액화가스유조선 또는 액화가스터미널에 설치된가스소성로장치 document_id A220623013748

본 발명은 일반적인 가스소성로에 관한 것으로, 특히 액화가스유조선 또는 액화가스터미널에 설치된 가스소성로장치에 관한 것이다. 일반적으로, 예컨대 석유 또는 천연가스를 운송하는 액화가스유조선은 대기압과 -160℃의 온도에서 액화가스를 저장하는 탱크로 이루어진다. 화물을 수용하는 탱크가 단열처리되었어도, 절연체를 관통하여 열이 통과하기 때문에 화물의 일부는 통상적으로 매일 0.1~0.3% 정도 증발한다. 항해중인 탱커에서, 액화가스증기가 선박을 추진하는 연료로서 사용되는 것이 바람직하다. 액화가스증기가 추진목적으로 사용되지 않거나 증기가 초과되어 발생되면, 액화가스증기를 직접 대기중으로 방출하지 못하도록 방지하고 있기 때문에 초과가스를 연소제거시키거나 재액화시킬 필요가 있다. 선박의 선내에 재액화기의 설치는 일반적으로 대부분의 상황하에서 용액상태로 제공되어져 초과가스증기를 소진시키기 때문에 매우 복잡하고 고가이다. 그러므로, 선박의 선내에서 안전하게, 특히 화염이 보이지 않게 가스를 소각하는 수단을 갖출 필요가 있으며, 또한 강제로 조절되어 450℃ 이하의 온도로 연소가스를 배출한다. 이러한 상태에서 안정성을 확보하기 위해, 액화가스유조선은 스팀터빈추진시스템이 장착될 때까지 액화가스증기는 추진시스템의 보일러에서 연소된다. 보일러에서 생산된 스팀은 선박을 추진하는 터빈 또는 스팀/물 응축기로 직접 안내되어 스팀양이 선박의 에너지요구량을 초과하게 한다. 이러한 상황하에서, 보일러는 추진시스템용 스팀생성기 및 선박의 에너지요구량이 작을 때 초과된 액화가스증기의 소각로로서 작동한다. 불행하게도, 액화가스유조선용 스팀터빈추진의 유형은, 특히 ·낮은 효율성, 특히 효율성은 가스디젤추진시스템, 가스터빈시스템 또는 저속 또는 중유디젤시스템보다 낮으며, ·대규모, 선박의 선체의 용적으로 화물의 가용용적이 줄어들고, ·일반적이지 않은 추진기술, 유지와 취급자의 훈련이 어렵다는 등의 다수의 단점을 갖는다. 그러므로, 이러한 유형의 추진은 가스를 연소하는 디젤엔진추진시스템, 가스터빈, 중유로 작동하는 디젤엔진으로 교체된다. 불행히도, 이러한 추진시스템은 초과 액화가스증기를 소각하는데 사용할 수 없다. 그러므로, 이러한 가스를 소각하기 위한 특정한 장치와 병합될 필요가 있다. 저속디젤엔진이 연료로 천연가스증기를 사용하지 못하고 일반적으로 재액화기와 결합되어도, 하나 이상의 소각로는 2가지 기능을 수행하도록 회사분류를 위해 여전히 필요로 하는바, 제1기능은 재액화하는 데에 경제적이지 못한 천연가스증기의 풍부한 질소 일부를 제거하는 것이며, 제2기능은 재액화기가 고장났을 때에 모든 증기를 제거하는 것이다. 그러므로, 선박이 탱크에서 배출된 증기를 연소할 수 있는 스팀추진을 사용하지 못하여도, 회사분류에서는 여전히 증기를 소각하기 위해 추가적인 장치를 필요로 한다. 도 3은 가스 또는 증기를 소각하는 종래기술에 따른 선내의 장치(101)를 개략적으로 도시한 것이다. 장치(101)는 연소실(103)과 굴뚝(111)을 구비한다. 연소실(103)은 일반적으로 굴뚝(111)의 직경보다 큰 연소실(103)의 엔클러저에 안착된 하나 이상의 버너(147)를 갖춘 히터본체(105)를 구비한다. 그러므로, 연소실(103)은 팽창효과를 상쇄하도록 부드러운 연결부(108)을 매개로 연결부재(106)로서 굴뚝(111)에 연결된다. 가스(113)의 온도를 굴뚝(111)에서 적당한 온도로 배출하기 위해서, 연소실(103)은 초과공기를 공급받아 버너(147)의 화염(131)에서의 고온가스가 냉각공기와 혼합된다. 이러한 희박한 연소공기는 모터(113a,113b)로 구동될 팬(107a,107b)을 통해 연소실(103)에 강제로 송풍된다. 고온가스와 냉각공기 사이를 강제로 혼합하기 위해서, 터뷰레이터(turbulator;135)는 연소실(103) 또는 굴뚝(111)에 선택적으로 안착된다. 터뷰레이터(135)는 내화성 소재, 예컨대 내화성 강재 또는 내화벽돌로 만들어질 필요가 있으며, 이들은 구매와 유지비용이 비싸다. 동시에 연소와 희석을 보장하기 위한 주변공기의 사용이 2개의 일련의 팬을 수단으로 2개의 기능을 때때로 분리할 수 있다. 일련의 제1팬(107a,107b)은 주로 연소공기를 공급하는 한편, 모터(114)로 구동될 일련의 제2팬(108)은 희석공기를 공급한다. 팬(108)으로 전달된 냉각공기의 주입지점은 일반적으로 연소실(103)의 상부지점에 위치되므로서, 가능한 한 헤드손실을 줄일 수 있게 한다. 버너(147)는 가스 또는 연료오일용 별도의 회로를 통해서 제공된 파일럿(pilot) 화염(132)으로 점화된다. 이는 구매와 유지보수 중에 별도의 비용이 들어가며, 추가 연료의 사용으로 화염의 위해성을 야기할 수 있다. 파일럿 화염(132)은 전기 스파크플러그(171)으로 점화된다. 격막(151)은 선택적으로 버너(147)와 수평되게 안착되어 버너 주변으로 공기의 분산을 최적화하고 화염(131)을 "캐칭(catching)"하도록 난류를 생성한다. 버너를 취급하는 사람의 위험성을 배제하기 위해서, 연소실(103)과 굴뚝(111)은 내부 또는 외부 상으로 단열부(104)와 일치시킨다. 안전상의 목적으로, 버너(147)까지 가스를 공급하는 선(157)은 2개의 차단밸브(161,163)와 결속되며, 화염(131)이 버너(147)에서 감지되지 않는 경우에 차단될 수 있다. 덧붙여서, 안전성을 확보하기 위해서, 제3밸브(173)는 2개의 밸브(161,163) 사이에서 배출을 위한 임의의 가스를 안내하도록 배치된다. 소각로(101)에서 처리되도록 보내질 가스의 유속은 일반적으로 조절밸브(159)로 제어된다. 가스선(157)에서 일시적인 조정을 위해서, 예컨대 엔진 또는 재액화기의 작동속도를 변속할 때, 완충탱크(181)가 선택적으로 밸브(159,161,163)의 상류흐름에 안착될 수 있다. 완충탱크(181)는 가스선(157)에 변동압력을 완화하도록 돕는바, 예컨대 가스선(157)의 초과가스를 연소하기 전에 소성로(101)에서 연속적인 점화를 이룬다. 완충탱크(181)는 엔진 또는 재액화기를 공급하는 선을 위한 최소압력과 최대압력 사이에서 작동하고, 수백 키로파스칼(kPa) 정도의 비교적 작은 압력범위를 이룬다. 그러므로, 완충탱크(181)는 매우 큰 용적을 갖춰야만 하는바, 통상적으로 수십 ㎥이므로 비용과 부피의 요소를 보여준다. 덧붙여서 추진시스템으로 소비되지 않거나 재액화기로 재액화지 않되지 않은 선박의 탱크에서 유출되는 천연가스증기를 연소하기 위해, 선내의 메탄탱커에 소성로는 천연가스와 불활성가스의 혼합물을 제거하도록 유지작동하는 동안에 사용된다. 유지작동이 탱크 내부에서 필요할 때, 천연가스는 불활성가스로 최초 교체되어야만 하고 그런 다음에 공기로 교체된다. 마지막 액화천연가스가 배출된 후에, 천연가스증기로 충전되어진 탱크는 우선적으로 열교환기를 통해 폐쇄회로에서 순환하는 가스의 일부를 점차적으로 가열시킨다. 가열작업중에 탱크에서 일정한 압력을 유지하기 위해, 증기의 일부가 선박의 추진시스템 또는 소성로(101)에서 연소된다. 일단 탱크의 온도가 주변온도와 근접해지면, 선박의 불활성가스 생성기로 공급될 질소와 이산화탄소의 혼합물은 탱크에 주입되어 천연가스증기를 방출한다. 천연가스증기와 불활성가스의 혼합물이 연소되기 위해 소성로(101)로 옮겨진다. 특히 작업의 끝 부근에서 이 혼합물의 메탄함량이 낮기 때문에, 연료오일과 같이 다른 연료를 통상적으로 태우는 보조지지화염(파일럿 화염(132))이 혼합물을 연소시키는 데에 사용되므로, 화염의 위험성은 증가한다. 추가로, 독일특허 제DE10211645호는 선박에 설치되고 2개의 연소실과 굴뚝을 갖춘 가스소성로를 기재하고 있다. 연소실은 방사구조의 팬 또는 송풍기를 매개로 연소공기와 방사구조의 팬을 매개로 희석공기가 공급된다. 연소실과 굴뚝 사이의 연결부는 상기 연소실에서 배출구로 위치되므로 굴뚝에서 방출될 고온가스와 동일한 온도이므로써, 파열된 상태에서 위험하게 운행하면 소성로가 위치된 전제부에서 고온가스가 누출된다. 덧붙여서 고온가스의 누출위험성으로, 종래기술에 따른 소성로장치는 다수의 단점을 보인다. 이러한 장치들은 상당한 전력을 요구하는 팬과 모터를 필요로 하기 때문에 부피가 크고 헤드손실이 크다.