KR100868855B1

KR100868855B1 - Ｌｎｇ 운반선의 연료 공급 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100868855B1
Application number: KR1020070050553A
Authority: KR
Inventors: 권순빈; 김남수; 조익규
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2007-05-23
Filing date: 2007-05-23
Publication date: 2008-11-14

Abstract

본 발명은, LNG 운반선의 연료 공급 장치 및 방법에 관한 것으로, LNG 운반선에 별도의 연료 공급용 압축기를 설치하지 않고서도 LNG 운반선에 기존하는 장치를 이용하여 연료를 공급할 수 있도록 구성된 LNG 운반선의 연료 공급 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이를 위해, 본 발명의 LNG 운반선의 연료 공급 장치는, 스팀 터빈에 의해 추진되는 방식의 LNG 운반선에서 메인 추진 장치로 연료를 공급하는 장치로서, 상기 LNG 저장탱크로부터 카고 매니폴드까지 연결된 증발가스 공급라인의 도중에 설치되되 용량 가변 수단을 구비한 증발가스 복귀용 압축기와, 상기 증발가스 복귀용 압축기의 상류의 상기 증발가스 공급라인의 도중에 병렬로 중첩되게 설치되는 증발가스 여과라인과, 일단이 상기 메인 추진 장치에 연결되고 타단이 상기 증발가스 복귀용 압축기의 하류의 상기 증발가스 공급라인에 연결된 연료 공급라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.

스팀 터빈, 메인 추진 장치, 증발가스 복귀용 압축기, 용량 가변 수단

Description

ＬＮＧ 운반선의 연료 공급 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SUPPLYING FUEL GAS IN LNG CARRIER}

도 1은 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따른 LNG 운반선의 연료 공급 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 다른 하나의 바람직한 실시예에 따른 LNG 운반선의 연료 공급 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 증발가스 복귀용 압축기 3 : 여과기

4 : 여과용 증발가스 차단밸브 5, 7 : 증발가스 차단밸브

6 : 강제기화 증발가스 차단밸브 9 : 연료 차단밸브

L1 : 증발가스 공급라인 L2 : 증발가스 여과라인

L3 : 연료 공급라인 L4 : 강제기화 증발가스 공급라인

본 발명은, LNG 운반선의 연료 공급 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 스팀 터빈에 의해 추진되는 방식의 LNG 운반선에서 연료를 메인 추진 장치 로 공급하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 천연가스(Natural Gas, 이하 NG라 함)는 생산지에서 극저온으로 액화된 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 LNG라 함)의 상태로 만들어진 후 LNG 운반선에 의해 목적지까지 원거리에 걸쳐 수송된 후, LNG 부유식 저장 및 재기화 장치(FSRU, Floating Storage and Regasification Unit) 또는 육상의 하역 터미널을 거치면서 재기화되어 소비처로 공급된다.

이러한 LNG 운반선에는 LNG 재기화선(RV, Regasification Vessel)도 포함된다. LNG 재기화선에 의해 LNG가 수송되는 경우에는, LNG가 LNG 부유식 저장 및 재기화 장치 또는 육상의 하역 터미널을 거치지 않고도 LNG 재기화선 자체에서 재기화되어 소비처로 직접 공급된다.

스팀 터빈에 의해 추진되는 방식의 LNG 운반선의 경우, 항해시 LNG 저장탱크 내의 LNG가 자연 기화되거나 LNG 저장탱크의 하류에 설치된 기화기를 통해 강제 기화된 증발가스를 연료로서 메인 추진 장치의 메인 보일러에 공급하기 위하여, LNG 운반선에 고가의 연료 공급용 압축기를 별도로 설치하여 사용하였다. 그러나, 이렇게 연료 공급을 위한 고가의 연료 공급용 압축기를 별도로 설치하게 되면 그만큼 제작 비용이 증가하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은, 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, LNG 운반선에 고가의 연료 공급용 압축기를 별도로 설치하지 않고서도 LNG 운반선에 기존하는 장치를 이용하여 연료를 공급할 수 있도록 구성된 LNG 운반선의 연료 공급 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 LNG 운반선의 연료 공급 장치는, 스팀 터빈에 의해 추진되는 방식의 LNG 운반선에서 메인 추진 장치로 연료를 공급하는 장치로서, 상기 LNG 저장탱크로부터 카고 매니폴드까지 연결된 증발가스 공급라인의 도중에 설치되되 용량 가변 수단을 구비한 증발가스 복귀용 압축기와, 상기 증발가스 복귀용 압축기의 상류의 상기 증발가스 공급라인의 도중에 병렬로 중첩되게 설치되는 증발가스 여과라인과, 일단이 상기 메인 추진 장치에 연결되고 타단이 상기 증발가스 복귀용 압축기의 하류의 상기 증발가스 공급라인에 연결된 연료 공급라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 LNG 운반선의 연료 공급 방법은, 스팀 터빈에 의해 추진되는 방식의 LNG 운반선에서 메인 추진 장치로 연료를 공급하는 방법으로서, 상기 LNG 저장탱크로부터 카코 매니폴드까지 연결된 증발가스 공급라인의 도중에 설치된 증발가스 복귀용 압축기를 그 용량이 가변될 수 있도록 설계하고, 상기 증발가스 복귀용 압축기의 상류의 증발가스 공급라인의 도중에, 상기 LNG 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 여과하는 증발가스 여과라인을 병렬로 중첩되게 연결하고, 상기 증발가스 복귀용 압축기의 하류의 증발가스 공급라인에, 일단이 상기 메인 추진 장치에 연결된 연료 공급라인의 타단을 연결하여, 상기 증발가스 복귀용 압축기가 상기 LNG 저장탱크로부터 배출되어 여과된 증발가스를 흡입하여 메인 추진 장치로 공급하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명의 LNG 운반선의 연료 공급 장치는 스팀 터빈에 의해 추진되는 방식의 LNG 운반선의 메인 추진 장치의 메인 보일러에 연료를 공급하기 위한 것이다.

LNG 운반선에는 LNG의 선적 또는 하역 작업시에 LNG 저장탱크의 내부에서 발생하는 증발가스로 인해 LNG 저장탱크의 압력이 상승하는 것을 방지하거나 LNG 저장탱크에 대한 유지보수 작업시에 내부의 증발 가스를 육상 터미널로 순환시키기 위해 LNG 저장탱크 내의 증발가스를 육상터미널로 보내는 증발가스 복귀용 압축기가 기본적으로 설치된다.

본 발명은, LNG 운반선에 고가의 연료 공급용 압축기를 설치하지 않고, LNG 운반선에 기본적으로 설치되는 증발가스 복귀용 압축기를 용량 가변식으로 설계함과 동시에 증발가스 복귀용 압축기에 증발가스 여과라인 및 연료 공급라인을 연결하여, 증발가스 복귀용 압축기가 LNG 저장탱크로부터 배출되어 여과된 증발가스를 흡입하여 메인 추진 장치로 배출하게 함으로써 LNG 운반선의 추진 연료를 공급하는 연료 공급용 압축기의 기능을 동시에 하도록 한 것이다.

도 1에 예시된 바와 같이, 본 발명의 증발가스 복귀용 압축기(1)는 LNG 저장탱크로부터 카고 매니폴드(cargo manifold)까지 연결된 증발가스 공급라인(L1)의 도중에 설치된 것이다. 여기에서, 카고 매니폴드는 LNG의 선적 및 하역을 위해 LNG 운반선에 마련된 육상 연결부를 일컫는다. 특히, LNG의 선적 및 하역 작업 또는 LNG 저장탱크에 대한 유지보수 작업시 LNG 저장탱크로부터 카고 매니폴드까지 증발가스를 공급하는 증발가스 복귀용 압축기(1)는 일반적인 경우에는 그 용량이 고정된 것으로 설계되어 있지만, 본 발명의 경우에는 용량 범위가 가변적으로 되게 하기 위하여 가변 주파수 구동 모터 또는 2속 모터를 구비한다.

또한, 증발가스 공급라인(L1)에는 LNG 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 여과하는 증발가스 여과라인(L2)과 메인 추진 장치로 연료를 공급하는 연료 공급라인(L3)이 연결된다.

증발가스 복귀용 압축기(1)의 상류의 증발가스 공급라인(L1a)의 도중에는 증발가스 여과라인(L2)이 병렬로 중첩되게 설치되어 있다.

또한, 증발가스 복귀용 압축기(1)의 하류의 증발가스 공급라인(L1b)에는 일단이 메인 추진 장치에 연결된 연료 공급라인(L3)의 타단이 연결된다.

증발가스 여과라인(L2)은 증발가스 복귀용 압축기(1)의 상류의 증발가스 공급라인(L1a)에 대하여 차단가능하게 연결되어 있다.

본 실시예에서, 증발가스 복귀용 압축기(1)의 상류의 증발가스 공급라인(L1a)의 도중에서 증발가스 여과라인(L2)과 병렬로 중첩되는 부분에는, LNG 저장탱크로부터의 증발가스의 공급을 선택적으로 제어하기 위한 제1 증발가스 차단밸브(5)가 설치되고, 증발가스 여과라인(L2)의 도중에는 여과기(3)가 설치되고, 여과기(3)의 상류의 증발가스 여과라인(L2)의 도중에는 LNG 저장탱크로부터의 증발가스의 공급을 선택적으로 제어하기 위한 여과용 증발가스 차단밸브(4)가 설치되어 있는 것으로 예시하였다.

본 실시예에서 연료란 여과기(3)를 거친 증발가스를 일컫는다. 여과기(3)는 증발가스에 포함된 수분을 제거한다.

한편, 도면에 예시하지는 않았지만, 증발가스 복귀용 압축기(1)의 상류의 증발가스 공급라인(L1a)의 도중에서 증발가스 여과라인(L2)과의 교차점에 3방 밸브를 설치할 수도 있다.

또한, 연료 공급라인(L3)은 증발가스 복귀용 압축기(1)의 하류의 증발가스 공급라인(L1b)에 대하여 차단가능하게 연결되어 있다.

본 실시예에서는, 증발가스 복귀용 압축기(1)의 하류의 증발가스 공급라인(L1b)의 도중에서 연료 공급라인(L3)과의 교차점의 하류에는, 육상 터미널로의 증발가스의 공급을 선택적으로 제어하기 위한 제2 증발가스 차단밸브(7)가 설치되고, 연료 공급라인(L3)의 도중에는, 메인 추진 장치로의 연료의 공급을 선택적으로 제어하기 위한 연료 차단밸브(9)가 설치되어 있는 것으로 예시하였다.

한편, 도면에 예시하지는 않았지만, 증발가스 복귀용 압축기(1)의 하류의 증발가스 공급라인(L1b)의 도중에서 연료 공급라인(L2)과의 교차점에 3방 밸브를 설치할 수도 있다.

그리고, 여과기(3)에는 강제기화 증발가스 공급라인(L4)의 일단이 연결되어 있다. 강제기화 증발가스 공급라인(L4)의 타단에는 기화기가 연결된다.

강제기화 증발가스 공급라인(L4)은 여과기(3)에 대하여 차단가능하게 연결되어 있다.

강제기화 증발가스 공급라인(L4)의 도중에는 LNG 저장탱크로부터의 증발가스의 공급을 선택적으로 제어하기 위한 강제기화 증발가스 차단밸브(6)가 설치되어 있다.

증발가스 복귀용 압축기(1)의 하류의 증발가스 공급라인(L1b)의 도중에서 연료 공급라인(L3)과의 교차점의 상류에는, 유체의 역류를 방지하기 위한 역지밸브(11)가 설치되어 있다.

이렇게 구성된 LNG 운반선의 연료 공급장치의 작동에 대하여 설명하면 다음과 같다.

LNG의 선적 및 하역 작업 또는 LNG 저장탱크에 대한 유지보수 작업시에는, 증발가스 공급라인(L1)에 설치된 제1 및 제2 증발가스 차단밸브(5, 7)를 개방함과 동시에 증발가스 여과라인(L2)에 설치된 여과용 증발가스 차단밸브(4) 및 연료 공급라인(L3)에 설치된 연료 차단밸브(9)와 강제기화 증발가스 공급라인(L4)에 설치된 강제기화 증발가스 차단밸브(6)를 폐쇄함으로써 하역 터미널에 증발가스를 공급한다.

또한, LNG 운반선의 항해 중에는, 증발가스 공급라인(L1)에 설치된 제1 및 제2 증발가스 차단밸브(5, 7)를 폐쇄함과 동시에 증발가스 여과라인(L2)에 설치된 여과용 증발가스 차단밸브(4) 및 연료 공급라인(L3)에 설치된 연료 차단밸브(9)와 강제기화 증발가스 공급라인(L4)에 설치된 강제기화 증발가스 차단밸브(6)를 개방함으로써 하역 터미널에 증발가스가 공급되지 않게 함과 동시에 메인 추진 장치에 연료를 공급한다.

그리고, LNG 저장탱크로부터 증발가스 공급라인(L1)으로 공급되는 증발가스는, LNG 저장탱크 내의 LNG가 자연 기화된 것이다. 또한, 기화기를 통해서 여과 기(3)로 공급되는 증발가스는, LNG 저장탱크 내의 LNG가 기화기를 통하면서 강제 기화된 것이다.

도 1에서는 증발가스 복귀용 압축기가 1개만 설치된 것으로 예시하였지만, 도 2에 예시된 바와 같이, 증발가스 복귀용 압축기를 병렬로 2개 설치할 수도 있다. 이 경우, 증발가스 공급라인과 연료 공급라인과 연료 차단밸브와 역지밸브 등도 2개 설치된다. 시스템에서 요구하는 용량에 따라 또는 비상시에 대비하여 증발가스 복귀용 압축기의 개수를 임의로 구성할 수 있음은 당업자라면 알 수 있을 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, LNG 운반선에 별도의 연료 공급용 압축기를 설치하지 않고서도 LNG 운반선에 기존하는 장치를 이용하여 연료를 공급할 수 있도록 구성되어 있으므로, LNG 운반선의 제작 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 증발가스를 공급하는 라인과 연료를 공급하는 라인이 일부분 공유되므로 설치비를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims

스팀 터빈에 의해 추진되는 방식이고 LNG 저장탱크를 구비한 LNG 운반선에서 메인 추진 장치로 연료를 공급하는 장치로서,

상기 LNG 저장탱크로부터 카고 매니폴드까지 연결된 증발가스 공급라인의 도중에 설치되되 용량 가변 수단을 구비한 증발가스 복귀용 압축기와,

상기 증발가스 복귀용 압축기의 상류의 상기 증발가스 공급라인의 도중에 병렬로 중첩되게 설치되는 증발가스 여과라인과,

일단이 상기 메인 추진 장치에 연결되고 타단이 상기 증발가스 복귀용 압축기의 하류의 상기 증발가스 공급라인에 연결된 연료 공급라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료 공급 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 용량 가변 수단은 가변 주파수 구동 모터인 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료 공급 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 용량 가변 수단은 2속 모터인 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료 공급 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

상기 증발가스 여과라인은 상기 증발가스 복귀용 압축기의 상류의 상기 증발가스 공급라인에 대하여 차단가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료 공급 장치.
청구항 4에 있어서,

상기 증발가스 복귀용 압축기의 상류의 상기 증발가스 공급라인의 도중에서 상기 증발가스 여과라인과 병렬로 중첩되는 부분에는 제1 증발가스 차단밸브가 설치되고,

상기 증발가스 여과라인의 도중에는 여과기가 설치되고,

상기 여과기의 상류의 상기 증발가스 여과라인의 도중에는 여과용 증발가스 차단밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료 공급 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

상기 연료 공급라인은 상기 증발가스 복귀용 압축기의 하류의 상기 증발가스 공급라인에 대하여 차단가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료 공급 장치.
청구항 6에 있어서,

상기 증발가스 복귀용 압축기의 하류의 상기 증발가스 공급라인의 도중에서 상기 연료 공급라인과의 교차점의 하류에는 제2 증발가스 차단밸브가 설치되고,

상기 연료 공급라인의 도중에는 연료 차단밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료 공급 장치.
청구항 5에 있어서,

상기 여과기에는 강제기화 증발가스 공급라인의 일단이 연결된 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료 공급 장치.
청구항 8에 있어서,

상기 강제기화 증발가스 공급라인의 타단에는 기화기가 연결된 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료 공급 장치.
청구항 8에 있어서,

상기 강제기화 증발가스 공급라인은 상기 여과기에 대하여 차단가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료 공급 장치.
청구항 10에 있어서,

상기 강제기화 증발가스 공급라인의 도중에는 강제기화 증발가스 차단밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료 공급 장치.
청구항 8에 있어서,

상기 증발가스 복귀용 압축기의 하류의 상기 증발가스 공급라인의 도중에서 상기 연료 공급라인과의 교차점의 상류에는 역지밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료 공급 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 LNG 저장탱크로부터 공급되는 증발가스는 상기 LNG 저장탱크 내의 LNG가 자연 기화된 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료 공급 장치.
스팀 터빈에 의해 추진되는 방식이고 LNG 저장탱크를 구비한 LNG 운반선에서 메인 추진 장치로 연료를 공급하는 방법으로서,

상기 LNG 저장탱크로부터 카코 매니폴드까지 연결된 증발가스 공급라인의 도중에 설치된 증발가스 복귀용 압축기를 그 용량이 가변될 수 있도록 설계하고,

상기 증발가스 복귀용 압축기의 상류의 증발가스 공급라인의 도중에, 상기 LNG 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 여과하는 증발가스 여과라인을 병렬로 중첩되게 연결하고, 상기 증발가스 복귀용 압축기의 하류의 증발가스 공급라인에, 일단이 상기 메인 추진 장치에 연결된 연료 공급라인의 타단을 연결하여, 상기 증발가스 복귀용 압축기가 상기 LNG 저장탱크로부터 배출되어 여과된 증발가스를 흡입하여 메인 추진 장치로 공급하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료 공급 방법.
청구항 14에 있어서,

상기 증발가스 복귀용 압축기는 가변 주파수 구동 모터에 의해 용량이 가변되는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료 공급 방법.
청구항 14에 있어서,

상기 증발가스 복귀용 압축기는 2속 모터에 의해 용량이 가변되는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료 공급 방법.
청구항 14에 있어서,

LNG 운반선에서 LNG를 선적하거나 하역하고자 할 때에는 상기 증발가스 공급라인을 개방함과 동시에 상기 증발가스 여과라인 및 연료 공급라인을 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료 공급 방법.
청구항 14에 있어서,

LNG 운반선의 LNG 저장탱크를 유지보수하고자 할 때에는 상기 증발가스 공급라인을 개방함과 동시에 상기 증발가스 여과라인 및 상기 연료 공급라인을 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료 공급 방법.
청구항 14에 있어서,

LNG 운반선의 항해 중에는 상기 증발가스 공급라인 중 상기 증발가스 여과라인 및 상기 연료 공급라인과 병렬로 연결되는 부분을 폐쇄함과 동시에 상기 증발가스 여과라인 및 상기 연료 공급라인을 개방하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선의 연료 공급 방법.