In this paper, an offshore process front end engineering design (FEED) method is systematically introduced and reviewed to enable efficient offshore oil and gas production plant engineering. An integrated process engineering environment is also presented for the topside systems of a liquefied natural gas floating production, storage, and offloading (LNG FPSO) unit, based on the concepts and procedures for the process FEED of general offshore production plants. Various activities of the general process FEED scheme are first summarized, and then the offshore process FEED method, which is applicable to all types of offshore oil and gas production plants, is presented. The integrated process engineering environment is presented according to the aforementioned FEED method. Finally, the offshore process FEED method is applied to the topside systems of an LNG FPSO in order to verify the validity and applicability of the FEED method.
일반적으로 액체가스운반선은 인화성 화물이나 독성물질을 운반한다. 이러한 화물들은 폭발, 화재 및 인명손상을 가져올 수 있기 때문에, 액체가스운반선의 거주구역, 서비스 구역 및 통제실은 가스의 유입이 원천적으로 차단되도록 설계한다. 이러한 이유로, IMO IGC 코드의 멤브레인형 LNG선박의 화물탱크에 설치되는 벤트 출구의 높이는 노출갑판상 B/3 또는 6m 중 큰 것 이상으로 하고 작업구역 및 전후부 통행로, 갑판상의 저장탱크 및 화물설계 액위보다 6m 이상 높게 설치하여야 한다라고 규정하고 있다. 또한 LNG 시장이 점진적으로 증가하면서, LNG선박의 크기도 증가해 왔다. 때문에 현 규정에 의하면 LNG선박의 벤트의 높이는 선박 폭(B)에 비례하기 때문에 상당히 높아져야 할 것이며, 이는 높은 벤트 마스트(Mast)로 인하여 작업의 어려움 및 전방 시야를 방해하는 등 항해의 어려움을 초래한다. 본 연구에서는 멤브레인형 LNG선의 Sea-trial시에 측정하였던 데이터 및 CFD유동해석을 통해 LNG선박 화물탱크의 벤트 출구의 높이에 대한 적합성 평가를 수행한다.
천연가스는 산업의 발전으로 인하여 수요가 계속 증가하고 있어 도입물량 부족 현상이 일어나 수급이 점차 불안정해질 것으로 예상된다. 액화천연가스 외에 파이프라인 천연가스 및 대체 천연가스등 다양한 형태의 가스 도입과 개발로 수요를 충당해야 할 필요성이 있다. 도입된 PNG의 성분과 농도를 정확하게 측정해야 한다. 이에 따른 천연가스 내에 있는 미량 성분인 탄화수소류($C_6-C_{10}$)의 정확한 측정이 요구되어 표준가스의 개발이 필수적이다. 이 연구에서 개발한 일차 표준물질에 대한 조성과 농도는 $10-30{\mu}mol/mol$의 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸이며 바탕가스는 메탄이다. 탄화수소류($C_6-C_{10}$)의 표준가스 제조는 각 성분 원료가스에 대한 순도분석이 완료된 가스를 ISO 6142에 근거하여 소급성이 있는 중량법으로 알루미늄 실린더에 제조하였다. 제조된 표준가스는 분석기로 표준가스간의 제조일치성, 실린더의 흡착성, 안정성 변화 및 불확도 평가를 하였다. 결과는 알루미늄 실린더에서 내부표면의 흡착 손실이 적고 장기 안정성이 매우 우수하다는 것을 알 수 있었고, 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸의 농도 $10-30{\mu}mol/mol$ 수준에서 불확도 0.79-1.63 %이내의 표준가스를 개발하였다.
대형 디젤엔진은 주행거리가 길고 배기량이 크기 때문에 차량의 대수는 상대적으로 적지만 대기환경에 미치는 영향은 크다. 시내를 주행하는 시내버스의 경우 한일 월드컵을 계기로 CNG 버스로 전환되었다. 그러나 대형트럭과 장거리 시외버스의 경우 주행거리가 길고 CNG 충전소가 대도시의 시내버스 차고지 위주로 설치되어 있어 이용이 불가능하였다. 단열용기의 적용으로 천연가스를 압축상태가 아닌 액체 상태로 보관이 가능해져 주행거리가 긴 대형트럭이나 장거리 시외버스로의 적용이 가능해졌으며, 혼소엔진의 경우 LNG 충전이 어려운 지역에서는 디젤로 운행이 가능하다. 이와 같은 장점으로 인하여 석유 의존도를 크게 낮출 수 있어 에너지원의 다변화가 가능하며, 디젤차의 고질적인 단점으로 여겨왔던 매연 및 질소산화물뿐만 아니라 저탄소 연료를 사용함으로서 대표적인 온실가스중의 하나인 이산화탄소도 10%이상 저감할 수 있었다.
The LNG tank are properly designed to fit with the limited installation space of a light duty truck, Hyundai Porter II. This designed LNG tank has 36 liter capacity, so two LNG tanks installed on Porter II truck allow it to run about 432 km per fueling. It is almost two times greater than CNG mileage for same truck. To analyze the relationship between car acceleration and heat leak for different fuel vapor/liquid ratios, the modified Fortran program "Pro-Heatleak" is used. Computational analysis shows that the relationship between the heat leak and vapor/liquid ratio is linearly inversed. Heat leak increases with increasing of car acceleration when fuel vapor/liquid ratio is less than 0.5 and decreases when fuel vapor/liquid ratio is greater than 0.5. The difference between maximum and minimum heat leak for full tank is about 12 percents. For the fuel vapor/liquid ratio equal to 0.5 heat leak does not depend on car acceleration.
액체로켓엔진의 성능 및 냉각특성 연구를 위한 연소시험장치를 개발하였다. 본 시험장치는 액체산소와 kerosene을 추진제로 사용하는 추력 1.0 KN 이하의 액체로켓엔진의 성능 및 냉각 특성연구가 가능하며, 실제 연소시험을 통해 정상적인 작동을 확인하였다. 향후 액화천연가스와 천연가스를 사용하는 로켓엔진의 시험 및 재생냉각시험이 가능토록 설비 개량을 실시할 예정이다
Generally, the temperature drop under $0^{\circ}C$ on vaporizer surface creates frozen dews. This problem seems to increase as the time progress and humidity rises. In addition, the frozen dews create frost deposition. Consequently, heat transfer on vaporizer decreases because frost deposition causes adiabatic condition. Therefore, it is very important to solve this problem. This paper aims to study of the optimum design of used vaporizer at local LNG station. In this paper, experimental results were compared with numerical results. Geometries of numerical and experimental vaporizers were identical. Studied parameters of vaporizer are angle between two fins $(\Phi)$ and fin thickness $(TH_F)$. Numerical analysis results were presented through the correlations between the ice layer thickness $(TH_{ICE})$ on the vaporizer surface to the temperature distribution of inside vaporizer $(T_{IN})$, fin thickness $(TH_F)$, and angle between two fins $(\Phi)$. Numerical result shows good agreement with experimental outcome. Finally, the correlations for optimum design of vaporizer are proposed on this paper.
LNG is a valuable fuel since it offers some environmental, energy security and economic benefits over diesel. It could be used mainly in heavy-duty trucks and buses. Car acceleration induces the slope angle of the liquid fuel in the tank. Slope angle changes the surface area wetted by liquid fuel and consequently heat leak to the tank. This research is a result of numerical simulation of the heat leak with the car acceleration to LNG tank. The "Pro-HeatLeak" Fortran program is developed and the verification test of the developed program is done. The difference between numerical results and calculated results from MathCad verification test is less than 0.07 percent. The smallest heat leak is correspond to the case without oscillation. For the high car acceleration the value of heat leak is greater than that for the small acceleration. The difference between maximum and minimum heat leak for 10 gallons of fuel vapor in the tank is about 10 percent.
Since Pyoungtaek thermal power plant began using natural gas in 1986, the annual using volume has rapidly increased and reached 12.7 million tons in 1999. When the natural gas is cooled to a temperature of approximately -162$^{\circ}$C at atmospheric pressure, it condenses to a liquid called liquefied natural gas(LNG). LNG has a special characters such as odorless, colorless, non-corrosive, and non-toxic. So, LNG storage tank, tanker ship, transfer pipelines are required the special storage and transportation systems and technology. The presently operating LNG terminals are Pyongtaek and Inchon terminals. A total of 19 above-ground LNG storage tanks(100 thousand ㎘ grade) are currently in operation with a sendout capacity of 4,360tons/hour. To meet the growing domestic demand of LNG supply, the Inchon receiving terminal is expanding(six in-ground tank) and constructing a third LNG terminal at Tongyong. In this paper, case study on seepage analysis and countermeasure against increasing the seepage volume of in-ground LNG storage tank excavation work is reported. The results of an additional seepage analysis are presented to verify the design seepage volume of assumption section and seepage volume after curtain-grouting in the slurry wall.
As greenhouse gas emissions from maritime transport are increasing, the International Maritime Organization is continuously working to strengthen emission regulations. Liquefied natural gas (LNG) fuel is less advantageous as a point of CO2 reduction due to the methane leakage that occurs during the bunkering and operation of marine engines. In this study, greenhouse gas emissions from an LNG-fueled ship were analyzed from the perspective of the life cycle. The amount ofmethane emission during the bunkering and operation procedures with various boil-off gas (BOG) treatment methods and gas engine specifications was analyzed by dynamic simulation. The results were also compared with those of other liquid fuel engines. As a result, small LNG-fueled ships without a BOG treatment facility emitted 32% more greenhouse gas than ships utilizing marine gas oil or heavy fuel oil. To achieve a greenhouse gas reduction via a BOG treatment method, a gas combustion unit or re-liquefaction system must be mounted, which results in a greenhouse gas reduction effect of about 25% and 30%. As a result of comparing the amount of greenhouse gas generated according to the BOG treatment method used with each tank size from the perspective of the operating cycle with the amounts from using existing marine fuels, the BOG treatment method showed superior effects of greenhouse gas reduction.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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