KR101356004B1 - Method for treating boil-off gas for a ship - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for treating evaporation gas of a vessel allowing evaporation gas to efficiently be used by pressurizing evaporation gas discharged from a storage tank, and using most of them as fuel of a high pressure natural gas spray engine for a vessel and liquefying the rest of them to cold energy of evaporation gas newly discharged from the storage tank to return to the storage tank. According to the present invention, the method for treating evaporation gas of a vessel, which has a storage tank for storing liquefied natural gas and a high pressure natural gas spray engine for using evaporation gas discharged from the storage tank as fuel, comprises: a compressing step of receiving evaporation gas generated in the storage tank to be compressed by a compressor; a supplying step of classifying the evaporation gas compressed in the compressing step to supply a portion of the evaporation gas to the high pressure natural gas spray engine as fuel; and a cooling step of heat exchanging, by a heat exchanger, the rest of the evaporation gas which is not supplied to the high pressure natural gas spray engine as fuel with evaporation gas which is not compressed after being discharged from the storage tank to be cooled.

Description

선박의 증발가스 처리 방법 {METHOD FOR TREATING BOIL-OFF GAS FOR A SHIP}Process for treating boil off gas {METHOD FOR TREATING BOIL-OFF GAS FOR A SHIP}

본 발명은 고압 천연가스 분사 엔진을 탑재한 선박의 증발가스 처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에너지 소모량이 많고 초기 설치비가 과도하게 소요되는 재액화 장치를 설치할 필요 없이, 저장탱크에서 배출된 증발가스를 가압한 후 대부분은 선박의 고압 천연가스 분사 엔진의 연료로 사용하고 나머지 일부는 저장탱크로부터 새롭게 배출되는 증발가스의 냉열로 액화시켜 저장탱크로 복귀시킴으로써, 증발가스를 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 선박의 증발가스 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for treating boil-off gas of a ship equipped with a high-pressure natural gas injection engine, and more particularly, to evaporate from a storage tank without having to install a reliquefaction device that consumes much energy and excessively requires an initial installation cost. After pressurizing the gas, most of them are used as fuel for the high pressure natural gas injection engine of the ship, and the other part is liquefied by the cold heat of the newly discharged boil-off gas from the storage tank and returned to the storage tank so that the efficient use of the boil-off gas It relates to a method for treating boil off 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.In recent years, consumption of liquefied gas such as LNG (Liquefied Natural Gas) and LPG (Liquefied Petroleum Gas) has been rapidly increasing worldwide. The liquefied gas is transported in a gaseous state via land or sea gas piping, or is transported to a distant consumer site 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 at a very low temperature (approximately -163 ° C. in the case of LNG), and its volume is significantly reduced compared to when it is in a gaseous state, .

LNG 운반선 등의 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.The liquefied gas carrier, such as an LNG carrier, is used to load the liquefied gas with the liquefied gas to the sea and to unload the liquefied gas to the onshore site. For this purpose, a storage tank capable of withstanding the extremely low temperature of the liquefied gas ).

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 maritime structures having storage tanks capable of storing liquefied gas at cryogenic temperatures include ships such as LNG RV (Regasification Vessel), LNG FSRU (Floating Storage and Regasification Unit), LNG FPSO (Floating, Production, Storage and off-loading), and the like.

LNG RV는 자력 항해 및 부유가 가능한 액화천연가스 운반선에 LNG 재기화 설비를 설치한 것이고, LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 액화천연가스를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 액화천연가스를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 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 해상 구조물이다. 본 명세서에서 선박이란, LNG 운반선과 같은 액화가스 운반선, LNG RV 등을 비롯하여, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 구조물까지도 모두 포함하는 개념이다.LNG RV is a LNG regasification facility installed on a LNG carrier that can be self-driving and floating. LNG FSRU stores LNG in a storage tank that is unloaded from LNG carriers at sea, away from the land. It is an offshore structure that vaporizes liquefied natural gas and supplies it to land demand. In addition, LNG FPSO is a marine structure that is used to directly purify mined natural gas from the sea and liquefy directly to store it in a storage tank, and to transfer LNG stored in the storage tank to an LNG carrier if necessary. In the present specification, a vessel is a concept that includes a structure such as LNG FPSO, LNG FSRU, as well as a liquefied gas carrier such as an LNG carrier, an LNG RV, and the like.

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.Since the liquefaction temperature of natural gas is a cryogenic temperature of about -163 ° C at normal pressure, LNG is evaporated even if its temperature is slightly higher than -163 ° C at normal pressure. For example, in the case of a conventional LNG carrier, the LNG storage tank of the LNG carrier is heat-treated, but since the external heat is continuously transferred to the LNG, LNG is transported by the LNG carrier, The LNG storage tank is constantly vaporized and boil-off gas (BOG) is generated 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.The generated evaporation gas increases the pressure in the storage tank and accelerates the flow of the liquefied gas in accordance with the shaking motion of the ship, which may cause a structural problem, so it is necessary to suppress the generation of the evaporation gas.

종래, 액화가스 운반선의 저장탱크 내에서의 증발가스를 억제 및 처리하기 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.BACKGROUND ART [0002] Conventionally, in order to suppress and treat evaporation gas in a storage tank of a liquefied gas carrier, a method of discharging evaporation gas to the outside of the storage tank and incinerating it, a method of discharging evaporation gas to the outside of the storage tank, A method of returning to the storage tank after re-liquefying, a method of using evaporation gas as fuel used in a propulsion engine of the ship, a method of suppressing the generation of evaporation gas by keeping the internal pressure of the storage tank high, Have been used in combination.

증발가스 재액화 장치가 탑재된 종래의 선박의 경우, 저장탱크의 적정 압력 유지를 위해 저장탱크 내부의 증발가스를 저장탱크 외부로 배출시켜 재액화 장치를 통해 재액화시키게 된다. 이때, 배출된 증발가스는 냉동 사이클을 포함하는 재액화 장치에서 초저온으로 냉각된 냉매, 예를 들어 질소, 혼합냉매 등과의 열교환을 통해 재액화된 후 저장탱크로 복귀된다.In the case of a conventional ship equipped with an evaporation gas remelting device, the evaporation gas inside the storage tank is discharged to the outside of the storage tank and re-liquefied through the re-liquefaction device in order to maintain an appropriate pressure of the storage tank. At this time, the discharged evaporated gas is re-liquefied through a heat exchange with a refrigerant cooled at a cryogenic temperature, for example, nitrogen, mixed refrigerant, etc., in a liquefaction device including a refrigeration cycle, and then returned to the storage tank.

종래 DFDE 추진시스템을 탑재한 LNG 운반선의 경우, 재액화 설비를 설치하지 않고 증발가스 압축기와 가열만을 통해 증발가스를 처리한 후 DFDE에 연료로서 공급하여 증발가스를 소비하였기 때문에 엔진의 연료 필요량이 증발가스의 발생량보다 적을 때는 증발가스를 가스연소기(GCU; Gas Combustion Unit)에서 연소시켜 버리거나 대기중으로 버릴(venting) 수밖에 없는 문제가 있었다.In the case of the conventional LNG carriers equipped with the DFDE propulsion system, since the evaporative gas is treated through the evaporation gas compressor and the heating only without the liquefaction facility, and the evaporated gas is consumed by supplying the DFDE as fuel, When the amount of generated gas is less than the amount of generated gas, there is a problem that the evaporation gas must be burned in a gas combustion unit (GCU) or vented to the atmosphere.

그리고 종래 재액화 설비와 저속 디젤 엔진을 탑재한 LNG 운반선은 재액화 설비를 통해 BOG를 처리할 수 있음에도 불구하고 질소가스를 이용한 재액화 장치 운전의 복잡성으로 인해 전체 시스템의 제어가 복잡하고 상당한 양의 동력이 소모되는 문제가 있었다.Although the conventional Liquefaction Facility and the LNG carrier equipped with the low speed diesel engine can process the BOG through the liquefaction facility, the control of the entire system is complex due to the complexity of operation of the liquefaction device using nitrogen gas, There was a problem that the power was consumed.

결국, 저장탱크로부터 자연적으로 발생하는 증발가스를 효율적으로 처리하기 위한 시스템 및 방법에 대한 연구 개발이 지속적으로 이루어질 필요가 있다.As a result, there is a need to continuously research and develop systems and methods for efficiently treating evaporative gases occurring naturally from storage tanks.

등록특허공보 제10-1106088호(2012.01.18.)Patent Registration No. 10-1106088 (2012.01.18.)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저장탱크에서 배출된 증발가스를 가압한 후 대부분은 선박의 고압 천연가스 분사 엔진의 연료로 사용하고 나머지 일부는 저장탱크로부터 새롭게 배출되는 증발가스의 냉열로 액화시켜 저장탱크로 복귀시킴으로써, 증발가스를 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 선박의 증발가스 처리 방법을 제공하고자 하는 것이다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, after pressurizing the evaporated gas discharged from the storage tank is mostly used as fuel of the high-pressure natural gas injection engine of the vessel and the other part is newly discharged from the storage tank It is to provide a method of treating a boil-off gas of a vessel to liquefy by cooling heat of the boil-off gas and return to the storage tank, so that the boil-off gas can be efficiently used.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 액화천연가스를 저장하고 있는 저장탱크와, 상기 저장탱크에서 배출되는 증발가스를 연료로서 사용하는 고압 천연가스 분사 엔진을 갖춘 선박의 증발가스 처리 방법으로서, 상기 저장탱크 내에서 발생한 증발가스를 공급받아 압축기로 압축하는 압축단계와; 상기 압축단계에서 압축된 증발가스를 분류시켜 일부의 증발가스를 상기 고압 천연가스 분사 엔진에 연료로서 공급하는 공급단계와; 상기 고압 천연가스 분사 엔진에 연료로서 공급되지 않은 나머지 증발가스를 상기 저장탱크에서 배출된 후 압축되기 전의 증발가스와 열교환기에서 열교환시켜 냉각시키는 냉각단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the evaporation gas treatment of a ship having a storage tank for storing liquefied natural gas, and a high-pressure natural gas injection engine using the evaporated gas discharged from the storage tank as a fuel A method comprising: a compression step of receiving a boil-off gas generated in the storage tank and compressing the same with a compressor; Supplying a portion of the boil-off gas compressed in the compression step to supply a portion of the boil-off gas as fuel to the high-pressure natural gas injection engine; A cooling step of cooling the remaining boil-off gas not supplied as fuel to the high-pressure natural gas injection engine by exchanging heat in the heat-exchanger with the boil-off gas before being compressed from the storage tank; Provided is a method for treating boil-off gas in a ship comprising: a.

상기 냉각단계에서는, 상기 압축된 증발가스 중 상기 고압 천연가스 분사 엔진에 공급되지 않은 일부의 증발가스를, 상기 저장탱크로부터 배출되어 상기 압축기로 이송되고 있는 증발가스와 열교환시켜 냉각시키는 것이 바람직하다.In the cooling step, it is preferable that the part of the compressed boil-off gas not supplied to the high-pressure natural gas injection engine is cooled by heat exchange with the boil-off gas discharged from the storage tank and transferred to the compressor.

상기 냉각단계 이후에, 상기 열교환기에서 냉각된 증발가스의 압력을 낮춘 후 상기 저장탱크에 복귀시키는 복귀단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.After the cooling step, it is preferable to further include a return step of returning to the storage tank after lowering the pressure of the boil-off gas cooled in the heat exchanger.

감압되어 기액 혼합상태로 된 증발가스 중, 액체 성분만을 분리하여 상기 저장탱크에 복귀시키는 것이 바람직하다.It is preferable that only the liquid component be separated from the evaporated gas which has been reduced in pressure and mixed with the gas liquid, and returned to the storage tank.

상기 열교환기에서 냉각된 증발가스를, 감압되어 기액 혼합상태로 된 증발가스 중 기체 성분과 열교환시켜 더 냉각시키는 것이 바람직하다.It is preferable to further cool the boil-off gas cooled by the heat-exchanger by heat-exchanging with gaseous components of the boil-off gas which have been decompressed to form a gas-liquid mixed state.

상기 기체 성분은 상기 저장탱크로부터 배출되어 상기 압축기로 공급되는 증발가스에 합류되는 것이 바람직하다.The gas component is preferably discharged from the storage tank and joined to the boil-off gas supplied to the compressor.

상기 압축기는, 복수개의 압축 실린더를 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable that the said compressor contains a some compression cylinder.

상기 압축기에 포함된 복수개의 상기 압축 실린더 중에서 일부의 압축 실린더를 통과하여 압축된 증발가스를 공급받아 사용하는 증발가스 소비수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable to further include a boil-off gas consumption means for receiving and using a compressed boil-off gas through a portion of the plurality of compression cylinders included in the compressor.

상기 열교환기로 보내지는 증발가스는, 상기 압축기에 포함된 복수개의 상기 압축 실린더 중에서 일부 또는 전부를 통과하여 압축된 증발가스인 것이 바람직하다.The boil-off gas sent to the heat exchanger is preferably boil-off gas compressed through some or all of the plurality of compression cylinders included in the compressor.

상기 저장탱크에 저장된 액화천연가스를 강제로 기화시켜 상기 압축기에 공급하기 위한 강제기화단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable to further include a forced vaporization step for forcibly vaporizing the liquefied natural gas stored in the storage tank to supply to the compressor.

상기 선박은, 상기 저장탱크에서 발생된 증발가스를 상기 압축기에 의해 압축하여 상기 고압가스 분사 엔진에 연료로서 공급하는 압축기 라인과; 상기 저장탱크에 수용된 LNG를 고압펌프에 의해 압축하여 상기 고압가스 분사 엔진에 연료로서 공급하는 고압펌프 라인; 을 포함하는 것이 바람직하다.The vessel includes a compressor line for compressing the boil-off gas generated in the storage tank by the compressor to supply the high-pressure gas injection engine as fuel; A high pressure pump line for compressing LNG contained in the storage tank by a high pressure pump and supplying the high pressure gas injection engine as fuel; .

본 발명에 따르면, 저장탱크에서 배출된 증발가스를 가압한 후 압축된 증발가스 중 일부는 선박의 고압 천연가스 분사 엔진에 연료로서 공급하고, 압축된 증발가스 중 나머지는 저장탱크로부터 새롭게 배출되어 압축되기 전의 증발가스의 냉열로 액화시켜 저장탱크로 복귀시킬 수 있는 선박의 증발가스 처리 방법이 제공될 수 있다.According to the present invention, after pressurizing the boil-off gas discharged from the storage tank, some of the compressed boil-off gas is supplied as fuel to the high-pressure natural gas injection engine of the ship, and the rest of the compressed boil-off gas is newly discharged from the storage tank and compressed There may be provided a method of treating a boil-off gas of a ship which can be liquefied by cold heat of boil-off gas before returning to a storage tank.

그에 따라 본 발명의 증발가스 처리 방법에 의하면, 에너지 소모량이 많고 초기 설치비가 과도하게 소요되는 재액화 장치를 설치하지 않고도 저장탱크에서 발생되는 증발가스를 재액화시킬 수 있어, 재액화 장치에서 소모되는 에너지를 절감할 수 있게 된다.Accordingly, according to the method of treating the boil-off gas of the present invention, it is possible to re-liquefy the boil-off gas generated in the storage tank without installing a re-liquefaction device that consumes a lot of energy and excessively requires an initial installation cost. Energy can be saved.

또한 본 발명의 증발가스 처리 방법에 의하면, LNG 운반선의 화물(즉, LNG) 운반시 발생되는 모든 증발가스를, 엔진의 연료로서 사용하거나 재액화시켜 다시 저장탱크로 복귀시켜 저장할 수 있기 때문에, GCU 등에서 소모하여 버려지는 증발가스의 양을 감소시킬 수 있게 되고, 질소 등 별도의 냉매를 사용할 필요 없이 증발가스를 재액화하여 처리할 수 있게 된다.In addition, according to the method of treating the boil-off gas of the present invention, since all boil-off gas generated when the cargo of the LNG carrier (i.e., LNG) is transported can be used as the fuel of the engine or re-liquefied and returned to the storage tank, the GCU It is possible to reduce the amount of boil-off gas consumed by the back, and to re-liquefy and treat the boil-off gas without using a separate refrigerant such as nitrogen.

또한 본 발명의 증발가스 처리 방법에 의하면, 별도의 냉매를 사용하는 재액화 장치(즉, 질소냉매 냉동 사이클이나 혼합냉매 냉동 사이클 등)가 설치될 필요가 없으므로, 냉매를 공급 및 저장하기 위한 설비를 추가로 설치할 필요가 없어, 전체 시스템을 구성하기 위한 초기 설치비와 운용비용을 절감할 수 있다.In addition, according to the method for treating an evaporation gas of the present invention, since a reliquefaction apparatus using a separate refrigerant (that is, a nitrogen refrigerant refrigeration cycle or a mixed refrigerant refrigeration cycle, etc.) does not need to be installed, an equipment for supplying and storing refrigerant is provided. There is no need to install additional ones, which saves the initial installation and running costs for the entire system.

도 1은 선박용 연료가스 공급 시스템을 도시한 개략 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른, 선박의 증발가스 처리 시스템을 도시한 개략 구성도,
도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른, 선박의 증발가스 처리 시스템을 도시한 개략 구성도,
도 4는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 증발가스 처리 시스템이 연료가스 공급 시스템과 함께 사용되는 상태를 도시한 개략 구성도,
도 5 및 도 6은 본 발명의 바람직한 제1 실시예의 변형예에 따른, 선박의 증발가스 처리 시스템을 도시한 개략 구성도이다.
1 is a schematic configuration diagram showing a marine fuel gas supply system,
2 is a schematic structural diagram showing a boil-off gas treatment system according to a first embodiment of the present invention;
Figure 3 is a schematic configuration diagram showing a boil-off gas treatment system according to a second embodiment of the present invention,
4 is a schematic view showing a state in which a vapor gas processing system according to a first preferred embodiment of the present invention is used together with a fuel gas supply system,
5 and 6 are schematic configuration diagrams showing a boil-off gas treatment system according to a modification of the first preferred embodiment of the present invention.

일반적으로, 선박에서 배출되는 폐기가스 중 국제 해사 기구(International Maritime Organization)의 규제를 받고 있는 것은 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)이며, 최근에는 이산화탄소(CO2)의 배출도 규제하려 하고 있다. 특히, 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)의 경우, 1997년 해상오염 방지협약(MARPOL; The Prevention of Marine Pollution from Ships) 의정서를 통하여 제기되고, 8년이라는 긴 시간이 소요된 후 2005년 5월에 발효요건을 만족하여 현재 강제규정으로 이행되고 있다.In general, among the waste gases emitted from vessels, those regulated by the International Maritime Organization are nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx), and in recent years they have also been trying to regulate the emission of carbon dioxide (CO 2 ) have. Particularly, in the case of nitrogen oxide (NOx) and sulfur oxides (SOx), it was submitted through the Protocol of the Maritime Pollution Prevention Convention (MARPOL) in 1997, In May, the requirements for the fermentation were satisfied and the regulations are being implemented.

따라서, 이러한 규정을 충족시키기 위하여 질소산화물(NOx) 배출량을 저감하기 위한 다양한 방법들이 소개되고 있는데, 이러한 방법 중에서 LNG 운반선과 같은 선박을 위한 고압 천연가스 분사 엔진, 예를 들어 MEGI 엔진이 개발되어 사용되고 있다. ME-GI 엔진은, 동급출력의 디젤엔진에 비해 오염물질 배출량을 이산화탄소는 23%, 질소화합물은 80%, 황화합물은 95% 이상 줄일 수 있는 친환경적인 차세대 엔진으로서 각광받고 있다.Accordingly, various methods for reducing nitrogen oxide (NOx) emissions have been introduced to meet these requirements. Of these methods, a high pressure natural gas injection engine for ships such as LNG carriers, for example a MEGI engine, has been developed and used have. The ME-GI engine is seen as an environmentally friendly next-generation engine that can reduce pollutant emissions by 23%, nitrogen compounds 80%, and sulfur compounds 95% or more, compared with diesel engines of the same class.

이와 같은 MEGI 엔진은 LNG를 극저온에 견디는 저장탱크에 저장하여 운반하도록 하는 LNG 운반선 등과 같은 선박(본 명세서에서 선박이란, LNG 운반선, LNG RV 등을 비롯하여, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 해상 플랜트까지도 모두 포함하는 개념이다.)에 설치될 수 있으며, 이 경우 천연가스를 연료로 사용하게 되며, 그 부하에 따라 엔진에 대하여 대략 150 ∼ 400 bara(절대압력) 정도의 고압의 가스 공급 압력이 요구된다.Such a MEGI engine is a vessel such as an LNG carrier for storing and transporting LNG in a cryogenic storage tank (in this specification, a vessel is an LNG carrier, an LNG RV, etc., as well as a marine plant such as LNG FPSO, LNG FSRU, etc.). In this case, natural gas is used as a fuel, and a high pressure gas supply pressure of about 150 to 400 bara (absolute pressure) is required for the engine depending on the load.

MEGI 엔진은 추진을 위해 프로펠러에 직결되어 사용될 수 있으며, 이를 위해 MEGI 엔진은 저속으로 회전하는 2행정 엔진으로 이루어진다. 즉, MEGI 엔진은 저속 2행정 고압 천연가스 분사 엔진이다.The MEGI engine can be used directly to the propeller for propulsion, for which the MEGI engine consists of a two-stroke engine rotating at low speed. That is, the MEGI engine is a low-speed two-stroke high-pressure natural gas injection engine.

또한, 질소산화물 배출량을 저감하기 위해, 디젤유와 천연가스를 혼합하여 연료로서 사용하는 DF 엔진(예컨대 DFDG; Dual Fuel Diesel Generator)이 개발되어, 추진이나 발전용으로 사용되고 있다. DF 엔진은 오일과 천연가스를 혼합연소하거나 오일과 천연가스 중 선택된 하나만을 연료로 사용할 수 있는 엔진으로서, 오일만을 연료로 사용하는 경우보다 연료에 포함된 황화합물이 적어 배기가스 중 황산화물의 함량이 적다.Further, in order to reduce nitrogen oxide emissions, a DF engine (for example, DFDG: Dual Fuel Diesel Generator) which is a mixture of diesel oil and natural gas and used as fuel has been developed and used for propulsion and power generation. The DF engine is an engine that can mix oil and natural gas or use only one selected from oil and natural gas as fuel. The sulfur content in the exhaust gas is smaller than the sulfur content in the fuel, little.

DF 엔진은 MEGI 엔진과 같은 고압으로 연료가스를 공급할 필요가 없으며, 대략 수 내지 수십 bara 정도로 연료가스를 압축하여 공급하면 된다. DF 엔진은 엔진의 구동력에 의해 발전기를 구동시켜 전력을 얻고, 이 전력을 이용하여 추진용 모터를 구동시키거나 각종 장치나 설비를 운전한다.The DF engine does not need to supply fuel gas at the same high pressure as the MEGI engine, and compresses the fuel gas to about several to several tens of bara. The DF engine obtains power by driving the generator by the driving force of the engine, and drives the propulsion motor or operates various devices or equipments by using this electric power.

천연가스를 연료로서 공급할 때 MEGI 엔진의 경우에는 메탄가를 맞출 필요가 없지만, DF 엔진의 경우에는 메탄가를 맞출 필요가 있다.When supplying natural gas as a fuel, it is not necessary to match the methane in the case of the MEGI engine, but in the case of the DF engine, it is necessary to match the methane.

LNG가 가열되면 액화온도가 상대적으로 낮은 메탄 성분이 우선적으로 기화되기 때문에, 증발가스의 경우에는 메탄 함유량이 높아 그대로 DF 엔진에 연료로서 공급될 수 있다. 하지만, LNG의 경우에는, 메탄 함유량이 상대적으로 낮아 DF 엔진에서 요구하는 메탄가보다 낮고, 산지에 따라 LNG를 구성하는 탄화수소 성분(메탄, 에탄, 프로판, 부탄 등)들의 비율이 다르기 때문에, 그대로 기화시켜 DF 엔진에 연료로서 공급하기에 적절하지 않다.When the LNG is heated, the methane component having a relatively low liquefaction temperature is preferentially vaporized. Therefore, in the case of the vaporized gas, the methane content is high and can be supplied as fuel to the DF engine as it is. However, in the case of LNG, the methane content is relatively low, which is lower than the methane demanded by the DF engine, and the ratio of the hydrocarbon components (methane, ethane, propane, butane, etc.) It is not suitable to be supplied as fuel to the DF engine.

메탄가를 조절하기 위해서는 액화천연가스를 강제 기화시킨 후, 온도를 낮추어 메탄보다 액화점이 높은 중탄화수소(HHC; heavy hydrocarbon) 성분을 액화시켜 제거할 수 있다. 메탄가를 조절한 후 엔진에서 요구하는 온도 조건에 맞추어 메탄가가 조절된 천연가스를 추가로 가열할 수도 있다.
To regulate methane, the liquefied natural gas can be forcedly vaporized and then cooled to remove liquefied heavy hydrocarbons (HHC), which have a higher liquefaction point than methane. After adjusting the methane, additional methane-regulated natural gas may be added to meet the temperature requirements of the engine.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the following examples can be modified in various forms, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 연료 공급 시스템을 도시한 구성도이다. 본 발명의 하이브리드 연료 공급 시스템은 추진용 메인 엔진으로서 예컨대 MEGI 엔진이 장착된 LNG 운반선 등에 적용될 수 있다.1 is a configuration diagram illustrating a hybrid fuel supply system according to an embodiment of the present invention. The hybrid fuel supply system of the present invention can be applied to an LNG carrier or the like equipped with, for example, a MEGI engine as a propulsion main engine.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 연료 공급 시스템(100)은, 저장탱크(cargo tank; 1)로부터 LNG를 메인 엔진(main engine; 3)으로 이송시키기 위한 경로를 제공하는 연료 공급라인(110)과, 저장탱크(1)로부터 발생되는 BOG(Boil Off Gas)를 메인 엔진(3)으로 이송시키기 위한 경로를 제공하는 BOG 라인(140)을 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 BOG를 이용한 하이브리드 연료 공급 시스템(100)은, 연료 공급라인(110)을 통해서 LNG를 LNG 펌프(LNG pump; 120) 및 LNG 기화기(LNG vaporizer; 130)에 의해 연료로서 메인 엔진(3)에 공급하고, BOG 라인(140)을 통해서 BOG를 BOG 압축기(BOG compressor; 150)에 의해 압축시켜서 연료로서 메인 엔진(3)에 공급하며, BOG 압축기(150)로부터 잉여의 BOG를 통합형 IGG/GCU 시스템(200)으로 공급한다.Referring to FIG. 1, a hybrid fuel supply system 100 according to an embodiment of the present invention provides a path for transferring an LNG from a cargo tank 1 to a main engine 3 A fuel supply line 110 and a BOG line 140 providing a path for transferring BOG generated from the storage tank 1 to the main engine 3. In addition, the hybrid fuel supply system 100 using the BOG according to an embodiment of the present invention, LNG through the fuel supply line 110 to the LNG pump (LNG pump; 120) and LNG vaporizer (LNG vaporizer; 130) To the main engine 3 as fuel, and the BOG is compressed by the BOG compressor 150 through the BOG line 140 to be supplied to the main engine 3 as fuel, and from the BOG compressor 150 Surplus BOG is fed to the integrated IGG / GCU system 200.

메인 엔진(3)으로 사용될 수 있는 MEGI 엔진은 대략 150 ∼ 400 bara(절대압력) 정도의 고압으로 연료를 공급받을 필요가 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 LNG 펌프(120)와 BOG 압축기(150)로서는 MEGI 엔진에서 요구하는 압력까지 LNG와 BOG를 각각 압축시킬 수 있는 고압 펌프와 고압 압축기가 사용된다.MEGI engines that can be used as the main engine 3 need to be fueled at a high pressure of approximately 150 to 400 bara (absolute pressure). Therefore, as the LNG pump 120 and the BOG compressor 150 according to the present embodiment, a high-pressure pump and a high-pressure compressor capable of compressing LNG and BOG, respectively, to a pressure required by the MEGI engine are used.

연료 공급라인(110)은 예컨대 LNGC의 저장탱크(1)로부터 이송 펌프(2)의 구동에 의해 공급되는 LNG를 연료로서 메인 엔진(3)으로 이송시키기 위한 경로를 제공하고, LNG 펌프(120)와 LNG 기화기(130)가 설치된다.The fuel supply line 110 provides a path for transferring the LNG supplied by the drive of the transfer pump 2 from the storage tank 1 of the LNGC as fuel to the main engine 3, And an LNG vaporizer 130 are installed.

LNG 펌프(120)는 연료 공급라인(110)에 LNG의 이송에 필요한 펌핑력을 제공하도록 설치되고, 일례로 LNG HP 펌프(LNG High Pressure pump)가 사용될 수 있으며, 본 실시예에서처럼 다수로 이루어져서 병렬되도록 설치될 수 있다.The LNG pump 120 is installed to supply the pumping force necessary for transferring the LNG to the fuel supply line 110. For example, the LNG HP pump (LNG High Pressure pump) may be used. In the present embodiment, .

LNG 기화기(130)는 연료 공급라인(110)에서 LNG 펌프(120)의 후단에 설치됨으로써 LNG 펌프(120)에 의해 이송되는 LNG를 기화시키도록 하는데, LNG의 기화를 위해 일례로, LNG가 열매순환라인(131)을 통해서 순환 공급되는 열매와의 열교환에 의해 기화되도록 하며, 다른 예로서 히터를 비롯하여 LNG의 기화열을 제공하기 위한 다양한 히팅수단이 사용될 수 있다. 또한, LNG 기화기(130)는 LNG의 기화를 위하여 고압에서 사용될 수 있는 HP 기화기(High Pressure vaporizer)가 사용될 수 있다. 한편, 열매순환라인(131)에 순환 공급되는 열매는 일례로, 보일러 등으로부터 발생되는 스팀이 사용될 수 있다.The LNG vaporizer 130 is installed at the rear end of the LNG pump 120 in the fuel supply line 110 to vaporize the LNG conveyed by the LNG pump 120. In order to vaporize the LNG, Various kinds of heating means may be used for providing heat of vaporization of LNG including heaters as another example. In addition, the LNG vaporizer 130 may be a high pressure vaporizer that can be used at a high pressure for vaporizing the LNG. On the other hand, steam generated from a boiler or the like can be used as the fruit to be circulated and supplied to the fruit circulation line 131, for example.

BOG 라인(140)은 저장탱크(1)로부터 자연적으로 발생되는 BOG를 메인 엔진(3)으로 이송시키기 위한 경로를 제공하고, 본 실시예에서처럼 연료 공급라인(110)에 연결됨으로써 BOG를 연료로서 메인 엔진(3)으로 공급되도록 할 수 있으며, 이와 달리, BOG를 직접 메인 엔진(3)으로 공급하기 위한 경로를 제공할 수도 있다.The BOG line 140 provides a path for transferring the BOG generated naturally from the storage tank 1 to the main engine 3 and is connected to the fuel supply line 110 as in the present embodiment, To the engine 3, or alternatively it may provide a path for supplying the BOG directly to the main engine 3.

BOG 압축기(150)는 BOG 라인(140)에 설치되어 BOG 라인(140)을 통과하는 BOG를 압축시킨다. 도 1에는 하나의 BOG 압축기(150)만이 도시되어 있지만, BOG 압축기는 종래의 일반적인 연료 공급 시스템에서와 같이 이원화설계(redundancy) 요구사항을 만족시키기 위해 동일한 사양의 압축기 2대가 병렬로 연결되도록 시스템이 구성될 수 있다. 다만, 본 실시예에서처럼 BOG 라인(140)에서 잉여 BOG 라인(160)의 분기 부분에 단일의 BOG 압축기(150)가 설치될 경우에는, 고가의 BOG 압축기(150)의 설치에 따른 경제적 부담과 유지 및 보수에 대한 부담을 줄일 수 있다는 추가적인 효과를 거둘 수 있다.The BOG compressor 150 is installed in the BOG line 140 to compress the BOG through the BOG line 140. Although only one BOG compressor 150 is shown in FIG. 1, the BOG compressor is configured such that the two compressors of the same specification are connected in parallel to meet redundancy requirements, as in a conventional fuel supply system. Lt; / RTI > However, in the case where a single BOG compressor 150 is installed in the branch of the redundant BOG line 160 in the BOG line 140 as in the present embodiment, an economical burden due to the installation of the expensive BOG compressor 150, And reduce the burden on the repairer.

잉여 BOG 라인(160)은 BOG 압축기(150)로부터 잉여의 BOG를 통합형 IGG/GCU 시스템(200)으로 공급하는 경로를 제공하는데, 통합형 IGG/GCU 시스템(200)뿐만 아니라, 예컨대 DF 엔진과 같은 보조 엔진 등으로 잉여 BOG를 연료로서 공급할 수 있다.The redundant BOG line 160 provides a path for supplying surplus BOG from the BOG compressor 150 to the integrated IGG / GCU system 200, which may include an integrated IGG / GCU system 200 as well as an auxiliary The surplus BOG can be supplied as fuel by an engine or the like.

통합형 IGG/GCU 시스템(200)은 IGG(Inert Gas Generator)와 GCU(Gas Combustion Unit)가 통합된 시스템이다.The integrated IGG / GCU system 200 is an integrated system of IGG (Inert Gas Generator) and GCU (Gas Combustion Unit).

한편, 잉여 BOG 라인(160)과 연료 공급라인(110)은 연결라인(170)에 의해 서로 연결될 수 있다. 따라서, 연결라인(170)에 의해 잉여 BOG를 메인 엔진(3)의 연료로 사용하도록 하거나, 기화된 LNG를 통합형 IGG/GCU 시스템(200)에 연료로서 사용하도록 할 수 있다. 이러한 연결라인(170)에는 통과하는 BOG나 기화된 LNG의 가열을 위하여 히터(180)가 설치될 수 있고, BOG나 기화된 LNG에 의한 압력을 조절함으로써 과도한 압력을 저감시키는 압력감소밸브(Pressure Reduction Valve; PRV)(190)가 설치될 수 있다. 한편, 히터(180)는 가스의 연소열을 이용한 가스히터이거나, 그 밖에도 열매의 순환에 의해 가열을 위한 열원을 제공하는 열매 순환 공급부를 비롯하여, 다양한 히팅수단이 사용될 수 있다.The surplus BOG line 160 and the fuel supply line 110 may be connected to each other by a connection line 170. Thus, the surplus BOG can be used as fuel for the main engine 3 by the connection line 170, or the vaporized LNG can be used as fuel for the integrated IGG / GCU system 200. The connection line 170 may be provided with a heater 180 for heating BOG or vaporized LNG passing therethrough and may be provided with a pressure reduction valve (Pressure Reduction) for reducing excessive pressure by controlling the pressure by BOG or vaporized LNG. (PRV) 190 may be installed. Meanwhile, the heater 180 may be a gas heater using heat of combustion of gas, or various heating means may be used as well as a heat circulation supply unit that provides a heat source for heating by circulation of the heat.

이와 같은 본 발명에 따른 하이브리드 연료 공급 시스템의 작용을 설명하기로 한다.The operation of the hybrid fuel supply system according to the present invention will now be described.

저장탱크(1) 내의 압력이 정해진 압력 이상이거나 BOG의 발생량이 많으면, BOG 압축기(150)의 구동에 의해 BOG를 압축하여 메인 엔진(3)에 연료로서 공급한다. 또한, 저장탱크(1) 내의 압력이 정해진 압력 미만이거나 BOG 발생량이 적으면, LNG 펌프(120)와 LNG 기화기(130)의 구동에 의해 LNG를 이송 및 기화시켜서 메인 엔진(3)에 연료로서 공급될 수 있도록 한다.When the pressure in the storage tank 1 is equal to or higher than a predetermined pressure or the amount of generated BOG is large, BOG is compressed by driving the BOG compressor 150 and supplied to the main engine 3 as fuel. When the pressure in the storage tank 1 is lower than the predetermined pressure or the BOG generation amount is small, the LNG pump 120 and the LNG vaporizer 130 are driven to transfer and vaporize the LNG to supply it to the main engine 3 as fuel .

한편, BOG 압축기(150)로부터 잉여의 BOG는 잉여 BOG 라인(160)을 통해서 통합형 IGG/GCU 시스템(200) 또는 DF 엔진 등의 보조 엔진으로 공급되도록 하여, BOG의 소모 또는 저장탱크(1)로 공급되기 위한 불활성가스의 생성 목적으로 사용되도록 하고, 나아가서, 보조 엔진 등의 연료로서 사용될 수 있도록 한다.The surplus BOG from the BOG compressor 150 is supplied to the auxiliary IGG / GCU system 200 or the auxiliary engine such as the DF engine through the surplus BOG line 160 to the BOG consuming or storing tank 1 To be used for the purpose of producing an inert gas to be supplied, and further to be used as fuel for an auxiliary engine or the like.

BOG가 공급되는 통합형 IGG/GCU 시스템(200)은 본체(210) 내의 BOG 연소에 의해서, 저장탱크(1)로부터 지속적으로 발생되는 BOG를 소모할 수 있고, 필요에 따라 저장탱크(1)에 공급하기 위한 불활성가스로서 연소가스를 생성할 수도 있다.
The integrated IGG / GCU system 200 to which the BOG is supplied can consume BOG continuously generated from the storage tank 1 by BOG combustion in the main body 210 and supply the BOG to the storage tank 1 It is also possible to generate a combustion gas as an inert gas.

도 2에는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른, 선박의 증발가스 처리 시스템의 개략 구성도가 도시되어 있다.2 shows a schematic configuration diagram of a boil-off gas treatment system according to a first preferred embodiment of the present invention.

도 2에는, 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 고압 천연가스 분사 엔진, 즉 MEGI 엔진을 설치한 LNG 운반선에 본 발명의 증발가스 처리 시스템이 적용된 예가 도시되어 있지만, 본 발명의 증발가스 처리 시스템은 액화가스 저장탱크가 설치된 모든 종류의 선박, 즉 LNG 운반선, LNG RV 등을 비롯하여, LNG FPSO, LNG FSRU와 같은 해상 플랜트에 적용될 수 있다.2 shows an example in which the boil-off gas treatment system of the present invention is applied to a high-pressure natural gas injection engine that can use natural gas as a fuel, that is, an LNG carrier equipped with a MEGI engine, but the boil-off gas treatment system of the present invention is liquefied. It can be applied to all kinds of ships equipped with gas storage tanks, such as LNG carriers, LNG RVs, etc., as well as offshore plants such as LNG FPSO, LNG FSRU.

본 발명의 제1 실시예에 따른, 선박의 증발가스 처리 시스템에 따르면, 액화가스를 저장하는 저장탱크(11)에서 발생되어 배출된 증발가스(NBOG)는, 증발가스 공급라인(L1)을 따라 이송되어 압축기(13)에서 압축된 후 고압 천연가스 분사 엔진, 예컨대 MEGI 엔진에 공급된다. 증발가스는 압축기(13)에 의해 대략 150 내지 400 bara 정도의 고압으로 압축된 후 고압 천연가스 분사 엔진, 예컨대 MEGI 엔진에 연료로서 공급된다.According to the boil-off gas treatment system according to the first embodiment of the present invention, the boil-off gas NBOG generated and discharged from the storage tank 11 storing the liquefied gas is along the boil-off gas supply line L1. It is conveyed and compressed in the compressor 13 and then supplied to a high pressure natural gas injection engine, such as a MEGI engine. The evaporation gas is compressed by the compressor 13 to a high pressure of about 150 to 400 bara and then supplied as fuel to a high pressure natural gas injection engine, such as a MEGI engine.

저장탱크는 LNG 등의 액화가스를 극저온 상태로 저장할 수 있도록 밀봉 및 단열 방벽을 갖추고 있지만, 외부로부터 전달되는 열을 완벽하게 차단할 수는 없다. 그에 따라 저장탱크(11) 내에서는 액화가스의 증발이 지속적으로 이루어지며, 증발가스의 압력을 적정한 수준으로 유지하기 위해 증발가스 배출라인(L1)을 통하여 저장탱크(11) 내부의 증발가스를 배출시킨다.The storage tank has a sealing and thermal barrier to store liquefied gases such as LNG in cryogenic conditions, but it can not completely block the heat transmitted from the outside. Accordingly, the evaporation of the liquefied gas is continuously performed in the storage tank 11, and the evaporation gas in the storage tank 11 is discharged through the evaporation gas discharge line L1 to maintain the pressure of the evaporation gas at an appropriate level .

저장탱크(11)의 내부에는 필요시 LNG를 저장탱크의 외부로 배출시키기 위해 배출 펌프(12)가 설치된다.A discharge pump (12) is installed in the storage tank (11) to discharge the LNG to the outside of the storage tank, if necessary.

압축기(13)는, 하나 이상의 압축 실린더(14)와, 압축되면서 온도가 상승한 증발가스를 냉각시키기 위한 하나 이상의 중간 냉각기(15)를 포함할 수 있다. 압축기(13)는 예를 들어 증발가스를 약 400 bara까지 압축하도록 구성될 수 있다. 도 2에서는 5개의 압축 실린더(14)와 5개의 중간 냉각기(15)를 포함하는 다단 압축의 압축기(13)가 예시되어 있지만, 압축 실린더와 중간 냉각기의 개수는 필요에 따라 변경될 수 있다. 또한, 하나의 압축기 내에 복수개의 압축 실린더가 배열된 구조 이외에, 복수개의 압축기를 직렬로 연결한 구조를 가지도록 변경될 수도 있다.The compressor 13 may include one or more compression cylinders 14 and one or more intercoolers 15 for cooling the evaporated gas as it is being compressed. The compressor 13 may be configured, for example, to compress the evaporation gas to about 400 bara. In Fig. 2, a multi-stage compression compressor 13 including five compression cylinders 14 and five intermediate coolers 15 is illustrated, but the number of compression cylinders and intercoolers can be changed as needed. Further, in addition to the structure in which a plurality of compression cylinders are arranged in one compressor, the structure may be changed to have a structure in which a plurality of compressors are connected in series.

압축기(13)에서 압축된 증발가스는 증발가스 공급라인(L1)을 통하여 고압 천연가스 분사 엔진에 공급되는데, 고압 천연가스 분사 엔진에서 필요로 하는 연료의 필요량에 따라 압축된 증발가스 전부를 고압 천연가스 분사 엔진에 공급할 수도 있고, 압축된 증발가스 중 일부만을 고압 천연가스 분사 엔진에 공급할 수도 있다.The evaporated gas compressed in the compressor 13 is supplied to the high-pressure natural gas injection engine through the evaporation gas supply line L1. In accordance with the amount of fuel required in the high-pressure natural gas injection engine, Gas injection engine, or may supply only a part of the compressed evaporated gas to the high-pressure natural gas injection engine.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 저장탱크(11)로부터 배출되어 압축기(13)에서 압축되는 증발가스(즉, 저장탱크에서 배출된 증발가스 전체)를 제1 스트림이라 할 때, 증발가스의 제1 스트림을 압축 후에 제2 스트림과 제3 스트림으로 나누어, 제2 스트림은 고압 천연가스 분사 엔진에 연료로서 공급하고 제3 스트림은 액화시켜 저장탱크로 복귀시키도록 구성할 수 있다.According to the first embodiment of the present invention, when the evaporated gas discharged from the storage tank 11 and compressed by the compressor 13 (that is, the entire evaporated gas discharged from the storage tank) is referred to as a first stream, The first stream of gas may be divided into a second stream and a third stream after compression and the second stream may be supplied as fuel to the high pressure natural gas injection engine and the third stream may be liquefied and returned to the storage tank.

이때, 제2 스트림은 증발가스 공급라인(L1)을 통해 고압 천연가스 분사 엔진에 공급되고, 제3 스트림은 증발가스 복귀라인(L3)을 통해 저장탱크(11)로 복귀된다. 압축된 증발가스의 제3 스트림을 냉각 및 액화시킬 수 있도록 증발가스 복귀라인(L3)에는 열교환기(21)가 설치된다. 열교환기(21)에서는 압축된 증발가스의 제3 스트림을 저장탱크(11)로부터 배출된 후 압축기(13)로 공급되는 증발가스의 제1 스트림과 열교환시킨다.At this time, the second stream is supplied to the high-pressure natural gas injection engine through the evaporation gas supply line L1 and the third stream is returned to the storage tank 11 through the evaporation gas return line L3. A heat exchanger (21) is installed in the evaporation gas return line (L3) so that the third stream of compressed evaporation gas can be cooled and liquefied. The heat exchanger 21 heat exchanges the third stream of the compressed evaporated gas with the first stream of the evaporated gas which is discharged from the storage tank 11 and then supplied to the compressor 13.

압축되기 전의 증발가스의 제1 스트림의 유량이 제3 스트림의 유량보다 많기 때문에, 압축된 증발가스의 제3 스트림은 압축되기 전의 증발가스의 제1 스트림으로부터 냉열을 공급받아 액화될 수 있다. 이와 같이 열교환기(21)에서는 저장탱크(11)로부터 배출된 직후의 극저온의 증발가스와 압축기(13)에서 압축된 고압 상태의 증발가스를 열교환시켜 이 고압 상태의 증발가스를 냉각 및 액화시킨다.Because the flow rate of the first stream of evaporated gas before being compressed is greater than the flow rate of the third stream, the third stream of compressed evaporated gas may be liquefied by receiving cold heat from the first stream of evaporated gas before being compressed. Thus, in the heat exchanger 21, the extremely low temperature evaporated gas immediately after being discharged from the storage tank 11 is exchanged with the evaporated gas in the high pressure state compressed by the compressor 13, thereby cooling and liquefying the evaporated gas in the high pressure state.

열교환기(21)에서 냉각되어 적어도 부분적으로 액화된 증발가스(LBOG)는 팽창밸브(22)를 통과하면서 감압되어 기액 혼합상태로 기액분리기(23)에 공급된다. 팽창밸브(22)를 통과하면서 LBOG는 대략 상압으로 감압될 수 있다. 액화된 증발가스는 기액분리기(23)에서 기체와 액체 성분이 분리되어, 액체성분, 즉 LNG는 증발가스 복귀라인(L3)을 통해 저장탱크(11)로 이송되고, 기체성분, 즉 증발가스는 증발가스 재순환라인(L5)을 통해 저장탱크(11)로부터 배출되어 압축기(13)로 공급되는 증발가스에 합류된다. 더욱 상세하게는, 증발가스 재순환라인(L5)은 기액분리기(23)의 상단으로부터 연장되어 증발가스 공급라인(L1)에서 열교환기(21)보다 상류측에 연결된다.The evaporated gas LBOG cooled in the heat exchanger 21 and at least partially liquefied is passed through the expansion valve 22 and is depressurized and supplied to the gas-liquid separator 23 in a vapor-liquid mixed state. The LBOG can be decompressed to approximately atmospheric pressure while passing through the expansion valve 22. The liquefied evaporated gas is separated from the gas and liquid components in the gas-liquid separator 23, and the liquid component, that is, the LNG is transferred to the storage tank 11 through the evaporated gas return line L3, and the gas component, And is then discharged from the storage tank 11 via the evaporation gas recirculation line L5 and joined to the evaporation gas supplied to the compressor 13. [ More specifically, the evaporation gas recycle line L5 extends from the upper end of the gas-liquid separator 23 and is connected to the evaporation gas supply line L1 on the upstream side of the heat exchanger 21.

위에서는 설명의 편의상 열교환기(21)가 증발가스 복귀라인(L3)에 설치된 것으로 설명하였으나, 실제로 열교환기(21)에서는 증발가스 공급라인(L1)을 통해 이송되고 있는 증발가스의 제1 스트림과 증발가스 복귀라인(L3)을 통해 이송되고 있는 증발가스의 제3 스트림 사이에 열교환이 이루어지고 있으므로, 열교환기(21)는 증발가스 공급라인(L1)에 설치된 것이기도 하다.In the above description, the heat exchanger 21 is provided in the evaporation gas return line L3, but in the heat exchanger 21, the first stream of the evaporation gas being fed through the evaporation gas supply line L1 The heat exchanger 21 is installed in the evaporation gas supply line L1 since heat exchange is performed between the third stream of the evaporation gas being transferred through the evaporation gas return line L3.

증발가스 재순환라인(L5)에는 또 다른 팽창밸브(24)가 더 설치될 수 있으며, 그에 따라 기액분리기(23)로부터 배출된 기체 성분은 팽창밸브(24)를 통과하면서 감압될 수 있다. 또한 열교환기(21)에서 액화된 후 기액분리기(23)로 공급되는 증발가스의 제3 스트림과 기액분리기(23)에서 분리되어 증발가스 재순환라인(L5)을 통해 이송되는 기체 성분을 열교환시켜 제3 스트림을 더욱 냉각시킬 수 있도록 증발가스 재순환라인(L5)에는 냉각기(25)가 설치된다. 즉, 냉각기(25)에서는 고압 액체 상태의 증발가스를 저압 극저온 기체 상태의 천연가스로 추가 냉각시킨다.The evaporation gas recirculation line L5 may be further provided with another expansion valve 24 so that the gas component discharged from the gas-liquid separator 23 can be decompressed while passing through the expansion valve 24. The third stream of the evaporated gas supplied to the gas-liquid separator 23 after being liquefied in the heat exchanger 21 is heat-exchanged with the gas component separated by the gas-liquid separator 23 and conveyed through the evaporation gas recycle line L5, The evaporator gas recycle line (L5) is equipped with a cooler (25) to further cool the stream. That is, in the cooler 25, the evaporation gas in the high-pressure liquid state is further cooled by the low-pressure ultra-low temperature gaseous natural gas.

여기에서, 설명의 편의상 냉각기(25)가 증발가스 재순환라인(L5)에 설치된 것으로 설명하였으나, 실제로 냉각기(25)에서는 증발가스 복귀라인(L3)을 통해 이송되고 있는 증발가스의 제3 스트림과 증발가스 재순환라인(L5)을 통해 이송되고 있는 기체 성분 사이에 열교환이 이루어지고 있으므로, 냉각기(25)는 증발가스 복귀라인(L3)에 설치된 것이기도 하다.Although the cooler 25 has been described as being installed in the evaporative gas recirculation line L5 for convenience of explanation, in the cooler 25 in reality, the third stream of the evaporative gas being fed through the evaporative gas return line L3, The cooler 25 is provided in the evaporation gas return line L3 since heat exchange is performed between the gas components being transferred through the gas recirculation line L5.

한편, 저장탱크(11)에서 발생하는 증발가스의 양이 고압 천연가스 분사 엔진에서 요구하는 연료량보다 많아 잉여의 증발가스가 발생할 것으로 예상되는 경우에는, 압축기(13)에서 압축된 혹은 단계적으로 압축되고 있는 도중의 증발가스를, 증발가스 분기라인(L7, L8)을 통하여 분기시켜 증발가스 소비수단에서 사용한다. 증발가스 소비수단으로서는 MEGI 엔진에 비해 상대적으로 낮은 압력의 천연가스를 연료로서 사용할 수 있는 GCU, DF Generator(DFDG), 가스 터빈 등이 사용될 수 있다.On the other hand, when the amount of evaporative gas generated in the storage tank 11 is higher than the amount of fuel required in the high-pressure natural gas injection engine and excess evaporative gas is expected to be generated, the compressed or stepwise compressed The vaporized gas is branched through the vaporized gas branch lines L7 and L8 and used in the evaporation gas consumption means. As a means of consuming the evaporative gas, a GCU, a DF Generator (DFDG), a gas turbine, etc., which can use a relatively low pressure natural gas as a fuel compared with the MEGI engine, can be used.

이상 설명한 바와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 증발가스 처리 시스템 및 처리 방법에 의하면, LNG 운반선의 화물(즉, LNG) 운반시 발생되는 증발가스를, 엔진의 연료로서 사용하거나 재액화시켜 다시 저장탱크로 복귀시켜 저장할 수 있기 때문에, GCU 등에서 소모하여 버려지는 증발가스의 양을 감소시키거나 없게 할 수 있게 되고, 질소 등 별도의 냉매를 사용하는 재액화 장치를 설치할 필요 없이 증발가스를 재액화하여 처리할 수 있게 된다.As described above, according to the evaporative gas treatment system and the treatment method according to the first embodiment of the present invention, the evaporation gas generated when the cargo (i.e., LNG) of the LNG carrier is transported is used as the fuel of the engine or re- It is possible to reduce or eliminate the amount of evaporated gas consumed in the GCU or the like because the refrigerant can be returned to the storage tank and stored, And the like.

또한 본 발명의 제1 실시예에 따른 증발가스 처리 시스템 및 처리 방법에 의하면, 별도의 냉매를 사용하는 재액화 장치(즉, 질소냉매 냉동 사이클이나 혼합냉매 냉동 사이클 등)가 설치될 필요가 없으므로, 냉매를 공급 및 저장하기 위한 설비를 추가로 설치할 필요가 없어, 전체 시스템을 구성하기 위한 초기 설치비와 운용비용을 절감할 수 있다.
Further, according to the evaporative gas processing system and the processing method according to the first embodiment of the present invention, there is no need to provide a re-liquefying device (that is, a nitrogen refrigerant refrigeration cycle or a mixed refrigerant refrigeration cycle) using another refrigerant, It is not necessary to additionally provide a facility for supplying and storing the refrigerant, so that the initial installation cost and operating cost for constituting the entire system can be reduced.

도 3에는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템의 개략 구성도가 도시되어 있다.3 is a schematic configuration diagram of a boil-off gas treatment system according to a second preferred embodiment of the present invention.

제2 실시예에 따른 증발가스 처리 시스템은, MEGI 엔진이나 DF Generator 등에서 요구하는 증발가스의 양이 자연적으로 발생하는 증발가스의 양보다 많을 경우, LNG를 강제로 기화시켜 사용할 수 있도록 구성된다는 점에서 제1 실시예의 증발가스 처리 시스템과 상이하다. 이하에서는 제1 실시예의 증발가스 처리 시스템과의 차이점을 더욱 상세하게 설명한다.The evaporative gas treatment system according to the second embodiment is configured such that when the amount of the evaporation gas required by the MEGI engine or the DF generator is greater than the amount of the evaporation gas naturally generated, the LNG can be forcibly vaporized and used Which is different from the evaporative gas processing system of the first embodiment. Hereinafter, differences from the evaporative gas processing system of the first embodiment will be described in more detail.

본 발명의 제2 실시예에 따른, 선박의 증발가스 처리 시스템에 따르면, 액화가스를 저장하는 저장탱크(11)에서 발생되어 배출된 증발가스(NBOG)는, 증발가스 공급라인(L1)을 따라 이송되어 압축기(13)에서 압축된 후 고압 천연가스 분사 엔진, 예컨대 MEGI 엔진에 공급되거나, 압축기(13)에서 다단-압축되는 도중에 DF 엔진(DF Generator)에 공급되어 연료로서 사용된다는 점에 있어서는 제1 실시예와 마찬가지이다.According to the second embodiment of the present invention, the evaporation gas (NBOG) generated and discharged from the storage tank (11) storing the liquefied gas flows along the evaporation gas supply line (L1) And is supplied to the high-pressure natural gas injection engine, for example, the MEGI engine, or supplied to the DF engine (DF Generator) during the multi-stage compression in the compressor 13, This is similar to the first embodiment.

다만, 제2 실시예의 증발가스 처리 시스템은, 고압 천연가스 분사 엔진과 DF 엔진에서 요구하는 연료로서의 증발가스의 양이 저장탱크(11)에서 자연적으로 발생하는 증발가스의 양보다 많을 경우, 저장탱크(11)에 저장된 LNG를 강제기화기(31)에서 기화시켜 압축기(13)에 공급할 수 있도록 강제기화 라인(L11)을 구비한다.However, in the evaporative gas processing system of the second embodiment, when the amount of evaporative gas as fuel required by the high-pressure natural gas injection engine and the DF engine is larger than the amount of evaporative gas naturally occurring in the storage tank 11, The forced vaporization line L11 is provided so that the LNG stored in the evaporator 11 can be vaporized in the forced vaporizer 31 and supplied to the compressor 13. [

제2 실시예에서와 같이 강제기화 라인(L11)을 구비하면, 저장탱크에 저장되어 있는 LNG의 양이 적어 증발가스의 발생량이 적거나, 각종 엔진에서 요구하는 연료로서의 증발가스의 양이 자연적으로 발생하는 증발가스의 양보다 많은 경우에도 안정적으로 연료를 공급할 수 있게 된다.
When the forced vaporization line L11 is provided as in the second embodiment, the amount of LNG stored in the storage tank is small so that the amount of generated evaporation gas is small or the amount of evaporated gas as fuel required by various engines is naturally Even if the amount of generated boil-off gas is greater than that, the fuel can be stably supplied.

도 4에는 본 발명에 따른 증발가스 처리 시스템이 엔진에 대하여 연료를 공급하기 위한 연료가스 공급 시스템과 함께 사용되는 상태를 도시한 개략 구성도이다.4 is a schematic configuration diagram showing a state in which the boil-off gas treatment system according to the present invention is used together with a fuel gas supply system for supplying fuel to an engine.

도 4에는, 도 2에 도시한 본 발명의 제1 실시예에 따른 증발가스 처리 시스템이 연료가스 공급 시스템과 결합된 상태가 도시되어 있지만, 제2 실시예에 따른 증발가스 처리 시스템이 연료가스 공급 시스템과 결합되어 사용될 수 있음은 물론이다.4 shows a state in which the evaporative gas processing system according to the first embodiment of the present invention shown in Fig. 2 is combined with the fuel gas supply system. However, in the evaporative gas processing system according to the second embodiment, System can be used in combination with the system.

도 4에 도시된 본 발명의 선박용 연료가스 공급 시스템은, 주 엔진으로서 고압 천연가스 분사 엔진, 예컨대 MEGI 엔진을 포함하고 있으며, 부 엔진으로서 DF 엔진(DF Generator; DFDG)을 포함하고 있다. 통상, 주 엔진은 선박의 운항을 위해 추진용으로 사용되고, 부 엔진은 선박 내부에 설치된 각종 장치 및 설비에 전력을 공급하기 위해 발전용으로 사용되지만, 본 발명은 주 엔진과 부 엔진의 용도에 의해 한정되는 것은 아니다. 주 엔진과 부 엔진은 각각 복수개가 설치될 수 있다.The marine fuel gas supply system of the present invention shown in FIG. 4 includes a high pressure natural gas injection engine, for example, a MEGI engine, as a main engine, and a DF engine (DFDG) as a sub engine. Generally, the main engine is used for propulsion for the ship's operation, and the sub-engine is used for power generation to supply power to various devices and facilities installed inside the ship. However, But is not limited thereto. A plurality of main engines and sub engines may be installed, respectively.

본 발명에 따른 선박용 연료가스 공급 시스템은, 엔진들(즉, 주 엔진인 MEGI 엔진과 부 엔진인 DF 엔진)에 대해 저장탱크(11)에 수용되어 있는 천연가스(즉, 기체 상태의 BOG와 액체 상태의 LNG)를 연료로서 공급할 수 있도록 구성된다.The marine fuel gas supply system according to the present invention is a natural gas (ie, gaseous BOG and liquid) contained in the storage tank 11 for engines (ie, the main engine MEGI engine and the secondary engine DF engine). LNG can be supplied as a fuel.

기체 상태의 BOG를 연료가스로서 공급하기 위해 본 발명의 연료가스 공급 시스템은, 저장탱크(11)에 수용되어 있는 BOG를 주 엔진에 공급하는 증발가스 공급라인으로서의 BOG 주 공급라인(L1)과, 이 BOG 주 공급라인(L1)으로부터 분기하여 BOG를 부 엔진에 공급하는 BOG 부 공급라인(L8)을 포함한다. BOG 주 공급라인(L1)은, 도 2 및 도 3에서의 증발가스 공급라인(L1)과 동일한 구성이나, 도 4를 참조하여 이루어지는 설명에서는 DF 엔진에 대한 증발가스 공급라인(즉, BOG 부 공급라인(L8))과의 구별을 위해 BOG 주 공급라인(L1)이라고 호칭한다.In order to supply the gaseous BOG as fuel gas, the fuel gas supply system of the present invention includes a main BOG supply line L1 as an evaporation gas supply line for supplying the main engine with a BOG housed in the storage tank 11, And a BOG sub supply line L8 branching from the BOG main supply line L1 to supply the BOG to the sub engine. The BOG main supply line L1 has the same configuration as the boil-off gas supply line L1 in FIGS. 2 and 3, but in the description made with reference to FIG. 4, the BOG main supply line (ie, the BOG sub-supply for the DF engine) In order to distinguish it from the line L8), it is called BOG main supply line L1.

또, 액체 상태의 LNG를 연료가스로서 공급하기 위해 본 발명의 연료가스 공급 시스템은, 저장탱크(11)에 수용되어 있는 LNG를 주 엔진에 공급하는 LNG 주 공급라인(L23)과, 이 LNG 주 공급라인(L23)으로부터 분기하여 LNG를 부 엔진에 공급하는 LNG 부 공급라인(L24)을 포함한다.In order to supply the LNG in the liquid state as the fuel gas, the fuel gas supply system of the present invention includes an LNG main supply line L23 for supplying the LNG stored in the storage tank 11 to the main engine, And an LNG portion supply line L24 branching from the supply line L23 and supplying the LNG to the sub engine.

본 발명에 따르면, BOG 주 공급라인(L1)에는 BOG를 압축하기 위한 압축기(13)가 설치되고, LNG 주 공급라인(L23)에는 LNG를 압축하기 위한 고압펌프(43)가 설치된다.
According to the present invention, the BOG main supply line L1 is provided with a compressor 13 for compressing the BOG, and the LNG main supply line L23 is provided with a high-pressure pump 43 for compressing the LNG.

액화가스를 저장하는 저장탱크(11)에서 발생되어 BOG 배출밸브(41)를 통해 배출된 증발가스(NBOG)는, BOG 주 공급라인(L1)을 따라 이송되어 압축기(13)에서 압축된 후 고압 천연가스 분사 엔진, 예컨대 MEGI 엔진에 공급된다. 증발가스는 압축기(13)에 의해 대략 150 내지 400 bara 정도의 고압으로 압축된 후 고압 천연가스 분사 엔진에 공급된다.The evaporated gas NBOG generated in the storage tank 11 storing the liquefied gas and discharged through the BOG discharge valve 41 is conveyed along the BOG main supply line L1 and is compressed in the compressor 13, Natural gas injection engine, such as a MEGI engine. The evaporation gas is compressed by the compressor (13) to a high pressure of about 150 to 400 bara and then supplied to the high pressure natural gas injection engine.

저장탱크는 LNG 등의 액화가스를 극저온 상태로 저장할 수 있도록 밀봉 및 단열 방벽을 갖추고 있지만, 외부로부터 전달되는 열을 완벽하게 차단할 수는 없다. 그에 따라 저장탱크(11) 내에서는 액화가스의 증발이 지속적으로 이루어지며, 증발가스의 압력을 적정한 수준으로 유지하기 위해 저장탱크(11) 내부의 증발가스를 배출시킨다.The storage tank has a sealing and thermal barrier to store liquefied gases such as LNG in cryogenic conditions, but it can not completely block the heat transmitted from the outside. Accordingly, evaporation of the liquefied gas is continuously performed in the storage tank 11, and the evaporation gas in the storage tank 11 is discharged to maintain the pressure of the evaporated gas at a proper level.

압축기(13)는, 하나 이상의 압축 실린더(14)와, 압축되면서 온도가 상승한 증발가스를 냉각시키기 위한 하나 이상의 중간 냉각기(15)를 포함할 수 있다. 압축기(13)는 예를 들어 증발가스를 약 400 bara까지 압축하도록 구성될 수 있다. 도 2 내지 도 4에서는 5개의 압축 실린더(14)와 5개의 중간 냉각기(15)를 포함하는 다단 압축의 압축기(13)가 예시되어 있지만, 압축 실린더와 중간 냉각기의 개수는 필요에 따라 변경될 수 있다. 또한, 하나의 압축기 내에 복수개의 압축 실린더가 배열된 구조 이외에, 복수개의 압축기를 직렬로 연결한 구조를 가지도록 변경될 수도 있다.The compressor 13 may include one or more compression cylinders 14 and one or more intercoolers 15 for cooling the evaporated gas as it is being compressed. The compressor 13 may be configured, for example, to compress the evaporation gas to about 400 bara. 2 to 4 illustrate a multi-stage compression compressor 13 comprising five compression cylinders 14 and five intermediate coolers 15, the number of compression cylinders and intermediate coolers can be changed as needed. have. Further, in addition to the structure in which a plurality of compression cylinders are arranged in one compressor, the structure may be changed to have a structure in which a plurality of compressors are connected in series.

압축기(13)에서 압축된 증발가스는 BOG 주 공급라인(L1)을 통하여 고압 천연가스 분사 엔진에 공급되는데, 고압 천연가스 분사 엔진에서 필요로 하는 연료의 필요량에 따라 압축된 증발가스 전부를 고압 천연가스 분사 엔진에 공급할 수도 있고, 압축된 증발가스 중 일부만을 고압 천연가스 분사 엔진에 공급할 수도 있다.The evaporated gas compressed in the compressor 13 is supplied to the high-pressure natural gas injection engine through the BOG main supply line L1. In accordance with the amount of fuel required in the high-pressure natural gas injection engine, Gas injection engine, or may supply only a part of the compressed evaporated gas to the high-pressure natural gas injection engine.

부 엔진인 DF 엔진에 연료가스를 공급하기 위한 부 BOG 공급라인(L8)은 주 BOG 공급라인(L1)으로부터 분기된다. 더욱 상세하게는, 부 BOG 공급라인(L8)은 압축기(13)에서 다단-압축되고 있는 도중의 증발가스를 분기해 낼 수 있도록 주 BOG 공급라인(L1)으로부터 분기된다. 도 2 내지 도 4에는 2단 압축된 BOG를 분기시켜 그 일부를 부 BOG 공급라인(L8)을 통해 부 엔진으로 공급하는 것으로 도시하고 있지만, 이는 예시일 뿐이며, 1단 혹은 3 내지 5단 압축된 BOG를 분기시켜 부 BOG 공급라인(L2)을 통해 부 엔진 등으로 공급할 수 있도록 시스템을 구성할 수도 있다. 압축기로서는 예를 들어 부카르트(Burckhardt) 사의 압축기를 사용할 수 있다. 부카르트 사의 압축기는 총 5개의 실린더를 포함하며, 전단 3개의 실린더는 무급유 윤활(oil-free) 방식으로 동작하고 후단 2개의 실린더는 급유 윤활(oil-lubricated) 방식으로 동작하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 부카르트 사의 압축기를 BOG를 압축시키는 압축기(13)로 사용할 경우, 4단 이상에서 BOG를 분기시킬 때는 오일 필터를 거쳐 BOG가 이송되도록 구성할 필요가 있으나 3단 이하에서 분기시킬 때는 오일 필터를 사용할 필요가 없다는 점에서 유리할 수 있다.The sub BOG supply line L8 for supplying the fuel gas to the DF engine which is the sub engine is branched from the main BOG supply line L1. More specifically, the sub-BOG feed line L8 branches from the main BOG feed line L1 so that the vaporized gas in the middle of the multi-stage compression process can be branched in the compressor 13. In FIGS. 2 to 4, the two-stage compressed BOG is branched and a part thereof is supplied to the sub-engine via the sub-BOG supply line L8. However, this is only an example, and the first- or third- The system may be configured so that the BOG can be branched and supplied to the sub engine via the sub BOG supply line L2. As the compressor, for example, a compressor of Burckhardt can be used. The compressor of Bochard Inc. Comprises a total of five cylinders, the three cylinders in the front are operated in an oil-free manner and the two cylinders in the rear are operated in an oil-lubricated manner. Therefore, when the compressor of the subsidiary company is used as the compressor 13 for compressing the BOG, it is necessary to configure the BOG to be transferred through the oil filter when branching the BOG in four or more stages. However, It may be advantageous in that there is no need to use a filter.

부 엔진인 DF 엔진(예컨대, DFDG)은 요구 압력이 MEGI 엔진에 비해 낮기 때문에 압축기(13)의 후단에서 고압으로 압축된 상태의 BOG를 분기해 낼 경우에는 BOG의 압력을 다시 낮춘 후 부 엔진에 공급해야 하므로 비효율적일 수 있다.In the case of branching the BOG in the compressed state from the rear end of the compressor 13 to the high pressure because the required pressure is lower than that of the MEGI engine, the DF engine (for example, DFDG) It may be inefficient.

전술한 바와 같이, LNG가 가열되면 액화온도가 상대적으로 낮은 메탄 성분이 우선적으로 기화되기 때문에, 증발가스의 경우에는 메탄 함유량이 높아 그대로 DF 엔진에 연료로서 공급될 수 있다. 따라서, BOG 주 공급라인 및 BOG 부 공급라인에는 메탄가 조절을 위한 장치가 별도로 설치될 필요가 없다.
As described above, when the LNG is heated, since the methane component having a relatively low liquefaction temperature is preferentially vaporized, in the case of the evaporated gas, the methane content is high and can be supplied as fuel to the DF engine as it is. Therefore, there is no need to separately provide a device for methane control in the BOG main supply line and the BOG part supply line.

한편, 저장탱크(11)에서 발생하는 증발가스의 양이 주 엔진과 부 엔진에서 요구하는 연료량보다 많아 잉여의 증발가스가 발생할 것으로 예상되는 경우에는, 본 발명의 증발가스 처리 시스템을 통하여 증발가스를 재액화시켜 저장탱크에 복귀시킬 수 있다.On the other hand, when the amount of boil-off gas generated in the storage tank 11 is larger than the amount of fuel required by the main engine and the sub-engine, it is expected that excess boil-off gas is generated. Reliquefaction can be returned to the storage tank.

재액화용량을 초과하는 증발가스가 발생하는 경우에는, 압축기(13)에서 압축된 혹은 단계적으로 압축되고 있는 도중의 증발가스를, 증발가스 분기라인(L7)을 통하여 분기시켜 BOG 소비수단에서 사용할 수 있다. 증발가스 소비수단으로서는 MEGI 엔진에 비해 상대적으로 낮은 압력의 천연가스를 연료로서 사용할 수 있는 GCU, 가스 터빈 등이 사용될 수 있다. 증발가스 분기라인(L7)은, 도 4에 도시된 바와 같이, BOG 부 공급라인(L8)에서 분기되는 것이 바람직하다.When the evaporation gas exceeding the re-liquefying capacity is generated, the evaporation gas compressed in the compressor 13 or compressed in the stepwise manner is branched through the evaporation gas branch line L7 to be used in the BOG consumption means have. As the evaporation gas consumption means, a GCU, a gas turbine, etc., which can use natural gas relatively low in pressure as compared with the MEGI engine, can be used. The boil-off gas branch line L7 is preferably branched from the BOG sub-supply line L8, as shown in FIG.

압축기(13)에서 압축된 후 증발가스 공급라인(L1)을 통하여 고압 천연가스 분사 엔진에 공급되는 증발가스 중 적어도 일부를 증발가스 복귀라인(L3)을 통해 처리, 즉 재액화시켜 저장탱크(11)로 복귀시키는 과정은, 도 2 및 도 3을 참조하여 이미 전술한 바와 마찬가지이므로 상세한 설명은 생략한다.At least a portion of the boil-off gas, which is compressed by the compressor 13 and then supplied to the high-pressure natural gas injection engine through the boil-off gas supply line L1, is treated through the boil-off gas return line L3, that is, liquefied, and stored in the storage tank 11. The process of returning to) is the same as described above with reference to FIGS. 2 and 3, and thus a detailed description thereof will be omitted.

도 2 내지 도 4에는 압축된 BOG를 열교환기(21)에 공급하기 위한 증발가스 복귀라인(L3)이 압축기(13)의 후단에서 분기되는 것으로 예시하고 있지만, 증발가스 복귀라인(L3)은 전술한 BOG 공급라인(L2)과 마찬가지로 압축기(13)에서 단계적으로 압축되고 있는 도중의 증발가스를 분기시킬 수 있도록 설치될 수 있다. 도 5에는 2개의 실린더에 의해 2단 압축된 증발가스를 분기시키는 변형예가 도시되어 있고, 도 6에는 3개의 실린더에 의해 3단 압축된 증발가스를 분기시키는 변형예가 도시되어 있다. 특히, 5개의 실린더를 포함하되 전단 3개의 실린더는 무급유 윤활(oil-free) 방식으로 동작하고 후단 2개의 실린더는 급유 윤활(oil-lubricated) 방식으로 동작하는 부카르트 사의 압축기를 사용할 경우, 압축기 후단이나 4단 이상에서 BOG를 분기시킬 때는 오일 필터를 거쳐 BOG가 이송되도록 구성할 필요가 있으나 3단 이하에서 분기시킬 때는 오일 필터를 사용할 필요가 없다는 점에서 유리할 수 있다.2 to 4 illustrate that the boil-off gas return line L3 for supplying the compressed BOG to the heat exchanger 21 is branched at the rear end of the compressor 13, but the boil-off gas return line L3 is described above. Like one BOG supply line L2, the compressor 13 may be installed to branch off the boil-off gas in the middle of being compressed in stages. FIG. 5 shows a modified example of the two-stage compressed evaporative gas being branched by two cylinders, and FIG. 6 shows a modified example in which the three-stage compressed evaporative gas is branched by three cylinders. Particularly, in the case of using a sub-carton compressor which includes five cylinders, three cylinders in front operate in an oil-free manner and two cylinders in the rear end operate in an oil-lubricated manner, It is necessary to configure the BOG to be transferred through the oil filter when branching the BOG at the rear stage or the fourth stage or more, but it may be advantageous in that it is not necessary to use the oil filter when branching at the third stage or less.

LNG 주 공급라인(L23)에는, 저장탱크(11)의 내부에 설치되어 LNG를 저장탱크(11)의 외부로 배출시키기 위한 배출펌프(12)와, 이 배출펌프(12)에서 1차적으로 압축된 LNG를 MEGI 엔진에서 요구하는 압력까지 2차적으로 압축시키기 위한 고압펌프(43)가 설치되어 있다. 배출펌프(12)는 각 저장탱크(11)마다 내부에 하나씩 설치될 수 있다. 고압펌프(43)는 도 4에는 하나만 도시되어 있으나, 필요에 따라 복수의 고압펌프가 병렬로 연결되어 사용될 수 있다.The LNG main supply line L23 is provided with a discharge pump 12 installed inside the storage tank 11 for discharging the LNG to the outside of the storage tank 11, Pressure pump 43 for secondarily compressing the supplied LNG to a pressure required by the MEGI engine. The discharge pumps 12 may be installed one by one in each storage tank 11. Although only one high-pressure pump 43 is shown in FIG. 4, a plurality of high-pressure pumps may be connected in parallel, if necessary.

전술한 바와 같이, MEGI 엔진에서 요구하는 연료가스의 압력은 150 ∼ 400 bara(절대압력) 정도의 고압이다. 본 명세서에서 "고압"이란, MEGI 엔진에서 요구하는 150 ∼ 400 bara(절대압력) 정도의 압력을 의미하는 것으로 간주되어야 할 것이다.As described above, the pressure of the fuel gas required by the MEGI engine is as high as 150 to 400 bara (absolute pressure). In the present specification, "high pressure" should be regarded as meaning a pressure of about 150 to 400 bara (absolute pressure) required by the MEGI engine.

액화가스를 저장하는 저장탱크(11)에서 배출펌프(12)를 통해 배출된 LNG는, LNG 주 공급라인(L23)을 따라 이송되어 고압펌프(43)에 공급된다. 계속해서 LNG는 고압펌프(43)에서 고압으로 압축된 후 기화기(44)에 공급되어 기화된다. 기화된 LNG는 연료로서 고압 천연가스 분사 엔진, 예컨대 MEGI 엔진에 공급된다. MEGI 엔진에서 요구하는 압력은 초임계 상태이므로, 고압으로 압축된 LNG는 기체도 아니고 액체도 아닌 상태이다. 따라서, 기화기(44)에서 고압으로 압축된 LNG를 기화시킨다는 표현은, 초임계 상태인 LNG의 온도를 MEGI 엔진에서 요구하는 온도까지 상승시킨다는 의미로 간주되어야 한다.The LNG discharged from the storage tank 11 storing the liquefied gas through the discharge pump 12 is conveyed along the LNG main supply line L23 and supplied to the high pressure pump 43. [ Subsequently, the LNG is compressed to a high pressure by the high-pressure pump 43 and then supplied to the vaporizer 44 to be vaporized. The vaporized LNG is supplied as fuel to a high pressure natural gas injection engine, such as a MEGI engine. Since the pressure required by the MEGI engine is supercritical, LNG compressed at high pressure is neither gas nor liquid. Therefore, the expression of vaporizing the LNG compressed at the high pressure in the vaporizer 44 should be regarded as meaning that the temperature of the supercritical LNG is raised to the temperature required by the MEGI engine.

부 엔진인 DF 엔진에 연료가스를 공급하기 위한 부 LNG 공급라인(L24)은 주 LNG 공급라인(L23)으로부터 분기된다. 더욱 상세하게는, 부 LNG 공급라인(L24)은 고압펌프(43)에서 압축되기 전의 LNG를 분기해 낼 수 있도록 주 LNG 공급라인(L23)으로부터 분기된다.The sub LNG supply line L24 for supplying the fuel gas to the DF engine which is the sub engine is branched from the main LNG supply line L23. More specifically, the secondary LNG supply line L24 is branched from the main LNG supply line L23 so that the LNG before the high-pressure pump 43 can be branched.

부 LNG 공급라인(L24)에는 기화기(45), 기액분리기(46), 및 히터(47)가 설치되어, 연료로서 공급되는 LNG의 메탄가 및 온도를 DF 엔진에서 요구하는 값으로 조절할 수 있다.A vaporizer 45, a gas-liquid separator 46, and a heater 47 are provided in the secondary LNG supply line L24 to adjust the methane temperature and the temperature of the LNG supplied as fuel to a value required by the DF engine.

전술한 바와 같이, LNG의 경우에는, 메탄 함유량이 상대적으로 낮아 DF 엔진에서 요구하는 메탄가보다 낮고, 산지에 따라 LNG를 구성하는 탄화수소 성분(메탄, 에탄, 프로판, 부탄 등)들의 비율이 다르기 때문에, 그대로 기화시켜 연료로서 DF 엔진에 공급하기에 적절하지 않다.As described above, in the case of LNG, the methane content is relatively low, which is lower than the methane price required by the DF engine, and the ratio of the hydrocarbon components (methane, ethane, propane, butane, etc.) It is not suitable for vaporizing it as it is and supplying it to the DF engine as fuel.

메탄가를 조절하기 위해, LNG는 기화기(45)에서 가열되어 부분적으로만 기화된다. 부분적으로 기화되어 기체 상태(즉, 천연가스)와 액체 상태(즉, LNG)가 혼합된 상태인 연료가스는 기액분리기(46)에 공급되어, 기체와 액체로 분리된다. 발열량이 높은 중탄화수소(HHC) 성분의 기화온도가 상대적으로 높기 때문에, 부분적으로 기화된 연료가스에서 기화되지 않은 남아있는 액체 상태의 LNG에는 중탄화수소 성분의 비율이 상대적으로 높아진다. 따라서, 기액분리기(46)에서 액체 성분을 분리해 냄으로써, 즉 중탄화수소 성분을 분리해 냄으로써, 연료가스의 메탄가는 높아질 수 있다.To regulate the methane gas, the LNG is heated in the vaporizer 45 and partially vaporized. The fuel gas, which is partially vaporized and mixed with the gaseous state (i.e., natural gas) and the liquid state (i.e., LNG), is supplied to the gas-liquid separator 46 to be separated into gas and liquid. Since the vaporization temperature of the high-calorific heavy hydrocarbon (HHC) component is relatively high, the proportion of the heavy hydrocarbon component in the remaining liquid LNG that is not vaporized in the partially vaporized fuel gas becomes relatively high. Therefore, by separating the liquid component from the gas-liquid separator 46, that is, separating the heavy hydrocarbon component, the methane gas of the fuel gas can be increased.

LNG에 함유된 탄화수소 성분의 비율과, 엔진에서 요구하는 메탄가 등을 감안하여, 적절한 메탄가를 얻기 위해서 기화기(45)에서의 가열 온도가 조절될 수 있다. 기화기(45)에서의 가열 온도는 대략 섭씨 -80 내지 -120도의 범위 내에서 정해질 수 있다. 기액분리기(46)에서 연료가스로부터 분리된 액체 성분은 액체성분 복귀라인(L5)을 통해 저장탱크(11)에 복귀된다. 증발가스 처리 시스템의 증발가스 복귀라인(L3)과 연료가스 공급 시스템의 액체성분 복귀라인(L25)은 합류된 후 저장탱크(11)까지 연장될 수 있다.The heating temperature in the vaporizer 45 can be adjusted in order to obtain an appropriate methane gas in consideration of the ratio of the hydrocarbon component contained in the LNG and the methane demanded by the engine. The heating temperature in the vaporizer 45 can be set within a range of approximately -80 to -120 degrees centigrade. The liquid component separated from the fuel gas in the gas-liquid separator 46 is returned to the storage tank 11 through the liquid component return line L5. The evaporation gas return line L3 of the evaporation gas treatment system and the liquid component return line L25 of the fuel gas supply system may be joined and then extended to the storage tank 11. [

메탄가가 조절된 연료가스는 LNG 부 공급라인(L24)을 통해 히터(47)에 공급되며, 부 엔진에서 요구하는 온도로 더욱 가열된 후 부 엔진에 연료로서 공급된다. 부 엔진이 예를 들어 DFDG인 경우, 요구되는 메탄가는 일반적으로 80 이상이다. 예를 들어, General LNG(통상, 메탄: 89.6%, 질소: 0.6%)의 경우, 중탄화수소 성분을 분리해 내기 전의 메탄가는 71.3이며, 그때의 LHV(lower heating value)는 48,872.8 kJ/kg(1 atm, saturated vapor 기준)이다. 이 General LNG를 7 bara로 가압한 후 섭씨 -120 도까지 가열하여 중탄화수소 성분을 제거하면, 메탄가는 95.5로 높아지며, 그때의 LHV는 49,265.6 kJ/kg 이다.
The methane-regulated fuel gas is supplied to the heater 47 through the LNG portion feed line L24, further heated to a temperature required by the sub-engine, and then supplied to the sub-engine as fuel. If the sub-engine is, for example, DFDG, the methane required is generally greater than 80. For example, in the case of General LNG (typically methane: 89.6%, nitrogen: 0.6%), the methane level before the separation of the heavy hydrocarbon component is 71.3 and the lower heating value at that time is 48,872.8 kJ / kg atm, saturated vapor standard). When this General LNG is pressurized to 7 bara and heated to -120 ° C to remove the heavy hydrocarbon component, the methane gas is increased to 95.5, and the LHV at that time is 49,265.6 kJ / kg.

본 발명에 따르면, 엔진들(주 엔진 및 부 엔진)에 연료가스를 공급하는 경로가 2개로 이루어진다. 즉, 연료가스는 압축기(13)를 통해 압축된 후 엔진에 공급될 수도 있고, 고압펌프(43)를 통해 압축된 후 엔진에 공급될 수도 있다.According to the present invention, there are two paths for supplying the fuel gas to the engines (main engine and sub engine). That is, the fuel gas may be supplied to the engine after being compressed through the compressor 13, compressed through the high-pressure pump 43, and then supplied to the engine.

특히 LNG 운반선, LNG RV 등과 같은 선박은, LNG를 생산지로부터 소비지로 수송하기 위해 사용되므로, 생산지에서 소비지로 운항할 때에는 저장탱크에 LNG를 가득 적재한 레이든(Laden) 상태로 운항하고, LNG를 하역한 후 다시 생산지로 돌아갈 때에는 저장탱크가 거의 비어있는 밸러스트(Ballast) 상태로 운항한다. 레이든 상태에서는 LNG의 양이 많아 상대적으로 증발가스 발생량도 많고, 밸러스트 상태에서는 LNG의 양이 적어 상대적으로 증발가스 발생량도 적다.In particular, ships such as LNG carriers and LNG RVs are used to transport LNG from the production site to the consumer site. Therefore, when operating from the production site to the consumer site, it is necessary to operate Laden as a storage tank full of LNG, When returning to production site, the storage tank is operated in a ballast state with almost empty space. Since the amount of LNG is large in the laid-in state, the amount of evaporation gas is relatively large, and in the ballast state, the amount of LNG is small and the amount of evaporation gas is relatively small.

저장탱크의 용량, 외부 온도 등의 조건에 따라 다소 차이가 있으나, 예를 들어, LNG의 저장탱크 용량이 대략 130,000㎥ 내지 350,000㎥ 인 경우에 발생되는 증발가스의 양은, 레이든시 대략 3 내지 4 ton/h 이고, 밸러스트시 대략 0.3 내지 0.4 ton/h 이다. 또한, 엔진들에서 요구하는 연료가스의 양은, MEGI 엔진의 경우에는 대략 1 내지 4 ton/h (평균 약 1.5 ton/h)이고, DF 엔진(DFDG)의 경우에는 대략 0.5 ton/h 이다. 한편, 최근에는 저장탱크의 단열성능이 향상됨에 따라 BOR(Boil Off Rate)이 점차 낮아지고 있는 추세이므로, BOG의 발생량도 감소하는 추세이다.Although there are some differences depending on the conditions of the storage tank capacity, external temperature, etc., for example, the amount of boil-off gas generated when the storage tank capacity of LNG is approximately 130,000 m 3 to 350,000 m 3 is about 3 to 4 ton in Leiden. / h and about 0.3 to 0.4 ton / h in ballast. In addition, the amount of fuel gas required in the engines is approximately 1 to 4 ton / h (approximately 1.5 ton / h) in the case of the MEGI engine and approximately 0.5 ton / h in the case of the DF engine (DFDG). On the other hand, since the BOR (Boil Off Rate) is gradually lowered as the insulation performance of the storage tank is improved recently, the amount of BOG generated is also decreasing.

따라서, 본 발명의 연료가스 공급 시스템과 같이 압축기 라인(즉, 도 4에서의 L1 및 L8)과 고압펌프 라인(즉, 도 4에서의 L23 및 L24)이 함께 갖춰진 경우, 증발가스의 발생량이 많은 레이든 상태에서는 압축기 라인을 통해 엔진들에 연료가스를 공급하고, 증발가스의 발생량이 적은 밸러스트 상태에서는 고압펌프 라인을 통해 엔진들에 연료가스를 공급하는 것이 바람직하다.Therefore, when the compressor line (i.e., L1 and L8 in FIG. 4) and the high pressure pump line (i.e., L23 and L24 in FIG. 4) are provided together with the fuel gas supply system of the present invention, a large amount of evaporated gas is generated. It is preferable to supply fuel gas to the engines through the compressor line in the laden state, and to supply the fuel gas to the engines through the high pressure pump line in a ballast state in which the amount of boil-off gas is generated.

일반적으로, MEGI 엔진에서 요구하는 150 ∼ 400 bara(절대압력) 정도의 고압까지 압축기에 의하여 기체(BOG)를 압축하기 위해 필요한 에너지는 펌프에 의해 액체(LNG)를 압축하기 위해 필요한 에너지보다 상당히 많은 에너지가 요구되고, 고압으로 기체를 압축하기 위한 압축기는 상당히 고가이고 부피 역시 많이 차지하므로, 압축기 라인 없이 고압펌프 라인만을 사용하는 것이 경제적일 것으로 생각될 수 있다. 예를 들어, 다단으로 구성된 한 세트의 압축기를 구동시켜 ME-GI 엔진에 연료를 공급하기 위해서는 2MW의 전력이 소비되는데, 고압펌프를 사용하면 100kW의 전력만이 소비된다. 그러나, 레이든 상태에서 고압펌프 라인만을 사용하여 엔진들에 연료가스를 공급할 경우, 저장탱크에서 지속적으로 발생하는 BOG를 처리하기 위해 BOG를 재액화시키기 위한 재액화 장치가 반드시 필요하며, 이 재액화 장치에서 소모하는 에너지를 함께 고려할 경우, 압축기 라인과 고압펌프 라인을 함께 설치하여 레이든 상태에서는 압축기 라인을 통해 연료가스를 공급하고 밸러스트 상태에서는 고압펌프 라인을 통해 연료가스를 공급하는 것이 유리하다.Generally, the energy required to compress a gas (BOG) by a compressor to a high pressure of 150 to 400 bara (absolute pressure) required by a MEGI engine is much higher than the energy required to compress the liquid (LNG) It is conceivable that using only a high pressure pump line without a compressor line is economical, because energy is required and the compressor for compressing the gas at high pressure is quite expensive and takes up a large volume. For example, 2MW of power is consumed to fuel a ME-GI engine by driving a set of multi-stage compressors. Only 100kW of power is consumed by using a high-pressure pump. However, when the fuel gas is supplied to the engines using only the high-pressure pump line in the laid-open state, a liquefaction device for re-liquefying the BOG in order to treat BOG continuously occurring in the storage tank is indispensable, , It is advantageous to install the compressor line and the high-pressure pump line together to supply the fuel gas through the compressor line in the layon state and the fuel gas through the high-pressure pump line in the ballast state.

한편, 밸러스트 상태와 같이, 저장탱크에서 발생하는 증발가스의 양이 ME-GI 엔진에서 요구하는 연료량에 미치지 못하는 경우, 다단 압축기에서 증발가스를 ME-GI 엔진에서 요구하는 고압까지 압축시키기 않고, 다단 압축되는 도중에 BOG 분기라인(L7)을 통해 증발가스를 분기시켜 DF 엔진에서 연료로서 사용하는 것이 효율적일 수 있다. 즉, 예를 들어 5단 압축기 중 2단째의 압축 실린더만을 거쳐 증발가스를 DF 엔진에 공급한다면, 나머지 3단의 압축 실린더는 공회전된다. 5단 압축기 전체를 구동시켜 증발가스를 압축시킬 경우 요구되는 전력이 2MW인 반면, 2단까지만 사용하고 나머지 3단을 공회전시킬 경우 요구되는 전력은 600kW이고, 고압펌프를 통해 ME-GI 엔진에 연료를 공급할 경우 요구되는 전력은 100kW이다. 그러므로, 밸러스트 상태와 같이 BOG 발생량이 ME-GI 엔진에서의 연료 필요량보다 적은 경우에는 BOG는 DF 엔진 등에서 전량 소비하고 고압펌프를 통해 LNG를 연료로서 공급하는 것이 에너지 효율 측면에서 유리하다.On the other hand, when the amount of boil-off gas generated in the storage tank does not reach the amount of fuel required by the ME-GI engine, such as in a ballast state, the multi-stage compressor does not compress the boil-off gas to the high pressure required by the ME-GI engine and It may be efficient to divert the boil-off gas through the BOG branch line L7 during compression and use it as fuel in the DF engine. That is, for example, if evaporative gas is supplied to the DF engine through only the second-stage compression cylinder of the five-stage compressor, the remaining three-stage compression cylinders are idle. When the evaporator is driven by compressing the entire 5-stage compressor, the required power is 2MW. If only the second stage is used and the remaining three stages are idle, the required power is 600kW. The required power is 100 kW. Therefore, when the BOG generation amount is less than the fuel amount required in the ME-GI engine, such as the ballast condition, it is advantageous from the energy efficiency standpoint that the BOG consumes the entire amount in the DF engine and supplies the LNG as fuel through the high pressure pump.

그러나, 필요에 따라서는, BOG 발생량이 ME-GI 엔진에서의 연료 필요량보다 적은 경우에도 압축기를 통해 BOG를 ME-GI 엔진에 연료로서 공급하면서 부족한 양만큼 LNG를 강제기화시켜 공급할 수도 있다. 한편, 밸러스트 상태에서는 BOG의 발생량이 적으므로, BOG를 발생할 때마다 배출시켜 소비하는 대신, 저장탱크가 일정한 압력에 도달할 때까지 BOG를 배출시키지 않고 모아두었다가 간헐적으로 배출시켜 DF 엔진 혹은 ME-GI 엔진에 연료로서 공급할 수도 있다.However, even if the BOG generation amount is less than the fuel requirement amount in the ME-GI engine, the BOG may be supplied as fuel to the ME-GI engine through the compressor while supplying the LNG by the deficient amount. Instead of discharging the BOG every time the BOG is generated, the BOG is collected without releasing the BOG until the storage tank reaches a certain pressure, and then discharged intermittently to the DF engine or ME-GI And may be supplied as fuel to the engine.

또한, 장비의 수리 및 교체가 용이하지 않은 선박에서는 비상시를 감안하여 중요한 설비를 2개씩 설치할 것이 요구된다(redundancy; 즉, 이원화 설계). 즉, 선박에서는, 주 설비와 동일한 기능을 수행할 수 있는 여분의 설비를 설치하여, 주 설비의 정상동작시에는 여분의 설비를 대기상태로 두고, 주 구성 장비의 고장시 그 기능을 인계받아 수행할 수 있도록 중요한 설비를 중복 설계할 것이 요구된다. 이원화 설계가 요구되는 설비로서는 주로 회전구동되는 설비, 예를 들어 압축기나 펌프 등을 들 수 있다.In addition, in ships where equipment repair and replacement is not easy, it is necessary to install two important facilities in case of an emergency (redundancy; that is, dual design). In other words, the ship is provided with an extra facility that can perform the same function as the main facility, so that when the main facility is in normal operation, It is required to design redundantly important facilities. Examples of facilities requiring dual design include rotary-driven equipment such as compressors and pumps.

이와 같이, 선박에는, 평소에는 사용되지 않으면서 오로지 이원화 요구조건만을 만족시키기 위해 각종 설비가 이중으로 설치될 필요가 있는데, 2개의 압축기 라인을 사용하는 연료가스 공급 시스템은 압축기의 설치에 많은 비용과 공간이 소요되고 사용시에 많은 에너지가 소모되는 문제가 있고, 2개의 고압펌프 라인을 사용하는 연료가스 공급 시스템은 증발가스의 처리(즉, 재액화)에 많은 에너지가 소모되는 문제가 있을 수 있다. 그에 비해 압축기 라인과 고압펌프 라인을 함께 설치한 본 발명의 연료가스 공급 시스템은 어느 한쪽의 공급라인에 문제가 발생하더라도 다른 쪽 공급라인을 통해 정상적인 운항을 계속할 수 있고, 압축기 라인을 한 개만 설치한다면 고가의 압축기를 적게 사용하면서 증발가스의 발생량에 따라 최적의 연료가스 공급 방식을 적절하게 선택하여 운용할 수 있어 최초 건조시 비용은 물론 운용비용도 절감할 수 있게 된다는 추가적인 효과를 거둘 수도 있다.In this way, the ship needs to be equipped with a plurality of facilities in order to satisfy only the dual requirement without being usually used. The fuel gas supply system using two compressor lines requires a great deal of cost There is a problem that a space is consumed and a lot of energy is consumed in use, and a fuel gas supply system using two high-pressure pump lines may have a problem that a large amount of energy is consumed in processing (i.e., re-liquefying) evaporative gas. In contrast, the fuel gas supply system of the present invention, in which a compressor line and a high-pressure pump line are installed together, can continue normal operation through the other supply line even if a problem occurs in one of the supply lines. If only one compressor line is installed It is possible to reduce the cost of the first drying operation as well as the operation cost by appropriately selecting and operating the optimum fuel gas supplying method according to the amount of generated evaporation gas while using less expensive compressor.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 증발가스 처리 시스템과 연료가스 공급 시스템이 결합된 경우, LNG 운반선의 화물(즉, LNG) 운반시 발생되는 증발가스를, 엔진의 연료로서 사용하거나 재액화시켜 다시 저장탱크로 복귀시켜 저장할 수 있기 때문에, GCU 등에서 소모하여 버려지는 증발가스의 양을 감소시키거나 없게 할 수 있게 되고, 질소 등 별도의 냉매를 사용하는 재액화 장치를 설치할 필요 없이 증발가스를 재액화하여 처리할 수 있게 된다.As shown in FIG. 4, when the evaporative gas treatment system and the fuel gas supply system are combined according to the present invention, the evaporative gas generated when the cargo (i.e., LNG) of the LNG carrier is transported is used as the fuel of the engine, It is possible to reduce or eliminate the amount of evaporated gas that is consumed in the GCU or the like, and it is unnecessary to provide a re-liquefying device using a separate refrigerant such as nitrogen, Can be re-liquefied and processed.

본 발명에 따르면, 저장탱크의 용량이 커져 증발가스의 발생량은 많아지고 엔진의 성능이 개선되어 필요한 연료량은 감소하는 최근의 추세에도 불구하고, 엔진의 연료로서 사용하고 남는 증발가스는 재액화시켜 다시 저장탱크로 복귀시킬 수 있기 때문에 증발가스의 낭비를 막을 수 있게 된다.According to the present invention, despite the recent trend that the capacity of the storage tank is increased and the amount of evaporation gas is increased and the performance of the engine is improved and the amount of fuel required is decreased, the evaporation gas remaining as fuel of the engine is re- It is possible to return to the storage tank, thereby preventing waste of the evaporated gas.

특히 본 발명에 따른 증발가스 처리 시스템 및 처리 방법에 의하면, 별도의 냉매를 사용하는 재액화 장치(즉, 질소냉매 냉동 사이클이나 혼합냉매 냉동 사이클 등)가 설치될 필요가 없으므로, 냉매를 공급 및 저장하기 위한 설비를 추가로 설치할 필요가 없어, 전체 시스템을 구성하기 위한 초기 설치비와 운용비용을 절감할 수 있다.Particularly, according to the evaporation gas processing system and the processing method of the present invention, it is not necessary to provide a re-liquefying apparatus using a separate refrigerant (i.e., a nitrogen refrigerant refrigeration cycle or a mixed refrigerant refrigeration cycle) It is possible to reduce the initial installation cost and the operating cost for constructing the entire system.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention will be.

11 : 저장탱크 12 : 배출펌프
13 : 압축기 14 : 압축 실린더
15 : 중간 냉각기 21 : 열교환기
22, 24 : 팽창밸브 23 : 기액분리기
25 : 냉각기 31 : 강제기화기
41 : BOG 배출밸브 43 : 고압펌프
44, 45 : 기화기 46 : 기액분리기
47 : 히터
L1 : 증발가스 공급라인, 증발가스 공급라인으로서의 BOG 주 공급라인
L3 : 증발가스 복귀라인 L5 : 증발가스 재순환라인
L7 : 증발가스 분기라인 L8 : BOG 부 공급라인
L11 : 강제기화 라인 L23 : LNG 주 공급라인
L24 : LNG 부 공급라인 L25 : 액체성분 복귀라인
11: Storage tank 12: Discharge pump
13: compressor 14: compression cylinder
15: Intermediate cooler 21: Heat exchanger
22, 24: expansion valve 23: gas-liquid separator
25: cooler 31: forced vaporizer
41: BOG discharge valve 43: high pressure pump
44, 45: vaporizer 46: gas-liquid separator
47: Heater
L1: Evaporation gas supply line, BOG main supply line as evaporation gas supply line
L3: Evaporative gas return line L5: Evaporative gas recirculation line
L7: Evaporative gas branch line L8: BOG part supply line
L11: Forced vaporization line L23: LNG main supply line
L24: LNG part supply line L25: liquid component return line

Claims (11)

액화천연가스를 저장하고 있는 저장탱크와, 상기 저장탱크에서 배출되는 증발가스를 연료로서 사용하는 고압 천연가스 분사 엔진을 갖춘 선박의 증발가스 처리 방법으로서,
상기 저장탱크 내에서 발생한 증발가스를 공급받아 압축기로 압축하는 압축단계와;
상기 압축단계에서 압축된 증발가스를 분류시켜 일부의 증발가스를 상기 고압 천연가스 분사 엔진에 연료로서 공급하는 공급단계와;
상기 고압 천연가스 분사 엔진에 연료로서 공급되지 않은 나머지 증발가스를 상기 저장탱크에서 배출된 후 압축되기 전의 증발가스와 열교환기에서 열교환시켜 액화시키는 액화단계와;
상기 열교환기에서 액화된 증발가스의 압력을 낮추는 감압단계;
를 포함하며,
상기 액화단계에서는, 상기 압축된 증발가스 중 상기 고압 천연가스 분사 엔진에 공급되지 않은 일부의 증발가스를, 상기 저장탱크로부터 배출되어 상기 압축기로 이송되고 있는 증발가스와 열교환시켜 액화시키며,
상기 감압단계에서 감압되어 기액 혼합상태로 된 증발가스 중, 기체 성분은 상기 저장탱크로부터 배출되어 상기 압축기로 공급되는 증발가스에 합류되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 방법.
A method of treating a boil-off gas on a ship having a storage tank storing liquefied natural gas and a high-pressure natural gas injection engine using the boil-off gas discharged from the storage tank as a fuel,
A compression step of receiving the boil-off gas generated in the storage tank and compressing the compressed gas with a compressor;
Supplying a portion of the boil-off gas compressed in the compression step to supply a portion of the boil-off gas as fuel to the high-pressure natural gas injection engine;
A liquefaction step of liquefying the remaining evaporated gas which is not supplied as fuel to the high pressure natural gas injection engine by exchanging the evaporated gas with a heat exchanger before being compressed after being discharged from the storage tank;
A decompression step of lowering the pressure of the boil-off gas liquefied in the heat exchanger;
Including;
In the liquefaction step, a part of the compressed boil-off gas not supplied to the high-pressure natural gas injection engine is liquefied by exchanging heat with the boil-off gas discharged from the storage tank and transferred to the compressor,
The gas component of the evaporation gas of the vessel decompressed in the depressurization step, the gas component is discharged from the storage tank is joined to the boil-off gas supplied to the compressor characterized in that the vessel.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 액화단계 이후에, 상기 열교환기에서 액화된 증발가스의 압력을 낮춘 후 상기 저장탱크에 복귀시키는 복귀단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 방법.
The method according to claim 1,
After the liquefaction step, and further comprising the step of returning to the storage tank after the pressure of the boil-off gas liquefied in the heat exchanger further comprising the step of returning to the storage tank.
청구항 3에 있어서,
감압되어 기액 혼합상태로 된 증발가스 중, 액체 성분만을 분리하여 상기 저장탱크에 복귀시키는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 방법.
The method according to claim 3,
A method of treating a boil-off gas on a ship, characterized in that to remove only liquid components from the boil-off gas under reduced pressure and returning to the storage tank.
청구항 1에 있어서,
상기 열교환기에서 액화된 증발가스를, 감압되어 기액 혼합상태로 된 증발가스 중 상기 기체 성분과 열교환시켜 더 냉각시키는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 방법.
The method according to claim 1,
And further cooling the boil-off gas liquefied in the heat-exchanger by heat-exchanging with the gaseous components of the boil-off gas which has been decompressed and gas-liquid mixed.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 압축기는, 복수개의 압축 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 방법.
The method according to claim 1,
The compressor is a method of treating a boil-off gas on a ship, characterized in that it comprises a plurality of compression cylinders.
청구항 7에 있어서,
상기 압축기에 포함된 복수개의 상기 압축 실린더 중에서 일부의 압축 실린더를 통과하여 압축된 증발가스를 공급받아 사용하는 증발가스 소비수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 방법.
The method of claim 7,
And a boil-off gas consuming means for receiving and using a boil-off gas compressed through a portion of the plurality of compression cylinders included in the compressor.
청구항 7에 있어서,
상기 열교환기로 보내지는 증발가스는, 상기 압축기에 포함된 복수개의 상기 압축 실린더 중에서 일부 또는 전부를 통과하여 압축된 증발가스인 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 방법.
The method of claim 7,
The boil-off gas sent to the heat exchanger is a boil-off gas treatment method, characterized in that the boil-off gas compressed through some or all of the plurality of compression cylinders included in the compressor.
청구항 1에 있어서,
상기 저장탱크에 저장된 액화천연가스를 강제로 기화시켜 상기 압축기에 공급하기 위한 강제기화단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 방법.
The method according to claim 1,
And a forced vaporization step for forcibly vaporizing the liquefied natural gas stored in the storage tank and supplying the compressed gas to the compressor.
청구항 1에 있어서,
상기 선박은,
상기 저장탱크에서 발생된 증발가스를 상기 압축기에 의해 압축하여 상기 고압 천연가스 분사 엔진에 연료로서 공급하는 압축기 라인과;
상기 저장탱크에 수용된 LNG를 고압펌프에 의해 압축하여 상기 고압 천연가스 분사 엔진에 연료로서 공급하는 고압펌프 라인;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 방법.
The method according to claim 1,
The ship,
A compressor line for compressing the evaporated gas generated in the storage tank by the compressor and supplying the compressed natural gas as fuel to the high pressure natural gas injection engine;
A high pressure pump line for compressing LNG contained in the storage tank by a high pressure pump to supply the high pressure natural gas injection engine as fuel;
Evaporation gas treatment method of a ship comprising a.
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