KR100850833B1 - Ｌｎｇ 운반선의 연료가스 공급 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템에 관한 것으로, 상기 LNG 운반선의 LNG 저장탱크의 하부로부터 LNG를 빼내고 상기 LNG 저장탱크의 상부로부터 증발가스를 빼낸 다음 상기 증발가스를 가압하여 상기 LNG와 혼합/액화시켜 응축된 LNG를 고압으로 압축하고 기화시켜서 상기 고압가스 분사엔진으로 공급하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

고압가스 분사엔진, 증발가스, 재응축기

Description

ＬＮＧ 운반선의 연료가스 공급 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR SUPPLYING FUEL GAS OF LNG CARRIER}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템의 개략도이다.

본 발명은 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, LNG 운반선에서 LNG 저장탱크로부터 고압가스 분사엔진에 연료가스를 효율적으로 공급할 수 있도록 구성된 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 천연가스는 생산지에서 극저온으로 액화된 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 LNG라 함)의 상태로 만들어진 후 LNG 운반선에 의해 목적지까지 원거리에 걸쳐 수송된다.

천연가스의 액화온도는 상압 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압 -163℃ 보다 약간만 높아도 증발된다. LNG 운반선의 LNG 저장탱크의 경우 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG에 지속적으로 전달되므로, LNG 운반선 에 의해 LNG를 수송하는 도중에 LNG가 LNG 저장탱크 내에서 지속적으로 기화되어 LNG 저장 탱크 내에 증발가스(Boil-Off Gas)가 발생한다.

LNG 운반선에서는, LNG 저장탱크 내에 증발가스가 축적되면 LNG 저장탱크 내의 압력이 과도하게 상승하므로, LNG 저장탱크 내에서 발생되는 증발가스를 처리하기 위해 증발가스를 선박 추진 엔진의 연료로 사용하거나 가스 연소기에서 소각한다.

LNG 운반선의 선박 추진 엔진으로서 고압가스 분사엔진(예를 들어, MEGI 엔진(MAN B&W Diesel사 제품)이 사용되는 경우, 종래의 연료가스 공급 시스템에서는 증발가스를 고압으로 압축하기 위해 다단의 압축기가 적용되는데, 이러한 다단 압축으로 인해 연료가스 공급 시스템이 매우 복잡해지고 기체 상태인 증발가스를 고압으로 압축하는 데에 과도한 동력이 소요되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은, 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, LNG 운반선에서 고압가스 분사엔진으로 연료가스를 공급함에 있어 구성이 간단하면서도 소요되는 동력을 절감함과 동시에 LNG 저장탱크 내의 증발가스 축적에 따른 과도한 압력 상승을 방지할 수 있도록 구성된 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템은, LNG 운반선의 고압가스 분사엔진에 연료가스를 공급하는 시스템으로서, 상기 LNG 운반선의 LNG 저장탱크의 하부로부터 LNG를 빼내고 상기 LNG 저장탱크의 상부로부터 증발가스를 빼낸 다음 상기 증발가스를 가압하여 상기 LNG와 혼합/액화시켜 응축된 LNG를 고압으로 압축하고 기화시켜서 상기 고압가스 분사엔진으로 공급하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 LNG 운반선의 연료가스 공급 방법은, LNG 운반선의 고압가스 분사엔진에 연료가스를 공급하는 방법으로서, 상기 LNG 운반선의 LNG 저장탱크의 하부로부터 LNG를 빼내고 상기 LNG 저장탱크의 상부로부터 증발가스를 빼낸 다음 상기 증발가스를 가압하여 상기 LNG와 혼합/액화시켜 응축된 LNG를 상기 고압가스 분사엔진의 요구 압력에 맞게 압축하고 기화시켜서 상기 고압가스 분사엔진으로 공급하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템의 개략적인 구성도이다. 도시된 바와 같이, LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템은 LNG 운반선의 고압가스 분사엔진에 연료가스를 공급하는 것이다.

본 발명의 연료가스 공급 시스템은, LNG 공급라인(L1)과 증발가스 공급라인(L2)과 재응축기(3, Recondenser)와 연료가스 공급라인(L3)을 포함한다.

LNG 공급라인(L1)은 LNG 운반선의 LNG 저장탱크(1)의 하부로부터 LNG를 빼내고, 증발가스 공급라인(L2)은 LNG 저장탱크(1)의 상부로부터 증발가스를 빼낸다.

재응축기(3)는 LNG 공급라인(L1) 및 증발가스 공급라인(L2)에 연결되어, LNG 저장탱크(1)의 하부로부터 빼낸 LNG와 LNG 저장탱크(1)의 상부로부터 빼낸 증발가스를 혼합/액화시켜 응축된 LNG를 발생시킨다.

연료가스 공급라인(L3)은 재응축기(3)로부터 상기 고압가스 분사엔진까지 연결되어 응축된 LNG를 고압가스 분사엔진(10)으로 공급한다.

또한, LNG 저장탱크(1)의 하부에는 LNG 공급 펌프(2)가 설치되어 있으며, NG 공급 펌프(2)는 LNG 저장탱크(1) 하부의 LNG를 LNG 공급라인(L1)을 통해 재응축기(3)로 공급한다.

그리고, 연료가스 공급라인(L3)의 도중에는 고압 펌프(4)가 설치되어 있으며, 고압 펌프(4)는 재응축기(3)에서 발생된 응축 LNG를 고압으로 압축하여 고압가스 분사엔진(10)으로 공급한다.

또한, 연료가스 공급라인(L3)의 도중에서 고압 펌프(4)의 후단에는 고압 기화기(5)가 설치되어 있으며, 고압 기화기(5)는 고압으로 압축된 응축 LNG를 기화시켜서 고압가스 분사엔진(10)으로 공급한다.

본 실시예에서, 고압가스 분사엔진은, 예를 들어, MAN B&W Diesel사에서 제조하여 판매하는 MEGI 엔진인 것이 바람직하다.

또한, 본 실시예에서는, 고압가스 분사엔진(10)의 고장을 대비하여 고압가스 분사엔진(10)을 2개 설치한 것으로 예시하였다. 이에 따라, 연료가스 공급라인(L3)도 2개 설치된 것으로 예시되어 있다.

고압 펌프(4)의 전단의 연료가스 공급라인(L3)의 도중에는 응축 LNG 복귀라인(L4)이 LNG 저장탱크(1)의 하부까지 연결되어 있으며, 응축 LNG 복귀라인(L4)은 재응축기(3)에서 발생된 응축 LNG를 LNG 저장탱크(1)의 하부로 복귀시킨다. 이렇게 본 발명에서는 LNG 저장탱크(1)의 상부의 증발가스를 응축시켜서 LNG 저장탱크(1)의 하부로 복귀시키므로, LNG 저장탱크(1) 내에 증발가스가 축적됨으로 인해 과도하게 상승하는 LNG 저장탱크(1) 내의 압력을 용이하게 조절할 수 있다.

응축 LNG 복귀라인(L4)의 도중에는 응축된 LNG를 통과시켜 저온의 LNG로 만드는 팽창 밸브(11)가 설치되며, 이 팽창 밸브(11)는 재응축기(3)에서 발생된 응축 LNG를 팽창시켜서 그 온도를 약 -150℃ 정도로 낮추어서 LNG 저장탱크(1)로 공급한다.

증발가스 공급라인(L2)의 도중에는 증발가스용 압축기(6)가 설치되어 있다. 증발가스용 압축기(6)는 LNG 저장탱크(1)의 빼내어지는 증발가스를 압축시켜서 재응축기(3)로 공급한다.

또한, 증발가스용 압축기(6)의 후단의 증발가스 공급라인(L2)의 도중에는 소각용 증발가스 공급라인(L5)이 분기되어 있고, 소각용 증발가스 공급라인(L5)의 말단에는 가스 연소기(9)가 설치되어 있다. 고압가스 분사엔진(10)에서 응축 LNG를 연료가스로서 사용하지 않거나, LNG 저장탱크(1)에서 발생하는 증발가스의 양이 고압가스 분사엔진(10)에서 응축 LNG를 연료가스로서 사용하는 양보다 많을 경우에, LNG 저장탱크(1) 내의 증발가스를 가스 연소기(9)로 공급하여 소각시킨다.

또한, 고압 기화기(5)의 후단의 연료가스 공급라인(L3)에는 보조 히터(7)가 설치되어 있다. 고압 기화기(5)를 거친 연료가스의 온도는 보통 5~10℃인데, 여름철에는 연료가스의 온도가 5~10℃로 되어도 연료가스가 얼지 않으나, 겨울철에는 연료가스의 온도가 5~10℃로 되면 연료가스가 얼므로 고압 기화기(5)를 거친 연료가스를 보조 히터(7)를 더 거치게 하여 연료가스의 온도를 약 25℃ 정도로 만든다. 여름철에는 보조 히터(7)를 가동시키지 않고 연료가스가 보조 히터(7)를 그냥 통과하고, 겨울철에는 보조 히터(7)를 가동시켜서 연료가스가 보조 히터(7)를 통과하면서 가열되게 한다.

또한, 본 발명의 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템에서는, LNG 저장탱크의 내부에 발생된 증발가스를 기체 상태로 고압으로 압축하여 고압가스 분사엔진의 연료가스로서 사용하지 않는다.

또한, 본 발명의 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템에 사용되는 LNG 저장탱크는, LNG 운반선의 운항 기간 동안에 내부에서 발생되는 증발가스에 의한 압력 상승을 허용하기 위해 증발가스에 의한 압력 상승분을 견딜 수 있는 강도를 가지도록 설계된 LNG 저장탱크일 수도 있다.

이상에서는 본 발명이 특정 실시예를 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템 및 방법에 의하면, LNG 저장탱크로부터 LNG를 빼내어서 고압으로 압축하고 기화시켜서 고압가스 분사엔진으로 공급하므로, LNG 운반선에서 고압가스 분사엔진으로 연료가스를 공급함에 있어 구성이 간단하면서도 소요되는 동력을 절감함과 동시에 LNG 저장탱크 내의 증발가스 축적에 따른 과도한 압력 상승을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (17)

1. LNG 운반선의 고압가스 분사엔진에 연료가스를 공급하는 시스템으로서,

   상기 LNG 운반선의 LNG 저장탱크의 하부로부터 LNG를 빼내고 상기 LNG 저장탱크의 상부로부터 증발가스를 빼낸 다음 상기 증발가스를 가압하여 상기 LNG와 혼합/액화시켜 응축된 LNG를 고압으로 압축하고 기화시켜서 상기 고압가스 분사엔진으로 공급하도록 구성되며,

   상기 LNG 저장탱크의 하부로부터 LNG를 빼내는 LNG 공급라인과,

   상기 LNG 저장탱크의 상부로부터 증발가스를 빼내는 증발가스 공급라인과,

   상기 LNG 공급라인 및 상기 증발가스 공급라인에 연결되어, 상기 LNG 저장탱크의 하부로부터 빼낸 LNG와 상기 LNG 저장탱크의 상부로부터 빼낸 증발가스를 혼합/액화시켜 응축된 LNG를 발생시키는 재응축기와,

   상기 재응축기로부터 상기 고압가스 분사엔진까지 연결되어 상기 응축된 LNG를 상기 고압가스 분사엔진으로 공급하는 연료가스 공급라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 응축된 LNG의 일부를 상기 LNG 저장탱크의 하부로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 LNG 저장탱크의 하부에 설치되어 LNG를 LNG 공급라인을 통해 상기 재응축기로 공급하는 LNG 공급 펌프와,

   상기 연료가스 공급라인의 도중에 설치되어 상기 재응축기에서 발생된 응축 LNG를 고압으로 압축하여 상기 고압가스 분사엔진으로 공급하는 고압 펌프와,

   상기 연료가스 공급라인의 도중에서 상기 고압 펌프의 후단에 설치되어 상기 고압 펌프에서 고압으로 압축된 응축 LNG를 기화시켜서 상기 고압가스 분사엔진으로 공급하는 고압 기화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 고압 펌프의 전단의 상기 연료가스 공급라인의 도중에서 상기 LNG 저장탱크의 하부까지 연결되어 상기 재응축기에서 발생된 응축 LNG를 상기 LNG 저장탱크의 하부로 복귀시키는 응축 LNG 복귀라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템.
6. 청구항 4에 있어서,

   상기 응축 LNG 복귀라인의 도중에는 응축된 LNG를 통과시켜 저온의 LNG로 만 드는 팽창 밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 증발가스 공급라인의 도중에는 증발가스용 압축기가 설치된 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 증발가스용 압축기의 후단의 상기 증발가스 공급라인의 도중에는 소각용 증발가스 공급라인이 분기되고,

   상기 소각용 증발가스 공급라인의 말단에는 가스 연소기가 설치된 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템.
9. 청구항 4에 있어서,

   상기 고압 기화기의 후단의 상기 연료가스 공급라인에는 보조 히터가 설치된 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템.
10. 청구항 1에 있어서,

    상기 LNG 저장탱크의 내부에 발생된 증발가스를 기체 상태로 고압으로 압축하여 상기 고압가스 분사엔진의 연료가스로서 사용하지 않는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템.
11. 청구항 1에 있어서,

    상기 LNG 저장탱크는 LNG 운반선의 운항 기간 동안에 내부에서 발생되는 증발가스에 의한 압력 상승을 허용하기 위해 증발가스에 의한 압력 상승분을 견딜 수 있는 강도를 가지도록 설계된 LNG 저장탱크인 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템.
12. LNG 운반선의 고압가스 분사엔진에 연료가스를 공급하는 방법으로서,

    상기 LNG 운반선의 LNG 저장탱크의 하부로부터 LNG를 빼내고 상기 LNG 저장탱크의 상부로부터 증발가스를 빼낸 다음 상기 증발가스를 가압하여 상기 LNG와 혼합/액화시켜 응축된 LNG를 상기 고압가스 분사엔진의 요구 압력에 맞게 압축하고 기화시켜서 상기 고압가스 분사엔진으로 공급하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료가스 공급 방법.
13. 청구항 12에 있어서,

    상기 응축된 LNG의 일부를 상기 LNG 저장탱크의 하부로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료가스 공급 방법.
14. 청구항 12에 있어서,

    상기 LNG를 가열하여 기화시키는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료가스 공급 방법.
15. 청구항 12에 있어서,

    LNG 운반선의 운항 기간 동안에 상기 LNG 저장탱크의 내부에서 발생되는 증발가스에 의한 압력 상승을 허용하면서 운항하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료가스 공급 방법.
16. 청구항 12에 있어서,

    상기 LNG 저장탱크의 내부에 발생된 증발가스를 기체 상태로 고압으로 압축하여 상기 고압가스 분사엔진의 연료가스로서 사용하지 않는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료가스 공급 방법.
17. 청구항 15에 있어서,

    상기 LNG 저장탱크의 빼내어지는 증발가스를 압축시킨 다음 상기 LNG와 혼합하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료가스 공급 방법.

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