KR101164087B1 - Apparatus and method for treating boil-off gas to reduce reliquefaction power consumption - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액화가스를 저장하는 저장탱크 내에서 발생되는 증발가스를 재액화 장치나 재응축기에서 액화시키기 전에 액화가스의 냉열에 의해 냉각시킴으로써 전력 소비를 최소화할 수 있는 증발가스 처리장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 액화가스를 수용하기 위한 저장탱크와; 상기 저장탱크에서 발생한 증발가스를 재액화하여 상기 저장탱크로 복귀시키기 위한 재액화 장치와; 상기 저장탱크로부터 상기 재액화 장치에 공급되는 증발가스를 상기 저장탱크로부터의 액화가스와 열교환하여 냉각시키기 위한 열교환기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리장치가 제공된다.The present invention relates to a boil-off gas treatment apparatus and method that can minimize the power consumption by cooling the boil-off gas generated in the storage tank for storing the liquefied gas by the cold heat of the liquefied gas before liquefied in the reliquefaction apparatus or recondenser will be.
According to the invention, the storage tank for receiving the liquefied gas; A reliquefaction apparatus for reliquefying the boil-off gas generated in the storage tank to return to the storage tank; A heat exchanger for cooling the evaporated gas supplied from the storage tank to the reliquefaction apparatus by heat exchange with the liquefied gas from the storage tank; Provided is an evaporative gas treatment apparatus comprising a.

Description

재액화 전력 소비량을 절감하기 위한 증발가스 처리장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING BOIL-OFF GAS TO REDUCE RELIQUEFACTION POWER CONSUMPTION}Evaporation gas treatment apparatus and method for reducing reliquefaction power consumption {APPARATUS AND METHOD FOR TREATING BOIL-OFF GAS TO REDUCE RELIQUEFACTION POWER CONSUMPTION}

본 발명은 재액화 전력 소비량을 절감하기 위한 증발가스 처리장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액화가스를 저장하는 저장탱크 내에서 발생되는 증발가스를 재액화 장치나 재응축기에서 액화시키기 전에 액화가스의 냉열에 의해 냉각시킴으로써 전력 소비를 최소화할 수 있는 증발가스 처리장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for treating boil-off gas for reducing re-liquefaction power consumption, and more particularly, to liquefying boil-off gas generated in a storage tank storing liquefied gas before liquefying it in a re-liquefaction apparatus or a recondenser. The present invention relates to an apparatus and method for treating boil-off gas that can minimize power consumption by cooling by cold heat of gas.

근래, LNG(Liquefied Natural Gas)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 액화가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는, 액화된 상태로 액화가스 운반선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. LNG나 LPG 등의 액화가스는 천연가스 혹은 석유가스를 극저온(LNG의 경우 대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭적으로 감소되므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.Recently, the consumption of liquefied gas such as LNG (Liquefied Natural Gas) and LPG (Liquefied Petroleum Gas) is increasing worldwide. The liquefied gas is transported in a gas state through a gas pipe on land or sea, or transported to a distant consumer while stored in a liquefied gas carrier in a liquefied state. Liquefied gas such as LNG or LPG is obtained by cooling natural gas or petroleum gas to cryogenic temperature (approximately -163 ℃ in case of LNG), and its volume is greatly reduced than in gas state, so it is very suitable for long distance transportation by sea. .

액화가스 운반선은, 액화가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 이 액화가스를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해, 액화가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히, '화물창'이라 함)를 포함한다.Liquefied gas carriers are used to load liquefied gas into the sea and unload this liquefied gas to land requirements. To this end, a liquefied gas carrier includes a storage tank (commonly referred to as a cargo hold) that can withstand the cryogenic temperature of liquefied gas. do.

이와 같이 극저온 상태의 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크가 마련된 해상 구조물의 예로서는 액화가스 운반선 이외에도 LNG RV (Regasification Vessel)와 같은 선박이나 LNG FSRU (Floating Storage and Regasification Unit), LNG FPSO (Floating, Production, Storage and Off-loading)와 같은 구조물 등을 들 수 있다.Examples of offshore structures in which storage tanks for storing liquefied gas in such a cryogenic state are provided include vessels such as LNG Regasification Vessel (LV RV), LNG Floating Storage and Regasification Unit (FSRU), LNG Floating, Production, Structures such as storage and off-loading).

LNG RV는 자력 항해 및 부유가 가능한 액화가스 운반선에 LNG 재기화 설비를 설치한 것이고, LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 액화 천연가스를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 액화 천연가스를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 부유식 해상 구조물이다. 그리고, LNG FPSO는 채굴된 천연가스를 해상에서 정제한 후 직접 액화시켜 저장탱크 내에 저장하고, 필요시 이 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨싣기 위해 사용되는 부유식 해상 구조물이다. 본 명세서에서 부유식 해상 구조물이란, 액화가스 운반선, LNG RV 등의 선박을 비롯하여, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 구조물까지도 모두 포함하는 개념이다.LNG RV is a LNG regasification facility installed on a liquefied gas carrier that can be self-driving and floating. LNG FSRU stores liquefied natural gas, which is unloaded from LNG carriers, in a storage tank after liquefaction as needed. It is a floating offshore structure that vaporizes natural gas and supplies it to land demand. In addition, LNG FPSO is a floating offshore structure used to directly purify mined natural gas from the sea and store it in a storage tank by direct liquefaction, and transfer LNG stored in the storage tank to an LNG carrier if necessary. In the present specification, the floating offshore structure is a concept that includes not only vessels such as liquefied gas carriers and LNG RV, but also structures such as LNG FPSO and LNG FSRU.

천연가스의 액화온도는 상압에서 약 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압에서 -163℃ 보다 약간만 높아도 증발된다. 종래의 LNG 운반선의 경우를 예를 들어 설명하면, LNG 운반선의 LNG 저장탱크는 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG에 지속적으로 전달되므로, LNG 운반선에 의해 LNG를 수송하는 도중에 LNG가 LNG 저장탱크 내에서 지속적으로 기화되어 LNG 저장 탱크 내에 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 발생한다.The liquefaction temperature of natural gas is about -163 ° C at ambient pressure, so LNG is evaporated even if its temperature is slightly higher than -163 ° C at normal pressure. In the case of a conventional LNG carrier, for example, the LNG storage tank of the LNG carrier is insulated, but since the external heat is continuously transmitted to the LNG, LNG is transported while the LNG carrier is transporting the LNG. Boil-off gas (BOG) is generated in the LNG storage tank by continuously vaporizing it in the LNG storage tank.

발생된 증발가스는 저장탱크 내의 압력을 증가시키며 선박의 요동에 따라 액화가스의 유동을 가속시켜 구조적인 문제를 야기시킬 수 있기 때문에, 증발가스의 발생을 억제할 필요가 있다.Since the generated boil-off gas increases the pressure in the storage tank and accelerates the flow of the liquefied gas in response to the fluctuation of the vessel, it may cause structural problems, so it is necessary to suppress the generation of the boil-off gas.

종래, 액화가스 운반선의 저장탱크 내에서의 증발가스를 억제하기 위해, 증발가스를 저장탱크의 외부로 배출시켜 소각해 버리는 방법, 증발가스를 저장탱크의 외부로 배출시켜 재액화 장치를 통해 재액화시킨 후 다시 저장탱크로 복귀시키는 방법, 선박의 추진기관에서 사용되는 연료로서 증발가스를 사용하는 방법, 저장탱크의 내부압력을 높게 유지함으로써 증발가스의 발생을 억제하는 방법 등이 단독으로 혹은 복합적으로 사용되고 있었다.Conventionally, in order to suppress evaporated gas in a storage tank of a liquefied gas carrier, a method of discharging the evaporated gas to the outside of the storage tank for incineration, and discharging the evaporated gas to the outside of the storage tank to reliquefy through a reliquefaction apparatus. And the method of returning to the storage tank again, using the boil-off gas as fuel used in the ship's propulsion engine, and suppressing the generation of the boil-off gas by maintaining the internal pressure of the storage tank alone or in combination. It was used.

재액화 장치를 이용하는 종래의 BOG 처리장치에 따르면, 정상 항해시에 비해 소량의 BOG가 발생하는 밸러스트 항해시의 경우에는 재액화 장치를 아이들 모드(idle mode)로 작동시키고 있지만, 이러한 아이들 모드 상태에서도 재액화 장치는 상당량의 전력을 소모하였다. 즉, 재액화 장치에 포함된 질소 컴팬더(N2 compander)는 아이들 모드 상태로 동작되고 있지만, 상당량의 전력이 질소 컴팬더의 아이들 모드 운전을 위해 소모되고 있어 전력의 낭비가 심각하다는 문제가 있다.According to the conventional BOG processing apparatus using the reliquefaction apparatus, in the case of ballast sailing in which a small amount of BOG is generated compared to during normal sailing, the reliquefaction apparatus is operated in the idle mode. The reliquefaction apparatus consumed a significant amount of power. That is, although the N2 compander included in the reliquefaction apparatus is operated in an idle mode state, a considerable amount of power is consumed for the idle mode operation of the nitrogen compander, which causes a serious waste of power.

따라서, 재액화 장치에서의 전력 소모량 절감을 위한 방법은 지속적으로 연구되고 개선될 필요가 있다.Therefore, the method for reducing power consumption in the reliquefaction apparatus needs to be continuously researched and improved.

이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 액화가스를 저장하는 저장탱크 내에서 발생되는 증발가스를 처리하기 위해 재액화 장치나 재응축기에서 액화시키기 전에 액화가스와의 열교환을 통하여 이 액화가스의 냉열에 의해 냉각시킴으로써 전력 소비를 최소화할 수 있는 증발가스 처리장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.The present invention for solving the above problems, the liquefied gas of the liquefied gas through the heat exchange with the liquefied gas before liquefied in the reliquefaction apparatus or recondenser to treat the boil off gas generated in the storage tank for storing the liquefied gas It is an object of the present invention to provide an evaporative gas treatment apparatus and method capable of minimizing power consumption by cooling by cold heat.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스를 수용하기 위한 저장탱크와; 상기 저장탱크에서 발생한 증발가스를 재액화하여 상기 저장탱크로 복귀시키기 위한 재액화 장치와; 상기 저장탱크로부터 상기 재액화 장치에 공급되는 증발가스를 상기 저장탱크로부터의 액화가스와 열교환하여 냉각시키기 위한 열교환기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a storage tank for containing liquefied gas; A reliquefaction apparatus for reliquefying the boil-off gas generated in the storage tank to return to the storage tank; A heat exchanger for cooling the evaporated gas supplied from the storage tank to the reliquefaction apparatus by heat exchange with the liquefied gas from the storage tank; Provided is an evaporative gas treatment apparatus comprising a.

상기 증발가스 처리장치는, 상기 저장탱크와 상기 열교환기 사이에 설치되는 증발가스 압축기를 포함하는 것이 바람직하다.The boil-off gas treatment device preferably includes an boil-off gas compressor installed between the storage tank and the heat exchanger.

상기 증발가스 처리장치는, 상기 저장탱크에 수용된 액화가스 및 상기 재액화 장치로 공급되는 증발가스 중 하나 이상을 연료로 사용하는 엔진을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 엔진에 공급되는 증발가스는 상기 열교환기를 통과하면서 냉각될 수 있다.The boil-off gas treatment apparatus may include an engine using at least one of liquefied gas contained in the storage tank and boil-off gas supplied to the reliquefaction apparatus as a fuel, and the boil-off gas supplied to the engine may be heat-exchanged. It can be cooled while passing through the vessel.

상기 열교환기를 통과하면서 냉각된 증발가스는, 상기 저장탱크로부터 상기 재액화 장치에 증발가스를 공급하는 제1 공급 라인에서 분기되는 분기 라인을 통하여 재응축기로 공급되는 것이 바람직하며, 상기 재응축기로 공급된 증발가스는 상기 저장탱크로부터의 액화가스의 냉열을 공급받아 재응축될 수 있다.The boil-off gas cooled while passing through the heat exchanger is supplied to the recondenser through a branching line branched from the first supply line for supplying the boil-off gas from the storage tank to the reliquefaction device. The evaporated gas may be recondensed by receiving cold heat of the liquefied gas from the storage tank.

상기 재응축기는 상기 저장탱크 내에 저장된 액화가스를 엔진에 공급하는 제2 공급 라인에 설치되는 것이 바람직하다.The recondenser is preferably installed in a second supply line for supplying the engine with the liquefied gas stored in the storage tank.

상기 제2 공급 라인에는, 상기 재응축기로부터의 액화가스를 압축하기 위한 펌프와, 상기 펌프에 의해 압축되어 전달된 액화가스를 증발시켜 상기 엔진에 공급하기 위한 기화기와, 상기 펌프로부터 상기 기화기에 공급되는 액화가스를 상기 저장탱크로부터 상기 재액화 장치에 공급되는 증발가스와 열교환시키기 위한 상기 열교환기가 설치되는 것이 바람직하다.The second supply line includes a pump for compressing the liquefied gas from the recondenser, a vaporizer for evaporating and supplying the liquefied gas delivered by the pump to the engine, and supplied from the pump to the vaporizer. Preferably, the heat exchanger is configured to exchange heat of the liquefied gas with the boil-off gas supplied from the storage tank to the reliquefaction apparatus.

상기 증발가스 처리장치는, 상기 저장탱크에 수용된 액화가스 및 상기 재액화 장치로 공급되는 증발가스 중 하나 이상을 연료로 사용하는 엔진을 포함하는 것이 바람직하다.The boil-off gas treatment apparatus preferably includes an engine using at least one of liquefied gas contained in the storage tank and boil-off gas supplied to the reliquefaction apparatus as fuel.

증발가스 압축기는 상기 저장탱크로부터 상기 재액화 장치에 증발가스를 공급하는 제1 공급 라인에 설치되며, 상기 증발가스 압축기에 의해 처리되는 증발가스의 양이 엔진에서 연료로서 사용되는 증발가스의 양보다 작거나 같을 때 상기 재액화 장치는 운전이 정지되는 것이 바람직하다.The boil-off gas compressor is installed in a first supply line for supplying boil-off gas from the storage tank to the reliquefaction apparatus, and the amount of boil-off gas treated by the boil-off gas compressor is greater than the amount of boil-off gas used as fuel in the engine. Preferably, the reliquefaction apparatus is stopped when it is less than or equal to.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 액화가스를 수용하고 있는 저장탱크로부터 발생한 증발가스를 처리하기 위한 처리장치로서, 상기 저장탱크에서 발생한 증발가스를 재액화시키기 전에 상기 저장탱크에 수용된 액화가스와의 열교환을 통하여 냉각시키기 위한 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리장치가 제공된다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a treatment apparatus for treating an evaporated gas generated from a storage tank containing a liquefied gas, the apparatus comprising: There is provided an evaporative gas treatment apparatus comprising a heat exchanger for cooling through heat exchange.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 액화가스를 수용하고 있는 저장탱크로부터 발생한 증발가스를 처리하기 위한 처리장치로서, 상기 저장탱크에 수용된 액화가스를 연료로서 사용하는 엔진과; 상기 엔진에 공급되는 액화가스를 기화시키기 전에 증발가스와의 열교환을 통하여 가열하기 위한 열교환기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리장치가 제공된다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a treatment apparatus for treating evaporated gas generated from a storage tank containing liquefied gas, comprising: an engine using liquefied gas contained in the storage tank as a fuel; A heat exchanger for heating through heat exchange with boil-off gas before vaporizing the liquefied gas supplied to the engine; Provided is an evaporative gas treatment apparatus comprising a.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 액화가스를 수용하기 위한 저장탱크가 설치되어 있는 부유식 해상 구조물로서, 상기 저장탱크에서 발생한 증발가스를 재액화 장치에 공급하기 위한 제1 공급 라인과; 액화가스를 연료로서 사용하는 엔진에 액화가스 및 증발가스를 공급하기 위한 제2 공급 라인과; 상기 제1 공급 라인을 통하여 이송되는 증발가스와 상기 제2 공급 라인을 통하여 이송되는 액화가스를 열교환시켜 증발가스의 온도를 하강시키는 동시에 액화가스의 온도를 상승시키기 위한 열교환기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a floating offshore structure having a storage tank for accommodating liquefied gas, comprising: a first supply line for supplying boil-off gas generated in the storage tank to a reliquefaction apparatus; A second supply line for supplying liquefied gas and evaporated gas to an engine using liquefied gas as fuel; A heat exchanger for lowering the temperature of the boil-off gas by heat-exchanging the boil-off gas conveyed through the first supply line and the liquefied gas conveyed through the second supply line; It is provided with a floating offshore structure comprising a.

증발가스가 상대적으로 많이 발생하는 정상 항해시에는 증발가스를 압축하여 상기 제1 공급 라인 및 상기 제2 공급 라인 중 적어도 하나의 공급 라인에 공급하고, 증발가스가 상대적으로 적게 발생하는 밸러스트 항해시 증발가스를 압축하여 상기 제2 공급 라인에 공급하기 위한 증발가스 압축기를 포함하는 것이 바람직하다.During normal voyage in which relatively large amounts of boil-off gas are generated, the boil-off gas is compressed and supplied to at least one of the first supply line and the second supply line and evaporated during ballast voyage in which relatively less boil-off gas is generated. It is preferable to include an evaporative gas compressor for compressing the gas and supplying it to the second supply line.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 액화가스를 수용하고 있는 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위한 처리방법으로서, 증발가스가 상대적으로 많이 발생하는 정상 항해시에는 증발가스 압축기에 의해 증발가스를 압축하여 재액화 장치로 공급하며, 증발가스가 상대적으로 적게 발생하는 밸러스트 항해시에는 상기 증발가스 압축기에 의해 증발가스를 압축하여 연료로서 엔진에 공급하는 단계와; 상기 증발가스 압축기에 의해 압축된 증발가스는 열교환기에서 상기 저장탱크로부터의 액화가스와 열교환되어 냉각되는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리방법이 제공된다., According to another aspect of the present invention, as a treatment method for treating the boil-off gas generated in the storage tank containing the liquefied gas, the boil-off gas by the boil-off gas compressor in the normal voyage when a relatively large amount of boil off gas is generated Compressing and supplying to the reliquefaction apparatus, and compressing the evaporated gas by the evaporative gas compressor and supplying it to the engine as a fuel when the ballast sails in which relatively less evaporated gas is generated; The boil-off gas compressed by the boil-off gas compressor is cooled by heat-exchanging with liquefied gas from the storage tank in a heat exchanger; Provided is an evaporative gas treatment method comprising a.

밸러스트 항해시에는 상기 재액화 장치의 운전이 정지되는 것이 바람직하다.It is preferable to stop the operation of the reliquefaction apparatus at the time of ballast navigation.

정상 항해시에는 상기 증발가스 압축기에 의해 압축된 증발가스가 상기 재액화 장치 및 상기 엔진에 동시에 공급되는 것이 바람직하다.In normal sailing, it is preferable that the boil-off gas compressed by the boil-off gas compressor is simultaneously supplied to the reliquefaction apparatus and the engine.

상기 열교환기에서 냉각된 후 상기 엔진에 공급되는 증발가스는 상기 저장탱크로부터의 액화가스와 혼합되어 재응축되며, 재응축된 증발가스 및 상기 저장탱크로부터의 액화가스는 함께 압축되고 기화되어 상기 엔진에 공급되는 것이 바람직하다.After cooling in the heat exchanger, the boil-off gas supplied to the engine is mixed with the liquefied gas from the storage tank and recondensed. The re-condensed boil-off gas and the liquefied gas from the storage tank are compressed and vaporized together. Is preferably supplied to.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 액화가스를 수용하고 있는 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위한 처리방법으로서, 상기 저장탱크에서 증발가스를 배출시켜 재액화 장치에서 재액화시킨 후 상기 저장탱크로 복귀시키는 단계와; 상기 재액화 장치로 공급되는 증발가스 중 일부를 재응축기에서 상기 저장탱크에 수용된 액화가스의 냉열로 재응축시킨 후 엔진에 연료로서 공급하는 단계와; 상기 재액화 장치 및 상기 재응축기로 공급되는 증발가스와 상기 재응축기를 통과한 액화가스를 열교환기에서 열교환시켜 증발가스의 온도를 하강시키는 동시에 액화가스의 온도를 상승시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, as a treatment method for treating the evaporated gas generated in the storage tank containing the liquefied gas, by discharging the evaporated gas from the storage tank and re-liquefied in the reliquefaction apparatus after the storage tank Returning to; Recondensing a portion of the boil-off gas supplied to the reliquefaction apparatus with cold heat of the liquefied gas contained in the storage tank in a recondenser and then supplying the engine as fuel; Heat-exchanging the evaporated gas supplied to the reliquefaction apparatus and the recondenser and the liquefied gas passing through the recondenser in a heat exchanger to lower the temperature of the evaporated gas and at the same time increase the temperature of the liquefied gas; Provided is an evaporative gas treatment method comprising a.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 액화가스를 저장하는 저장탱크 내에서 발생되는 증발가스를 처리하기 위해 재액화 장치나 재응축기에서 액화시키기 전에 액화가스와의 열교환을 통하여 이 액화가스의 냉열에 의해 냉각시킬 수 있는 증발가스 처리장치 및 방법이 제공될 수 있다.According to the present invention as described above, to treat the boil-off gas generated in the storage tank for storing the liquefied gas by the cold heat of the liquefied gas through heat exchange with the liquefied gas before liquefaction in the reliquefaction apparatus or recondenser An apparatus and a method for treating boil-off gas that can be cooled may be provided.

이와 같은 본 발명의 증발가스 처리장치 및 방법에 의하면, 증발가스의 처리에 소요되는 전력 소비량을 절감할 수 있어 시스템의 효율이 향상될 수 있고 운전 비용을 줄일 수 있게 된다.According to the apparatus and method for treating boil-off gas of the present invention as described above, power consumption required for treatment of boil-off gas can be reduced, so that the efficiency of the system can be improved and the running cost can be reduced.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른, 재액화 전력 소비량을 절감하기 위한 증발가스 처리장치의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of an evaporative gas treatment apparatus for reducing reliquefaction power consumption according to a preferred embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 BOG 처리장치 및 방법을 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, with reference to drawings, the BOG processing apparatus and method which concern on preferred embodiment of this invention are demonstrated in detail.

본 명세서에서 부유식 해상 구조물이란, LNG와 같이 극저온 상태로 적재되는 액체 화물을 저장하는 저장탱크를 가지면서 해상에서 부유된 채 사용되는 구조물과 선박을 모두 포함하는 개념으로, 예를 들어 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상 구조물뿐만 아니라 LNG RV(LNG Regasification Vessel)와 같은 선박을 모두 포함하는 것이다.In the present specification, a floating offshore structure is a concept including both a structure and a vessel used while floating on the sea while having a storage tank for storing a liquid cargo loaded at a cryogenic state such as LNG, for example, LNG FPSO ( It includes both vessels such as LNG Regasification Vessels (RVs) as well as offshore structures such as Floating, Production, Storage and Offloading (LNG) and Floating Storage and Regasification Units (FSRUs).

도 1에는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른, 재액화 전력 소비량을 절감하기 위한 증발가스 처리장치의 개념도가 도시되어 있다.1 is a conceptual diagram of an evaporative gas treatment apparatus for reducing reliquefaction power consumption according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 증발가스(BOG; Boil-Off Gas) 처리장치는, LNG 등의 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크(10)와, 이 저장탱크(10)에서 발생한 BOG를 재액화하여 저장탱크(10)로 복귀시키기 위한 재액화 장치(20)와, 이 재액화 장치(20)로 공급되는 BOG 중 일부를 분기시켜 연료로 사용하기 위한 엔진(30)을 포함한다.As illustrated in FIG. 1, an apparatus for treating boil-off gas (BOG) according to the present invention includes a storage tank 10 capable of storing liquefied gas, such as LNG, and a storage tank 10. A reliquefaction apparatus 20 for reliquefying the BOG and returning it to the storage tank 10, and an engine 30 for branching a portion of the BOG supplied to the reliquefaction apparatus 20 for use as fuel. .

저장탱크(10)로부터 재액화 장치(20)에 BOG를 공급하는 제1 공급 라인(L1)에는 BOG 압축기(21)가 설치되며, 재액화 장치(20)에서 재액화된 BOG는 복귀 라인(L2)을 통하여 저장탱크(10)에 복귀된다.The BOG compressor 21 is installed in the first supply line L1 that supplies the BOG from the storage tank 10 to the reliquefaction apparatus 20, and the BOG reliquefied in the reliquefaction apparatus 20 returns to the return line L2. Return to the storage tank 10 through).

또한, BOG 압축기(21)의 하류측에서 제1 공급 라인(L1)으로부터 분기된 분리 라인(L4)을 통하여 일부의 BOG가 분기되어 재응축기(31)로 공급된다.In addition, part of the BOG is branched and supplied to the recondenser 31 through the separation line L4 branched from the first supply line L1 on the downstream side of the BOG compressor 21.

이 재응축기(31)는 저장탱크(10) 내에 저장된 LNG를 엔진(30)에 공급하는 제2 공급 라인(L3)에 설치되며, 재응축기(31)에서 BOG는 LNG의 냉열에 의해 냉각 및 응축된 후 저장탱크(10)로부터의 LNG와 혼합되어 펌프(33)에 공급된다. 펌프(33)에서 고압으로 압축된 LNG는 기화기(35)에서 외부로부터 공급된 열에 의해 기화된 후 엔진(30)에 공급된다.The recondenser 31 is installed in the second supply line L3 for supplying the LNG stored in the storage tank 10 to the engine 30, and in the recondenser 31, the BOG is cooled and condensed by cold heat of LNG. And then mixed with LNG from the storage tank 10 and supplied to the pump 33. LNG compressed at high pressure in the pump 33 is vaporized by heat supplied from the outside in the vaporizer 35 and then supplied to the engine 30.

BOG 압축기(21)로부터 재액화 장치(20)로 공급되는 증발가스는, BOG 압축기(21)와 재액화 장치(20)와의 사이에 설치되는 열교환기(25)에서 저장탱크(10)로부터의 액화가스와 열교환됨으로써 냉각된다.The boil-off gas supplied from the BOG compressor 21 to the reliquefaction apparatus 20 is liquefied from the storage tank 10 in a heat exchanger 25 provided between the BOG compressor 21 and the reliquefaction apparatus 20. It is cooled by heat exchange with gas.

이 열교환기(25)는 제2 공급 라인(L3)에서 펌프(33)와 기화기(35) 사이에 설치되어, 엔진(30)에 연료로서 공급되는 액화가스의 냉열을 BOG에 전달하는 역할을 수행한다. 열교환기(25)를 통과하면서 BOG에 냉열을 공급한 액화가스는 가열되어 온도가 올라가게 되며, 그만큼 기화기(35)에서 적은 양의 열로도 기화될 수 있게 된다.The heat exchanger 25 is installed between the pump 33 and the vaporizer 35 in the second supply line L3 and serves to transfer the cold heat of the liquefied gas supplied as fuel to the engine 30 to the BOG. do. The liquefied gas supplied with cold heat to the BOG while passing through the heat exchanger 25 is heated to increase the temperature, and the vaporized gas can be vaporized with a small amount of heat in the vaporizer 35.

이와 같이 본 발명에 따르면, 재액화 장치(20)에서 재액화될 BOG는 열교환기(25)를 통과하면서 냉각되어 재액화 장치(20)에서의 전력 소모량을 절감할 수 있는 동시에, 기화기(35)에서 기화될 액화가스는 열교환기(25)를 통과하면서 가열되어 기화기(35)에서의 기화 효율이 개선될 수 있다.As described above, according to the present invention, the BOG to be reliquefied in the reliquefaction apparatus 20 is cooled while passing through the heat exchanger 25 to reduce the power consumption of the reliquefaction apparatus 20, and at the same time, the vaporizer 35 The liquefied gas to be vaporized at may be heated while passing through the heat exchanger 25 to improve the vaporization efficiency at the vaporizer 35.

또한, 분기 라인(L4)은 열교환기(25)의 하류측에서 제1 공급 라인(L1)으로부터 분기된다. 그에 따라 재응축기(31)로 분기되어 공급되는 일부의 BOG 역시 열교환기(25)에서 액화가스와의 열교환을 통하여 냉각된 상태이므로, 재응축기(31)에서의 재응축 효율이 개선될 수 있다.In addition, the branch line L4 branches off from the first supply line L1 on the downstream side of the heat exchanger 25. Accordingly, since some of the BOG branched to the recondenser 31 is also cooled by heat exchange with the liquefied gas in the heat exchanger 25, the recondensation efficiency in the recondenser 31 may be improved.

저장탱크(10)에서의 증발가스 발생량이 많은 경우에는 BOG 압축기(21)를 통하여 BOG를 압축시킨 후 재액화 장치(20)에 전달하고, 필요시 압축된 BOG 중 일부를 재응축기(31)를 통하여 응축시킨 후 엔진(30)에서의 연료로 사용할 수 있다. 이때에는 상술한 바와 같이 열교환기(25)에 의해 BOG가 냉각되기 때문에, 재액화 장치(20) 및 재응축기(31)에서 BOG를 액화시키기 위해 소요되는 에너지를 절감할 수 있다.If the amount of boil-off gas in the storage tank 10 is large, the BOG is compressed through the BOG compressor 21 and then transferred to the reliquefaction apparatus 20, and if necessary, some of the compressed BOG is transferred to the recondenser 31. After condensation through, it can be used as fuel in the engine 30. At this time, since the BOG is cooled by the heat exchanger 25 as described above, the energy required to liquefy the BOG in the reliquefaction apparatus 20 and the recondenser 31 can be reduced.

또한, 저장탱크(10)에서의 증발가스 발생량이 적은 경우, 예를 들어 밸러스트 항해(ballast voyage) 중에는, 발생된 BOG를 전량 BOG 압축기(21)를 통하여 압축시킨 후 재응축기(31)에 전달하여 엔진(30)에서의 연료로 사용한다. 이때 BOG 압축기(21)에서는 BOG를 재응축기(31)에서의 작동압력까지만 승압시키면 되므로 대략 40kW 정도의 적은 전력만을 사용하게 된다.In addition, when the amount of evaporated gas generated in the storage tank 10 is small, for example, during ballast voyage, all the generated BOG is compressed through the BOG compressor 21 and then transferred to the recondenser 31. Used as fuel in the engine 30. In this case, the BOG compressor 21 only needs to boost the BOG up to the operating pressure in the recondenser 31, so that only a small amount of power of about 40 kW is used.

이와 같이 본 발명에 따르면, BOG의 발생량이 많은 평상시에는 BOG 압축기(21)에 의해 BOG를 압축시킨 후 재액화 장치(20)에 공급하여 BOG를 재액화시켜 저장탱크(10)로 회수하는 동시에 발생된 BOG 중 일부를 엔진(30)에서 사용하고, BOG의 발생량이 적은 밸러스트 항해시에는 BOG 압축기(21)에 의해 BOG를 재응축기(31)의 작동압력까지만 승압시킨 후 재응축기(31)에 공급하여 엔진(30)에서 사용한다.As described above, according to the present invention, the BOG is usually compressed by the BOG compressor 21 and then supplied to the reliquefaction apparatus 20 to reliquefy the BOG to be recovered to the storage tank 10. Some of the used BOG is used in the engine 30, and when the ballast sails with a small amount of BOG generation, the BOG is boosted up to the operating pressure of the recondenser 31 by the BOG compressor 21 and then supplied to the recondenser 31. To be used in the engine 30.

따라서, 밸러스트 항해시에는 재액화 장치(20)의 운전을 정지할 수 있으며, 재액화 장치(20)에 포함된 질소 컴팬더(N2 compander)의 구동에 소요되는 전력을 절감할 수 있게 된다.Therefore, the operation of the reliquefaction apparatus 20 can be stopped during the ballast navigation, and the power required for driving the nitrogen compander N2 compander included in the reliquefaction apparatus 20 can be reduced.

이상과 같이 본 발명을, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.As described above, the present invention has been described with reference to the illustrated drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and drawings, and has a general knowledge in the technical field to which the present invention belongs within the claims. Of course, various modifications and variations can be made by them.

10 : 저장탱크, 20 : 재액화 장치, 21 : BOG 압축기, 25 : 열교환기, 30 : 엔진, 31 : 재응축기, 33 : 펌프, 35 : 기화기, L1 : 제1 공급 라인, L2 : 복귀 라인, L3 : 제2 공급 라인, L4 : 분기 라인10: storage tank, 20: reliquefaction apparatus, 21: BOG compressor, 25: heat exchanger, 30: engine, 31: recondenser, 33: pump, 35: vaporizer, L1: first supply line, L2: return line, L3: second supply line, L4: branch line

Claims (17)

액화가스를 수용하기 위한 저장탱크와;
상기 저장탱크에서 발생한 증발가스를 재액화하여 상기 저장탱크로 복귀시키기 위한 재액화 장치와;
상기 저장탱크로부터 상기 재액화 장치에 공급되는 증발가스를 상기 저장탱크로부터의 액화가스와 열교환하여 냉각시키기 위한 열교환기; 를 포함하며,
증발가스 압축기는 상기 저장탱크로부터 상기 재액화 장치에 증발가스를 공급하는 제1 공급 라인에 설치되며, 상기 증발가스 압축기에 의해 처리되는 증발가스의 양이 엔진에서 연료로서 사용되는 증발가스의 양보다 작거나 같을 때 상기 재액화 장치는 운전이 정지되는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리장치.A storage tank for accommodating liquefied gas;
A reliquefaction apparatus for reliquefying the boil-off gas generated in the storage tank to return to the storage tank;
A heat exchanger for cooling the evaporated gas supplied from the storage tank to the reliquefaction apparatus by heat exchange with the liquefied gas from the storage tank; Including;
The boil-off gas compressor is installed in a first supply line for supplying boil-off gas from the storage tank to the reliquefaction apparatus, and the amount of boil-off gas treated by the boil-off gas compressor is greater than the amount of boil-off gas used as fuel in the engine. And the reliquefaction apparatus is stopped when it is less than or equal to. 청구항 1에 있어서,
상기 증발가스 압축기는 상기 저장탱크와 상기 열교환기 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리장치.The method according to claim 1,
The boil-off gas compressor is installed between the storage tank and the heat exchanger. 청구항 1에 있어서,
상기 저장탱크에 수용된 액화가스 및 상기 재액화 장치로 공급되는 증발가스 중 하나 이상을 연료로 사용하는 엔진을 포함하며, 상기 엔진에 공급되는 증발가스는 상기 열교환기를 통과하면서 냉각되는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리장치.The method according to claim 1,
And an engine using at least one of a liquefied gas contained in the storage tank and an evaporated gas supplied to the reliquefaction apparatus as a fuel, wherein the evaporated gas supplied to the engine is cooled while passing through the heat exchanger. Gas treatment device. 청구항 1에 있어서,
상기 열교환기를 통과하면서 냉각된 증발가스는, 상기 저장탱크로부터 상기 재액화 장치에 증발가스를 공급하는 제1 공급 라인에서 분기되는 분기 라인을 통하여 재응축기로 공급되며, 상기 재응축기로 공급된 증발가스는 상기 저장탱크로부터의 액화가스의 냉열을 공급받아 재응축되는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리장치.The method according to claim 1,
The boil-off gas cooled while passing through the heat exchanger is supplied to the recondenser through a branching line branched from the first supply line for supplying the boil-off gas from the storage tank to the reliquefaction apparatus, and the boil-off gas supplied to the recondenser. The boil-off gas treatment apparatus, characterized in that the condensation of the cold heat of the liquefied gas from the storage tank. 청구항 4에 있어서,
상기 재응축기는 상기 저장탱크 내에 저장된 액화가스를 엔진에 공급하는 제2 공급 라인에 설치되는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리장치.The method of claim 4,
And the recondenser is installed in a second supply line for supplying the engine with liquefied gas stored in the storage tank. 청구항 5에 있어서,
상기 제2 공급 라인에는, 상기 재응축기로부터의 액화가스를 압축하기 위한 펌프와, 상기 펌프에 의해 압축되어 전달된 액화가스를 증발시켜 상기 엔진에 공급하기 위한 기화기와, 상기 펌프로부터 상기 기화기에 공급되는 액화가스를 상기 저장탱크로부터 상기 재액화 장치에 공급되는 증발가스와 열교환시키기 위한 상기 열교환기가 설치되는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리장치.The method according to claim 5,
The second supply line includes a pump for compressing the liquefied gas from the recondenser, a vaporizer for evaporating and supplying the liquefied gas delivered by the pump to the engine, and supplied from the pump to the vaporizer. And a heat exchanger for heat-exchanging the liquefied gas with the boil-off gas supplied from the storage tank to the reliquefaction device. 청구항 2에 있어서,
상기 저장탱크에 수용된 액화가스 및 상기 재액화 장치로 공급되는 증발가스 중 하나 이상을 연료로 사용하는 엔진을 포함하는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리장치.The method according to claim 2,
And an engine using at least one of a liquefied gas accommodated in the storage tank and an evaporated gas supplied to the reliquefaction apparatus as a fuel. 삭제delete 삭제delete 액화가스를 수용하고 있는 저장탱크로부터 발생한 증발가스를 처리하기 위한 처리장치로서,
상기 저장탱크에 수용된 액화가스를 연료로서 사용하는 엔진과;
상기 저장탱크에서 발생한 증발가스를 재액화하여 상기 저장탱크로 복귀시키기 위한 재액화 장치와;
상기 저장탱크로부터 상기 재액화 장치에 증발가스를 공급하는 제1 공급 라인과;
상기 제1 공급 라인에 설치되는 증발가스 압축기; 를 포함하며,
상기 증발가스 압축기에 의해 처리되는 증발가스의 양이 엔진에서 연료로서 사용되는 증발가스의 양보다 작거나 같을 때 상기 재액화 장치는 운전이 정지되는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리장치.A treatment apparatus for treating boil-off gas generated from a storage tank containing liquefied gas,
An engine using liquefied gas contained in said storage tank as fuel;
A reliquefaction apparatus for reliquefying the boil-off gas generated in the storage tank to return to the storage tank;
A first supply line for supplying boil-off gas from the storage tank to the reliquefaction apparatus;
An evaporative gas compressor installed in the first supply line; Including;
And the re-liquefaction apparatus is stopped when the amount of boil-off gas treated by the boil-off gas compressor is less than or equal to the amount of boil-off gas used as fuel in the engine. 액화가스를 수용하기 위한 저장탱크가 설치되어 있는 부유식 해상 구조물로서,
상기 저장탱크에서 발생한 증발가스를 재액화 장치에 공급하기 위한 제1 공급 라인과;
액화가스를 연료로서 사용하는 엔진에 액화가스 및 증발가스를 공급하기 위한 제2 공급 라인과;
상기 제1 공급 라인을 통하여 이송되는 증발가스와 상기 제2 공급 라인을 통하여 이송되는 액화가스를 열교환시켜 증발가스의 온도를 하강시키는 동시에 액화가스의 온도를 상승시키기 위한 열교환기와;
제1 공급 라인에 설치되는 증발가스 압축기; 를 포함하며,
상기 증발가스 압축기에 의해 처리되는 증발가스의 양이 엔진에서 연료로서 사용되는 증발가스의 양보다 작거나 같을 때 상기 재액화 장치는 운전이 정지되는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물.Floating offshore structure equipped with a storage tank for receiving liquefied gas,
A first supply line for supplying boil-off gas generated in the storage tank to a reliquefaction apparatus;
A second supply line for supplying liquefied gas and evaporated gas to an engine using liquefied gas as fuel;
A heat exchanger for lowering the temperature of the boil-off gas while increasing the temperature of the boil-off gas by heat-exchanging the boil-off gas conveyed through the first supply line and the liquefied gas conveyed through the second supply line;
An evaporative gas compressor installed in the first supply line; Including;
And the re-liquefaction apparatus is stopped when the amount of boil-off gas treated by the boil-off gas compressor is less than or equal to the amount of boil-off gas used as fuel in the engine. 청구항 11에 있어서,
상기 증발가스 압축기는, 증발가스가 상대적으로 많이 발생하는 정상 항해시에는 증발가스를 압축하여 상기 제1 공급 라인 및 상기 제2 공급 라인 중 적어도 하나의 공급 라인에 공급하고, 증발가스가 상대적으로 적게 발생하는 밸러스트 항해시 증발가스를 압축하여 상기 제2 공급 라인에 공급하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물.The method of claim 11,
The boil-off gas compressor compresses the boil-off gas during normal voyage in which a large amount of boil-off gas is generated, and supplies the boil-off gas to at least one of the first supply line and the second supply line. Floating offshore structure, characterized in that for supplying the second supply line by compressing the boil-off gas generated during ballast sailing. 액화가스를 수용하고 있는 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위한 처리방법으로서,
증발가스가 상대적으로 많이 발생하는 정상 항해시에는 증발가스 압축기에 의해 증발가스를 압축하여 재액화 장치로 공급하며, 증발가스가 상대적으로 적게 발생하는 밸러스트 항해시에는 상기 증발가스 압축기에 의해 증발가스를 압축하여 연료로서 엔진에 공급하는 단계와;
상기 증발가스 압축기에 의해 압축된 증발가스는 열교환기에서 상기 저장탱크로부터의 액화가스와 열교환되어 냉각되는 단계; 를 포함하며,
상기 증발가스 압축기는 상기 저장탱크로부터 상기 재액화 장치에 증발가스를 공급하는 제1 공급 라인에 설치되며, 상기 증발가스 압축기에 의해 처리되는 증발가스의 양이 엔진에서 연료로서 사용되는 증발가스의 양보다 작거나 같을 때 상기 재액화 장치는 운전이 정지되는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리방법.As a treatment method for treating boil-off gas generated in a storage tank containing liquefied gas,
During normal voyages where relatively large amounts of boil-off gas are generated, the boil-off gas is compressed by the boil-off gas compressor and supplied to the reliquefaction apparatus. Compressing and feeding the engine as fuel;
The boil-off gas compressed by the boil-off gas compressor is cooled by heat-exchanging with liquefied gas from the storage tank in a heat exchanger; Including;
The boil-off gas compressor is installed in a first supply line for supplying boil-off gas from the storage tank to the reliquefaction apparatus, and the boil-off gas treated by the boil-off gas compressor is an amount of boil-off gas used as fuel in an engine. The reliquefaction apparatus is characterized in that the operation is stopped when less than or equal to the boil-off gas treatment method. 삭제delete 청구항 13에 있어서,
정상 항해시에는 상기 증발가스 압축기에 의해 압축된 증발가스가 상기 재액화 장치 및 상기 엔진에 동시에 공급되는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리방법.The method according to claim 13,
In the normal voyage, the boil-off gas compressed by the boil-off gas compressor is supplied to the reliquefaction apparatus and the engine at the same time. 청구항 13에 있어서,
상기 열교환기에서 냉각된 후 상기 엔진에 공급되는 증발가스는 상기 저장탱크로부터의 액화가스와 혼합되어 재응축되며, 재응축된 증발가스 및 상기 저장탱크로부터의 액화가스는 함께 압축되고 기화되어 상기 엔진에 공급되는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리방법.The method according to claim 13,
After cooling in the heat exchanger, the boil-off gas supplied to the engine is mixed with the liquefied gas from the storage tank and recondensed. The re-condensed boil-off gas and the liquefied gas from the storage tank are compressed and vaporized together. Evaporation gas treatment method characterized in that it is supplied to. 액화가스를 수용하고 있는 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위한 처리방법으로서,
상기 저장탱크에서 배출된 증발가스를 증발가스 압축기에서 압축시키는 단계와;
상기 증발가스 압축기에서 압축된 증발가스를 재액화 장치에서 재액화시키는 단계와;
상기 증발가스 압축기에서 압축된 증발가스 중 일부 또는 전부를 재응축기에서 상기 저장탱크에 수용된 액화가스의 냉열로 재응축시킨 후 엔진에 연료로서 공급하는 단계와;
상기 재액화 장치나 상기 재응축기로 공급되는 증발가스와 상기 재응축기를 통과한 액화가스를 열교환기에서 열교환시켜 증발가스의 온도를 하강시키는 동시에 액화가스의 온도를 상승시키는 단계; 를 포함하며,
상기 증발가스 압축기에 의해 처리되는 증발가스의 양이 상기 엔진에서 연료로서 사용되는 증발가스의 양보다 작거나 같을 때 상기 재액화 장치는 운전이 정지되는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리방법.As a treatment method for treating boil-off gas generated in a storage tank containing liquefied gas,
Compressing the boil-off gas discharged from the storage tank in an boil-off gas compressor;
Re-liquefying the boil-off gas compressed in the boil-off gas compressor in a re-liquefaction apparatus;
Recondensing some or all of the boil-off gas compressed in the boil-off gas compressor with cold heat of the liquefied gas contained in the storage tank in the re-condenser and supplying the engine as fuel;
Exchanging the evaporated gas supplied to the reliquefaction apparatus or the recondenser and the liquefied gas having passed through the recondenser in a heat exchanger to lower the temperature of the evaporated gas and at the same time increase the temperature of the liquefied gas; Including;
And the reliquefaction apparatus is stopped when the amount of boil-off gas treated by the boil-off compressor is less than or equal to the amount of boil-off gas used as fuel in the engine.
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