRU나 RV와 같은 선박 또는 해양 구조물에서는 수요처에서 필요로 하는 가스의 온도에 맞게 플랜트에서 송출하는 가스의 온도를 제어하게 된다. 종래에는 재기화된 천연가스를 이를 위해 기화기 후단에 히터를 마련하여 천연가스를 가열하였다.

그러나 이러한 방식은 미터링 라인과 송출관을 따라 천연가스를 수요처로 송출하는 과정에서, 송출하는 가스의 온도가 수요처에서 요구하는 것보다 낮아질 수 있으며, 이때에는 히터로 유입되는 Heating Water의 유량을 증가시켜 천연가스의 온도를 더 높여 송출하는 방법으로 해결하였다. 그러나 이러한 해결방법은 Heating Water를 공급하기 위한 추가 펌프를 필요로 하고, 배관의 크기를 늘려야 하는 등의 문제가 있었다. 또한 여전히 가열 이후에 미터링 라인 등의 긴 송출 과정을 거치게 되므로, 송출되는 천연가스의 온도를 정확히 예측하여 조절하기 어렵고, 온도 제어에 시간이 소요되어 즉각적인 제어가 어렵다는 문제도 있었다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 추가 펌프나 배관 크기 증가를 필요로 하지 않으면서 수요처의 필요 온도에 따라 즉각적으로 송출되는 천연가스의 온도를 제어하여 공급할 수 있는 LNG 재기화 플랜트 및 LNG 재기화 방법을 제안하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 해상으로부터 LNG를 재기화시켜 수요처로 공급하는 플랜트에 있어서,

LNG를 압축하는 펌프;

상기 펌프에서 압축된 LNG를 재기화시키는 기화기;

상기 기화기에서 재기화된 천연가스를 상기 수요처로 송출하는 미터링 유닛(metering unit); 및

상기 미터링 유닛의 하류에 마련되어 상기 수요처의 필요온도로 상기 천연가스의 온도를 조절하는 트림 히터(trim heater)부를 포함하는 LNG 재기화 플랜트가 제공된다.

바람직하게는 상기 트림 히터부는, 상기 미터링 유닛으로부터 상기 천연가스를 공급받아 가열하는 트림 히터와, 상기 미터링 유닛으로부터 상기 트림 히터로 상기 천연가스를 공급하는 천연가스 공급라인과, 상기 천연가스 공급라인으로부터 분기되어 상기 트림 히터의 후단으로 연결되는 바이패스 라인을 포함하여, 상기 트림 히터를 거쳐 가열되는 상기 천연가스의 유량과, 상기 바이패스 라인으로 공급되는 천연가스의 유량을 조절하여 상기 천연가스의 온도를 상기 수요처의 필요온도로 조절할 수 있다.

바람직하게는 상기 트림 히터부는, 상기 천연가스 공급라인에서 상기 바이패스 라인의 분기 지점 이후에 마련되는 제1 밸브와, 상기 바이패스 라인에 마련되는 제2 밸브와, 상기 트림 히터의 하류에서 상기 바이패스 라인이 연결되는 지점 이후에 마련되어, 상기 트림 히터 하류에서의 상기 천연가스의 온도를 감지하여 제1 및 제2 밸브의 개도를 제어하여 상기 천연가스의 온도를 조절하는 온도 제어부를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 미터링 유닛의 하류에는 복수의 트림 히터부가 병렬로 마련될 수 있다.

바람직하게는, 상기 복수의 트림 히터부가 합류되어 상기 수요처로 공급되는 합류 공급라인; 및 상기 합류 공급라인에 마련되어 상기 복수의 트림 히터부로부터 공급되어 혼합된 상기 천연가스의 온도를 감지하는 통합 온도제어부를 더 포함하여, 상기 통합 온도제어부에서는 상기 합류 공급라인의 상기 천연가스 온도를 감지하여, 각각의 트림 히터부에서 트림 히터를 거쳐 가열되는 천연가스와 트림 히터를 거치지 않는 천연가스의 유량을 제어할 수 있다.

바람직하게는, 상기 복수의 트림 히터부는 단독 또는 병렬로 운전가능하고, 단독의 트림 히터부를 운전시에는 해당 트림 히터 하류의 온도 제어부를 통해 상기 천연가스의 온도를 조절하고, 상기 복수의 트림 히터부를 병렬운전시에는 상기 통합 온도제어부를 통해 상기 복수의 트림 히터부를 통합 제어하여 상기 천연가스의 온도를 조절할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 해상으로부터 LNG를 재기화시켜 수요처로 공급하는 방법에 있어서,

LNG를 압축하고 재기화시키는 단계;

재기화된 천연가스를 상기 수요처로 송출하는 단계; 및

송출된 상기 천연가스를 트림 히터로 가열하여 상기 수요처의 필요온도로 조절하여 공급하는 단계를 포함하되,

상기 트림 히터를 거쳐 가열되는 상기 천연가스의 유량과, 상기 트림 히터를 거치지 않고 상기 트림 히터의 하류로 공급되는 천연가스의 유량을 조절하여, 상기 천연가스의 온도를 상기 수요처의 필요온도로 조절하는 것을 특징으로 하는 LNG 재기화 방법이 제공된다.

바람직하게는, 상기 트림 히터는 복수로 마련되어 병렬운전될 수 있다.

본 발명에서는 미터링 유닛의 하류에 천연가스를 가열할 수 있는 트림 히터(trim heater)를 마련하여, 트림 히터를 거쳐 가열되는 천연가스의 유량과, 트림 히터를 바이패스하여 트림 히터의 하류로 공급되는 천연가스의 유량을 조절함으로써, 천연가스의 온도를 수요처의 필요온도로 조절할 수 있도록 한다.

미터링 유닛의 하류에 트림 히터를 마련함으로써, 송출되는 천연가스의 온도를 정확히 예측할 수 있고, 수요처의 필요 온도에 따른 즉각적인 제어가 가능하다.

또한 추가로 펌프 등의 장비를 설치하거나, 배관의 크기를 늘리지 않고도, 트림 히터를 거쳐 가열되는 천연가스와 트림 히터를 바이패스하는 천연가스의 유량 조절을 통해 간편하게 송출되는 천연가스의 온도를 조절할 수 있으므로, 경제성이 높다.

도 1에는 종래의 FSRU에서의 재기화 과정을 도시하였다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 재기화 플랜트에서의 LNG 재기화 과정을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 재기화 플랜트에서의 트림 히터부를 보다 구체적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 추가 실시예의 트림 히터부를 도시한다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 재기화 플랜트에서의 LNG 재기화 과정을 개략적으로 도시하였다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예의 LNG 재기화 플랜트는, 해상으로부터 LNG를 재기화시켜 수요처로 공급하는 플랜트에 있어서, LNG를 압축하는 펌프(100)와, 펌프(100)에서 압축된 LNG를 재기화시키는 기화기(200)와, 기화기(200)에서 재기화된 천연가스를 수요처로 송출하는 미터링 유닛(metering unit)(300)과, 미터링 유닛(300)의 하류에 마련되어 수요처의 필요온도로 천연가스의 온도를 조절하는 트림 히터(trim heater)부(400)를 포함한다.

본 실시예의 LNG 재기화 플랜트는 예를 들어 FSRU(Floating Storage Regasification Unit)나 RV(Regasification Vessel)일 수 있다. 이러한 LNG 재기화 플랜트에는 LNG를 저장할 수 있는 저장탱크가 마련되며, 저장탱크에는 LNG를 이송할 수 있는 LNG 공급펌프(LP)가 마련된다.

LNG 공급펌프(LP)를 통해 이송된 LNG는 버퍼 탱크 또는 드럼(drum)(50)을 거쳐, 펌프(100)로 공급되고, 펌프(100)에서 압축된다.

압축된 LNG는 기화기(200)에서 열에너지를 공급받아 가스 상태인 천연가스로 재기화된다. 기화기(200)에서는 heating water와의 열교환으로 LNG를 재기화시킬 수 있으며, 이를 위한 Heating water 공급펌프(WP)가 마련될 수 있다.

재기화된 천연가스는 육상 등의 수요처로 송출하기 위해 미터링 유닛(300)으로 도입된다.

미터링 유닛(300)의 하류에는 수요처의 천연가스 필요 온도에 맞추어, 천연가스의 온도를 조절하여 수요처로 최종 송출하기 위한 트림 히터부(400)가 마련된다.

도 3에는 이러한 트림 히터부(400)를 보다 구체적으로 도시하였다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 실시예의 재기화 플랜트에 마련되는 트림 히터부(400)는, 미터링 유닛(300)으로부터 천연가스를 공급받아 가열하는 트림 히터(410)와, 미터링 유닛(300)으로부터 트림 히터(410)로 천연가스를 공급하는 천연가스 공급라인(SL)과, 천연가스 공급라인(SL)으로부터 분기되어 트림 히터(410)의 후단으로 연결되는 바이패스 라인(BL)을 포함하여 구성된다. 트림 히터(410)에는 천연가스를 가열하기 위한 열원으로 스팀이 공급될 수 있다.

천연가스 공급라인(SL)을 거쳐 트림 히터(410)에서 가열된 천연가스와, 바이패스 라인(BL)을 통과함으로써 가열되지 않은 천연가스가 트림 히터(410)의 하류에서 혼합되어 최종적으로 수요처(D)로 송출된다. 따라서 트림 히터(410)를 거쳐 가열되는 천연가스의 유량과, 바이패스 라인(BL)으로 공급되는 천연가스의 유량을 조절함으로써, 천연가스의 온도를 수요처(D)의 필요온도로 조절할 수 있다.

이를 위해 트림 히터부(400)에는, 천연가스 공급라인(SL)에서 바이패스 라인(BL)의 분기 지점 이후에 제1 밸브(V1)가 마련되고, 바이패스 라인(BL)에는 제2 밸브(V2)가 마련되고, 트림 히터(410) 하류에서의 천연가스의 온도를 감지하여 제1 및 제2 밸브(V2)의 개도를 제어하여 천연가스의 온도를 조절하는 온도 제어부(TC)가, 트림 히터(410)의 하류에서 바이패스 라인(BL)이 연결되는 지점 이후에 마련된다.

한편, 도 4에는 전술한 실시예로부터 확장된 추가 실시예의 트림 히터부(400A)를 도시하였다.

추가 실시예에서는 도 4에 도시된 바와 같이 미터링 유닛(300)의 하류에 복수의 트림 히터부를 병렬로 마련하게 된다.

추가 실시예에서는, 복수의 트림 히터부가 합류되어 수요처(D)로 공급되는 합류 공급라인(CL)이 마련되고, 합류 공급라인에는 복수의 트림 히터부로부터 공급되어 혼합된 천연가스의 온도를 감지하는 통합 온도제어부(ITC)가 마련된다.

통합 온도제어부(ITC)에서는 합류 공급라인(CL)의 천연가스 온도를 감지하여, 각각의 트림 히터부에서 트림 히터(410a, 410b)를 거쳐 가열되는 천연가스와 트림 히터(410a, 410b)를 거치지 않고 바이패스 라인(BLa, BLb)을 거치는 천연가스의 유량을 통합하여 일괄적으로 제어하게 된다.

추가 실시예에서와 같이 복수의 트림 히터부를 마련하는 경우, 복수의 트림 히터부는 단독 또는 병렬로 운전가능하다. 이를 위해 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 트림 히터부에는, 트림 히터로 유입되는 천연가스와 트림 히터를 바이패스하는 천연가스의 유량을 제어하기 위하여 각 트림 히터부에서의 밸브 개도를 제어할 수 있는 온도 제어부(TCa, TCb)가 각각 마련되고, 복수의 트림 히터부에서의 밸브를 일괄적으로 제어할 수 있는 통합 온도제어부(ITC)도 마련된다.

이로써, 단독의 트림 히터부를 운전하는 경우에는 운전되는 해당 트림 히터 하류의 온도 제어부(TCa, TCb)를 통해 천연가스의 온도를 조절하게 되고, 복수의 트림 히터부를 병렬운전하는 경우에는 통합 온도제어부(ITC)를 통해 복수의 트림 히터부를 통합 제어하여 천연가스의 온도를 조절하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 실시예들에서는, LNG를 압축하고 재기화시키는 단계; 재기화된 천연가스를 수요처(D)로 송출하는 단계; 및 송출된 천연가스를 트림 히터로 가열하여 수요처(D)의 필요온도로 조절하여 공급하는 단계를 통해, 해상으로부터 LNG를 재기화시켜 수요처(D)로 공급하게 된다.

특히, 트림 히터를 거쳐 가열되는 천연가스의 유량과, 트림 히터를 거치지 않고 바이패스하여 트림 히터의 하류로 공급되는 천연가스의 유량을 조절하여, 천연가스의 온도를 수요처(D)의 필요온도로 조절하게 된다.

트림 히터는 복수로 마련되어 병렬운전될 수 있고, 그중 하나의 트림 히터만을 단독으로 운전할 수도 있다.

이와 같이 본 실시예들에서는 미터링 유닛(300)의 하류에 트림 히터를 마련함으로써, 송출되는 천연가스의 온도를 정확히 예측하여, 수요처(D)의 다양한 필요 온도에 따라 천연가스 온도를 즉각적으로 제어할 수 있으며, 추가설비나 배관 크기 증가 등을 요하지 않고, 시스템이 간단하다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

LP: LNG 공급펌프
WP: Heating water 공급펌프
D: 수요처
50: 버퍼 탱크 또는 드럼
100: 펌프
200: 기화기
300: 미터링 유닛
400, 400A: 트림 히터부
410, 410a, 410b: 트림 히터
V1, V1a, V1b: 제1 밸브
V2, V2a, V2b: 제2 밸브
SL, SLa, SLb: 천연가스 공급라인
BL, BLa, BLb: 바이패스 라인
TC, TCa, TCb: 온도 제어부
ITC: 통합 온도제어부
CL: 합류 공급라인

Claims (8)

1. 액화천연가스가 압축된 후 기화되고,
   상기 액화천연가스가 압축된 후 기화된 천연가스는 미터링 유닛에 의해 송출되고,
   상기 미터링 유닛에 의해 송출된 천연가스는 천연가스 공급라인을 따라 트림히터로 공급되어 상기 트림히터에 의해 가열되고,
   상기 트림히터 하류에 설치된 온도 제어부에 의해, 상기 트림히터에 의해 가열된 천연가스의 온도를 감지하여, 상기 트림히터가 수요처의 요구 온도로 천연가스를 가열하도록 제어하고,
   상기 트림히터에 의해 가열된 천연가스는 상기 수요처로 최종 송출되며,
   상기 미터링 유닛에 의해 송출된 천연가스의 일부를 바이패스 라인을 따라 상기 트림히터 전단에서 분기시켜 상기 트림히터를 우회하도록 하여, 상기 트림히터로 공급되는 천연가스의 유량을 조절하여 상기 수요처로 공급되는 천연가스의 온도를 조절하고,
   상기 바이패스 라인을 따라 상기 트림히터를 우회한 천연가스와 상기 트림히터에 의해 가열된 천연가스는 합류된 후 상기 수요처로 공급되고,
   상기 온도 제어부는 상기 천연가스 공급라인 상에 설치되는 제1 밸브의 개도와, 상기 바이패스 라인 상에 설치되는 제2 밸브의 개도를 제어하여 천연가스의 온도를 조절하는, 온도 제어 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 액화천연가스는, LNG 재기화 플랜트에 탑재된 액화천연가스 저장탱크로부터 배출되는, 온도 제어 방법.
5. 액화천연가스가 압축된 후 기화되고,
   상기 액화천연가스가 압축된 후 기화된 천연가스는 다수개의 라인으로 분기되고,
   상기 다수개의 라인으로 분기된 천연가스는, 병렬로 설치된 다수개의 미터링 유닛에 의해 각각 송출되고,
   상기 다수개의 미터링 유닛에 의해 각각 송출된 천연가스는, 다수개의 천연가스 공급라인을 따라 상기 다수개의 미터링 유닛과 각각 직렬로 연결된 다수개의 트림히터로 각각 공급되어, 상기 다수개의 트림히터에 의해 각각 가열되고,
   상기 다수개의 트림히터에 의해 각각 가열된 천연가스가 합류되는 지점에 설치된 통합 온도 제어부에 의해, 상기 다수개의 트림히터에 의해 각각 가열된 후 합류된 천연가스의 온도를 감지하고,
   상기 통합 온도 제어부에 의해, 상기 다수개의 트림히터에 의해 각각 가열된 후 합류된 천연가스가 수요처의 요구 온도를 만족하도록, 상기 다수개의 트림히터를 통합하여 일괄적으로 제어하고,
   상기 다수개의 트림히터에 의해 각각 가열된 후 합류된 천연가스는 상기 수요처로 최종 송출되며,
   상기 다수개의 트림히터 전단에서 각각 바이패스 라인을 따라 천연가스를 분기시켜, 상기 다수개의 트림히터를 각각 우회하도록 하여, 상기 다수개의 트림히터로 각각 공급되는 천연가스의 유량을 조절하여 상기 수요처로 공급되는 천연가스의 온도를 조절하고,
   상기 다수개의 트림히터 각각에 대해, 상기 트림히터를 우회한 천연가스와 상기 트림히터에 의해 가열된 천연가스가 합류되고(이하, "합류된 흐름"이라고 한다.),
   상기 다수개의 트림히터 각각에 대한 상기 "합류된 흐름"은, 다시 합류되어 상기 수요처로 공급되고,
   상기 통합 온도 제어부는 상기 다수개의 천연가스 공급라인 상에 각각 설치되는 다수개의 제1 밸브의 개도와, 상기 다수개의 트림히터 전단에서 각각 분기된 다수개의 바이패스 라인에 각각 설치되는 다수개의 제2 밸브의 개도를 제어하여 천연가스의 온도를 조절하는, 온도 제어 방법.
6. 삭제
7. 삭제
8. 청구항 5에 있어서,
   상기 액화천연가스는, LNG 재기화 플랜트에 탑재된 액화천연가스 저장탱크로부터 배출되는, 온도 제어 방법.

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