JP2018503555A - 船舶および燃料ガスの供給方法 - Google Patents

Abstract

船舶および燃料ガスの供給方法を開示する。本発明の実施例に係る船舶は、第１液化ガスと第１液化ガスの蒸発ガスを貯蔵する貯蔵タンク；第２液化ガスと第２液化ガスの蒸発ガスを貯蔵する予備タンク；貯蔵タンクに不活性ガスを注入して不活性化（ｉｎｅｒｔｉｎｇ）を遂行する不活性ガス装置；および予備タンクから供給された第２液化ガスを貯蔵タンクの内壁に噴射してクーリングさせるクーリング装置；を含むことができる。

Description

本発明は船舶および燃料ガスの供給方法に関することである。

シェールガス（Ｓｈａｌｅ Ｇａｓ）および液化天然ガス（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ、以下「ＬＮＧ」という）などから抽出されたエタン（Ｅｔｈａｎｅ）は石油化学製品の原料に使われ、最近その経済性が注目を浴びている。１気圧で、エタンは略―８８．６℃、ＬＮＧの主な構成成分であるメタンは略―１６１．５℃の沸点を有する。このようなエタンとＬＮＧは液化した状態で船舶によって輸送され得る。

船舶は貯蔵タンクから供給されたＬＮＧ蒸発ガス（ＢＯＧ、Ｂｏｉｌ−Ｏｆｆ Ｇａｓ）またはＬＮＧの圧力、温度、状態などを変換してエンジンに供給する燃料ガスの供給システムを具備することができる。ここで、船舶は、二以上の異種燃料を燃料として使うＤＦＤＥ（Ｄｕａｌ Ｆｕｅｌ Ｄｉｓｅｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）エンジンのような低圧ガス噴射エンジンとＭＥ−ＧＩエンジン（Ｍａｎ Ｂ＆Ｗ社のＧａｓ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎエンジン）のような高圧ガス噴射エンジンなどを含むことができる。例えば、韓国公開特許第１０−２００８−０１０３５００号（２００８．１１．２７．公開）は、ＭＥ−ＧＩエンジンのような高圧ガス噴射エンジンに燃料を供給できる燃料ガスの供給システムを提示している。このシステムはＬＮＧ燃料タンクからＬＮＧを取り出して高圧で圧縮した後、これを気化させて高圧ガス噴射エンジンに供給する。

一方、従来には貯蔵タンクに液化ガスを船積みする前に火災や爆発の可能性をなくすために不活性ガスを液化ガス貯蔵タンクの内部に供給して酸素を除去する。そして、クーリング装置を利用して貯蔵タンクの内壁をクーリングさせる過程を遂行する。例えば、韓国公開特許第１０−２０１０−０１１０５００号（２０１０．１０．１３．公開）は、窒素を利用して貯蔵タンクを不活性化した後、クーリング作業を遂行する技術を公開している。

クーリング作業がなされた後は、貯蔵タンクに液化ガスを満たし、貯蔵タンクに貯蔵された液化ガスをエンジンの燃料に使用する。貯蔵タンクに貯蔵された液化ガスを減少消尽した後は、貯蔵タンクに同じ種類の液化ガスを再び満たすことになる。

しかし、複数の貯蔵タンクのうち一部の貯蔵タンクにエンジンの燃料で消尽した液化ガスと他の異種の液化ガスを貨物として船積みする必要性がある場合、異種の液化ガスを利用して該当貯蔵タンクに対してクーリング作業を遂行しなければならない。この時、貯蔵タンクの大きさを考慮すると船舶が停泊した後クーリング作業に相当な時間が要されるため、貨物の船積みおよび船舶の運航に支障を与える可能性がある。

また、従来の燃料ガスの供給システムは、複数の貯蔵タンクに貯蔵された液化ガスと液化ガスの蒸発ガスがエンジンの燃料として使われる構造である。したがって、一部の貯蔵タンクが異種液化ガス貯蔵のための貨物の船積み用に転換された状態で、残りの貯蔵タンクに貯蔵された液化ガスによってエンジンの燃料ガスの供給が持続的になされるようにすることが技術的に難しい側面がある。

本発明の実施例は、異種の液化ガスが船積みされる貯蔵タンクの液化ガスをエンジンの燃料として優先的に消尽させ、残りの貯蔵タンクは液化ガスの蒸発ガスのみをエンジンの燃料として消尽させることによって、該当貯蔵タンクに異種の液化ガスが船積みされた以後にも残りの貯蔵タンクに貯蔵された液化ガスおよび液化ガスの蒸発ガスを通じてエンジンの燃料供給が持続的になされるようにするため、貨物の船積みおよび船舶の運航の効率性を高める船舶および燃料ガスの供給方法を提供する。

また、船舶の運航中に異種の液化ガスが船積みされる貯蔵タンクに対して、あらかじめ不活性化作業およびクーリング作業を遂行することによって、貨物の船積み作業の効率性を高める船舶および燃料ガスの供給方法を提供する。

本発明の一側面によれば、第１液化ガスと前記第１液化ガスの蒸発ガスを貯蔵する貯蔵タンク；第２液化ガスと前記第２液化ガスの蒸発ガスを貯蔵する予備タンク；前記貯蔵タンクに不活性ガスを注入して不活性化（ｉｎｅｒｔｉｎｇ）を遂行する不活性ガス装置；および前記予備タンクから供給された第２液化ガスを前記貯蔵タンクの内壁に噴射してクーリングさせるクーリング装置；を含む船舶が提供され得る。

前記予備タンクは圧力式タンクであり、前記予備タンクはデッキ上に設置され得る。

前記第１液化ガスは液化エタンであり、前記第２液化ガスは液化エチレン、液化石油ガス、液化プロパン、および液化ブタンのうちいずれか一つを含むことができる。

前記第１液化ガスと前記第２液化ガスは種類が異なり得る。

本発明の他の側面によれば、第１貯蔵タンクの第１液化ガスと前記第１液化ガスの蒸発ガスおよび第２貯蔵タンクの第１液化ガスの蒸発ガスをエンジンに供給する段階；前記第１貯蔵タンクの第１液化ガスが消尽すると、前記第１貯蔵タンクに不活性ガスを注入して不活性化（ｉｎｅｒｔｉｎｇ）を遂行し、前記第２貯蔵タンクの第１液化ガスを前記エンジンに供給する段階；および前記不活性化を遂行した後、予備タンクから供給された第２液化ガスを前記第１貯蔵タンクの内壁に噴射して前記第１貯蔵タンクをクーリングさせる段階；を含む燃料ガスの供給方法が提供され得る。

前記第１貯蔵タンクに存在する不活性ガスおよび前記噴射された第２液化ガスの蒸発ガスを焼却する段階をさらに含むことができる。

前記予備タンクに貯蔵された第２液化ガスは前記第１貯蔵タンクに船積みされる液化ガスと同じ種類であり得る。

本発明の実施例に係る船舶および燃料ガスの供給方法は、異種の液化ガスが船積みされる貯蔵タンクの液化ガスをエンジンの燃料として優先的に消尽させ、残りの貯蔵タンクは液化ガスの蒸発ガスのみをエンジンの燃料として消尽させることによって、該当貯蔵タンクに異種の液化ガスが船積みされた以後にも残りの貯蔵タンクに貯蔵された液化ガスおよび液化ガスの蒸発ガスを通じてエンジンの燃料供給が持続的になされるようにするため、貨物の船積みおよび船舶の運航の効率性を高めることができる。

また、船舶の運航中に異種の液化ガスが船積みされる貯蔵タンクに対して、あらかじめ不活性化作業およびクーリング作業を遂行することによって、貨物の船積み作業の効率性を高めることができる。

本発明の効果は以上で言及した効果に制限されず、言及されていないさらに他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解できるであろう。

本発明の実施例に係る燃料ガスの供給システムを示す図面。 図１に図示された燃料ガスの供給システムにおいて、第１貯蔵タンクに対して不活性化およびクーリング作業を遂行する構成をさらに含ませた形態を示す図面。 図１と図２に図示された燃料ガスの供給システムを利用した燃料ガスの供給方法のフローチャート。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。以下に紹介される実施例は本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者に本発明の思想が十分に伝達され得るようにするために例として提供されるものである。本発明は、以下で説明される実施例に限定されず、他の形態でも具体化され得る。本発明を明確に説明するために説明と関係のない部分は図面で省略し、図面において、構成要素の幅、長さ、厚さなどは便宜のために誇張して表現され得る。明細書全体に亘って同じ参照番号は同じ構成要素を示す。

図１と図２を参照すれば、本発明の実施例に係る燃料ガスの供給システムは、第１貯蔵タンク１１０、第２貯蔵タンク１２０、予備タンク１３０、不活性ガス装置１４０、クーリング装置１５０および制御部１６０を含む。ここで、図２は理解を助けるために第１貯蔵タンク１１０に対して不活性化およびクーリング作業を遂行する構成を別途図示したものである。

このような燃料ガスの供給システムは、各種液化燃料運搬船、液化燃料ＲＶ（Ｒｅｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｖｅｓｓｅｌ）、コンテナ船、一般の商船、ＬＮＧ ＦＰＳＯ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ、Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ、Ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ Ｏｆｆ−ｌｏａｄｉｎｇ）、ＬＮＧ ＦＳＲＵ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ Ｒｅｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）などを含む船舶に適用され得る。以下で説明される第１液化ガスは液化エタン、第２液化ガスは液化エチレン、液化石油ガス、液化プロパン、および液化ブタンのうちいずれか一つであり得る。しかし、これに限定されず、例えば第１液化ガスは液化天然ガス、第２液化ガスは液化エタンであり得る。

第１貯蔵タンク１１０と第２貯蔵タンク１２０は、第１液化ガスおよび第１液化ガスの蒸発ガスを貯蔵し、内部ポンプ（Ｐ１、Ｐ２）によって第１液化ガスを送りだすことができる。第１貯蔵タンク１１０と第２貯蔵タンク１２０は、例えばメンブレン型タンク、ＳＰＢ型タンクを含むことができる。第１貯蔵タンク１１０と第２貯蔵タンク１２０に貯蔵された第１液化ガスおよび第１液化ガスの蒸発ガスは、エンジン１９０の燃料として使われ得る。エンジン１９０は低圧、中圧または高圧ガス噴射エンジンを含むことができる。低圧ガス噴射エンジンは略５〜７ｂａｒ程度の燃料ガスを利用するもので、ＤＦＤＥエンジンのような発電用のエンジンを含む。低圧ガス噴射エンジンは、天然ガスだけでなく重油（ＨＦＯ、Ｈｅａｖｙ Ｆｕｅｌ Ｏｉｌ）などを燃料として利用できる二重燃料エンジンであり得る。中圧ガス噴射エンジンは略１６〜４５ｂａｒ程度の燃料ガスを利用する。高圧ガス噴射エンジンは略１５０〜３００ｂａｒ程度の燃料ガスを利用するものでＭＥ−ＧＩエンジンを含む。

ここで図１に図示した通り、処理部１８０は流体の圧力、温度、状態のうち一つ以上をエンジン１９０の燃料ガスの供給条件に合うように調節する装置を含むことができる。流体は液化ガスおよび液化ガスの蒸発ガスのうち一つ以上を含む。例えば、エンジン１９０がＤＦＤＥエンジンのような低圧ガス噴射エンジンの場合、処理部１８０は流体を気化させる気化器、気化器を経た流体を低圧ガス噴射エンジンの燃料ガスの供給圧力に減圧させる減圧バルブ、減圧バルブを経た流体を低圧ガス噴射エンジンの要求温度に合うように温度を補正するヒーターなどの装置を含むことができる。エンジン１９０がＭＥ−ＧＩエンジンのような高圧ガス噴射エンジンの場合、処理部１８０は高圧ガス噴射エンジンの燃料ガスの供給圧力に応じて流体を加圧送出する高圧ポンプと、加圧された流体を気化させる高圧気化器などのような装置を含むことができる。

図２を参照すれば、予備タンク１３０は第１液化ガスとは異なる種類の第２液化ガスおよび第２液化ガスの蒸発ガスを貯蔵する。予備タンク１３０に貯蔵された第２液化ガスは第１貯蔵タンク１１０に船積みされる液化ガス貨物と同じ種類である。このように第１貯蔵タンク１１０に船積みされる液化ガス（すなわち、第２液化ガス）を予備タンク１３０にあらかじめ貯蔵させておき、船舶の運航中に第１液化ガスを消尽した第１貯蔵タンク１１０に対して第２液化ガスを使ってあらかじめクーリング作業を遂行することができる。通常、第１貯蔵タンク１１０は非常に規模が大きいので、不活性化作業およびクーリング作業を遂行することに多くの時間が要され得る。このような作業を船舶が停泊した後に遂行する場合、例えば船舶の運航および供給先に日程通りに貨物を供給することが困難となり得る。したがって、予備タンク１３０を設けて船舶の運航中に第１貯蔵タンク１１０に船積みされる第２液化ガスてクーリング作業まですべて完了することができ、効率的な貨物の船積み作業などを行うことができるようになる。

予備タンク１３０に貯蔵された第２液化ガスは、後述する不活性ガス装置１４０によって不活性ガスが第１貯蔵タンク１１０に注入されて不活性化（ｉｎｅｒｔｉｎｇ）を遂行した後、ポンプ１３２により供給ライン（Ｌ６）を通じて第１貯蔵タンク１１０のクーリング装置１５０に送られ得る。

予備タンク１３０は、国際海事機関（ＩＭＯ、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）の圧力式Ｃタイプのタンクであり得、その他にも多様な種類の圧力式タンクで具現され得る。予備タンク１３０が圧力式タンクで製作された場合、第２液化ガスの蒸発ガス処理を遂行せずとも相当時間の間、第２液化ガスの蒸発ガスをホールディングすることができる。

第１および第２貯蔵タンク１１０、１２０は、貨物を船積みするために、大きなサイズの断熱されたメンブレン形態で製作されて船舶の内部に配置され得る。反面、クーリング作業用の貨物が船積みされる予備タンク１３０は、第１および第２貯蔵タンク１１０、１２０に比べてサイズが非常に小さいので、船舶のデッキ上に配置され得る。予備タンク１３０が第１および第２貯蔵タンク１１０、１２０が配置される船舶の内部空間を占めるないので、第１および第２貯蔵タンク１１０、１２０を大容量の液化ガスを収容するように設計して船舶の内部に容易に設置することができる。

不活性ガス装置１４０は、供給ライン（Ｌ７）を通じて第１貯蔵タンク１１０に不活性ガスを注入して不活性化（ｉｎｅｒｔｉｎｇ）を遂行する。例えば、不活性ガスとしては窒素が使われ得、第１貯蔵タンク１１０内の第１液化ガスが消尽した後、不活性ガス装置１４０によって第１貯蔵タンク１１０内に不活性ガスが注入されて第１貯蔵タンク１１０内の火災や爆発の可能性が除去され得る。

クーリング装置１５０は、第１貯蔵タンク１１０の内側に設けられ、予備タンク１３０から供給された第２液化ガスを第１貯蔵タンク１１０の内壁に噴射させる。不活性ガス装置１４０により不活性ガスが注入された第１貯蔵タンク１１０内の温度は、第２液化ガスの温度に比べて高い状態であるので、第１貯蔵タンク１１０内部に第２液化ガスが噴射されると第２液化ガスの気化が起こり得る。

したがって、第１貯蔵タンク１１０の内部には第２液化ガスの蒸発ガスと不活性ガスが共に存在することができる。第１貯蔵タンク１１０の内部に存在するこのようなガスは、外部に放出されるか放出ライン（Ｌ５）を通じて需要先１７０に送ることができる。需要先１７０は例えばボイラー、燃焼装置、タービンなどを含むことができる。この時、需要先１７０で要求する圧力および温度範囲で調節するために、第１貯蔵タンク１１０から供給されたガスを加圧および冷却する加圧器１７２およびクーラー１７４が放出ライン（Ｌ５）に設けられ得る。加圧器１７２およびクーラー１７４は他の例では多段に設置され得る。

図１を参照すれば、制御部１６０は第１貯蔵タンク１１０の第１液化ガスと第１液化ガスの蒸発ガスおよび第２貯蔵タンク１２０の第１液化ガスの蒸発ガスをエンジン１９０の燃料として供給し、第１貯蔵タンク１１０の第１液化ガスが消尽した後は第２貯蔵タンク１２０の第１液化ガスと第１液化ガスの蒸発ガスをエンジン１９０の燃料として供給する。

ここで、前述した燃料ガスの供給システムは、第１貯蔵タンク１１０の第１液化ガスの蒸発ガスを処理部１８０を通じてエンジン１９０側に供給する第１供給ライン（Ｌ１）と、第１貯蔵タンク１１０の第１液化ガスを処理部１８０を通じてエンジン１９０側に供給する第２供給ライン（Ｌ２）と、第２貯蔵タンク１２０の第１液化ガスの蒸発ガスを第１供給ライン（Ｌ１）に供給する第３供給ライン（Ｌ３）と、第２貯蔵タンク１２０の第１液化ガスを第２供給ライン（Ｌ２）に供給する第４供給ライン（Ｌ４）を含むことができる。

制御部１６０は、第１貯蔵タンク１１０の第１液化ガスと第１液化ガスの蒸発ガスおよび第２貯蔵タンク１２０の第１液化ガスの蒸発ガスがエンジン１９０の燃料として供給されるように、バルブ（Ｖ４）を制御して第４供給ライン（Ｌ４）が閉鎖するようにし、バルブ（Ｖ１〜Ｖ３）を制御して第１供給ライン（Ｌ１）〜第３供給ライン（Ｌ３）が開放されるようにする。

また、制御部１６０は第１貯蔵タンク１１０内の第１液化ガスが消尽した場合、第２貯蔵タンク１２０の第１液化ガスと第１液化ガスの蒸発ガスがエンジン１９０の燃料として供給されるように、バルブ（Ｖ１、Ｖ２）を制御して第１および第２供給ライン（Ｌ２）が閉鎖するようにし、バルブ（Ｖ３、Ｖ４）を制御して第３および第４供給ライン（Ｌ４）が開放されるようにする。

以下、図１と図２で詳察した燃料ガスの供給システムを利用した燃料ガスの供給方法に対して図３を参照して説明する。

図３を参照すれば、まず第１貯蔵タンク１１０の第１液化ガスと第１液化ガスの蒸発ガスおよび第２貯蔵タンク１２０の第１液化ガスの蒸発ガスをエンジン１９０の燃料として供給する（Ｓ１１）。第１液化ガスは例えば液化エタンを含むことができる。

次に、第１貯蔵タンク１１０の第１液化ガスが消尽すると、不活性ガス装置１４０により第１貯蔵タンク１１０に不活性ガスを注入して不活性化（ｉｎｅｒｔｉｎｇ）を遂行する（Ｓ２１）。この時、第２貯蔵タンク１２０に貯蔵された第１液化ガスがエンジン１９０の燃料として供給され得る。

次に、第１貯蔵タンク１１０に設置されたクーリング装置１５０により船舶のデッキ上に設置された予備タンク１３０から供給された第２液化ガスを第１貯蔵タンク１１０の内壁に噴射させてクーリングさせる（Ｓ３１）。第２液化ガスは第１液化ガスとは異なる種類であり、例えば液化エチレン、液化石油ガス、液化プロパン、および液化ブタンのうちいずれか一つを含むことができる。

次に、第１貯蔵タンク１１０に存在する不活性ガスおよび第１貯蔵タンク１１０の内壁に噴射された第２液化ガスの蒸発ガスを需要先１７０に送って焼却させる（Ｓ４１）。ここで、需要先１７０は燃焼装置であり得る。

次に、第１貯蔵タンク１１０に前述した第２液化ガスと同じ種類の液化ガスを貨物として船積みする（Ｓ５１）。第１貯蔵タンク１１０に貨物として船積みされた液化ガスは供給先に供給され得る。

次に、第２貯蔵タンク１２０に貯蔵された第１液化ガスおよび第１液化ガスの蒸発ガスをエンジン１９０の燃料として供給する（Ｓ６１）。本過程（Ｓ６１）は上述した通り、第１貯蔵タンク１１０の第１液化ガスが消尽した後遂行されることもある。

前記過程のうち、Ｓ２１、Ｓ３１、Ｓ４１過程は船舶の運航中に遂行され得る。したがって、船舶の運航中に異種の液化ガスが船積みされる貯蔵タンクに対して、あらかじめ不活性化作業およびクーリング作業を遂行することによって、貨物の船積み作業の効率性を高めることができる。

また、異種の液化ガスが船積みされる貯蔵タンクの液化ガスをエンジンの燃料として優先的に消尽させ、残りの貯蔵タンクは液化ガスの蒸発ガスのみをエンジンの燃料として消尽させることによって、該当貯蔵タンクに異種の液化ガスが船積みされた以後にも残りの貯蔵タンクに貯蔵された液化ガスおよび液化ガスの蒸発ガスを通じてエンジンの燃料供給が持続的になされるようにするため、貨物の船積みおよび船舶の運航の効率性を高めることができる。

以上では特定の実施例に対して図示して説明した。しかし、本発明は前記した実施例に限定されず、発明が属する技術分野で通常の知識を有した者であれば、下記の特許請求の範囲に記載された発明の技術的思想の要旨を逸脱することなく、いくらでも多様に変更実施することができるであろう。

Claims (7)

1. 第１液化ガスと前記第１液化ガスの蒸発ガスを貯蔵する貯蔵タンク；
   第２液化ガスと前記第２液化ガスの蒸発ガスを貯蔵する予備タンク；
   前記貯蔵タンクに不活性ガスを注入して不活性化（ｉｎｅｒｔｉｎｇ）を遂行する不活性ガス装置；および
   前記予備タンクから供給された第２液化ガスを前記貯蔵タンクの内壁に噴射してクーリングさせるクーリング装置；を含む、船舶。
2. 前記予備タンクは圧力式タンクであり、
   前記予備タンクはデッキ上に設置される、請求項１に記載の船舶。
3. 前記第１液化ガスは液化エタンであり、
   前記第２液化ガスは液化エチレン、液化石油ガス、液化プロパン、および液化ブタンのうちいずれか一つを含む、請求項１に記載の船舶。
4. 前記第１液化ガスと前記第２液化ガスは種類が異なる、請求項１に記載の船舶。
5. 第１貯蔵タンクの第１液化ガスと前記第１液化ガスの蒸発ガスおよび第２貯蔵タンクの第１液化ガスの蒸発ガスをエンジンに供給する段階；
   前記第１貯蔵タンクの第１液化ガスが消尽すると、前記第１貯蔵タンクに不活性ガスを注入して不活性化（ｉｎｅｒｔｉｎｇ）を遂行し、前記第２貯蔵タンクの第１液化ガスを前記エンジンに供給する段階；および
   前記不活性化を遂行した後、予備タンクから供給された第２液化ガスを前記第１貯蔵タンクの内壁に噴射して前記第１貯蔵タンクをクーリングさせる段階；を含む、燃料ガスの供給方法。
6. 前記第１貯蔵タンクに存在する不活性ガスおよび前記噴射された第２液化ガスの蒸発ガスを焼却する段階をさらに含む、請求項５に記載の燃料ガスの供給方法。
7. 前記予備タンクに貯蔵された第２液化ガスは前記第１貯蔵タンクに船積みされる液化ガスと同じ種類である、請求項５に記載の燃料ガスの供給方法。

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