가스연소유닛의 배기가스를 이용한 폐열회수시스템 document_id A220517010541

도 3에는 액화천연가스(LNG)를 운송하는 수송선(200)을 개략적으로 도시하였다. 액화천연가스(LNG)는 통상 -167℃ 정도의 극저온을 유지할 수 있는 이송탱크(210)에 담겨져 수송되며, 전용 수송선(200)에는 이송탱크(210)의 저온을 유지하기 위한 장비와 기타 액화천연가스의 운송 중에 발생되는 다양한 상황에 대처하기 위한 설비를 갖추게 된다. 이러한 수송선(200)에 의하여 장거리 해상 운송되는 과정 중에 이송탱크(210)는 상대적으로 고온인 외부의 영향을 받게 되며, 그에 따라 이송탱크에 저장 중인 액화천연가스는 기화되어 이송탱크의 내부압력을 증대시키게 된다. 이렇게 발생된 증기기체(BOG)에 대하여 적절한 조치를 취함으로써 이송탱크의 내부 압력 상승을 해결할 필요가 있게 된다. 발생되는 증기기체에 대한 조치 중에는 증기기체를 수송선의 추진을 위한 연료로 활용하는 방안, 수송선에 재액화장치를 설치하여 다시 액화천연가스로 상변화시킨 다음 이송탱크에 주입하는 방안 또는 발생된 증기기체를 연소시켜 대기 중으로 배출하는 방안 등이 있다. 이 중 재액화장치를 설치하는 방안은 재액화설비의 가격과 차지면적, 운영비용 등의 이유로 경제성이 낮은 단점을 갖는 것이어서, 몇몇 대형 수송선에서 제한적으로 설치 운영되고 있다. 증발기체를 이용하여 수송선의 추진 연료로 활용하는 방안은 널리 사용되고 있는데, 운항 조건에 따라 수송선의 엔진에서 소모되는 양보다 많은 증발기체가 발생되는 경우에는 선박의 가스연소유닛(1)(GCU)을 통하여 태워 방출하는 것이 일반적이다. 가스연소유닛(1)이 운영될 때에 고온의 배기가스가 다량 방출되므로, 도 3에 도시된 바와 같이, 가스연소유닛(1)은 수송선(200)의 엔진케이싱(220)의 상부에 위치되는 것이 일반적이다. 즉, 가능한 펀넬(230)과 같이 높은 위치에 장착함으로써 다량의 고온 배기가스가 바람에 의하여 퍼지는 경우에도 수송선(200)의 다른 구조물에 미치는 영향을 최소하도록 설치되는 것이다. 또한, 수송선의 설계 당시에 가스연소유닛의 가동률은 최소화되도록 디자인 되는 것이다. 즉, 통상의 수송선 운영 중에는 전술된 바와 같이 엔진 연료로 사용되는 양 이상의 증기기체가 발생되도록 이송탱크와 냉각장치의 용량을 설계하게 된다. 그러나 실질적인 선박의 운영은 디자인된 운영조건과 다른 경우가 많다. 일예로 계절변화와 기상변화 등에 따른 주변 대기 및 해수의 높은 온도 조건, 선박의 운항 속도를 운영조건보다 낮게 함으로써 목적지에 도착하는데 소요되는 기간의 증대, 이송탱크에 담겨지는 액화천연가스의 선적량 증대 등 다양의 요인에 의하여 실제 운송되는 기간 중에 증기기체의 발생량은 설계시에 예상하는 발생량보다 많으며, 이에 따라 가스연소유닛의 가동률은 매우 높은 것이다. 이렇게 설계 당시의 예상보다 발생되는 증기기체가 많음으로써 운항 중에 자주 또는 거의 항상 가동되는 가스연소유닛에서 대기 중에 그대로 버려지는 증기기체의 열량은 매우 큰 것이다.