KR101748784B1 - 선박 lng벙커링용 기화 천연가스 처리장치 - Google Patents

선박 lng벙커링용 기화 천연가스 처리장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101748784B1
KR101748784B1 KR1020160035923A KR20160035923A KR101748784B1 KR 101748784 B1 KR101748784 B1 KR 101748784B1 KR 1020160035923 A KR1020160035923 A KR 1020160035923A KR 20160035923 A KR20160035923 A KR 20160035923A KR 101748784 B1 KR101748784 B1 KR 101748784B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bog
lng
tank
bunkering
pressure
Prior art date
Application number
KR1020160035923A
Other languages
English (en)
Inventor
윤상국
Original Assignee
한국해양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국해양대학교 산학협력단 filed Critical 한국해양대학교 산학협력단
Priority to KR1020160035923A priority Critical patent/KR101748784B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101748784B1 publication Critical patent/KR101748784B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B27/00—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for cargo or passengers
    • B63B27/30—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for transfer at sea between ships or between ships and off-shore structures
    • B63B27/34—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for transfer at sea between ships or between ships and off-shore structures using pipe-lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/02—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
    • B63B25/08—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
    • B63B25/12—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed
    • B63B25/16—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed heat-insulated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67D—DISPENSING, DELIVERING OR TRANSFERRING LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B67D9/00—Apparatus or devices for transferring liquids when loading or unloading ships
    • B67D9/02—Apparatus or devices for transferring liquids when loading or unloading ships using articulated pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
    • F17C5/06—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures for filling with compressed gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C6/00—Methods and apparatus for filling vessels not under pressure with liquefied or solidified gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F17C9/02—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F25J1/0025—Boil-off gases "BOG" from storages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/01—Propulsion of the fluid
    • F17C2227/0128—Propulsion of the fluid with pumps or compressors
    • F17C2227/0157—Compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0102—Applications for fluid transport or storage on or in the water
    • F17C2270/0105—Ships
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • F17C2270/0171—Trucks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/70—Processing device is mobile or transportable, e.g. by hand, car, ship, rocket engine etc.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

본 발명은 선박 LNG벙커링용 BOG 처리장치(100)의 구성에 있어서, 연료공급펌프(210)가 구비되고, LNG가 저장되는 벙커링탱크(130)와; 상기 벙커링탱크(130)로부터 LNG가스를 공급받는 선박에 구비되는 LNG연료탱크(140)와; 상기 벙커링탱크(130)에서 상기 LNG연료탱크(140)로 연료를 공급하는 LNG주입배관(180)과; 상기 LNG연료탱크(140)에서 발생한 증발가스를 공급받아서 100 내지 200bar의 고압상태의 가스로 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 고압가스를 저장하는 고압CNG저장용기(170)가 장착되고, 엔진 또는 전기모터를 이용하여 이동이 가능한 BOG운송수단(150)과; 상기 LNG연료탱크(140) BOG가스를 상기 BOG운송수단(150)으로 공급하는, BOG유출배관(190)와; 상기 BOG유출배관(190)에서 분지되어, 상기 BOG운송수단(150)으로 공급하는 BOG의 일부가 상기 벙커링탱크(130)측으로 회수되는 것을 안내하는 바이패스배관(200);을 포함하여 구성되고, 상기 BOG운송수단(150)이 수요처 및 재액화처리장치로 이송하여 BOG를 재활용하는 것을 특징으로 하는 선박 LNG벙커링용 BOG 처리장치를 제공한다.
상기와 같은 구성에 의할 때, 고압상태로 저장된 BOG는 운송되어 LNG인수기지나 도시가스사의 배관 등에 가스로 공급되거나, 다량의 LNG벙커링 발생 고압 BOG를 처리할 수 있는 용량의 재액화 처리장치에서 LNG로 재액화시켜 재이용 공급되는 에너지 소요와 비용을 크게 절감시키고, LNG벙커링 시스템의 안정성을 크게 향상시키는 매우 유용한 처리 시스템을 제공하게 된다.

Description

선박 LNG벙커링용 기화 천연가스 처리장치 { BOIL-OFF-GAS TREATMENT SYSTEM OF LNG BUNKERING SHIP }
본 발명은 천연가스를 연료로 운항하는 선박에 연안의 항구에서 액화천연가스(LNG)를 재충전하는 벙커링 과정에 있어서, 천연가스 연료추진 선박의 LNG연료저장탱크에서 충전 중 지속적으로 발생하는 기화된 천연가스(Boil-off-gas)를 현장에서 효과적으로 처리하는 기화 천연가스 처리장치의 구성에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바닷가 충전 현장에서 다량으로 발생하는 기화된 대기압의 BOG 천연가스를 고압으로 압축하여 차량에 설치된 다수 개의 배관용기 모듈이나 탱크에 가압 저장하고, 이를 운송하여 LNG인수기지, 도시가스 공급배관에 주입하거나 CNG차량에 충전 혹은 재액화 처리하여 액체 LNG로 재활용하는 기화 천연가스 처리장치의 구성을 제공한다.
이에 의할 때, 선박에 LNG 연료충전 중 발생하는 모든 BOG를 저비용으로 간단히 처리할 수 있는 기능을 제공하고, BOG의 대기 방출을 완전 차단함으로써 지구 온난화 환경 문제와 위험성을 해소하게 되며, 종래 처리 방법인 현장에서 BOG의 재액화를 시도하는 데 따른 복잡한 재액화장치의 소형화와, 고가의 재액화장치가 다수의 벙커링 현장에서 운영되어야 하는 고비용의 문제를 해결할 수 있는 효과적인 처리 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 연안의 환경 오염문제를 해소하고자 경유나 벙커유 대신에 천연가스(NG)를 연료로 운항하는 카페리 등 연안 선박의 LNG연료 충전과정에 관한 것으로, 이러한 선박은 -162℃의 극저온 액체상태의 LNG를 해상의 벙커링 LNG운반 선박이나 육상의 탱크로리로부터 충전 받게 된다.
이 연료를 충전하는 벙커링 과정 동안에는 NG연료추진 선박의 LNG연료탱크에서는 다량의 기화 천연가스(Boil-off-gas)가 발생하게 되며, 이를 현장에서 효과적으로 처리할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
종래의 처리 방법으로는 크게 3가지로 대기압 상태로 발생된 기체 천연가스를 대기 중으로 방출하는 방법, 소각 처리하는 방법, 그리고 재액화 처리하는 방법들이 있다. 대기방출 방법은 지구 온난화 환경 문제와 위험 문제를 야기하게 되어 주로 소각 방법이 적용되고 있다. 이 중 재액화처리 방법은 천연가스를 에너지원으로 다시 활용할 수 있는 장점을 보유하지만, 이를 현장에 적용하기 위하여는 매우 많은 수의 재액화장치를 확보하여야 하는 LNG벙커링 인프라 체계가 되어 비용이 크게 소요되는 문제가 있고, 현장에서의 적용을 위한 적정 용량의 재액화 처리장치의 개발이 요구되어 진다.
최근 벙커링에서 발생하는 기화 BOG의 또 다른 재액화 방법으로 액체질소와 열교환하는 방법이 국내 등록특허공보 제 10-1138401(2012.04.13)로 제시되고 있으나, 이 방법은 -196℃의 액체질소가 저온을 제공하면서 기화되어 소비되는 방법이다. BOG 1kg을 액화하기 위한 액체질소 소요량은 이론적 잠열량 만으로도 2.56kg이 필요하게 된다. 즉, 열효율 100%로 할 때 BOG 1의 액화에 2.56배의 에너지가 소비되어야만 하는 매우 고비용을 초래하는 단점을 갖는 것이다.
또한, 국내 등록특허공보 제 10-15267700000(2015.06.01)의 액체질소를 적용한 재액화처리하는 공정은 재액화처리 후 벙커링선박이나 NG추진 연료 선박에 재액화된 LNG를 재활용 공급하는 장점은 있지만, 고가의 액체질소가 지속적으로 소비되는 고비용 시스템이 된다. 또 다른 BOG 처리 시스템으로 이송식 재액화장치를 적용한다면, 재액화장치 시설비가 매우 고가여서 동시 다발적으로 발생하는 다수 지역의 BOG 처리에 고비용이 소요되는 시스템이 된다.
본 발명은 이러한 문제를 효과적으로 해결하고자 고안된 것으로, 보다 상세하게는 연안의 벙커링 LNG충전 현장에서 다량으로 기화되어 발생하는 대기압의 BOG 천연가스를 고압으로 압축하여 다수의 고압 배관용기 모듈이나 탱크에 가압 저장하는 장치의 구성을 제공하는 것이다. 이 처리장치는 가스저장 배관용기만 구성되거나, 혹은 압축기와 가스저장 배관용기가 합하여져 구성되어, 육상의 트럭이나 해상의 바지 선박 등 운송수단에 용이하게 가설이 가능하며, 재액화 장치에 비교하여 비용이 크게 절감되는 장치의 구성에 관한 것이다.
상기와 같이 고압상태로 저장된 BOG는 운송되어 LNG인수기지나 도시가스사의 배관 등에 가스로 공급되거나, CNG차량 연료 혹은 다량의 LNG벙커링 발생 고압 BOG를 처리할 수 있는 용량의 재액화 처리장치에서 LNG로 재액화시켜 재이용 공급되는 에너지 소요와 비용을 크게 절감시키는 매우 유용한 처리 시스템을 제공하게 된다.
이러한 종래기술로는 국내 등록특허공보 제 10-15267700000(2015.06.01), 공개특허번호 제 10-2015-0077917(2015.07.18) 등에 공개되어 있다.
본 발명은 상기 종래의 문제들을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 본 발명의 목적은, LNG의 벙커링 과정에서 발생되는 기화된 천연가스인 BOG를 대기로 배출하거나, 소각처리하는 방법, 그리고 고비용이 소요되는 현장의 재액화장치의 구축 방법과 달리 저비용으로 효과적으로 재활용 처리할 수 있는 장치의 구성을 제공하기 위한 것이다.
이를 위하여 해결하고자 하는 과제로는 벙커링시 발생되는 BOG를 고압으로 압축하여 배관용기나 탱크에 저장하는 것이다. 이에 필요한 설비인 압축기와 배관용기는 운송수단인 차량이나 선박에 장착되어 동시 다발로 연안의 여러지역에서 발생하는 선박 LNG벙커링 지점에 용이하게 접근이 가능하도록 구비된다. 혹은 LNG를 연료로 구동되는 선박에 이미 장착된 압축기를 사용하여 BOG를 고압으로 압축한 후 차량이나 선박에 장착된 배관용기에 저장하는 것이다.
상기와 같이 고압 배관용기에 저장된 압축천연가스(CNG:Compressed Natural Gas)는 100bar이상 압력이 충분히 높은 상태이므로 CNG버스용 충전소, LNG인수기지의 공급라인 혹은 도시가스사의 가스공급 시설 등에 바로 주입되어 수요처에 공급되거나, 중규모의 천연가스의 재액화장치를 통하여 액화되어 LNG벙커링이나 LNG위성기지, LNG인수기지 등의 공급공정에 재활용되는 것이 가능하게 한다.
본 발명은 본 발명은 천연가스를 연료로 운항하는 선박에 연안의 항구에서 액화천연가스(LNG)를 재충전하는 벙커링 과정에 있어서, 천연가스 연료추진 선박의 LNG연료저장탱크에서 충전 중 지속적으로 발생하는 기화된 천연가스(Boil-off-gas)를 현장에서 효과적으로 처리하는 기화 천연가스 처리장치의 구성에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바닷가 충전 현장에서 다량으로 발생하는 기화된 대기압의 BOG 천연가스를 고압으로 압축하여 차량에 설치된 다수 개의 배관용기 모듈이나 탱크에 가압 저장하고, 이를 운송하여 LNG인수기지, 도시가스 공급배관에 주입하거나 재액화 처리하여 액체 LNG로 재활용하는 기화 천연가스 처리장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 선박 LNG벙커링용 기화 천연가스 처리장치(100)의 구성에 있어서, 연료공급펌프가 구비되고, LNG가 저장되는 벙커링탱크(130)와; 상기 벙커링탱크(130)로부터 LNG가스를 공급받는 선박에 구비되는 LNG연료탱크(140)와; 상기 벙커링탱크(130)에서 상기 LNG연료탱크(140)로 연료를 공급하는 LNG주입배관(180)과; 상기 LNG연료탱크(140)에서 발생한 증발가스를 공급받아서 100 내지 200bar의 고압상태의 가스로 압축하는 압축기와, 상기 고압가스를 저장하는 고압CNG저장용기(170)가 장착되고, 엔진 또는 전기모터를 이용하여 이동이 가능한 BOG운송수단(150)과; 상기 LNG연료탱크(140)에서 발생한 BOG가스를 상기 BOG운송수단(150)으로 공급하는, BOG유출배관(190)와; 상기 BOG유출배관(190)에서 분지되어, 상기 BOG운송수단(150)으로 공급하는 BOG의 일부가 상기 벙커링탱크(130)측으로 회수되는 것을 안내하는 바이패스배관(200);을 포함하여 구성되고, 상기 BOG운송수단(150)이 수요처 및 재액화처리장치로 이송하여 BOG를 재활용하는 것을 특징으로 하는 선박 LNG벙커링용 BOG 처리장치로 구성된다.
한편, 상기 BOG운송수단(150)은, 차량이나 선박이 될 수 있으며, 상기 압축기를 통해서 100 내지 200bar의 고압상태로 압축된 고압압축가스를 상기 고압CNG저장용기(170)에 저장하고, LNG인수기지, CNG버스충전저장소, 도시가스공급장치 또는 재액화처리장치로 공급함으로써 BOG를 재활용하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 바이패스배관(200)은, 상기 BOG운송수단(150)측으로 공급되는 BOG중에서 상기 압축기의 압축용량을 초과하는 부분은 상기 벙커링탱크(130)측으로 회수되도록 하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시 예로서, 연료공급펌프가 구비된 LNG가 저장되는 벙커링탱크(130)로부터 LNG가스를 공급받는 선박에 구비되는 LNG연료탱크(140)를 포함하는 선박 LNG벙커링용 기화 천연가스 처리장치(100)의 구성에 있어서, 상기 벙커링탱크(130)에서 상기 LNG연료탱크(140)로 연료를 공급하는 LNG주입배관(180)과; 상기 LNG연료탱크(140)에서 발생한 증발가스를 공급받아서 100 내지 200bar의 고압상태의 가스로 압축하는 압축기와, 상기 고압가스를 저장하는 고압CNG저장용기(170)가 장착되고, 엔진 또는 전기모터를 이용하여 이동이 가능한 BOG운송수단(150)과; 상기 LNG연료탱크(140)에서 발생한 BOG가스를 상기 BOG운송수단(150)으로 공급하는, BOG유출배관(190)와; 상기 BOG유출배관(190)에서 분지되어, 상기 BOG운송수단(150)으로 공급하는 BOG의 일부가 상기 벙커링탱크(130)측으로 회수되는 것을 안내하는 바이패스배관(200);을 포함하여 구성되고, 상기 BOG운송수단(150)이 수요처 및 재액화처리장치로 이송하여 BOG를 재활용하는 것을 특징으로 하는 선박 LNG벙커링용 BOG 처리장치를 제공한다.
한편, 상기 BOG운송수단(150)은, 상기 압축기를 통해서 100 내지 200bar의 고압상태로 압축된 고압압축가스를 상기 고압CNG저장용기(170)에 저장하고, LNG인수기지, CNG버스충전저장소, 도시가스공급장치 또는 재액화처리장치로 공급함으로써 BOG를 재활용하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 바이패스배관(200)은, 상기 BOG운송수단(150)측으로 공급되는 BOG중에서 상기 압축기의 압축용량을 초과하는 부분은 상기 벙커링탱크(130)측으로 회수되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 선박 LNG벙커링용 기화 천연가스 처리장치(100)에 의할 때, 연안의 벙커링 LNG충전 현장에서 다량으로 기화되어 발생하는 대기압의 BOG 천연가스를 고압으로 압축하여 다수의 고압 배관용기 모듈이나 탱크에 가압 저장하는 장치의 구성을 제공하는 것이다. 이 처리장치는 압축기와 가스저장 배관용기만으로 간단하게 구성되어 육상의 트럭이나 해상의 바지 선박 등 운송수단에 용이하게 가설이 가능하며, 재액화 장치에 비교하여 비용이 크게 절감되고 LNG벙커링 시스템의 안정성을 크게 향상시키는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 고압상태로 저장된 BOG는 운송되어 LNG인수기지나 도시가스사의 배관 등에 가스로 공급되거나, CNG차량의 연료 혹은 다량의 LNG벙커링 발생 고압 BOG를 처리할 수 있는 용량의 재액화 처리장치에서 LNG로 재액화시켜 재이용 공급되는 에너지 소요와 비용을 크게 절감시키는 매우 유용한 처리 시스템을 구비하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 선박 LNG벙커링용 기화 천연가스 처리장치의 전체구성을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 선박 LNG벙커링용 BOG 처리장치의 전체구성을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 선박 LNG벙커링용 BOG 처리장치(100)는, 벙커링선박(110)의 벙커링탱크(130), LNG연료선박(120)의 LNG연료탱크(140), BOG처리 시스템의 BOG운송수단(150), 압축기(160,220), 고압 CNG 저장용기(170), LNG 주입배관(180), BOG유출배관(190), BOG바이패스배관(200), LNG벙커링선박(110)의 연료공급펌프(210)로 구성된다.
상세히, 본 발명의 실시 예에 따른 선박 LNG벙커링용 BOG 처리장치(100)의 구성에 있어서, 연료공급펌프(210)가 구비되고, LNG가 저장되는 벙커링탱크(130)와; 상기 벙커링탱크(130)로부터 LNG가스를 공급받는 선박에 구비되는 LNG연료탱크(140)와; 상기 벙커링탱크(130)에서 상기 LNG연료탱크(140)로 연료를 공급하는 LNG주입배관(180)과; 상기 LNG연료탱크(140)에서 발생한 증발가스를 공급받아서 100 내지 200bar의 고압상태의 가스로 압축하는 압축기(160,220)와, 상기 압축기에서 압축된 고압가스를 저장하는 고압CNG저장용기(170)가 장착되고, 엔진 또는 전기모터를 이용하여 이동이 가능한 BOG운송수단(150)과; 상기 LNG연료탱크(140)에서 발생한 BOG가스를 상기 BOG운송수단(150)으로 공급하는, BOG유출배관(190)와; 상기 BOG유출배관(190)에서 분지되어, 상기 BOG운송수단(150)으로 공급하는 BOG의 일부가 상기 벙커링탱크(130)측으로 회수되는 것을 안내하는 바이패스배관(200);을 포함하여 구성되고, 상기 BOG운송수단(150)이 수요처 및 재액화처리장치로 이송하여 BOG를 재활용하는 시스템으로 구비된다.
한편, 상기 BOG운송수단(150)은, 상기 압축기(160,220)를 통해서 100 내지 200bar의 고압상태로 압축된 고압압축가스를 상기 고압CNG저장용기(170)에 저장하고, LNG인수기지, CNG버스충전저장소, 도시가스공급장치 또는 재액화처리장치로 공급하는 역할을 수행한다.
그리고, 상기 바이패스배관(200)은, 상기 BOG운송수단(150)측으로 공급되는 BOG중에서 상기 압축기(160,220)의 압축용량을 초과하는 부분은 상기 벙커링탱크(130)측으로 회수되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 선박 LNG벙커링용 BOG 처리장치(100)의 작동과 관련해서 살펴보면, 벙커링선박(110)의 LNG가 저장된 벙커링탱크(130)로부터 LNG주입배관(180)을 통하여 LNG연료선박(120)의 LNG연료탱크(140)에 LNG가 공급되어 충전된다.
이때, 상기 주유 과정 중에 LNG의 일부가 기화되어 다량의 기체 BOG가 생성된다. 이는 연료탱크(140) 내부 벽체의 높은 온도, NG연료추진 선박 측과 벙커링선박(110) 측의 압력 차이, 충전 초기 LNG 주입배관(180)에서의 증발, 그리고 극저온 액체인 LNG의 충전 유동 등에 의하여 기화가 발생하게 된다.
이렇게 발생된 -80℃ 정도의 저온의 BOG의 일부는 벙커링 주유탱크(130)으로 회수되고, 대부분의 BOG는 BOG유출배관(190)을 통하여 압축기(160,220)에 흡입되어 100 내지 200bar로 압축된다. 상기 압축된 CNG가스는 고압CNG저장용기(170)에 저장된다.
다른 적용예으로는, 상기 압축기(160,220)가 BOG운송수단(150)에 가설되지 않고 LNG주유 선박(110)에 설치되거나, LNG연료 선박(120)에 이미 가설되어 있는 BOG압축기(220)의 적용이 가능하다.
본 발명에 따른 기술의 장점을 분석하기 위하여 5,000톤급 카페리 NG연료추진 선박이 5일간 운항하는 것을 기준하여 해석하여 보면, LNG 충전시 BOG 발생량은 시간당 약 200Nm3 정도가 되며, 실제 충전시간은 30분 정도가 소요되므로 실제 생성량은 100Nm3 정도가 된다.
이 발생된 BOG를 처리하기 위한 압축기(160,220)는 시간당 200Nm3의 천연가스를 100bar 내지 200bar까지 압축할 수 있는 용량의 압축기(160,220)가 필요하게 된다. 압축된 CNG를 저장하는 고압CNG저장용기(170)는 압축을 100bar로 하면 1m3(100Nm3/100)의 체적 공간이 필요하게 되고, 만약 200bar로 가압하면 0.5m3(100Nm3/200)이 필요하게 된다.
그러므로, CNG 배관형태의 고압CNG저장용기(170)의 직경을 대략 40cm로 한다면 100bar의 경우 8m의 배관 길이가 필요하게 되어, 2m 길이의 배관을 적용한다면 4개의 배관이 소요된다. 만약 BOG처리 운송차량의 배관 가설의 개수가 20개라면 5회의 벙커링 작업을 처리할 수 있게 되며, 만약 200bar로 가압하여 저장한다면 처리 용량이 2배가 되는 것이다.
상기와 같이 본 발명에 실시에 의한 벙커링 BOG 처리 방법은 많은 양을 처리할 수 있어 동시다발적으로 다수의 지역에서 발생하는 BOG의 처리에 매우 효과적인 장치의 구성이 될 수 있음을 알 수 있다.
상기와 같이, 100bar 내지 200bar의 고압상태(CNG)로 포집된 BOG는 이송되어 가스상태로 소비지에 공급되거나 재액화장치를 통하여 액체상태로 재이용된다. 대표적인 가스상태로의 이용 방법의 하나로는, 도시가스로의 공급으로 지역 도시가스공급사의 25bar 공급배관에 주입하는 방법, LNG인수기지의 75bar의 고압가스 시스템에 연계하는 방법, LNG인수기지의 25bar 저압 발전소 공급 시스템에 주입하는 방법등을 들 수 있다. 그리고 차량용 연료로의 이용은 200bar의 CNG버스 충전시스템에 공급하여 이용하는 방법이 가능하다.
또 다른 방법으로는, 재액화처리 공정을 거쳐 액체상태로의 이용이 있으며, NG 액화공정은 100bar 이상의 고압이 요구되며, 동일 작동유체 흐름을 기준할 때 압력이 높을수록 액체의 수율은 증가하게 된다. 본 발명에 의한 벙커링 고압 BOG처리 시스템의 재액화장치는 위성기지 등에 구축되어 다수 지역의 벙커링에서 발생한 BOG를 재액화할 수 있는 용량을 갖추게 되는 효과적인 벙커링 체계를 제공하게 된다.
상기 모든 BOG의 재이용 방법들은 고압을 필요로 하는 시스템이므로, 본 발명에 의한 벙커링 BOG가 이미 100bar이상의 고압 CNG 상태이어서 재활용에 소요되는 에너지 절약 및 이용 효율이 매우 높은 장점을 갖는 처리 시스템임을 알 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 벙커링 BOG 처리 시스템의 설비는 압축기(160,220)와 고압 배관 용기, 이송차량이나 바지 선박 등으로 매우 간단하여 설비비용이 저렴하고 다수 지역의 벙커링 BOG 처리가 가능한 장점을 갖는 발명이 되며, BOG 압축을 위한 압축기(160,220)는 이송용 차량에 구축되는 것보다 LNG벙커링선박(110)에 가설되거나, LNG연료 선박에 이미 장착되어 있는 압축기(220)를 사용하는 것이 보다 효과적이 된다. 이는 압축기(160,220) 소요 개수와 비용의 감소와 압축기(160,220) 구동 동력 공급이 간단하게 되어 보다 효율 높은 LNG벙커링 인프라 시스템의 구성이 가능해진다.
이상, 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다. 즉, 압축을 위한 압축기(160,220)를 LNG벙커링선박(110)이나 NG추진연료 선박(120)에 가설하거나, 다수개의 압축기(160,220)를 사용할 수 있으며, 압축된 BOG를 저장하는 배관용기의 형태를 다양하게 변형하는 것, 압축가스 냉각기를 제거 혹은 용량에 따라 다수개를 적용하는 것 등으로 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 선박 LNG벙커링용 BOG 처리장치
110: 벙커링선박 120: LNG연료선박
130: 벙커링탱크 140: LNG연료탱크
150: BOG운송수단 160, 220: 압축기
170: 고압CNG저장용기 180: LNG주입배관
190: BOG유출배관 200: 바이패스배관
210: 연료공급펌프

Claims (5)

  1. 선박 LNG벙커링용 BOG 처리장치(100)의 구성에 있어서,
    연료공급펌프(210)가 구비되고, LNG가 저장되는 벙커링탱크(130)와;
    상기 벙커링탱크(130)로부터 LNG가스를 공급받는 선박에 구비되는 LNG연료탱크(140)와;
    상기 벙커링탱크(130)에서 상기 LNG연료탱크(140)로 연료를 공급하는 LNG주입배관(180)과;
    상기 LNG연료탱크(140)에서 발생한 증발가스를 공급받아서 100 내지 200bar의 고압상태의 가스로 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 고압가스를 저장하는 고압CNG저장용기(170)가 장착되고, 엔진 또는 전기모터를 이용하여 이동이 가능한 BOG운송수단(150)과;
    상기 LNG연료탱크(140)에서 발생한 BOG가스를 상기 BOG운송수단(150)으로 공급하는, BOG유출배관(190)와;
    상기 BOG유출배관(190)에서 분지되어, 상기 BOG운송수단(150)으로 공급하는 BOG의 일부가 상기 벙커링탱크(130)측으로 회수되는 것을 안내하는 바이패스배관(200);을 포함하여 구성되고, 상기 BOG운송수단(150)이 수요처 및 재액화처리장치로 이송하여 BOG를 재활용하는 것을 특징으로 하는 선박 LNG벙커링용 BOG 처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 BOG운송수단(150)은,
    상기 압축기를 통해서 100 내지 200bar의 고압상태로 압축된 고압압축가스를 상기 고압CNG저장용기(170)에 저장하고, LNG인수기지, CNG버스충전저장소, 도시가스공급장치 또는 재액화처리장치로 공급함으로써 BOG를 재활용하는 것을 특징으로 하는 선박 LNG벙커링용 BOG 처리장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이패스배관(200)은,
    상기 BOG운송수단(150)측으로 공급되는 BOG중에서 상기 압축기의 압축용량을 초과하는 부분은 상기 벙커링탱크(130)측으로 회수되도록 하는 것을 특징으로 하는 선박 LNG벙커링용 BOG 처리장치.
  4. 연료공급펌프(210)가 구비된 LNG가 저장되는 벙커링탱크(130)로부터 LNG가스를 공급받는 선박에 구비되는 LNG연료탱크(140)를 포함하는 선박 LNG벙커링용 BOG 처리장치(100)의 구성에 있어서,
    상기 벙커링탱크(130)에서 상기 LNG연료탱크(140)로 연료를 공급하는 LNG주입배관(180)과;
    상기 LNG연료탱크(140)에서 발생한 증발가스를 공급받아서 100 내지 200bar의 고압상태의 가스로 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 고압가스를 저장하는 고압CNG저장용기(170)가 장착되고, 엔진 또는 전기모터를 이용하여 이동이 가능한 BOG운송수단(150)과;
    상기 LNG연료탱크(140)에서 발생한 BOG가스를 상기 BOG운송수단(150)으로 공급하는, BOG유출배관(190)와;
    상기 BOG유출배관(190)에서 분지되어, 상기 BOG운송수단(150)으로 공급하는 BOG의 일부가 상기 벙커링탱크(130)측으로 회수되는 것을 안내하는 바이패스배관(200);을 포함하여 구성되고, 상기 BOG운송수단(150)이 수요처 및 재액화처리장치로 이송하여 BOG를 재활용하는 것을 특징으로 하는 선박 LNG벙커링용 BOG 처리장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 BOG운송수단(150)은,
    상기 압축기를 통해서 100 내지 200bar의 고압상태로 압축된 고압압축가스를 상기 고압CNG저장용기(170)에 저장하고, LNG인수기지, CNG버스충전저장소, 도시가스공급장치 또는 재액화처리장치로 공급함으로써 BOG를 재활용하는 것을 특징으로 하는 선박 LNG벙커링용 BOG 처리장치.
KR1020160035923A 2016-03-25 2016-03-25 선박 lng벙커링용 기화 천연가스 처리장치 KR101748784B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160035923A KR101748784B1 (ko) 2016-03-25 2016-03-25 선박 lng벙커링용 기화 천연가스 처리장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160035923A KR101748784B1 (ko) 2016-03-25 2016-03-25 선박 lng벙커링용 기화 천연가스 처리장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101748784B1 true KR101748784B1 (ko) 2017-06-19

Family

ID=59279215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160035923A KR101748784B1 (ko) 2016-03-25 2016-03-25 선박 lng벙커링용 기화 천연가스 처리장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101748784B1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108361547A (zh) * 2018-02-02 2018-08-03 重庆耐德能源装备集成有限公司 新型lng加气站及其工作方法
KR101954599B1 (ko) 2018-12-03 2019-03-06 주식회사 바론시스템 3차원 모델링 기반 bog 회수 모니터링 시스템
CN109882737A (zh) * 2019-04-09 2019-06-14 中国石油工程建设有限公司 一种气电氢综合能源供应系统及方法
KR101975275B1 (ko) 2018-12-19 2019-08-29 (주)건일엔지니어링 Bog 회수시스템의 모니터링 시스템
JP2020527215A (ja) * 2017-07-21 2020-09-03 クライオスター・ソシエテ・パール・アクシオンス・サンプリフィエ 極低温流体を移送する方法及びそのような方法を実施するための移送システム
JP2023119774A (ja) * 2022-02-17 2023-08-29 株式会社新来島どっく Ｌｎｇ燃料船のｌｎｇ供給設備

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101487415B1 (ko) 2013-03-22 2015-01-29 삼성중공업 주식회사 벙커링 선박

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101487415B1 (ko) 2013-03-22 2015-01-29 삼성중공업 주식회사 벙커링 선박

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020527215A (ja) * 2017-07-21 2020-09-03 クライオスター・ソシエテ・パール・アクシオンス・サンプリフィエ 極低温流体を移送する方法及びそのような方法を実施するための移送システム
CN108361547A (zh) * 2018-02-02 2018-08-03 重庆耐德能源装备集成有限公司 新型lng加气站及其工作方法
CN108361547B (zh) * 2018-02-02 2023-12-15 重庆耐德能源装备集成有限公司 新型lng加气站及其工作方法
KR101954599B1 (ko) 2018-12-03 2019-03-06 주식회사 바론시스템 3차원 모델링 기반 bog 회수 모니터링 시스템
KR101975275B1 (ko) 2018-12-19 2019-08-29 (주)건일엔지니어링 Bog 회수시스템의 모니터링 시스템
CN109882737A (zh) * 2019-04-09 2019-06-14 中国石油工程建设有限公司 一种气电氢综合能源供应系统及方法
CN109882737B (zh) * 2019-04-09 2024-01-26 中国石油集团工程股份有限公司 一种气电氢综合能源供应系统及方法
JP2023119774A (ja) * 2022-02-17 2023-08-29 株式会社新来島どっく Ｌｎｇ燃料船のｌｎｇ供給設備

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101748784B1 (ko) 선박 lng벙커링용 기화 천연가스 처리장치
JP5801912B2 (ja) 液化燃料ガス補給船を利用した燃料供給方法
CN106029491B (zh) 蒸发气体处理系统
KR101463953B1 (ko) 선박 추진에 사용되는 적어도 하나의 가스 엔진용 ｌｎｇ 연료 탱크 시스템
CN101245892B (zh) 液化天然气储存罐及使用液化天然气处理挥发气体的方法
KR101640768B1 (ko) 선박의 제조방법
KR102438790B1 (ko) 벙커링 선박
KR101559403B1 (ko) 재액화 전력 소비량을 절감하기 위한 증발가스 처리장치 및방법
US20110182698A1 (en) Systems and methods for offshore natural gas production, transportation and distribution
WO2017083778A1 (en) Method for transporting liquefied natural gas and liquefied carbon dioxide
KR20160088183A (ko) 선박의 증발가스 처리 시스템
KR101164087B1 (ko) 재액화 전력 소비량을 절감하기 위한 증발가스 처리장치 및 방법
KR102297865B1 (ko) 부유식 액화천연가스 생산저장하역시설의 증발가스 처리시스템 및 이를 포함하는 부유식 액화천연가스 생산저장하역시설
KR101637450B1 (ko) 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법
KR20140052887A (ko) 선박용 연료가스 공급 시스템 및 방법
KR101623098B1 (ko) 선박 또는 해상 구조물의 연료공급 시스템 및 방법
KR20210045329A (ko) 벙커링 선박
KR102539439B1 (ko) 액화가스추진 선박의 연료공급시스템 및 방법
KR20140052817A (ko) 선박용 연료가스 공급 시스템 및 방법
KR20230047304A (ko) 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박
KR100976599B1 (ko) 액화천연가스 운반선의 연료가스 공급시스템
KR20160017380A (ko) 액화연료 증발가스 처리장치 및 이를 포함하는 액화연료 증발가스 공급 시스템
KR101210921B1 (ko) 보일오프가스 처리장치 및 그 처리방법
KR20230083995A (ko) 이산화탄소 처리를 위한 부유식 설비 및 이를 포함하는 이산화탄소 처리 시스템
KR20230145643A (ko) 부유식 저장 분해 설비

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant