KR100883742B1 - 이종연료디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스운반선을 위한 자연기화천연가스 온도조절장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이종연료디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 자연기화천연가스 온도조절장치에 관한 것으로, 자연기화 천연가스와 액화천연가스의 분무혼합방식이 아닌 열교환방식에 의해 천연가스의 온도를 제어하는 이종연료디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 자연기화천연가스 온도조절장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 저압압축기로 자연기화 천연가스를 공급하는 제 1 공급라인상에 제 1 열교환기를 설치하고, 상기 저압압축기와 고압압축기 사이의 제 2 공급라인에 제 2 열교환기를 설치하며, 상기 제 1,2 열교환기와 액화천연가스 공급펌프를 액화천연가스 공급라인에 의해 연결함과 동시에, 상기 열교환기와 액화천연가스 강제공급라인을 액화천연가스 배출라인에 의해 연결하여, 열교환기내에서의 액화천연가스와 자연기화 천연가스의 열교환에 의해 자연기화 천연가스의 온도가 조절되도록 구성되어 있다.
Figure R1020070101271
이종연료디젤엔진, 자연기화 천연가스, 보일-오프가스, 열교환기, LNG

Description

이종연료디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 자연기화천연가스 온도조절장치 {Temperature control system of natural boil-off gas for LNG carrier using duel fuel diesel electric propulsion engine}
본 발명은 이종연료디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 자연기화천연가스 온도조절장치에 관한 것으로, 액화천연가스 운반선에서 발생되는 자연기화된 천연가스의 온도를 저장된 액화천연가스에 의해 제어하여 이종연료디젤엔진 추진기관으로 공급하는 이종연료디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 자연기화천연가스 온도조절장치에 관한 것이다.
이종연료 디젤엔진으로 추진되는 액화천연가스 운반선은 화물창내에서 자연적으로 기화되어 발생되는 자연기화 천연가스를 압축기에 의해 연료가스로 공급받아 선반추진에 필요한 추진력을 확보하고 있다.
종래에는 이종연료디젤엔진 추진기관의 연료가스로 공급되는 자연기화 천연가스를 분사되는 액화천연가스와의 혼합에 의해 냉각시킨 후 압축기로 공급하여 압축시킨 다음, 이를 공급열원과의 열교환시킨 후 연료가스로 공급하도록 되어 있으며, 상기 액화천연가스와의 혼합에 의해 발생된 천연가스 응축물은 다시 화물창으로 회수되도록 되어 있다.
그러나, 상기에서와 같은 종래의 방식은 자연기화 천연가스에 액화천연가스를 분사하여 혼합함으로써, 천연가스의 온도를 제어하도록 되어 있어, 혼합에 의해 응축물이 발생되며, 이러한 응축물이 압축기로 유입될 경우, 압축기에 기계적 손상이 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 압축기 전에 액적분리기를 설치하여 응축물의 압축기로 유입을 방지하도록 한 것도 있으나, 이와 같은 액적분리기에는 액적분리기에서 생성되는 응축물을 화물창으로 다시 회수하기 위한 액적배출기가 함께 설치되어야 하므로, 그 구성이 복잡해지고, 설치비용이 증대되는 문제점이 있었다.
또한, 상기와 같은 종래의 분사방식은 응축물의 압축기 유입에 의한 위험성이 있어, 다단 압축기의 경우에도 압축기의 효율을 증가시키기 위한 중간냉각기의 설치가 불가능하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 자연기화 천연가스와 액화천연가스를 분무혼합방식이 아닌 열교환방식에 의해 열교환하여, 천연가스의 온도를 제어하는 이종연료디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 자연기화천연가스 온도조절장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 저압압축기와 고압압축기 사이에 중간냉각기 역할을 하는 열교환기를 설치하여 압축기의 효율을 증가시킬 수 있는 이종연료디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 자연기화천연가스 온도조절장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 응축물의 발생을 제거하여 압축기의 기계적 손상을 미연에 방지할 수 있는 이종연료디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 자연기화천연가스 온도조절장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 이종연료추진기관으로 공급되는 천연가스의 온도조절을 위한 액적분무기, 액적분리기 및 액적배출기 설치를 생략하여 설비비의 감소 및 간단한 구성을 통해 유지보수비용을 절감할 수 있는 이종연료디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 자연기화천연가스 온도조절장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 저압압축기로 자연기화 천연가스를 공급하는 제 1 공급라인상에 제 1 열교환기를 설치하고, 상기 저압압축기와 고압압축기 사이의 제 2 공급라인에 제 2 열교환기를 설치하며, 상기 제 1,2 열교환기와 액화천연가스 공급펌프를 액화천연가스 공급라인에 의해 연결함과 동시에, 상기 열교환기와 액화천연가스 강제공급라인을 액화천연가스 배출라인에 의해 연결하여, 열교환기내에서의 액화천연가스와 자연기화 천연가스의 열교환에 의해 자연기화 천연가스의 온도가 조절되도록 구성되어 있다.
본 발명은 액화천연가스의 분무방식이 아닌 열교환방식에 의해 이종연료디젤엔진 추진기관으로 공급되는 천연가스의 온도를 제어하도록 되어 있어, 액적분무기, 액적분리기 및 액적배출기 설치를 생략할 수 있으며, 이를 통해 설비비의 감소 및 간단한 구성을 통해 유지보수비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 열교환방식에 의해 천연가스의 온도를 제어하므로, 분무방식으로 인한 응축물의 발생을 제거하고, 이를 통해 압축기의 기계적 손상을 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 다단 압축기를 사용할 경우, 압축기와 압축기 사이에 각각 열교환기를 설치할 수 있어, 압축기 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 열교환에 의해 가열된 액화천연가스를 액화천연가스 배출라인에 의해 액적분리기로 공급하도록 되어 있어, 응축물의 분리와 회수를 원활하게 할 수 있는 등 많은 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 변형된 구성을 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 액화천연가스 운반선에서 발생되어 이종연료엔진 추진기관의 연료가스로 공급되는 자연기화 천연가스의 온도를 액화천연가스와의 분무방식이 아닌 열교환방식에 의해 조절하도록 되어 있다.
즉, 본 발명은 저압압축기(4)로 자연기화 천연가스(100)를 공급하는 제 1 공급라인(41)상에 제 1 열교환기(11)를 설치하고, 상기 저압압축기(4)와 고압압축기(5) 사이의 제 2 공급라인(42)에 제 2 열교환기(12)를 설치하며, 상기 제 1,2 열교환기(11,12)와 액화천연가스 공급펌프(6)를 액화천연가스 공급라인(43)에 의해 연결함과 동시에, 상기 제 1,2 열교환기와 액화천연가스 강제공급라인(45)을 액화천연가스 배출라인(44)에 의해 연결하여, 열교환기내에서의 액화천연가스와 자연기화 천연가스의 열교환에 의해 자연기화 천연가스의 온도가 조절되도록 구성되어 있다.
상기 제 1 공급라인(41)은 화물창의 자연기화된 천연가스를 저압압축기(4)로 공급한다.
상기 제 1 열교환기(11)는 냉각기 역할을 하는 것으로, 제 1 공급라인(41)상에 위치하도록 설치되며, 제 1 열교환기(11) 내에서 제 1 공급라인(41)을 통해 공급되는 자연기화 천연가스(100)가 액화천연가스(300)와 열교환된다.
상기 제 2 공급라인(42)은 저압압축기(4)에 의해 압축된 자연기화 천연가스를 고압압축기(5)로 이송한다. 즉, 저압압축기(4)는 제 1 열교환기(11)와 연결되어 있으며, 제 1 열교환기에서 액화천연가스(300)와 열교환된 자연기화 천연가스를 고압압축기(5)로 이송한다.
상기 제 2 열교환기(12)는 중간 냉각기 역할을 하는 것으로, 저압압축기(4)와 고압압축기(5) 사이에 위치하도록 제 2 공급라인(42)상에 설치되며, 제 2 열교 환기(12)내에서 저압으로 압축된 자연기화 천연가스와 액화천연가스가 열교환을 하여 압축기의 효율을 향상시키게 된다.
상기 액화천연가스 공급라인(43)은 액화천연가스 공급펌프(6)와 제 1,2 열교환기(11,12)에 연결설치되어, 제 1,2 열교환기(11,12)로 액화천연가스를 공급하는 것으로, 도 1 에서와 같이 제 1 열교환기(11)와 액화천연가스 공급펌프(6)를 연결하고, 이와 별도로 제 2 열교환기(12)와 액화천연가스 공급펌프(6)를 연결하도록 구성되거나, 도 2 에서와 같이, 제 1 열교환기(11)를 거쳐 제 2 열교환기(12)로 연결되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 액화천연가스 공급라인(43)에는 온도조절밸브(21,28)가 더 설치되어 있으며, 상기 온도조절밸브(21,28)는 제 1 열교환기(11)와 저압압축기(4) 사이 및, 제 2 열교환기(12)와 고압압축기(5) 사이에 위치하도록 설치된 온도제어기(31,36)에 의해 작동된다.
상기 액화천연가스 배출라인(44)은 제 1,2 열교환기(11,12) 또는 제 2 열교환기(12)내에서 열교환에 의해 가열된 액화천연가스를 액화천연가스 강제공급라인(45)으로 이송시키기 위한 것으로, 일측단이 제 1, 2 열교환기(11,12)에 각각 연결되거나, 제 2 열교환기(12)에 연결(제 1,2 열교환기가 연속적으로 액화천연가스 공급라인에 의해 연결된 경우)되고, 타측단이 액화천연가스 강제공급라인(45)으로 연결되어, 열교환에 의해 가열된 액화천연가스를 액화천연가스 강제공급라인으로 공급하여, 응축물의 분리 및 회수를 원활하게 할 수 있도록 되어 있다.
상기 액화천연가스 공급펌프(6)에 의해 공급되는 액화천연가스는 스팀, 공기, 에틸렌글리콜 등의 공급열원(400)에 의해 강제기화 천연가스 가열기(7)에서 강제가열되고, 상기 가열된 액화천연가스는 액적분무기(8)를 통해 액적분리기(9)로 공급되며, 액적분리기(9)에서 분리된 기화 액화천연가스는 자연기화된 천연가스와 함께 엔진의 연료가스(500)로 공급되고, 분리된 응축물(600)은 회수되도록 되어 있다. 즉, 화물창에서 자연기화되는 천연가스의 양이 이종연료디젤엔진 추진기관의 연료로 부족할 경우, 액화천연가스 공급펌프(6)를 통해 공급되는 액화천연가스(300)를 강제로 기화시켜 자연기화된 천연가스와 함께 이종연료디젤엔진 추진기관의 연료가스(500)로 공급된다.
본 발명의 액화천연가스 배출라인(44)은 강제기화 천연가스 가열기(7)와 액적분무기(8) 사이의 액화천연가스 강제공급라인(45)에 연결설치되도록 되어 있다. 즉, 자연기화 천연가스와의 열교환에 의해 가열된 액화천연가스는 액화천연가스 배출라인을 통해 액화천연가스 강제공급라인으로 이송되어, 강제기화 천연가스 가열기에 의해 가열된 액화천연가스와 혼합되도록 되어 있다.
삭제
상기와 같이 구성된 본 발명은 자연기화 천연가스가 제 1,2 열교환기내에서 공급되는 액화천연가스와 열교환되어 냉각되고, 열교환에 의해 가열된 액화천연가스는 액화천연가스 배출라인을 통해 액화천연가스 강제라인으로 공급되어 기액분리된 후, 기화된 액화천연가스는 자연기화 천연가스와 함께 혼합되어 연료가스로 공급되고, 분리된 응축물은 회수되도록 되어 있다.
도 1 및 도 2 에서의 미설명부호 (10)은 연료가스가열기, (22)는 강제기화천연가스온도제어밸브, (23)은 연료가스압력제어밸브 혹은 연료가스유량제어밸브, (25)는 강제기화천연가스액적분리기수위제어밸브, (26)은 연료가스가열기보조온도제어밸브, (27)은 연료가스가열기주온도제어밸브, (33)은 강제기화천연가스액적분리기수위제어기, (32)는 강제기화천연가스배출온도제어기, (34)는 연료가스온도제어기, (35)는 연료가스압력제어기이고, (700)은 회수열원이다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
도 1 은　 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도
도 2 는　 본 발명에 따른 변형된 구성을 보인 예시도
*　 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
(4)　 :　 저압압축기
(5)　 :　 고압압축기
(6)　 :　 액화천연가스공급펌프
(7)　 :　 강제기화천연가스가열기
(8)　 :　 강제기화천연가스액적분무기
(9)　 :　 강제기화천연가스액적분리기
삭제
(11) :　 제 1 열교환기
(12) :　 제 2 열교환기
(21) :　 온도제어밸브
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
(28) :　 온도제어밸브
(31) :　 온도제어기
삭제
삭제
삭제
삭제
(36) :　 온도제어기
(41) :　 제 1 공급라인
(42) :　 제 2 공급라인
(43) :　 액화천연가스 공급라인
(44) :　 액화천연가스 배출라인
(45) :　 액화천연가스 강제공급라인
삭제
(100):　 자연기화천연가스
(200):　 고압가스
(300):　 액화천연가스
(400):　 공급열원
(500):　 연료가스
(600):　 천연가스응축물
삭제

Claims (3)

  1. 자연기화 천연가스(100)를 저압압축기(40) 및 고압압축기(5)에 의해 다단 압축하여 이종연료디젤엔진 추진기관의 연료로 사용하기 위한 액화천연가스 운반선의 자연기화천연가스 온도조절장치에 있어서;
    저압압축기(4)로 자연기화 천연가스(100)를 공급하는 제 1 공급라인(41) 상에 제 1 열교환기(11)를 설치하고,
    저압압축기(4)와 고압압축기(5) 사이의 제 2 공급라인(42) 상에 제 2 열교환기(12)를 설치하며,
    제 1,2 열교환기(11,12)로 액화천연가스 공급펌프(6)를 액화천연가스 공급라인(43)에 의해 연결하여 액화천연가스(300)를 제 1,2 열교환기(11,12)로 공급하고,
    제 1,2 열교환기(11,12)의 액화천연가스 배출라인(44)을 강제기화 천연가스 가열기(7)와 액적분무기(8) 사이의 액화천연가스 강제공급라인(45)에 연결하여,
    제 1,2 열교환기(11,12)내에서의 액화천연가스(300)와 자연기화 천연가스(100)의 열교환에 의해 자연기화 천연가스의 온도가 조절되고,
    제 1,2 열교환기(11,12)내에서 열교환된 액화천연가스는 액화천연가스 배출라인(44)을 통해 액화천연가스 강제공급라인(45)으로 유입되는 것을 특징으로 하는 이종연료디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 자연기화천연가스 온도조절장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1 에 있어서;
    상기 액화천연가스 공급라인(43)에는 온도조절밸브(21,28)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 이종연료디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 자연기화천연가스 온도조절장치.
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