Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR100761975B1 - Lng bog reliquefaction apparatus and lng bog reliquefaction method - Google Patents

Lng bog reliquefaction apparatus and lng bog reliquefaction method Download PDF

Info

Publication number
KR100761975B1
KR100761975B1 KR1020060097524A KR20060097524A KR100761975B1 KR 100761975 B1 KR100761975 B1 KR 100761975B1 KR 1020060097524 A KR1020060097524 A KR 1020060097524A KR 20060097524 A KR20060097524 A KR 20060097524A KR 100761975 B1 KR100761975 B1 KR 100761975B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bog
lng
working fluid
heat exchanger
nitrogen
Prior art date
Application number
KR1020060097524A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20060123675A (en
Inventor
홍의석
이종석
Original Assignee
신영중공업주식회사
대우조선해양 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 신영중공업주식회사, 대우조선해양 주식회사 filed Critical 신영중공업주식회사
Priority to KR1020060097524A priority Critical patent/KR100761975B1/en
Publication of KR20060123675A publication Critical patent/KR20060123675A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100761975B1 publication Critical patent/KR100761975B1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F25J1/0025Boil-off gases "BOG" from storages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/005Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by expansion of a gaseous refrigerant stream with extraction of work
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/006Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/007Primary atmospheric gases, mixtures thereof
    • F25J1/0072Nitrogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0203Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0204Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a single flow SCR cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0262Details of the cold heat exchange system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0262Details of the cold heat exchange system
    • F25J1/0264Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams
    • F25J1/0265Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams comprising cores associated exclusively with the cooling of a refrigerant stream, e.g. for auto-refrigeration or economizer
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0275Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines adapted for special use of the liquefaction unit, e.g. portable or transportable devices
    • F25J1/0277Offshore use, e.g. during shipping
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0285Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings
    • F25J1/0288Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings using work extraction by mechanical coupling of compression and expansion of the refrigerant, so-called companders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/62Separating low boiling components, e.g. He, H2, N2, Air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/30Compression of the feed stream

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

본 발명은, 극저온의 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 LNG라 함)를 운송하는 LNG 운반선의 저장탱크에서 발생하는 증발가스(Boil-Off Gas, 이하 BOG라 함)의 재액화 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 의하면, LNG의 저장탱크에서 발생하는 증발증기(BOG)를 압축하는 BOG 압축부, 상기 BOG 압축부에 의해 압축된 BOG를 응축시키기 위한 응축기, 상기 응축기에 냉열을 공급하는 질소 사이클로 구성되어, 상기 응축기에 의하여 재액화된 BOG를 상기 저장탱크로 돌려보내는 LNG BOG 재액화 장치에 있어서, 상기 BOG 압축부에 의하여 압축된 상온 고압의 BOG와 상기 저장탱크로부터 발생된 극저온의 BOG를 열교환시켜 압축된 BOG를 냉각시켜 주기 위하여 BOG 공급라인에 형성된 자가 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG BOG 재액화 장치가 제공된다.The present invention relates to an apparatus for reliquefaction of boil-off gas (BOG) generated in a storage tank of an LNG carrier transporting cryogenic liquefied natural gas (Liquefied Natural Gas, hereinafter referred to as LNG). According to the present invention, the BOG compression unit for compressing the evaporated steam (BOG) generated in the storage tank of LNG, a condenser for condensing the BOG compressed by the BOG compression unit, consists of a nitrogen cycle for supplying cold heat to the condenser In the LNG BOG reliquefaction apparatus for returning the BOG liquefied by the condenser to the storage tank, the BOG of normal temperature and high pressure compressed by the BOG compression unit and the cryogenic BOG generated from the storage tank by heat exchange An LNG BOG reliquefaction apparatus is provided comprising a self heat exchanger formed in a BOG supply line to cool a compressed BOG.

LNG, BOG, 재액화, 자가 열교환기, 콜드박스, 모듈, 예냉 LNG, BOG, Reliquefaction, Self Heat Exchangers, Cold Boxes, Modules, Precooling

Description

LNG BOG 재액화 장치 및 방법{LNG BOG RELIQUEFACTION APPARATUS AND LNG BOG RELIQUEFACTION METHOD}LG BOG RELIQUEFACTION APPARATUS AND LNG BOG RELIQUEFACTION METHOD

도 1은 종래기술에 따른 LNG BOG 재액화 장치의 개략도, 1 is a schematic diagram of a LNG BOG reliquefaction apparatus according to the prior art,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LNG BOG 재액화 장치의 개략도, 2 is a schematic diagram of a LNG BOG reliquefaction apparatus according to a preferred embodiment of the present invention,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LNG BOG 재액화 방법의 BOG의 흐름도, 3 is a flow chart of the BOG of the LNG BOG reliquefaction method according to a preferred embodiment of the present invention,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LNG BOG 재액화 방법의 질소의 흐름도이다.4 is a flow chart of nitrogen of the LNG BOG reliquefaction method according to a preferred embodiment of the present invention.

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

110 : BOG 압축부 112a, 112b, 112c : BOG 압축기110: BOG compression section 112a, 112b, 112c: BOG compressor

113a, 113b, 113c : BOG 중간 냉각기 114 : 자가 열교환기113a, 113b, 113c: BOG intermediate cooler 114: Self heat exchanger

119 : 기액 분리기 120 : 응축기119: gas-liquid separator 120: condenser

130 : 작동유체(질소) 압축부 132a, 132b, 132c : 작동유체 압축기130: working fluid (nitrogen) compression unit 132a, 132b, 132c: working fluid compressor

133a, 133b, 133c : 작동유체 중간 냉각기
134 : 팽창수단(팽창터빈)
133a, 133b, 133c: Working fluid intermediate cooler
134 expansion means (expansion turbine)

135 : 제1 열교환기 136 : 제2 열교환기135: first heat exchanger 136: second heat exchanger

137 : 쿨러137: cooler

본 발명은, 극저온의 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 LNG라 함)를 운송하는 LNG 운반선의 저장탱크에서 발생하는 증발가스(Boil-Off Gas, 이하 BOG라 함)의 재액화 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for reliquefaction of boil-off gas (BOG) generated in a storage tank of an LNG carrier carrying a cryogenic liquefied natural gas (Liquefied Natural Gas, hereinafter referred to as LNG). .

천연가스는 통상 액화되어 LNG 상태로 원거리에 걸쳐 수송된다. 이때 천연가스를 액화하여 LNG로 만드는 제1 위치로부터 LNG를 기화하여 각 사용처로 분배하는 제2 위치까지 LNG를 수송하는 데에는 LNG 운반선이 사용된다.Natural gas is usually liquefied and transported over long distances in LNG. At this time, an LNG carrier is used to transport LNG from a first position where the natural gas is liquefied to LNG to a second position where the LNG is vaporized and distributed to each use place.

천연가스의 액화온도는 대략 상압 -163℃ 근처의 극저온이므로, LNG 저장탱크를 단열하여도 외부의 열이 LNG에 전달된다. 그에 따라 LNG 운반선에 의해 LNG를 수송하는 도중에 LNG는 저장탱크 내에서 지속적으로 기화하여 BOG가 발생한다. BOG의 발생으로 인하여 저장탱크의 압력이 설정된 안전압력 이상이 되면, BOG는 안전밸브를 통하여 저장탱크의 외부로 배출된다. 이와 같이 배출된 BOG는 선박의 연료로 사용하거나 재액화하여 다시 저장탱크로 돌려보내야 한다.Since the liquefaction temperature of natural gas is very low at about -163 ° C, the external heat is transferred to the LNG even if the LNG storage tank is insulated. As a result, LNG is continuously vaporized in the storage tank while the LNG is transported by the LNG carrier, and BOG is generated. When the pressure of the storage tank exceeds the set safety pressure due to the generation of BOG, the BOG is discharged to the outside of the storage tank through the safety valve. The BOG thus discharged must be used as fuel for the ship or liquefied and returned to the storage tank.

통상 BOG의 재액화 장치는 냉동 사이클을 가지며, 이 냉동 사이클에 의해 BOG를 냉각시킴으로써 재액화한다.Usually, the reliquefaction apparatus of BOG has a refrigeration cycle, and it reliquefies by cooling BOG by this refrigeration cycle.

냉동 사이클은, 작동유체를 복수의 압축기에서 압축하는 단계, 압축된 작동유체를 간접 열교환에 의해 냉각시키는 단계, 상기 작동유체를 팽창시키는 단계, 팽창된 작동유체를 압축된 작동유체와의 간접 열 교환에 의해 승온하는 단계, 그리고 승온된 작동유체를 다시 복수의 압축기로 복귀시키는 단계에 의해 수행된다. 한편, BOG는 압축 단계를 거친 후 냉동 사이클의 작동유체와의 간접 열교환에 의해 냉각되어 적어도 부분적으로 응축된다.The refrigeration cycle comprises the steps of compressing the working fluid in a plurality of compressors, cooling the compressed working fluid by indirect heat exchange, expanding the working fluid, indirect heat exchange of the expanded working fluid with the compressed working fluid. By the step of raising the temperature and returning the heated working fluid back to the plurality of compressors. On the other hand, the BOG is cooled by indirect heat exchange with the working fluid of the refrigeration cycle after the compression step and at least partially condensed.

이러한 BOG의 재액화 방법을 수행하기 위한 장치의 일례가 미국특허 제 3,857,245 호에 기재되어 있다. 미국특허 제 3,857,245 호에 개시된 재액화 장치에 있어서, 작동유체는 LNG 자체로부터 유도되므로 개방 냉동 사이클에 의해 작동된다. 작동유체의 팽창은 밸브에 의해 수행되어 부분 응축된 LNG가 얻어진다. 부분 응축된 LNG는 저장조로 복귀되는 액상 및 연소 버너로 보내질 천연 가스와 혼합되는 기상으로 분리된다. 작동유체는 동일한 열 교환기 내에서 승온 및 냉각되므로 단지 하나의 열 교환기만이 사용된다.An example of an apparatus for carrying out this method of reliquefaction of BOG is described in US Pat. No. 3,857,245. In the reliquefaction apparatus disclosed in U.S. Patent No. 3,857,245, the working fluid is derived from the LNG itself and is therefore operated by an open refrigeration cycle. Expansion of the working fluid is carried out by a valve to obtain partially condensed LNG. Partially condensed LNG is separated into a gaseous phase mixed with natural gas to be sent to the liquid phase and combustion burners returned to the reservoir. The working fluid is heated and cooled in the same heat exchanger so only one heat exchanger is used.

현재, 작동유체로서 불연성 가스를 사용하는 것이 선호된다. 또한, 작동유체의 압축을 위해 외부에서 공급해야 하는 에너지를 감소시키기 위해서는 작동유체를 팽창시키기 위한 수단으로서 밸브보다도 팽창 터빈이 선호된다.At present, it is preferred to use incombustible gases as working fluids. In addition, an expansion turbine is preferred to a valve as a means for expanding the working fluid in order to reduce the energy that must be supplied from the outside for the compression of the working fluid.

상기 두 장점을 가지도록 개선한 장치의 일례가 국제특허 공개공보 제 WO98/43029 호에 기재되어 있다. 국제특허 공개공보 제 WO98/43029 호에 개시된 장치에는 2개의 열 교환기가 사용되는데, 이중 하나는 압축된 천연 가스 증기를 부분적으로 응축시키면서 열 교환기에서 작동유체를 가온하는 것이고, 다른 하나는 압축된 작동유체를 냉각시키는 것이다. 더구나, 작동유체는 2개의 다른 압축기에서 압축되는데, 하나는 팽창 터빈과 연결된다.An example of an improved device having both of these advantages is described in WO98 / 43029. The apparatus disclosed in WO98 / 43029 uses two heat exchangers, one of which heats the working fluid in the heat exchanger while partially condensing the compressed natural gas vapors, the other of which is compressed operation. To cool the fluid. Moreover, the working fluid is compressed in two different compressors, one connected to the expansion turbine.

국제특허 공개공보 제 WO2005/047761 호에도, 이와 유사한 구조를 가지며 BOG의 예냉에 특징이 있는 장치가 개시되어 있다.International Patent Publication No. WO2005 / 047761 also discloses a device having a similar structure and characterized by precooling of BOG.

또한, 한국 특허공개 제 2001-0088406호 및 제 2001-0089142 호에는, 압축된 증기를 재액화시키기 위해 보드형 선박에 사용하기 위한 장치에 관한 것으로서 구성요소들을 사전 조립체로 제작하여 사용하는 장치가 개시되어 있다.In addition, Korean Patent Laid-Open Nos. 2001-0088406 and 2001-0089142 disclose an apparatus for manufacturing a component as a pre-assembly as related to an apparatus for use in a board-type vessel for reliquefaction of compressed steam. It is.

이 종래의 재액화 장치를 도 1을 참조하여 설명하면, 재액화는 폐쇄 사이클에서 수행된다. 여기서 작동유체인 질소는, 적어도 하나의 압축기(23, 24, 25)에서 압축되고, 제1 열교환기(22)에서 냉각되고, 터빈(28)에서 팽창되고, 제2 열교환기(13)에서 가온된 후 제1 열교환기(22)를 거쳐 압축기로 되돌아간다. 한편, BOG는 제2 열교환기(13)에서 적어도 부분적으로 응축된다.Referring to Fig. 1, this conventional reliquefaction apparatus, reliquefaction is performed in a closed cycle. The working fluid nitrogen here is compressed in at least one compressor (23, 24, 25), cooled in the first heat exchanger (22), expanded in the turbine (28) and warmed in the second heat exchanger (13). After that, it returns to the compressor via the first heat exchanger (22). On the other hand, BOG is at least partially condensed in the second heat exchanger (13).

이 종래의 재액화 장치는, 제2 열교환기(13)를 포함하는 제1 사전 조립체(10)와, 제1 열교환기(22), 압축기(23, 24, 25), 및 팽창 터빈(28)을 포함하는 제2 사전 조립체(20)를 포함한다.This conventional reliquefaction apparatus includes a first preassembly 10 including a second heat exchanger 13, a first heat exchanger 22, compressors 23, 24, 25, and an expansion turbine 28. And a second preassembly 20 comprising a.

한편, 종래 작동유체와 BOG와의 열교환과 관련하여, 한국 특허공고 제 1993-0008299 호, 국제특허 공개공보 제 WO2005/71333 호 등에서는, 3개의 열교환기를 사용하여 BOG의 안정적인 응축을 도모하는 장치가 개시되어 있다.On the other hand, in relation to the heat exchange between the conventional working fluid and BOG, Korean Patent Publication No. 1993-0008299, WO2005 / 71333, etc., discloses an apparatus for achieving stable condensation of BOG using three heat exchangers It is.

상기와 같은 종래의 재액화 장치들은, 나름대로 구조의 단순화, 선박에의 장착의 용이성, 열손실의 저감 등의 측면에서 개선이 있어 왔으나, 아직까지 개선의 필요성이 있다.The conventional reliquefaction apparatus as described above has been improved in terms of simplification of structure, ease of mounting on a ship, reduction of heat loss, etc., but there is still a need for improvement.

특히, 종래의 기술은, BOG 액화를 위한 냉열 발생수단으로 질소 사이클 장치를 사용하였으며, 이 질소와의 열교환을 통해 BOG를 냉각 액화시켰다. 그런데, BOG의 액화 효율을 더욱 향상시키기 위해서는 열교환 전에 BOG를 고압으로 압축할 필요가 있으며, BOG의 압축시 온도 또한 함께 상승되므로 응축기에서의 냉동부하를 감소시켜 주기 위해서는 냉각수단을 이용하여 BOG의 온도를 적정온도까지 냉각시켜야 하는 문제가 있었다.In particular, the prior art uses a nitrogen cycle apparatus as a cold heat generating means for liquefying BOG, and the BOG is cooled and liquefied through heat exchange with nitrogen. However, in order to further improve the liquefaction efficiency of the BOG, it is necessary to compress the BOG at a high pressure before heat exchange, and since the BOG compression temperature is also increased, in order to reduce the freezing load in the condenser, the temperature of the BOG is used by cooling means. There was a problem in that to cool to an appropriate temperature.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, LNG 운반선에서 운항 중 저장탱크에서 발생하여 안전밸브를 통하여 유출되는 BOG를 재액화한 후 저장탱크로 회수시키는 재액화 시스템에 있어서, 질소와의 열교환 전에 압축기에 의해 상온 고압으로 압축된 BOG를 상기 저장탱크에서 유출된 극저온의 BOG와 열교환시킴으로써 저온 고압의 상태로 BOG의 온도를 낮추어 응축기로 공급할 수 있는 LNG BOG 재액화 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention is to solve the problems of the prior art, in the reliquefaction system for recovering the storage tank after re-liquefying the BOG generated in the storage tank during operation in the LNG carrier through the safety valve, LNG BOG reliquefaction apparatus and method for reducing BOG temperature at low temperature and high pressure and supplying it to the condenser by exchanging BOG compressed to room temperature and high pressure by compressor before heat exchange with nitrogen The purpose is to provide.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, LNG의 저장탱크에서 발생하는 증발증기(BOG)를 압축하는 BOG 압축부, 상기 BOG 압축부에 의해 압축된 BOG를 응축시키기 위한 응축기, 상기 응축기에 냉열을 공급하는 질소 사이클로 구성되어, 상기 응축기에 의하여 재액화된 BOG를 상기 저장탱크로 돌려보내는 LNG BOG 재액화 장치에 있어서, 상기 BOG 압축부에 의하여 압축된 상온 고압의 BOG와 상기 저장탱크로부터 발생된 극저온의 BOG를 열교환시켜 압축된 BOG를 냉각시켜 주기 위하여 BOG 공급라인에 형성된 자가 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG BOG 재액화 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a BOG compression unit for compressing evaporated vapor (BOG) generated in the storage tank of LNG, a condenser for condensing the BOG compressed by the BOG compression unit, the In the LNG BOG reliquefaction apparatus which consists of a nitrogen cycle which supplies cold heat to a condenser, and returns BOG liquefied by the condenser to the said storage tank, BOG of the normal temperature and high pressure compressed by the BOG compression part, and the said storage tank LNG BOG reliquefaction apparatus is provided, comprising a self-heat exchanger formed in the BOG supply line for cooling the compressed BOG by heat-exchanging the cryogenic BOG generated from the.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 의하면, LNG의 저장탱크에서 발생하는 증발증기(BOG)를 압축하는 단계; 상기 압축된 BOG를 응축시키기 위한 냉열을 제공하기 위하여 작동유체인 질소가스를 가압냉각하고, 상기 가압냉각된 질소가스를 팽창시켜 극저온 질소가스를 생성하는 단계; 상기 극저온 질소가스와 열교환하여 상기 압축된 BOG의 적어도 일부를 응축시키는 단계; 및 상기 응축에 의하여 재액화된 BOG를 상기 저장탱크로 돌려보내는 단계로 이루어지는 LNG BOG 재액화 방법에 있어서, 상기 BOG의 압축단계에서 압축된 상온 고압의 BOG를 상기 저장탱크로부터 발생된 저온의 BOG와 열교환시켜 압축된 BOG를 냉각시켜 주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG BOG 재액화 방법이 제공된다.In addition, according to another aspect of the present invention, the step of compressing the evaporated vapor (BOG) generated in the storage tank of LNG; Pressurizing and cooling the nitrogen gas which is a working fluid to provide cooling heat for condensing the compressed BOG, and expanding the pressurized cooled nitrogen gas to generate cryogenic nitrogen gas; Condensing at least a portion of the compressed BOG by heat exchange with the cryogenic nitrogen gas; And returning the BOG re-liquefied by the condensation to the storage tank, wherein the BOG of the normal temperature and high pressure compressed in the compression step of the BOG and the low-temperature BOG generated from the storage tank; An LNG BOG reliquefaction method is provided, comprising the steps of cooling the compressed BOG by heat exchange.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 이하에서 기재하는 온도, 압력은 하나의 예를 도시하는 것으로 본 발명은 이들의 수치로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. The temperature and pressure described below show one example, and the present invention is not limited to these numerical values.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 LNG BOG 재액화 장치 및 재액화 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, an LNG BOG reliquefaction apparatus and a reliquefaction method according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LNG BOG 재액화 장치의 개략적인 구성도이다. 본 발명의 LNG BOG 재액화 장치는, BOG 사이클, 질소 사이클, 그리고 상기 두 사이클 간에 열교환을 수행하여 BOG를 재액화시켜 주기 위한 콜드박스(cold box) 유닛으로 구성된다.2 is a schematic diagram of a LNG BOG reliquefaction apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. The LNG BOG reliquefaction apparatus of the present invention comprises a BOG cycle, a nitrogen cycle, and a cold box unit for reliquefying the BOG by performing heat exchange between the two cycles.

BOG 사이클BOG cycle

BOG 사이클은, 저장탱크(도시생략)로부터 발생된 BOG를 가압공급하기 위하여 가압 및 냉각과정이 반복되도록 복수의 BOG 압축기(112a, 112b, 112c)와 BOG 중간냉각기(113a, 113b, 113c)가 연결된 BOG 압축부(110), 상기 BOG 압축부(110)에 의하여 압축된 상온 고압의 BOG와 상기 저장탱크로부터 발생된 극저온의 BOG를 열교환시켜 압축된 BOG를 냉각시켜 주기 위하여 BOG 공급라인에 형성된 자가 열교환기(Self heat exchanger)(114), 상기 자가 열교환기(114)에서 냉각된 BOG를 극저온 작동유체와의 열교환을 통하여 응축시켜 주기 위한 응축기(120), 상기 응축기(120)에서 응축된 BOG에 대하여 불응축 가스와 응축된 BOG(LBOG)로 분리시켜 주기 위한 기액분리기(Separator)(119), 및 상기 기액분리기(119)에 의하여 분리된 LBOG를 저장탱크로 환수시켜 주기 위한 펌프(도시생략)로 구성되어 있다.The BOG cycle is connected to a plurality of BOG compressors 112a, 112b and 112c and BOG intermediate coolers 113a, 113b and 113c such that the pressurization and cooling processes are repeated to pressurize and supply the BOG generated from the storage tank (not shown). BOG compression unit 110, the self-heat exchanger formed in the BOG supply line to cool the compressed BOG by heat-exchanging the BOG of the room temperature and high pressure compressed by the BOG compression unit 110 and the cryogenic BOG generated from the storage tank Self heat exchanger 114, the condenser 120 for condensing the BOG cooled in the self-heat exchanger 114 through heat exchange with the cryogenic working fluid, and the BOG condensed in the condenser 120 Gas separator (119) for separating the non-condensed gas and condensed BOG (LBOG), and pump (not shown) for returning the LBOG separated by the gas-liquid separator 119 to the storage tank Consists of.

또한, 상기 응축기(120)의 전단에는 응축기(120)를 통과한 저온의 작동유체와의 열교환을 통하여 상기 응축기(120)로 유입되는 BOG를 더욱 냉각시켜 주도록 제1 열교환기(135)가 형성되어 있다.In addition, a first heat exchanger 135 is formed at the front end of the condenser 120 to further cool the BOG flowing into the condenser 120 through heat exchange with a low temperature working fluid passing through the condenser 120. have.

기체상태의 천연가스(Natural Gas)는 극저온으로 액화되어 대기압(1.013bar) 상태로 저장탱크(도시생략)에 저장된다. 하지만 LNG 수송 중 외부로부터 지속적인 열전달로 인하여 LNG가 기화되어 BOG가 발생하며 이는 저장탱크의 압력 상승 요인으로 작용한다.Natural gas in gaseous state is liquefied to cryogenic temperature and stored in a storage tank (not shown) at atmospheric pressure (1.013 bar). However, LNG is vaporized due to continuous heat transfer from the outside during LNG transportation, resulting in BOG, which increases the pressure of the storage tank.

따라서 저장탱크를 대기압 수준으로 일정하게 유지되도록 하기 위하여, 저장 탱크의 내부압력이 소정값(대략 1.03 ~ 1.05bar 정도)에 도달하면 안전밸브(도시생략)가 열리고 BOG는 저장탱크 밖으로 배출된다.Therefore, in order to keep the storage tank constant at atmospheric pressure level, when the internal pressure of the storage tank reaches a predetermined value (about 1.03 to about 1.05 bar), a safety valve (not shown) is opened and the BOG is discharged out of the storage tank.

저장탱크로부터 배출된 -100℃, 1.05bar의 BOG는, 3단의 BOG 압축기(112a, 112b, 112c)와 3개의 BOG 중간 냉각기(113a, 113b, 113c)로 이루어지는 BOG 압축부(110)를 통과하고, 이후 자가 열교환기(114), 제1 열교환기(135) 및 응축기(120)를 통과하면서 재액화가 이루어진다.The -100 ° C, 1.05 bar BOG discharged from the storage tank passes through the BOG compression section 110 consisting of three stage BOG compressors 112a, 112b and 112c and three BOG intermediate coolers 113a, 113b and 113c. Subsequently, reliquefaction is performed while passing through the self heat exchanger 114, the first heat exchanger 135, and the condenser 120.

본 발명에 따르면, BOG를 3단 압축기에 의해 3단계에 걸쳐 압축시키기 때문에 BOG의 압력을 종래의 2단 압축기에 비하여 상당히 증가시킬 수 있어, BOG 재액화 효율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, since the BOG is compressed in three stages by the three-stage compressor, the pressure of the BOG can be increased considerably compared with the conventional two-stage compressor, thereby improving the BOG reliquefaction efficiency.

상기 BOG 압축부(110)를 통과하면서 41℃, 6.945bar의 상온 고압으로 압축된 BOG는, BOG 공급라인, 즉 상기 BOG 압축부(110)의 상류측에 설치된 자가 열교환기(114)에서 상기 BOG 압축부(110)로 공급되는 극저온의 BOG와 열교환되어 -91.04℃, 6.845bar 상태로 냉각된다.The BOG compressed at room temperature and high pressure of 41 ° C. and 6.945 bar while passing through the BOG compression unit 110 is a BOG supply line, that is, the BOG in a self-heat exchanger 114 installed upstream of the BOG compression unit 110. Heat exchanged with the cryogenic BOG supplied to the compression unit 110 is cooled to -91.04 ℃, 6.845bar state.

여기서 상기 자가 열교환기(114)의 자가(self-)는, 상기 BOG 압축부(110)에 의하여 상온 고압으로 압축된 BOG를 저장탱크로부터 공급되는 압축되기 전의 극저온 BOG와 열교환한다는 의미로 사용한 것이다.Here, the self-self of the heat exchanger 114 is used to mean that the BOG compressed by the BOG compression unit 110 at room temperature and high pressure exchanges with the cryogenic BOG before compression supplied from the storage tank.

상기 3단의 BOG 압축기(112a, 112b, 112c)를 통과하면서 상온 고압으로 압축된 과열증기 상태의 BOG가 그대로 응축기(120)에 유입되면, 응축기(120) 내 스트림(stream) 간의 온도차가 증가되어 열응력(thermal stress)에 의해 열교환기의 내구성에 문제가 발생될 수 있기 때문에, 상기 자가 열교환기(114)에 의한 BOG 예냉과정은 응축기(120) 내 스트림 간 온도차를 효과적으로 줄여 주는 장점이 있다.When the BOG in the superheated vapor state compressed to room temperature and high pressure while passing through the three stage BOG compressors 112a, 112b and 112c is introduced into the condenser 120 as it is, the temperature difference between the streams in the condenser 120 is increased. Since thermal stress may cause problems in durability of the heat exchanger, the BOG precooling process by the self heat exchanger 114 has an advantage of effectively reducing the temperature difference between streams in the condenser 120.

또한, 상기 자가 열교환기(114)는, 압축기(112a)로 공급되는 BOG의 온도를 -100℃에서 36℃로 높여주기 때문에, BOG 압축기로서 상온용 압축기를 사용할 수 있고 BOG 압축기의 기계적 손상이 없는 등 BOG의 압축이 더욱 용이하게 수행되는 장점이 있다.In addition, since the self heat exchanger 114 increases the temperature of the BOG supplied to the compressor 112a from -100 ° C to 36 ° C, a compressor for room temperature can be used as the BOG compressor and there is no mechanical damage of the BOG compressor. Etc. There is an advantage that the compression of the BOG is more easily performed.

한편, 상기 자가 열교환기(114)에 의해 냉각된 고압상태의 BOG(-91.04℃, 6.845bar)는 질소 사이클 상의 제1 열교환기(135)를 통과하면서 -118℃, 6.842bar로 냉각된 후 응축기(120)로 공급된다. 이때, 3개의 경로를 가지는 상기 제1 열교환기(135)에서의 BOG의 냉각은, 후술하는 바와 같이, BOG 응축기(120)로부터 유입되는 저온 저압의 질소가스와의 열교환에 의해 이루어진다.On the other hand, the high pressure BOG (-91.04 ℃, 6.845 bar) cooled by the self heat exchanger 114 is cooled to -118 ℃, 6.842 bar while passing through the first heat exchanger 135 on the nitrogen cycle condenser Supplied to 120. At this time, the cooling of the BOG in the first heat exchanger 135 having three paths is performed by heat exchange with nitrogen gas of low temperature and low pressure flowing from the BOG condenser 120 as described later.

상기 제1 열교환기(135)에서 냉각된 BOG는, 응축기(120)를 통과하면서 -154.6℃, 6.742bar의 과냉액체 상태로 변한 후 압력조절밸브(도시생략) 등을 이용하여 압력을 3bar까지 낮추어 저장탱크로 보내진다.The BOG cooled in the first heat exchanger 135 changes to a supercooled liquid state at -154.6 ° C and 6.742 bar while passing through the condenser 120, and then lowers the pressure to 3 bar using a pressure control valve (not shown). Sent to the storage tank.

이와 같이 BOG가 상기 자가 열교환기(114)에서 극저온의 BOG에 의하여 먼저 예냉되고, 상기 제1 열교환기(135)에서 저온의 작동유체(질소)에 의하여 냉각됨으로써 BOG 발생량 또는 온도 변화가 있더라도, 응축기(120) 내에서의 BOG와 질소가스의 온도차를 설정된 범위 내에서 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다.Thus, BOG is first precooled by the cryogenic BOG in the self-heat exchanger 114 and cooled by the low-temperature working fluid (nitrogen) in the first heat exchanger 135, even though there is a BOG generation amount or temperature change. There is an advantage that the temperature difference between BOG and nitrogen gas within 120 can be kept constant within a set range.

상기 응축기(120)를 통해 BOG 전체를 액화시킬 수 있지만, BOG에 포함된 질소 성분 등은 완전 액화가 용이하지 않기 때문에 대략 70 - 99% 정도가 액화된다.Although it is possible to liquefy the entire BOG through the condenser 120, the nitrogen component and the like contained in the BOG is not easily liquefied, so that approximately 70-99% is liquefied.

이와 같은 BOG의 기액 혼합물은 기액 분리기(119)에서 기체와 액체가 분리되어 액체(응축된 BOG)는 순환 펌프(도시생략)에 의하여 저장탱크로 재유입되고, 기 체는 일반적으로 외부로 배출되거나, 상기 저장탱크로부터 발생되어 유입되는 BOG와 혼합하여 다시 재액화 과정을 수행하도록 복수의 BOG 압축부(110)로 공급된다.The gas-liquid mixture of BOG is separated from gas and liquid in the gas-liquid separator 119 so that the liquid (condensed BOG) is re-introduced into the storage tank by a circulation pump (not shown), and the gas is generally discharged to the outside or The mixture is mixed with the BOG generated from the storage tank and supplied to the plurality of BOG compression units 110 to perform the reliquefaction process.

응축된 BOG를 저장탱크에 재유입시키는 방법으로서는, 저장탱크 상부에서 분무헤드를 통하여 살포하거나 저장탱크 바닥으로 공급하는 방법이 있다. 저장탱크의 바닥으로 유입되면 응축된 BOG에 포함된 미응축 기체 중 질소성분이 LNG 내부에 용해되어 가스상 내의 질소 비율이 낮게 유지된다. 질소는 액화점이 LNG의 주성분인 메탄보다 낮기 때문에 저장탱크에서 LNG 내에 질소 함량이 증가하면 상대적으로 상부에 존재하는 BOG의 질소 비율이 낮아지고, 이러한 BOG가 3단의 BOG 압축기(112a, 112b, 112c)로 유입될 경우 3단의 BOG 압축기(112a, 112b, 112c) 또는 응축기(120)의 부하를 줄일 수 있다.As a method of reflowing the condensed BOG into the storage tank, there is a method of spraying through the spray head from the top of the storage tank or feeding it to the bottom of the storage tank. When it enters the bottom of the storage tank, the nitrogen component of the uncondensed gas contained in the condensed BOG is dissolved in the LNG to keep the nitrogen ratio in the gas phase low. Since nitrogen has a lower liquefaction point than methane, which is the main component of LNG, when the nitrogen content in the storage tank increases, the nitrogen ratio of the BOG present in the upper portion is lowered. Inflow to the third stage BOG compressor (112a, 112b, 112c) or can reduce the load of the condenser 120.

질소 사이클Nitrogen cycle

질소 사이클은, 작동유체, 예를 들어 질소를 가압공급하기 위하여 가압 및 냉각과정이 반복되도록 복수의 작동유체 압축기(132a, 132b, 132c)와 작동유체 중간 냉각기(133a, 133b, 133c)가 연결된 작동유체 압축부(130), 상기 작동유체 압축부(130)에 의하여 압축된 상온 고압의 작동유체를 팽창시켜 극저온 상태로 변화시켜 주기 위한 팽창수단(134), 및 상기 팽창수단(134)에 의하여 팽창된 극저온의 작동유체와 열교환시켜 BOG를 응축시켜 주기 위한 응축기(120)로 구성되어 있다.The nitrogen cycle is an operation in which a plurality of working fluid compressors 132a, 132b, and 132c and working fluid intermediate coolers 133a, 133b, and 133c are connected such that the pressurizing and cooling processes are repeated to pressurize the working fluid, for example, nitrogen. Expansion means 134 for expanding the working fluid of normal temperature and high pressure compressed by the fluid compression unit 130, the working fluid compression unit 130 to change to a cryogenic state, and expansion by the expansion means 134 It consists of a condenser 120 for condensing BOG by heat exchange with the cryogenic working fluid.

상기 응축기(120)의 하류측에는, 상기 응축기(120)를 통과한 저온의 작동유체와의 열교환을 통하여 상기 응축기(120)로 유입되는 BOG와 상기 작동유체 압축부(130)에 의하여 압축된 작동유체를 더욱 냉각시켜 주도록 3개의 경로를 갖는 제1 열교환기(135)가 형성되어 있다.On the downstream side of the condenser 120, the working fluid compressed by the BOG and the working fluid compression unit 130 introduced into the condenser 120 through heat exchange with the low temperature working fluid passing through the condenser 120 The first heat exchanger 135 having three paths is formed to further cool the gas.

또한, 상기 제1 열교환기(135)와 상기 작동유체 압축부(130) 사이에는, 상기 제1 열교환기(135)를 통과한 저온의 작동유체와의 열교환을 통하여, 상기 작동유체 압축부(130)에서 압축되어 공급되는 상온 고압의 작동유체를 냉각시켜 주도록 제2 열교환기(136)가 형성되어 있다.In addition, between the first heat exchanger 135 and the working fluid compression unit 130 , the working fluid compression unit 130 through heat exchange with the low temperature working fluid passing through the first heat exchanger 135. The second heat exchanger 136 is formed to cool the working fluid at room temperature and high pressure supplied by compression.

또한, BOG 사이클의 상기 자가 열교환기(114)와 상기 제1 열교환기(135)의 사이에는, 상기 제1 열교환기(135)를 통과한 저온의 작동유체와의 열교환을 통하여 상기 제1 열교환기(135)로 유입되는 BOG를 더욱 냉각시켜 주도록 쿨러(Cooler)(137)가 형성되어 있다.In addition, between the self heat exchanger 114 and the first heat exchanger 135 of the BOG cycle, the first heat exchanger through heat exchange with a low temperature working fluid passing through the first heat exchanger 135. A cooler 137 is formed to further cool the BOG flowing into the 135.

상기 쿨러(137)는, 상기 제1 열교환기(135)의 출구측 작동유체 순환라인에서 분기된 바이패스 배관 상에 형성되어 작동유체 압축부(130) 또는 제2 열교환기(136)로 유입되는 작동유체의 일부 또는 전부가 통과하도록 되어 있다.The cooler 137 is formed on the bypass pipe branched from the outlet side working fluid circulation line of the first heat exchanger 135 and flows into the working fluid compression unit 130 or the second heat exchanger 136. Some or all of the working fluid is passed through.

상기 쿨러(137)가 형성된 바이패스 배관은 초기 시동(startup) 시 유로가 개방되며, 상기 바이패스 배관 및 이에 대응하는 작동유체 순환라인에 각각 형성된 밸브(도시생략)의 개도 조절로 작동유체의 유량을 조절하여 극저온 냉동사이클의 전체 온도를 점차적으로 낮춰준다.The bypass pipe in which the cooler 137 is formed has an open flow path at initial startup, and the flow rate of the working fluid is controlled by opening degree adjustment of valves (not shown) respectively formed in the bypass pipe and the corresponding working fluid circulation line. Gradually lower the overall temperature of the cryogenic refrigeration cycle.

상기 팽창수단은 팽창터빈 또는 팽창밸브이다.The expansion means is an expansion turbine or expansion valve.

상기 팽창터빈의 회전축에는 발전기가 연결되어 상기 팽창터빈에서 발생되는 전기에너지를 상기 작동유체 압축부 또는 상기 BOG 압축부의 구동에너지로 이용하는 것도 가능하다.A generator is connected to the rotary shaft of the expansion turbine to use the electrical energy generated by the expansion turbine as driving energy for the working fluid compression unit or the BOG compression unit.

질소 사이클의 운전과정을 설명하면, 40℃, 10.09bar의 질소가스는 3단의 작동유체 압축기(132a, 132b, 132c)와 작동유체 중간냉각기(133a, 133b, 133c)를 포함하는 작동유체 압축부(130)를 통과한 후 압력이 상승되어 41℃, 45.05bar의 가스로 토출된다.Referring to the operation of the nitrogen cycle, 40 ℃, 10.09bar nitrogen gas is a working fluid compression unit including three stage working fluid compressor (132a, 132b, 132c) and working fluid intermediate coolers (133a, 133b, 133c) After passing through 130, the pressure is increased to be discharged into a gas of 41 ℃, 45.05 bar.

상기 토출된 고압의 질소가스는, 제1 열교환기(135)를 거쳐 돌아오는 -68.97℃, 10.39bar의 저온 작동유체(질소)와 제2 열교환기(136) 내에서 열교환되어 -59.27℃, 44.95bar로 냉각된다. The discharged high-pressure nitrogen gas is heat exchanged in the low-temperature working fluid (nitrogen) of -68.97 ° C and 10.39 bar returned through the first heat exchanger 135 and the second heat exchanger 136 to be -59.27 ° C, 44.95. cooled to bar.

계속해서 1차로 냉각된 -59.27℃, 44.95bar의 질소는, 응축기(120)를 거쳐 돌아오는 -134.1℃, 10.39bar의 질소와 제1 열교환기(135) 내에서 열교환되어 -109℃, 44.95bar로 더욱 냉각된다.Subsequently, the first cooled -59.27 ° C. and 44.95 bar nitrogen was exchanged in the first heat exchanger 135 with -134.1 ° C. and 10.39 bar nitrogen returned through the condenser 120 to be -109 ° C. and 44.95 bar. Further cooled.

상기 제1 및 제2 열교환기(135, 136)를 통과하여 -109℃, 44.95bar로 냉각된 질소는, 팽창터빈(134)을 통과하면서 -164.2℃, 10.69bar로 온도 및 압력이 낮아져 BOG 액화에 필요한 극저온 질소가스로 변화된 후 상기 응축기(120)로 유입된다. 이 극저온 질소가스는 응축기(120)에서 BOG와 열교환하여 BOG를 액화시키면서 -134.1℃, 10.39bar로 온도가 상승한다.Nitrogen cooled to −109 ° C. and 44.95 bar through the first and second heat exchangers 135 and 136 is lowered to −164.2 ° C. and 10.69 bar while passing through the expansion turbine 134 to liquefy BOG. After being changed to cryogenic nitrogen gas required for the flow into the condenser 120. The cryogenic nitrogen gas heats the BOG in the condenser 120 to liquefy the BOG and the temperature rises to -134.1 ° C and 10.39 bar.

응축기(120)를 통과한 후 질소는, 제1 열교환기(135)에서, 응축기(120)로 보내지는 BOG를 예냉하는 동시에 팽창터빈(134)으로 보내지는 질소를 냉각시키고, 자신은 온도가 높아져 -68.97℃, 10.39bar의 상태로 제2 열교환기(136)로 유입된다.After passing through the condenser 120, the nitrogen precools BOG sent to the condenser 120 at the first heat exchanger 135, and simultaneously cools nitrogen sent to the expansion turbine 134, and the temperature of the nitrogen is increased. Flows into the second heat exchanger 136 at −68.97 ° C. and 10.39 bar.

제1 열교환기(135)를 통과한 후 질소는, 제2 열교환기(136)를 통과하면서 작동유체 압축부(130)로부터 제1 열교환기(135)로 보내지는 질소와 열교환되어 40℃, 10.09bar로 된다.After passing through the first heat exchanger 135, nitrogen passes through the second heat exchanger 136 and exchanges heat with nitrogen sent from the working fluid compression unit 130 to the first heat exchanger 135 to obtain a temperature of 40 ° C. and 10.09. bar.

도시하지는 않았지만, 질소 사이클은 질소 버퍼탱크(도시생략)를 포함할 수도 있으며, 이 질소 버퍼탱크는 BOG 발생량의 변동, 즉 질소 사이클의 냉동부하의 변동에 대응하여 질소 사이클의 질소 유량 조절기능을 수행한다. 또한, 상기 질소 버퍼탱크는 질소 사이클 내에 질소의 양이 줄어들 경우를 대비하여 작동유체(질소)의 보충을 위해 추가 설치될 수도 있다.Although not shown, the nitrogen cycle may include a nitrogen buffer tank (not shown). The nitrogen buffer tank performs the nitrogen cycle nitrogen flow control function in response to a change in the amount of BOG generation, that is, a change in the refrigeration load of the nitrogen cycle. do. In addition, the nitrogen buffer tank may be additionally installed to replenish the working fluid (nitrogen) in case the amount of nitrogen in the nitrogen cycle is reduced.

콜드박스 유닛Cold Box Unit

콜드박스 유닛은, 상기 작동유체 압축부(130)의 출구에 연결되어 압축된 상온 고압의 작동유체를 상기 응축기(120)를 통과한 저온부 작동유체에 의해 예냉시켜 주기 위한 제1 열교환기(135), 상기 제1 열교환기(135)의 출구에 연결되어 작동유체를 팽창수단(134)으로 극저온 팽창시켜 주고, 이를 상기 BOG 압축부(110)로부터 유입되는 BOG와의 열교환을 통하여 응축시켜 주기 위한 응축기(120), 및 상기 제1 열교환기(135)와 상기 작동유체 압축부(130) 사이에 설치되어 상기 제1 열교환기(135)를 통과한 저온의 작동유체와의 열교환을 통하여 상기 작동유체 압축부(130)에 의해 압축된 상온 고압의 작동유체를 냉각시켜 주기 위한 제2 열교환기(136)를 포함하여 구성된다.The cold box unit is connected to the outlet of the working fluid compression unit 130 and the first heat exchanger 135 for precooling the compressed working temperature fluid at room temperature and high pressure by the low temperature working fluid passing through the condenser 120. a condenser to give condensed through the first 1 BOG with the heat exchanger giving was connected to the exit of a cryogenic expansion of the working fluid to the expansion means 134, inflow them from the BOG compression portion 110 of the heat exchanger 135 ( 120) and the working fluid compression unit through heat exchange with a low temperature working fluid passed between the first heat exchanger 135 and the working fluid compression unit 130 and passed through the first heat exchanger 135. It comprises a second heat exchanger 136 for cooling the working fluid of room temperature and high pressure compressed by 130.

상기 콜드박스 유닛은 제1 열교환기(135), 제2 열교환기(136) 및 응축기(120)가 하나의 모듈로 형성되어 있다.The cold box unit includes a first heat exchanger 135, a second heat exchanger 136, and a condenser 120 as one module.

여기서, 상기 저온부 작동유체는 상기 팽창터빈(134)에 의하여 극저온 팽창 되고 상기 응축기(120)에서 BOG와 열교환을 실시한 후 상기 작동유체 압축부(130)로 환수되는 작동유체로 정의한다.Here, the low temperature part working fluid is defined as a working fluid that is cryogenically expanded by the expansion turbine 134 and heat exchanged with BOG in the condenser 120 and then returned to the working fluid compression part 130.

비록 본 발명의 필수 구성요소는 아니지만 상기 팽창터빈(134)에 발전기(도시생략)를 연결하여 전력을 생산한 후 이를 BOG 압축부(110) 또는 질소 압축부(130) 등의 보조 동력원으로 사용하는 것도 가능하다.Although not an essential component of the present invention, by connecting a generator (not shown) to the expansion turbine 134 to produce electric power and using it as an auxiliary power source such as BOG compression unit 110 or nitrogen compression unit 130 It is also possible.

상기 장치들을 콜드박스에 하나의 모듈로 포함시킴으로써 각 장치 간 연결 파이프를 짧게 할 수 있으며, 이는 BOG 재액화에 필요한 극저온 질소를 안정적으로 확보할 수 있게 한다. 또한 팽창터빈(134) 출구와 응축기(120) 사이의 연결파이프를 짧게 형성할 수 있으므로 질소가스 이송에 따른 온도증가의 최소화를 기대할 수 있다.By including the devices as a module in the cold box, the connection pipe between the devices can be shortened, which makes it possible to stably secure the cryogenic nitrogen required for BOG reliquefaction. In addition, since the connecting pipe between the outlet of the expansion turbine 134 and the condenser 120 can be formed short, it can be expected to minimize the temperature increase due to the nitrogen gas transfer.

예를 들어, LNG BOG 재액화 장치 중 저온상태의 장치인 응축기(120), 제1 열교환기(135), 제2 열교환기(136) 등은 하나의 모듈화된 콜드박스로 구성될 수 있다.For example, the condenser 120, the first heat exchanger 135, the second heat exchanger 136, and the like, which are low-temperature devices among the LNG BOG reliquefaction apparatus, may be configured as one modular cold box.

상기 콜드박스 유닛은 하나의 모듈로 단열하는 것이 바람직하다. 단열은 일반적으로 알려진 단열재를 사용하여 단열한다. 이와 같은 구성에 의하여 질소가스의 극저온 영역을 안정적으로 관리할 수 있다. 또한 콜드박스는 예비조립체로 제조함으로써 선박에 장착을 용이하게 할 수 있다.The cold box unit is preferably insulated into one module. Insulation is generally performed using known insulators. By such a configuration, it is possible to stably manage the cryogenic region of nitrogen gas. In addition, the cold box may be manufactured in a preassembly to facilitate mounting on a ship.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 구성에 의한 재액화 장치의 작동을 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the reliquefaction apparatus according to the configuration of the preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

본 실시예의 구성에 의한 재액화 장치의 작동은, LNG의 저장탱크에서 발생하는 증발증기(BOG)를 압축하는 단계; 상기 압축된 BOG를 응축시키기 위한 냉열을 제공하기 위하여 작동유체인 질소가스를 가압냉각하고, 상기 가압냉각된 질소가스를 팽창시켜 극저온 질소가스를 생성하는 단계; 상기 극저온 질소가스와 열교환하여 상기 압축된 BOG의 적어도 일부를 응축시키는 단계; 및 상기 응축에 의하여 재액화된 BOG를 상기 탱크로 돌려보내는 단계로 이루어진다.Operation of the reliquefaction apparatus according to the configuration of the present embodiment, the step of compressing the evaporated vapor (BOG) generated in the storage tank of LNG; Pressurizing and cooling the nitrogen gas which is a working fluid to provide cooling heat for condensing the compressed BOG, and expanding the pressurized cooled nitrogen gas to generate cryogenic nitrogen gas; Condensing at least a portion of the compressed BOG by heat exchange with the cryogenic nitrogen gas; And returning the BOG reliquefied by the condensation to the tank.

특히, 본 발명에 따르면, 상기 LNG의 저장탱크에서 발생하는 저온 저압의 BOG를 BOG 압축부(110)로 공급하기 전에, BOG 압축부(110)를 통과한 상온 고압의 BOG와 자가 열교환기(114)에서 열교환시켜 압축된 BOG를 냉각시켜 주는 단계를 더 포함한다.In particular, according to the present invention, before supplying the low-temperature low-pressure BOG generated in the LNG storage tank to the BOG compression unit 110, the BOG and the self-heat exchanger 114 of room temperature and high pressure passed through the BOG compression unit 110 Cooling the compressed BOG by heat exchange)

극저온의 LNG 운반선의 저장탱크 내에서 외부 열전달로 인하여 발생하는 LNG BOG의 재액화 방법에 있어서, 도 3을 참조하여 BOG의 순환과정을 살펴보면 다음과 같다.In a reliquefaction method of LNG BOG generated by external heat transfer in a storage tank of a cryogenic LNG carrier, the circulation of the BOG will be described with reference to FIG. 3.

BOG의 순환과정은, 저장탱크로부터 배출된 -100℃, 1.05bar의 BOG가 자가 열교환기(114)로 유입되는 단계(ST 101), 상기 BOG가 자가 열교환기(114)를 거쳐 36℃, 1.02bar로 온도가 높아지는 단계(ST 102), 상기 BOG가 3단의 BOG 압축기(112a, 112b, 112c)와 BOG 중간 냉각기(113a, 113b, 113c)를 통과하면서 41℃, 6.945bar로 압축되어 상온 고압의 과열 상태가 되는 단계(ST 103), 상기 BOG가 자가 열교환기(114)를 거쳐 -91.04℃, 6.845bar로 온도가 낮아지는 단계(ST 104), 상기 BOG가 3경로의 제1 열교환기(135)를 통과하여 -118℃, 6.842bar로 온도가 더욱 낮아지는(냉각되는) 단계(ST 105), 상기 냉각된 BOG가 응축기(120)에서 -154.6℃, 6.742bar의 과냉 액체로 재액화되는 단계(ST 106), 기액 분리기(119)에 의해 상기 재액화된 BOG로부터 불응축 가스를 분리하는 단계(ST 107), 그리고 재액화된 BOG를 순환펌프(도시생략)에 의해 저장탱크로 회수하여 저장하는 단계(ST 108)로 이루어진다.In the circulation of BOG, -100 ° C, 1.05 bar BOG discharged from the storage tank is introduced into the self-heat exchanger 114 (ST 101), and the BOG is 36 ° C, 1.02 via the self-heat exchanger 114. Step to increase the temperature to bar (ST 102), the BOG is compressed to 41 ℃, 6.945 bar while passing through the three-stage BOG compressor (112a, 112b, 112c) and BOG intermediate coolers (113a, 113b, 113c) at room temperature and high pressure In step (ST 103), the BOG passes through the self-heat exchanger 114, and the temperature decreases to -91.04 ° C and 6.845 bar (ST 104), and the BOG has a three-path first heat exchanger ( 135), the temperature is lowered (cooled) to -118 ° C, 6.842 bar (ST 105), and the cooled BOG is re-liquefied to -154.6 ° C, 6.742 bar of subcooled liquid in condenser 120 Step ST 106, separating the non-condensing gas from the reliquefied BOG by the gas-liquid separator 119, and recirculating the BOG with the circulating pump (not shown). The storage is recovered to the storage tank (ST 108).

비록 도시하지는 않았지만, 상기 3단 BOG 압축기 및 BOG 중간 냉각기를 통과하면서 BOG의 상태는 다음과 같이 변화한다. 즉, 상기 자가 열교환기(114)를 통과하여 36℃, 1.02bar의 상태로 BOG 압축부(110)에 공급된 BOG는, 첫번째 BOG 압축기(112a)를 거쳐 101.2℃, 1.939bar로 압축되고, 첫번째 BOG 중간 냉각기(113a)를 거쳐 41℃, 1.929bar로 냉각되고, 두번째 BOG 압축기(112b)를 거쳐 106.9℃, 3.668bar로 압축되고, 두번째 BOG 중간 냉각기(113b)를 거쳐 41℃, 3.658bar로 냉각되고, 세번째 BOG 압축기(112c)를 거쳐 107℃, 6.955bar로 압축되고, 세번째 BOG 중간 냉각기(113c)를 거쳐 41℃, 6.945bar로 냉각되어 다시 상기 자가 열교환기(114)로 보내진다.Although not shown, the state of the BOG changes as follows while passing through the three stage BOG compressor and the BOG intermediate cooler. That is, the BOG supplied through the self heat exchanger 114 to the BOG compression unit 110 in a state of 36 ° C. and 1.02 bar is compressed to 101.2 ° C. and 1.939 bar through the first BOG compressor 112a. Cooled to 41 ° C., 1.929 bar via BOG intermediate cooler 113a, compressed to 106.9 ° C., 3.668 bar via second BOG compressor 112b, and cooled to 41 ° C., 3.658 bar via second BOG intermediate cooler 113b. After the third BOG compressor 112c, it is compressed to 107 ° C and 6.955 bar, and is cooled to 41 ° C and 6.945 bar via the third BOG intermediate cooler 113c and sent back to the self-heat exchanger 114.

이때 각각의 BOG 중간 냉각기(113a, 113b, 113c)에서 BOG를 냉각시키는 작동유체로서는 냉각수, 해수, 해수와 열교환된 담수 등을 사용할 수 있다. 이와 같이 본 발명에 의하면, BOG 중간 냉각기(113a, 113b, 113c)에서 해수나 담수 등을 사용하여 고온의 BOG를 상온으로 냉각시키기 때문에, 질소 사이클에서 냉각된 질소를 사용하는 것에 비해 에너지를 절약할 수 있다.At this time, as the working fluid for cooling the BOG in each of the BOG intermediate coolers 113a, 113b, and 113c, cooling water, seawater, fresh water heat exchanged with seawater, and the like may be used. Thus, according to the present invention, since the BOG intermediate coolers 113a, 113b, 113c use sea water or fresh water to cool the high-temperature BOG to room temperature, it is possible to save energy compared to using nitrogen cooled in the nitrogen cycle. Can be.

한편, 도 4를 참조하여 BOG를 응축시키기 위한 냉열을 제공하는 작동유체로서의 질소의 순환과정을 살펴보면 다음과 같다.On the other hand, referring to Figure 4 looks at the circulation of nitrogen as a working fluid that provides cooling heat for condensing BOG as follows.

질소의 순환과정은, 40℃, 10.09bar의 질소가스가 3단 작동유체 압축기(132a, 132b, 132c)와 작동유체 중간냉각기(133a, 133b, 133c)를 통과한 후 압력이 상승되어 41℃, 45.05bar로 승압되는 단계(ST 111), 상기 고압 질소가 제2 열교환기(136)에서 저온부 질소와의 열교환을 통하여 -59.27℃, 44.95bar의 저온 상태로 변하는 단계(ST 112), 상기 질소가 제1 열교환기(135)에서 저온부 질소와의 열교환을 통하여 -109℃, 44.95bar의 저온 상태로 변하는 단계(ST 113), 상기 고압 질소가 팽창수단으로서의 팽창터빈(134)을 지나면서 -164.2℃, 10.69bar의 저온 저압 가스로 변하는 단계(ST 114), 상기 저온 저압 질소가 응축기(120)에서 BOG의 재액화를 수행한 후 -134.1℃, 10.39bar의 저온부 질소가스로 승온되는 단계(ST 115), 상기 저온부 질소가스가 제1 열교환기(135)를 통과하면서 -68.97℃, 10.39bar의 상태로 변하는 단계(ST 116), 상기 저온부 질소가스가 제2 열교환기(136)를 통과하면서 40℃, 10.09bar의 상태로 변하는 단계(ST 117)로 이루어진다.Nitrogen circulation process, the nitrogen gas of 40 ℃, 10.09 bar passes through the three-stage working fluid compressor (132a, 132b, 132c) and the working fluid intermediate coolers (133a, 133b, 133c), the pressure is increased to 41 ℃, Step to step up to 45.05 bar (ST 111), the high-pressure nitrogen is changed to a low temperature state of -59.27 ℃, 44.95 bar through heat exchange with the low-temperature nitrogen in the second heat exchanger 136 (ST 112), the nitrogen Changing to a low temperature state of −109 ° C. and 44.95 bar through heat exchange with low temperature nitrogen in the first heat exchanger 135 (ST 113), while the high pressure nitrogen passes through the expansion turbine 134 as an expansion means at −164.2 ° C. Changing to a low temperature low pressure gas of 10.69 bar (ST 114), and the low temperature low pressure nitrogen is heated to -134.1 ° C. and a low temperature nitrogen gas of 10.39 bar after performing reliquefaction of BOG in the condenser 120 (ST 115). ), The low temperature nitrogen gas is passed to the state of -68.97 ℃, 10.39 bar while passing through the first heat exchanger (135) It has a step (ST 116), step (ST 117) and the low-temperature nitrogen gas is passed through the second heat exchanger (136) changes to the state 40 ℃, 10.09bar.

비록 도시하지는 않았지만, 상기 3단 작동유체(질소) 압축기 및 작동유체 중간 냉각기를 통과하면서 질소의 상태는 다음과 같이 변화한다. 40℃, 10.09bar의 상태로 작동유체 압축부(130)에 공급된 질소는, 첫번째 작동유체 압축기(132a)를 거쳐 97.63℃, 16.65bar로 압축되고, 첫번째 작동유체 중간 냉각기(133a)를 거쳐 41℃, 16.6bar로 냉각되고, 두번째 작동유체 압축기(132b)를 거쳐 98.88℃, 27.38bar로 압축되고, 두번째 작동유체 중간 냉각기(133b)를 거쳐 41℃, 27.33bar로 냉각되고, 세번째 작동유체 압축기(132c)를 거쳐 98.96℃, 45.1bar로 압축되고, 세번째 작동유체 중간 냉각기(133c)를 거쳐 41℃, 45.05bar로 냉각된다.Although not shown, the state of nitrogen changes as follows through the three stage working fluid (nitrogen) compressor and the working fluid intermediate cooler. Nitrogen supplied to the working fluid compression unit 130 at a temperature of 40 ° C. and 10.09 bar is compressed to 97.63 ° C. and 16.65 bar through the first working fluid compressor 132a and then to 41 through the first working fluid intermediate cooler 133a. C, cooled to 16.6 bar, compressed to 98.88 ° C., 27.38 bar via a second working fluid compressor 132b, cooled to 41 ° C., 27.33 bar via a second working fluid intermediate cooler 133b, and a third working fluid compressor ( 132c) to 98.96 ° C., 45.1 bar, and a third working fluid intermediate cooler (133c) to 41 ° C., 45.05 bar.

이때 각각의 작동유체 중간 냉각기(133a, 133b, 133c)에서 질소를 냉각시키는 작동유체로서는 냉각수, 해수, 해수와 열교환된 담수 등을 사용할 수 있다.At this time, as the working fluid for cooling nitrogen in each of the working fluid intermediate coolers 133a, 133b, and 133c, cooling water, seawater, fresh water heat exchanged with seawater, and the like may be used.

또한, 상술한 바와 같이, BOG 사이클의 상기 자가 열교환기(114)와 상기 제1 열교환기(135)의 사이에는, 상기 제1 열교환기(135)를 통과한 저온의 작동유체와의 열교환을 통하여 상기 제1 열교환기(135)로 유입되는 BOG를 더욱 냉각시켜 주도록 쿨러(Cooler)(137)가 형성되어 있다.In addition, as described above, between the self-heat exchanger 114 and the first heat exchanger 135 of the BOG cycle, through the heat exchange with the low-temperature working fluid passing through the first heat exchanger 135 A cooler 137 is formed to further cool the BOG flowing into the first heat exchanger 135.

상기 쿨러(137)는, 상기 제1 열교환기(135)의 출구측 작동유체 순환라인에서 분기된 바이패스 배관 상에 형성되어 작동유체 압축부(130) 또는 제2 열교환기(136)로 유입되는 작동유체의 일부 또는 전부가 통과하도록 되어 있다.The cooler 137 is formed on the bypass pipe branched from the outlet side working fluid circulation line of the first heat exchanger 135 and flows into the working fluid compression unit 130 or the second heat exchanger 136. Some or all of the working fluid is passed through.

상기 쿨러(137)가 형성된 바이패스 배관은 초기 시동(startup) 시 사용하며, 상기 바이패스 배관 및 이에 대응하는 작동유체 순환라인에 각각 형성된 밸브(도시생략)의 개도 조절로 작동유체의 유량을 조절하여 극저온 냉동사이클의 전체 온도를 점차적으로 낮춰준다.The bypass pipe in which the cooler 137 is formed is used during initial startup, and the flow rate of the working fluid is controlled by adjusting the opening degree of valves (not shown) respectively formed in the bypass pipe and a corresponding working fluid circulation line. Gradually lowering the total temperature of the cryogenic refrigeration cycle.

상기 각 단계에서 압력, 온도 등은 특정의 숫자로 기재하고 있으나 BOG의 발생량, 제어방법 등에 따라 변경 가능한 것은 당연하다.Although pressure, temperature, etc. in each step are described by a specific number, it can be changed according to the generation amount of BOG, a control method, etc.

본 발명에 따르면, 상기 BOG 압축부(110)를 통과하면서 상온 고압으로 압축된 BOG를, 상기 BOG 압축부(110)의 상류측에 설치된 자가 열교환기(114)에 의해 냉 각시킬 수 있어, 응축기(120)에서의 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 동시에 응축기(120) 내부의 열응력 발생을 억제한다.According to the present invention, the BOG compressed at room temperature and high pressure while passing through the BOG compression unit 110 can be cooled by a self-heat exchanger 114 provided upstream of the BOG compression unit 110, thereby condenser. It is possible to improve the heat exchange efficiency at 120 and to suppress the occurrence of thermal stress inside the condenser 120.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 자가 열교환기(114)에 의해 BOG 압축기(112a)에 공급되는 BOG의 온도를 높여줄 수 있기 때문에, BOG 압축기로서 상온용 압축기를 사용할 수 있고 BOG 압축기의 기계적 손상이 없는 등 압축기에서의 압축이 더욱 용이하게 수행될 수 있다.In addition, according to the present invention, since the temperature of the BOG supplied to the BOG compressor 112a by the self-heat exchanger 114 can be increased, a compressor for room temperature can be used as the BOG compressor, and mechanical damage of the BOG compressor Compression in the compressor can be carried out more easily.

또한, 본 발명에 따르면, LNG 운반선의 운항 중 저장된 LNG의 손실이 없이 저장탱크의 압력을 안정적으로 관리할 수 있다. 특히, 콜드박스 모듈의 도입으로 LNG 재액화 장치의 크기를 줄일 수 있으며 질소가스의 극저온 영역을 안정적으로 관리할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to stably manage the pressure of the storage tank without losing the LNG stored during operation of the LNG carrier. In particular, the introduction of a cold box module can reduce the size of the LNG reliquefaction apparatus and can stably manage the cryogenic region of nitrogen gas.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, LNG 운반선에서 운항 중 저장탱크에서 발생하여 안전밸브를 통하여 유출되는 BOG를 재액화한 후 저장탱크로 회수시키는 재액화 시스템에 있어서, 질소와의 열교환 전에 압축기에 의해 상온 고압으로 압축된 BOG를 상기 저장탱크에서 유출된 극저온의 BOG와 열교환시킴으로써 저온 고압의 상태로 BOG 온도를 낮추어 응축기로 공급할 수 있는 LNG BOG 재액화 장치가 제공된다.As described so far, according to the present invention, in a reliquefaction system in which a LNG tanker is liquefied in a storage tank during operation and outflowed through a safety valve, and then recovered into a storage tank, the compressor before heat exchange with nitrogen The BOG compressed to room temperature and high pressure by the heat exchange with the cryogenic BOG flowing out of the storage tank is provided an LNG BOG reliquefaction apparatus which can be supplied to the condenser by lowering the BOG temperature in the state of low temperature and high pressure.

또한, 본 발명에 의하면, 응축기로 공급되는 BOG의 온도가 종래에 비해 낮아지기 때문에, 응축기에 냉열을 공급하여 BOG를 액화시키기 위한 질소 사이클에 있어서도 질소의 질량유량이 작아질 수 있다. 그에 따라 질소의 압축을 종래에 비해 저압으로 할 수 있고, 전력 소모가 절감되는 효과를 얻을 수 있다.Further, according to the present invention, since the temperature of the BOG supplied to the condenser is lower than in the related art, the mass flow rate of nitrogen can be reduced even in the nitrogen cycle for supplying cold heat to the condenser to liquefy the BOG. Accordingly, the compression of nitrogen can be made lower than in the prior art, and the effect of reducing power consumption can be obtained.

Claims (15)

LNG의 저장탱크에서 발생하는 증발증기(BOG)를 압축하는 BOG 압축부, 상기 BOG 압축부에 의해 압축된 BOG를 응축시키기 위한 응축기, 상기 응축기에 냉열을 공급하는 질소 사이클로 구성되어, 상기 응축기에 의하여 재액화된 BOG를 상기 저장탱크로 돌려보내는 LNG BOG 재액화 장치에 있어서, It consists of a BOG compression unit for compressing evaporated steam (BOG) generated in the storage tank of LNG, a condenser for condensing the BOG compressed by the BOG compression unit, a nitrogen cycle for supplying cold heat to the condenser, by the condenser In the LNG BOG reliquefaction apparatus for returning the liquefied BOG to the storage tank, 상기 BOG 압축부에 의하여 압축된 고압의 BOG와 상기 저장탱크로부터 발생된 극저온의 BOG를 열교환시켜 압축된 BOG를 냉각시켜 주기 위하여 BOG 공급라인에 형성된 자가 열교환기를 포함하여, 상기 응축기로 도입되는 압축된 BOG를 응축 전에 예냉하는 것을 특징으로 하는 LNG BOG 재액화 장치.Including a self-heat exchanger formed in the BOG supply line to cool the compressed BOG by heat-exchanging the high-pressure BOG compressed by the BOG compression unit and the cryogenic BOG generated from the storage tank, the compressed to be introduced into the condenser An LNG BOG reliquefaction apparatus, wherein the BOG is precooled before condensation. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 BOG 압축부는, 저장탱크에서 발생된 BOG를 가압하기 위하여 가압 및 열교환 과정이 반복되도록 복수의 BOG 압축기와 복수의 BOG 중간 냉각기가 연결되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 LNG BOG 재액화 장치.The BOG compression unit, LNG BOG reliquefaction apparatus is characterized in that a plurality of BOG compressor and a plurality of BOG intermediate cooler is connected to repeat the pressurization and heat exchange process in order to pressurize the BOG generated in the storage tank. 청구항 2에 있어서, The method according to claim 2, 상기 중간냉각기에서 BOG를 냉각시키는 작동유체로서는 담수나 해수를 사용하는 것을 특징으로 하는 LNG BOG 재액화 장치.LNG BOG reliquefaction apparatus using fresh water or sea water as the working fluid for cooling the BOG in the intermediate cooler. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 질소 사이클의 상기 응축기 하류측에는 상기 응축기를 통과한 저온의 작동유체와의 열교환을 통하여 상기 응축기로 유입되는 BOG를 냉각하기 위한 제1 열교환기가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 LNG BOG 재액화 장치.And a first heat exchanger for cooling the BOG flowing into the condenser through heat exchange with a low temperature working fluid passing through the condenser, on the downstream side of the condenser. 청구항 4에 있어서, The method according to claim 4, 상기 질소 사이클은, 질소를 가압공급하기 위하여 가압 및 냉각과정이 반복되도록 복수의 작동유체 압축기와 중간 냉각기가 연결된 작동유체 압축부, 상기 작동유체 압축부에 의하여 압축된 상온 고압의 작동유체를 팽창시켜 극저온 상태로 변화시켜 주기 위한 팽창수단, 및 상기 팽창수단에 의하여 팽창된 극저온의 작동유체와 열교환시켜 BOG를 응축시켜 주기 위한 상기 응축기를 포함하며, The nitrogen cycle is expanded by a working fluid compression unit connected to a plurality of working fluid compressors and an intermediate cooler so as to repeat pressurizing and cooling processes to pressurize nitrogen, and expands the working fluid of normal temperature and high pressure compressed by the working fluid compression unit. Expansion means for changing to a cryogenic state, and the condenser for condensing BOG by heat exchange with the cryogenic working fluid expanded by the expansion means, 상기 제1 열교환기와 상기 작동유체 압축부 사이에는, 상기 제1 열교환기를 통과한 저온의 작동유체와의 열교환을 통하여 상기 작동유체 압축부에서 압축되어 공급되는 상온 고압의 작동유체를 냉각시켜 주는 제2 열교환기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 LNG BOG 재액화 장치.Between the first heat exchanger and the working fluid compression unit, a second to cool the working fluid of the room temperature and high pressure supplied by the working fluid compression unit through heat exchange with the low temperature working fluid passing through the first heat exchanger LNG BOG reliquefaction apparatus, characterized in that the heat exchanger is formed. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 5에 있어서, 상기 응축기, 상기 제1 열교환기 및 상기 제2 열교환기는 하나의 모듈로 형성되는 것을 특징으로 하는 LNG BOG 재액화 장치.The apparatus of claim 5, wherein the condenser, the first heat exchanger, and the second heat exchanger are formed as one module. 청구항 10에 있어서, The method according to claim 10, 상기 모듈은 단열되는 것을 특징으로 하는 LNG BOG 재액화 장치.LNG BOG reliquefaction apparatus, characterized in that the module is insulated. LNG의 저장탱크에서 발생하는 증발증기(BOG)를 압축하는 단계; 상기 압축된 BOG를 응축시키기 위한 냉열을 제공하기 위하여 작동유체인 질소가스를 가압냉각하고, 상기 가압냉각된 질소가스를 팽창시켜 극저온 질소가스를 생성하는 단계; 상기 극저온 질소가스와 열교환하여 상기 압축된 BOG의 적어도 일부를 응축시키는 단계; 및 상기 응축에 의하여 재액화된 BOG를 상기 저장탱크로 돌려보내는 단계로 이루어지는 LNG BOG 재액화 방법에 있어서, Compressing evaporated vapor (BOG) generated in a storage tank of LNG; Pressurizing and cooling the nitrogen gas which is a working fluid to provide cooling heat for condensing the compressed BOG, and expanding the pressurized cooled nitrogen gas to generate cryogenic nitrogen gas; Condensing at least a portion of the compressed BOG by heat exchange with the cryogenic nitrogen gas; And returning the BOG liquefied by the condensation to the storage tank, wherein the LNG BOG reliquefaction method includes: 상기 BOG의 압축단계에서 압축된 고압의 BOG를 상기 저장탱크로부터 발생된 저온의 BOG와 열교환시켜 압축된 BOG를 냉각시킴으로써 상기 응축기로 도입되는 압축된 BOG를 응축 전에 예냉하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG BOG 재액화 방법.And pre-cooling the compressed BOG introduced into the condenser by condensing the high-pressure BOG compressed in the compression step of the BOG with the low-temperature BOG generated from the storage tank to cool the compressed BOG. LNG BOG Reliquefaction Method. 청구항 12에 있어서, The method according to claim 12, 상기 BOG의 압축단계에서는, 복수의 BOG 압축기와 복수의 BOG 중간 냉각기에 의해 상기 저장탱크에서 발생된 BOG를 반복하여 가압 및 열교환하는 것을 특징으로 하는 LNG BOG 재액화 방법.In the compression step of the BOG, LNG BOG reliquefaction method characterized in that the BOG generated in the storage tank is repeatedly pressurized and heat exchanged by a plurality of BOG compressor and a plurality of BOG intermediate cooler. 청구항 12에 있어서, The method according to claim 12, 상기 극저온 질소가스를 생성하는 단계는, 질소가스를 압축하여 고압으로 하는 단계, 상기 고압의 질소가 제2 열교환기에서 저온부 질소와의 열교환을 통하여 저온 상태로 냉각되는 단계, 계속해서 상기 질소가 제1 열교환기에서 저온부 질소와의 열교환을 통하여 저온 상태로 더욱 냉각되는 단계, 상기 고압 질소가 팽창수단을 지나면서 극저온 저압 가스로 변하는 단계, 상기 극저온 저압 질소가 응축기에서 BOG 재액화를 수행한 후 저온의 질소가스로 승온되는 단계, 상기 저온의 질소가스가 제1 열교환기를 통과하면서 승온되는 단계, 계속해서 상기 저온의 질소가스가 제2 열교환기를 통과하면서 더욱 승온되는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LNG BOG 재액화 방법.Generating the cryogenic nitrogen gas, the step of compressing the nitrogen gas to a high pressure, the nitrogen of the high pressure is cooled to a low temperature state by heat exchange with the low-temperature nitrogen in the second heat exchanger, and then the nitrogen is 1 The step of further cooling to a low temperature state by heat exchange with the low temperature nitrogen in the heat exchanger, the high pressure nitrogen is converted to cryogenic low pressure gas passing through the expansion means, the cryogenic low pressure nitrogen after performing the BOG reliquefaction in the condenser low temperature LNG BOG, characterized in that the step of raising the temperature of the nitrogen gas, the step of raising the temperature of the low temperature nitrogen gas while passing through the first heat exchanger, and the step of further raising the temperature of the low temperature nitrogen gas while passing through the second heat exchanger. Reliquefaction method. 삭제delete
KR1020060097524A 2006-10-04 2006-10-04 Lng bog reliquefaction apparatus and lng bog reliquefaction method KR100761975B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060097524A KR100761975B1 (en) 2006-10-04 2006-10-04 Lng bog reliquefaction apparatus and lng bog reliquefaction method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060097524A KR100761975B1 (en) 2006-10-04 2006-10-04 Lng bog reliquefaction apparatus and lng bog reliquefaction method

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070037826A Division KR20080031609A (en) 2007-04-18 2007-04-18 Lng bog reliquefaction apparatus and lng bog reliquefaction method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060123675A KR20060123675A (en) 2006-12-04
KR100761975B1 true KR100761975B1 (en) 2007-10-04

Family

ID=37728593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060097524A KR100761975B1 (en) 2006-10-04 2006-10-04 Lng bog reliquefaction apparatus and lng bog reliquefaction method

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100761975B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101043425B1 (en) * 2008-10-28 2011-06-22 삼성중공업 주식회사 System for heating vent gas of boil off gas reliquefaction system
KR101774761B1 (en) 2016-06-03 2017-09-06 삼성중공업 주식회사 Fluid cooling system
KR102396357B1 (en) 2021-12-20 2022-05-10 주식회사 케이알엔지니어링 RE-liquefaction apparatus using a BOG-Gas

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100761976B1 (en) * 2006-10-04 2007-10-04 신영중공업주식회사 Lng bog reliquefaction apparatus and method with a cooler for startup
JP5813950B2 (en) * 2007-07-09 2015-11-17 エルエヌジー テクノロジー ピーティーワイ リミテッド Method and system for producing liquefied natural gas
KR101224924B1 (en) * 2010-11-01 2013-01-22 삼성중공업 주식회사 Vessel
KR101224906B1 (en) * 2010-11-01 2013-01-22 삼성중공업 주식회사 Vessel and LNG Reliquefaction apparatus
KR101224931B1 (en) * 2010-11-01 2013-01-22 삼성중공업 주식회사 Liquefied natural gas carrier
CN103620202A (en) 2011-03-11 2014-03-05 大宇造船海洋株式会社 System for supplying fuel to marine structure having re-liquefying device and high-pressure natural gas injection engine
KR101106089B1 (en) 2011-03-11 2012-01-18 대우조선해양 주식회사 Method for supplying fuel for high pressure natural gas injection engine
US20140069118A1 (en) 2011-03-22 2014-03-13 Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. Method and system for supplying fuel to high-pressure natural gas injection engine
WO2012128447A1 (en) 2011-03-22 2012-09-27 대우조선해양 주식회사 System for supplying fuel to high-pressure natural gas injection engine having excess evaporation gas consumption means
KR101247317B1 (en) * 2011-03-23 2013-03-25 삼성테크윈 주식회사 Apparatus for reliquifying gas and method for reliquifying gas
KR101310025B1 (en) * 2012-10-30 2013-09-24 한국가스공사 Re-liquefaction process for storing gas
WO2016111500A1 (en) * 2015-01-09 2016-07-14 삼성중공업 주식회사 System for supplying fuel gas in ship
WO2016126025A1 (en) * 2015-02-03 2016-08-11 삼성중공업 주식회사 Fuel gas supply system for ship
KR101511214B1 (en) * 2015-02-04 2015-04-17 대우조선해양 주식회사 BOG Re-liquefaction Apparatus and Method for Vessel
KR20160098953A (en) * 2015-02-11 2016-08-19 대우조선해양 주식회사 Vessel
WO2016195229A1 (en) * 2015-06-02 2016-12-08 대우조선해양 주식회사 Ship
EP3305645B1 (en) 2015-06-02 2024-01-03 Hanwha Ocean Co., Ltd. Boil-off gas treatment system for a ship
CN107848609B (en) 2015-06-02 2021-05-11 大宇造船海洋株式会社 Ship, and system and method for processing boil-off gas of ship

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6065997A (en) 1983-09-21 1985-04-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Device for reliquefying liquefied gas
KR970011763A (en) * 1995-08-25 1997-03-27 가메다카 소키치 Method and apparatus for treating low temperature liquid and its boiling off gas
KR20010088406A (en) * 2000-03-09 2001-09-26 추후보충 Reliquefaction of compressed vapour
KR20020069390A (en) * 2001-02-26 2002-09-04 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 A method and an apparatus for processing of boil off gas of low temperature liquefied gas
KR20050094798A (en) * 2005-09-08 2005-09-28 주식회사 동화엔텍 Pre-cooling system of boil-off gas from lng
US20060032239A1 (en) 2004-08-12 2006-02-16 Chicago Bridge & Iron Company Boil-off gas removal system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6065997A (en) 1983-09-21 1985-04-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Device for reliquefying liquefied gas
KR970011763A (en) * 1995-08-25 1997-03-27 가메다카 소키치 Method and apparatus for treating low temperature liquid and its boiling off gas
KR20010088406A (en) * 2000-03-09 2001-09-26 추후보충 Reliquefaction of compressed vapour
KR20020069390A (en) * 2001-02-26 2002-09-04 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 A method and an apparatus for processing of boil off gas of low temperature liquefied gas
US20060032239A1 (en) 2004-08-12 2006-02-16 Chicago Bridge & Iron Company Boil-off gas removal system
KR20050094798A (en) * 2005-09-08 2005-09-28 주식회사 동화엔텍 Pre-cooling system of boil-off gas from lng

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101043425B1 (en) * 2008-10-28 2011-06-22 삼성중공업 주식회사 System for heating vent gas of boil off gas reliquefaction system
KR101774761B1 (en) 2016-06-03 2017-09-06 삼성중공업 주식회사 Fluid cooling system
KR102396357B1 (en) 2021-12-20 2022-05-10 주식회사 케이알엔지니어링 RE-liquefaction apparatus using a BOG-Gas

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060123675A (en) 2006-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100761975B1 (en) Lng bog reliquefaction apparatus and lng bog reliquefaction method
EP1913117A1 (en) Lng bog reliquefaction apparatus
RU2703368C2 (en) Ship
KR101629198B1 (en) Vessel
KR101613236B1 (en) Vessel Including Engines and Method of Reliquefying Boil-Off Gas for The Same
KR100777137B1 (en) Boil off gas reliquefaction apparatus using packing tower
KR20080057461A (en) Lng bog reliquefaction apparatus and method
JP6934885B2 (en) Evaporative gas reliquefaction device and evaporative gas reliquefaction method
JP2009204026A (en) Liquefied gas storage facility and ship or marine structure using the same
KR20180035514A (en) BOG Re-liquefaction Apparatus and Method for Vessel
KR100806569B1 (en) Lng bog reliquefaction apparatus and method
KR20090025514A (en) A bog re-liquefaction system for lng carrier
JP6837049B2 (en) Ship with engine
JP6887431B2 (en) Ship with engine
KR20080081436A (en) Lng bog reliquefaction apparatus and method
KR101788756B1 (en) Vessel Including Engines
KR101245746B1 (en) Apparatus for liquefaction of boiloff gas and fuel supplying system including the same
KR100674163B1 (en) Bog reliquefaction apparatus
KR100699163B1 (en) Reliquefaction apparatus of lng bog and reliquefaction method
KR100740686B1 (en) Bog reliquefaction apparatus
KR101853045B1 (en) Vessel Including Engines
KR20080031609A (en) Lng bog reliquefaction apparatus and lng bog reliquefaction method
JP2024535276A (en) Evaporative gas reliquefaction system and ship including same
JP2017525605A (en) Ship
KR102460410B1 (en) Vessel

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
G15R Request for early opening
E902 Notification of reason for refusal
A107 Divisional application of patent
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Publication of correction
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120830

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130903

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150825

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160902

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170919

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180912

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190820

Year of fee payment: 13