KR20230087680A - Fuel Supply System And Method For Ship - Google Patents

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Abstract

선박의 연료공급시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 선박의 연료공급시스템은, 선박에 마련된 연료공급탱크로부터 선내 엔진으로 액화가스를 공급하는 연료공급라인; 상기 연료공급라인에 마련되며 상기 액화가스를 상기 엔진에 필요한 압력으로 압축하는 압축부; 상기 엔진으로 공급된 액화가스 중 엔진에서 소비되지 않은 액화가스를 상기 엔진으로부터 회수하는 리턴라인; 상기 리턴라인에 마련되며 상기 엔진으로부터 회수되는 연료를 기액분리하는 기액분리기; 및 상기 기액분리기에서 분리된 액체 상태의 액화가스를 상기 연료공급라인의 압축부 전단으로 공급하는 리퀴드라인:을 포함하고, 상기 액화가스는 액체 상태로 상기 엔진에 공급되는 것을 특징으로 한다. A fuel supply system and method for a ship are disclosed. A fuel supply system for a ship of the present invention includes a fuel supply line for supplying liquefied gas from a fuel supply tank provided in the ship to an engine in the ship; a compression unit provided in the fuel supply line and compressing the liquefied gas to a pressure required for the engine; a return line for recovering liquefied gas not consumed by the engine among the liquefied gas supplied to the engine from the engine; a gas-liquid separator provided in the return line and separating gas-liquid fuel recovered from the engine; and a liquid line for supplying the liquefied gas in a liquid state separated by the gas-liquid separator to the front end of the compression unit of the fuel supply line, wherein the liquefied gas is supplied to the engine in a liquid state.

Description

선박의 연료공급시스템 및 방법{Fuel Supply System And Method For Ship}Ship's fuel supply system and method {Fuel Supply System And Method For Ship}

본 발명은 선박의 연료공급시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료공급탱크로부터 엔진으로 액체상태로 액화가스를 연료로 공급하고, 엔진에서 소비되지 않은 액화가스를 엔진으로부터 회수하여 기액분리기를 거쳐 액체 상태의 액화가스를 연료공급라인의 압축부 전단으로 공급하는 선박의 연료공급시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a fuel supply system and method for a ship, and more particularly, to supply liquefied gas in a liquid state from a fuel supply tank to an engine, recover liquefied gas not consumed by the engine from the engine, and operate a gas-liquid separator. It relates to a fuel supply system and method for a ship that supplies liquefied gas in a liquid state to the front end of a compression part of a fuel supply line.

LNG(Liquefied Natural Gas)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있다. 액화가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는, 액화된 상태로 액화가스 운반선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. LNG나 LPG 등의 액화가스는 천연가스 혹은 석유가스를 극저온(LNG의 경우 대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭 감소하므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.Consumption of liquefied gases such as LNG (Liquefied Natural Gas) and LPG (Liquefied Petroleum Gas) is rapidly increasing worldwide. Liquefied gas is transported in a gaseous state through onshore or offshore gas pipelines, or transported to a distant consumer while being stored in a liquefied gas carrier in a liquefied state. Liquefied gas, such as LNG or LPG, is obtained by cooling natural gas or petroleum gas to a cryogenic temperature (approximately -163 ° C in the case of LNG), and its volume is significantly reduced compared to the gas state, so it is very suitable for long-distance transportation through sea.

석유가스의 액화 온도는 상압 약 -42℃의 저온이고, 18 bar에서는 약 45℃의 온도까지, 7 bar에서는 20℃까지 액체 상태로 저장가능하다. LPG는 상압 -42℃보다 높으면 증발되므로, 선박의 LPG 저장탱크에는 단열처리가 되어있다. 그러나 외부의 열이 지속적으로 LPG에 전달되므로, LPG 수송 과정에서 LPG 저장탱크 내에서 지속적으로 LPG가 기화되어 LPG 저장탱크 내에 증발가스(Boil-Off Gas)가 발생한다.The liquefaction temperature of petroleum gas is low at atmospheric pressure of about -42 ° C, and it can be stored in a liquid state up to a temperature of about 45 ° C at 18 bar and 20 ° C at 7 bar. Since LPG evaporates when the normal pressure is higher than -42℃, the ship's LPG storage tank is insulated. However, since external heat is continuously transferred to the LPG, the LPG is continuously vaporized in the LPG storage tank during the transport process of the LPG, and boil-off gas is generated in the LPG storage tank.

LPG 운반선에서는 LPG 저장탱크 내에 증발가스가 축적되면 LPG 저장탱크 내의 압력이 과도하게 상승하므로, LPG 저장탱크에 내압구조를 갖추는 한편 탱크 내에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위해 증발가스 재액화 장치를 사용한다.In LPG carriers, when boil-off gas accumulates in the LPG storage tank, the pressure inside the LPG storage tank rises excessively. Therefore, the LPG storage tank has a pressure-resistant structure and a boil-off gas re-liquefaction device is used to treat the boil-off gas generated in the tank. do.

한편, 종래의 LPG 운반선 등에는 선박의 추진 연료로서 상대적으로 가격이 저렴한 벙커C유 등의 중유를 사용하는 연료 공급 시스템을 채용하고 있는데, 이러한 중유 연료 공급 시스템은 중유 연료 사용에 대한 국제적인 배기가스 배출규제 강화로 황 성분이 적은 중유 연료 탱크(LSHFO tank)를 별도로 설치해야 했고, 국제적인 환경규제 기준에 적합한 친환경적인 연료 공급 시스템의 요구가 커졌다.On the other hand, conventional LPG carriers adopt a fuel supply system using heavy oil such as bunker C oil, which is relatively inexpensive as a propulsion fuel for ships. Due to stricter regulations, a separate heavy fuel oil fuel tank (LSHFO tank) with low sulfur content had to be installed, and the demand for an eco-friendly fuel supply system that meets international environmental regulatory standards has increased.

최근에는 LPG 또는 LNG 운반선에서 LPG 또는 LNG 및 그로부터 발생하는 증발가스를 추진 연료로 사용하는 연료공급시스템의 적용이 늘어나고 있고, 국제적인 배기가스 배출규제 강화에 따라 LPG 또는 LNG 운반선 외에 일반 선박에서도 LNG 등을 추진 연료로 사용하는 선박이 증가하고 있다.In recent years, the application of fuel supply systems that use LPG or LNG and boil-off gas generated from them as propulsion fuel in LPG or LNG carriers is increasing, and in accordance with the strengthening of international exhaust gas emission regulations, general ships in addition to LPG or LNG carriers are also using LNG. Ships using it as a propulsion fuel are increasing.

특히 LPG는 극저온에서 액화되는 LNG보다 저장이 용이하고 기존 HFO에 견주어 SPECIFIC ENERGY와 ENERGY DENSITY에서 크게 떨어지지 않으면서 기존 HFO 대비 SOX, NOX, CO2, PM등의 절감 효과가 탁월한 장점이 있다.In particular, LPG is easier to store than LNG, which is liquefied at cryogenic temperatures, and does not fall significantly in SPECIFIC ENERGY and ENERGY DENSITY compared to existing HFO, and has excellent effects in reducing SOX, NOX, CO2, PM, etc. compared to existing HFO.

LPG를 연료로 사용하는 선박에서 엔진에 연료로 공급될 LPG는 연료공급탱크로부터 압축용 펌프, 히터 등을 포함하는 연료공급부(Fuel Supply System)를 거치면서 엔진의 연료공급조건에 맞추어 선박의 엔진에 공급된다. In ships using LPG as fuel, LPG to be supplied as fuel to the engine is supplied to the engine of the ship according to the fuel supply conditions of the engine through the fuel supply system including the compression pump and heater from the fuel supply tank. are supplied

비압축성 유체인 LPG는 엔진의 로드 변화에 즉각 대응할 수 있도록 엔진에서 필요로 하는 연료보다 초과공급될 수 있으며, 초과공급되어 연료로 소비되고 남는 LPG나 엔진 로드 변화에 따른 연료소모율 변화로 남는 LPG, 엔진 정지 시 엔진 및 배관에 잔류하는 LPG는 엔진의 상류로 회수된다. LPG, an incompressible fluid, can be supplied in excess of the fuel required by the engine so that it can respond immediately to changes in engine load. When stopped, LPG remaining in the engine and pipes is recovered upstream of the engine.

그런데, 회수되는 LPG를 그대로 대기 방출하면 연료를 낭비하고 환경 오염을 유발하는 문제가 있고, 이를 카고 탱크로 보내면 엔진에서 유입된 윤활유(sealing oil)로 인한 LPG 화물의 오염 및 윤활유 결빙 우려가 있다. 또한, 엔진에서 회수되는 LPG는 엔진의 연료공급조건에 맞추어 가압 및 가열되어 고온 고압 상태이므로 이를 연료공급탱크로 보내면 BOG 발생량을 증가시켜 탱크 내 압력을 높이는 문제가 있다.However, if the recovered LPG is discharged into the air as it is, there is a problem of wasting fuel and causing environmental pollution, and if it is sent to a cargo tank, there is a risk of contamination of the LPG cargo and lubricating oil freezing due to sealing oil introduced from the engine. In addition, since the LPG recovered from the engine is pressurized and heated according to the fuel supply conditions of the engine and is in a high-temperature and high-pressure state, there is a problem of increasing the pressure in the tank by increasing the amount of BOG generated when it is sent to the fuel supply tank.

본 발명은 이러한 문제를 해결하여, 엔진에서 회수되는 LPG를 효과적으로 처리하면서 효과적으로 연료를 공급할 수 있는 시스템을 제공하고자 한다. The present invention solves this problem, and aims to provide a system capable of effectively supplying fuel while effectively treating LPG recovered from an engine.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박에 마련된 연료공급탱크로부터 선내 엔진으로 액화가스를 공급하는 연료공급라인;According to one aspect of the present invention for solving the above problems, a fuel supply line for supplying liquefied gas from a fuel supply tank provided in a ship to an inboard engine;

상기 연료공급라인에 마련되며 상기 액화가스를 상기 엔진에 필요한 압력으로 압축하는 압축부;a compression unit provided in the fuel supply line and compressing the liquefied gas to a pressure required for the engine;

상기 엔진으로 공급된 액화가스 중 엔진에서 소비되지 않은 액화가스를 상기 엔진으로부터 회수하는 리턴라인;a return line for recovering liquefied gas not consumed by the engine among the liquefied gas supplied to the engine from the engine;

상기 리턴라인에 마련되며 상기 엔진으로부터 회수되는 연료를 기액분리하는 기액분리기; 및a gas-liquid separator provided in the return line and separating gas-liquid fuel recovered from the engine; and

상기 기액분리기에서 분리된 액체 상태의 액화가스를 상기 연료공급라인의 압축부 전단으로 공급하는 리퀴드라인:을 포함하고,A liquid line for supplying the liquefied gas in the liquid state separated in the gas-liquid separator to the front end of the compression part of the fuel supply line;

상기 액화가스는 액체 상태로 상기 엔진에 공급되는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급시스템이 제공된다. There is provided a fuel supply system for a ship, characterized in that the liquefied gas is supplied to the engine in a liquid state.

바람직하게는, 상기 기액분리기에서는 상기 엔진으로부터 회수되는 연료에 혼입된 윤활유를 분리하여 제거할 수 있다. Preferably, the gas-liquid separator can separate and remove lubricating oil mixed in the fuel recovered from the engine.

바람직하게는 상기 압축부는, 상기 연료공급탱크로부터 상기 엔진으로 공급될 액화가스를 이송하는 이송펌프; 및 상기 이송펌프에서 이송된 액화가스를 상기 엔진에 필요한 압력으로 승압하는 압축펌프:를 포함할 수 있다. Preferably, the compression unit includes a transfer pump for transferring liquefied gas to be supplied to the engine from the fuel supply tank; and a compression pump for boosting the liquefied gas transferred from the transfer pump to a pressure required for the engine.

바람직하게는, 상기 리퀴드라인을 개폐하는 제1 밸브; 상기 기액분리기의 액화가스 액위를 감지하는 액위감지기; 및 상기 액위감지기에서 감지된 액화가스 액위에 의해 상기 제1 밸브를 제어하는 액위제어기:를 더 포함할 수 있다. Preferably, a first valve opening and closing the liquid line; a liquid level sensor for detecting a liquid gas level in the gas-liquid separator; and a liquid level controller controlling the first valve by the level of the liquefied gas detected by the liquid level sensor.

바람직하게는, 상기 연료공급라인에서 상기 리퀴드라인의 합류지점과 상기 연료공급탱크 사이에 마련되는 역류방지밸브:를 더 포함할 수 있다. Preferably, a check valve provided between the junction of the liquid line and the fuel supply tank in the fuel supply line may further include.

바람직하게는, 상기 기액분리기에서 분리된 기체를 상기 연료공급탱크로 이송하는 가스배출라인; 및 상기 가스배출라인을 개폐하는 제2 밸브:를 더 포함할 수 있다.Preferably, a gas discharge line for transferring the gas separated in the gas-liquid separator to the fuel supply tank; and a second valve opening and closing the gas discharge line.

바람직하게는, 상기 기액분리기의 압력을 감지하는 압력감지기; 및 상기 압력감지기에서 감지된 압력에 의해 상기 제2 밸브를 제어하는 압력제어기:를 더 포함하고, 상기 압력감지기에서 감지된 압력에 따라 상기 압력제어기에서 상기 제2 밸브의 개도를 조절하여, 상기 기액분리기의 압력을 상기 연료공급탱크의 압력보다 높게 유지할 수 있다. Preferably, a pressure sensor for sensing the pressure of the gas-liquid separator; and a pressure controller configured to control the second valve based on the pressure sensed by the pressure sensor, wherein the pressure controller adjusts the opening of the second valve according to the pressure sensed by the pressure sensor, so that the gas-liquid The pressure of the separator may be maintained higher than the pressure of the fuel supply tank.

바람직하게는, 상기 연료공급라인에서 상기 압축펌프의 하류에 마련되어 상기 엔진으로 공급될 액화가스를 가열하는 열교환기; 및 상기 리턴라인에서 상기 기액분리기의 상류에 마련되어 상기 엔진으로부터 회수되는 액화가스를 감압하는 감압부:를 더 포함할 수 있다. Preferably, a heat exchanger provided downstream of the compression pump in the fuel supply line to heat liquefied gas to be supplied to the engine; and a decompression unit provided upstream of the gas-liquid separator in the return line to depressurize the liquefied gas recovered from the engine.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박에 마련된 연료공급탱크로부터 액화가스를 이송하고 압축부를 거쳐 압축하여 선내 엔진에 액체 상태로 연료로 공급하고, According to another aspect of the present invention, liquefied gas is transported from a fuel supply tank provided in a ship, compressed through a compression unit, and supplied as fuel in a liquid state to an engine in a ship,

엔진에서 소비되지 않은 액화가스를 기액분리기로 회수하여 기체 및 윤활유를 분리하고, 상기 기액분리기에서 분리된 액체 상태의 액화가스를 상기 압축부의 전단으로 이송하여 재순환시키되, The liquefied gas not consumed in the engine is recovered by the gas-liquid separator to separate gas and lubricating oil, and the liquefied gas in liquid state separated in the gas-liquid separator is transferred to the front end of the compression unit and recycled,

상기 기액분리기에서 분리된 기체를 상기 연료공급탱크로 배출하면서 상기 기액분리기의 압력을 상기 연료공급탱크의 압력보다 높게 유지하는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급방법이 제공된다. There is provided a fuel supply method for a ship, characterized in that the pressure of the gas-liquid separator is maintained higher than the pressure of the fuel supply tank while discharging the gas separated in the gas-liquid separator to the fuel supply tank.

본 발명에서는 엔진에 연료로 공급된 액화가스 중 엔진에서 소비되지 않은 액화가스를 리턴라인을 통해 회수하되, 리턴라인에 기액분리기를 구비하여 리턴라인을 통해 회수되는 액화가스를 기액분리하고, 액체 상태의 액화가스만을 연료공급라인의 압축부 전단으로 재순환시킨다. In the present invention, among the liquefied gas supplied as fuel to the engine, liquefied gas not consumed by the engine is recovered through the return line, but a gas-liquid separator is provided in the return line to separate the liquefied gas recovered through the return line, Only the liquefied gas is recirculated to the front of the compression part of the fuel supply line.

이와 같이 엔진에서 연료로 소비되고 남은 액화가스를, 기액분리기를 거쳐 기체 및 윤활유는 걸러내고 재순환시킴으로써 연료에 윤활유가 혼입되는 것을 방지하여 엔진의 불완전 연소 및 그로 인한 배기 내 오염 물질 생성을 방지할 수 있고, 윤활유(sealing oil)로 인한 연료공급탱크 내 LPG 오염 및 윤활유의 결정화를 막을 수 있다. In this way, by filtering and recirculating the liquefied gas remaining after being consumed as fuel in the engine through a gas-liquid separator, mixing of lubricating oil in the fuel is prevented, thereby preventing incomplete combustion of the engine and consequent generation of pollutants in the exhaust. It can prevent LPG contamination and crystallization of lubricating oil in the fuel supply tank due to sealing oil.

또한, 엔진에서 회수된 액화가스를 이송펌프 및 압축펌프 전단으로 재순환시킴으로써, 엔진의 부하 변화로 발생하는 이송펌프 및 압축펌프의 토출압력 변화의 영향을 기액분리기가 직접 받지 않으므로, 엔진이나 연료 공급 과정에서 비상 정지 등이 발생하더라도 기액분리기의 압력을 보다 안정적으로 제어하여 연료공급시스템을 운전할 수 있고, 정상운전 복귀도 용이해진다. In addition, by recirculating the liquefied gas recovered from the engine to the front of the transfer pump and the compression pump, the gas-liquid separator is not directly affected by the change in the discharge pressure of the transfer pump and the compression pump caused by the load change of the engine, so the engine or fuel supply process Even if an emergency stop occurs, the fuel supply system can be operated more stably by controlling the pressure of the gas-liquid separator, and it is easy to return to normal operation.

도 1은 LPG와 같은 액화가스를 엔진 연료로 공급하는 선박의 기본 실시예에 따른 연료공급시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 기본 실시예를 개선한 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료공급시스템을 개략적으로 도시한다.
1 schematically shows a fuel supply system according to a basic embodiment of a ship supplying liquefied gas such as LPG as engine fuel.
Figure 2 schematically shows a fuel supply system for a vessel according to an embodiment of the present invention improved on the basic embodiment.

본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.Hereinafter, the configuration and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are marked with the same numerals as much as possible, even if they are displayed on different drawings.

후술하는 본 발명의 실시예에서 선박은, 액화석유가스를 추진용 엔진의 연료 또는 발전용 엔진의 연료로 사용할 수 있는 엔진이 설치되는 모든 종류의 선박일 수 있다. 대표적으로 LPG 운반선, LNG 운반선(LNG Carrier), 액체수소 운반선, LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading), LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit)와 같이 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물도 포함될 수 있다. In an embodiment of the present invention to be described later, the vessel may be any type of vessel in which an engine capable of using liquefied petroleum gas as a fuel for a propulsion engine or a fuel for a power generation engine is installed. Typically, ships with self-propelled capabilities such as LPG carriers, LNG carriers, liquid hydrogen carriers, and LNG RVs (Regasification Vessel), LNG FPSOs (Floating Production Storage Offloading), LNG FSRUs (Floating Storage Regasification Units) Offshore structures that do not have propulsion capability, but are floating on the sea, can also be included.

또한, 본 실시예는 저온으로 액화시켜 수송될 수 있고, 저장된 상태에서 증발가스가 발생하며 엔진의 연료로 공급될 수 있는 모든 종류의 액화가스의 연료공급시스템에 적용될 수 있다. 이러한 액화가스는 예를 들어 LNG(Liquefied Natural Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같은 액화석유화학가스 및 암모니아 등일 수 있다. 다만, 후술하는 실시예에서는 대표적인 액화가스 중 하나인 LPG가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다. In addition, this embodiment can be liquefied at a low temperature and transported, boil-off gas is generated in a stored state, and can be applied to a fuel supply system for all types of liquefied gas that can be supplied as engine fuel. These liquefied gases are, for example, liquefied petrochemicals such as LNG (Liquefied Natural Gas), LEG (Liquefied Ethane Gas), LPG (Liquefied Petroleum Gas), liquefied ethylene gas, and liquefied propylene gas. gas and ammonia, and the like. However, in the embodiments to be described later, an example in which LPG, which is one of representative liquefied gases, is applied will be described.

도 1에는 LPG와 같은 액화가스를 엔진 연료로 공급하는 선박의 기본 실시예에 따른 연료공급시스템을 개략적으로 도시하였다.1 schematically shows a fuel supply system according to a basic embodiment of a ship supplying liquefied gas such as LPG as engine fuel.

도 1에 도시된 바와 같이 LPG를 연료로 공급받는 선박의 연료공급시스템은, 선내 엔진(E)으로 액화가스가 공급되는 연료공급라인(SL)과, 연료공급라인에 마련되며 연료공급탱크로부터 엔진으로 공급될 액화가스를 이송하는 이송펌프(100), 연료공급라인에 마련되며 액화가스를 엔진에 필요한 압력으로 압축하는 압축펌프(110), 액화가스 중 엔진에서 소비되지 않은 액화가스를 엔진으로부터 회수하는 리턴라인(RL), 리턴라인에 마련되며 재순환되는 액화가스를 공급받아 기액분리하는 기액분리기(200)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the fuel supply system of a ship receiving LPG as fuel is provided in a fuel supply line (SL) through which liquefied gas is supplied to the inboard engine (E) and a fuel supply line, and is provided from the fuel supply tank to the engine A transfer pump 100 for transferring liquefied gas to be supplied to, a compression pump 110 provided in a fuel supply line and compressing liquefied gas to a pressure required for the engine, recovering liquefied gas that is not consumed by the engine among liquefied gas from the engine It includes a return line (RL) and a gas-liquid separator 200 provided in the return line and receiving the liquefied gas to be recycled and separating the gas-liquid.

연료공급탱크(T)에 저장된 액화가스는 이송펌프(100)를 통해 이송되어, 압축펌프(110)를 거쳐 엔진의 연료 공급 압력으로 압축된 후 열교환기(120) 또는 연료히터 등을 거쳐 엔진에서 필요로 하는 온도로 가열된 후 엔진으로 공급된다. The liquefied gas stored in the fuel supply tank (T) is transferred through the transfer pump 100, compressed to the fuel supply pressure of the engine through the compression pump 110, and then discharged from the engine through the heat exchanger 120 or fuel heater. After being heated to the required temperature, it is supplied to the engine.

연료공급라인에는 추가로 압축부 및 열교환기를 거쳐 압축 및 가열된 액화가스 중의 이물질을 걸러주는 필터(미도시)와 서비스밸브부(미도시)가 마련될 수 있다. 서비스밸브부에서는 엔진으로 LPG를 공급하면서 엔진의 연료유 전환이나 LPG 모드 정지, 트립 등으로 LPG 연료 공급이 중단될 때 밸브를 통해 각 배관을 이중 차단하며 배관 내 압력을 해소한다. A filter (not shown) and a service valve (not shown) may be further provided in the fuel supply line to filter out foreign substances in the compressed and heated liquefied gas through a compression unit and a heat exchanger. In the service valve part, while supplying LPG to the engine, when the supply of LPG fuel is stopped due to engine switching to fuel oil, LPG mode stop, trip, etc., each pipe is double-blocked through the valve to relieve pressure in the pipe.

이러한 압축 및 가열된 LPG를 연료로 공급받는 엔진은 일 예로 MAN Diesel & Turbo사(社)의 ME-LGIP 엔진일 수 있다. 이 경우 LPG는 압축부 및 열교환기를 거쳐 54 bar, 35℃ 내외의 고압 액체 상태로 엔진에 공급되고, 엔진에서 유압으로 600 내지 700 bar의 압력으로 노즐에 분사되어 엔진이 가동된다. An engine receiving such compressed and heated LPG as fuel may be, for example, a MAN Diesel & Turbo ME-LGIP engine. In this case, LPG is supplied to the engine in a high-pressure liquid state of around 54 bar and 35 ° C through a compression unit and a heat exchanger, and is injected into a nozzle at a pressure of 600 to 700 bar hydraulically from the engine to operate the engine.

즉, 본 실시예의 엔진에서는 압축 및 가열된 연료가 액체 상태로 엔진으로 공급되는데, 압력 변화에 따라 부피변화가 큰 압축성 유체, 즉 가스 연료가 공급되는 엔진과는 달리, 압력을 가하여도 부피의 변화가 없거나 적은 비압축성 유체, 액체 상태의 LPG가 엔진 연료로 공급되는 경우 엔진의 부하 변동에도 충분한 연료를 공급하여 즉각적으로 대응하며 캐비테이션을 방지하기 위해서 과잉의 LPG를 엔진으로 공급한다. 엔진에 공급된 LPG 중 연료로 소비되고 남은 LPG는 엔진에서 리턴라인(RL)을 통해 배출하여 연료로 재순환시키는데, 압축 및 가열된 LPG를 그대로 재순환시키거나 연료공급탱크로 보내면 엔진에서 혼입된 윤활유 등으로 인해 연료공급탱크 내 LPG 오염 우려가 있고, 연료로 공급 시 불완전 연소되어 배기 중 대기 오염 물질이 발생할 수 있으며 연료 효율에도 악영향을 줄 수 있다. 또한, 회수되는 액화가스에는 액상의 LPG 외에도, 연료 공급을 위한 압축 및 가열을 통해 발생하게 된 증발가스 등의 기체도 포함되는데 이또한 압축부의 장치 이상을 일으키거나 연료공급탱크 내 압력 및 온도를 상승시켜 탱크 및 선박 안전에 위협이 될 수 있다. That is, in the engine of this embodiment, compressed and heated fuel is supplied to the engine in a liquid state. Unlike engines supplied with a compressible fluid having a large volume change according to pressure change, that is, gas fuel, the volume changes even when pressure is applied When liquid LPG, an incompressible fluid with little or no incompressible fluid, is supplied as engine fuel, sufficient fuel is supplied to respond immediately to changes in the load of the engine, and excess LPG is supplied to the engine to prevent cavitation. Of the LPG supplied to the engine, the remaining LPG is discharged from the engine through the return line (RL) and recycled as fuel. As a result, there is a risk of LPG contamination in the fuel supply tank, and when supplied as fuel, incomplete combustion may generate atmospheric pollutants in the exhaust and adversely affect fuel efficiency. In addition to liquid LPG, the recovered liquefied gas also includes gases such as evaporation gas generated through compression and heating for fuel supply, which also causes equipment failure in the compression unit or increases the pressure and temperature in the fuel supply tank. This can pose a threat to tank and ship safety.

따라서 연료공급시스템의 리턴라인(RL)에 기액분리기(200)를 마련하여, 엔진에서 회수되는 액화가스로부터 기체/액체/윤활유를 분리하여 액체 상태의 액화가스는 재순환시키고 윤활유는 따로 분리하여 제거한다. 윤활유의 분리는 예를 들어, 엔진에서 회수된 연료 중 각 성분의 비중 차이를 이용하여 이루어질 수 있다. LPG는 프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)이 주성분으로, 프로판과 부탄의 비율에 따라 차이가 있으나 비중이 약 0.5이고, 윤활유의 비중은 약 0.9 내외이다. 따라서 기액분리기에서 가스는 상부로 분리되고, 비중 차이에 의해 LPG보다 무거운 윤활유가 바닥으로 층 분리되므로, 기액분리기 바닥부에 배관을 통해 층 분리된 윤활유를 배출시킬 수 있다. 기액분리기의 압력을 조절하여 연료의 점성을 조절함으로써 점성 및 비중 차이에 의해 보다 수월하게 윤활유를 분리 배출할 수 있다. Therefore, the gas/liquid separator 200 is provided in the return line RL of the fuel supply system to separate gas/liquid/lubricating oil from the liquefied gas recovered from the engine to recirculate the liquefied gas in liquid state and separate and remove the lubricating oil . Separation of the lubricating oil may be performed using, for example, a difference in specific gravity of each component in fuel recovered from an engine. The main components of LPG are propane (C 3 H 8 ) and butane (C 4 H 10 ). Although there are differences depending on the ratio of propane and butane, the specific gravity is about 0.5, and the specific gravity of lubricating oil is about 0.9. Therefore, in the gas-liquid separator, the gas is separated at the top, and the lubricating oil heavier than LPG is layered at the bottom due to the difference in specific gravity, so that the layered lubricating oil can be discharged through a pipe at the bottom of the gas-liquid separator. By adjusting the viscosity of the fuel by adjusting the pressure of the gas-liquid separator, the lubricating oil can be separated and discharged more easily by the difference in viscosity and specific gravity.

리턴라인(RL)에는 필요에 따라 기액분리기로 회수될 액화가스를 감압하여 냉각하는 팽창밸브 등의 감압장치(미도시)가 추가로 마련될 수 있다. A pressure reducing device (not shown) such as an expansion valve for reducing and cooling the liquefied gas to be recovered by the gas-liquid separator may be additionally provided in the return line RL, if necessary.

이와 같이 리턴라인(RL)을 따라 기액분리기로 회수된 연료로부터 분리된 액체 상태의 액화가스는 재순환라인(RLl)을 따라 이송펌프와 압축펌프 사이로 공급되어 재순환되고, 윤활유는 윤활유배출탱크(210)로 배출된다. 재순환라인(RLl)에는 기액분리기의 액위에 따라 개폐되는 밸브(Va)가 마련된다. In this way, the liquefied gas in liquid state separated from the fuel recovered by the gas-liquid separator along the return line (RL) is supplied between the transfer pump and the compression pump along the recirculation line (RL1) and recycled, and the lubricating oil is lubricating oil discharge tank 210 is emitted with A valve Va that opens and closes according to the liquid level of the gas-liquid separator is provided in the recirculation line RL1.

기액분리기에서 분리된 기체는 베이퍼라인(RLg)을 통해 연료공급탱크(T)로 회수되며, 베이퍼라인(RLg)에는 연료공급탱크(T)로 이송되는 기체를 조절하기 위한 압력조절밸브(Vb)가 마련된다. The gas separated from the gas-liquid separator is returned to the fuel supply tank (T) through the vapor line (RLg), and the vapor line (RLg) has a pressure control valve (Vb) for controlling the gas transferred to the fuel supply tank (T). is provided

기액분리기에서 이송펌프 후단의 연료공급라인으로 액화가스를 보내기 위해서는 기액분리기의 압력을 이송펌프 토출압력보다 높게 유지해야만 하므로, 차압센서(DPT)를 통해 기액분리기 압력과 이송펌프 토출 측의 압력 차를 계측하고, 차압이 크면 차압제어기(DPIC)에서 압력조절밸브(Vb)를 열어 기액분리기의 기체를 연료공급탱크(T)로 많이 배출하여 기액분리기의 압력을 낮추고, 차압이 작으면 기체 이송량을 줄여 기액분리기의 압력을 높여 차압을 줄이게 된다. 이와 같이 기액분리기와 이송펌프 토출 측의 차압을 조절하여 기액분리기로부터 이송펌프 토출 측으로 보내는 액화가스의 양을 조절함으로서 기액분리기의 액위를 일정하게 유지할 수 있다.In order to send liquefied gas from the gas-liquid separator to the fuel supply line at the rear of the transfer pump, the pressure of the gas-liquid separator must be kept higher than the discharge pressure of the transfer pump. If the differential pressure is large, the differential pressure controller (DPIC) opens the pressure control valve (Vb) to discharge a large amount of gas from the gas-liquid separator to the fuel supply tank (T) to lower the pressure in the gas-liquid separator. The differential pressure is reduced by increasing the pressure in the gas-liquid separator. In this way, the liquid level of the gas-liquid separator can be kept constant by adjusting the differential pressure between the gas-liquid separator and the discharge side of the transfer pump to adjust the amount of liquefied gas sent from the gas-liquid separator to the discharge side of the transfer pump.

그러나, 이러한 연료공급시스템에서는 추진 엔진의 부하 변화에 따라 압축펌프 부하가 변하고 이로 인해 이송펌프 토출 압력이 변하게 되면 이는 기액분리기의 압력 변화로 직결된다. 기액분리기의 잦은 압력 변화는 액위 제어에 악영향을 미치고 이는 곧 전체 연료공급시스템의 불안정성을 초래하여 개선이 필요하며, 후술하는 실시예는 이를 개선하기 위하여 도출된 것이다.However, in such a fuel supply system, when the load of the compression pump changes according to the load of the propulsion engine and the discharge pressure of the transfer pump changes, this is directly related to the pressure change of the gas-liquid separator. Frequent pressure changes in the gas-liquid separator adversely affect liquid level control, which in turn causes instability of the entire fuel supply system, requiring improvement, and the following embodiments are derived to improve this.

도 2에는 전술한 기본 실시예를 개선한 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료공급시스템을 개략적으로 도시하였다. 전술한 기본 실시예와 중복된 구성에 대한 설명은 생략한다. 2 schematically shows a fuel supply system for a ship according to an embodiment of the present invention improved from the above-described basic embodiment. Descriptions of configurations overlapping with those of the above-described basic embodiment will be omitted.

본 실시예의 시스템은 엔진의 부하 변화에도 기액분리기의 압력을 보다 안정적으로 유지하여 연료공급시스템의 운전 안정성을 높일 수 있도록, 기액분리기(200)에서 분리된 액화가스를 압축부의 이송펌프(100) 전단으로 이송하여 재순환시킨다. The system of the present embodiment transfers liquefied gas separated from the gas-liquid separator 200 to the front end of the transfer pump 100 of the compression unit so that the pressure of the gas-liquid separator can be more stably maintained even when the load of the engine is changed to increase the operational stability of the fuel supply system. transported to and recycled.

그에 따라 본 실시예에서는 기액분리기(200)에서 분리된 액체 상태의 액화가스를 연료공급라인(SL)의 압축부 전단, 즉 압축펌프(110) 및 이송펌프(100) 상류로 공급하는 리퀴드라인(LL)이 연결되고, 리퀴드라인에는 배관을 개폐하는 제1 밸브(V1)가 마련된다. Accordingly, in this embodiment, the liquid line for supplying the liquefied gas in the liquid state separated in the gas-liquid separator 200 to the front end of the compression part of the fuel supply line SL, that is, upstream of the compression pump 110 and the transfer pump 100 ( LL) is connected, and a first valve V1 for opening and closing the pipe is provided in the liquid line.

액위감지기(LT)에서 기액분리기의 액화가스 액위를 감지하고, 감지된 액화가스 액위에 따라 액위제어기(LC)에서 리퀴드라인의 제1 밸브(V1)를 제어하여 기액분리기로부터 이송펌프 입구 측으로 액화가스를 이송시키면서 기액분리기의 액위를 조절할 수 있다. The liquid level detector (LT) detects the level of the liquefied gas in the gas-liquid separator, and according to the detected level of the liquefied gas, the level controller (LC) controls the first valve (V1) of the liquid line to supply the liquefied gas from the gas-liquid separator to the inlet side of the transfer pump. It is possible to adjust the liquid level of the gas-liquid separator while transferring the

이와 같이 엔진에서 회수되어 기액분리기를 거친 LPG를 이송펌프 입구 측으로 재순환시킴으로서, 기액분리기의 압력은 추진 엔진의 부하 변화로 인한 이송펌프 및 압축펌프의 토출 압력 변화의 영향을 직접적으로 받지 않을 수 있어, 운전 및 제어의 안정성을 높일 수 있다. 특히, 엔진이나 연료공급시스템의 비상정지 등이 발생하더라도 기액분리기 압력이 펌프 운전 여부에 따라 크게 달라지는 이송펌프 토출 측의 압력 변화 영향을 받지 않으므로, 장치 간의 간섭을 최소화하여 기액분리기는 안정적인 제어 및 운전이 가능하며, 정상운전 복귀도 용이해진다. In this way, by recirculating LPG recovered from the engine and passed through the gas-liquid separator to the inlet side of the transfer pump, the pressure of the gas-liquid separator is not directly affected by the change in discharge pressure of the transfer pump and the compression pump due to the change in the load of the propulsion engine, The stability of operation and control can be improved. In particular, even if an emergency stop of the engine or fuel supply system occurs, the pressure of the gas-liquid separator is not affected by the pressure change on the discharge side of the transfer pump, which varies greatly depending on whether the pump is in operation, so interference between devices is minimized to ensure stable control and operation of the gas-liquid separator This is possible, and it is easy to return to normal operation.

한편, 연료공급라인(SL)에서 리퀴드라인(LL)의 합류지점과 연료공급탱크(T) 사이에는 역류방지밸브(CV)가 마련된다. 기액분리기를 거쳐 엔진에서 회수된 연료 중의 윤활유를 분리 배출하더라도 리퀴드라인(LL)으로 재순환되는 액화가스 중에는 윤활유 등이 일부 포함될 수도 있으므로, 리퀴드라인 합류지점과 연료공급탱크 사이에 역류방지밸브(CV)를 마련하여 이러한 재순환 액화가스가 연료공급탱크로 역류하는 것을 방지한다. Meanwhile, a check valve (CV) is provided between the junction of the liquid line (LL) in the fuel supply line (SL) and the fuel supply tank (T). Even if the lubricating oil in the fuel recovered from the engine is separated and discharged through the gas-liquid separator, some lubricating oil may be included in the liquefied gas recirculated to the liquid line (LL). is provided to prevent the recirculating liquefied gas from flowing back to the fuel supply tank.

본 실시예에서는 기액분리기(200)에서 분리된 기체를 연료공급탱크(T)로 이송하는 가스배출라인(GL)이 연료공급탱크(T)로 연결되며, 가스배출라인에는 배관을 개폐하는 제2 밸브(V2)가 마련된다.In this embodiment, the gas discharge line (GL) for transferring the gas separated in the gas-liquid separator 200 to the fuel supply tank (T) is connected to the fuel supply tank (T), and the gas discharge line has a second pipe for opening and closing. A valve V2 is provided.

압력감지기(PT)에서 기액분리기(200)의 압력을 감지하고, 압력감지기에서 감지된 압력에 따라 압력제어기(PIC)에서 제2 밸브(V2)의 개도를 조절하여 기액분리기(200)의 가스를 연료공급탱크로 배출하면서 기액분리기의 압력을 연료공급탱크의 압력보다 높게 유지할 수 있다. 이와 같이 본 실시예에서는 기액분리기의 압력을 비교적 압력 변화가 적은 연료공급탱크의 압력보다 높은 압력으로 설정하여 일정하게 유지시켜주면 되므로 보다 안정적으로 시스템을 운전할 수 있고, 그에 따라 기액분리기의 액위 제어 역시 안정적인 압력 하에서 이루어질 수 있게 된다. The pressure sensor (PT) detects the pressure of the gas-liquid separator (200), and the pressure controller (PIC) adjusts the opening of the second valve (V2) according to the pressure detected by the pressure sensor to release the gas in the gas-liquid separator (200). While discharging to the fuel supply tank, the pressure of the gas-liquid separator can be maintained higher than the pressure of the fuel supply tank. In this way, in this embodiment, since the pressure of the gas-liquid separator is set to a higher pressure than the pressure of the fuel supply tank with relatively little pressure change and maintained constant, the system can be operated more stably, and accordingly, the liquid level control of the gas-liquid separator is also This can be done under stable pressure.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 것이다.The present invention is not limited to the above embodiments, and it can be practiced with various modifications or variations within a range that does not deviate from the technical gist of the present invention to those skilled in the art to which the present invention belongs. It is self-evident.

T: 연료공급탱크
E: 엔진
SL: 연료공급라인
RL: 리턴라인
LL: 리퀴드라인
GL: 가스배출라인
100: 이송펌프
110: 압축펌프
120: 열교환기
200:기액분리기
210: 윤활유배출탱크
T: fuel supply tank
E: engine
SL: fuel supply line
RL: return line
LL: Liquidline
GL: gas discharge line
100: transfer pump
110: compression pump
120: heat exchanger
200: gas-liquid separator
210: lubricating oil discharge tank

Claims (9)

선박에 마련된 연료공급탱크로부터 선내 엔진으로 액화가스를 공급하는 연료공급라인;
상기 연료공급라인에 마련되며 상기 액화가스를 상기 엔진에 필요한 압력으로 압축하는 압축부;
상기 엔진으로 공급된 액화가스 중 엔진에서 소비되지 않은 액화가스를 상기 엔진으로부터 회수하는 리턴라인;
상기 리턴라인에 마련되며 상기 엔진으로부터 회수되는 연료를 기액분리하는 기액분리기; 및
상기 기액분리기에서 분리된 액체 상태의 액화가스를 상기 연료공급라인의 압축부 전단으로 공급하는 리퀴드라인:을 포함하고,
상기 액화가스는 액체 상태로 상기 엔진에 공급되는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급시스템.
A fuel supply line for supplying liquefied gas from a fuel supply tank provided in a ship to an engine on board;
a compression unit provided in the fuel supply line and compressing the liquefied gas to a pressure required for the engine;
a return line for recovering liquefied gas not consumed by the engine among the liquefied gas supplied to the engine from the engine;
a gas-liquid separator provided in the return line and separating gas-liquid fuel recovered from the engine; and
A liquid line for supplying the liquefied gas in the liquid state separated in the gas-liquid separator to the front end of the compression part of the fuel supply line;
The fuel supply system of a ship, characterized in that the liquefied gas is supplied to the engine in a liquid state.
제 1항에 있어서,
상기 기액분리기에서는 상기 엔진으로부터 회수되는 연료에 혼입된 윤활유를 분리하여 제거하는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급시스템.
According to claim 1,
The gas-liquid separator separates and removes the lubricating oil mixed in the fuel recovered from the engine.
제 1항에 있어서, 상기 압축부는
상기 연료공급탱크로부터 상기 엔진으로 공급될 액화가스를 이송하는 이송펌프; 및
상기 이송펌프에서 이송된 액화가스를 상기 엔진에 필요한 압력으로 승압하는 압축펌프:를 포함하는 선박의 연료공급시스템.
The method of claim 1, wherein the compression unit
a transfer pump transferring liquefied gas to be supplied to the engine from the fuel supply tank; and
Ship's fuel supply system comprising: a compression pump for boosting the liquefied gas transferred from the transfer pump to a pressure required for the engine.
제 3항에 있어서,
상기 리퀴드라인을 개폐하는 제1 밸브;
상기 기액분리기의 액화가스 액위를 감지하는 액위감지기; 및
상기 액위감지기에서 감지된 액화가스 액위에 의해 상기 제1 밸브를 제어하는 액위제어기:를 더 포함하는 선박의 연료공급시스템.
According to claim 3,
a first valve opening and closing the liquid line;
a liquid level sensor for detecting a liquid gas level in the gas-liquid separator; and
A fuel supply system for a ship further comprising: a liquid level controller controlling the first valve by the level of the liquefied gas detected by the liquid level sensor.
제 4항에 있어서,
상기 연료공급라인에서 상기 리퀴드라인의 합류지점과 상기 연료공급탱크 사이에 마련되는 역류방지밸브:를 더 포함하는 선박의 연료공급시스템.
According to claim 4,
Ship's fuel supply system further comprising: a check valve provided between the fuel supply tank and the junction of the liquid line in the fuel supply line.
제 5항에 있어서,
상기 기액분리기에서 분리된 기체를 상기 연료공급탱크로 이송하는 가스배출라인; 및
상기 가스배출라인을 개폐하는 제2 밸브:를 더 포함하는 선박의 연료공급시스템.
According to claim 5,
a gas discharge line for transferring the gas separated in the gas-liquid separator to the fuel supply tank; and
A second valve for opening and closing the gas discharge line: Ship's fuel supply system further comprising a.
제 6항에 있어서,
상기 기액분리기의 압력을 감지하는 압력감지기; 및
상기 압력감지기에서 감지된 압력에 의해 상기 제2 밸브를 제어하는 압력제어기:를 더 포함하고,
상기 압력감지기에서 감지된 압력에 따라 상기 압력제어기에서 상기 제2 밸브의 개도를 조절하여, 상기 기액분리기의 압력을 상기 연료공급탱크의 압력보다 높게 유지하는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급시스템.
According to claim 6,
a pressure sensor for sensing the pressure of the gas-liquid separator; and
Further comprising: a pressure controller for controlling the second valve by the pressure sensed by the pressure sensor,
The vessel's fuel supply system, characterized in that the pressure controller adjusts the opening of the second valve according to the pressure sensed by the pressure sensor to maintain the pressure of the gas-liquid separator higher than the pressure of the fuel supply tank.
제 3항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연료공급라인에서 상기 압축펌프의 하류에 마련되어 상기 엔진으로 공급될 액화가스를 가열하는 열교환기; 및
상기 리턴라인에서 상기 기액분리기의 상류에 마련되어 상기 엔진으로부터 회수되는 액화가스를 감압하는 감압부:를 더 포함하는 선박의 연료공급시스템.
According to any one of claims 3 to 7,
a heat exchanger provided downstream of the compression pump in the fuel supply line to heat liquefied gas to be supplied to the engine; and
A fuel supply system for a ship further comprising: a decompression unit provided upstream of the gas-liquid separator in the return line to depressurize the liquefied gas recovered from the engine.
선박에 마련된 연료공급탱크로부터 액화가스를 이송하고 압축부를 거쳐 압축하여 선내 엔진에 액체 상태로 연료로 공급하고,
엔진에서 소비되지 않은 액화가스를 기액분리기로 회수하여 기체 및 윤활유를 분리하고, 상기 기액분리기에서 분리된 액체 상태의 액화가스를 상기 압축부의 전단으로 이송하여 재순환시키되,
상기 기액분리기에서 분리된 기체를 상기 연료공급탱크로 배출하면서 상기 기액분리기의 압력을 상기 연료공급탱크의 압력보다 높게 유지하는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급방법.
The liquefied gas is transported from the fuel supply tank provided on the ship, compressed through the compression unit, and supplied as fuel to the ship's engine in a liquid state.
The liquefied gas not consumed in the engine is recovered by the gas-liquid separator to separate gas and lubricating oil, and the liquefied gas in liquid state separated in the gas-liquid separator is transferred to the front end of the compression unit and recycled,
A fuel supply method for a ship, characterized in that maintaining the pressure of the gas-liquid separator higher than the pressure of the fuel supply tank while discharging the gas separated in the gas-liquid separator to the fuel supply tank.
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