KR20210100868A - Liquefied Gas Regasification System and Method for Vessel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액화가스를 재기화시키면서 버려지는 냉열을 회수하여 전력을 생산함으로써 에너지 효율을 높이는 액화가스 재기화 선박의 액화가스 재기화 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquefied gas regasification system and method of a liquefied gas regasification vessel that increases energy efficiency by recovering cold heat wasted while regasifying the liquefied gas and producing electric power.
LNG RV(LNG Regasification Vessel) 또는 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 LNG 재기화 선박 또는 부유식 해상 구조물(이하, 'LNG 재기화 선박'으로 통칭함.)은 해상에서 LNG(Liquefied Natural Gas)를 재기화시킨 천연가스를 육상의 가스 수요처로 공급하는 것을 목적으로 하는 선박이다. LNG regasification vessels or floating offshore structures such as LNG RV (LNG Regasification Vessel) or LNG FSRU (Floating Storage and Regasification Unit) (hereinafter collectively referred to as 'LNG regasification vessel') are ) is a ship whose purpose is to supply regasified natural gas to onshore gas demanders.
이러한 LNG 재기화 선박에는, LNG를 저장하는 LNG 저장탱크와, LNG 저장탱크에 저장된 LNG를 재기화시켜 육상의 수요처로 공급하는 재기화 설비가 설치되며, 재기화 설비에서 기화된 천연가스는, 해저로 연결된 배관을 통해 육상의 수요처로 이송한다. The LNG regasification vessel is equipped with an LNG storage tank for storing LNG, and a regasification facility for regasifying the LNG stored in the LNG storage tank and supplying it to a consumer on land. It is transported to the demand on land through the pipe connected to the
LNG 재기화 선박의 재기화 설비는, LNG 저장탱크에 저장된 LNG를 수요처에서 요구하는 압력으로 압축하는 고압펌프와, 고압펌프에서 압축된 고압 LNG를 천연가스로 기화시키는 기화기를 포함한다. The LNG regasification vessel regasification facility includes a high-pressure pump for compressing LNG stored in an LNG storage tank to a pressure required by a customer, and a vaporizer for vaporizing the high-pressure LNG compressed in the high-pressure pump into natural gas.
기화기에서 LNG를 기화시키는 열원으로는 주로 수급이 용이한 해수가 사용된다. As a heat source for vaporizing LNG in the vaporizer, seawater, which is easy to supply and demand, is mainly used.
해수를 열원으로 사용하는 LNG 재기화 시스템은, 기화기에서 해수와 LNG를 직접 열교환시켜 LNG를 기화시키는 직접 열교환 방식과, 해수와 별도의 열전달 매체(heating medium)를 열교환시켜 열전달 매체를 가열시킨 후, 해수에 의해 가열된 열전달 매체와 LNG를 열교환시켜 LNG를 기화시키는 간접 열교환 방식이 있다.The LNG regasification system using seawater as a heat source includes a direct heat exchange method in which the LNG is vaporized by directly exchanging seawater and LNG in a vaporizer, and a heat transfer medium by exchanging heat with seawater and a separate heating medium. There is an indirect heat exchange method in which LNG is vaporized by exchanging heat with a heat transfer medium heated by seawater and LNG.
직접 열교환 방식은 해수의 열에너지가 LNG에 직접 전달되므로 열전달 효율이 좋다는 장점이 있으나 열교환기 내에서 해수가 동결하는 문제가 발생하는 문제점이 있다. The direct heat exchange method has the advantage of good heat transfer efficiency because the heat energy of seawater is directly transferred to the LNG, but there is a problem in that the seawater freezes in the heat exchanger.
간접 열교환 방식은 해수가 동결하는 문제는 방지할 수 있지만 열전달 매체와의 열교환이 추가되므로 열교환 효율이 직접 열교환 방식에 비해 떨어진다는 단점이 있다. The indirect heat exchange method can prevent the problem of seawater freezing, but has a disadvantage in that heat exchange efficiency is lower than that of the direct heat exchange method because heat exchange with a heat transfer medium is added.
또한, LNG와 직접 또는 간접 열교환하면서 LNG의 냉열을 회수한 저온의 해수는 해상으로 다시 배출시킨다. 즉, 이 LNG를 재기화시키는 과정에서 해수에 의해 회수된 LNG의 냉열은 해상으로 그대로 버려지고 있다. In addition, the low-temperature seawater recovered by direct or indirect heat exchange with LNG while recovering the cold heat of the LNG is discharged back to the sea. That is, the cooling heat of LNG recovered by seawater in the process of regasifying this LNG is dumped into the sea as it is.
일반적으로, 천연가스는 생산지에서 극저온으로 액화된 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)의 상태로 만들어진 후 LNG 운반선에 의해 목적지까지 원거리에 걸쳐 운반된다. LNG는 천연가스를 상압에서 약 -163℃의 극저온으로 냉각하여 얻어지는 것으로서, 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 감소되므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.In general, natural gas is produced in a cryogenically liquefied liquefied natural gas (LNG) state at a production site and then transported over a long distance to a destination by an LNG carrier. LNG is obtained by cooling natural gas to a cryogenic temperature of about -163°C under normal pressure, and its volume is reduced to approximately 1/600 compared to that of natural gas in gaseous state, so it is very suitable for long-distance transportation by sea.
천연가스를 액화시켜 LNG로 만드는 과정에서 많은 에너지를 필요로 하며, LNG는 kg당 200kcal의 냉열 에너지를 보유하고 있다. The process of liquefying natural gas into LNG requires a lot of energy, and LNG has 200 kcal of cooling and heat energy per kg.
즉, LNG 재기화 선박에서 LNG를 재기화시키는 과정에서 이 냉열은 유의미하게 사용되지 못하고 버려지고 있는 것이다. That is, in the process of regasifying LNG in an LNG regasification vessel, this cooling heat is not used significantly and is discarded.
따라서, 본 발명은 액화가스의 재기화 과정에서 버려지는 냉열을 회수하여 전력을 생산함으로써 에너지 효율을 개선할 수 있으며, 안정적으로 액화가스를 기화시켜 가스 수요처로 공급할 수 있는, 액화가스 재기화 선박의 액화가스 재기화 시스템 및 방법을 제공하고자 한다. Therefore, the present invention can improve energy efficiency by generating electric power by recovering the cold heat wasted in the process of regasification of liquefied gas, and can stably vaporize liquefied gas and supply it to gas demanders, liquefied gas regasification vessel of An object of the present invention is to provide a liquefied gas regasification system and method.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 액화가스를 제1 열전달 매체와 열교환시켜 기화시키는 기화기; 상기 기화기로부터 가스 수요처로 이송되는 재기화 가스를 제2 열전달 매체와 열교환시켜 상기 가스 수요처에서 요구하는 온도로 가열하는 트림히터; 상기 트림히터로 공급할 제2 열전달 매체와 제1 열원을 열교환시켜 상기 제2 열전달 매체를 가열하는 제2 열교환기; 상기 기화기로 공급할 제1 열전달 매체와 상기 제2 열교환기에서 가열된 제2 열전달 매체를 열교환시켜 상기 제1 열전달 매체를 기화시키는 제1 열교환기;를 포함하는, 액화가스 재기화 선박의 액화가스 재기화 시스템이 제공된다. According to one aspect of the present invention for achieving the above object, the vaporizer for vaporizing the liquefied gas by heat exchange with the first heat transfer medium; a trim heater configured to heat the regasified gas transferred from the vaporizer to a gas demander to a temperature required by the gas demander by exchanging heat with a second heat transfer medium; a second heat exchanger configured to heat the second heat transfer medium by exchanging heat between a second heat transfer medium to be supplied to the trim heater and a first heat source; Liquefied gas recovery of a liquefied gas regasification vessel comprising a; A system is provided.
바람직하게는, 상기 제1 열교환기에서 기화된 제1 열전달 매체를 팽창시켜 전력을 생산하는 팽창 발전기; 및 상기 팽창 발전기에서 팽창하면서 압력 및 온도가 낮아진 제1 열전달 매체가 상기 기화기로 공급되는 경로를 제공하는 제1 열매체 라인;을 포함할 수 있다.Preferably, an expansion generator for generating electric power by expanding the first heat transfer medium vaporized in the first heat exchanger; and a first heat medium line that provides a path through which the first heat transfer medium, which is reduced in pressure and temperature while expanding in the expansion generator, is supplied to the vaporizer.
바람직하게는, 상기 제1 열매체 라인으로부터 상기 팽창 발전기의 상류에서 분기되며, 상기 팽창 발전기로 제1공급되는 제1 열전달 매체가 상기 팽창 발전기를 우회하여 기화기로 공급되도록 연결되는 제1 분기라인;을 더 포함할 수 있다.Preferably, a first branch line branched from the first heating medium line upstream of the expansion generator and connected so that the first heat transfer medium first supplied to the expansion generator bypasses the expansion generator and is supplied to the carburetor; may include more.
바람직하게는, 상기 제1 열원은 해수 및 스팀 중 어느 하나 이상인, 액화가스 재기화 선박의 액화가스 재기화 시스템. Preferably, the first heat source is any one or more of seawater and steam, liquefied gas regasification system of a liquefied gas regasification vessel.
바람직하게는, 상부 데크 하부에 설치되는 안전구역인 기게실 내에 설치되며, 상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기로 제1 열원으로서 해수를 흡입하여 공급하는 해수펌프;를 포함하고, 상기 제2 열교환기는 상기 기계실 내부에 설치되고, 상기 제1 열교환기는 상기 기계실 외부에 설치될 수 있다. Preferably, it is installed in the machine room, which is a safety area installed under the upper deck, and a seawater pump for sucking and supplying seawater as a first heat source to the first heat exchanger and the second heat exchanger; including, the second heat exchange The machine may be installed inside the machine room, and the first heat exchanger may be installed outside the machine room.
바람직하게는, 상기 기화기 및 트림히터는 상부 데크 상에 설치될 수 있다.Preferably, the carburetor and the trim heater may be installed on the upper deck.
바람직하게는, 상기 제1 열전달 매체는, 탄화수소계 가연성 혼합냉매일 수 있다.Preferably, the first heat transfer medium may be a hydrocarbon-based combustible mixed refrigerant.
바람직하게는, 상기 기화기에서 액화가스를 기화시키면서 응축된 제1 열전달 매체를 수용하는 리시버; 및 상기 제1 열전달 매체가 기화기로 공급되는 제1 열매체 라인으로부터 상기 기화기의 상류에서 분기되어 상기 제1 열전달 매체가 상기 기화기를 우회하여 상기 리시버로 공급되도록 연결되는 제2 분기라인;을 더 포함할 수 있다.Preferably, the receiver for receiving the condensed first heat transfer medium while vaporizing the liquefied gas in the vaporizer; and a second branch line branched upstream of the vaporizer from the first heat medium line through which the first heat transfer medium is supplied to the vaporizer and connected so that the first heat transfer medium bypasses the vaporizer and is supplied to the receiver. can
바람직하게는, 상기 트림히터에서 열교환 후 배출되는 제2 열전달 매체를 안정화시키는 팽창탱크;를 더 포함할 수 있다. Preferably, the trim heater may further include an expansion tank for stabilizing the second heat transfer medium discharged after heat exchange.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 제2 열전달 매체를 제1 열원과의 열교환에 의해 가열하고, 상기 제1 열원과의 열교환에 의해 가열된 제2 열전달 매체와 제1 열전달 매체를 열교환시켜 상기 제1 열전달 매체를 기화시키고, 상기 제2 열전달 매체와의 열교환에 의해 기화된 제1 열전달 매체와 액화가스를 열교환시켜, 상기 액화가스를 기화시키고, 상기 제1 열전달 매체와의 열교환에 의해 기화된 재기화 가스를 제2 열전달 매체와 열교환시켜, 상기 재기화 가스를 상기 가스 수요처에서 요구하는 온도로 가열하여 상기 가스 수요처로 공급하는, 액화가스 재기화 선박의 액화가스 재기화 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention for achieving the above object, the second heat transfer medium is heated by heat exchange with the first heat source, and the second heat transfer medium heated by heat exchange with the first heat source and the first The first heat transfer medium is vaporized by exchanging heat with a heat transfer medium, and the first heat transfer medium vaporized by heat exchange with the second heat transfer medium and liquefied gas exchange heat with the liquefied gas to vaporize the liquefied gas, and the first heat transfer medium and Liquefied gas regasification of a liquefied gas regasification vessel, which heats the regasified gas vaporized by the heat exchange of A method is provided.
바람직하게는, 상기 제2 열전달 매체와의 열교환에 의해 기화된 제1 열전달 매체를 팽창시켜 전력을 생산하고, 상기 팽창에 의해 압력 및 온도가 낮아진 제1 열전달 매체와 상기 기화시킬 액화가스를 열교환시킬 수 있다.Preferably, the first heat transfer medium vaporized by heat exchange with the second heat transfer medium is expanded to produce electric power, and the first heat transfer medium whose pressure and temperature are lowered by the expansion and the liquefied gas to be vaporized exchange heat with each other. can
바람직하게는, 상기 제2 열전달 매체와의 열교환에 의해 기화된 제1 열전달 매체를 팽창시켜 전력을 생산하고, 상기 팽창에 의해 압력 및 온도가 낮아진 제1 열전달 매체 중 일부는 상기 액화가스와 열교환시키지 않고 상기 제2 열전달 매체와 열교환시켜 순환시킬 수 있다.Preferably, the first heat transfer medium vaporized by heat exchange with the second heat transfer medium is expanded to generate electric power, and some of the first heat transfer medium whose pressure and temperature are lowered by the expansion do not exchange heat with the liquefied gas. It may be circulated through heat exchange with the second heat transfer medium.
바람직하게는, 상기 제1 열전달 매체는 탄화수소계 가연성 혼합냉매이고,상기 제2 열전달 매체는 글리콜 워터일 수 있다. Preferably, the first heat transfer medium may be a hydrocarbon-based combustible mixed refrigerant, and the second heat transfer medium may be glycol water.
본 발명에 따른 액화가스 재기화 선박의 액화가스 재기화 시스템 및 방법은, 버려지는 액화가스의 냉열을 회수하여 전력을 생산함으로써 시스템 전체의 에너지 효율을 높이고, 전력을 생산하기 위한 연료 소모량을 줄일 수 있다. The liquefied gas regasification system and method of a liquefied gas regasification vessel according to the present invention can increase the energy efficiency of the entire system by recovering the cooling heat of the discarded liquefied gas and produce electricity, and reduce the fuel consumption for producing electricity. have.
또한, 기화기에서 제1 열전달 매체의 열용량이 부족하더라도, 트림히터에서 재기화 가스를 최소 송출 온도 이상으로 가열하여 수요처로 안정적으로 송출할 수 있다. In addition, even if the heat capacity of the first heat transfer medium in the vaporizer is insufficient, the trim heater can heat the regasification gas to a minimum delivery temperature or more to stably deliver the gas to the demanding place.
또한, 트림히터를 사용함으로써, 재기화 시스템의 기동 초기에 제1 열전달 매체 루프 사이클의 액화가스 공급량과 제1 열전달 매체 공급량 사이의 열균형이 맞지 않아 액화가스가 충분히 기화되지 않는 문제를 방지할 수 있어 안정적인 운전이 가능하다. In addition, by using the trim heater, it is possible to prevent the problem that the liquefied gas is not sufficiently vaporized because the heat balance between the supply amount of the liquefied gas of the first heat transfer medium loop cycle and the supply amount of the first heat transfer medium at the beginning of the start-up of the regasification system is not met. stable driving is possible.
또한, 데크 하부에서 해수와 제1 열전달 매체를 열교환시켜 가열한 제1 열전달 매체를 데크 상부의 기화기로 공급함으로써, 해수를 흡입하기 위한 해수 펌프의 필요 수두가 낮아져 동력 소모를 저감할 수 있다. In addition, by supplying the first heat transfer medium heated by exchanging seawater and the first heat transfer medium in the lower part of the deck to the vaporizer of the upper deck, the required head of the seawater pump for sucking seawater is lowered, thereby reducing power consumption.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 액화가스 재기화 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 액화가스 재기화 시스템에 온도 제어 수단을 함께 도시한 액화가스 재기화 시스템의 일부 구성을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 3은 액화가스 재기화 시스템의 트림히터에서 제1 열전달 매체, 즉 냉매를 열원으로 사용하는 경우의 Q-T(열량-온도)선도를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 트림히터에서 제2 열전달 매체, 즉 글리콜 워터를 열원으로 사용하는 경우의 Q-T 선도를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 액화가스 재기화 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박의 액화가스 재기화 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다. 1 is a schematic diagram illustrating a liquefied gas regasification system of a ship according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a partial configuration of a liquefied gas regasification system showing a temperature control means together with the liquefied gas regasification system shown in FIG. 1 .
3 is a graph showing a QT (heat amount-temperature) diagram when a first heat transfer medium, that is, a refrigerant, is used as a heat source in a trim heater of a liquefied gas regasification system.
4 is a graph showing a QT diagram when a second heat transfer medium, ie, glycol water, is used as a heat source in the trim heater according to the first embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram illustrating a liquefied gas regasification system of a ship according to a second embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram illustrating a liquefied gas regasification system of a ship according to a third embodiment of the present invention.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시예에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the objects achieved by the embodiments of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, in adding reference signs to the elements of each drawing, it should be noted that only the same elements are indicated by the same reference signs as possible even if they are indicated on different drawings. In addition, the following examples may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
후술하는 본 발명의 실시예들에서 액화가스는, 가스를 저온으로 액화시켜 수송할 수 있는 액화가스일 수 있으며, 예를 들어, LNG(Liquefied Natural Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같은 액화 석유화학 가스일 수 있다. 또는, 액화 이산화탄소, 액화 수소, 액화 암모니아 등의 액화가스일 수도 있다. 다만, 후술하는 실시예들에서는 대표적인 액화가스인 LNG가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.In embodiments of the present invention to be described later, the liquefied gas may be a liquefied gas that can be transported by liquefying the gas at a low temperature, for example, LNG (Liquefied Natural Gas), LEG (Liquefied Ethane Gas), LPG (Liquefied Gas). Petroleum Gas), liquefied ethylene gas (Liquefied Ethylene Gas), liquefied propylene gas (Liquefied Propylene Gas), such as liquefied petrochemical gas may be. Alternatively, it may be a liquefied gas such as liquefied carbon dioxide, liquefied hydrogen, or liquefied ammonia. However, in the embodiments to be described below, it will be described by taking as an example that LNG, which is a representative liquefied gas, is applied.
또한, 후술하는 본 발명의 실시예들에 따른 LNG 재기화 시스템은, 선박에 적용되는 것을 예로 들어 설명하지만, 육상 플랜트에서 적용될 수도 있다. In addition, although the LNG regasification system according to embodiments of the present invention, which will be described later, is described as an example applied to a ship, it may be applied to an onshore plant.
또한, 본 발명의 실시예들에서 LNG 재기화 선박은, LNG를 재기화시켜 가스 수요처로 공급할 수 있는 LNG 재기화 설비가 설치된 모든 종류의 선박, 즉, LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 자체 추진 능력을 갖는 선박을 비롯하여, LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit)와 같이 추진 능력을 갖지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물일 수 있다. 다만, 후술하는 실시예들에서는 LNG FSRU인 것을 예로 들어 설명하기로 한다.In addition, in embodiments of the present invention, the LNG regasification vessel is any type of vessel equipped with an LNG regasification facility capable of regasifying LNG and supplying it to a gas demander, that is, self-propelled capability such as an LNG RV (Regasification Vessel). Including a ship with However, in the embodiments to be described later, the LNG FSRU will be described as an example.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 LNG 재기화 선박은, LNG를 해상에서 재기화시키고, 재기화 가스(Regas)를 배관망을 통해 육상의 가스 수요처로 공급할 수 있다.In addition, the LNG regasification vessel according to embodiments of the present invention may regasify LNG at sea and supply regasification gas (Regas) to a gas demander on land through a pipe network.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예들에 따른 액화가스 선박의 액화가스 재기화 시스템 및 방법을 설명하기로 한다. Hereinafter, a liquefied gas regasification system and method of a liquefied gas vessel according to embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6 .
본 발명의 일 실시예들에 따른 LNG 재기화 선박은, LNG를 저장하는 LNG 저장탱크(미도시)와, LNG 저장탱크에서 생성된 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)를 처리하는 증발가스 처리부(미도시)와, LNG 저장탱크로 LNG를 적재하거나 또는 LNG 저장탱크에 저장된 LNG를 하역하는 벙커링부(미도시)와, LNG 저장탱크에 저장된 LNG를 기화시켜 육상의 가스 수요처(jetty)로 보내는 재기화 시스템을 포함할 수 있다. An LNG regasification vessel according to embodiments of the present invention includes an LNG storage tank (not shown) for storing LNG, and a boil-off gas processing unit for processing boil-off gas (BOG) generated in the LNG storage tank. (not shown), a bunkering unit (not shown) that loads LNG into an LNG storage tank or unloads LNG stored in an LNG storage tank, and vaporizes the LNG stored in the LNG storage tank and sends it to an onshore gas demander (jetty) A regasification system may be included.
본 발명의 일 실시예들에 따른 LNG 재기화 선박은 LNG 저장탱크의 LNG 적/하역 공정과 LNG의 재기화 공정을 동시에 수행할 수 있다.The LNG regasification vessel according to embodiments of the present invention may simultaneously perform the LNG loading/unloading process of the LNG storage tank and the LNG regasification process.
또한, LNG 저장탱크는 다수 대 설치될 수 있으며, LNG는 약 -161℃, 약 1.1 bar로 LNG 저장탱크에 저장되어 있을 수 있다. LNG는 대기압보다 높은 증기압을 가지며, 약 -163℃의 비등점을 갖기 때문에, LNG를 선박에서 운용하기 위해서는 안전하게 저장되어야 한다. 따라서, 본 실시예의 LNG 저장탱크는, LNG의 저장, 온도유지 및 기밀기능을 가져야 하며, 이를 위해 외부로부터의 열 유입을 차단하여 LNG의 극저온을 유지할 수 있도록 단열재 및 부속설비를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 초저온에서도 견딜 수 있는 특수재질로 제작될 수 있다.In addition, a plurality of LNG storage tanks may be installed, and the LNG may be stored in the LNG storage tank at about -161°C and about 1.1 bar. Since LNG has a vapor pressure higher than atmospheric pressure and has a boiling point of about -163°C, it must be safely stored in order to operate LNG on a ship. Therefore, the LNG storage tank of this embodiment should have the functions of storing, maintaining temperature, and airtightness of LNG, and for this purpose, it can be configured to include an insulating material and ancillary facilities to maintain the cryogenic temperature of the LNG by blocking the inflow of heat from the outside. have. In addition, it can be made of a special material that can withstand extremely low temperatures.
증발가스 처리부는 LNG 저장탱크에 LNG를 적재(loading)할 때 발생하는 증발가스 및 LNG 저장탱크에 저장된 LNG가 자연기화하여 생성된 증발가스를 처리할 수 있다.The boil-off gas processing unit may process the boil-off gas generated when LNG is loaded into the LNG storage tank and the boil-off gas generated by natural vaporization of the LNG stored in the LNG storage tank.
또한, 증발가스 처리부는, LNG 저장탱크로부터 배출된 증발가스를 엔진에서 요구하는 압력까지 압축하여 엔진의 연료로 공급하는 저압 압축기(low duty compressor)(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 저압 압축기에서 압축된 증발가스를 엔진에서 요구하는 온도로 가열하는 연료 가열기(미도시)를 더 포함할 수 있다. In addition, the BOG processing unit may include a low-duty compressor (not shown) that compresses BOG discharged from the LNG storage tank to a pressure required by the engine and supplies it as fuel of the engine. In addition, it may further include a fuel heater (not shown) for heating the boil-off gas compressed in the low-pressure compressor to a temperature required by the engine.
여기서 엔진은, 증발가스를 연료로 사용하여 전력을 생산할 수 있는 저압 엔진, 예를 들어 DFDE(Dual Fuel Diesel Electric) 엔진일 수 있다. Here, the engine may be a low-pressure engine capable of generating electric power by using boil-off gas as a fuel, for example, a Dual Fuel Diesel Electric (DFDE) engine.
또한, 증발가스 처리부는, 저압 압축기에서 압축된 증발가스를 LNG와 혼합하여 응축시키는 응축기(미도시)를 더 포함할 수 있다.In addition, the boil-off gas processing unit may further include a condenser (not shown) for condensing the boil-off gas compressed in the low-pressure compressor by mixing it with LNG.
응축기에서 응축된 증발가스, 즉 LNG는 LNG 저장탱크로 회수되거나 또는 후술하는 재기화 시스템의 고압펌프(110)로 공급될 수 있다. 응축기로 공급되는 LNG는 LNG 저장탱크로부터 고압펌프(110)로 이송되는 LNG일 수도 있고, 또는 고압펌프(110)에서 압축된 LNG일 수도 있다. BOG condensed in the condenser, ie, LNG, may be recovered to an LNG storage tank or may be supplied to a high-
한편, 응축기로부터 고압펌프(110)로 공급하는 LNG의 유량을 조절함으로써, 응축기를 석션드럼으로 활용하여, 고압펌프(110)의 전단 압력을 조절할 수도 있다.Meanwhile, by controlling the flow rate of LNG supplied from the condenser to the high-
또한, 증발가스 처리부는, LNG 저장탱크로부터 배출된 증발가스를 가스 수요처에서 요구하는 압력까지 압축하여 재기화 가스와 함께 가스 수요처로 공급하는 고압 압축기(high pressure compressor)(미도시)를 더 포함할 수도 있다. In addition, the BOG processing unit may further include a high pressure compressor (not shown) that compresses the BOG discharged from the LNG storage tank to a pressure required by the gas demander and supplies it to the gas demander together with the regasification gas. may be
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 재기화 선박의 액화가스 재기화 시스템 및 방법을 설명하기로 한다. First, a liquefied gas regasification system and method of a liquefied gas regasification vessel according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 .
본 발명의 제1 실시에에 따른 액화가스 재기화 시스템은, LNG 저장탱크에 저장된 LNG를 가스 수요처에서 요구하는 압력 또는 그 이상으로 압축하는 고압펌프(110), 고압펌프(110)에서 압축된 고압의 LNG를 열교환에 의해 기화시키는 기화기(120) 및 기화기(120)에서 기화된 재기화 가스, 즉 천연가스를 가스 수요처에서 요구하는 온도로 조절하거나 또는 기화기(120)에서 기화되지 않은 LNG를 완전히 기화시키고 가스 수요처에서 요구하는 온도로 가열하는 트림히터(130)를 포함한다. The liquefied gas regasification system according to the first embodiment of the present invention is a
또한, 본 실시예에 따른 선박의 액화가스 재기화 시스템은, 기화기(120)에서 LNG와 열교환하여 LNG를 기화시키기 위한 열원으로서 제1 열전달 매체를 순환시키는 제1 사이클, 트림히터(130)에서 천연가스를 가열하기 위한 열원으로서 제2 열전달 매체를 순환시키는 제2 사이클 및 제1 사이클을 순환하는 제1 열전달 매체와 제2 사이클을 순환하는 제2 열전달 매체를 가열하기 위한 열원으로서 해수를 공급하는 해수 펌프(410)를 포함한다. In addition, in the liquefied gas regasification system of the ship according to the present embodiment, the first cycle of circulating the first heat transfer medium as a heat source for vaporizing LNG by heat exchange with LNG in the
또한, LNG 저장탱크에는, 저장된 LNG를 배출시켜 고압펌프(110)로 공급하는 공급펌프(미도시)가 구비될 수 있다. 공급펌프는, LNG 저장탱크의 내부에 설치될 수 있고, LNG 저장탱크에 저장된 LNG에 잠긴 상태에서 운전될 수 있는 반잠수식 펌프일 수 있다. In addition, the LNG storage tank may be provided with a supply pump (not shown) for discharging the stored LNG and supplying it to the high-
본 실시예의 고압펌프(110)는, 재기화시킬 LNG를 가스 수요처에서 요구하는 재기화 가스의 압력으로 압축시켜 기화기(120)로 공급한다. 가스 수요처에서 요구하는 압력은 각 제티(jetty)별로 다르지만 일반적으로 약 50 bar 내지 100 bar 정도이다. 즉, 본 실시예의 고압펌프(110)는 LNG를 약 50 bar 내지 100 bar 또는 압력손실 등을 고려하여 그보다 일정 수준 높은 압력까지 압축시킬 수 있다. The high-
본 실시예의 기화기(120)에서는, 고압펌프(110)에서 가스 수요처에서 요구하는 재기화 가스의 압력으로 압축된 고압의 LNG가 제1 사이클을 순환하는 제1 열전달 매체와의 열교환에 의해 기화되어 기체 상태가 되거나 일부만이 기화되어 기액 혼합 상태가 될 수 있다. 기화기(120)에서 기화되는 압축 LNG의 온도는 제1 열전달 매체 및/또는 해수의 온도나 유량 등 열원의 상태에 따라 달라질 수 있다. In the
본 실시예의 트림히터(130)에서는, 기화기(120)에서 기화된 재기화 가스를, 가스 수요처에서 요구하는 온도까지 가열하여, 가스 수요처로 공급한다. 또한, 제1 열전달 매체의 열용량이 부족하여 기화기(120)에서 기화되지 않은 LNG가 있다면 트림히터(130)에서 전량이 기화되고, 가스 수요처에서 요구하는 온도까지 가열될 수 있다. In the
육상의 가스 수요처에서는 통상적으로 약 0℃ 내지 10℃, 50 bar 내지 100 bar의 재기화 가스를 요구하므로, 트림히터(130)에서는 기화기(120)로부터 육상의 가스 수요처로 공급되는 재기화 가스를 약 0℃ 내지 10℃까지 가열하여 가스 수요처로 공급할 수 있다.Onshore gas demanders typically require regasification gas of about 0° C. to 10° C., and 50 bar to 100 bar, so in the
본 실시예에 따르면, LNG 저장탱크에 저장된 LNG는 액화가스 라인(LL)을 따라 유동하며 고압펌프(110)에서 압축되고, 기화기(120)에서 기화되며, 트림히터(130)에서 가열되어 가스 수요처로 이송된다. According to this embodiment, the LNG stored in the LNG storage tank flows along the liquefied gas line (LL), is compressed by the high-
본 실시예의 제1 사이클은, 제1 열전달 매체를 순환시키는 제1 펌프(210), 제1 펌프(210)에 의해 가압된 제1 열전달 매체를 기화시키는 제1 열교환기(220), 제1 열교환기(220)에서 기화된 제1 열전달 매체를 팽창시키고, 제1 열전달 매체의 팽창일을 전력으로 전환하여 전력을 생산하는 팽창 발전기(230) 및 기화기(120)에서 LNG와의 열교환에 의해 응축된 제1 열전달 매체를 저장하는 리시버(240)를 포함한다.The first cycle of this embodiment includes a
제1 열전달 매체는, 제1 열매체 라인(RL)을 따라 유동하면서, 제1 펌프(210)에 의해 가압되고, 제1 열교환기(220)에서 기화되며, 팽창 발전기(230) 및/또는 기화기(120)에서 응축 및 냉각되고, 리시버(240)를 거쳐 제1 펌프(210)로 순환되도록 형성되는 루프 사이클을 순환한다. The first heat transfer medium, while flowing along the first heat medium line RL, is pressurized by the
본 실시예의 제1 열교환기(220)에서 제1 열전달 매체는, 해수펌프(410)에 의해 흡입되고 제1 해수라인(SL1)을 따라 제1 열교환기(220)로 공급된 해수와의 열교환에 의해 기화된다. In the
제1 열교환기(220)에서 해수는 제1 열전달 매체를 기화시키면서 냉각되고, 냉각된 해수는 제1 해수라인(SL1)을 따라 제1 열교환기(220)로부터 배출된다.In the
본 실시예에서는 제1 열교환기(220)에서 제1 열전달 매체를 기화시키는 열원으로서 해수가 사용되는 것을 예로 들어 설명하지만, 열원은 선내 스팀 생성기(미도시)에서 생산된 스팀을 사용할 수도 있고, 해수와 스팀을 상호 보완적으로 사용할 수도 있을 것이다. In this embodiment, seawater is used as a heat source for vaporizing the first heat transfer medium in the
해수와 스팀을 상호 보완적으로 사용한다는 것은, 예를 들어, 제1 열교환기(220)는 해수와 스팀과 제1 열전달 매체를 열교환시키는 3 스트림 열교환기로 구비하는 것을 포함할 수 있다. 또는 해수와 제1 열전달 매체가 열교환하는 1단 열교환기와 스팀과 제1 열전달 매체가 열교환하는 2단 열교환기를 직렬로 설치하여 제1 열전달 매체가 단계적으로 가열되도록 할 수도 있으며, 또는 해수와 제1 열전달 매체가 열교환하는 1단 열교환기와 스팀과 제1 열전달 매체가 열교환하는 2단 열교환기를 병렬로 설치하여 제1 열교환기(220)에서의 제1 열전달 매체의 가열 온도를 조절할 수도 있을 것이다. 또는, 해수를 스팀과의 열교환에 의해 가열하는 해수 가열기를 추가로 구비하고, 해수 가열기에서 가열된 해수를 제1 열교환기(220)로 공급할 수도 있을 것이다. Complementary use of seawater and steam may include, for example, providing the
또한, 본 실시예의 제1 열교환기(220)는 쉘 앤 튜브 열교환기(shell and tube heat exchanger) 또는 판형 열교환기(plate heat exchanger)일 수 있다. In addition, the
제1 열교환기(220)에서 해수에 의해 기화 또는 가열된 제1 열전달 매체는 팽창 발전기(expander-generator)(230)로 공급되어 팽창되고, 제1 열전달 매체의 팽창일은 전력으로 전환된다. 팽창 발전기(230)에서 생산된 전력은 선내 전력 수요처에서 사용될 수 있다. The first heat transfer medium vaporized or heated by seawater in the
한편, 본 실시예에 따르면, 본 실시예의 제1 열매체 라인(RL)은, 팽창 발전기(230)의 상류에서 분기되며 제1 열교환기(220)에서 기화된 제1 열전달 매체가 팽창 발전기(230)를 우회하여, 즉 팽창 발전기(230)를 거치지 않고 제1 열교환기(220)로부터 기화기(120)로 직접 공급되도록 연결되는, 제1 분기라인(RL1)을 포함한다. On the other hand, according to the present embodiment, the first heat medium line RL of this embodiment is branched from the upstream of the
팽창 발전기(230)의 고장 등 팽창 발전기(230)를 사용할 수 없을 때에는, 제1 분기라인(RL1)을 활용하여 제1 열교환기(220)가 제1 분기라인(RL1)을 통해 기화기(120)로 공급되도록 함으로써, 재기화 시스템에 영향을 미치지 않도록 한다.When the
또한, 제1 분기라인(RL1)을 활용하여, 기화기(120)로 공급되는 제1 열전달 매체의 온도 및 유량을 조절할 수도 있고, 팽창 발전기(230)에서의 전력 생산량을 조절할 수도 있을 것이다. In addition, by utilizing the first branch line RL1, the temperature and flow rate of the first heat transfer medium supplied to the
팽창 발전기(230)에서는 제1 열교환기(220)에서 해수와의 열교환에 의해 기화 또는 가열된 제1 열전달 매체가 팽창하면서 압력이 낮아지고 및 온도가 낮아질 수 있다. In the
팽창 발전기(230)에서 팽창된 제1 열전달 매체는 제1 열매체 라인(RL1)을 따라 기화기(120)로 공급되어 LNG와 열교환하면서 냉각 또는 응축된다. 기화기(120)에서 냉각 또는 응축된 제1 열전달 매체는 제1 열매체 라인(RL1)을 따라 리시버(240)로 이송된다. The first heat transfer medium expanded by the
본 실시예의 리시버(240)는 기화기(120)에서 응축된 제1 열전달 매체가 모이는 가압 베슬(pressure vessel)로서, 제1 사이클을 순환하는 제1 열전달 매체의 유량 및 압력을 제어하는 등 완충 탱크로서의 역할도 가진다. 리시버(240)는 후술하는 제2 밸브(RV)의 제어에 의하여 내부 압력이 일정하게 유지될 수 있다. The
본 실시예에서 제1 열전달 매체는, 제1 사이클을 순환하면서 상변화를 수반하는 물질 또는 혼합물로 선택될 수 있다. In this embodiment, the first heat transfer medium may be selected as a material or mixture that undergoes a phase change while circulating the first cycle.
즉, 제1 열전달 매체는, 제1 열교환기(220)에서 해수와 열교환하며 기화된다. 또한, 팽창-발전기(230)에서 팽창에 의해 응축될 수 있고, 기화기(120)에서 LNG와의 열교환에 의해 응축될 수 있다. That is, the first heat transfer medium is vaporized while exchanging heat with seawater in the
본 실시예에서 제1 열전달 매체는, 기본적으로 화재 및 폭발의 위험이 없는 자연 냉매, HFC계(Hydrofluorocarbons) 및 HFO계(Hydrofluorolefin) 냉매를 단일 또는 혼합하여 사용할 수 있고, 예를 들어, R-23, R-32, R-134a, R-407c, R-410A 등이 단일로, 또는 혼합된 상태로 적용될 수 있다. In this embodiment, the first heat transfer medium may use a natural refrigerant, HFC-based (hydrofluorocarbons) and HFO-based (hydrofluorolefin) refrigerants, which are basically non-risk of fire and explosion, singly or mixed, for example, R-23 , R-32, R-134a, R-407c, R-410A, etc. may be applied singly or in a mixed state.
한편, 팽창 발전기(230)에서 제1 열전달 매체는 등엔트로피 팽창하고, 이 과정에서 제1 열전달 매체의 온도는 감소하게 된다.On the other hand, in the
예를 들어, 제1 열교환기(220)에서 기화 또는 가열되어 배출되는 제1 열전달 매체가 11℃, 5 barG이고, 팽창 발전기(230)에서 2 barG까지 팽창된다면, 제1 열전달 매체의 온도는 약 -10.5℃까지 떨어진다. 팽창 발전기(230)로부터 배출되는 -10.5℃의 제1 열전달 매체가 기화기(120)에서 LNG를 기화시키기 위한 열원으로 공급된다면, 기화기(120)로부터 배출되는 천연가스의 최소온도 조건, 예를 들어 8℃를 충족시킬 수 없다.For example, if the first heat transfer medium vaporized or heated and discharged in the
따라서, 본 실시예에 따르면, 기화기(120)로부터 가스 수요처로 공급하는 천연가스를 가스 수요처에서 요구하는 최소온도 조건 이상으로 트림히터(130)를 더 포함한다. Therefore, according to the present embodiment, the natural gas supplied from the
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 열교환기(220)에서 기화된 제1 열전달 매체가, 팽창 발전기(230)에서 전력을 생산하면서 온도가 낮아지고, 그에 따라 기화기(120)로 공급되는 제1 열전달 매체의 부족한 열용량을 트림히터(130)에서 보충해줄 수 있다. As such, according to an embodiment of the present invention, the temperature of the first heat transfer medium vaporized in the
본 실시예에서는 팽창 발전기(230)에서 제1 열전달 매체에 의해 전력을 생산하므로, 상술한 재기화 선박에 설치되는 발전 엔진의 부하를 낮추고, 연료 소모량을 줄일 수 있다. In this embodiment, since the
트림히터(130)에서는 제2 사이클을 순환하는 제2 열전달 매체와 천연가스가 열교환하여 천연가스는 최소온도 조건, 즉 가스 수요처에서 요구하는 온도 또는 그 이상으로 가열되고 제2 열전달 매체는 천연가스의 냉열을 회수하여 냉각 또는 응축된다. In the
본 실시예의 제2 사이클은, 제2 열전달 매체를 순환시키는 제2 펌프(310)와, 제2 열전달 매체를 가열 또는 기화시키는 제2 열교환기(320)와, 트림히터(130)에서 열교환 후 배출되는 제2 열전달 매체를 안정화시키는 팽창탱크(330)를 포함한다. In the second cycle of this embodiment, the
제2 열전달 매체는, 제2 열매체 라인(GL)을 따라 유동하면서, 제2 펌프(310)에 의해 가압되고, 제2 열교환기(320)에서 기화 또는 가열되며, 트림히터(130)에서 냉각 또는 응축되고, 팽창탱크(330)를 거쳐 제2 펌프(310)로 순환되도록 형성되는 루프 사이클을 순환한다. The second heat transfer medium is pressurized by the
본 실시예의 제2 열교환기(320)에서 제2 열전달 매체를 가열하는 열원은, 해수펌프(410)에 의해 흡입되고 제2 해수라인(SL2)을 따라 제2 열교환기(320)로 공급된 해수일 수 있다. The heat source for heating the second heat transfer medium in the
제2 열교환기(320)에서 제2 열전달 매체를 기화 또는 가열시키면서 냉각된 해수는 제2 해수라인(SL2)을 따라 외부로 배출될 수 있다.The seawater cooled while vaporizing or heating the second heat transfer medium in the
또한, 본 실시예에서는, 제2 열교환기(320)에서 제2 열전달 매체를 기화 또는 가열시키는 열원으로서 해수가 사용되는 것을 예로 들어 설명하지만, 열원은 선내 스팀 생성기에서 생산된 스팀을 사용할 수도 있고, 상술한 제1 열교환기(220)의 경우와 마찬가지로 해수와 스팀을 상호 보완적으로 사용할 수도 있을 것이다. In addition, in this embodiment, although seawater is used as an example as a heat source for vaporizing or heating the second heat transfer medium in the
또한, 본 실시예의 제2 열교환기(320)는 판형 열교환기(plate heat exchanger)일 수 있다.In addition, the
본 실시예의 팽창탱크(330)는 제2 열교환기(320)에서의 열교환에 의해 제2 열전달 매체의 온도 변화에 따른 부피 팽창에 대응하기 위한 완충기로서의 역할을 가진다. The
또한, 팽창탱크(330)에서는, 제2 열전달 매체에 침입된 공기(air) 등 이물질을 제2 열전달 매체로부터 분리될 수 있고, 트림 히터(130)에서 천연가스가 누출(leak)되어 제2 열전달 매체로 가스가 유입된 경우, 제2 열전달 매체로 유입된 가스도 제2 열전달 매체로부터 분리될 수 있다. In addition, in the
본 실시예에서 제2 열전달 매체는 글리콜 워터(glycol water)일 수 있다. In this embodiment, the second heat transfer medium may be glycol water.
팽창 발전기(230)에서는 제1 열교환기(220)에서 해수와의 열교환에 의해 기화 또는 가열된 제1 열전달 매체가 팽창하면서 압력이 낮아지고 및 온도도 낮아진다. In the
제1 열교환기(220)에서 열원으로 사용되는 해수의 온도가 가스 수요처의 최소온도 조건보다 충분히 높은 경우를 제외하면, 제1 열전달 매체의 팽창 발전기(230)에서의 압력 변화 과정에서 온도 강하가 매우 크고, 제1 열전달 매체의 열용량이 작아 천연가스를 최소온도 조건 이상으로 가열하는데 어려움이 있다. Except when the temperature of the seawater used as a heat source in the
따라서, 본 실시예에 따르면, 천연가스를 최소온도 조건 이상으로 가열(trim heating)하기 위한 중간 열매체로서 제2 열전달 매체, 즉 글리콜 워터를 사용할 수 있다. Therefore, according to the present embodiment, the second heat transfer medium, that is, glycol water, may be used as an intermediate heating medium for trim heating the natural gas above the minimum temperature condition.
일반적으로 고압펌프(110)를 이용하여 LNG를 최소 압력조건 이상으로 압축하고, 기화기(120)에서 최소 온도조건 이상으로 기화 및 가열되어야 한다. 예를 들어, 기화기(120)로부터 배출되는 천연가스의 최소 온도조건이 8℃라고 하면, 이를 충족시키기 위해 기화기(120)로 공급되는 제1 열전달 매체의 온도는 최소 온도조건인 8℃보다 높아야 한다. 일반적인 열교환기에서 가열유체와 피가열유체 간의 최소 온도차가 2~3℃임을 고려하면, 기화기(120)로 공급되는 제1 열전달 매체의 온도는 약 11℃ 이상이어야 한다. In general, LNG is compressed above the minimum pressure condition by using the high-
또한, 본 실시예에서 제1 열전달 매체는 제1 열교환기(220)에서 해수와의 열교환에 의해 가열되므로, 마찬가지로 일반적인 열교환기의 가열유체와 피가열유체 간의 최소 온도차를 고려하면, 제1 열교환기(220)로 공급되는 해수의 온도는 약 14℃ 이상이어야 한다. In addition, in this embodiment, since the first heat transfer medium is heated by heat exchange with seawater in the
그러나, 제1 열교환기(220)에서 제1 열전달 매체가 11℃로 가열되었다고 하더라도, 상술한 바와 같이 팽창 발전기(230)에서 전력을 생산하면서 제1 열전달 매체의 온도는 -10.5℃까지 낮아질 수 있다. However, even if the first heat transfer medium is heated to 11 ℃ in the
따라서, 본 실시예에 따르면 필수적으로 트림히터(130)를 이용하여, 기화기(120)에서 기화된 천연가스를 가스 수요처의 최소 온도조건, 즉 천연가스의 최종 송출 온도까지 가열해주어야 한다.Therefore, according to the present embodiment, it is necessary to heat the natural gas vaporized in the
만약, 제1 열교환기(220)로부터 팽창 발전기(230)로 공급되는 제1 열전달 매체의 일부를 분기시켜 트림 히터(130)에서 천연가스를 가열하기 위한 열전달 매체로 사용하게 되면, 해수의 온도가 충분히 높아 제1 열교환기(220)에서 열교환하는 제1 열전달 매체와 해수와의 온도차가 최소 수준 이상으로 높은 경우를 제외하고는, 트림히터(130)에서의 열교환 성능이 충분하지 않아 천연가스를 최종 송출 온도까지 가열할 수 없는 문제가 발생할 수 있다. If a portion of the first heat transfer medium supplied from the
이는, 도 3을 참조하면, 제1 열전달 매체의 낮은 열용량으로 인해 트림히터(130)의 내부에서 핀치 포인트가 결정되기 때문에, 실제 운전 시 트림히터(130)의 열교환 성능이 나오지 않아 천연가스를 최종 송출 온도까지 가열되지 않는다. 3, because the pinch point is determined inside the
그러나, 본 실시예에 따르면, 제1 열교환기(220)에서 해수와의 열교환에 의해 제1 열전달 매체, 즉 냉매는 기화기(120)의 열원으로만 사용하고, 제2 열교환기(320)에서 해수와의 열교환에 의해 가열한 제2 열전달 매체, 즉 글리콜 워터를 트림히터(130)의 열원으로 공급하여 핀치 포인트가 트림히터(130)의 내부에서 발생되지 않도록 함으로써(도 4 참조), 충분한 열교환 성능을 확보하고 천연가스를 최종 송출 온도까지 안정적으로 가열할 수 있다. However, according to this embodiment, the first heat transfer medium, ie, the refrigerant, is used only as a heat source of the
또한, 재기화 시스템의 초기 기동시에는, LNG가 기화기(120)로 공급되지 않으면 제1 열전달 매체가 기화기(120)에서 응축되지 않으므로, 제1 열전달 매체의 순환이 불가능하기 때문에, LNG와 제1 열전달 매체의 공급 균형을 잘 유지하면서 기화기(120)의 부하를 증가시켜야 한다. 이는 운전상에 많은 어려움을 야기한다. In addition, when the regasification system is initially started, if LNG is not supplied to the
그러나, 본 실시예에 따르면, 트림히터(130)에서 천연가스를 가열하기 위한 제2 열전달 매체로서 글리콜 워터를 사용함으로써, 재기화 시스템의 초기 기동시에, LNG 공급량과 제1 열전달 매체의 열 균형이 맞지 않아 LNG가 기화기(120)로 넘어가는 상황이 방지되어 안정적인 운전이 가능하다. However, according to the present embodiment, by using glycol water as the second heat transfer medium for heating the natural gas in the
또한, 본 실시예에 따르면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 해수펌프(410)와, 제1 열교환기(220)와 제2 열교환기(320)는 데크 하부 기계실(machinery space)에 배치되고, 기화기(120)와 트림히터(130)는 상부 데크(upper deck) 상에 배치된다. In addition, according to this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the
데크 하부에 설치되는 해수펌프(410)를 이용하여 흡입한 해수를, 상부 데크 상에 배치되는 기화기(120)와 트림히터(130)로 직접 공급하는 경우, 즉, 해수와 LNG를 직접 열교환시키는 경우에는, 해수펌프(410)의 동력소모가 과도하게 커지게 된다. When seawater sucked using the
그러나, 본 실시예와 같이, 제1 사이클을 두고 데크 하부 기계실에 배치되는 제1 열교환기(220)에서 해수펌프(410)에 의해 흡입된 해수와 제1 열전달 매체를 열교환시키고 해수에 의해 가열된 제1 열전달 매체로 기화기(120)에서 LNG를 기화시키며, 제2 사이클을 두고 데크 하부 기계실에 배치되는 제2 열교환기(320)에서 해수와 제2 열전달 매체를 열교환시켜 해수에 의해 가열된 제2 열전달 매체로 트림히터(130)에서 천연가스를 가열함으로써, 해수펌프(410)의 필요 수두가 낮아져 동력 소모가 작아진다. However, as in this embodiment, with a first cycle, the first heat transfer medium is exchanged with seawater sucked by the
이때, 제1 열전달 매체 및/또는 제2 열전달 매체를 순환시키기 위한 제1 펌프(210) 및/또는 제2 펌프(310)의 동력 소모가 추가되기는 하지만, 해수에 비해 그 순환량이 크지 않기 때문에 전체적인 동력 소모는 저감되는 것이다.At this time, although the power consumption of the
이러한 동력 저감 효과는, 해수를 LNG와 직접 열교환시켜 LNG를 재기화시키는 경우와 비교하여, 글리콜 워터를 활용하여 LNG를 해수와의 간접 열교환시켜 재기화시키는 경우에는 약 30% 수준이고, 본 실시예와 같이 제1 사이클과 제2 사이클을 혼합하여 사용하는 경우에는 약 45% 수준에 달한다. This power reduction effect is about 30% in the case of regasification by indirect heat exchange of LNG with seawater using glycol water, compared to the case of regasification of LNG by directly exchanging seawater with LNG, as in this example. When the first cycle and the second cycle are mixed and used, the level reaches about 45%.
다음으로, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 재기화 시스템의 온도 제어 방법에 대하여 설명하기로 한다. 도 2에는 제어 방법을 설명하기 위한 제어수단을 추가로 도시하면서도 간결하게 하기 위하여, 도 1에 도시된 본 실시예에 따른 재기화 시스템의 일부 구성이 생략되어 있다. Next, a method for controlling the temperature of the regasification system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 . In FIG. 2, some configurations of the regasification system according to the present embodiment shown in FIG. 1 are omitted in order to further illustrate the control means for explaining the control method and to simplify it.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 재기화 시스템은, 리시버(240)의 내부 압력을 측정하는 제2 압력 측정부(PT2)와, 제1 열매체 라인(RL)으로부터 기화기(120)의 상류에서 분기되어 리시버(240)로 연결되는 제2 분기라인(RL2)을 더 포함하며, 제2 분기라인(RL2)에는 제2 밸브(RV)가 설치된다. Referring to FIG. 2 , the regasification system according to the present embodiment includes a second pressure measuring unit PT2 for measuring the internal pressure of the
또한, 제2 압력 측정부(PT2)의 압력 측정값에 따라, 팽창 발전기(230) 및/또는 제1 열교환기(220)로부터 기화기(120)로 공급되는 제1 열전달 매체 중에서 기화기(120)를 우회하여 리시버(240)로 공급되는 제1 열전달 매체의 유량을 제어하기 위하여 제2 밸브(RV)를 제어하는 제2 압력 제어부(PIC2)를 더 포함한다.In addition, according to the pressure measurement value of the second pressure measuring unit PT2, the
또한, 제2 밸브(RV)는 기화기(120)로부터 트림히터(130)로 공급되는 천연가스의 온도를 측정하는 제3 온도 제어부(TIC3)의 온도 측정값에 따라서도 제어될 수 있다. In addition, the second valve RV may be controlled according to a temperature measurement value of the third temperature controller TIC3 that measures the temperature of the natural gas supplied from the
제2 제어부(LS2)는 제2 압력 제어부(PIC2)에서 전송하는 제2 분기라인(RL2)으로 분기시킬 제1 열전달 매체의 유량과, 제3 온도 제어부(TIC3)에서 전송하는 기화기(120)에서 트림히터(130)로 공급되는 천연가스의 온도를 유지하기 위해서 제2 분기라인(RL2)으로 분기시킬 제1 열전달 매체의 유량을 모두 참고하여, 제2 밸브(RV)의 개도량 및 개폐를 제어할 수 있다.The second control unit LS2 includes the flow rate of the first heat transfer medium to be branched to the second branch line RL2 transmitted from the second pressure control unit PIC2, and the
본 실시예의 제2 제어부(LS2)는 제2 압력 제어부(PIC2)와 제3 온도 제어부(TIC3)에서 전송하는 제2 분기라인(RL2)으로 분기시킬 제1 열전달 매체의 유량을 제어하기 위한 제2 밸브(RV)의 개도량 중에서 더 작은 값을 선택하여 제2 밸브(RV)를 제어하는 로우 셀렉터(low selector)를 포함할 수 있다. The second control unit LS2 of this embodiment is a second control unit for controlling the flow rate of the first heat transfer medium to be branched to the second branch line RL2 transmitted from the second pressure control unit PIC2 and the third temperature control unit TIC3. A low selector for controlling the second valve RV by selecting a smaller value among the opening degrees of the valve RV may be included.
예를 들어, 제2 압력 측정부(PT2)에서 측정한 리시버(240)의 압력 측정값이 설정값보다 낮으면, 제2 압력 제어부(PIC2)는 제2 밸브(RV)의 개도량을 증가시켜 기화기(120)를 우회하여 리시버(240)로 이송되는 제1 열전달 매체의 유량을 증가시키도록 제2 제어부(LS2)로 신호를 전송한다. For example, when the pressure measurement value of the
또한, 제3 온도 제어부(TIC3)는 기화기(120)로부터 트림히터(130)로 공급되는 천연가스의 온도가 설정값보다 낮으면, 제2 밸브(RV)의 개도량을 감소시켜 기화기(120)를 우회하는 제1 열전달 매체의 유량을 감소시키도록 제2 제어부(LS2)로 신호를 전송한다. In addition, when the temperature of the natural gas supplied from the
이때, 제2 제어부(LS2)는 제2 압력 제어부(PIC2)에서 전송한 제2 밸브(RV)의 개도량과 제3 온도 제어부(TIC3)에서 전송한 제2 밸브(RV)의 개도량을 참고하여, 더 작은 값의 개도율을 선택하여 제2 밸브(RV)를 제어한다. 즉, 기화기(120)를 우회시킬 제1 열전달 매체의 유량을 최소로 하면서 제어한다. At this time, the second control unit LS2 refers to the opening amount of the second valve RV transmitted from the second pressure control unit PIC2 and the opening amount of the second valve RV transmitted from the third temperature control unit TIC3. Thus, the second valve RV is controlled by selecting an opening rate of a smaller value. That is, the flow rate of the first heat transfer medium to bypass the
또한, 본 실시예에 따른 재기화 시스템은, 트림히터(130)로부터 가스 수요처로 이송되는 천연가스의 온도를 측정하는 제1 온도 측정부(TT1)와, 트림히터(130)로부터 가스 수요처로 이송되는 천연가스의 압력을 측정하는 제1 압력 측정부(PT1)와, 트림히터(130)로부터 가스 수요처로 이송되는 천연가스의 유량을 측정하는 제1 유량 측정부(FT1)를 포함한다.In addition, the regasification system according to the present embodiment includes a first temperature measuring unit TT1 for measuring the temperature of natural gas transferred from the
또한, 본 실시예에 따른 재기화 시스템은, 제1 온도 측정부(TT1)에서 측정한 온도 측정값에 따라 트림히터(130)로부터 가스 수요처로 이송되는 천연가스의 온도를 일정하게 유지시키는 제1 온도 제어부(TIC1)와, 제1 온도 측정부(TT1), 제1 압력 측정부(PT1) 및 제1 유량 측정부(FT1)의 측정값에 따라 트림히터(130)로부터 가스 수요처로 이송되는 천연가스의 유량을 조절하는 제1 유량 제어부(FIC1)를 더 포함한다. In addition, in the regasification system according to the present embodiment, the first temperature measurement unit TT1 maintains a constant temperature of natural gas transferred from the
또한, 본 실시예에 따른 재기화 시스템은, 트림히터(130)로부터 배출되는 제2 열전달 매체의 온도를 측정하는 제2 온도 측정부(TT2)와, 제2 온도 측정부(TT2)의 온도 측정값에 따라 트림히터(130)로부터 배출되는 제2 열전달 매체의 온도를 일정하게 유지시키는 제2 온도 제어부(TIC2)를 더 포함한다. In addition, in the regasification system according to the present embodiment, the second temperature measurement unit TT2 for measuring the temperature of the second heat transfer medium discharged from the
또한, 본 실시예에 따른 재기화 시스템은, 고압펌프(110)로부터 기화기(120)로 공급되는 LNG가 유동하는 액화가스 라인(LL)에 설치되는 제1 밸브(LV)를 더 포함한다. In addition, the regasification system according to the present embodiment further includes a first valve LV installed in the liquefied gas line LL through which LNG supplied from the
제1 제어부(LS1)는, 제1 온도 제어부(TIC1)의 전송값과, 제2 온도 제어부(TIC2)의 전송값과, 제1 유량 제어부(FIC1)의 전송값을 참조하여, 제1 밸브(LV)의 개도량을 조절할 수 있다. The first control unit LS1 refers to the transmission value of the first temperature control unit TIC1, the transmission value of the second temperature control unit TIC2, and the transmission value of the first flow rate control unit FIC1, and refers to the first valve ( LV) can be adjusted.
예를 들어, 제1 유량 측정부(FT1)에서 측정한 유량 측정값이 가스 수요처에서 요구하는 값보다 작으면, 제1 제어부(LS1)는 제1 유량 제어부(FIC1)의 신호에 따라 제1 밸브(LV)의 개도량을 증가시켜, 고압펌프(110)로부터 기화기(120)로 공급되는 LNG의 유량을 증가시킴으로써 필요한 재기화량을 만족시킬 수 있다.For example, when the measured flow rate measured by the first flow rate measurement unit FT1 is smaller than a value required by the gas demander, the first control unit LS1 may control the first valve according to a signal from the first flow rate control unit FIC1. By increasing the opening degree of the LV, the required amount of regasification can be satisfied by increasing the flow rate of LNG supplied from the high-
또한, 예를 들어 제1 온도 측정부(TT1)에서 측정한 온도 측정값이 최소 온도조건에 미치지 못하면, 제1 제어부(LS1)는 제1 온도 제어부(TIC1)의 신호에 따라 제1 밸브(LV)의 개도량을 감소시켜, 고압펌프(110)로부터 기화기(120)로 공급되는 LNG의 유량을 감소시킴으로써 필요한 재기화 온도에 맞춰줄 수 있다. Also, for example, if the temperature measurement value measured by the first temperature measurement unit TT1 does not reach the minimum temperature condition, the first control unit LS1 controls the first valve LV according to the signal of the first temperature control unit TIC1. ), it is possible to adjust the required regasification temperature by reducing the flow rate of LNG supplied from the high-
또한, 예를 들어 제2 온도 측정부(TT2)에서 측정한 온도 측정값이 설정값에 근접하게 되면, 제1 제어부(LS1)는 제2 온도 제어부(TIC)의 신호에 따라 제1 밸브(LV)의 개도량을 감소시켜, 고압펌프(110)로부터 기화기(120)로 공급되는 LNG의 유량을 감소시킴으로써 제2 열전달 매체의 트림히터(130) 출구 온도를 최소 온도 이상으로 유지시킬 수 있다.Also, for example, when the temperature measurement value measured by the second temperature measurement unit TT2 approaches the set value, the first control unit LS1 controls the first valve LV according to a signal from the second temperature control unit TIC. ), thereby reducing the flow rate of LNG supplied from the high-
본 실시예의 제1 제어부(LS1)는 제1 유량 제어부(FIC1), 제1 온도 제어부(TIC1) 및 제2 온도 제어부(TIC2)의 신호 중에서, 가장 작은 값을 선택하여, 즉, 제1 밸브(LV)의 최소 개도량을 선택하여 제1 밸브(LV)의 개도를 제어하는 로우 셀렉터를 포함할 수 있다. The first control unit LS1 of this embodiment selects the smallest value among the signals of the first flow control unit FIC1, the first temperature control unit TIC1, and the second temperature control unit TIC2, that is, the first valve ( A row selector may be included to control the opening degree of the first valve LV by selecting the minimum opening degree of the LV.
다음으로, 도 5를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 재기화 선박의 액화가스 재기화 시스템 및 방법을 설명하기로 한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 재기화 선박의 액화가스 재기화 시스템은, 상술한 제1 실시예의 변형예로서, 제2 사이클을 포함하지 않는다는 점에서 제1 실시예와 차이가 있다. 이하, 상술한 제1 실시예와의 차이점을 중점적으로 설명하기로 하며, 동일한 부재에 대해서는 구체적인 설명을 생략하기로 한다. 구체적인 설명을 생략하더라도 그 기능과 효과는 동일하게 적용될 수 있을 것이다.Next, a liquefied gas regasification system and method of a liquefied gas regasification vessel according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5 . The liquefied gas regasification system of the liquefied gas regasification vessel according to the second embodiment of the present invention is a modification of the first embodiment described above, and is different from the first embodiment in that it does not include a second cycle. Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described, and detailed descriptions of the same members will be omitted. Even if a detailed description is omitted, its functions and effects may be equally applied.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 LNG 재기화 시스템은, 고압펌프(미도시), 기화기(120), 트림히터(130), 제1 사이클 및 해수 펌프(410)를 포함하고, 해수 펌프(410)에 의해 흡입된 해수가 트림 히터(130)로 공급되는 경로와 트림 히터(130)로부터 해수가 배출되는 경로를 제공하는 제3 해수라인(SL3)을 더 포함한다. Referring to FIG. 5 , the LNG regasification system of this embodiment includes a high pressure pump (not shown), a
즉, 제2 사이클을 포함하여 제2 열전달 매체를 순환시키고, 제2 열전달 매체에 의해 해수와 재기화 가스를 간접 열교환시키는 트림히터(130)에서 재기화 가스를 최종 송출 온도까지 가열하는 제1 실시예와는 달리, 본 실시예에서는, 트림히터(130)에서 제1 열원, 즉, 해수 펌프(410)에 의해 공급되는 해수와 재기화 가스를 직접 열교환시켜 재기화 가스를 최종 송출 온도까지 가열한다.That is, the first practice of circulating the second heat transfer medium including the second cycle and heating the regasification gas to the final delivery temperature in the
본 실시예의 트림 히터(130)에서는, 기화기(120)에서 기화된 재기화 가스를, 가스 수요처에서 요구하는 온도, 즉, 최종 송출 온도까지 가열하여, 가스 수요처로 공급한다. 또한, 제1 열전달 매체의 열용량이 부족하여 기화기(120)에서 기화되지 않은 LNG가 있다면 트림히터(130)에서 전량이 기화되고, 가스 수요처에서 요구하는 온도까지 가열될 수 있다. In the
육상의 가스 수요처에서는 통상적으로 약 0℃ 내지 10℃, 50 bar 내지 100 bar의 재기화 가스를 요구하므로, 트림히터(130)에서는 기화기(120)로부터 육상의 가스 수요처로 공급되는 재기화 가스를 약 0℃ 내지 10℃까지 가열하여 가스 수요처로 공급할 수 있다.Onshore gas demanders typically require regasification gas of about 0° C. to 10° C., and 50 bar to 100 bar, so in the
본 실시예의 트림히터(130)는 쉘 앤 튜브 타입의 열교환기일 수 있으며, BFU(Blow Filter Unit) 기능이 탑재된 것일 수 있다. 상술한 제1 실시예의 변형예로서, 제2 열교환기(320)에서 해수와의 열교환에 의해 가열된 제2 열전달 매체를 제1 열교환기(220)에서 제1 열전달 매체와 열교환시켜 제1 열전달 매체를 기화시킨다는 점에서, 해수 펌프(410)에 의해 흡입된 해수와 제1 열전달 매체를 제1 열교환기(220)에서 열교환시켜 제1 열전달 매체를 기화시키는 제1 실시예와 차이가 있다.The
본 실시예에 따르면, LNG 저장탱크에 저장된 LNG는 액화가스 라인(LL)을 따라 유동하며 고압펌프(110)에서 압축되고, 기화기(120)에서 기화되며, 트림히터(130)에서 가열되어 가스 수요처로 이송된다.According to this embodiment, the LNG stored in the LNG storage tank flows along the liquefied gas line (LL), is compressed by the high-
본 실시예의 기화기(120)는 미세유로가 형성된 열교환기일 수 있고, 예를 들어 인쇄회로기판형 열교환기(PCHE; Printed Circuit Heat Exchanger)일 수 있다. The
본 실시예의 제1 사이클은, 제1 펌프(210), 제1 열교환기(220), 팽창 발전기(230) 및 리시버(240)를 포함한다.The first cycle of this embodiment includes a
본 실시예의 제1 열교환기(220)에서 제1 열전달 매체는, 해수펌프(410)에 의해 흡입되고 제1 해수라인(SL1)을 따라 제1 열교환기(220)로 공급된 해수와의 열교환에 의해 기화된다. In the
제1 열교환기(220)에서 해수는 제1 열전달 매체를 기화시키면서 냉각되고, 냉각된 해수는 제1 해수라인(SL1)을 따라 제1 열교환기(220)로부터 배출된다.In the
본 실시예에서는 제1 열교환기(220)에서 제1 열전달 매체를 기화시키는 열원으로서 해수가 사용되는 것을 예로 들어 설명하지만, 열원은 선내 스팀 생성기(미도시)에서 생산된 스팀을 사용할 수도 있고, 해수와 스팀을 상호 보완적으로 사용할 수도 있을 것이다. In this embodiment, seawater is used as a heat source for vaporizing the first heat transfer medium in the
또한, 본 실시예의 제1 열교환기(220)는 판형 열교환기(plate heat exchanger)일 수 있으며, 용접형(welded type)일 수 있다. In addition, the
제1 열교환기(220)에서 해수에 의해 기화 또는 가열된 제1 열전달 매체는 팽창 발전기(expander-generator)(230)로 공급되어 팽창되고, 제1 열전달 매체의 팽창일은 전력으로 전환된다. 팽창 발전기(230)에서 생산된 전력은 선내 전력 수요처에서 사용될 수 있다. The first heat transfer medium vaporized or heated by seawater in the
본 실시예의 제1 열매체 라인(RL)은, 제1 분기라인(RL1)을 포함하여 팽창 발전기(230)의 고장 등 팽창 발전기(230)를 사용할 수 없을 때에도 재기화 시스템에 영향을 미치지 않도록 할 수 있고, 기화기(120)로 공급되는 제1 열전달 매체의 온도 및 유량, 팽창 발전기(230)에서의 전력 생산량 등을 조절할 수도 있다. The first heating medium line RL of this embodiment may not affect the regasification system even when the
팽창 발전기(230)에서 팽창된 제1 열전달 매체는 기화기(120)로 공급되어 냉각 또는 응축된 후 리시버(240)로 이송된다. The first heat transfer medium expanded by the
또한 본 실시예의 제1 열매체 라인(RL)은 제2 분기라인(RL2)을 포함하여, 기화기(120)로 공급되는 제1 열전달 매체의 유량, 기화기(120)에서 기화되어 배출되는 재기화 가스의 온도 및 리시버(240)의 압력 등을 조절할 수 있다. In addition, the first heat medium line (RL) of this embodiment includes the second branch line (RL2), the flow rate of the first heat transfer medium supplied to the
한편, 재기화 시스템의 초기 기동시에는, LNG가 기화기(120)로 공급되지 않으면 제1 열전달 매체가 기화기(120)에서 응축되지 않으므로 제1 열전달 매체의 순환이 불가능하기 때문에, LNG와 제1 열전달 매체의 공급 균형을 잘 유지하면서 기화기(120)의 부하를 증가시켜야 한다. 이는 운전상에 많은 어려움을 야기한다.On the other hand, when the regasification system is initially started, if LNG is not supplied to the
그러나, 본 실시예에 따르면, 트림히터(130)에서 해수를 이용하여 재기화 가스를 가열함으로써, 재기화 시스템의 초기 기동시에, LNG 공급량과 제1 열전달 매체의 열 균형이 맞지 않아 LNG가 기화기(120)로 넘어가는 상황이 방지되어 안정적인 운전이 가능하다.However, according to the present embodiment, by heating the regasification gas using seawater in the
본 실시예에서 제1 열전달 매체는, 제1 사이클을 순환하면서 상변화를 수반하는 물질 또는 혼합물로 선택될 수 있으며, 예를 들어 탄화수소계 냉매일 수 있다. 본 실시예에서 제1 열전달 매체는 프로판 냉매인 것을 예로 들어 설명하기로 한다. In this embodiment, the first heat transfer medium may be selected as a material or mixture accompanying a phase change while circulating the first cycle, and may be, for example, a hydrocarbon-based refrigerant. In this embodiment, the first heat transfer medium will be described as an example of a propane refrigerant.
본 실시예에 따르면, 기화기(120)와 트림히터(130)는 상부 데크(upper deck) 상에 배치되고, 해수펌프(410)는 상부 데크 하부의 기계실(machinery space)에 배치된다.According to this embodiment, the
본 실시예와 같이 제1 열전달 매체가 프로판 냉매인 경우, 프로판 냉매는 안전상 위험군(hazardous)으로 분류되는 반면, 기계실은 안전구역(non-hazardous area)으로 지정되기 때문에, 제1 사이클이 기계실을 통과하도록 배치될 수 없다. 따라서, 제1 열교환기(220)는 기계실 외부에 배치되어야 한다. When the first heat transfer medium is a propane refrigerant as in this embodiment, the propane refrigerant is classified as a safety hazard, whereas the machine room is designated as a non-hazardous area, so that the first cycle passes through the machine room. cannot be arranged to Therefore, the
다음으로, 도 6을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박의 액화가스 재기화 시스템 및 방법을 설명하기로 한다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 재기화 선박의 액화가스 재기화 시스템 및 방법은, 상술한 제1 실시예의 변형예로서, 제2 열교환기(320)에서 해수와의 열교환에 의해 가열된 제2 열전달 매체를 제1 열교환기(220)에서 제1 열전달 매체와 열교환시켜 제1 열전달 매체를 기화시킨다는 점에서, 해수 펌프(410)에 의해 흡입된 해수와 제1 열전달 매체를 제1 열교환기(220)에서 열교환시켜 제1 열전달 매체를 기화시키는 제1 실시예와 차이가 있다. 이하, 상술한 제1 실시예와의 차이점을 중점적으로 설명하기로 하며, 동일한 부재에 대해서는 구체적인 설명을 생략하기로 한다. 구체적인 설명을 생략하더라도 그 기능과 효과는 동일하게 적용될 수 있을 것이다.Next, a system and method for regasification of liquefied gas of a ship according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6 . The liquefied gas regasification system and method of a liquefied gas regasification vessel according to a third embodiment of the present invention is a modified example of the first embodiment, which is heated by heat exchange with seawater in the
본 실시예의 LNG 재기화 시스템은, 고압펌프(미도시), 기화기(120), 트림히터(130)및 제1 사이클을 포함하고, 트림히터(130)에서 재기화 가스를 가열하는 열원이자 제1 열교환기(220)에서 제1 열전달 매체를 기화시키는 열원으로 활용되는 제2 열전달 매체를 순환시키는 제2 사이클을 더 포함한다. The LNG regasification system of this embodiment includes a high-pressure pump (not shown), a
또한, 제2 열교환기(320)에서 제2 열전달 매체를 가열하는 제1 열원인 해수를 공급하는 해수 펌프(410)와, 해수 펌프(410)에 의해 흡입된 해수가 제2 열교환기(320)로 공급되는 경로와, 제2 열교환기(320)에서 제2 열전달 매체와의 열교환에 의해 냉각된 해수가 배출되는 경로를 제공하는 제2 해수라인(SL2)을 더 포함한다. In addition, a
즉, 해수 펌프(410)에 의해 흡입된 해수와 제1 열전달 매체를 제1 열교환기(220)에서 열교환시켜 제1 열전달 매체를 가열하는 제1 실시예와는 달리, 본 실시예에서는, 제2 열교환기(320)에서 해수와의 열교환에 의해 가열된 제2 열전달 매체를 제1 열교환기(220)에서 제1 열전달 매체와 열교환시켜 제1 열전달 매체를 가열한다. That is, unlike the first embodiment in which the seawater sucked by the
제2 열교환기(320)에서 해수와의 열교환에 의해 가열된 제2 열전달 매체는 제2 열매체 라인(GL)을 따라 트림히터(130)로 공급된다. The second heat transfer medium heated by heat exchange with seawater in the
트림히터(130)에서 재기화 가스를 가열하면서 냉각된 제2 열전달 매체는 제2 열매체 라인(GL)을 따라 팽창탱크(330)로 이송된다. The second heat transfer medium cooled while heating the regasification gas in the
본 실시예의 본 실시예의 트림 히터(130)에서는, 기화기(120)에서 기화된 재기화 가스를, 가스 수요처에서 요구하는 온도, 즉, 최종 송출 온도까지 가열하여, 가스 수요처로 공급한다. 또한, 제1 열전달 매체의 열용량이 부족하여 기화기(120)에서 기화되지 않은 LNG가 있다면 제2 열전달 매체와의 열교환에 의해 트림히터(130)에서 전량이 기화되고, 가스 수요처에서 요구하는 온도까지 가열될 수 있다. In the
본 실시예의 트림히터(130)는 쉘 앤 튜브 타입의 열교환기일 수 있으며, BFU(Blow Filter Unit) 기능이 탑재된 것일 수 있다.The
본 실시예에 따르면, 트림히터(130)에서 제2 열전달 매체를 이용하여 재기화 가스를 가열함으로써, 재기화 시스템의 초기 기동시에, LNG 공급량과 제1 열전달 매체의 열 균형이 맞지 않아 LNG가 기화기(120)로 넘어가는 상황이 방지되어 안정적인 운전이 가능하다. According to the present embodiment, by heating the regasification gas by using the second heat transfer medium in the
본 실시예의 제2 사이클은, 제2 펌프(310)와, 제2 열교환기(320)와, 팽창탱크(330)를 포함한다. The second cycle of this embodiment includes a
제2 열전달 매체는, 제2 열매체 라인(GL)을 따라 유동하면서, 제2 펌프(310)에 의해 가압되고, 제2 열교환기(320)에서 기화 또는 가열되며, 트림히터(130)에서 냉각 또는 응축되고, 팽창탱크(330)를 거쳐 제2 펌프(310)로 순환되도록 형성되는 루프 사이클을 순환한다. The second heat transfer medium is pressurized by the
또한, 본 실시예에서는, 제2 열교환기(320)에서 제2 열전달 매체를 기화 또는 가열시키는 열원으로서 해수가 사용되는 것을 예로 들어 설명하지만, 열원은 선내 스팀 생성기에서 생산된 스팀을 사용할 수도 있고, 상술한 제1 열교환기(220)의 경우와 마찬가지로 해수와 스팀을 상호 보완적으로 사용할 수도 있을 것이다. In addition, in this embodiment, although seawater is used as an example as a heat source for vaporizing or heating the second heat transfer medium in the
본 실시예의 제2 열교환기(320)는 판형 열교환기(plate heat exchanger)일 수 있다. The
본 실시예에서 제2 열전달 매체는 글리콜 워터(glycol water)일 수 있다. In this embodiment, the second heat transfer medium may be glycol water.
본 실시예에서는 제2 열교환기(320)에서 제2 열전달 매체를 기화시키는 열원으로서 해수가 사용되는 것을 예로 들어 설명하지만, 열원은 선내 스팀 생성기(미도시)에서 생산된 스팀을 사용할 수도 있고, 해수와 스팀을 상호 보완적으로 사용할 수도 있을 것이다. In this embodiment, seawater is used as a heat source for vaporizing the second heat transfer medium in the
본 실시예의 제1 사이클은, 제1 펌프(210), 제1 열교환기(220), 팽창 발전기(230) 및 리시버(240)를 포함한다.The first cycle of this embodiment includes a
또한, 본 실시예에 따르면, 제2 열매체 라인(GL)으로부터 분기되며, 제2 열교환기(320)에서 가열된 제2 열전달 매체를 제1 열교환기(220)로 공급하는 경로를 제공하는 제3 분기라인(GL1)을 더 포함할 수 있다. In addition, according to the present embodiment, the third branch that is branched from the second heat medium line GL and provides a path for supplying the second heat transfer medium heated in the
제2 열교환기(320)에서 해수와의 열교환에 의해 가열된 제2 열전달 매체는 제3 분기라인(GL1)을 따라 제1 열교환기(220)로 공급되고, 제1 열교환기(220)에서 제1 열전달 매체와 열교환함으로써 제1 열전달 매체를 기화시킨다. The second heat transfer medium heated by heat exchange with seawater in the
제1 열교환기(220)에서 제1 열전달 매체를 기화시키면서 냉각된 제2 열전달 매체는 팽창탱크(330)로 이송된다. The second heat transfer medium cooled while vaporizing the first heat transfer medium in the
제1 열교환기(220)에서 제2 열전달 매체와의 열교환에 의해 기화된 제1 열전달 매체는 팽창 발전기(expander-generator)(230)로 공급되어 팽창되고, 제1 열전달 매체의 팽창일은 전력으로 전환된다. 팽창 발전기(230)에서 생산된 전력은 선내 전력 수요처에서 사용될 수 있다. The first heat transfer medium vaporized by heat exchange with the second heat transfer medium in the
본 실시예의 제1 열매체 라인(RL)은, 제1 분기라인(RL1)을 포함하여 팽창 발전기(230)의 고장 등 팽창 발전기(230)를 사용할 수 없을 때에도 재기화 시스템에 영향을 미치지 않도록 할 수 있고, 기화기(120)로 공급되는 제1 열전달 매체의 온도 및 유량, 팽창 발전기(230)에서의 전력 생산량 등을 조절할 수도 있다. The first heating medium line RL of this embodiment may not affect the regasification system even when the
팽창 발전기(230)에서 팽창된 제1 열전달 매체는 기화기(120)로 공급되어 냉각 또는 응축된 후 리시버(240)로 이송된다. The first heat transfer medium expanded by the
또한 본 실시예의 제1 열매체 라인(RL)은 제2 분기라인(RL2)을 포함하여, 기화기(120)로 공급되는 제1 열전달 매체의 유량, 기화기(120)에서 기화되어 배출되는 재기화 가스의 온도 및 리시버(240)의 압력 등을 조절할 수 있다. In addition, the first heat medium line (RL) of this embodiment includes the second branch line (RL2), the flow rate of the first heat transfer medium supplied to the
본 실시예에서 제1 열전달 매체는, 제1 사이클을 순환하면서 상변화를 수반하는 물질 또는 혼합물로 선택될 수 있으며, 예를 들어, 탄화수소계 냉매일 수 있고 가연성 혼합물(flammable mixture)일 수 있다. 본 실시예에서 제1 열전달 매체는 탄화수소계 혼합냉매인 것을 예로 들어 설명하기로 한다. In this embodiment, the first heat transfer medium may be selected as a material or mixture accompanying a phase change while circulating the first cycle, for example, may be a hydrocarbon-based refrigerant and may be a flammable mixture. In this embodiment, the first heat transfer medium will be described as an example of a hydrocarbon-based mixed refrigerant.
본 실시예에 따르면, 기화기(120)와 트림히터(130)는 상부 데크(upper deck) 상에 배치되고, 해수펌프(410)와 제2 열교환기(320)는 상부 데크 하부의 기계실(machinery space)에 배치된다.According to this embodiment, the
본 실시예와 같이 제1 열전달 매체가 탄화수소계 가연성 혼합냉매인 경우, 탄화수소계 가연성 혼합냉매는 안전상 위험군(hazardous)으로 분류되는 반면, 기계실은 안전구역(non-hazardous area)으로 지정된다. 따라서, 본 실시예에 따르면 제2 열전달 매체를 이용하여 기계실 내에 배치되는 제2 열교환기(320)에서 해수의 열을 회수한 후, 기계실 외부에 배치되는 제1 열교환기(220)에서 제1 열전달 매체를 가열하여 LNG를 기화시킨다. As in this embodiment, when the first heat transfer medium is a hydrocarbon-based combustible mixed refrigerant, the hydrocarbon-based combustible mixed refrigerant is classified as a hazardous for safety, whereas the machine room is designated as a non-hazardous area. Therefore, according to the present embodiment, after recovering the heat of seawater from the
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 액화가스의 재기화 과정에서 버려지는액화가스의 냉열을 회수하여 전력을 생산함으로써 에너지 효율을 높이고, 전력을 생산하기 위한 연료 소모량을 감소시킬 수 있으며, 액화가스의 냉열을 회수하여 전력을 추가 생산함에따라 기화기로 공급되는 열원의 온도가 낮아지더라도 재기화 가스의 송촐 온도, 압력 및 유량을 요구값에 맞게 유지시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, it is possible to increase energy efficiency and reduce fuel consumption for power generation by producing electric power by recovering the cooling heat of the liquefied gas discarded in the regasification process of the liquefied gas, and liquefied gas As electric power is additionally produced by recovering the cooling heat of
이상과 같이 본 발명에 따른 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로 상술한 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고, 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, the embodiments according to the present invention have been reviewed, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the present invention in addition to the above-described embodiments is recognized by those of ordinary skill in the art. It is self-evident to Therefore, the above-described embodiments are to be regarded as illustrative rather than restrictive, and accordingly, the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and their equivalents.
110 : 고압펌프
120 : 기화기
130 : 트림히터
210 : 제1 펌프
310 : 제2 펌프
220 : 제1 열교환기
320 : 제2 열교환기
230 : 팽창 발전기
330 : 팽창탱크
240 : 리시버
410 : 해수펌프
LL : 액화가스 라인
RL : 제1 열매체 라인
RL1 : 제1 분기라인
RL2 : 제2 분기라인
GL : 제2 열매체 라인
GL1 : 제3 분기라인
SL1 : 제1 해수라인
SL2 : 제2 해수라인
SL3 : 제3 해수라인
LV : 제1 밸브
RV : 제2 밸브
TT1 : 제1 온도 측정부
TT2 : 제2 온도 측정부
PT1 : 제2 압력 측정부
PT2 : 제2 압력 측정부
FT1 : 제1 유량 측정부
TIC1 : 제1 온도 제어부
TIC2 : 제2 온도 제어부
TIC3 : 제3 온도 제어부
PIC2 : 제2 압력 제어부
FIC1 : 제1 유량 제어부
LS1 : 제1 제어부
LS2 : 제2 제어부110: high pressure pump 120: carburetor
130: trim heater
210: first pump 310: second pump
220: first heat exchanger 320: second heat exchanger
230: expansion generator 330: expansion tank
240: receiver 410: sea water pump
LL : Liquefied gas line
RL: first heating medium line
RL1: first branch line RL2: second branch line
GL: second heating medium line GL1: third branch line
SL1: 1st seawater line SL2: 2nd seawater line
SL3 : 3rd seawater line
LV: first valve RV: second valve
TT1: first temperature measurement unit TT2: second temperature measurement unit
PT1: second pressure measuring unit PT2: second pressure measuring unit
FT1: first flow measurement unit
TIC1: first temperature control unit TIC2: second temperature control unit
TIC3: third temperature control unit
PIC2: second pressure control unit FIC1: first flow control unit
LS1: first control unit LS2: second control unit
Claims (13)
상기 기화기로부터 가스 수요처로 이송되는 재기화 가스를 제2 열전달 매체와 열교환시켜 상기 가스 수요처에서 요구하는 온도로 가열하는 트림히터;
상기 트림히터로 공급할 제2 열전달 매체와 제1 열원을 열교환시켜 상기 제2 열전달 매체를 가열하는 제2 열교환기;
상기 기화기로 공급할 제1 열전달 매체와 상기 제2 열교환기에서 가열된 제2 열전달 매체를 열교환시켜 상기 제1 열전달 매체를 기화시키는 제1 열교환기;를 포함하는, 액화가스 재기화 선박의 액화가스 재기화 시스템. a vaporizer for vaporizing the liquefied gas by heat exchange with the first heat transfer medium;
a trim heater configured to heat the regasified gas transferred from the vaporizer to a gas demander to a temperature required by the gas demander by exchanging heat with a second heat transfer medium;
a second heat exchanger configured to heat the second heat transfer medium by exchanging heat between a second heat transfer medium to be supplied to the trim heater and a first heat source;
Liquefied gas recovery of a liquefied gas regasification vessel comprising a; fire system.
상기 제1 열교환기에서 기화된 제1 열전달 매체를 팽창시켜 전력을 생산하는 팽창 발전기; 및
상기 팽창 발전기에서 팽창하면서 압력 및 온도가 낮아진 제1 열전달 매체가 상기 기화기로 공급되는 경로를 제공하는 제1 열매체 라인;을 포함하는, 액화가스 재기화 선박의 액화가스 재기화 시스템. The method according to claim 1,
an expansion generator for generating electric power by expanding the first heat transfer medium vaporized in the first heat exchanger; and
A liquefied gas regasification system of a liquefied gas regasification vessel comprising a; a first heat medium line providing a path through which a first heat transfer medium whose pressure and temperature are lowered while expanding in the expansion generator is supplied to the carburetor.
상기 제1 열매체 라인으로부터 상기 팽창 발전기의 상류에서 분기되며, 상기 팽창 발전기로 제1공급되는 제1 열전달 매체가 상기 팽창 발전기를 우회하여 기화기로 공급되도록 연결되는 제1 분기라인;을 더 포함하는, 액화가스 재기화 선박의 액화가스 재기화 시스템. 3. The method according to claim 2,
A first branch line branched from the first heating medium line upstream of the expansion generator and connected so that the first heat transfer medium first supplied to the expansion generator bypasses the expansion generator and is supplied to the carburetor; further comprising: Liquefied Gas Regasification Liquefied gas regasification system for ships.
상기 제1 열원은 해수 및 스팀 중 어느 하나 이상인, 액화가스 재기화 선박의 액화가스 재기화 시스템. The method according to claim 1,
The first heat source is at least one of seawater and steam, a liquefied gas regasification system of a liquefied gas regasification vessel.
상부 데크 하부에 설치되는 안전구역인 기게실 내에 설치되며, 상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기로 제1 열원으로서 해수를 흡입하여 공급하는 해수펌프;를 포함하고,
상기 제2 열교환기는 상기 기계실 내부에 설치되고, 상기 제1 열교환기는 상기 기계실 외부에 설치되는, 액화가스 재기화 선박의 액화가스 재기화 시스템. The method according to claim 1,
a seawater pump installed in the machine room, which is a safety area installed under the upper deck, and sucking and supplying seawater as a first heat source to the first heat exchanger and the second heat exchanger;
The liquefied gas regasification system of the liquefied gas regasification vessel, wherein the second heat exchanger is installed inside the machine room, and the first heat exchanger is installed outside the machine room.
상기 기화기 및 트림히터는 상부 데크 상에 설치되는, 액화가스 재기화 선박의 액화가스 재기화 시스템. 6. The method of claim 5,
The vaporizer and trim heater are installed on the upper deck, liquefied gas regasification system of the liquefied gas regasification vessel.
상기 제1 열전달 매체는, 탄화수소계 가연성 혼합냉매인, 액화가스 재기화 선박의 액화가스 재기화 시스템. 6. The method of claim 5,
The first heat transfer medium is a hydrocarbon-based combustible mixed refrigerant, liquefied gas regasification system of a liquefied gas regasification vessel.
상기 기화기에서 액화가스를 기화시키면서 응축된 제1 열전달 매체를 수용하는 리시버; 및
상기 제1 열전달 매체가 기화기로 공급되는 제1 열매체 라인으로부터 상기 기화기의 상류에서 분기되어 상기 제1 열전달 매체가 상기 기화기를 우회하여 상기 리시버로 공급되도록 연결되는 제2 분기라인;을 더 포함하는, 액화가스 재기화 선박의 액화가스 재기화 시스템. 3. The method according to claim 2,
a receiver for accommodating the condensed first heat transfer medium while vaporizing the liquefied gas in the vaporizer; and
The first heat transfer medium is branched upstream of the vaporizer from the first heat medium line supplied to the vaporizer, and a second branch line connected so that the first heat transfer medium bypasses the vaporizer and is supplied to the receiver; further comprising: Liquefied Gas Regasification Liquefied gas regasification system for ships.
상기 트림히터에서 열교환 후 배출되는 제2 열전달 매체를 안정화시키는 팽창탱크;를 더 포함하는, 액화가스 재기화 선박의 액화가스 재기화 시스템. 3. The method according to claim 2,
The liquefied gas regasification system of the liquefied gas regasification vessel further comprising; an expansion tank for stabilizing the second heat transfer medium discharged from the trim heater after heat exchange.
상기 제1 열원과의 열교환에 의해 가열된 제2 열전달 매체와 제1 열전달 매체를 열교환시켜 상기 제1 열전달 매체를 기화시키고,
상기 제2 열전달 매체와의 열교환에 의해 기화된 제1 열전달 매체와 액화가스를 열교환시켜, 상기 액화가스를 기화시키고,
상기 제1 열전달 매체와의 열교환에 의해 기화된 재기화 가스를 제2 열전달 매체와 열교환시켜, 상기 재기화 가스를 상기 가스 수요처에서 요구하는 온도로 가열하여 상기 가스 수요처로 공급하는, 액화가스 재기화 선박의 액화가스 재기화 방법. heating the second heat transfer medium by heat exchange with the first heat source;
vaporizing the first heat transfer medium by exchanging heat with a second heat transfer medium heated by heat exchange with the first heat source and the first heat transfer medium;
By heat-exchanging the first heat transfer medium vaporized by heat exchange with the second heat transfer medium and the liquefied gas, the liquefied gas is vaporized;
Liquefied gas regasification, which heats the regasified gas vaporized by heat exchange with the first heat transfer medium and heats it with a second heat transfer medium, heats the regasified gas to a temperature required by the gas demander, and supplies it to the gas demander A method of regasification of liquefied gas in ships.
상기 제2 열전달 매체와의 열교환에 의해 기화된 제1 열전달 매체를 팽창시켜 전력을 생산하고,
상기 팽창에 의해 압력 및 온도가 낮아진 제1 열전달 매체와 상기 기화시킬 액화가스를 열교환시키는, 액화가스 재기화 선박의 액화가스 재기화 방법. 11. The method of claim 10,
Expanding the first heat transfer medium vaporized by heat exchange with the second heat transfer medium to produce electric power,
A liquefied gas regasification method of a liquefied gas regasification vessel for exchanging heat with the first heat transfer medium whose pressure and temperature are lowered by the expansion and the liquefied gas to be vaporized.
상기 제2 열전달 매체와의 열교환에 의해 기화된 제1 열전달 매체를 팽창시켜 전력을 생산하고,
상기 팽창에 의해 압력 및 온도가 낮아진 제1 열전달 매체 중 일부는 상기 액화가스와 열교환시키지 않고 상기 제2 열전달 매체와 열교환시켜 순환시키는, 액화가스 재기화 선박의 액화가스 재기화 방법. 12. The method of claim 11,
Expanding the first heat transfer medium vaporized by heat exchange with the second heat transfer medium to produce electric power,
A liquefied gas regasification method of a liquefied gas regasification vessel, wherein a portion of the first heat transfer medium whose pressure and temperature are lowered by the expansion is circulated by exchanging heat with the second heat transfer medium without exchanging heat with the liquefied gas.
상기 제1 열전달 매체는 탄화수소계 가연성 혼합냉매이고,
상기 제2 열전달 매체는 글리콜 워터인, 액화가스 재기화 선박의 액화가스 재기화 방법. 11. The method of claim 10,
The first heat transfer medium is a hydrocarbon-based combustible mixed refrigerant,
Wherein the second heat transfer medium is glycol water, liquefied gas regasification method of a liquefied gas regasification vessel.
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