KR100726290B1 - Process and apparatus for recycling of boil off gas - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 제1종래 기술에 따른 일반적인 내연기관 추진시스템을 사용하는 가스운반선의 증발가스 처리장치의 블록도이다. 1 is a block diagram of an apparatus for treating boil-off gas in a gas carrier using a general internal combustion engine propulsion system according to the first conventional technology.
도 2는 제2종래 기술에 따른 선박의 증발가스 처리시스템의 블록도이다. 2 is a block diagram of a boil-off gas treatment system according to the second conventional technology.
도 3은 제3종래 기술에 따른 이중연료엔진 전기추진 방식을 사용하는 선박에 있어서의 연료공급 및 증발가스 비상처리 시스템의 블록도이다. 3 is a block diagram of a fuel supply and boil-off gas emergency treatment system in a ship using a dual fuel engine electric propulsion system according to the third conventional technology.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 증발가스 재활용장치의 블록도이다. 4 is a block diagram of an evaporative gas recycling apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 5는 도 4에 도시된 증발가스 재활용장치에 의해 실현되는 증발가스 재활용방법의 블록도이다. FIG. 5 is a block diagram of a boil-off gas recycling method realized by the boil-off gas recycling apparatus shown in FIG. 4.
도 6은 액상가스에 해당하는 액상가스유량과 증발가스 변환비율 그래프이다. 6 is a graph of the liquid gas flow rate and the evaporation gas conversion ratio corresponding to the liquid gas.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 증발가스 재활용방법의 블록도이다. 7 is a block diagram of a boil-off gas recycling method according to a second embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 증발가스 재활용장치의 블록도이다. 8 is a block diagram of an evaporative gas recycling apparatus according to a third embodiment of the present invention.
도 9는 도 8에 도시된 증발가스 재활용장치에 의해 실현되는 증발가스 재활용방법의 블록도이다.FIG. 9 is a block diagram of an evaporative gas recycling method realized by the evaporative gas recycling apparatus shown in FIG. 8.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 가스저장탱크 110 : 저압컴프레서 100: gas storage tank 110: low pressure compressor
130 : 액상가스기화기 180 : 증발가스송출라인 130: liquid gas vaporizer 180: boil-off gas sending line
181 : 액상가스회수라인 182 : 액상가스이송라인 181: liquid gas recovery line 182: liquid gas transfer line
183 : 기화가스공급라인 184 : 가스비상처리라인 183: vaporized gas supply line 184: gas emergency treatment line
185 : 액상가스송출라인 189 : 증발가스바이패스라인 185: liquid gas delivery line 189: boil-off gas bypass line
191 ∼ 196 : 조절밸브 200 : 증발가스액화기 191-196: Control valve 200: Evaporative gas liquefier
300 : 추진시스템 301 : 보일러 및 스팀터빈시스템 300: propulsion system 301: boiler and steam turbine system
302 : 이중연료엔진 전기추진시스템 303 : 가스터빈 전기추진시스템302: dual fuel engine electric propulsion system 303: gas turbine electric propulsion system
본 발명은 증발가스 재활용방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 액화천연가스를 운반하는 가스운반선과 같은 선박, 또는 해상 위에 부유한 상태로 가스를 채굴, 저장, 정화, 액화 및 기화시키는 종합설비를 갖춘 부유식 또는 고정식 가스처리 설비에서 발생하는 증발가스(BOG : Boiled Off Gas)에 대한 증발가스 재활용방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for recycling boil-off gas, and more particularly, to a ship such as a gas carrier carrying a liquefied natural gas, or a synthesis for mining, storing, purifying, liquefying and vaporizing a gas in a floating state on the sea. The present invention relates to a method and apparatus for recycling boil-off gas for boiled off gas (BOG) generated from a floating or stationary gas treatment plant equipped with a plant.
일반적으로, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)는 청정연료이고 매장량도 석유보다 풍부하다고 알려져 있고, 채광과 이송기술이 발달함에 따라 그 사용량이 급격히 증가하고 있다.In general, liquefied natural gas (Liquefied Natural Gas) is known to be a clean fuel and abundant reserves than petroleum, and its use is rapidly increasing with the development of mining and transport technology.
LNG는 천연가스의 주성분인 메탄을 1기압 하에서 섭씨 -162도 이하로 온도를 내리면 생성되는 액체인데, 액화된 메탄의 부피는 표준상태인 기체상태의 메탄 부피의 600분의 1 정도이고, 비중은 0.42로 원유비중의 약 2분의 1이 된다.LNG is a liquid that is produced when the temperature of methane, the main component of natural gas, is lowered below -162 degrees Celsius under 1 atmosphere. The volume of liquefied methane is about one-sixth of the volume of gaseous methane in the standard state. 0.42, about one-half of the oil share.
이런 연유로 LNG는 수송 및 저장이 수월한 이점이 있는 반면, 극저온의 성질을 가지고 있어 누출될 경우 매우 위험하므로, 선박 또는 부유식 또는 고정식 가스처리 설비에서 절연체(단열재)로 제작된 별도의 가스저장탱크로 운송 또는 보관을 하게 된다.Because of this, LNG has the advantage of being easy to transport and store, while having a very low temperature and very dangerous in case of leakage, a separate gas storage tank made of insulation (insulation material) in ships or floating or fixed gas treatment facilities. Will be transported or stored.
특히, LNG선박의 경우 원유운반선과 다른 것은 -162℃의 극저온의 액체상태에서 운반하게 되며, LNG의 기화점이 -162℃로 극히 낮기 때문에 기화를 막기 위해서 철저한 보온이 요구된다.In particular, LNG carriers are different from crude oil carriers because they are transported in a cryogenic liquid state at -162 ° C. Since the vaporization point of LNG is extremely low at -162 ° C, thorough insulation is required to prevent vaporization.
그러나 완전한 보온은 실제적으로 불가능하며 선박이 운항하는 동안 약 하루 기준 0.15%의 비율로 액화상태의 LNG가 기체상태의 증발가스로 변화하고 있는 실정이다.However, full insulation is practically impossible and the LNG in liquefied state is changing to gaseous evaporated gas at a rate of about 0.15% per day while the ship is in operation.
이러한 이유들로 선박에서는 증발가스를 자연스럽게 추진기관의 연료로 처리하여 사용하거나, 잉여 증발가스를 단순히 연소시켜 없애는 일종의 간이 소각로인 써멀옥시다이저(thermal oxidizer) 등의 연료로 사용하여 왔다.For this reason, ships have been used as a fuel of a propulsion engine naturally, or as a fuel such as a thermal oxidizer, which is a kind of simple incinerator that simply burns off excess evaporated gas.
예컨대, 추진기관은 증발가스를 연료로 하여 보일러에서 고압의 스팀을 발생시키고 이 스팀은 스팀터빈을 구동시켜 추진력을 얻게 된다.For example, the propulsion engine generates high pressure steam from a boiler by using boil-off gas as a fuel, and the steam drives a steam turbine to obtain propulsion force.
최근에는 이중연료엔진 전기추진방식과 가스터빈 전기추진방식이 검토되거나, 이중연료엔진 전기추진방식의 선박은 실제 건조 중에 있고 보급이 확대될 것으 로 기대된다.In recent years, the dual fuel engine electric propulsion method and gas turbine electric propulsion method have been reviewed, or the dual fuel engine electric propulsion type ship is under construction and is expected to be expanded.
한편 선박에서의 증발가스는 선박이 운항할 필요가 없거나 부하를 낮추어 운항하는 경우에도 끊임없이 발생하는 것이 문제이다.On the other hand, the evaporation gas in the ship is a problem that occurs constantly even when the ship does not need to operate or operate at a lower load.
예를 들어 선박이 산지로부터 터미널로 들어오는 경우 약 10시간 정도 운항속도를 7노트 이하로 낮추어야 하며, 또한 터미널에 하역을 위해 대기해야하는 시간은 약 10시간 정도이다.For example, when a ship enters a terminal from the mountain, it should lower the operating speed to less than 7 knots and about 10 hours to wait for unloading at the terminal.
이러한 과정에서는 계속 발생되는 증발가스를 처리할 방안이 문제가 된다. 또한, 대기 중의 선박은 터미널에 연결될 수 없기 때문에 잉여 증발가스를 송출하거나 증발가스를 에너지화해서 사용할 방법이 없는 것이다.In this process, there is a problem in the way to handle the continuously generated evaporation gas. In addition, since the vessel in the atmosphere can not be connected to the terminal, there is no way to send out the excess boil-off gas or use the boil-off gas to energy.
따라서 기존의 스팀터빈을 추진기관으로 하는 선박에서는 증발가스를 보일러에서 연소시키고 스팀을 발생시키며, 또한 발생된 스팀은 스팀터빈에서 사용할 수 없는 연고로 스팀덤핑시스템이라는 곳에서 해수를 이용하여 스팀을 액화시켜 처리한다.Therefore, in ships using existing steam turbines, the steam is burned and the steam is generated in the boiler, and the generated steam is an ointment that cannot be used in the steam turbine. Process.
한편, 이중연료엔진 전기추진방식과 가스터빈 전기추진방식을 사용하는 경우에는 잉여 증발가스는 보일러가 아닌 이중연료엔진이나 가스터빈에서 처리해야 하지만, 이 경우에도 역시 불필요한 전기를 생산하게 되고 수십 메가와트에 달하는 잉여 전력을 사용하거나 처리하는 것은 매우 어려운 문제이다.On the other hand, in case of using dual fuel engine electric propulsion method and gas turbine electric propulsion method, the surplus evaporation gas has to be treated in dual fuel engine or gas turbine, not boiler, but in this case, it also generates unnecessary electricity and several tens of megawatts. Using or dealing with surplus power is a very difficult problem.
이런 연유로 잉여 증발가스는 써멀옥시다이저에 의해 강제 연소되어 대기 중에 배출한다. 이 과정에서 불꽃과 불완전 연소된 배기가스가 대기 중에 방출되어 이산화탄소, 질소가스를 배출시키는 환경 문제 및 에너지 낭비 문제를 일으키고 있 다.With this condensed fuel, the excess boil-off gas is forcibly combusted by a thermal oxidizer and discharged to the atmosphere. In this process, flames and incompletely burned exhaust gases are released into the atmosphere, causing environmental problems and energy waste that emit carbon dioxide and nitrogen gas.
이런 제반 종래 기술에 대한 구체적인 예를 들어 설명하면 다음과 같다.Referring to a specific example of such a conventional technology as follows.
도 1에는 제1종래 기술에 따른 일반적인 내연기관 추진시스템을 사용하는 가스운반선의 증발가스 처리장치가 개시되어 있다. 카고탱크(1)(cargo tank)에 적재되어 있는 LNG의 일부는 온도변화에 의해 자연 기화되어 증발가스로 변화된다.1 shows an apparatus for treating boil-off gas in a gas carrier using a general internal combustion engine propulsion system according to the first conventional technology. Some of the LNG loaded in the cargo tank (1) (cargo tank) is naturally vaporized by the temperature change is converted into boil-off gas.
선박의 운항시, 증발가스는 저밀도 압축기(2)를 통해 보일러(3)로 이송되고, 상기 보일러(3)에서는 증발가스를 연소시키면서 발생되는 연소열을 이용하여 냉각수를 증기 상태로 기화시킨다.During the operation of the vessel, the boil-off gas is transferred to the
보일러(3)에서 생성된 고온의 증기는 증기 배관을 통해 증기터빈(4)으로 공급되어 선박 운용에 필요한 동력을 발생시키고, 증기터빈(4)을 통과하면서 저온의 증기로 변한다. 저온의 증기는 응축기(5)로 이송되어 저온의 액체 상태, 즉 응축수로 상변화 된다.The high temperature steam generated by the
응축수는 배관을 통해 펌프(6)로 이송되고, 상기 펌프(6)의 가압에 의해 보일러(3)로 재공급되어 증발가스의 연소열에 의해 재기화 된다.The condensate is transferred to the
그러나, 선박의 계류 또는 정박시 증기터빈(4)을 통해 모두 동력화하는 것은 많은 문제점을 일으키게 된다.However, powering them all through the
따라서, 증발가스는 보일러(3)로 공급 및 기화되어 고온의 증기로 변하더라도, 증기터빈(4)의 아이들(idle) 작동에 필요한 증기량을 제외한 대부분의 고온의 증기는 메인덤프시스템(7)에서 증기의 온도를 감소시킨 후 응축기(5)로 공급된다.Therefore, even though the boil-off gas is supplied to the
여기서, 메인덤프시스템(7)은 응축기(5)의 응축 부하를 감소시키기 위한 시 스템으로서, 배관을 통해 이송되는 증기에 직접 냉각수를 분사하여 증기의 온도를 감소시키는 구조이다.Here, the
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
이러한 제1종래 기술의 가스운반선의 증발가스 처리장치는 선박이 항구에 계류 또는 정박시 증발가스 중의 일부만을 선박의 동력으로 사용할 수밖에 없고 나머지는 강제적으로 보일러에서 소모되는 단점을 갖는다.The boil-off gas treatment apparatus of the gas carrier of the first conventional technology has a disadvantage that only a part of the boil-off gas can be used as the power of the vessel when the vessel is mooring or anchored in a port, and the rest is forcibly consumed in the boiler.
도 2에는 제2종래 기술에 따른 선박의 증발가스 처리시스템이 개시되어 있다.Figure 2 discloses a boil-off gas treatment system according to the second conventional technology.
선박의 증발가스 처리시스템은 카고탱크(1)의 상부의 증발가스 배출홀(BOG vent hole)과 연결된 연료가스 컴프레서(8)와 가스터빈(12) 및 이중연료엔진(11)을 포함하는 내연기관(10) 등으로 이루어져 있다.The ship's boil-off gas treatment system includes an internal combustion engine including a
여기에서는, 연료가스 컴프레서(8)와 내연기관(10) 사이에 써멀옥시다이저(9)를 연결 설치하되, 상기 연료가스 컴프레서(8)를 통하여 전달되는 증발가스가 소정의 관로 변경 수단에 의해서 써멀옥시다이저(9) 또는 내연기관(10) 중 어느 하나로 이송되도록 결합되어 있다.Here, the
선박의 운항시, 증발가스는 내연기관(10)으로 보내져 추진용으로 사용될 수 있도록 하는 한편, 선박이 내연기관(10)에 의해 추진되지 않을 경우, 카고탱크(1)에서 발생된 잉여 증발가스가 써멀옥시다이저(9)로 보내져 직접 연소될 수 있도록 되어 있다.During operation of the vessel, the boil-off gas is sent to the
이러한 제2종래 기술의 증발가스 처리시스템도 역시, 잉여 증발가스를 단순히 써멀옥시다이저(9)에서 소모시키는 단점을 갖는다.This boil-off gas treatment system of the second prior art also has the disadvantage of simply consuming excess boil-off gas in the
도 3에는 제3종래 기술에 따른 이중연료엔진 전기추진 방식을 사용하는 선박에 있어서의 연료공급 및 증발가스 비상처리 시스템이 개시되어 있다.FIG. 3 discloses a fuel supply and boil-off gas emergency treatment system in a ship using the dual fuel engine electric propulsion system according to the third conventional technology.
이중연료엔진 전기추진 방식을 사용하는 선박은 증발가스 배출라인(14) 상의 가압장치(15)로 증발가스를 가압한 것을 이중연료엔진 전기추진시스템(11')의 연료로 사용한다. 이때, 운항시 부족분의 연료는 카고탱크(1')에서 본래 액상인 LNG를 직접 공급받는다.The vessel using the dual fuel engine electric propulsion system uses the pressurized gas by the pressurizing
이를 위해서, 이중연료엔진 전기추진 방식을 사용하는 선박은 카고탱크(1')에 결합된 연료배출관(13)과, 이런 연료배출관(13)에 결합되어 액상가스를 공급받는 제1히터(17)와, 이런 제1히터(17)의 출구측에 연결된 기화가스배출라인(18)을 통해서 제1히터(17)에 의해 기화된 LNG를 공급받는 기화가스공급라인(19)을 갖는다. 이중연료엔진 전기추진시스템(11')은 기화가스공급라인(19)에 결합되어 있다.To this end, the ship using the dual fuel engine electric propulsion system is a
또한, 가압장치(15)와 기화가스공급라인(19)의 사이에는 연소라인(16)과 제2히터(20) 및 써멀옥시다이저(9)가 연결되어 있다.In addition, between the
선박이 터미널에 입항시나 계류 중과 같은 경우에는 증발가스를 제2히터(20)에서 가열하여 연소에 적합한 만큼 승온한 후 써멀옥시다이저(9)에서 강제 연소 처리된다.When the vessel enters the terminal or is in the process of mooring, the boil-off gas is heated in the
그러나, 앞서 설명한 제1, 제2, 제3종래 기술은 모두 선박이 항구에 계류 또 는 정박시 자연적으로 발생되는 증발가스 중의 일부만을 선박의 동력으로 사용할 수밖에 없다는 문제점을 갖고 있다.However, the above-described first, second, and third conventional technologies all have a problem that only a part of the boil-off gas naturally generated when the vessel is moored or anchored in a port can be used as the power of the vessel.
즉 자연 발생되는 증발가스 중 선박의 연료 또는 동력으로 사용할 수 없는 잉여 증발가스를 재사용하지 못하고 강제로 보일러 또는 써멀옥시다이저 등을 통하여 소모해야만 하는 강제 처리가 요구된다.That is, a forced treatment that must be consumed through a boiler or a thermal oxidizer without forcibly reusing the surplus evaporated gas that cannot be used as fuel or power of a vessel among naturally occurring evaporated gases is required.
이런 경우, 강제 처리에 따른 추가적인 설비가 필요하고, 증발가스의 강제 소모시에는 배기가스 배출과 같은 환경문제를 야기하며, 또한 증발가스 에너지의 소모에 따른 경제적 손실이 발생하는 문제가 있다.In this case, additional equipment is required according to the forced treatment, when forced consumption of the boil-off gas causes environmental problems such as exhaust gas emissions, there is also a problem that economic losses due to the consumption of energy of the boil-off gas.
이와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출한 본 발명의 목적은, 증발가스를 액화시킨 것과 액상가스를 액상가스이송라인의 액상가스기화기에서 일괄 처리함에 따라, 압력, 온도 및 유량을 일정하게 유지시켜 연료화하고, 증발가스를 추진연료로서 사용하기 위해 효율적으로 공급시킬 수 있고, 잉여 증발가스 단순 소모와 같은 에너지 낭비 문제를 해소할 수 있는 증발가스 재활용방법을 제공하고자 한다.The object of the present invention devised to solve these problems is to liquefy the boil-off gas and to process the liquid gas in the liquid gas vaporizer of the liquid gas transfer line, fuel pressure by maintaining a constant pressure, temperature and flow rate The present invention aims to provide an evaporative gas recycling method capable of efficiently supplying evaporated gas for use as a propellant fuel and solving energy waste problems such as simple consumption of surplus evaporated gas.
또한, 본 발명의 다른 목적은 증발가스를 연료로 사용하는 선박의 경우에 외부 환경 변화에 따라 변화하는 증발가스의 온도나 발생량과 관계없이, 추진력을 낮추거나 추진하지 아니하는 경우 잉여 증발가스를 효율적으로 제어 및 처리할 수 있는 증발가스 재활용장치를 제공하고자 한다.In addition, another object of the present invention is to efficiently remove excess evaporation gas when the propulsion force is lowered or not promoted, regardless of the temperature or amount of the evaporation gas that changes according to external environmental changes in the case of a vessel using the evaporation gas as fuel. To provide a boil-off gas recycling apparatus that can be controlled and processed by the present invention.
또한, 본 발명의 다른 목적은 선박의 저 부하로 운항 또는 터미널 계류시, 잉여 증발가스를 강제 연소 장비로 소각시키지 않는 반면, 외부의 추가적인 냉각 수단을 사용하지 않는 대신, 액상가스를 자체 냉각매체로서 증발가스의 재액화에 활용시킬 수 있는 "일시적인 증발가스재액화 계통제어"를 수행하여, 선박의 운항 또는 일시적 계류시 에너지 낭비 문제를 해소할 수 있는 증발가스 재활용방법 및 재활용장치를 제공하고자 한다.In addition, another object of the present invention, while operating at low load or terminal mooring of the vessel, does not incinerate the surplus evaporated gas to the forced combustion equipment, while instead of using an external additional cooling means, instead of using the liquid gas as its own cooling medium By performing a "temporary evaporative gas reliquefaction system control" that can be utilized for the reliquefaction of the boil-off gas, to provide an evaporative gas recycling method and recycling apparatus that can solve the energy waste problem during the operation or temporary mooring of the vessel.
본 발명에서, "일시적인 증발가스재액화 계통제어"란 의미는, 선박이 터미널 등에 입항 시 또는 저 부하 추진 시에만 일시적으로 적용할 수 있는 계통적 시스템에 의해 수행되는 프로세스를 의미한다.In the present invention, the term "temporary evaporative gas liquefaction system control" means a process performed by a systematic system that can be temporarily applied only when the vessel enters a terminal or the like, or when low load propulsion.
즉, 약 20시간 정도 후에는 선박은 다시 정상 운전조건으로 돌아가게 되고 이때에는 증발가스를 완전히 연료로 사용할 수 있는 조건이 되거나, 터미널에서 LNG하역이 가능한 상태가 되므로 증발가스를 처리하는데 아무런 문제가 없다. 터미널에서 LNG하역이 가능한 경우 증발가스는 터미널에 송출하게 된다.In other words, after about 20 hours, the ship will return to normal operating conditions, and at this time, it will become a condition where the boil-off gas can be fully used as fuel, or LNG can be unloaded at the terminal. none. If LNG can be unloaded at the terminal, the boil-off gas will be sent to the terminal.
앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 목적은, 가스저장탱크에서 발생된 증발가스를 처리하는 증발가스 재활용방법에 있어서, 증발가스를 압축시켜 증발가스액화기의 내부에서 상기 가스저장탱크의 액상가스에 의해 액화시키는 증발가스의 액화단계와; 상기 액화단계에 의해 증발가스가 포함된 액상가스를 제1, 제2조절밸브의 완전 개폐 또는 개폐 크기 비율에 대응하게 선택적으로 가스저장탱크로 회수시키거나 액상가스기화기로 공급시키는 액상가스의 회수와 연료공급량의 결정단계와; 상 기 결정단계에 의해 정해진 분량의 액상가스를 상기 액상가스기화기에서 연료 공급에 적합하게 온도와 압력 및 유량을 일정하게 조절하여 기화시키는 기화 인자의 조절단계와; 조절단계에 의해 기화된 기화가스를 추진시스템의 연료로 공급시키는 연료의 공급단계와; 증발가스를 전량 액화하여 회수하거나 소량 소각하도록 제1내지 제4조절밸브를 개폐하는 비상시 대처단계를 포함하는 것을 특징을 하는 증발가스 재활용방법에 의해 달성된다.An object of the present invention as described above, in the evaporation gas recycling method for treating the evaporation gas generated in the gas storage tank, compressing the evaporation gas to liquefy by the liquid gas of the gas storage tank in the evaporation gas liquefier Liquefaction of the boil-off gas; Recovering the liquid gas containing the boil-off gas by the liquefaction step to the gas storage tank or selectively supplied to the gas storage tank corresponding to the full opening or closing size ratio of the first and second control valve Determining a fuel supply amount; Adjusting a vaporization factor for vaporizing the liquid gas of the amount determined by the determining step in a constant gas, vapor pressure, and flow rate so as to be suitable for fuel supply from the liquid gas vaporizer; A fuel supplying step of supplying the vaporized gas vaporized by the adjusting step to the fuel of the propulsion system; It is achieved by the method of recycling the boil-off gas, characterized in that it comprises an emergency response step of opening and closing the first to fourth control valve to liquefy all the boil-off gas to recover or incinerate a small amount.
또한, 본 발명의 다른 목적들은 가스저장탱크에서 발생된 증발가스를 처리하는 증발가스 재활용장치에 있어서, 가스저장탱크의 액상가스송출라인을 통해 액상가스를 공급받고 가스저장탱크의 증발가스송출라인을 통해 증발가스를 공급받도록 결합된 증발가스액화기와; 이런 증발가스액화기의 액상가스이송라인을 통해서 상기 증발가스가 포함된 상기 액상가스를 공급받도록 상기 액상가스이송라인에 결합된 액상가스기화기와; 증발가스액화기의 액상가스를 회수하도록 상기 액상가스이송라인과 상기 가스저장탱크의 사이에 결합된 액상가스회수라인을 포함하고, 액상가스기화기의 기화가스공급라인을 통해서 기화가스, 또는 기화가스에 증발가스가 혼합된 혼합가스를 추진시스템에 공급하도록 된 것을 특징으로 하는 증발가스 재활용장치에 의해 달성된다.In addition, another object of the present invention in the evaporation gas recycling apparatus for treating the evaporated gas generated in the gas storage tank, the liquid gas is supplied through the liquid gas sending line of the gas storage tank receiving the evaporated gas sending line of the gas storage tank A boil-off gas liquefier coupled to receive boil-off gas through; A liquid gas vaporizer coupled to the liquid gas conveying line to receive the liquid gas containing the boil off gas through the liquid gas conveying line of the boil off gas liquefier; It includes a liquid gas recovery line coupled between the liquid gas transfer line and the gas storage tank to recover the liquid gas of the boil-off gas liquefier, and evaporated to the vaporized gas, or vaporized gas through the vaporization gas supply line of the liquid gas vaporizer It is achieved by a boil-off gas recycling apparatus characterized in that to supply the mixed gas mixed gas to the propulsion system.
또한, 본 발명에 따르면, 증발가스송출라인과 액상가스이송라인의 사이에는 증발가스바이패스라인이 더 배관되어 있고, 증발가스송출라인의 제5조절밸브와 상기 증발가스바이패스라인의 제6조절밸브의 선택적 개폐에 따라 증발가스가 상기 액상가스이송라인에 공급되는 것이 바람직하다.In addition, according to the present invention, the boil-off gas bypass line is further piped between the boil-off gas delivery line and the liquid-phase gas transfer line, and the fifth control valve of the boil-off gas delivery line and the sixth regulation of the boil-off gas bypass line According to the selective opening and closing of the valve, the boil-off gas is preferably supplied to the liquid gas transfer line.
또한, 본 발명의 설명에서 증발가스는 두 가지로 구분되어 설명될 것이다. 첫째, 가스저장탱크의 내부에서 자연적으로 발생된 것을 '자연 증발가스'라 호칭하고, 둘째, 자연 증발가스가 저압컴프레서를 통과하면서 소정 압력(예 : 5∼10기압 정도)을 갖게 된 것을 '압축된 증발가스'라 호칭될 수 있고, 자연 증발가스 또는 압축된 증발가스는 모두 증발가스이므로, 단순히 증발가스로 통칭하여 이해될 수 있다.In addition, in the description of the present invention, the boil-off gas will be described in two ways. Firstly, what is naturally generated inside the gas storage tank is called 'natural evaporation gas', and secondly,' compresses that the natural evaporated gas has a predetermined pressure (for example, about 5 to 10 atmospheres) while passing through the low pressure compressor. It can be referred to as 'evaporated gas,' and since all natural or compressed boil-off gas is boil-off gas, it can be understood simply as boil-off gas.
한편, 본 발명의 요약과 상세한 설명 및 특허청구범위에서, '액상가스'는 섭씨 -162도 이하로 과냉각된 상태로 본래 액상인 LNG이거나, 또는 증발가스를 액화시킨 액상LNG를 지칭하는 것으로 이해될 것이다.On the other hand, in the summary and the detailed description and the claims of the present invention, 'liquid gas' is to be understood as referring to liquid LNG, which is inherently liquid LNG, or liquefied evaporated gas in a state of supercooled below -162 degrees Celsius. will be.
또한, 각종 이송라인은 연결관, 튜브, 대형 파이프 등과 같은 관부재이며, 이러한 이송라인끼리의 결합은 유체 이송을 위해 관통하게 배관 및 연결된 상태로 이해될 것이다.In addition, various transfer lines are pipe members such as connecting pipes, tubes, large pipes, and the like, and the coupling of these transfer lines will be understood as a pipe and connected state penetrating for fluid transfer.
또한, 본 발명에서 추진시스템에 공급되는 연료는 매우 다양하다. 예컨대, 제1실시예의 연료는 증발가스를 액상가스로 액화시킨 후 액상가스의 회수분량을 제외한 나머지를 액상가스기화기에서 기화시킨 기화가스이다.In addition, the fuel supplied to the propulsion system in the present invention is very diverse. For example, the fuel of the first embodiment is vaporized gas obtained by liquefying boil-off gas into liquid gas and vaporizing the remainder except liquid recovered gas in the liquid gas vaporizer.
또한, 제2실시예의 연료는 액화를 수행하지 않게 증발가스액화기를 단순 통과하는 증발가스와 연료 공급용 액상가스를 액상가스기화기(130)에서 기화시킨 기화가스이다.In addition, the fuel of the second embodiment is a vaporized gas in which the
또한, 제3실시예의 연료는 증발가스액화기의 액상가스와 증발가스바이패스라인을 통해 직접 공급된 증발가스를 혼합시킨 차가운 혼합가스를 연료 공급용 액상 가스 액상가스기화기에서 기화시킨 기화가스이다.The fuel of the third embodiment is a vaporized gas obtained by vaporizing a cold mixed gas obtained by mixing the liquid gas of the boil-off gas liquefier and the boil-off gas directly supplied through the boil-off gas bypass line.
이하, 구체적이고도 실체적인 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 설명한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific and practical preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
제1실시예First embodiment
도면에서, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 증발가스 재활용장치의 블록도이고, 도 5는 도 4에 도시된 증발가스 재활용장치에 의해 실현되는 증발가스 재활용방법의 블록도이며, 도 6은 액상가스에 해당하는 액상가스유량과 증발가스 변환비율 그래프이다.4 is a block diagram of an evaporative gas recycling apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 5 is a block diagram of an evaporative gas recycling method realized by the evaporative gas recycling apparatus shown in FIG. 6 is a graph of the liquid gas flow rate and the evaporation gas conversion ratio corresponding to the liquid gas.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 증발가스 재활용장치는 선박 또는 해상 위에 부유한 상태로 가스를 채굴, 저장, 정화, 액화 및 기화시키는 종합설비를 갖춘 부유식 또는 고정식 가스처리 설비에 구비된다.As shown in FIG. 4, the evaporative gas recycling apparatus according to the present invention is provided in a floating or stationary gas treatment facility having a comprehensive facility for mining, storing, purifying, liquefying and vaporizing a gas in a floating state on a ship or at sea. do.
증발가스 재활용장치의 가스저장탱크(100)는 선박에서 운반할 LNG(이하, '가스'라 칭함)를 저장하는 구조물이거나, 또는 해상 위에 부유한 상태로 가스를 채굴, 저장, 정화, 액화 및 기화시키는 종합설비를 갖춘 부유식 또는 고정식 가스처리 설비에서 유체를 저장하는 구조물이다.The
액상가스송출라인(185)은 섭씨 -162도 이하로 과냉각된 상태인 액상LNG(이하, '액상가스'라 칭함)를 가스저장탱크(100)로부터 증발가스액화기(200)까지 송출하는 라인이다.The liquid
액상가스송출라인(185)에는 별도의 추가적인 냉각 수단을 사용하지 않고 가 스저장탱크(100)에서 과냉각 상태의 액상가스를 자체 냉각매체로서 자연 증발가스(BOG)의 액화 또는 재액화에 활용하기 위한 액상가스가 유동한다.The liquid
액상가스송출라인(185)에서 이동하는 액상가스는 증발가스액화기(200)에서 자연 증발가스를 액화시키는데 사용되는 자체 냉각매체수단이거나, 또는 선박의 운용에 필요한 연료이다.The liquid gas traveling in the liquid
가스저장탱크(100)에 저장된 액상가스를 액상가스송출라인(185)에서 압송시켜 증발가스액화기(200)까지 송출하도록, 액상가스송출라인(185)에는 압출펌프(102)가 결합되어 있다.An
액상가스송출라인(185)의 흡입구에 해당하는 일측 끝단은 가스저장탱크(100)의 액상가스를 흡입할 수 있는 가스저장탱크(100)의 내부 위치에 배치되어 있다.One end corresponding to the suction port of the liquid
액상가스송출라인(185)의 타측 끝단은 증발가스액화기(200)의 외벽을 통과하여 증발가스액화기(200)의 상부측 내부 공간에 배치된 다지관 헤더(186)의 입구측과 연결되어 있다. 다지관 헤더(186)의 출구측에는 복수개의 분사구(187)들이 형성되어 있다.The other end of the liquid
가스저장탱크(100)에는 자연 증발가스를 방출시키기 위한 증발가스 배출홀(101)이 형성되어 있고, 그러한 증발가스 배출홀(101)에는 증발가스송출라인(180)의 일측 끝단이 연결되어 있다.The
증발가스송출라인(180)에는 저압컴프레서(110)가 설치되어 있다. 저압컴프레서(110)는 자연 증발가스를 공급받은 후 5∼10기압으로 압축한 증발가스를 배출시키기 위한 저압력 압축장치를 의미한다.The
이런 저압컴프레서(110)를 갖는 증발가스송출라인(180)의 타측 끝단은 증발가스액화기(200)에 압축된 증발가스를 유입시킬 수 있도록 연결되어 있다.The other end of the boil-off
증발가스액화기(200)는 증발가스의 액화를 수행하도록, 가스저장탱크(100)로부터 송출된 액상가스와, 저압컴프레서(110)를 통과하여 압축된 증발가스가 혼합 및 열교환하는 공간을 갖는다.The boil-off
액상가스회수라인(181)은 연료공급에 필요한 만큼을 제외한 나머지 부분을 가스저장탱크(100)로 되돌려 주는 회송라인을 의미한다.Liquid
액상가스회수라인(181)은 액상가스회수라인(182)에서 분지되어 액상가스를 가스저장탱크(100)로 회수하도록 연결되어 있다.Liquid
증발가스액화기(200)에 연결된 액상가스이송라인(182)은 액상가스가 다음단계(예 : 액상가스회수라인 또는 액상가스기화기)로 이송되는 라인에 해당한다.The liquid
제1조절밸브(191)는 액상가스회수라인(181)에 배관되고, 제2조절밸브(192)는 액상가스이송라인(182)에 배관되어 있다. 제1, 제2조절밸브(191, 192)는 필요한 만큼의 액상가스유량의 공급방향(예 : 액상가스회수라인쪽 방향 또는 액상가스기화기쪽 방향)을 선택하거나, 액상가스유량의 분배 비율을 조절하는 것을 수행하는 통상적인 밸브제어용 논리회로에 의해서, 각각의 밸브 개폐가 조절된다.The
즉, 제1조절밸브(191)가 개방되고 제2조절밸브(192)가 폐쇄될 경우, 증발가스액화기(200)에서 액화된 액상가스는 액상가스회수라인(181)을 통해서 가스저장탱크(100)로 회수된다.That is, when the
이와 반면, 제1조절밸브(191)가 폐쇄되고 제2조절밸브(192)가 개방될 경우, 증발가스액화기(200)에서 액화된 액상가스는 액상가스이송라인(182)을 통해서 액상가스기화기(130)로 공급된다.On the other hand, when the
제1, 제2조절밸브(191, 192)를 비롯하여 제3, 제4조절밸브(193, 194)는 전자변 형식을 갖는다.The third and
제1 내지 제4조절밸브(191 ∼ 194)는 통상적인 전자적 계통제어회로(도시 안됨)에 미리 저장된 소정 조건값, 예컨대 선박의 계류 또는 정박 유무, 가스처리 설비의 비정상 운전 유무, 증발가스 과다 발생 유무, 기화가스비상처리 요구 유무 등을 기준으로 각각의 밸브 개방 및 폐쇄를 수행하거나, 또는 밸브 개폐 크기 비율을 조절한다.The first to
이를 위해서, 제1 내지 제4조절밸브(191 ∼ 194)는 전자적 계통제어회로(도시 안됨)의 입출력 인터페이스에 전기, 전자적으로 결합되어 있다.To this end, the first to
전자적 계통제어회로는 또한 액상가스기화기(130)에서 미리 정해진 설계치를 추종하여 액상가스를 기화시키도록, 입력 유량과 출력 유량 각각의 온도, 압력, 유량의 정밀 측정값을 입력받아 온도 제어, 압력 제어, 유량 제어를 수행하는 알고리즘을 갖는 것이 바람직하다.The electronic system control circuit also receives the precise measurement values of the temperature, pressure, and flow rate of the input flow rate and the output flow rate to vaporize the liquid gas by following a predetermined design value in the
이를 위해서, 액상가스기화기(130)에 설치된 디지털형 또는 A/D컨버터를 구비한 아날로그형 온도계(131)와, 압력계(132)와, 유량계(133)는 전자적 계통제어회로의 신호입력단(도시 안됨)에 접속되어 있는 것이 바람직하다.To this end, the
액상가스기화기(130)는 액상가스를 연료로 사용하기 위하여 외부의 열원을 이용하여 기화시키는 역할을 수행하는 통상의 기화장치이다.
액상가스기화기(130)의 가스 배출구에는 기화가스공급라인(183)이 연결되어 있다.A gaseous
기화가스공급라인(183)은 액상가스기화기(130)에서 기화된 기화가스를 추진시스템(300) 또는 가스비상처리라인(184)으로 공급하는 역할을 담당한다.The vaporization
이를 위해서, 기화가스공급라인(183)에는 추진시스템(300) 전방 위치에서 제3조절밸브(193)가 배관되어 있고, 이런 제3조절밸브(193) 전방 위치에서 가스비상처리라인(184)이 분지되어 있다.To this end, a
가스비상처리라인(184)은 잉여 증발가스를 비상소각장치(150)에 이송시키는 기능을 담당한다.The gas
여기서, 비상소각장치(150)는 가스비상처리라인(184)을 통해 공급된 잉여 증발가스를 연료로 사용하여 비상시에만 강제 연소시키는 소각 장치로서, 가스비상처리라인(184)에 연결된 통상적인 발화 노즐, 이런 발화 노즐 주위에 배치된 전자 제어식 발화 장치(도시 안됨)를 더 갖는 것이 바람직하다.Here, the
또한, 가스비상처리라인(184)에는 제4조절밸브(194)가 구비되어 있고, 제4조절밸브(194)의 후방에 비상소각장치(150)가 연결되어 있다.In addition, the gas
제3, 제4조절밸브(193, 194)도 앞서 언급한 통상적인 논리회로에 의해 밸브 개폐 조절 기능을 담당한다.The third and
예컨대, 기화가스비상처리 요구 유무에 따라 제3조절밸브(193)와 제4조절밸브(194)의 개방 또는 폐쇄 크기를 조절한다.For example, the opening or closing size of the
만일, 기화가스비상처리 요구가 있을 경우, 기화가스비상처리를 위한 소정의 유량값 또는 증발가스 변환비율을 기준으로 증발가스의 액화량을 조정할 수 있도록, 제4조절밸브(193)의 개방비율을 조절한다.If there is a request for vaporization gas emergency treatment, the opening ratio of the
이에 따라, 액상가스기화기(130)를 빠져 나온 기화가스 중에서 기화가스비상처리에 해당하는 비상처리유량은 제4조절밸브(194)를 통과하는 반면, 비상처리유량을 제외한 나머지 기화가스는 제3조절밸브(193)를 통과하여 추진시스템(300)으로 공급되도록 한다.Accordingly, while the emergency treatment flow rate corresponding to the vaporization gas emergency treatment passes through the
한편, 기화가스비상처리 요구가 없을 경우, 제3조절밸브(193)를 개방시키는 반면 제4조절밸브(194)를 폐쇄시켜서, 기화가스 모두가 제3조절밸브(193)를 통과하여 추진시스템(300)으로 공급되도록 한다.On the other hand, when there is no request for vaporization gas emergency treatment, the
추진시스템(300)은 선박의 추진시스템이다. 추진시스템(300)은 아래에 개시된 보일러 및 스팀터빈시스템(301), 이중연료엔진 전기추진시스템(302), 가스터빈 전기추진시스템(303) 중에서 한 개 또는 복수개를 선택하여 사용한다.The
보일러 및 스팀터빈시스템(301)은 LNG와 같은 유체의 증발 또는 기화가스를 보일러의 연료로 사용하여 스팀을 발생시키고, 이러한 스팀을 스팀터빈에 공급시켜 추진력을 발생시키는 선박의 추진 방식이다.The boiler and
이중연료엔진 전기추진시스템(302)은 LNG와 같은 유체의 증발 또는 기화가스를 연료로 사용하여 내연기관을 작동시키고, 이때 나오는 기계적 에너지를 이용하여 전기를 발전시켜 모터를 돌리고 추진력을 얻는 선박의 추진 방식이다.The dual fuel engine
가스터빈 전기추진시스템(303)은 LNG와 같은 유체의 증발 또는 기화가스를 연료로 사용하여 가스터빈을 작동시키고 이때 나오는 기계적 에너지를 이용하여 전 기를 발전시켜 모터를 돌리고 추진력을 얻는 선박의 추진 방식이다.The gas turbine
이하, 도 4와 도 5를 병행 참조하여, 본 발명의 증발가스 재활용방법에 대해서 설명하도록 하겠다. Hereinafter, the evaporative gas recycling method of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
증발가스의 액화단계(S10)Liquefaction step of boil-off gas (S10)
가스저장탱크(100)로부터 송출된 자연 증발가스는 저압컴프레서(110)를 통하여 5∼10기압으로 압축된 증발가스가 된 후, 증발가스송출라인(180)을 통하여 증발가스액화기(200)로 들어간다.The natural boil-off gas sent from the
한편, 가스저장탱크(100)로부터 액상가스송출라인(185)을 통하여 강제 송출된 액상가스는 증발가스액화기(200)로 들어간다.On the other hand, the liquid gas forcibly sent from the
이렇게 증발가스액화기(200)로 들어온 5∼10기압을 갖는 증발가스는 액상가스와 혼합시 열교환을 하게 되며, 그 결과 증발가스가 포함된 액상가스로 재액화된다.The evaporated gas having 5 to 10 atmospheres of pressure introduced into the boil-off
그리고, 액상가스는 액상가스송출라인(185)을 통하여 강제 송출되며 과냉각 상태이다.The liquid gas is forced out through the liquid
증발가스의 액화량과 압력 그리고 액상가스송출라인(185)을 통하여 강제 송출되고 과냉각 상태인 액상가스유량과의 관계는 도 6에 도시된 액상가스유량과 증발가스 변환비율 그래프에 나타나 있다.The relationship between the liquefied amount and pressure of the boil-off gas and the liquid gas flow forced out through the liquid-
예컨대, 액상가스유량에 대응한 증발가스 변환비율을 기준으로 증발가스의 액화가 조절된다. 즉, 증발가스를 70% 정도만 액화시키려는 경우, 액상가스유량 20000㎏/h를 증발가스액화기(200)의 분사구(187)에서 분사하면 되고, 증발가스 모 두(예 : 100%)를 액화시키려는 경우, 액상가스유량 24000 ∼ 2500㎏/h를 증발가스액화기(200)의 분사구(187)에서 분사하면 된다.For example, the liquefaction of the boil-off gas is adjusted based on the boil-off gas conversion ratio corresponding to the liquid gas flow rate. That is, when liquefied only about 70% of the evaporated gas, the liquid
액상가스의 회수와 연료공급량의 결정단계(S11)Recovery of the liquid gas and determination of the fuel supply amount (S11)
증발가스액화기(200)에서 증발가스가 재액화된 액상가스는 앞서 언급한 소정 조건값(예 : 선박의 계류 또는 정박 유무, 기화가스비상처리 요구 유무 등)을 기준으로 제1, 제2조절밸브(191, 192)의 완전 개폐 또는 소정의 개폐 크기 비율에 대응하게 선택적으로 가스저장탱크(100) 또는 액상가스기화기(130)로 유동하게 된다.The liquid gas from which the boil-off gas is liquefied in the boil-off
상기 조건값은 미리 정해진 연료공급량과 회수량 비율과 상관관계를 갖도록 소정의 회수 및 연료공급 운전프로그램(도시 안됨)의 데이터값으로 관리된다.The condition value is managed as a data value of a predetermined recovery and fuel supply operation program (not shown) so as to correlate with the predetermined fuel supply amount and recovery amount ratio.
예컨대, 액상가스의 일부분은 제2조절밸브(192)의 소정의 개폐 크기 비율에 대응하게 액상가스이송라인(182)을 통해 액상가스기화기(130)로 들어가고, 상기 일부분을 제외한 액상가스의 나머지 부분은 제1조절밸브(191)의 개폐 크기 비율에 대응하게 액상가스회수라인(181)을 통하여 가스저장탱크(100)로 회수된다.For example, a portion of the liquid gas enters the
기화 인자의 조절단계(S12)Control step of vaporization factor (S12)
액상가스기화기(130)에서는 연료 공급에 적합하게 '증발가스가 재액화된 것을 포함한 액상가스'를 다시 기화시키되, 기화 인자(factor)에 해당하는 온도와 압력과 유량이 일정하게 유지되는 것이 매우 중요하다. 따라서, 액상가스기화기(130)는 그의 온도계(131)와, 압력계(132)와, 유량계(133)에 의해 측정된 측정치를 미리 정해진 설계치에 추종시켜, 결과적으로 온도와 압력 등이 일정하게 유지되도록 조절한다.In the
이런 액상가스기화기(130)에서 기화를 위한 열원은 선박 내의 보조보일러 등에서 생산한 스팀 또는 전기히터 등에 의해서, 통상 외부의 연소용 공기 온도 이상으로 가열된다.The heat source for vaporization in the
연료의 공급단계(S13)Supply step of fuel (S13)
액상가스기화기(130)에서 연소에 필요한 조건(예 : 설계치에 대응한 온도, 압력 및 유량)으로 만들어진 기화가스는 기화가스공급라인(183)을 통하여 앞서 설명한 보일러 및 스팀터빈시스템(301), 이중연료엔진 전기추진시스템(302), 가스터빈 전기추진시스템(303) 중에서 선택된 적어도 하나를 포함한 추진시스템(300)의 연료로 공급된다.The vaporized gas produced in the
비상시 대처단계(S14)Emergency Steps (S14)
선박이 터미널로 입항 시에는 통상 정상운전 시 부하의 30% 내외 또는 계류 시에는 정상 부하의 20% 내외로 유지되기 때문에 자연 증발가스를 처리하여야 하는 비상사태가 발생한다.When a ship enters the terminal, it usually maintains about 30% of the load in normal operation or 20% of the normal load in mooring, so there is an emergency to deal with the natural boil-off gas.
본 발명의 경우에는 비상시 대처하는 방식을 크게 두 가지로 구분할 수 있다.In the case of the present invention can be divided into two ways to deal with emergencies.
첫째, 자연 증발가스를 상기 증발가스의 액화단계(S10)와 상기 액상가스의 회수와 연료공급량의 결정단계(S11)를 통하여 전량 액화하여 회수하는 방법이 있다.First, there is a method of liquefying and recovering natural boil-off gas through the liquefaction step of the boil-off gas (S10), the recovery of the liquid gas and the determination of the fuel supply amount (S11).
이를 위해서, 제1조절밸브(191)는 개방되고, 제2조절밸브(192)는 폐쇄되는 것이 바람직하다. 그러나 이 경우에는 선박의 계류 또는 정박 시간이 특별한 사유 로 인하여 길어지지 않는 정상적인 20시간 내외의 경우에 사용함이 바람직하다.To this end, the
둘째, 자연 증발가스의 일부만을 액화하여 회수하고, 나머지 분량은 가스비상처리라인(184)을 통하여 비상소각장치(150)로 이송되게 한다.Second, only a part of the natural boil-off gas is liquefied and recovered, and the remaining amount is transferred to the
이를 위해서, 제1조절밸브(191)는 완전 개방되고, 제2조절밸브(192)는 전체 증발가스 발생량의 10∼30%로 한정된 분량의 액상가스 또는 재액화되지 않은 증발가스를 통과시킬 수 있을 정도로 일부 개방된다.To this end, the
이를 통해서, 본 발명의 경우 비상소각장치(150)로 이송되는 증발가스의 양은 전체 증발가스 발생량의 10∼30%로 한정되게 할 수 있으므로, 역시 자연 증발가스의 70∼90%를 헛되이 소비시키지 않고 회수할 수 있으며, 이를 통해 비상소각장치(150)의 처리용량을 상당히 줄일 수 있거나, 소형 규격의 비상소각장치(150)를 구비시킬 수 있는 특징을 갖게 된다.Through this, in the case of the present invention, since the amount of boil-off gas transferred to the
제2실시예Second embodiment
이 실시예에서 설명하는 본 발명의 증발가스 재활용방법 및 장치는 선박이 정상적으로 운항하는 경우로서 증발가스액화기가 액화기의 기능을 하지 않고 단순한 통로의 역할을 하게 한 것을 제외하고는 제1실시예와 동일하다. 그럼으로, 도 4 내지 도 7에서 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일하거나 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.The method and apparatus for recycling the boil-off gas of the present invention described in this embodiment is the same as that of the first embodiment except that the boil-off gas liquefier functions as a simple passage without the function of the liquefier as the ship operates normally. same. Thus, the same or similar reference numerals will be given to the same or corresponding components in FIGS. 4 to 7, and the description thereof will be omitted here.
도면에서, 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 증발가스 재활용방법의 블록도이다.7 is a block diagram of a method for recycling boil-off gas according to a second embodiment of the present invention.
앞서 언급한 본 발명 재활용장치에 관한 도 4와 도 7을 병행 참조하면, 증발가스액화기(200)가 연료 공급용 액상가스의 단순 통로로서의 역할을 수행할 때, 액상가스송출라인(185)은 액상가스기화기(130)에서 강제 기화시킬 분량의 연료 공급용 액상가스만이 유동하는 라인으로 사용된다.4 and 7 related to the present invention recycling apparatus described above, when the
이때, 연료 공급용 액상가스는 액상가스송출라인(185)과 증발가스액화기(200)를 단순히 통로로서 통과한 후 증발가스액화기(200)에서 기화되어 추진시스템(300)에 필요한 연료로서 사용되도록 한다.At this time, the liquid gas for fuel supply is simply passed through the liquid
즉, 도 7에 도시된 바와 같은 다른 증발가스 재활용방법은 다음의 단계들로 이루어져 있다.That is, another method of recycling the boil-off gas as shown in FIG. 7 consists of the following steps.
증발가스의 유입단계(S20)Inflow stage of boil-off gas (S20)
이 단계에서는 앞서 제1실시예서 개시한 바와 같이, 가스저장탱크(100)의 자연 증발가스가 5∼10기압으로 압축된 증발가스가 된 후 증발가스액화기(200)로 들어간다.In this step, as disclosed in the first embodiment, the natural evaporated gas of the
연료 공급용 액상가스 이송단계(S21)Liquid gas transfer step (S21) for fuel supply
그러나, 제1실시예서와 달리, 가스저장탱크(100)로부터 액상가스송출라인(185)을 통하여 강제 송출 또는 공급된 연료 공급용 액상가스는 증발가스의 액화를 위한 것이 아닌 연료 공급만을 위한 것이므로, 추진시스템(300)에서 필요한 분량만큼만 공급되도록 한다.However, unlike the first embodiment, the liquid gas for fuel supply forcedly sent or supplied from the
이를 위해서, 압출펌프(102)의 이송 유량 크기도 증발가스의 유량을 고려한 추진시스템(300)의 요구치에 맞게 정해진다. 물론, 압출펌프(102)도 상기 추진시스 템(300)의 요구치에 대응하게 작동되도록 제어된다.To this end, the size of the transport flow rate of the
여기서, 추진시스템(300)의 요구치는 선박 또는 가스처리 설비의 운전 조건에 맞게 요구되는 연료사용량을 기준으로 한다.Here, the required value of the
즉, 압출펌프(102)에서 증발가스액화기(200)로 이송되는 연료 공급용 액상가스는 자연 증발가스를 액화 또는 재액화시키기 위한 자체 냉각매체로서의 이송 유량을 갖고 있지 않고, 그 대신 추진시스템(300)에서 사용할 전체 연료사용량에서 증발가스량을 뺀 분량만큼만 증발가스액화기(200)의 내부로 공급된다.That is, the liquid supply gas for fuel supplied from the
즉, 증발가스량이 많아질 경우, 연료 공급용 액상가스의 이송 유량이 작게 하도록 압출펌프(102)가 작동된다.That is, when the amount of boil-off gas increases, the
증발가스와 연료 공급용 액상가스의 증발가스액화기 통과단계(S22)Evaporative gas liquefaction pass step of the boil-off gas and liquid gas for fuel supply (S22)
증발가스와 연료 공급용 액상가스는 증발가스액화기(200)를 단순히 통로로서 이용하면서 통과한 후, 액상가스기화기(130)에 유입된다.The boil-off gas and the liquid gas for fuel supply pass while using the boil-off
즉, 증발가스액화기(200)에서 액화기의 기능은 중요하지 않는다. 예컨대, 도 6의 액상가스유량에 대응한 증발가스 변환비율 그래프에 확인할 수 있듯이, 증발가스액화기(200)에서 연료 공급용 액상가스를 15000㎏/h 이하로 통과시킬 경우, 증발가스에서는 액화가 거의 일어나지 않게 된다.That is, the function of the liquefier in the boil-off
이런 다음, 앞서 제1실시예에서 설명한 기화 인자의 조절단계(S12), 연료의 공급단계(S13) 및 비상시 대처단계(S14)를 수행하게 된다.Then, the step of adjusting the vaporization factor (S12), the fuel supply step (S13) and the emergency response step (S14) described in the first embodiment.
제3실시예Third embodiment
본 실시예에서 설명하는 본 발명의 증발가스 재활용방법 및 장치는 증발가스바이패스라인을 구비한 것을 제외하고는 제1, 제2실시예와 동일하다. 그럼으로, 도 4 내지 도 9에서 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일하거나 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.Evaporation gas recycling method and apparatus of the present invention described in the present embodiment is the same as the first and second embodiments, except that the evaporation gas bypass line is provided. Thus, the same or similar reference numerals will be given to the same or corresponding components in FIGS. 4 to 9, and the description thereof will be omitted here.
도면에서, 도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 증발가스 재활용장치의 블록도이고, 도 9는 도 8에 도시된 증발가스 재활용장치에 의해 실현되는 증발가스 재활용방법의 블록도이다.8 is a block diagram of the boil-off gas recycling apparatus according to the third embodiment of the present invention, Figure 9 is a block diagram of the boil-off gas recycling method realized by the boil-off gas recycling apparatus shown in FIG.
도 8을 참조하여 증발가스 재활용장치를 설명하면, 액상가스송출라인(185)은 제3실시예의 특징과 같이 증발가스바이패스라인(189)을 사용할 때, 액상가스기화기(130)에서 강제 기화될 분량의 연료 공급용 액상가스가 유동하는 라인이다.Referring to Fig. 8, the evaporative gas recycling apparatus, the liquid
증발가스바이패스라인(189)의 일측 끝단은 저압컴프레서(110)와 증발가스액화기(200)의 사이에 해당하는 증발가스송출라인(180)에 관통하게 결합되어 있고, 증발가스바이패스라인(189)의 타측 끝단은 액상가스기화기(130)와 연결되는 지점을 기준으로 액상가스이송라인(182)에 연결되어 있다.One end of the boil-off
상기 액상가스기화기(130)와 연결되는 지점에는 통상적인 유체 믹서(예 : 고정식 선형 믹서)가 더 구비되는 것이 바람직하다.It is preferable that a conventional fluid mixer (eg, a fixed linear mixer) is further provided at a point connected to the
저압컴프레서(110)를 통과한 저온, 저압의 증발가스는 증발가스바이패스라인(189)를 통해서 액상가스이송라인(182)로 유입된 후, 증발가스액화기(200) 측에서 빠져나온 액상가스와 혼합되어 차가운 혼합가스가 된다.The low-temperature, low-pressure evaporated gas passing through the
제5조절밸브(195)는 증발가스바이패스라인(189)의 일측 끝단과 증발가스액화 기(200)사이에 해당하는 증발가스송출라인(180)에 배관되어 있고, 제6조절밸브(196)는 증발가스바이패스라인(189)에 배관되어서 개폐 작동을 수행하게 된다.The
예컨대, 증발가스의 바이패스가 요구될 때, 제5조절밸브(195)는 폐쇄되고, 제6조절밸브(196)는 개방된다.For example, when bypass of the boil-off gas is required, the
그리고, 증발가스의 바이패스가 필요 없고, 앞서 설명한 제2실시예와 같은 작동이 요구될 때, 제5조절밸브(195)는 개방되고, 제6조절밸브(196)는 폐쇄된다.When the bypass of the boil-off gas is not required and the same operation as that of the second embodiment described above is required, the
한편, 액상가스송출라인(185)에서 유동하는 연료 공급용 액상가스는 증발가스액화기(200)를 단순히 통로로서 통과할 수 있고, 이후 추진시스템(300)에 필요한 연료로서 사용된다.On the other hand, the liquid gas for fuel supply flowing in the liquid
증발가스바이패스라인(189)을 사용하는 이유는, 선박이 정상적으로 운항되는 경우 잉여 증발가스를 처리하는 문제가 없기 때문에, 증발가스와 연료 공급용 액상가스가 증발가스액화기(200)에서 서로 섞이지 않게 하는 대신, 연료 공급용 액상가스와 증발가스를 액상가스기화기(130) 전방의 액상가스이송라인(182)에서 혼합되게 한 후, 액상가스기화기(130)를 통과하면서 선박의 연료에 적합하게 처리하기 위함이다.The reason for using the boil-off
즉, 증발가스바이패스라인(189)은 증발가스를 증발가스액화기(200)를 우회하여 공급하는 용도로 사용된다.That is, the boil-off
이런 증발가스바이패스라인(189)을 우회하여 공급된 증발가스는 액상가스기화기(130) 전방에서 증발가스액화기(200)의 액화가스와 혼합되고, 이후 액상가스기화기(130)를 통과하면서 혼합가스가 된다.The boil-off gas supplied by bypassing the boil-off
기화가스비상처리 요구 유무와 같은 소정 조건값에 의해 제3조절밸브(193)와 제4조절밸브(194)의 개방 또는 폐쇄가 조절된다.The opening or closing of the
예컨대, 기화가스비상처리 요구가 있을 경우, 기화가스비상처리를 위한 유량값을 기준으로 제4조절밸브(193)의 개방비율을 조절한다. 이에 따라, 상기 혼합가스 중에서 기화가스비상처리에 해당하는 비상처리유량은 제4조절밸브(194)를 통과하는 반면, 비상처리유량을 제외한 나머지 혼합가스유량은 제3조절밸브(193)를 통과하여 추진시스템(300)으로 공급되도록 한다.For example, when there is a request for vaporization gas emergency treatment, the opening ratio of the
한편, 기화가스비상처리 요구가 없을 경우, 제3조절밸브(193)를 개방시키는 반면 제4조절밸브(194)를 폐쇄시켜서, 상기 혼합가스의 유량 모두가 제3조절밸브(193)를 통과하여 추진시스템(300)으로 공급되도록 한다.On the other hand, when there is no request for vaporization gas emergency treatment, the
도 8과 도 9를 병행 참조하여, 또 다른 증발가스 재활용방법에 대해서 설명한다.With reference to FIG. 8 and FIG. 9 at the same time, another evaporative gas recycling method is demonstrated.
증발가스의 바이패스단계(S30)Bypass step of the boil-off gas (S30)
선박이 정상적으로 운항되는 경우에는 잉여 증발가스를 처리하는 문제가 없으므로, 자연 증발가스를 저압컴프레서(110)로 5∼10기압을 갖도록 압축시켜 증발가스를 만든 후, 증발가스액화기(200)를 우회 한, 즉 바이패스 한 증발가스가 증발가스송출라인(180)과 증발가스바이패스라인(189) 및 액상가스기화기(130)를 통하여 기화가스공급라인(183)으로 공급되도록 한다. 단, 공급 압력은 써멀옥시다이저와 같은 역할을 수행하는 비상소각장치(150) 또는 추진시스템(300)의 사양에 따라 5기압 이내로도 가감하여 공급할 수 있도록 한다.When the vessel is normally operated, there is no problem of processing the surplus evaporated gas, after compressing the natural evaporated gas to have a pressure of 5 to 10 atm by the
증발가스의 바이패스를 위해서, 제5조절밸브(195)는 폐쇄되고, 제6조절밸브(196)는 개방된다.In order to bypass the boil-off gas, the
연료 공급용 액상가스의 유입단계(S31)Inflow stage of fuel gas supply (S31)
가스저장탱크(100)로부터 액상가스송출라인(185)을 통하여 강제 송출된 연료 공급용 액상가스는 증발가스액화기(200)를 통과한다. 이 경우 증발가스액화기(200)는 액화기의 기능은 하지 않고 단순한 통로 역할을 하게 된다.The liquid gas for fuel supply forced out from the
증발가스와 액상가스의 혼합단계(S32)Mixing step of the boil-off gas and liquid gas (S32)
액상가스이송라인(182)에서는 상기 '가스저장탱크(100)로부터 액상가스송출라인(185)을 통하여 강제 송출된 후 증발가스액화기(200)를 단순히 통로로서 통과한 연료 공급용 액상가스'와 증발가스바이패스라인(189)을 통해 바이패스 되어 액상가스이송라인(182)로 공급된 증발가스가 혼합된다.In the liquid
기화가스의 생성단계(S33)Generation step of gaseous gas (S33)
액상가스기화기(130)는 연료 공급에 적합하도록, 상기 혼합된 혼합가스를 기화시키되, 이때 액상가스의 소정 크기의 온도, 압력 및 유량이 미리 정한 값에 대응하여 일정하게 유지되는 것이 매우 중요하다.The
이렇게 혼합가스는 액상가스기화기(130)에서 기화가스로 만들어진 후 기화가스공급라인(183)으로 공급된다. The mixed gas is made of vaporized gas in the
이런 다음, 앞서 제1실시예에서 설명한 연료의 공급단계(S13) 및 비상시 대처단계(S14)를 수행하게 된다.Then, the fuel supply step S13 and the emergency response step S14 described in the first embodiment are performed.
이상 설명한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 증발가스 재활용방법은 증발가스의 액화 또는 재액화와 사용을 선박 운용에 대응하게 조절함에 따라서, 잉여 증발가스의 낭비를 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.The method for recycling the boil-off gas according to the present invention configured as described above has an advantage of minimizing the waste of excess boil-off gas by adjusting the liquefaction or re-liquefaction and use of the boil-off gas to correspond to the operation of the vessel.
또한, 본 발명에 따른 증발가스 재활용장치는 선박의 증발가스의 선박의 계류 또는 정박 시 강제로 연소시켜 에너지의 낭비와 이산화탄소, 질소가스의 배출 등 환경적 문제를 야기하는 것을 방지한다.In addition, the boil-off gas recycling apparatus according to the present invention is forcibly burned during the mooring or anchoring of the boil off gas of the vessel to prevent environmental problems such as waste of energy and carbon dioxide, nitrogen gas emissions.
또한, 본 발명의 증발가스 재활용방법 및 장치는 선박의 기술력을 향상시켜 향후 제품의 경쟁력을 실질적으로 증대시킬 수 있고, 증발가스 강제 연소장치인 비상소각장치를 없이 하거나 또는 용량을 최소할 수 있는 효과가 있다.In addition, the method and apparatus for recycling the boil-off gas of the present invention can substantially increase the competitiveness of future products by improving the technology of the ship, and have the effect of eliminating the emergency incineration device, which is the forced-burning gas, or minimizing the capacity. have.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.In addition, preferred embodiments of the present invention are disclosed for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, additions, etc. within the spirit and scope of the present invention, such modifications and modifications belong to the scope of the claims You will have to look.
Claims (9)
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