Brine Heating System

통영기지본부 설비 운영팀 2 과 김승현

Brine Heating System 의 이해

B.H.S 설비 운전 기준

B.H.S 설비 개요

B.H.S 의 구성 및 역할

B.H.S Heater 보수작업사례

CONTENTS

B.H.S 운전 참고 사항

Ⅱ

Ⅰ

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

B. H. S 설 비 개 요

- B.H.S 설비의 필요성

- Brine Water 란 ?

Brine Heating System 설비 개요

● 저장탱크에 저장되는 LNG 는 약 -160 도 이하 초저온이기 때문에 탱크하부가

단열재로 시공되어 있지만 완벽한 단열이 불가능하기 때문에 시간이 지남에 따라

LNG 의 냉열이 Bottom slab 를 거쳐 지면에 서서히 전달되게 된다 .

● 동결로 인한 토양융기 현상은 탱크 , 배관 및 부속품의 손상을 초래할 수 있다 .

● 저장탱크에 저장되는 LNG 는 약 -160 도 이하 초저온이기 때문에 탱크하부가

단열재로 시공되어 있지만 완벽한 단열이 불가능하기 때문에 시간이 지남에 따라

LNG 의 냉열이 Bottom slab 를 거쳐 지면에 서서히 전달되게 된다 .

● 동결로 인한 토양융기 현상은 탱크 , 배관 및 부속품의 손상을 초래할 수 있다 .

B.H.S 설비의 필요성

따라서 따라서 LNG LNG 저장탱크 하부 지반 동결로 인한 융기 현상을 피하기 위해서 저장탱크 하부 지반 동결로 인한 융기 현상을 피하기 위해서 Brine Heating SystemBrine Heating System 을 설치 윤영한다을 설치 윤영한다 .. TK-213TK-213 부터는 전기저부가열시스템부터는 전기저부가열시스템 (Electric Bottom Heating System)(Electric Bottom Heating System) 적용적용

따라서 따라서 LNG LNG 저장탱크 하부 지반 동결로 인한 융기 현상을 피하기 위해서 저장탱크 하부 지반 동결로 인한 융기 현상을 피하기 위해서 Brine Heating SystemBrine Heating System 을 설치 윤영한다을 설치 윤영한다 .. TK-213TK-213 부터는 전기저부가열시스템부터는 전기저부가열시스템 (Electric Bottom Heating System)(Electric Bottom Heating System) 적용적용

Brine Heating System 설비 개요

● 동결 방지용 열교환 매체로 부식 억제제가 첨가된 53% 에틸렌글리콜 (ethylene glycol) 수용액

● 어는점이 -24 ℃

● 분석항목 (1 회 /반기 ) : 미생물 수 , PH, 거품성 ( 거품이 기준치

초과시 소포제 투입 ), 에틸렌 글리콜 함량

● 동결 방지용 열교환 매체로 부식 억제제가 첨가된 53% 에틸렌글리콜 (ethylene glycol) 수용액

● 어는점이 -24 ℃

● 분석항목 (1 회 /반기 ) : 미생물 수 , PH, 거품성 ( 거품이 기준치

초과시 소포제 투입 ), 에틸렌 글리콜 함량

Brine Water 란 ?

B. H. S 구성 및 역할- B.H.S 설비 공정도

- 저부 가열코일 배치도 / 시공사진

- B.H.S 전체 구성

- B.H.S 각 설비 별 특징

Brine Heating System 의 구성 및 역할

B.H.S 설비 공정도

브라인 탱크브라인 회수 라인

주저부가열코일스팀제어밸브

브라인 히터

브라인 펌프

보조저부가열코일

응축수 회수 드럼

급수펌프

스팀보일러SUB

1

< Brine< Brine 액 흐름도액 흐름도 >>Tank -> PumpTank -> Pump 가압 가압 (( 약약 0.5~0.6 ㎫ ) -> Heater 열교환 ( 후단의 TT 값 =>TCV 궤도가 결정 => 스팀공급량조절 )-> 저부 가열 코일에 의한 Bottom Slab 와 열교환 -> 탱크로 회수

< Brine< Brine 액 흐름도액 흐름도 >>Tank -> PumpTank -> Pump 가압 가압 (( 약약 0.5~0.6 ㎫ ) -> Heater 열교환 ( 후단의 TT 값 =>TCV 궤도가 결정 => 스팀공급량조절 )-> 저부 가열 코일에 의한 Bottom Slab 와 열교환 -> 탱크로 회수


저부 가열 코일 배치도

주 저부 가열 코일

보조 저부 가열 코일

< < 평 면 도 평 면 도 >> < < 정 면 도 정 면 도 >>

주 저부 가열 코일 : 정상 운전시 사용하는 코일로서 부식 방지를 위해서 내식성 화합물이 포함 되어 있

는 Brine Water 와 항상 접촉 하고 있으므로 재질이 Cabon Steel 배관으로 설계 됨 . (4” 2 열 )

보조 저부 가열 코일 : 비상시 사용하는 코일로서 평상시 질소로 내부가 가압되어 있으나 공기가 들어갈 경우

부식 가능성이 있으므로 내부식성 재료인 Stainless Steel 배관으로 설계 되어 있다 . (4” 2 열 )

주 저부 가열 코일 : 정상 운전시 사용하는 코일로서 부식 방지를 위해서 내식성 화합물이 포함 되어 있

는 Brine Water 와 항상 접촉 하고 있으므로 재질이 Cabon Steel 배관으로 설계 됨 . (4” 2 열 )

보조 저부 가열 코일 : 비상시 사용하는 코일로서 평상시 질소로 내부가 가압되어 있으나 공기가 들어갈 경우

부식 가능성이 있으므로 내부식성 재료인 Stainless Steel 배관으로 설계 되어 있다 . (4” 2 열 )

코일 총길이 : 약

9.3km/Tank


저부 가열 코일 현장 시공 사진

저부 가열 코일


B.H.S 전체 구성 1 (TK-201 기준 )


B.H.S 전체 구성 2 (TK-201 기준 )

To Bottom

slab

To Brine

Tank

Brine TankBrine Tank

● 저장탱크의 지반 동결 방지를 위해 지속적으로 순환하는 Brine 수용액을 저장하는 장치이다 .● 수량 : 2 기 / Tank / 용량 : 2.1 ㎥ / TYPE : 실린더 형

<D-291 A/B>

<D-291 A/B Level 조절 Valve>


N₂ 로 봉인 (N/C)상부에서 Tank level

조절

RS-241.31 RS-

241.32RS-241.33

RS-241.34

Brine PumpBrine Pump

● 브라인 저장 탱크로부터 유입되는

Brine Water 을 약 0.5~0.6MPa 로

승압시켜서 Brine Heater 로 보내는

역할을 한다 . 평상시에 2 대 중 1 대를

기동하며 1 대는 항상 Stand-by

상태를 유지한다 . 주 1 회 Pump

절체 실시

● 수량 : 2 기 /Tank

● Type : 원심펌프 , Horizontal

● 운전용량 : 50 ㎥ /h

<P-291 A/B>


Brine HeaterBrine Heater

● Brine Heater 는 Steam Boiler Room 에서 공급된 Steam 을 열원으로 해서 Brine Water 를 정해진 온도 값 13 ℃(TK-201 기준 ) 로 열 교환 하는 역할을 한다 . 평상시 2 대를 운전하고 있다 .

● Type : 원통 다관형 ( 탄소강 ) : Shell Side : Brine Water : Tube Side : Steam

● 열교환 방법 : Heater 후단의 Brine 출구 TIC-241.01 이 정해진 온도 Setting 값에 따라서 Heater 전단의 Steam 의 유량 조절을 하는 TCV-241.01 의 개도를 조절한다 .

<H-291 A/B>


<Heater 열교환 방법 >

TCV-

241.01

TIC-241.01

TCV 개도값 제어

B. H. S 운전 기준

- B.H.S 운전 시 참고 사항

- Bottom Slab Temp. 운전 기준

- B.H.S Alarm Point

Brine Heating System 운전 기준

● 정상 운전 시에는 Pump 1 대 , Heater 2 대 운전을 한다 .

● LNG 누설 등으로 인한 비상 운전 시에는 Pump 2 대 , Heater 2 대 운전을

한다 .

● Heater 온도는 Heater 출구 Brine 온도 (TT-241.01/02) 에 따라 온도

조절 Valve(TCV-241.01/02) 의 개도에 의해서 Steam 의 공급량이 조절된다 .

● 공급되는 Brine Water 의 온도는 LNG 저장탱크 Bottom slab 온도에

영향을 받기 때문에 탱크 slab 의 온도를 10±2 ℃ 로 유지하도록 운전한다 .

● 통상 사용하지 않는 보조 저부가열코일의 경우는 질소로 봉인해 둔다 .

● 정상 운전 시에는 Pump 1 대 , Heater 2 대 운전을 한다 .

● LNG 누설 등으로 인한 비상 운전 시에는 Pump 2 대 , Heater 2 대 운전을

한다 .

● Heater 온도는 Heater 출구 Brine 온도 (TT-241.01/02) 에 따라 온도

조절 Valve(TCV-241.01/02) 의 개도에 의해서 Steam 의 공급량이 조절된다 .

● 공급되는 Brine Water 의 온도는 LNG 저장탱크 Bottom slab 온도에

영향을 받기 때문에 탱크 slab 의 온도를 10±2 ℃ 로 유지하도록 운전한다 .

● 통상 사용하지 않는 보조 저부가열코일의 경우는 질소로 봉인해 둔다 .

B.H.S 운전 시 참고 사항


LNG Tank Bottom Slab Temp. 운전기준

구 분운전방법

정상운전 비상운전

Brine 유량 ( ㎥ /h) 50 100

Brine 온도(℃)

Bottom Slab 입구 18.5 18.5

Bottom Slab 출구 16.4 16.9

구 분운전방법

정상운전 비상운전

Brine 유량 ( ㎥ /h) 50 100

Brine 온도(℃)

Bottom Slab 입구 14.5 14.5

Bottom Slab 출구 12.4 12.9

< < 설계기준 설계기준 : Bottom Slab Temp. 14.2 : Bottom Slab Temp. 14.2 ℃ >>< < 운전기준 운전기준 : Bottom Slab Temp. 10.2 : Bottom Slab Temp. 10.2 ℃ >>

● 현재 TK-201 을 기준으로 했을 때 TIC-241.01/02 의 Setting 값은 13 ℃ 로 되어

있으며 Bottom Slab 입구 온도는 약 12.9 ℃ 이며 Bottom Slab 출구 온도는 약 11.4 ℃ 이다 .


B.H.S Alarm Point

ITEM SERVICE S.P Action ITEM SERVICE S.P Action

FIAH 241.01/02TK-201 BRINE

INLET60

㎥ /HALARM PIAL 241.05/06

P-291 A/B DISCHARGE

5㎏ / ㎠ ALARM

FIAL 241.01/02TK-201 BRINE

INLET40

㎥ /HALARM TIAH 241.01/02

H-291A/B TO TK-201

22° ALARM

LIAH 241.01/02D-291A/B

LEVEL80% ALARM TIAL 241.01/02

H-291A/B TO TK-201

15° ALARM

LIAL 241.01/02D-291A/B

LEVEL30% ALARM TIAH 241.03/04

TK-201 BRINE TO D-291A/B

18.9° ALARM

LALL 241.01/02D-291A/B

LEVEL23.8%

PUMP STOP

TIAL 241.03/04TK-201 BRINE TO D-291A/B

10° ALARM

PIAH 241.05/06P-291 A/B

DISCHARGE7

㎏ / ㎠ ALARM

Heater 보수 작업 사례- Bundle Tube Pin-hole 발생사례

- Heater Bundle 구성도

- Bundle Tube Pin-hole 보수작업

Heater Bundle Tube Pin-hole 발생

● 발 생 사 례 : 작년에 TK-201/204/209 의 B.H.S 의 Bundle Tube 에서 Pin-

hole, Tube 찢어짐 등으로 인한 누설이 발생했다 .

● 확 인 방 법 : 응축수 drain 을 통해 육안으로 확인 을 하거나 육안으로 확인이 불가능 할 시에는 실험실에 응축수 성분검사 요청 . ( 응축수에 Brine Water 성분 검출 시 누수 )

● 발 생 원 인 : Tube 내부의 Steam 에 의한 부식으로 추정되며 가장 큰 원인으로 보일러 급수 계통의 용존산소량 증가로 인한 것으로 잠정 결론 . ( 연구개발원 )

● 조 치 방 법 : Bundle Tube Pin-hole 부위 용접 및 용접으로 불가능한 Heater는 직접 Shop 에서 Bundle Tube 제작

Brine Heating System 보수작업사례

Heater Bundle 구성도


Heater Bundle Tube 구성도


스팀 주입 부분

응축수 배출 부분

Heater Bundle Tube Pin-hole 보수작업


< Bundle Tube Pin-

hole>

Heater Bundle Tube Pin-hole 보수작업


< 응축수에 브라인액 유입 확인 > < Bundle Tube 용접 및 제작

실시 >

B.H.S 운전 시 참고사항- Heater 후단 온도가 낮을 때 ?

Heater 후단 온도가 낮을 때 ?

< 2. LC < 2. LC 강제로 강제로 Drain Drain 실시실시 >>

● 겨울철 운전 중에 B.H.S. 의 스팀 공급 부분이 막혀서 Heater 후단의 공급 온도가 떨어지는 경우가 종종 발생을 하는데 그러한 경우에는 응축수의 순환이 원활하지 않은 경우이기 때문에 아래의 두 가지 방법을 실시한다 . ( 조치 후에도 개선되지 않을 시에는 응축수 Check Valve 부분을 뜯어서 점검을 실시 )

Brine Heating System 운전 참고사항

< 1. LC Line Check v/v < 1. LC Line Check v/v 확인확인 >>

충격을 가해준다

RV-241.59RV-241.61

CV-241.03CV-241.04 RV-241.66/67

LC

Drain

감 사 합 니 다

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