KR101277811B1

KR101277811B1 - Lng 연료 공급 시스템

Info

Publication number: KR101277811B1
Application number: KR1020130029591A
Authority: KR
Inventors: 허희승
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2013-03-20
Filing date: 2013-03-20
Publication date: 2013-06-21
Anticipated expiration: 2033-03-20

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템은, LNG 저장탱크로부터 엔진까지 연결된 연료 공급 라인; 상기 연료 공급 라인 상에 마련되며, 상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 LNG를 가압하는 부스팅 펌프; 상기 부스팅 펌프의 입구와 출구의 압력을 감지하는 감지센서; 및 상기 부스팅 펌프로부터 배출된 상기 LNG를 고압으로 가압하는 고압 펌프를 포함하고, 상기 부스팅 펌프는, 상기 감지센서에 의해 상기 부스팅 펌프의 입구와 출구의 차압이 일정값 이하로 떨어지면 강제적으로 부하를 증가시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 LNG 연료 공급 시스템은, LNG 저장탱크로부터 배출된 LNG가 부스팅 펌프로 유입되는 과정에서 BOG의 기포가 부스팅 펌프의 입구를 틀어막지 못하도록 기포를 제거하여, 선행가동인 프라임(prime)가동이나 쿨다운가동에 영향을 미치지 못하도록 함에 따라, LNG 연료 공급 시스템이 원활히 가동될 수 있다.

Description

LNG 연료 공급 시스템{A Fuel Gas Supply System of Liquefied Natural Gas}

본 발명은 LNG 연료 공급 시스템에 관한 것이다.

선박은 대량의 광물이나 원유, 천연가스, 또는 몇천 개 이상의 컨테이너 등을 싣고 대양을 항해하는 운송수단으로서, 강철로 이루어져 있고 부력에 의해 수선면에 부유한 상태에서 프로펠러의 회전을 통해 발생되는 추력을 통해 이동한다.

이러한 선박은 엔진을 구동함으로써 추력을 발생시키는데, 이때 엔진은 가솔린 또는 디젤을 사용하여 피스톤을 움직여서 피스톤의 왕복운동에 의해 크랭크 축이 회전되도록 함으로써, 크랭크 축에 연결된 샤프트가 회전되어 프로펠러가 구동되도록 하는 것이 일반적이었다.

그러나 최근에는, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)를 운반하는 LNG 운반선에서 LNG를 연료로 사용하여 엔진을 구동하는 LNG 연료공급 방식이 사용되고 있으며, 이와 같이 엔진의 연료로 LNG를 사용하는 방식은 LNG 운반선 외의 다른 선박에도 적용되고 있다.

일반적으로, LNG는 청정연료이고 매장량도 석유보다 풍부하다고 알려져 있고, 채광과 이송기술이 발달함에 따라 그 사용량이 급격히 증가하고 있다. 이러한 LNG는 주성분인 메탄을 1기압 하에서 -162℃도 이하로 온도를 내려서 액체 상태로 보관하는 것이 일반적인데, 액화된 메탄의 부피는 표준상태인 기체상태의 메탄 부피의 600분의 1 정도이고, 비중은 0.42로 원유비중의 약 2분의 1이 된다.

그러나 엔진이 구동되기 위해 필요한 온도 및 압력 등은, 탱크에 저장되어 있는 LNG의 상태와는 다를 수 있다. 따라서 최근에는 액체 상태로 저장되는 LNG의 온도 및 압력 등을 제어하여 엔진에 공급하는 기술에 대하여, 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 BOG의 기포를 제거하여 부스팅 펌프에 충분한 차압이 걸리도록 할 수 있는 LNG 연료 공급 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템은, LNG 저장탱크로부터 엔진까지 연결된 연료 공급 라인; 상기 연료 공급 라인 상에 마련되며, 상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 LNG를 가압하는 부스팅 펌프; 상기 부스팅 펌프의 입구와 출구의 압력을 감지하는 감지센서; 및 상기 부스팅 펌프로부터 배출된 상기 LNG를 고압으로 가압하는 고압 펌프를 포함하고, 상기 부스팅 펌프는, 상기 감지센서에 의해 상기 부스팅 펌프의 입구와 출구의 차압이 일정값 이하로 떨어지면 강제적으로 부하를 증가시키는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 부스팅 펌프는 부하를 증가시켜 입구에 발생된 기포를 제거하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 부하를 증가시켜 상기 기포가 강제적으로 내부에 주입된 후 출구로 배출되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기포는, 시스템 정지시 상기 연료 공급 라인에 잔류한 상기 LNG가 외부 침투열에 의해 가열되어 발생하는 BOG인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부스팅 펌프는, 상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 상기 LNG를 1bar 내지 25bar로 가압하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고압 펌프는, 상기 LNG를 200bar 내지 400bar로 압축하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고압 펌프와 상기 엔진 사이의 상기 연료 공급 라인 상에 마련되며, 상기 고압 펌프로부터 배출된 상기 LNG를 가열하는 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 LNG 연료 공급 시스템은, LNG 저장탱크로부터 배출된 LNG가 부스팅 펌프로 유입되는 과정에서 BOG의 기포가 부스팅 펌프의 입구를 틀어막지 못하도록 기포를 제거하여, 선행가동인 프라임(prime)가동이나 쿨다운가동에 영향을 미치지 못하도록 함에 따라, LNG 연료 공급 시스템이 원활히 가동될 수 있다.

도 1은 종래의 LNG 연료 공급 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템에서 LNG 저장탱크의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템의 개념도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 LNG 연료 공급 시스템의 개념도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 LNG 연료 공급 시스템(1)은 LNG 저장탱크(10), 엔진(20), 펌프(30), 열교환기(50)를 포함한다. 이때 펌프(30)는 부스팅 펌프(Boosting Pump; 31)와, 고압 펌프(High Pressure Pump; 32)를 포함할 수 있다. 이하 본 명세서에서, LNG는 편의상 액체 상태인 NG(Natural Gas) 뿐만 아니라 초임계 상태 등인 NG를 모두 포괄하는 의미로 사용될 수 있다.

종래의 LNG 연료 공급 시스템(1)은, 부스팅 펌프(31)가 LNG 저장탱크(10)로부터 연료 공급 라인(21)을 통해 배출되는 LNG를 수 내지 수십 bar로 가압한 뒤, 고압 펌프(32)가 엔진(20)에서 요구하는 압력(일례로 200bar 내지 400bar)으로 LNG를 가압하여 열교환기(50)에 공급한다. 이후 열교환기(50)는 펌프(30)로부터 공급받은 LNG의 온도를 높인 뒤 초임계 상태의 LNG가 엔진(20)에 공급되도록 할 수 있다. 이때 엔진(20)에 공급되는 LNG는 200bar 내지 400bar의 압력을 가지며 30도 내지 60도의 온도를 갖는 초임계 상태일 수 있다.

이때 고압 펌프(32)에는 일정한 유량의 LNG가 공급되어야 하며, 고압 펌프(32)가 요구하는 유량은 NPSHr(Net Positive Suction Head)로 표현된다. 고압 펌프(32)에 일정량의 LNG가 유입되지 않으면 공동현상(Cavitation)이 발생하여 고압 펌프(32)가 파손될 수 있으므로, 고압 펌프(32)의 요구 유량을 만족시키는 것이 매우 중요하다.

따라서 종래에는 고압 펌프(32)의 요구 유량을 지속적으로 만족시키기 위해, 고압 펌프(32)의 전단에 부스팅 펌프(31)를 배치하고, 부스팅 펌프(31)가 LNG 저장탱크(10)로부터 배출되는 LNG를 가압한 후 고압 펌프(32)에 전달하도록 함으로써, 고압 펌프(32)의 파손을 방지하였다.

그러나 이 경우 고압 펌프(32)의 요구 유량을 일정하게 맞추기 위한 부스팅 펌프(31)의 가동 제어가 상당히 어려우며, 부스팅 펌프(31)의 배출 유량이 고압 펌프(32)의 NPSHr과 상이해질 경우 고압 펌프(32)의 파손 위험이 여전히 존재한다는 문제가 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템의 개념도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템에서 LNG 저장탱크의 단면도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템(100)은, LNG 저장탱크(10), 엔진(20), 부스팅 펌프(130), 감지센서(136), 고압 펌프(32) 및 열교환기(50)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서 LNG 저장탱크(10), 엔진(20), 열교환기(50) 등은 종래의 LNG 연료 공급 시스템(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.

LNG 저장탱크(10)는, 엔진(20)에 공급될 LNG를 저장한다. LNG 저장탱크(10)는 LNG를 액체상태로 보관하여야 하는데, 이때 LNG 저장탱크(10)는 압력 탱크 형태를 가질 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, LNG 저장탱크(10)는, 외조 탱크(11), 내조 탱크(12), 단열부(13)를 포함한다. 외조 탱크(11)는 LNG 저장탱크(10)의 외벽을 이루는 구조로서, 스틸로 형성될 수 있으며, 단면이 다각형 형태일 수 있다.

내조 탱크(12)는, 외조 탱크(11)의 내부에 구비되며, 서포트(Support; 14)에 의해 외조 탱크(11)의 내부에 지지 설치될 수 있다. 이때 서포트(14)는 내조 탱크(12)의 하단에 구비될 수 있고, 물론 내조 탱크(12)의 좌우 유동을 억제하기 위해 내조 탱크(12)의 측면에도 구비될 수 있다.

내조 탱크(12)는 스테인레스 재질로 형성될 수 있으며, 5bar 내지 10bar(일례로 6bar)의 압력을 견딜 수 있도록 설계될 수 있다. 내조 탱크(12)를 이와 같이 일정 압력에 견딜 수 있도록 설계하는 것은, 내조 탱크(12)의 내부에 구비된 LNG가 증발되어 증발가스가 생성됨에 따라 내조 탱크(12)의 내압이 상승될 수 있기 때문이다.

내조 탱크(12)의 내부에는 배플(Baffle; 15)이 구비될 수 있다. 배플(15)은 격자 형태의 플레이트를 의미하며, 배플(15)이 설치됨에 따라 내조 탱크(12) 내부의 압력은 고르게 분포되어 내조 탱크(12)가 일부분에 집중 압력을 받는 것을 방지할 수 있다.

단열부(13)는, 내조 탱크(12)와 외조 탱크(11)의 사이에 구비되며 외부 열에너지가 내조 탱크(12)로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 이때 단열부(13)는 진공상태일 수 있다. 단열부(13)를 진공으로 형성함에 따라, LNG 저장탱크(10)는 일반적인 탱크와 비교할 때 높은 압력에 더욱 효율적으로 견뎌낼 수 있다. 일례로 LNG 저장탱크(10)는 진공의 단열부(13)를 통해 5bar 내지 20bar의 압력을 버텨낼 수 있다.

이와 같이 본 실시예는 진공 형태의 단열부(13)를 외조 탱크(11)와 내조 탱크(12) 사이에 구비하는 압력 탱크형 LNG 저장탱크(10)를 사용함으로써, 증발가스의 발생을 최소화할 수 있고, 내압이 상승하더라도 LNG 저장탱크(10)가 파손되는 등의 문제가 일어나는 것을 미연에 방지할 수 있다.

엔진(20)은, LNG 저장탱크(10)로부터 공급되는 LNG를 통해 구동되어 추력을 발생시킨다. 이때 엔진(20)은 MEGI 엔진일 수 있고, 이중연료 엔진일 수도 있다.

엔진(20)이 이중연료 엔진일 경우, LNG와 오일이 혼합되어 공급되지 않고 LNG 또는 오일이 선택적으로 공급될 수 있다. 이는 연소 온도가 상이한 두 물질이 혼합 공급되는 것을 차단하여, 엔진(20)의 효율이 떨어지는 것을 방지하기 위함이다.

엔진(20)은 LNG의 연소에 의해 실린더(도시하지 않음) 내부의 피스톤(도시하지 않음)이 왕복운동 함에 따라, 피스톤에 연결된 크랭크 축(도시하지 않음)이 회전되고, 크랭크 축에 연결되는 샤프트(도시하지 않음)가 회전될 수 있다. 따라서 엔진(20) 구동 시 최종적으로 샤프트에 연결된 프로펠러(도시하지 않음)가 회전함에 따라, 선체가 전진 또는 후진하게 된다.

물론 본 실시예에서 엔진(20)은 프로펠러를 구동하기 위한 엔진(20)일 수 있으나, 발전을 위한 엔진(20) 또는 기타 동력을 발생시키기 위한 엔진(20)일 수 있다. 즉 본 실시예는 엔진(20)의 종류를 특별히 한정하지 않는다. 다만 엔진(20)은 LNG의 연소에 의해 구동력을 발생시키는 내연기관일 수 있다.

LNG 저장탱크(10)와 엔진(20) 사이에는 LNG를 전달하는 연료 공급 라인(21)이 설치될 수 있고, 연료 공급 라인(21)에는 부스팅 펌프(130), 고압 펌프(32) 및 열교환기(50) 등이 구비되어 LNG가 엔진(20)에 공급되도록 할 수 있다.

이때 연료 공급 라인(21)에는 연료 공급 밸브(부호 도시하지 않음)가 설치되어, 연료 공급 밸브의 개도 조절에 따라 LNG의 공급량이 조절될 수 있다.

부스팅 펌프(130)는 LNG 저장탱크(10)와 고압 펌프(32) 사이의 연료 공급 라인(21) 상에 마련될 수 있으며, 고압 펌프(32)에 충분한 양의 LNG가 공급되도록 하여 고압 펌프(32)의 공동현상(cavitation)을 방지한다. 또한 부스팅 펌프(130)는 LNG 저장탱크(10)로부터 LNG를 빼내어서 LNG를 수 내지 수십 bar 이내로 가압할 수 있으며, 부스팅 펌프(130)를 거친 LNG는 1bar 내지 25bar로 가압될 수 있다.

LNG 저장탱크(10)에 저장된 LNG는 액체 상태에 놓여있다. 이때 부스팅 펌프(130)는 LNG 저장탱크(10)로부터 배출되는 LNG를 가압하여 압력 및 온도를 다소 높일 수 있으며, 부스팅 펌프(130)에 의해 가압된 LNG는 여전히 액체 상태일 수 있다.

예를 들어, 본 실시예의 LNG 연료 공급 시스템(100)의 동작이 멈춘 상태에서 연료 공급 라인(21)에는 LNG로 채워져 있어, 저온의 LNG가 상온과 접촉하여 BOG가 발생함에 따라, LNG 연료 공급 시스템(100)이 멈춘 상태에서 가동이 시작되는 프라임(prime) 가동이나, 열침투방지를 위해 연료 공급 라인(21)을 미리 식혀놓는 쿨다운 가동이 되면, 기포가 부스팅 펌프(130)의 입구를 막게 되므로, 부스팅 펌프(130)는 충분한 차압이 걸리지 않아 트립(trip, shutdown)될 수 있다. 여기서, 기포는 LNG 연료 공급 시스템(100) 정지시 연료 공급 라인(21)에 잔류한 LNG가 외부 침투열에 의해 가열되어 발생하는 BOG일 수 있다.

이를 방지하기 위해, 본 실시예에서 부스팅 펌프(130)는, 감지센서(136)에 의해 부스팅 펌프(130)의 입구와 출구의 차압이 일정값(관리자에 의해 설정될 수 있음) 이하로 떨어지면 강제적으로 부하를 증가시켜 기포를 제거한다. 예를 들어, 부스팅 펌프(130)가 평시에는 70%의 부하로 가동되고, 감지센서(136)에 의해 차압이 떨어지는 것을 감지하면 90% 내지 100% 범위 내의 부하로 부스팅 펌프(130)가 가동될 수 있다.

부스팅 펌프(130)의 부하가 증가되면, 부스팅 펌프(130) 내부의 변화에 의해 기포가 강제적으로 부스팅 펌프(130)로 주입된 후 출구로 배출될 수 있고, 이에 따라, 부스팅 펌프(130)의 차압이 충분히 걸릴 수 있게 된다.

감지센서(136)는 부스팅 펌프(130)의 입구와 출구의 압력을 감지한다. 일 예로, 감지센서(136)는 일반적인 압력센서(pressure sensor)로 이루어져 부스팅 펌프(130)로 유입되는 LNG와 배출되는 LNG의 압력을 검출한다. LNG의 검출된 압력은 전기신호로 변환되어 부스팅 펌프(130)의 제어에 이용된다.

고압 펌프(32)는, 부스팅 펌프(130)로부터 배출된 LNG를 고압으로 가압하여, 엔진(20)에 LNG가 공급되도록 한다. LNG는 LNG 저장탱크(10)로부터 약 10bar 정도의 압력으로 배출된 후 부스팅 펌프(130)에 의해 1차로 가압되는데, 고압 펌프(32)는 부스팅 펌프(130)에 의해 가압된 액체상태의 LNG를 2차로 가압하여, 후술할 열교환기(50)에 공급한다.

이때 고압 펌프(32)는 LNG를 엔진(20)에서 요구하는 압력, 예를 들어 200bar 내지 400bar까지 가압하여 엔진(20)에 공급함으로써, 엔진(20)이 LNG를 통해 추력을 생산하도록 할 수 있다.

고압 펌프(32)는, 부스팅 펌프(130)로부터 배출되는 액체상태의 LNG를 고압으로 가압하되, LNG가 초임계점(Critical Point)보다 높은 온도 및 높은 압력을 갖는 초임계 상태가 되도록 상변화시킬 수 있다. 이때 초임계 상태인 LNG의 온도는 임계온도보다 상대적으로 높은 -20℃ 이하일 수 있다.

고압 펌프(32)는, 액체 상태의 LNG를 고압으로 가압하여 과냉액체 상태로 변화시킬 수 있다. 여기서 과냉액체 상태의 LNG란 LNG의 압력이 임계압력보다 높고, 온도가 임계온도보다 낮은 상태이다.

구체적으로 고압 펌프(32)는, 부스팅 펌프(130)로부터 배출되는 액체상태의 LNG를 200bar 내지 400bar까지 고압으로 가압하되, LNG의 온도가 임계온도보다 낮은 온도가 되도록 하여, LNG를 과냉액체 상태로 상변화시킬 수 있다. 여기서, 과냉액체 상태인 LNG의 온도는, 임계온도보다 상대적으로 낮은 -140℃ 내지 -60℃일 수 있다.

열교환기(50)는 고압 펌프(32)와 엔진(20) 사이의 연료 공급 라인(21) 상에 마련되며, 고압 펌프(32)로부터 배출된 LNG를 가열할 수 있다. 열교환기(50)로 고압 펌프(32)에 의해 LNG가 공급될 수 있으며, 열교환기(50)는 과냉액체 상태 또는 초임계 상태의 LNG를 고압 펌프(32)에서 배출되는 압력인 200bar 내지 400bar를 유지하면서 가열시켜서, 30도 내지 60도의 초임계 상태의 LNG로 변환한 후 엔진(20)에 공급할 수 있다.

열교환기(50)는 보일러(도시하지 않음)를 통해 공급되는 스팀이나 글리콜 히터(도시하지 않음)로부터 공급되는 글리콜 워터를 이용하여 LNG를 가열하거나, 전기에너지를 이용하여 LNG를 가열할 수 있고, 또는 선박에 구비되어 있는 발전기나 기타 설비 등으로부터 발생되는 폐열을 이용하여 LNG를 가열할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템의 개념도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템(200)은, LNG 저장탱크(10), 엔진(20), 부스팅 펌프(230), 후방밸브(234), 고압 펌프(32) 및 열교환기(50)를 포함한다. 본 실시예에서 부스팅 펌프(230), 후방밸브(234)를 제외한 다른 구성은 앞서 제1 실시예에서 설명한 구성과 동일하거나 대응하는 구성요소로서 유사하므로, 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하도록 한다.

본 실시예의 부스팅 펌프(230)는 일 실시예의 부스팅(130)와 유사하게 LNG 저장탱크(10)와 고압 펌프(32) 사이의 연료 공급 라인(21) 상에 마련될 수 있으며, 고압 펌프(32)에 충분한 양의 LNG가 공급되도록 하여 고압 펌프(32)의 공동현상(cavitation)을 방지한다.

다만, LNG 연료 공급 시스템(200)의 동작이 멈춘상태에서 가동이 시작되는 프라임(prime) 가동이나, 열침투방지를 위해 연료 공급 라인(21)을 미리 식혀놓는 쿨다운가동이 되면, BOG의 기포가 부스팅 펌프(230)의 입구를 틀어막는 현상을 방지하도록 하여, 선행가동인 프라임(prime)가동이나 쿨다운가동에 영향을 미치지 못하도록 할 필요가 있다.

이를 위해, 제2 실시예에서 부스팅 펌프(230)는, 정지 후 재가동시에 일정시간 동안 최대부하로 가동되어 전단에 발생된 기포를 제거한다. 최대부하는 부스팅 펌프(230)를 100%로 가동하는 것으로, 부스팅 펌프(230)는 최대부하로 수초 간 운행될 수 있다. 즉, 부스팅 펌프(230)의 입구인 흡입라인에 잔존하는 BOG의 기포를 제거하도록 최대부하로 부스팅 펌프(230)가 가동되어 강제적으로 기포가 부스팅 펌프(230)로 흡입되어 제거되도록 한다. 그리고 나서 부스팅 펌프(230)는 기포제거 시간(관리자에 의해 설정될 수 있음)이 경과된 후 기포가 제거되었다고 가정하여 정상부하로 가동될 수 있다. 예를 들어, 정상부하는 부스팅 펌프(230)가 70%의 부하로 가동되는 것이고, 최대부하에서 정상부하로 1%씩 순차적으로 낮아질 수 있다.

이와 같이, 본 실시예는 부스팅 펌프(230)의 입구가 막히지 않도록 강제적으로 기포와 함께 LNG가 부스팅 펌프(230)로 유입되어 LNG가 정상적으로 흐를 수 있도록 한다.

후방밸브(234)는 기포가 유입된 부스팅 펌프(230)로부터 배출되는 LNG의 기포를 제거하도록, 부스팅 펌프(230)의 하류에 마련될 수 있으며, 일반적인 밸브 또는 삼방밸브일 수 있다.

일 예로, 후방밸브(234)는 프라임 가동이나 쿨다운 가동시 연동하여 개방됨으로써, 기포가 부스팅 펌프(230)의 출구로부터 연료 공급 라인(21)가 별도의 후방밸브라인(235)으로 배출되도록 한다. 여기서, 후방밸브라인(235)은 외부와 연통되거나 LNG 저장탱크(10)와 연통되어 LNG는 LNG 저장탱크(10)로 회수될 수도 있다. 후방밸브(234)는 일정시간이 경과되어 기포가 제거되었다고 가정되면 다시 폐쇄될 수 있다.

본 실시예의 후방밸브(234)는 고압 펌프(32)로 기포가 유입되지 않도록 방지하기 위해 부스팅 펌프(230)를 통해 배출되어 잔존할 수 있는 기포를 제거하여, 고압 펌프(32)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 본 실시예는, LNG 저장탱크(10)로부터 배출된 LNG가 부스팅 펌프(130, 230)로 유입되는 과정에서 BOG의 기포가 부스팅 펌프(130, 230)의 입구를 틀어막지 못하도록 기포를 제거하여, 선행가동인 프라임(prime)가동이나 쿨다운가동에 영향을 미치지 못하도록 함에 따라, LNG 연료 공급 시스템(100, 200)이 원활히 가동될 수 있다.

1: 종래의 LNG 연료 공급 시스템
100,200: 본 발명의 LNG 연료 공급 시스템
10: LNG 저장탱크 11: 외조 탱크
12: 내조 탱크 13: 단열부
14: 서포트 15: 배플
20: 엔진 21: 연료 공급 라인
30: 펌프 31,130,230: 부스팅 펌프
32: 고압 펌프 50: 열교환기
136: 감지센서 234: 후방밸브
235: 후방밸브라인

Claims

LNG 저장탱크로부터 엔진까지 연결된 연료 공급 라인;
상기 연료 공급 라인 상에 마련되며, 상기 LNG를 공급하는 부스팅 펌프;
상기 부스팅 펌프의 입구와 출구의 압력을 감지하는 감지센서; 및
상기 부스팅 펌프로부터 배출된 상기 LNG를 200bar 내지 400bar로 가압하는 고압 펌프를 포함하고,
상기 부스팅 펌프는, LNG 연료 공급이 멈춘 상태에서 가동이 시작될 때, 상기 감지센서에 의해 상기 부스팅 펌프의 입구와 출구의 차압이 기설정되는 일정값 이하로 떨어지면 상기 부스팅 펌프의 입구에 발생한 증발가스의 기포를 제거하기 위해 강제적으로 부하를 증가시켜서 상기 기포가 강제적으로 상기 부스팅 펌프로 주입된 후 상기 출구로 배출되어, 상기 부스팅 펌프의 차압이 충분히 걸리도록 하여 상기 부스팅 펌프의 트립(trip)을 방지하며,
상기 기포는, 시스템 정지 시 상기 연료 공급 라인에 잔류한 상기 LNG가 외부 침투열에 의해 가열되어 발생하는 BOG인 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.
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제1항에 있어서,
상기 부스팅 펌프는, 상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 상기 LNG를 1bar 내지 25bar로 가압하는 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.
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제1항에 있어서,
상기 고압 펌프와 상기 엔진 사이의 상기 연료 공급 라인 상에 마련되며, 상기 고압 펌프로부터 배출된 상기 LNG를 가열하는 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.