KR101241472B1 - 연료 공급가스 재순환을 이용한 연료 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기화기에 의해 기화된 LNG 가스 중 일부를 압력 유지 압축기를 사용하여 LNG 기화기를 재통과시켜 열교환시킨 다음 LNG 저장용기 내부로 공급하여 LNG 저장용기 내부의 압력을 조절할 수 있도록 하는 연료 공급가스 재순환을 이용한 연료 공급장치에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은, 선박 엔진과 연결되어 내부에 저장된 LNG 가스를 엔진에 공급하는 LNG 저장용기; 상기 LNG 저장용기와 선박 엔진 사이에 설치되어 LNG 저장용기로부터 공급되는 LNG를 기화시키는 LNG 기화기; 상기 LNG 기화기와 LNG 저장용기 사이에 설치되어 상기 LNG 저장용기에 저장된 LNG를 설정된 압력까지 가압하여 LNG 기화기로 공급하는 LNG 유량 제어밸브; 상기 LNG 기화기에서 선박 엔진으로 공급되는 기화된 LNG 가스 중 일부를 LNG 기화기로 재순환시킬 수 있도록 일측은 상기 LNG 기화기와 선박 엔진 사이에 연결되며, 타측은 상기 LNG 기화기와 연결되는 압력 유지 압축기; 및 상기 LNG 기화기와 LNG 저장용기를 연결하는 기화가스 공급라인;으로 구성될 수 있다.

Description

연료 공급가스 재순환을 이용한 연료 공급장치{Fuel gas supply system using recycled production gas}

본 발명은 연료 공급가스 재순환을 이용한 연료 공급장치에 관한 것으로, 특히 기화기에 의해 기화된 LNG 가스 중 일부를 압력 유지 압축기를 사용하여 LNG 기화기를 재통과시켜 열교환시킨 다음 LNG 저장용기 내부로 공급하여 LNG 저장용기 내부의 압력을 조절할 수 있도록 하는 연료 공급가스 재순환을 이용한 연료 공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 LNG를 선박 연료로 사용하는 엔진 시스템의 연료 공급장치는 고압 엔진 시스템의 경우 LNG 저장용기 저장된 LNG를 LNG 고압 펌프로 압축 후 LNG 기화기를 통해 기화한 후 기화된 연료가스를 온도 및 압력 조절을 통해 엔진에 공급하거나 또는 비교적 저압일 경우 LNG 기화기를 통해 LNG를 기화 후 범용 압축기를 통해 엔진에 필요한 압력까지 압축 후 필요에 따라 온도 조절 후 엔진에 연료 가스를 공급한다. 이때 상기 LNG 저장용기는 LNG를 일정압력에서 저장하게 된다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 일반적인 LNG를 선박 연료로 사용하는 엔진 시스템의 연료 공급장치는 상기 LNG 저장용기 내부에 저장된 LNG를 선박 엔진에 지속적이고 안정적으로 공급하기 위하여 LNG 저장용기 내부의 압력을 일정 압력 이상으로 유지해야 하며, 이로 인하여 LNG 저장용기에 메이크 업(Make-up) 가스(LNG 저장용기 재주입 가스)를 별도로 생산 및 제어해야 함으로써 메이크 업 가스의 생산 및 제어를 위한 추가적인 별도의 기화기가 필요하였다.

상술한 바와 같이 종래의 일반적인 LNG를 선박 연료로 사용하는 고압가스 엔진 시스템의 연료 공급장치는 메이크 업 가스의 생산 및 제어를 위한 추가적인 별도의 기화기가 필요함으로써 이를 위한 추가적인 배관이 필요하여 그 제작비용이 상승된다는 문제점이 있었다.

그리고, 상기와 같이 추가적인 기화기와 배관을 필요로 함으로써 장비의 소형화가 이루어지지 않아 설치 시 선박의 적재공간을 많이 차지한다는 문제점이 있었다.

또한, 상술한 바와 같은 종래의 연료 공급장치는 추가적인 기화기를 별도로 가동시켜야 함으로써 운전비의 상승을 초래함은 물론, 추가적인 기화기와 배관의 설치로 인하여 유지 보수비용 또한 상승된다는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 LNG 기화기에 의해 기화되어 선박 엔진으로 공급되는 기화된 LNG 가스 중 일부를 LNG 저장 용기로 재순환시켜 LNG 저장 용기 내부의 압력을 조절할 수 있도록 하여 장치 전체의 구조를 단순화하여 소형화가 가능하며 선박의 적재 공간 차지를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 별도의 메이크업 가스의 생산 및 제어를 위한 추가적인 기화기의 설치가 필요 없는 연료 공급가스 재순환을 이용한 연료 공급장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 연료 공급장치는, 선박 엔진과 연결되어 내부에 저장된 LNG 가스를 엔진에 공급하는 LNG 저장용기; 상기 LNG 저장용기와 선박 엔진 사이에 설치되어 LNG 저장용기로부터 공급되는 LNG를 기화시키는 LNG 기화기; 상기 LNG 기화기와 LNG 저장용기 사이에 설치되어 상기 LNG 저장용기에 저장된 LNG를 설정된 압력까지 가압하여 LNG 기화기로 공급하는 LNG 유량 제어밸브; 상기 LNG 기화기에서 선박 엔진으로 공급되는 기화된 LNG 가스 중 일부를 LNG 기화기로 재순환시킬 수 있도록 일측은 상기 LNG 기화기와 선박 엔진 사이에 연결되며, 타측은 상기 LNG 기화기와 연결되는 압력 유지 압축기; 및 상기 LNG 기화기와 LNG 저장용기를 연결하는 기화가스 공급라인;으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 LNG 기화기와 선박 엔진 사이에는 LNG 기화기로부터 배출되어 선박 엔진과 압력 유지 압축기로 공급되는 기화된 LNG 가스를 설정된 압력으로 압축하는 연료가스 압축기가 더 설치될 수 있다.

또한, 상기 연료가스 압축기와 선박엔진 사이에는 연료가스 압축기를 통해 압축되어 선박 엔진과 압력 유지 압축기로 공급되는 LNG 가스를 설정된 온도로 가열하는 히터가 더 설치될 수 있다.

한편, 상기 LNG 저장용기는, 컨테인먼트(Containment)형태 또는 압력 용기 형태인 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 연료 공급가스 재순환을 이용한 연료 공급장치는, LNG 기화기를 통해 기화되어 연료가스 압축기와 히터를 순차적으로 거쳐 선박 엔진으로 공급되는 기화된 LNG 가스 중 일부를 압력 유지 압축기를 통해 압력을 조절하여 LNG 기화기를 거쳐 LNG 저장용기 내부로 재순환시킴으로써 LNG 연료 공급 장치의 단순화와 안정적인 운전이 가능하여 이에 따른 장치비의 절감과 더불어 소형화가 가능하며 관련 배관 작업의 단순화로 선박의 적재 공간 차지를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 연료 공급가스 재순환을 이용한 연료 공급장치는, 종래의 연료 공급장치와는 달리 LNG 저장용기의 압력 조절을 위해 LNG 기화가스 중 일부를 사용하여 별도의 메이크 업(Make-up) 가스(LNG 저장용기 재주입 가스)의 생산 및 제어를 위한 추가적인 별도의 기화기가 필요 없을 뿐만 아니라 이에 따라 전체 장비가 단순해져 관련 장비의 설치비가 절감되는 장점이 있으므로 장치의 신뢰도를 향상시킴과 동시에 운전비용과 유지 보수비용을 절감할 수 있는 효과가 있어 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 연료 공급장치를 설명하기 위한 구성도

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 연료 공급장치를 설명하기 위한 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 연료 공급장치는, LNG 저장용기(10), LNG 기화기(11), LNG 유량 제어밸브(12), 연료가스 압축기(17), 히터(16), 압력 유지 압축기(13), 기화가스 공급라인(14)으로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 연료 공급장치의 LNG 저장용기는 선박 엔진(15)과 연결되어 내부에 저장된 LNG 가스를 선박 엔진(15)에 공급하게 되는 것이며, 상기와 같은 LNG 저장용기(10)로는 LNG 저장 설비로 기존 LNG선에 채택되어 사용되어지고 있는 컨테인먼트(Containment)형을 사용하거나 압력 용기형을 사용할 수 있다.

상기 LNG 기화기(11)는 상기 LNG 저장용기(10)와 선박 엔진(15) 사이에 설치되어 상기 LNG 저장용기(10)로부터 공급되는 LNG를 연료 가스로 기화시켜 선박 엔진(15)에 공급하게 된다.

상기 LNG 유량 제어밸브(12)는 상기 LNG 기화기(11)와 LNG 저장용기(10) 사이에 설치되어 설정된 공급 유량에 따라 개폐되어 상기 LNG 저장용기(10)에 저장된 LNG를 설정된 LNG 기화기(11)로 공급한다.

상기 연료가스 압축기(17)는, 상기 LNG 기화기(11)를 통해 기화되어 선박의 추진 연료로 사용하기 위해 선박엔진(15)으로 공급되는 기화된 LNG 가스를 설정된 압력으로 압축하여 선박엔진(15)으로 공급할 수 있도록 상기 LNG 기화기(11)와 선박 엔진(15) 사이에 설치된다.

상기 히터(16)는, 상기 LNG 기화기(11)로부터 배출되어 선박 엔진(15)과 압력 유지 압축기(13)로 공급되는 기화된 LNG 가스를 한 번 더 가열할 수 있도록 연료가스 압축기(17)와 선박 엔진(15) 사이에 설치된다.

상기 압력 유지 압축기(13)는 상기 LNG 기화기(11)에서 연료가스 압축기(17)와 히터(16)를 순차적으로 거쳐 선박 엔진(15)으로 공급되는 기화된 LNG 가스 중 일부를 상기 LNG 기화기(11)로 재순환시킬 수 있도록 일측은 상기 히터(16)와 선박 엔진(15) 사이에 연결되며, 타측은 상기 LNG 기화기(11)와 연결되어, 상기 LNG 저장 용기(10)의 압력에 따라 LNG 기화기(11)로부터 연료가스 압축기(17)와 히터(16)를 순차적으로 거쳐 선박 엔진(15)으로 공급되는 기화된 LNG 가스의 일부를 상기 LNG 기화기(11)로 재순환시켜 LNG 유량 제어밸브(12)에 의해 LNG 기화기(11)로 공급되는 LNG와 열교환 된 후 기화가스 공급라인(14)을 통해 기화된 LNG 가스를 LNG 저장 용기(10)로 공급하여 지속적이고 안정적인 LNG 공급을 할 수 있도록 LNG 저장용기(10) 내부의 압력을 조절하게 된다.

상기 기화가스 공급라인(14)은 상술한 바와 같이 상기 LNG 기화기(11)와 LNG 저장용기(10)를 연결하여 LNG 기화기(11)에 의해 열교환된 기화된 LNG 가스를 LNG 저장용기(10) 내부로 공급하는 것이다.

다시, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 연료 공급장치의 작용 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 연료 공급가스 재순환을 이용한 연료 공급장치는 LNG 저장용기(10)에 저장되어 있는 LNG를 선박의 추진 연료로 사용하기 위해서 먼저 LNG 유량 제어밸브(12)를 작동시켜 상기 LNG 저장용기(10) 내부에 저장되어 있는 LNG를 설정된 유량으로 LNG 기화기(11)로 공급하게 된다.

상기와 같이 LNG 기화기(11)로 공급된 LNG는 상기 LNG 기화기(11)를 통과하면서 열 교환되어 기화된 후, 선박 엔진(15)에 공급되는 LNG 연료가스의 용이한 압력 조절을 위해 연료가스 압축기(17)로 공급되어 선박의 추진 연료 설정 압력으로 압축된 다음, 히터(16)를 거쳐 상기 히터(16)에 의해 설정온도까지 가열된 후 선박 엔진(15)으로 공급되어 선박의 추진 연료로 사용된다.

이때, 상기 LNG 기화기(11)에 의해 열교환 된 후 연료가스 압축기(17)와 히터(16)를 순차적으로 거친 후 선박 엔진(15)으로 공급되는 기화된 LNG 가스 중 일부는 압력 유지 압축기(13)를 통해 LNG 기화기(11)로 공급되어 LNG 유량 제어밸브(12)에 의해 LNG 저장용기(10)로부터 LNG 기화기(11)로 공급되는 LNG와 열 교환 된 다음, 기화가스 공급라인(14)을 통해 LNG 저장용기(10) 내부로 공급되어 지속적이고 안정적인 LNG 공급을 위하여 LNG 저장용기(10)의 압력을 조절하게 된다.

상기와 같이 LNG 저장용기(10) 내부에 기화된 LNG 가스를 공급하여 LNG 저장용기(10) 내부의 압력을 조절하는 상기 압력 유지 압축기(13)는 상기 LNG 저장용기(10) 내부의 압력이 설정압력 이하일 경우에만 작동되어 상기 LNG 기화기(11)에 의해 열 교환 된 후 연료가스 압축기(17)와 히터(16)를 순차적으로 거쳐 선박 엔진(15)으로 공급되는 기화된 LNG 가스 중 일부를 LNG 저장용기(10) 내부로 공급하여 LNG 저장용기(10) 내부 압력이 설정된 압력이 되도록 기화된 LNG 가스의 압력과 유량을 조절하여 LNG 저장용기(10) 내부로 공급할 수 있도록 한다. 즉, 상기 압력 유지 압축기(13)는 상기 LNG 저장용기(10) 내 압력 정보에 의해 운전이 제어되는 것이다.

그리고, LNG 저장용기(10) 내부로 순환되는 재순환 LNG 기화가스의 온도 조절은 상술한 바와 같이 LNG 기화기(11)에서 LNG와의 열 교환을 통해서 이루어지는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 연료 공급가스 재순환을 이용한 연료 공급장치는, LNG 기화기(11)를 통해 기화되어 연료가스 압축기(17)와 히터(16)를 순차적으로 거쳐 선박 엔진(15)으로 공급되는 기화된 LNG 가스 중 일부를 압력 유지 압축기(13)를 통해 압력을 조절하여 LNG 기화기(11)를 거쳐 LNG 저장용기(10) 내부로 재순환시킴으로써 LNG 연료 공급장치의 단순화와 안정적인 운전이 가능하여 이에 따른 장치비의 절감과 더불어 소형화가 가능하며 관련 배관 작업의 단순화로 선박의 적재 공간 차지를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

또한, 종래의 연료 공급장치와는 달리 LNG 저장용기(10)의 압력 조절을 위해 LNG 기화가스 중 일부를 사용하여 별도의 메이크 업(Make-up) 가스(LNG 저장용기 재주입 가스)의 생산 및 제어를 위한 추가적인 기화기가 필요 없을 뿐만 아니라 이에 따라 전체 장비가 단순해져 관련 장비의 설치비가 절감되는 장점이 있으므로 장치의 신뢰도를 향상시킴과 동시에 운전비용과 유지 보수비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 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 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(10) : LNG 저장용기 (11) : LNG 기화기
(12) : LNG 유량 제어밸브 (13) : 압력 유지 압축기
(14) : 기화가스 공급라인 (15) : 선박 엔진
(16) : 히터 (17) : 연료가스 압축기

Claims (4)

1. 선박 엔진(15)과 연결되어 내부에 저장된 LNG 가스를 엔진에 공급하는 LNG 저장용기(10);
   상기 LNG 저장용기(10)와 선박 엔진(15) 사이에 설치되어 LNG 저장용기(10)로부터 공급되는 LNG를 기화시키는 LNG 기화기(11);
   상기 LNG 기화기(11)와 LNG 저장용기(10) 사이에 설치되어 상기 LNG 저장용기(10)에 저장된 LNG를 설정된 압력까지 가압하여 LNG 기화기(11)로 공급하는 LNG 유량 제어밸브(12);
   상기 LNG 기화기(11)에서 선박 엔진(15)으로 공급되는 기화된 LNG 가스 중 일부를 LNG 기화기(11)로 재순환시킬 수 있도록 일측은 상기 LNG 기화기(11)와 선박 엔진(15) 사이에 연결되며, 타측은 상기 LNG 기화기(11)와 연결되는 압력 유지 압축기(13);
   상기 LNG 기화기(11)와 LNG 저장용기(10)를 연결하는 기화가스 공급라인(14);
   상기 LNG 기화기(11)와 선박 엔진(15) 사이에 위치하도록 설치되어 LNG 기화기(11)로부터 배출되어 선박 엔진(15)과 압력 유지 압축기(13)로 공급되는 기화된 LNG 가스를 설정된 압력으로 압축하는 연료가스 압축기(17);
   상기 연료가스 압축기(17)와 선박엔진(15) 사이에 설치되어, 연료가스 압축기(17)를 통해 압축된 후 선박 엔진(15)과 압력 유지 압축기(13)로 공급되는 LNG 가스를 설정된 온도로 가열하는 히터(16);를 포함하여 구성되어,
   상기 선박 엔진(15)으로 공급되는 기화된 LNG 가스 중 일부가, 압력 유지 압축기(13)를 통해 LNG 기화기(11)로 공급되어, LNG 유량 제어밸브(12)에 의해 LNG 저장용기(10)로부터 LNG 기화기(11)로 공급되는 LNG와 열 교환 된 후, 기화가스 공급라인(14)을 통해 LNG 저장용기(10) 내부로 공급되도록 한 것을 특징으로 하는 연료 공급가스 재순환을 이용한 연료 공급장치.
   
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