KR100489806B1 - Boil off gas management apparatus and method of LNG carrier of an electric thrust system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 추진 시스템을 사용하는 엘엔지 선에서의 증발가스 처리장치 및 방법에 관한 것으로, 저장탱크의 증발가스 배출구에 유입구가 저압 가스배관을 통해 연결되어 있어 저장탱크에서 배출된 증발가스를 가압하는 가스연료 압축기와, 상기 가스연료 압축기의 토출구에 고압 가스배관을 통해 연결되어 있어 가압된 증발가스를 이용하여 선박의 추진 및 운용에 필요한 전기를 생산하는 발전기를 포함하며 전기 추진 시스템을 사용하는 LNG선에서 저장탱크에 적재된 액화 천연가스가 자연 기화되어 생성되는 증발가스를 처리하여 상기 저장탱크의 내부 압력을 안정되게 유지하기 위한 증발가스 처리장치에 있어서, 상기 발전기(30)의 송전부에 송전 케이블(70)을 통해 연결되어 있어 생산된 전기를 저항체를 이용하여 열로 변환하고, 변환된 열은 공기와 냉각수를 이용하여 선체 외부로 방출시키는 로드 뱅크(40)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 추진 시스템을 사용하는 엘엔지 선에서의 증발가스 처리장치 및 방법을 동시에 제공하고자 한다.The present invention relates to an apparatus and method for treating boil-off gas in an L vessel using an electric propulsion system. The inlet is connected to the boil-off gas outlet of the storage tank through a low pressure gas pipe to pressurize the boil-off gas discharged from the storage tank. An LNG carrier using an electric propulsion system, comprising a gas fuel compressor and a generator connected to the discharge port of the gas fuel compressor through a high pressure gas pipe to produce electricity for propulsion and operation of the vessel by using pressurized evaporative gas. In the boil-off gas processing apparatus for maintaining the internal pressure of the storage tank by treating the boil-off gas generated by natural vaporization of the liquefied natural gas loaded in the storage tank, the power transmission cable of the power generator 30 Connected via 70 to convert the produced electricity into heat using a resistor, and the converted heat To provide a boil-off gas treating apparatus and method for a line elenji using the electric propulsion system, characterized in that by using a tiled cooling water contains a load bank (40) to release to the outer hull configuration at the same time.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명은 저장탱크에서 발생되는 증발가스를 처리하여 저장탱크의 압력을 적절한 수준으로 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라 로드 뱅크를 이용하여 선박 운항의 급격한 변화시 추진 모터에서 발생하는 전력도 적절히 처리할 수 있는 효과를 가지고 있다.The present invention having the configuration as described above can not only maintain the pressure of the storage tank to the appropriate level by treating the boil-off gas generated in the storage tank, but also the power generated by the propulsion motor during the rapid change of the ship operation using the load bank Also, it has the effect that it can process suitably.

Description

전기 추진 시스템을 사용하는 엘엔지 선에서의 증발가스 처리장치 및 방법{Boil off gas management apparatus and method of LNG carrier of an electric thrust system}Boil off gas management apparatus and method of LNG carrier of an electric thrust system

본 발명은 전기 추진 시스템을 사용하는 LNG선에서 저장탱크의 압력을 적절한 수준으로 유지하기 위해 증발가스(BOG, Boil-off gas)를 처리하는 증발가스 처리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저장탱크에서 발생된 증발가스를 이중연료 엔진과 가스터빈 발전기를 이용하여 전기로 변환시킨 후에 로드 뱅크에서 열로 변환시켜 외부로 방출하는 전기 추진 시스템을 사용하는 엘엔지 선에서의 증발가스 처리장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the treatment of boil-off gas (BOG, Boil-off gas) in order to maintain the pressure of the storage tank at an appropriate level in the LNG carrier using an electric propulsion system, more specifically in the storage tank The present invention relates to an apparatus and a method for treating boil-off gas at an LNG vessel using an electric propulsion system that converts generated boil-off gas into electricity using a dual fuel engine and a gas turbine generator, and then converts it into heat in a load bank and releases it to the outside.

일반적으로, 내연기관 추진 시스템을 사용하는 LNG선에서는 저장탱크 내부에서 자연적으로 기화되어 발생되는 증발가스를 메인 보일러에서 증발가스를 연소시켜 수증기를 발생시키고, 발생된 수증기를 이용하여 증기터빈(Steam Turbine)을 구동시키므로써 선박의 운용에 필요한 동력을 획득하는 구조로 이루어져 있다.In general, in LNG carriers using an internal combustion engine propulsion system, the boil-off gas, which is naturally vaporized in the storage tank, is burned by burning the boil-off gas in the main boiler, and steam is generated by using the generated steam. It is structured to acquire the power necessary for the operation of the ship by driving).

도 1은 일반적인 내연기관 추진 시스템을 사용하는 LNG 선에서의 증발가스 처리장치를 도시하는 도면으로서, 상기 도면에 도시하였듯이, LNG 선상에 설치된 저장탱크(1)에서 적재되어 있는 액화 천연가스가 자연 기화되어 발생되는 증발가스는 저밀도 압축기(2)를 통해 보일러(3)로 이송되고, 상기 보일러(3)에서는 증발가스를 연소시키면서 발생되는 연소열을 이용하여 냉각수를 증기 상태로 기화시킨다.1 is a view showing an apparatus for treating boil-off gas in an LNG carrier using a general internal combustion engine propulsion system, and as shown in the drawing, liquefied natural gas loaded in a storage tank 1 installed on a LNG vessel is naturally vaporized. The generated evaporated gas is transferred to the boiler 3 through the low density compressor 2, and the boiler 3 vaporizes the cooling water to a vapor state by using combustion heat generated while burning the evaporated gas.

상기 보일러(3)에서 생성된 고온의 증기는 증기 배관을 통해 증기 터빈(4)으로 공급되어 선반 운용에 필요한 동력을 발생시키고, 상기 증기 터빈(4)을 통과한 저온의 증기는 응축기(5)로 이송되어 저온의 액체 상태로 상변화된다.The high temperature steam generated by the boiler 3 is supplied to the steam turbine 4 through a steam pipe to generate power for shelf operation, and the low temperature steam passed through the steam turbine 4 is condenser 5. It is transferred to the low temperature liquid phase.

상기 응축기(5)를 통과하면서 액체 상태로 상변화된 응축수는 배관을 통해 펌프(6)로 이송되고, 상기 펌프(6)에서 가압된 응축수는 보일러(3)로 재공급되어 증발가스의 연소열에 의해 재기화된다.The condensed water phase-changed into a liquid state while passing through the condenser 5 is transferred to the pump 6 through a pipe, and the condensed water pressurized by the pump 6 is supplied to the boiler 3 again by the heat of combustion of the boil-off gas. Is regasified.

그러나, 선박의 계류 또는 정박중에 저장탱크(1)에서 발생되는 증발가스는 증기터빈(4)을 통해 동력화 시킬 필요가 없으므로 보일러(3)에서 연소시킨 후 연소열에 의해 기화된 고온의 증기를 메인 덤프 시스템(7)으로 이송시키는데, 상기 메인 덤프 시스템(7)에서는 증기의 온도를 감소시킨 후에 응축기(5)로 공급하게 된다.However, since the boil-off gas generated in the storage tank 1 during the mooring or berthing of the ship does not need to be energized through the steam turbine 4, the main dump of the high-temperature steam vaporized by the combustion heat after combustion in the boiler 3 The main dump system (7) is fed to the condenser (5) after reducing the temperature of the steam.

상기 메인 덤프 시스템(7)은 응축기(5)의 응축 부하를 감소시키기 위한 시스템으로서, 배관을 통해 이송되는 증기에 직접 냉각수를 분사하여 증기의 온도를 감소시키는 구조이다.The main dump system (7) is a system for reducing the condensation load of the condenser (5), the structure to reduce the temperature of the steam by spraying the coolant directly to the steam transported through the pipe.

상기 응축기(5)를 통과하면서 액체 상태로 상변화된 응축수는 펌프(6)로 이송되고, 상기 펌프(6)에서 가압되어 보일러(3)로 재공급된다.The condensed water phase-changed into a liquid state while passing through the condenser 5 is transferred to the pump 6, pressurized by the pump 6, and supplied again to the boiler 3.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 일반적인 내연기관 추진 시스템을 사용하는 LNG선에서의 증발가스 처리장치는 보일러에서 증발가스를 연소시키고, 상기 증발가스 연소열에 의해 생성되는 증기를 증기터빈과 메인 덤프 시스템에서 처리하는 구조로 형성된다.An apparatus for treating boil-off gas in an LNG carrier using a general internal combustion engine propulsion system having the above configuration may burn boil-off gas in a boiler and process steam generated by the heat of combustion of the boil-off gas in a steam turbine and a main dump system. It is formed into a structure.

그러나, LNG 선에 전기 추진 시스템을 적용할 경우 추진용으로 사용하는 보일러가 삭제되므로 새로운 증발가스 처리장치가 요구된다.However, when the electric propulsion system is applied to LNG carriers, the boiler used for propulsion is deleted, so a new boil-off gas treatment apparatus is required.

상술한 증발가스 처리장치 및 방법을 전기 추진 시스템을 사용하는 LNG선에 적용시킨 본 발명의 목적은 저장탱크에서 발생되는 증발가스를 가스터빈 발전기와 이중 연료엔진을 이용하여 전기로 변환시키고 이 전기를 로드 뱅크로 송전하여 열로 전환시킴으로써 저장탱크의 압력을 적절한 수준으로 유지하여 보호 하고자 하는데 있다.The object of the present invention is to apply the above-described boil-off gas treatment apparatus and method to an LNG carrier using an electric propulsion system, and convert the boil-off gas generated from the storage tank into electricity using a gas turbine generator and a dual fuel engine and convert the electricity. It is intended to protect the storage tank by maintaining the pressure in an appropriate level by transferring it to a load bank and converting it into heat.

본 발명은 저장탱크의 증발가스 배출구에 유입구가 저압 가스배관을 통해 연결되어 있어 저장탱크에서 배출된 증발가스를 가압하는 가스연료 압축기와, 상기 가스연료 압축기의 토출구에 고압 가스배관을 통해 연결되어 있어 가압된 증발가스를 이용하여 선박의 추진 및 운용에 필요한 전기를 생산하는 발전기를 포함하며 전기 추진 시스템을 사용하는 LNG선에서 저장탱크에 적재된 액화 천연가스가 자연 기화되어 생성되는 증발가스를 처리하여 상기 저장탱크의 내부 압력을 안정되게 유지하기 위한 증발가스 처리장치에 있어서, 상기 발전기(30)의 송전부에 송전 케이블(70)을 통해 연결되어 있어 생산된 전기를 저항체를 이용하여 열로 변환하고, 변환된 열은 공기와 냉각수를 이용하여 선체 외부로 방출시키는 로드 뱅크(40)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 전기 추진 시스템을 사용하는 엘엔지 선에서의 증발가스 처리장치 및 방법에 관해서 상세하게 설명한다.In the present invention, the inlet is connected to the evaporation gas outlet of the storage tank through a low pressure gas pipe, the gas fuel compressor for pressurizing the evaporated gas discharged from the storage tank, and the outlet of the gas fuel compressor is connected through a high pressure gas pipe It includes a generator that generates electricity for the propulsion and operation of the vessel by using the pressurized boil-off gas, and processes the boil-off gas generated by natural vaporization of the liquefied natural gas loaded in the storage tank in the LNG carrier using the electric propulsion system. In the boil-off gas treatment apparatus for maintaining the internal pressure of the storage tank in a stable manner, it is connected to the power transmission unit of the generator 30 through a power transmission cable 70 to convert the produced electricity into heat using a resistor, The converted heat is configured to include a load bank 40 for discharging to the outside of the hull using air and cooling water Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, an apparatus and method for treating boil-off gas in an L vessel using an electric propulsion system according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 전기 추진 시스템을 사용하는 LNG선에서의 증발가스 처리장치를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 전기 추진 시스템을 사용하는 LNG선에서 증발가스 처리 방법을 나타낸 순서도이다.2 is a view showing the boil-off gas treatment apparatus in an LNG carrier using an electric propulsion system according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a LNG ship using an electric propulsion system according to an embodiment of the present invention. It is a flowchart which shows the boil-off gas processing method.

상기 도면에 도시하였듯이, 전기 추진 시스템을 사용하는 LNG선에서 저장탱크(10)에 적재된 액화 천연가스(LNG, Liquefied Natural Gas)가 자연 기화되어 생성되는 증발가스를 처리하여 상기 저장탱크(10)의 내부 압력을 안정되게 유지하기 위한 증발가스 처리장치는 선박의 추진 및 운용에 필요한 전기를 생산하는 발전기(30)와 상기 발전기(30)에 인입되는 증발가스의 압력을 증가시키기 위한 가스연료 압축기(20) 및 전기를 열로 변환시켜 외부로 방출시키는 로드 뱅크(40)로 구성되어 있다.As shown in the figure, in the LNG carrier using the electric propulsion system, the liquefied natural gas (LNG, Liquefied Natural Gas) loaded in the storage tank 10 is treated by the evaporation gas generated by natural vaporization of the storage tank 10 The boil-off gas treatment apparatus for stably maintaining the internal pressure of the generator 30 and the gas fuel compressor for increasing the pressure of the boil-off gas introduced into the generator 30 to produce electricity necessary for the propulsion and operation of the vessel ( 20) and a load bank 40 which converts electricity into heat and discharges it to the outside.

상기 저장탱크(10)에서 증발가스가 배출되는 배출구와 가스연료 압축기(20)의 유입구가 저압 가스배관(50)을 통해 연결되어 있고, 상기 가스연료 압축기(20)의 토출구는 선박의 추진 및 운용에 필요한 전기를 생산하는 발전기(30)와 고압 가스배관(60)을 통해 연결되어 있으며, 상기 발전기(30)의 송전부에는 생산된 전기를 열로 변환하여 선체 외부로 방출시키는 로드 뱅크(40)와 송전 케이블(70)을 통해 연결되어 있다.A discharge port through which the evaporated gas is discharged from the storage tank 10 and an inlet port of the gas fuel compressor 20 are connected through the low pressure gas pipe 50, and the discharge port of the gas fuel compressor 20 is propelled and operated by a ship. Is connected to the generator 30 and the high-pressure gas pipe 60 to produce the electricity required for the, and the power supply unit of the generator 30 is a load bank 40 to convert the produced electricity into heat to discharge to the outside of the hull and It is connected via the power transmission cable 70.

상기 가스연료 압축기(20)는 저장탱크(10)의 내부에서 발생된 증발가스를 발전기(30)를 구동시킬 수 있는 적절한 압력으로 가압시키고, 상기 발전기(30)는 이중연료 엔진(32)과 가스터빈 발전기(34)로 구성되어 있어 가스연료 압축기(20)를 통해 가압된 증발가스를 이용하여 선박의 추진 및 운용에 필요한 전기를 생산하며, 상기 로드 뱅크(40)에서는 저항체를 이용하여 발전기(30)에서 생산된 전기를 열로 변환하고, 변환된 열은 공기와 냉각수를 이용하여 선체 외부로 방출된다.The gas fuel compressor 20 pressurizes the boil-off gas generated in the storage tank 10 to an appropriate pressure for driving the generator 30, and the generator 30 is a dual fuel engine 32 and a gas. The turbine generator 34 is configured to generate electricity for propulsion and operation of the vessel by using the boil-off gas pressurized by the gas fuel compressor 20, and the load bank 40 uses the resistor to generate the generator 30. The electricity produced in) is converted to heat, and the converted heat is released to the outside of the hull using air and cooling water.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 일실시예에 의한 전기 추진 시스템을 사용하는 LNG선에서 증발가스 처리 방법의 순서는 도 3에 도시하였듯이, 저장탱크(10) 내부에서 발생된 증발가스를 가스연료 압축기(20)로 이송시키는 단계(ST 10)와 상기 가스연료 압축기(20)에서 증발가스를 가압하여 발전기(30)로 이송시키는 단계(ST 20) 및 상기 발전기(30)에서 가압된 증발가스를 이용하여 선박의 추진과 운용에 필요한 전기를 생산하는 단계(ST 30)로 구성된다.In the LNG carrier using the electric propulsion system according to an embodiment of the present invention having the configuration as described above, as shown in Figure 3, the method of treating the boil-off gas generated inside the storage tank 10 as gas fuel The step of transporting to the compressor 20 (ST 10) and the step of pressurizing the boil-off gas in the gas fuel compressor 20 to the generator 30 (ST 20) and the pressurized boil-off gas in the generator 30 It is composed of the step (ST 30) to produce the electricity required for the propulsion and operation of the vessel.

그러나, 선박의 계류시 또는 과도한 증발가스의 발생시에 선박의 추진과 운용에 필요한 전기를 제외한 모든 잉여전기를 외부로 방출시키는 과정은 발전기(30)에서 생산된 전기를 로드 뱅크(40)로 송전하는 단계(ST 40)와 상기 로드 뱅크(40)에서 송전된 전기를 열로 변환시키는 단계(ST 50) 및 변환된 열을 냉각수와 공기를 이용하여 선체 외부로 방출시키는 단계(ST 60)로 구성된다.However, during the mooring of the ship or the generation of excessive boil-off gas, the process of releasing all surplus electricity to the outside except for the propulsion and operation of the ship transmits electricity generated in the generator 30 to the load bank 40. Step ST 40, converting the electricity transmitted from the load bank 40 to heat (ST 50), and discharging the converted heat to the outside of the hull using cooling water and air (ST 60).

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명은 저장탱크에서 발생되는 증발가스를 처리하여 저장탱크의 압력을 적절한 수준으로 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라 로드 뱅크를 이용하여 선박 운항의 급격한 변화시 추진 모터에서 발생하는 전력도 적절히 처리할 수 있는 효과를 가지고 있다.The present invention having the configuration as described above can not only maintain the pressure of the storage tank to the appropriate level by treating the boil-off gas generated in the storage tank, but also the power generated by the propulsion motor during the rapid change of the ship operation using the load bank Also, it has the effect that it can process suitably.

도 1은 일반적인 내연기관 추진 시스템을 사용하는 LNG선에서의 증발가스 처리장치를 나타낸 도면.1 is a view showing a boil-off gas treatment apparatus in an LNG carrier using a general internal combustion engine propulsion system.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 전기 추진 시스템을 사용하는 LNG선에서의 증발가스 처리장치를 나타낸 도면.2 is a view showing a boil-off gas treatment apparatus in an LNG carrier using an electric propulsion system according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 전기 추진 시스템을 사용하는 LNG선에서 증발가스 처리 방법을 나타낸 순서도.Figure 3 is a flow chart showing a method for treating boil-off gas in an LNG carrier using an electric propulsion system according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 저장탱크 20 : 가스연료 압축기10: storage tank 20: gas fuel compressor

30 : 발전기 32 : 이중연료 엔진30: generator 32: double fuel engine

34 : 가스터빈 발전기 40 : 로드뱅크34: gas turbine generator 40: road bank

50 : 저압 가스배관 60 : 고압 가스배관50: low pressure gas piping 60: high pressure gas piping

70 : 송전 케이블70 power transmission cable

Claims (2)

저장탱크의 증발가스 배출구에 유입구가 저압 가스배관을 통해 연결되어 있어 저장탱크에서 배출된 증발가스를 가압하는 가스연료 압축기와, 상기 가스연료 압축기의 토출구에 고압 가스배관을 통해 연결되어 있어 가압된 증발가스를 이용하여 선박의 추진 및 운용에 필요한 전기를 생산하는 발전기를 포함하며 전기 추진 시스템을 사용하는 LNG선에서 저장탱크에 적재된 액화 천연가스가 자연 기화되어 생성되는 증발가스를 처리하여 상기 저장탱크의 내부 압력을 안정되게 유지하기 위한 증발가스 처리장치에 있어서, The inlet is connected to the evaporation gas outlet of the storage tank through a low pressure gas pipe, and the gas fuel compressor pressurizes the evaporated gas discharged from the storage tank, and the high pressure gas pipe is connected to the outlet of the gas fuel compressor to pressurize the evaporation. The generator includes a generator for producing electricity required for the propulsion and operation of the vessel by using gas, the LNG tank using the electric propulsion system to process the evaporated gas generated by natural vaporization of the liquefied natural gas loaded in the storage tank the storage tank In the boil-off gas treatment apparatus for maintaining a stable internal pressure of, 상기 발전기(30)의 송전부에 송전 케이블(70)을 통해 연결되어 있어 생산된 전기를 저항체를 이용하여 열로 변환하고, 변환된 열은 공기와 냉각수를 이용하여 선체 외부로 방출시키는 로드 뱅크(40)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 추진 시스템을 사용하는 엘엔지 선에서의 증발가스 처리장치.The load bank 40 connected to the power transmission unit 70 of the generator 30 through a power transmission cable 70 converts the produced electricity into heat using a resistor, and discharges the converted heat to the outside of the hull using air and cooling water. Evaporation gas treatment apparatus in the L NG line using an electric propulsion system, characterized in that comprises a). 전기 추진 시스템을 사용하는 LNG선의 저장탱크에서 발생되는 증발가스를 처리하는 증발가스 처리 방법에 있어서, 저장탱크(10) 내부에서 발생된 증발가스를 가스연료 압축기(20)로 이송시키는 단계(ST 10);In the boil-off gas treatment method for treating the boil-off gas generated in the storage tank of the LNG carrier using the electric propulsion system, transferring the boil-off gas generated in the storage tank 10 to the gas fuel compressor 20 (ST 10 ); 상기 가스연료 압축기(20)에서 증발가스를 가압하여 발전기(30)로 이송시키는 단계(ST 20);Pressurizing the boil-off gas in the gas fuel compressor (20) and transferring it to the generator (ST 20); 상기 발전기(30)에서 가압된 증발가스를 이용하여 전기를 생산하는 단계(ST 30);Producing electricity by using the boil-off gas pressurized in the generator (ST 30); 전기를 외부로 방출시키기 위해 발전기(30)에서 생산된 전기를 로드 뱅크(40)로 송전하는 단계(ST 40);Transmitting electricity generated in the generator 30 to the load bank 40 to release electricity to the outside (ST 40); 상기 로드 뱅크(40)에서 송전된 전기를 열로 변환시키는 단계(ST 50);Converting electricity transmitted from the load bank (40) into heat (ST 50); 변환된 열을 선체 외부로 방출시키는 단계(ST 60)로 구성되는 되는 것을 특징으로 하는 전기 추진 시스템을 사용하는 엘엔지 선에서의 증발가스 처리 방법.Evaporation gas treatment method using an electric propulsion system using an electric propulsion system characterized in that it comprises the step (ST 60) of discharging the converted heat to the outside of the hull.
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