KR101277952B1 - A fuel gas supply system of liquefied natural gas - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 LNG 연료 공급 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an LNG fuel supply system.
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.A ship is a means of transporting large quantities of minerals, crude oil, natural gas, or more than a thousand containers. It is made of steel and buoyant to float on the water surface. ≪ / RTI >
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.Such a vessel generates thrust by driving the engine. In this case, the engine uses gasoline or diesel to move the piston so that the crankshaft is rotated by the reciprocating motion of the piston, so that the shaft connected to the crankshaft is rotated to drive the propeller It was common.
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.In recent years, however, LNG fuel supply systems for driving an engine using LNG as a fuel have been used in an LNG carrier carrying Liquefied Natural Gas (LNG) It is also applied to other ships.
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. Generally, it is known that LNG is a clean fuel and its reserves are more abundant than petroleum, and its usage is rapidly increasing as mining and transfer technology develops. This LNG is generally stored in a liquid state at a temperature of -162 ° C. or below under 1 atm. The volume of liquefied methane is about one sixth of the volume of methane in a gaseous state, The specific gravity is 0.42, which is about one half of that of crude oil.
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.However, the temperature and pressure required to drive the engine may be different from the state of the LNG stored in the tank. Therefore, in recent years, research and development have been made on the technology of controlling the temperature and pressure of the LNG stored in the liquid state and supplying the engine to the engine.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 LNG 저장탱크의 하류에 석션드럼을 구비하고, 증발가스를 회수하여 펌프에 증발가스가 유입되지 않도록 함으로써, 공동현상이 일어나는 것을 방지할 수 있는 LNG 연료 공급 시스템을 제공하기 위한 것이다.The present invention was created to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is provided with a suction drum downstream of the LNG storage tank, by recovering the boil-off gas so that the boil-off gas does not flow into the pump, It is to provide an LNG fuel supply system that can prevent the phenomenon from occurring.
본 발명의 다른 목적은, 부스팅 펌프와 고압 펌프의 사이에 회수 라인이 연결되고, 부스팅 펌프가 최대 유량을 고압 펌프에 공급하되 고압 펌프에서 전달받지 못하는 잉여 유량은 석션드럼으로 회수되도록 하여, 고압 펌프의 요구 유량을 만족시킬 수 있는 LNG 연료 공급 시스템을 제공하기 위한 것이다.It is another object of the present invention, a recovery line is connected between the boosting pump and the high pressure pump, and the boosting pump supplies the maximum flow rate to the high pressure pump, but the surplus flow rate that is not received from the high pressure pump is recovered to the suction drum, thereby providing a high pressure pump. It is to provide an LNG fuel supply system that can satisfy the required flow rate.
본 발명의 또 다른 목적은, 석션드럼 등으로 연결되는 회수 라인에 오리피스를 구비하여 회수되는 LNG의 압력을 모니터링하여 부스팅 펌프의 공급 유량을 제어함으로써, 전력 소모량 및 LNG 회수 유량을 최적화할 수 있는 LNG 연료 공급 시스템을 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to provide an orifice in a recovery line connected to a suction drum to monitor the pressure of the recovered LNG to control the supply flow rate of the boosting pump, thereby optimizing power consumption and LNG recovery flow rate. It is for providing a fuel supply system.
본 발명의 일 측면에 따른 LNG 연료 공급 시스템은, LNG 저장탱크로부터 엔진까지 연결된 연료 공급 라인; 상기 연료 공급 라인 상에 마련되며, 상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 상기 LNG를 가압하는 부스팅 펌프; 상기 부스팅 펌프로부터 배출된 상기 LNG를 고압으로 가압하는 고압 펌프; 상기 부스팅 펌프와 상기 고압 펌프 사이에 연결되어 상기 LNG를 상류로 회수하는 회수 라인; 및 상기 회수 라인에 구비되어 상기 회수 라인을 따라 회수되는 상기 LNG의 압력을 측정하는 차압 유량계를 포함하되, 상기 부스팅 펌프는, 상기 차압 유량계에 의해 측정된 차압에 따라 상기 고압 펌프의 공급 유량을 가변시키는 것을 특징으로 한다.LNG fuel supply system according to an aspect of the present invention, the fuel supply line connected to the engine from the LNG storage tank; A boosting pump provided on the fuel supply line to pressurize the LNG discharged from the LNG storage tank; A high pressure pump pressurizing the LNG discharged from the boosting pump to a high pressure; A recovery line connected between the boosting pump and the high pressure pump to recover the LNG upstream; And a differential pressure flow meter provided in the recovery line to measure the pressure of the LNG recovered along the recovery line, wherein the boosting pump varies the supply flow rate of the high pressure pump according to the differential pressure measured by the differential pressure flow meter. It is characterized by.
구체적으로, 상기 차압 유량계는, 오리피스일 수 있다.Specifically, the differential pressure flow meter may be an orifice.
구체적으로, 상기 부스팅 펌프는, 일정 시간마다 또는 실시간으로 상기 차압 유량계에 의해 측정된 차압에 따라 공급 유량을 가변시킬 수 있다.Specifically, the boosting pump may vary the supply flow rate according to the differential pressure measured by the differential pressure flow meter at a predetermined time or in real time.
구체적으로, 상기 회수 라인은, 상기 LNG 저장탱크에 연결되어 상기 LNG를 상기 LNG 저장탱크로 회수할 수 있다.In detail, the recovery line may be connected to the LNG storage tank to recover the LNG to the LNG storage tank.
구체적으로, 상기 LNG 저장탱크의 하류에서 상기 연료 공급 라인 상에 마련되는 보조 저장탱크를 더 포함하고, 상기 회수 라인은, 상기 보조 저장탱크에 연결되어 상기 LNG를 상기 보조 저장탱크로 회수할 수 있다.Specifically, further comprising an auxiliary storage tank provided on the fuel supply line downstream of the LNG storage tank, the recovery line is connected to the auxiliary storage tank may recover the LNG to the auxiliary storage tank. .
구체적으로, 상기 보조 저장탱크는, 상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 상기 LNG에서 증발가스를 분리하는 석션드럼일 수 있다.Specifically, the auxiliary storage tank may be a suction drum for separating the boil-off gas from the LNG discharged from the LNG storage tank.
구체적으로, 상기 고압 펌프는, 상기 LNG를 200bar 내지 400bar로 가압할 수 있다.Specifically, the high pressure pump may pressurize the LNG to 200 bar to 400 bar.
본 발명에 따른 LNG 연료 공급 시스템은, LNG 저장탱크의 하류에 구비되는 석션드럼이 LNG 저장탱크로부터 배출되는 LNG에서 증발가스를 분리시킴으로써, 펌프에 기체가 유입되는 것을 차단하여 펌프의 고장을 방지할 수 있다.In the LNG fuel supply system according to the present invention, the suction drum provided downstream of the LNG storage tank separates the boil-off gas from the LNG discharged from the LNG storage tank, thereby preventing the gas from flowing into the pump and preventing a failure of the pump. Can be.
또한, 본 발명에 따른 LNG 연료 공급 시스템은, 부스팅 펌프와 고압 펌프의 사이에서 회수 라인으로 석션드럼을 연결하고, 부스팅 펌프가 최대 유량을 고압 펌프에 제공할 수 있도록 하여 고압 펌프의 요구 유량을 만족시키되, 잉여 유량은 석션드럼으로 회수될 수 있도록 하여 원활한 펌프 구동이 가능하다.In addition, the LNG fuel supply system according to the present invention, by connecting the suction drum to the recovery line between the boosting pump and the high pressure pump, the boosting pump to provide the maximum flow rate to the high pressure pump to satisfy the required flow rate of the high pressure pump However, the surplus flow rate can be recovered to the suction drum to enable a smooth pump operation.
또한 본 발명에 따른 LNG 연료 공급 시스템은, 부스팅 펌프와 고압 펌프의 사이에서 석션드럼으로 연결되는 회수 라인에 오리피스를 설치하여 회수 압력을 파악하고, 회수 압력에 따라 부스팅 펌프의 공급 유량을 가변시킴으로써, 부스팅 펌프에 의한 전력 소모를 절감할 수 있다.In addition, the LNG fuel supply system according to the present invention, by installing an orifice in the recovery line connected to the suction drum between the boosting pump and the high pressure pump to determine the recovery pressure, by varying the supply flow rate of the boosting pump according to the recovery pressure, The power consumption by the boosting pump can be reduced.
도 1은 종래의 LNG 연료 공급 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템에서 LNG 저장탱크의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a conventional LNG fuel supply system.
2 is a conceptual diagram of an LNG fuel supply system according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of an LNG storage tank in an LNG fuel supply system according to an embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram of an LNG fuel supply system according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래의 LNG 연료 공급 시스템의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a conventional LNG fuel supply system.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 LNG 연료 공급 시스템(1)은, LNG 저장탱크(10), 엔진(20), 펌프(30), 열교환기(60)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.As shown in FIG. 1, the conventional LNG
종래의 LNG 연료 공급 시스템(1)은, 부스팅 펌프(31)가 LNG 저장탱크(10)로부터 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(60)에 공급한다. 이후 열교환기(60)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 200 내지 400bar의 압력을 가지며 40 내지 60도의 온도를 갖는 초임계 상태일 수 있다.In the conventional LNG
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.At this time, the
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.Therefore, in order to continuously satisfy the required flow rate of the
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.
In this case, however, it is considerably difficult to control the operation of the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템의 개념도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템에서 LNG 저장탱크의 단면도이다.FIG. 2 is a conceptual diagram of an LNG fuel supply system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a sectional view of an LNG storage tank in an LNG fuel supply system according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템(2)은, LNG 저장탱크(10), 엔진(20), 펌프(30), 회수 라인(40), 보조 저장탱크(50), 열교환기(60)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서 LNG 저장탱크(10), 엔진(20), 펌프(30), 열교환기(60) 등은 종래의 LNG 연료 공급 시스템(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.As shown in FIG. 2, the LNG fuel supply system 2 according to an embodiment of the present invention includes an
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. The
도 3에 도시된 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.As shown in FIG. 3, the
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.The
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.The
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.A
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.The
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.
As described above, the present embodiment uses the pressure tank
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.The
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.When the
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.As the piston 20 (not shown) in the cylinder (not shown) reciprocates due to the combustion of the LNG, the
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.Of course, in the present embodiment, the
LNG 저장탱크(10)와 엔진(20) 사이에는 LNG를 전달하는 연료 공급 라인(21)이 설치될 수 있고, 연료 공급 라인(21)에는 펌프(30), 보조 저장탱크(50), 열교환기(60) 등이 구비되어 LNG가 엔진(20)에 공급되도록 할 수 있다.A
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.
At this time, the
펌프(30)는, 연료 공급 라인(21) 상에 마련되며, LNG 저장탱크(10)로부터 배출된 LNG를 고압으로 가압한다. 펌프(30)는 부스팅 펌프(31)와 고압 펌프(32)를 포함한다. The
부스팅 펌프(31)는, LNG 저장탱크(10)와 고압 펌프(32) 사이의 연료 공급 라인(21) 상에, 또는 LNG 저장탱크(10) 내에 구비될 수 있으며, 고압 펌프(32)에 충분한 양의 LNG가 공급되도록 하여 고압 펌프(32)의 공동현상(cavitation)을 방지한다. 또한 부스팅 펌프(31)는 LNG 저장탱크(10)로부터 LNG를 빼내어서 LNG를 수 내지 수십 bar 이내로 가압할 수 있다.The boosting
LNG 저장탱크(10)에 저장된 LNG는 액체 상태에 놓여있다. 이때 부스팅 펌프(31)는 LNG 저장탱크(10)로부터 배출되는 LNG를 가압하여 압력 및 온도를 다소 높일 수 있으며, 부스팅 펌프(31)에 의해 가압된 LNG는 여전히 액체 상태일 수 있다.The LNG stored in the
본 실시예에서 부스팅 펌프(31)는, 최대 유량을 고압 펌프(32)에 공급할 수 있다. 최대 유량이라 함은 부스팅 펌프(31)가 최대한 배출할 수 있는 유량을 의미한다. 이 경우 고압 펌프(32)의 요구 유량보다 많은 양의 LNG가 부스팅 펌프(31)로부터 고압 펌프(32)로 전달되므로, 고압 펌프(32)의 원활한 구동이 가능하다.In this embodiment, the boosting
다만 잉여 LNG의 처리가 문제될 수 있으나, 본 실시예에서 잉여 LNG는 회수 라인(40)을 통해 보조 저장탱크(50) 또는 LNG 저장탱크(10)로 회수될 수 있다. 이에 대해서는 후술하도록 한다.However, the processing of the surplus LNG may be a problem, but in the present embodiment, the surplus LNG may be recovered to the
고압 펌프(32)는, 부스팅 펌프(31)로부터 배출된 LNG를 고압으로 가압하여, 엔진(20)에 LNG가 공급되도록 한다. LNG는 LNG 저장탱크(10)로부터 약 10bar 정도의 압력으로 배출된 후 부스팅 펌프(31)에 의해 1차로 가압되는데, 고압 펌프(32)는 부스팅 펌프(31)에 의해 가압된 액체상태의 LNG를 2차로 가압하여, 후술할 열교환기(60)에 공급한다.The high-
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.At this time, the high-
고압 펌프(32)는, 부스팅 펌프(31)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.The
또는 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.Or the high-
구체적으로 고압 펌프(32)는, 부스팅 펌프(31)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.
Specifically, the high-
회수 라인(40)은, 부스팅 펌프(31)와 고압 펌프(32) 사이에 연결되어 LNG를 상류로 회수한다. 회수 라인(40)은 LNG 저장탱크(10)에 연결되어 LNG를 LNG 저장탱크(10)로 회수할 수 있고, 또는 보조 저장탱크(50)에 연결되어 LNG를 보조 저장탱크(50)로 회수할 수 있다.The
본 실시예에서 부스팅 펌프(31)는 최대 유량을 고압 펌프(32)에 공급하게 되므로, 고압 펌프(32)의 요구 유량을 초과하는 잉여 유량이 고압 펌프(32) 측으로 공급될 수 있다. 이 경우 잉여 유량을 방치하게 되면 일부 유량이 부스팅 펌프(31)로 역류하거나, 부스팅 펌프(31)에서 고압 펌프(32)로의 공급 흐름이 저하될 수 있다.In this embodiment, since the boosting
따라서 본 실시예는, 부스팅 펌프(31)와 고압 펌프(32) 사이에 회수 라인(40)을 연결하고, 고압 펌프(32)의 요구 유량을 초과하는 잉여 유량이 회수 라인(40)으로 유입되도록 할 수 있다. 이때 잉여 유량은 회수 라인(40)을 따라 LNG 저장탱크(10)에 유입되거나 보조 저장탱크(50)에 유입된 후 다시 부스팅 펌프(31)로 유입될 수 있다.
Therefore, in this embodiment, the
보조 저장탱크(50)는, LNG 저장탱크(10)의 하류에서 연료 공급 라인(21) 상에 마련되며, 회수 라인(40)을 따라 회수되는 LNG를 공급받아 다시 부스팅 펌프(31)에 전달할 수 있다. 이를 통해 본 실시예는 부스팅 펌프(31)와 고압 펌프(32) 사이에 잔류할 수 있는 잉여 유량에 의해 역류 등의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.The
보조 저장탱크(50)는, LNG 저장탱크(10)로부터 배출된 LNG에서 증발가스를 분리하는 석션드럼(Suction drum)일 수 있다. 즉 보조 저장탱크(50)는, LNG 저장탱크(10)에서 부스팅 펌프(31)로 연결되는 연료 공급 라인(21) 상에 배치되며, LNG에서 증발가스를 분리한 뒤 액체 상태의 LNG만 부스팅 펌프(31)에 공급하여, 부스팅 펌프(31)에서 공동현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.The
또한 보조 저장탱크(50)는, LNG 저장탱크(10)의 내압이 과도하게 상승하여 비정상적인 양의 LNG가 부스팅 펌프(31) 방향으로 이송될 경우, LNG를 임시로 저장해 둠으로써 부스팅 펌프(31)의 과부하를 방지할 수 있다.
In addition, the
열교환기(60)는, 엔진(20)과 펌프(30) 사이의 연료 공급 라인(21) 상에 마련되며, 펌프(30)로부터 공급되는 LNG를 가열한다. 열교환기(60)에 LNG를 공급하는 펌프(30)는 고압 펌프(32)일 수 있으며, 열교환기(60)는 과냉액체 상태 또는 초임계 상태의 LNG를 고압 펌프(32)에서 배출되는 압력인 200bar 내지 400bar를 유지하면서 가열시켜서, 40도 내지 60도의 초임계 상태의 LNG로 변환한 후 엔진(20)에 공급할 수 있다.The
고압 펌프(32)가 LNG를 어떠한 상태로 상변화 시키는지에 따라, 열교환기(60)가 LNG에 공급하는 열의 양이 달라질 수 있다. 즉 고압 펌프(32)가 LNG를 초임계 상태로 상변화시킬 경우, 열교환기(60)는 LNG를 -20도에서 40 내지 60도까지 가열하여야 하는 반면, 고압 펌프(32)가 LNG를 과냉액체 상태로 상변화 시킬 경우 열교환기(60)는 LNG를 -60도에서 40 내지 60도까지 가열하여야 한다.Depending on the state in which the
열교환기(60)는 보일러(도시하지 않음)를 통해 공급되는 스팀이나 글리콜 히터(도시하지 않음)로부터 공급되는 글리콜 히터를 이용하여 LNG를 가열하거나, 전기에너지를 이용하여 LNG를 가열할 수 있고, 또는 선박에 구비되어 있는 발전기나 기타 설비 등으로부터 발생되는 폐열을 이용하여 LNG를 가열할 수 있다.
The
이와 같이 본 실시예는, 부스팅 펌프(31)를 최대로 가동하여 충분한 유량이 고압 펌프(32)로 공급될 수 있도록 하되, 고압 펌프(32)에 유입되지 못한 잉여 유량은 회수 라인(40)을 따라 LNG 저장탱크(10) 또는 보조 저장탱크(50)로 회수될 수 있도록 하여, 고압 펌프(32)의 원활한 구동을 가능케 한다.As such, the present embodiment operates the boosting
또한 본 실시예는, 보조 저장탱크(50)로 석션드럼을 사용하여, 부스팅 펌프(31)로 공급되는 LNG에서 증발가스가 분리될 수 있도록 함으로써, 증발가스 유입에 의한 펌프(30) 파손 등의 문제가 일어나는 것을 미연에 방지할 수 있다.
In addition, the present embodiment, by using the suction drum as the
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템의 개념도이다.4 is a conceptual diagram of an LNG fuel supply system according to another embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템(3)은, LNG 저장탱크(10), 엔진(20), 펌프(30), 회수 라인(40), 차압 유량계(41), 보조 저장탱크(50), 열교환기(60)를 포함한다. 본 실시예에서 펌프(30)와 차압 유량계(41)를 제외한 다른 구성은 앞서 일 실시예에서 설명한 구성과 유사하므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다.
As shown in FIG. 4, the LNG
펌프(30)는, 부스팅 펌프(31)와 고압 펌프(32)를 포함한다. 본 실시예에서의 고압 펌프(32)는 앞서 설명한 일 실시예에서의 고압 펌프(32)와 동일하므로, 이하에서는 부스팅 펌프(31)에 대해서 중점적으로 설명하도록 한다.The
본 실시예에서 부스팅 펌프(31)는, 고압 펌프(32)의 요구 유량을 맞출 수 있는 범위 내에서 구동된다. 본 실시예는 앞서 언급한 일 실시예와는 달리, 부스팅 펌프(31)를 최대로 가동하여 최대 유량이 고압 펌프(32)로 유입되도록 하는 것이 아니라, 차압 유량계(41)를 통해 회수 라인(40)으로 회수되는 LNG의 압력을 파악하고, 이를 통해 부스팅 펌프(31)를 제어할 수 있다.In the present embodiment, the boosting
부스팅 펌프(31)를 최대로 가동시키고 잉여 유량을 회수할 경우, 부스팅 펌프(31)에 의한 전력 소모량이 증가하고 LNG 저장탱크(10)로 회수되는 LNG에 의한 LNG 저장탱크(10)의 내압 상승 문제가 발생될 수 있다.When the boosting
그러나 본 실시예에서 부스팅 펌프(31)는, 회수 라인(40)에 의해 회수되는 잉여 유량을 감지하고, 부스팅 펌프(31)의 공급 유량을 증감시킴으로써, 부스팅 펌프(31)에 의하여 고압 펌프(32)에 충분한 유량이 공급되도록 하는 동시에, 부스팅 펌프(31)의 최대 가동을 방지함으로써 전력 소모량을 최적화시킬 수 있다.However, in the present embodiment, the boosting
이때 부스팅 펌프(31)는, 일정 시간마다 또는 실시간으로 차압 유량계(41)에 의해 측정된 차압에 따라 공급 유량을 가변시킬 수 있다. 이는 고압 펌프(32)의 요구 유량이 외부 조건에 따라 변화할 경우를 대비하기 위함이다.
At this time, the boosting
차압 유량계(41)는, 회수 라인(40)에 구비되어 회수 라인(40)을 따라 회수되는 LNG의 압력을 측정한다. 차압 유량계(41)는 오리피스일 수 있고, 전후단의 차압을 측정할 수 있다.The differential
따라서 본 실시예는 회수 라인(40)을 따라 흐르는 LNG의 압력을 차압 유량계(41)로 측정하고, 측정된 값을 부스팅 펌프(31)에 전달하여, LNG의 측정 압력이 기설정값 이상으로 과도하다면 부스팅 펌프(31)의 공급 유량을 감소시키고, LNG의 측정 압력이 기설정값 미만일 경우 부스팅 펌프(31)의 공급 유량을 증가시켜서, 고압 펌프(32)에 요구 유량 미만의 LNG가 유입되는 상황이 발생되지 않도록 할 수 있다.
Therefore, in the present embodiment, the pressure of the LNG flowing along the
이와 같이 본 실시예는, 회수 라인(40)의 LNG 압력을 차압 유량계(41)로 측정하고, 이를 토대로 부스팅 펌프(31)의 공급 유량을 가변시킴으로써, 부스팅 펌프(31)에 의한 전력 소모가 과도하게 증가하는 것을 방지하고, LNG의 회수 유량을 감소시켜 시스템 가동 효율을 높일 수 있다.As described above, the present embodiment measures the LNG pressure of the
1: 종래의 LNG 연료 공급 시스템 2,3: 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: 부스팅 펌프
32: 고압 펌프 40: 회수 라인
41: 차압 유량계 50: 보조 저장탱크
60: 열교환기1: conventional LNG fuel supply system 2, 3: LNG fuel supply system of the present invention
10: LNG storage tank 11: outer tank
12: inner tank 13:
14: Support 15: Baffle
20: engine 21: fuel supply line
30: Pump 31: Boosting pump
32: high pressure pump 40: return line
41: differential pressure meter 50: auxiliary storage tank
60: heat exchanger
Claims (7)
상기 연료 공급 라인 상에 마련되며, 상기 LNG를 수 내지 수십 bar 이내로 가압하는 부스팅 펌프;
상기 부스팅 펌프로부터 배출된 상기 LNG를 200bar 내지 400bar로 가압하는 고압 펌프;
상기 고압 펌프 전측에 마련되어 상기 부스팅 펌프로부터 상기 고압 펌프로 상기 고압 펌프의 요구 유량보다 많은 양의 LNG가 전달될 경우 잉여 LNG를 상류로 회수하는 회수 라인; 및
상기 회수 라인을 따라 회수되는 상기 LNG의 압력을 측정하는 차압 유량계를 포함하되,
상기 부스팅 펌프는, 상기 고압 펌프가 구동될 때, 상기 차압 유량계에 의해 측정된 차압이 기설정값 이상이면 상기 고압 펌프로의 공급 유량을 감소시키고, 상기 측정된 차압이 기설정값 미만이면 공급 유량을 증가시켜서, 상기 고압 펌프의 요구 유량을 지속적으로 만족시켜 상기 고압 펌프에서 공동현상이 발생되는 것을 방지하여 상기 고압 펌프의 원활한 구동을 가능케 하고 상기 부스팅 펌프의 전력 소모량을 최적화시키는 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.A fuel supply line connected from the LNG storage tank to the engine;
A boosting pump provided on the fuel supply line and configured to pressurize the LNG to several to several tens of bar;
A high pressure pump for pressurizing the LNG discharged from the boosting pump to 200 bar to 400 bar;
A recovery line provided at the front side of the high pressure pump to recover surplus LNG upstream when an amount of LNG greater than a required flow rate of the high pressure pump is transferred from the boosting pump to the high pressure pump; And
It includes a differential pressure flow meter for measuring the pressure of the LNG recovered along the recovery line,
When the high pressure pump is driven, the boosting pump reduces the supply flow rate to the high pressure pump when the differential pressure measured by the differential pressure flow meter is equal to or greater than a preset value, and supplies the supply flow rate when the measured differential pressure is less than the preset value. By increasing the, by continuously satisfying the required flow rate of the high pressure pump to prevent the occurrence of the cavitation in the high pressure pump to enable smooth operation of the high pressure pump and LNG, characterized in that to optimize the power consumption of the boosting pump Fuel supply system.
오리피스인 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.According to claim 1, wherein the differential pressure flow meter,
LNG fuel supply system, characterized in that the orifice.
일정 시간마다 또는 실시간으로 상기 차압 유량계에 의해 측정된 차압에 따라 공급 유량을 가변시키는 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.The booster pump according to claim 1,
The LNG fuel supply system, characterized in that the supply flow rate is varied according to the differential pressure measured by the differential pressure flow meter at a predetermined time or in real time.
상기 LNG 저장탱크에 연결되어 상기 LNG를 상기 LNG 저장탱크로 회수하는 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.The method of claim 1, wherein the recovery line,
The LNG fuel supply system, characterized in that connected to the LNG storage tank to recover the LNG to the LNG storage tank.
상기 LNG 저장탱크의 하류에서 상기 연료 공급 라인 상에 마련되는 보조 저장탱크를 더 포함하고,
상기 회수 라인은, 상기 보조 저장탱크에 연결되어 상기 LNG를 상기 보조 저장탱크로 회수하는 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.The method of claim 1,
Further comprising a secondary storage tank provided on the fuel supply line downstream of the LNG storage tank,
The recovery line is connected to the auxiliary storage tank LNG fuel supply system, characterized in that for recovering the LNG to the auxiliary storage tank.
상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 상기 LNG에서 증발가스를 분리하는 석션드럼인 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.The method of claim 5, wherein the auxiliary storage tank,
The LNG fuel supply system, characterized in that the suction drum for separating the boil-off gas from the LNG discharged from the LNG storage tank.
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KR1020130024162A KR101277952B1 (en) | 2013-03-06 | 2013-03-06 | A fuel gas supply system of liquefied natural gas |
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