KR101751836B1 - BOG Re-liquefaction Apparatus and Method for Vessel - Google Patents

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Abstract

선박에 설치된 액화천연가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 재액화시키는 재액화 장치가 개시된다.
상기 선박용 증발가스 재액화 장치는, 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 다단계로 압축시키는 압축부; 상기 압축부에 의해 압축된 증발가스를, 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스 및 액화천연가스와 열교환시키는 자가열교환기; 상기 압축부에 의해 압축된 후 상기 자가열교환기를 통과한 증발가스의 압력을 낮춰주는 감압장치; 상기 저장탱크 내부의 액화천연가스를 압축한 후 기화시키는 기화부; 및 상기 저장탱크 내부의 액화천연가스를 상기 기화부로 보낼지 상기 자가열교환기로 보낼지 조절하는 모드 선택 밸브;를 포함한다.A re-liquefying device for re-liquefying evaporative gas generated in a liquefied natural gas storage tank installed in a ship.
The ship evaporating gas re-liquefying apparatus may further include: a compression unit for compressing the evaporation gas discharged from the storage tank in multiple stages; An autothermal exchanger for exchanging the evaporated gas compressed by the compressing unit with the evaporated gas and the liquefied natural gas discharged from the storage tank; A decompression device that compresses the compressed gas and then reduces the pressure of the evaporated gas passing through the self heat exchanger; A vaporizer for compressing and vaporizing the liquefied natural gas in the storage tank; And a mode selection valve for controlling whether the liquefied natural gas in the storage tank is sent to the vaporizing unit or to the self heat exchanger.

Figure R1020150025671
Figure R1020150025671

Description

선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법{BOG Re-liquefaction Apparatus and Method for Vessel}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an apparatus and a method for re-

본 발명은 선박에 적용되는 액화천연가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스의 재액화 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for re-liquefying evaporative gas generated in a liquefied natural gas storage tank applied to a ship.

천연가스는 통상 액화되어 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas) 상태로 원거리에 걸쳐 수송된다. 액화천연가스는 천연가스를 대략 상압 -163℃ 근처의 극저온으로 냉각하여 얻어지는 것으로, 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭적으로 감소되므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.Natural gas is usually liquefied and transported over a long distance in the form of Liquefied Natural Gas (LNG). Liquefied natural gas is obtained by cooling natural gas at a cryogenic temperature of about -163 ° C at normal pressure. It is very suitable for long distance transportation through the sea because its volume is greatly reduced as compared with the gas state.

액화천연가스 저장탱크를 단열하여도 외부의 열을 완벽하게 차단시키는데에는 한계가 있고, 액화천연가스 내부로 전달되는 열에 의해 액화천연가스는 저장탱크 내에서 지속적으로 기화하게 된다. 저장탱크 내부에서 기화된 액화천연가스를 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)라고 한다.Even if the liquefied natural gas storage tank is insulated, there is a limit to completely block external heat. Liquefied natural gas continuously vaporizes in the storage tank due to the heat transferred to the liquefied natural gas. Liquefied natural gas vaporized in the storage tank is called Boil-Off Gas (BOG).

증발가스의 발생으로 인하여 저장탱크의 압력이 설정된 안전압력 이상이 되면, 증발가스는 안전밸브를 통하여 저장탱크의 외부로 배출된다. 저장탱크 외부로 배출된 증발가스는 선박의 연료로 사용되거나 재액화되어 다시 저장탱크로 돌려보내진다.When the pressure of the storage tank becomes higher than the set safety pressure due to the generation of the evaporation gas, the evaporation gas is discharged to the outside of the storage tank through the safety valve. The evaporated gas discharged to the outside of the storage tank is used as the fuel of the ship or is re-liquefied and returned to the storage tank.

한편, 일반적으로 선박에 사용되는 엔진 중 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 엔진으로 DF(Dual Fuel)엔진 및 ME-GI엔진이 있다.On the other hand, among the engines used in ships, there are DF (Dual Fuel) engine and ME-GI engine which can use natural gas as fuel.

DF엔진은, 4행정으로 구성되며, 비교적 저압인 6.5bar 정도의 압력을 가지는 천연가스를 연소공기 입구에 주입하여, 피스톤이 올라가면서 압축을 시키는 오토 사이클(Otto Cycle)을 채택하고 있다.The DF engine adopts the Otto Cycle, which consists of four strokes, and injects natural gas with a relatively low pressure of about 6.5 bar into the combustion air inlet and compresses the piston as it rises.

ME-GI엔진은, 2행정으로 구성되며, 300bar 부근의 고압 천연가스를 피스톤의 상사점 부근에서 연소실에 직접 분사하는 디젤 사이클(Diesel Cycle)을 채택하고 있다. 최근에는 연료 효율 및 추진 효율이 더 좋은 ME-GI엔진에 대한 관심이 커지고 있는 추세이다.The ME-GI engine consists of two strokes and employs a diesel cycle in which high pressure natural gas at around 300 bar is injected directly into the combustion chamber at the top of the piston. In recent years, there is a growing interest in ME-GI engines with better fuel efficiency and propulsion efficiency.

통상 증발가스 재액화 장치는 냉동 사이클을 가지며, 이 냉동 사이클에 의해 증발가스를 냉각시킴으로써 증발가스를 재액화시킨다. 증발가스를 냉각시키기 위하여 냉각 유체와 열교환을 시키는데, 증발가스를 자체를 냉각 유체로 사용하여 자가 열교환 시키는 방법인 부분 재액화 시스템(PRS; Partial Re-liquefaction System)이 사용되고 있다. Usually, the evaporation gas remelting device has a refrigeration cycle, and the evaporation gas is re-liquefied by cooling the evaporation gas by the refrigeration cycle. Partial Re-liquefaction System (PRS), which is a method of performing heat exchange with a cooling fluid to cool the evaporation gas and performing self-heat exchange using the evaporation gas as a cooling fluid, is being used.

도 1은 종래의 부분 재액화 시스템의 개략적인 구성도이다.Fig. 1 is a schematic diagram of a conventional partial remelting system.

도 1을 참조하면, 액화천연가스 저장탱크(100)로부터 배출된 증발가스는 증발가스 압축부(300)의 다수개의 압축기(311, 312, 313, 314, 315)를 지나면서 여러 번의 압축 과정을 거치게 된다. 도 1에서는 증발가스가 다섯 번의 압축 과정을 거치는 모습이 도시되어 있다.1, the evaporation gas discharged from the liquefied natural gas storage tank 100 passes through a plurality of compressors 311, 312, 313, 314 and 315 of the evaporation gas compression unit 300, . FIG. 1 shows a state in which the evaporation gas undergoes five compression processes.

증발가스가 압축되면 압력뿐만 아니라 온도도 높아지게 되므로 각 압축기(311, 312, 313, 314, 315) 후단에 열교환기(321, 322, 323, 324, 325)를 설치하여 압축기(311, 312, 313, 314, 315)를 통과한 증발가스의 온도를 낮출 수 있도록 하였다. 각 압축기(311, 312, 313, 314, 315) 후단에 설치된 열교환기(321, 322, 323, 324, 325)를 통해, 일정한 온도 이하의 증발가스가 공급되도록 설정된 각 압축기(311, 312, 313, 314, 315)의 조건을 만족시키고, 증발가스의 온도를 낮춰 압축기(311, 312, 313, 314, 315)에서의 압축 효율을 좋아지게 할 수 있다.When the evaporation gas is compressed, not only the pressure but also the temperature are increased. Therefore, the heat exchangers 321, 322, 323, 324, and 325 are installed downstream of the compressors 311, 312, 313, 314, , 314, 315). 312, 313, and 313 set to supply evaporation gas of a predetermined temperature or less through the heat exchangers 321, 322, 323, 324, and 325 provided at the rear ends of the compressors 311, 312, 313, 314, , 314, and 315, and the temperature of the evaporation gas is lowered, so that the compression efficiency of the compressors 311, 312, 313, 314, and 315 can be improved.

또한, 제 1 압축기(311) 전단과 제 1 열교환기(321) 후단을 연결하도록 제 1 바이패스(By-pass)라인(330)이 설치되고, 제 4 압축기(314) 전단과 제 5 열교환기(325) 후단을 연결하도록 제 2 바이패스라인(331)이 설치되는데, 제 1 바이패스라인(330)과 제 2 바이패스라인(331)은, 엔진에서 사용되는 증발가스의 양이 줄어드는 경우에 증발가스의 유량을 조절하고, 압축기(311, 312, 313, 314, 315) 내부의 서지(Surge) 현상을 방지하는 역할을 한다. 이러한 바이패스 라인은 압축기의 설계에 따라 수량 및 연결 위치가 다양할 수 있다.A first bypass line 330 is provided to connect the front end of the first compressor 311 and the rear end of the first heat exchanger 321. A bypass line 330 is provided to connect the front end of the fourth compressor 311 and the rear end of the first heat exchanger 321, The first bypass line 330 and the second bypass line 331 are connected to the second bypass line 331 in such a manner that when the amount of the evaporative gas used in the engine is reduced And controls the flow rate of the evaporation gas to prevent a surge inside the compressors 311, 312, 313, 314, and 315. These bypass lines may vary in quantity and location depending on the design of the compressor.

액화천연가스 저장탱크(100)로부터 배출된 증발가스가 다섯 번의 압축 과정을 거치고 나면 대략 300bar, 40℃ 상태가 되고, 대략 300bar, 40℃ 상태가 된 증발가스의 일부는 ME-GI엔진으로 보내져(B라인) 연료로 사용되고, 나머지는 자가열교환기(200)로 보내진다(C라인).After the evaporation gas discharged from the liquefied natural gas storage tank 100 has undergone five compression processes, it reaches about 300 bar and 40 ° C., and some of the evaporated gas that has reached about 300 bar and 40 ° C. is sent to the ME- B line) fuel, and the remainder is sent to the self heat exchanger 200 (line C).

대략 300bar, 40℃ 상태의 증발가스는 자가열교환기(200)에서 저장탱크(100)로부터 배출(D라인)되는 대략 상압, -160℃ 상태의 증발가스와 열교환되어 대략 300bar -120℃ 상태가 된다. 대략 300bar -120℃ 상태의 증발가스는 감압장치에 의하여 팽창되어 일부 액화되고, 기액분리기(500)에 의하여 액화된 증발가스와 기체상태의 증발가스가 분리되어, 기체상태의 증발가스는 저장탱크(100)로부터 배출되는 증발가스(D라인)와 섞여 다시 자가열교환기(200)로 보내지고, 액화된 증발가스는 저장탱크(100)으로 다시 보내지게 된다. The evaporation gas at about 300 bar and 40 캜 is heat exchanged with the evaporation gas at about atmospheric pressure and -160 캜 discharged from the storage tank 100 (D line) in the self-heat exchanger 200 to be in a state of about 300 bar -120 캜 . The evaporation gas in the state of approximately 300 bar -120 deg. C is expanded by the decompressor to be partially liquefied, and the evaporated gas liquefied by the gas-liquid separator 500 and the gaseous evaporation gas are separated, (D line) discharged from the storage tank 100, and then sent to the self-heat exchanger 200, and the liquefied evaporated gas is sent back to the storage tank 100.

한편, 대략 상압, -160℃ 상태의 증발가스는, 다섯 번의 압축 과정을 거친 대략 300bar, 40℃ 상태의 증발가스와 자가열교환기(200)에서 열교환된 후, 대략 1.05bar, -72℃ 상태가 된다. 대략 1.05bar, -72℃ 상태의 증발가스는 제 1 압축기(311) 및 제 1 열교환기(321)를 지난 후 대략 3.13bar, 17℃ 상태가 되고, 제 2 압축기(312) 및 제 2 열교환기(322)를 지난 후 대략 12.64bar, 43℃ 상태가 되며, 제 3 압축기(313) 및 제 3 열교환기(323)를 지난 후 대략 40.67bar, 43℃ 상태가 된다. On the other hand, the evaporation gas at about atmospheric pressure and -160 deg. C is heat exchanged in the self-heat exchanger 200 and the evaporation gas at about 300 bar and 40 deg. do. The evaporated gas in the state of approximately 1.05 bar and -72 deg. C becomes approximately 3.13 bar and 17 deg. C after passing through the first compressor 311 and the first heat exchanger 321, and the second compressor 312 and the second heat exchanger (43.6 ° C.) after passing through the third compressor (313) and the third heat exchanger (323).

대략 40.67bar, 43℃ 상태의 증발가스는, 일부 DF엔진으로 보내져(A라인) 연료로 사용되고, DF엔진으로 보내지고 남은 증발가스는 제 4 압축기(314) 및 제 4 열교환기(324)를 지난 후 대략 90.38bar, 43℃ 상태가 되고, 제 5 압축기(315) 및 제 5 열교환기(325)를 더 지나 총 다섯 번의 압축 과정을 모두 거치게 되면, 대략 300bar, 40℃의 상태가 된다. 대략 300bar, 40℃의 상태의 증발가스의 일부는 ME-GI엔진의 연료로 사용되고, 남은 일부는 자가열교환기(200)에서 열교환 된다. A라인에는 감압장치를 설치하여 DF엔진으로 공급되는 압축 증발가스의 압력을 낮추도록 할 수 있다.The evaporated gas at about 40.67 bar and 43 ° C is sent to some DF engines (A line) and used as fuel, and the remaining vapor sent to the DF engine passes through the fourth compressor 314 and the fourth heat exchanger 324 After the fifth compressor 315 and the fifth heat exchanger 325 have passed through all the five compression steps, they are in a state of approximately 300 bar and 40 ° C. Some of the evaporated gas at about 300 bar and 40 ° C is used as the fuel for the ME-GI engine, while the remainder is heat exchanged at the autothermal exchanger 200. A line may be provided with a decompression device to lower the pressure of the compressed evaporative gas supplied to the DF engine.

연료유(Fuel Oil) 탱크(600)로부터 공급되는 연료유는, 다수개의 펌프(Pump, 700) 및 히터(Heater, 800)에 의해 DF엔진 또는 ME-GI엔진에서 사용될 수 있는 압력 및 온도 상태가 되어, DF엔진 또는 ME-GI엔진에 공급된다.The fuel oil supplied from the fuel oil tank 600 is supplied to the DF engine or the ME-GI engine by means of a plurality of pumps 700 and a heater 800, And supplied to the DF engine or the ME-GI engine.

종래의 부분 재액화 시스템은, 가격이 비싼 재액화 장치를 별도로 설치하지 않고도 증발가스를 재액화할 수 있어, 액화천연가스 저장탱크의 전체적인 자연기화율(BOR; Boil-off Rate)을 효율적으로 감소시킬 수 있는 획기적인 기술로 평가받고 있다.The conventional partial liquefaction system can re-liquefy the evaporated gas without separately providing a costly re-liquefying device, thereby effectively reducing the overall natural vaporization rate (BOR) of the liquefied natural gas storage tank It is evaluated as a breakthrough technology that can be made.

한편, ME-GI엔진은 대략 300bar 정도의 고압의 천연가스를 연료로 사용하는데, 천연가스를 대략 300bar 정도로 압축시키기 위해서는 많은 비용이 필요하여 ME-GI엔진의 장점에도 불구하고 실제 선박에 사용되기 어려운 점이 있었다. 그 후, 기체 상태의 천연가스를 압축시키는 것이 아니라 액화천연가스를 압축시킨 후에 기화시켜, 훨씬 적은 비용으로도 ME-GI엔진이 필요로 하는 압력에 도달할 수 있는 방법을 개발하여 ME-GI엔진의 상용화에 기여하였다.On the other hand, ME-GI engine uses high pressure natural gas of about 300bar. It is very expensive to compress natural gas to about 300bar, which is difficult to use in actual ship despite the advantages of ME-GI engine. There was a dot. The ME-GI engine was developed by developing a method for compressing liquefied natural gas and then vaporizing it to achieve the pressure required by the ME-GI engine at a much lower cost, rather than compressing the natural gas in the gaseous state. .

본 발명은, 부분 재액화 시스템의 액화량을 증대시킬 수 있도록, 저장탱크로부터 액화천연가스 기화부로 배출되는 액화천연가스를 우회시켜, 증발가스를 재액화시키는 냉매로 사용하는, 선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention relates to an evaporative gas re-liquefying apparatus for a ship, which is used as a refrigerant for re-liquefying a liquefied natural gas discharged from a storage tank to a liquefied natural gas vaporizer so as to re- And a method thereof.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박에 설치된 액화천연가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 재액화시키는 재액화 장치에 있어서, 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 다단계로 압축시키는 압축부; 상기 압축부에 의해 압축된 증발가스를, 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스 및 액화천연가스와 열교환시키는 자가열교환기; 상기 압축부에 의해 압축된 후 상기 자가열교환기를 통과한 증발가스의 압력을 낮춰주는 감압장치; 상기 저장탱크 내부의 액화천연가스를 압축한 후 기화시키는 기화부; 및 상기 저장탱크 내부의 액화천연가스를 상기 기화부로 보낼지(이하, '기화 모드'라고 한다.) 상기 자가열교환기로 보낼지(이하, '냉매 모드'라고 한다.) 조절하는 모드 선택 밸브;를 포함하는, 선박용 증발가스 재액화 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a liquefaction apparatus for re-liquefying an evaporative gas generated in a liquefied natural gas storage tank installed on a ship, the liquefier comprising: a compression unit that compresses the evaporative gas discharged from the storage tank in multiple stages, part; An autothermal exchanger for exchanging the evaporated gas compressed by the compressing unit with the evaporated gas and the liquefied natural gas discharged from the storage tank; A decompression device that compresses the compressed gas and then reduces the pressure of the evaporated gas passing through the self heat exchanger; A vaporizer for compressing and vaporizing the liquefied natural gas in the storage tank; And a mode selection valve for controlling whether the liquefied natural gas in the storage tank is sent to the vaporizing unit (hereinafter, referred to as 'vaporization mode') or sent to the self-heat exchanger (hereinafter referred to as 'refrigerant mode') , An evaporative gas re-liquefaction apparatus for ship is provided.

상기 선박용 증발가스 재액화 장치는, 상기 자가열교환기 및 상기 감압장치를 통과하며 액화된 증발가스와 기체상태로 남아있는 증발가스를 분리하는 제 1 기액분리기를 더 포함할 수 있다.The ship evaporative gas re-liquefying apparatus may further include a first gas-liquid separator for separating the evaporated gas passing through the self-heat exchanger and the decompressor and the evaporated gas remaining in a gaseous state.

상기 선박용 증발가스 재액화 장치는, 상기 기화부의 전단에서 상기 저장탱크로부터 배출된 후 상기 자가열교환기를 통과하여 일부 기화된 천연가스와 액체상태로 남아있는 액화천연가스를 분리하는 제 2 기액분리기를 더 포함할 수 있다.The ship's evaporative gas re-liquefying apparatus further includes a second gas-liquid separator for separating the partially vaporized natural gas and the liquid natural gas remaining in the liquid state after passing through the self-heat exchanger after being discharged from the storage tank at the front end of the vaporizing unit .

상기 압축부는, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스를 압축시키는 다수개의 압축기; 및 상기 다수개의 압축기 후단에 각각 설치되어 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스를 냉각시키는 다수개의 열교환기;를 포함할 수 있다.The compression unit may include: a plurality of compressors for compressing the evaporated gas discharged from the storage tank; And a plurality of heat exchangers installed downstream of the plurality of compressors to cool the evaporated gas compressed by the compressors.

상기 다수개의 압축기 중 일부 압축기만을 거친 증발가스의 일부를 DF엔진으로 보낼 수 있다.Some of the plurality of compressors may be sent to the DF engine through a part of the evaporated gas.

상기 다수개의 압축기를 모두 거친 증발가스의 일부를 ME-GI엔진으로 보낼 수 있다.A part of the evaporated gas routed through all of the plurality of compressors may be sent to the ME-GI engine.

상기 기화부에 의해 압축 및 기화된 천연가스를 ME-GI엔진으로 보낼 수 있다.The natural gas compressed and vaporized by the vaporizing section can be sent to the ME-GI engine.

상기 감압장치는 팽창밸브 또는 팽창기 중 어느 하나일 수 있다.The decompression device may be either an expansion valve or an inflator.

상기 기화부는, 상기 저장탱크로부터 배출된 액화천연가스를 압축시키는 펌프; 및 상기 펌프에 의해 압축된 액화천연가스를 기화시키는 열교환기;를 포함할 수 있다.Wherein the vaporizer comprises: a pump for compressing the liquefied natural gas discharged from the storage tank; And a heat exchanger for vaporizing the liquefied natural gas compressed by the pump.

상기 모드 선택 밸브는 3-way밸브일 수 있고, 상기 모드 선택 밸브와 연결되는 제 1 라인은 상기 자가열교환기와 연결될 수 있고, 상기 모드 선택 밸브와 연결되는 제 2 라인은 상기 기화부와 연결될 수 있고, 상기 모드 선택 밸브와 연결되는 제 3 라인은 상기 저장탱크와 연결될 수 있다.The mode selection valve may be a 3-way valve, a first line connected to the mode selection valve may be connected to the self-heat exchanger, a second line connected to the mode selection valve may be connected to the vaporization unit, And a third line connected to the mode selection valve may be connected to the storage tank.

'기화 모드'인 경우 상기 모드 선택 밸브는, 상기 제 1 라인은 차단하고, 상기 제 2 라인과 상기 제 3 라인을 연결시켜, 상기 저장탱크로부터 배출되는 액화천연가스를 상기 기화부로 보낼 수 있다.In the 'vaporization mode', the mode selection valve may shut off the first line, connect the second line and the third line, and send the liquefied natural gas discharged from the storage tank to the vaporizer.

'냉매 모드'인 경우 상기 모드 선택 밸브는, 상기 제 2 라인은 차단하고, 상기 제 1 라인과 상기 제 3 라인을 연결시켜, 상기 저장탱크로부터 배출되는 액화천연가스를 상기 자가열교환기로 보낼 수 있다.In the 'refrigerant mode', the mode selection valve may shut off the second line, connect the first line and the third line, and send the liquefied natural gas discharged from the storage tank to the self-heat exchanger .

상기 제 2 기액분리기에 의해 분리된 기화된 천연가스는, 상기 압축부 또는 상기 자가열교환기로 보내지거나, 가스연소장치(GCU; Gas Combustion Unit)로 보내져 연소되거나, 외부로 배출(Vent)될 수 있고, 상기 제 2 기액분리기에 의해 분리된 액화천연가스는 상기 기화부로 보내질 수 있다.The vaporized natural gas separated by the second gas-liquid separator may be sent to the compression unit or the self-heat exchanger, may be sent to a gas combustion unit (GCU) to be burnt or vented to the outside , The liquefied natural gas separated by the second gas-liquid separator may be sent to the vaporizing section.

상기 선박용 증발가스 재액화 장치는, 상기 제 2 기액분리기에 의해 분리된 기체 상태의 천연가스의 압력을 조절하는 압력 조절 밸브를 더 포함할 수 있다.The vessel evaporation gas re-liquefier may further comprise a pressure control valve for regulating the pressure of the gaseous natural gas separated by the second gas-liquid separator.

상기 선박용 증발가스 재액화 장치는, 상기 저장탱크로부터 배출되어 상기 자가열교환기로 공급되는 액화천연가스의 유량을 조절하는 유량 조절 밸브를 더 포함할 수 있다.The ship evaporating gas re-liquefying apparatus may further include a flow rate control valve for controlling a flow rate of the liquefied natural gas discharged from the storage tank and supplied to the self-heat exchanger.

상기 유량 조절 밸브는 3-Way밸브이고, 상기 유량 조절 밸브와 연결되는 제 4 라인은 상기 자가열교환기와 연결될 수 있고, 상기 유량 조절 밸브와 연결되는 제 5 라인은 상기 모드 선택 밸브와 연결될 수 있고, 상기 유량 조절 밸브와 연결되는 제 6 라인은 상기 자가열교환기와 상기 제 2 기액분리기를 연결하는 라인과 연결될 수 있다.A fourth line connected to the flow rate control valve may be connected to the self-heat exchanger, a fifth line connected to the flow rate control valve may be connected to the mode selection valve, And a sixth line connected to the flow control valve may be connected to a line connecting the self-heat exchanger and the second gas-liquid separator.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박에 설치된 액화천연가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 재액화시키는 재액화 방법에 있어서, 상기 저장탱크로부터 배출된 후 압축된 증발가스는, 일부는 엔진의 연료로 사용되고, 나머지 일부는 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스 및 액화천연가스와 열교환되고, 상기 저장탱크로부터 배출되는 액화천연가스를, 압축 및 기화시켜 엔진의 연료로 사용할지, 상기 저장탱크로부터 배출된 후 압축된 증발가스와 열교환시킬지 선택할 수 있는, 선박용 증발가스 재액화 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a re-liquefaction method for re-liquefying an evaporative gas generated in a liquefied natural gas storage tank installed in a ship, the evaporative gas being compressed after being discharged from the storage tank, Is used as the fuel of the engine and the other part is heat exchanged with the evaporative gas and the liquefied natural gas discharged from the storage tank and compresses and vaporizes the liquefied natural gas discharged from the storage tank to use as the fuel of the engine, There is provided a method for liquefying a ship evaporative gas, which can select whether to heat the liquefied gas after it is discharged from the tank and then with the compressed evaporated gas.

본 발명의 선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법에 의하면, 모드 선택 밸브를 포함하므로, 저장탱크로부터 배출되는 액화천연가스를 액화천연가스 기화부로 보낼지 자가열교환기로 보낼지 선택할 수 있다.According to the apparatus and method for liquefying the ship vaporized gas for ship according to the present invention, since it includes the mode selection valve, it is possible to select whether to send the liquefied natural gas discharged from the storage tank to the liquefied natural gas vaporizer or to send it to the self heat exchanger.

저장탱크로부터 배출되는 액화천연가스를 자가열교환기로 보내는 경우, 증발가스를 재액화시키기 위한 냉매로서, 저장탱크로부터 배출되는 증발가스뿐만 아니라 액화천연가스까지 사용할 수 있으므로, 재액화 효율을 극대화시킬 수 있다.When the liquefied natural gas discharged from the storage tank is sent to the self heat exchanger, not only the evaporated gas discharged from the storage tank but also the liquefied natural gas can be used as the refrigerant for re-liquefying the evaporated gas, thereby maximizing the re-liquefaction efficiency .

도 1은 종래의 부분 재액화 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 증발가스 재액화 장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 증발가스 재액화 방법의 개략적인 흐름도이다. Fig. 1 is a schematic diagram of a conventional partial remelting system.
2 is a schematic block diagram of an evaporative gas re-liquefaction apparatus for a ship according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic flow chart of a method of liquefying a ship evaporative gas according to a preferred embodiment of the present invention.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법은 액화천연가스 화물창이 설치되는 선박 및 육상에서 다양하게 응용되어 적용될 수 있다. 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. The apparatus and method for liquefying the vaporized gas for ship according to the present invention can be applied to various applications on ships equipped with liquefied natural gas cargo holds and onshore. 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 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 증발가스 재액화 장치의 개략적인 구성도이다.2 is a schematic block diagram of an evaporative gas re-liquefaction apparatus for a ship according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 선박용 증발가스 재액화 장치는, 액화천연가스 저장탱크(100)부터 배출되는 증발가스를 다단계로 압축시키는 압축부(300); 압축부(300)에 의해 압축된 증발가스를, 저장탱크(100)로부터 배출되는 증발가스 및 액화천연가스와 열교환시키는 자가열교환기(200); 압축부(300)에 의해 압축된 후 자가열교환기(200)를 통과한 증발가스의 압력을 낮춰주는 감압장치(710); 자가열교환기(200) 및 감압장치(710)를 통과하며 액화된 증발가스와 기체상태로 남아있는 증발가스를 분리하는 제 1 기액분리기(510); 저장탱크(100) 내부의 액화천연가스를 압축한 후 기화시키는 기화부(400); 저장탱크(100) 내부의 액화천연가스를 기화부(400)로 보낼지 자가열교환기(200)로 보낼지 조절하는 모드 선택 밸브(750); 및 저장탱크(100)로부터 배출된 후 자가열교환기(200)를 통과하여 일부 기화된 천연가스와 액체상태로 남아있는 액화천연가스를 분리하는 제 2 기액분리기(520);를 포함한다.Referring to FIG. 2, the evaporation gas re-liquefying apparatus for a ship of the present embodiment includes a compression unit 300 for compressing the evaporative gas discharged from the liquefied natural gas storage tank 100 in multiple steps; An autothermal exchanger (200) for exchanging the evaporated gas compressed by the compressing unit (300) with the evaporated gas and the liquefied natural gas discharged from the storage tank (100); A decompression device 710 which compresses the compressed gas by the compression unit 300 and then reduces the pressure of the evaporated gas that has passed through the self heat exchanger 200; A first gas-liquid separator (510) for separating the evaporated gas that has passed through the self-heat exchanger (200) and the decompression device (710) and the evaporated gas remaining in the gaseous state; A vaporizer 400 for compressing and vaporizing the liquefied natural gas in the storage tank 100; A mode selection valve 750 for controlling whether the liquefied natural gas inside the storage tank 100 is sent to the evaporator 400 or to the heat exchanger 200; And a second gas-liquid separator (520) for separating the liquid natural gas remaining in the liquid state from the partially vaporized natural gas after passing through the self-heat exchanger (200) after being discharged from the storage tank (100).

본 실시예의 액화천연가스 저장탱크(100)는, 액화천연가스를 보관하며, 외부에서 전달되는 열에 의해 액화천연가스가 기화되어 생성되는 증발가스를 일정 압력 이상이 되면 외부로 배출시킨다.The liquefied natural gas storage tank 100 of the present embodiment stores liquefied natural gas and discharges the evaporated gas generated by vaporization of the liquefied natural gas by heat transmitted from the outside to the outside when the pressure exceeds a predetermined pressure.

본 실시예의 압축부(300)는, 액화천연가스 저장탱크(100)로부터 배출된 증발가스를 다단계로 압축시키는 다수개의 압축기(311, 312, 313, 314, 315); 및 다수개의 압축기(311, 312, 313, 314, 315) 후단에 각각 설치되어 압축기(311, 312, 313, 314, 315)를 통과한 후 압력뿐만 아니라 온도가 올라간 증발가스의 온도를 낮춰주는 열교환기(321, 322, 323, 324, 325);를 포함한다.The compressor 300 of the present embodiment includes a plurality of compressors 311, 312, 313, 314, and 315 for compressing the evaporated gas discharged from the liquefied natural gas storage tank 100 in multiple stages. 313, 314, and 315 that are provided downstream of the plurality of compressors 311, 312, 313, 314, and 315, respectively, so as to lower the temperature of the evaporated gas as well as the pressure after passing through the compressors 311, (321, 322, 323, 324, 325).

압축부(300)에서 압축된 증발가스의 일부는 엔진의 연료로 사용되고 일부는 재액화되어 다시 저장탱크(100)로 돌려보내진다.Some of the evaporated gas compressed in the compression unit 300 is used as the fuel of the engine, and some of the evaporated gas is re-liquefied and returned to the storage tank 100.

본 실시예에서는 다섯 개의 압축기(311, 312, 313, 314, 315)를 포함하여, 다섯 단계의 압축과정을 거치는 것을 예를 들어 설명하였으나, 압축기의 개수가 한정되는 것은 아니다. In the present embodiment, five compressors including 311, 312, 313, 314 and 315 have been described. However, the number of compressors is not limited.

일부 압축과정, 일례로 세 번의 압축과정을 거친 증발가스의 일부는 DF엔진에 공급된다. 또한, 다섯 번의 압축과정을 모두 거친 증발가스의 일부는 고압의 천연가스를 연료로 사용하는 ME-GI엔진에 공급되고, 다섯 번의 압축과정을 모두 거친 증발가스의 다른 일부는 자가열교환기(200)로 공급된다.Some of the compression process, for example a portion of the evaporative gas that has undergone three compression processes, is fed to the DF engine. In addition, a part of the evaporation gas that has undergone five compression processes is supplied to the ME-GI engine using high-pressure natural gas as fuel, and another part of the evaporation gas that has undergone the five compression processes is supplied to the self- .

또한, 제 1 압축기(311) 전단과 제 1 열교환기(321) 후단을 연결하도록 제 1 바이패스라인(330)이 설치될 수 있고, 제 4 압축기(314) 전단과 제 5 열교환기(325) 후단을 연결하도록 제 2 바이패스라인(331)이 설치될 수 있는데, 제 1 바이패스라인(330)과 제 2 바이패스라인(331)은, 엔진에서 사용되는 증발가스의 양이 줄어드는 경우에 증발가스의 유량을 조절하고, 압축기(311, 312, 313, 314, 315) 내부의 서지(Surge) 현상을 방지하는 역할을 한다. 이러한 바이패스 라인은 압축기의 설계에 따라 수량 및 연결 위치가 다양할 수 있다.The first bypass line 330 may be provided to connect the front end of the first compressor 311 and the rear end of the first heat exchanger 321. The front end of the fourth compressor 314 may be connected to the front end of the fifth heat exchanger 325, The first bypass line 330 and the second bypass line 331 may be connected to each other by evaporation when the amount of the evaporation gas used in the engine is reduced, And controls the flow rate of the gas to prevent a surge inside the compressors 311, 312, 313, 314, and 315. These bypass lines may vary in quantity and location depending on the design of the compressor.

본 실시예의 자가열교환기(200)는, 압축부(300)를 통과하며 온도와 압력이 높아진 증발가스를, 액화천연가스 저장탱크(100)로부터 배출된 대략 상압, -160℃ 상태의 증발가스와 열교환 시킨다. 또한, 모드 선택 밸브(750)가 저장탱크(100)로부터 배출되는 액화천연가스를 자가열교환기(200) 쪽으로 보내는 경우, 본 실시예의 자가열교환기(200)는, 압축부(300)를 통과하며 온도와 압력이 높아진 증발가스를 저장탱크(100)로부터 배출된 증발가스와 열교환시키는 동시에 저장탱크(100)로부터 배출되는 액화천연가스와 열교환 시킨다. 즉, 압축부(300)를 통과한 압축 증발가스를 재액화시키기 위하여, 저장탱크(100)로부터 배출된 증발가스뿐만 아니라 액화천연가스를 냉매로 사용하므로 재액화 효율을 극대화할 수 있다.The self-heat exchanger 200 of the present embodiment is configured so that the evaporation gas passing through the compression section 300 and having a higher temperature and pressure is discharged from the liquefied natural gas storage tank 100 through the evaporation gas at approximately atmospheric pressure, Heat exchange is performed. When the mode selection valve 750 sends the liquefied natural gas discharged from the storage tank 100 to the self heat exchanger 200, the self heat exchanger 200 of the present embodiment passes through the compression unit 300 Exchanges heat with the evaporated gas discharged from the storage tank 100 while simultaneously exchanging heat with the liquefied natural gas discharged from the storage tank 100. That is, since the evaporated gas discharged from the storage tank 100 as well as the liquefied natural gas is used as a refrigerant to re-liquefy the compressed evaporation gas that has passed through the compression unit 300, the re-liquefaction efficiency can be maximized.

자가열교환기(200)의 자가(Self-)는 저온의 증발가스 자체를 냉각 유체로 이용하여 고온의 증발가스와 열교환 시킨다는 의미를 가진다.Self-heating of the self-heat exchanger 200 means that the low-temperature evaporation gas itself is used as a cooling fluid to exchange heat with the high-temperature evaporation gas.

본 실시예의 감압장치(710)는, 저장탱크(100)로부터 배출된 후 압축부(300) 및 자가열교환기(200)를 통과한 증발가스의 압력을 대략 상압 근처까지 낮춘다. 감압장치(710)는 팽창밸브 또는 팽창기일 수 있다.The decompression apparatus 710 of this embodiment lowers the pressure of the evaporated gas that has passed through the compression unit 300 and the self-heat exchanger 200 to about the normal pressure after being discharged from the storage tank 100. Decompression device 710 may be an expansion valve or an expander.

본 실시예의 제 1 기액분리기(510)는, 자가열교환기(200) 및 감압장치(710)를 지나면서 일부 재액화된 증발가스와 액화되지 않고 기체상태로 남은 증발가스를 분리하여, 액화된 증발가스는 저장탱크(100)로 돌려보내고, 기체상태의 증발가스는 저장탱크(100)로부터 배출되는 증발가스와 함께 다시 자가열교환기(200)로 보낸다.The first gas-liquid separator 510 of the present embodiment separates the partially re-liquefied evaporated gas from the evaporated gas remaining in the gaseous state without being liquefied and passes through the self-heat exchanger 200 and the decompression device 710, The gas is returned to the storage tank 100, and the gaseous evaporated gas is returned to the autothermal exchanger 200 together with the evaporated gas discharged from the storage tank 100.

본 실시예의 선박용 증발가스 재액화 장치는 제 1 기액분리기(510)를 포함하지 않을 수도 있는데, 제 1 기액분리기(510)를 포함하지 않는 경우, 압축부(300)에 의해 압축된 후 자가열교환기(200) 및 감압장치(710)를 통과한 증발가스는, 액체 및 기체가 섞인 상태로 함께 저장탱크(100)로 보내지게 된다.The evaporating gas re-liquefying apparatus of the present embodiment may not include the first gas-liquid separator 510. In the case where the first gas-liquid separator 510 is not included, the compressed gas is compressed by the compressing unit 300, The evaporation gas passing through the evaporator 200 and the decompression device 710 is sent to the storage tank 100 together with the liquid and the gas mixed.

본 실시예의 기화부(400)는, 저장탱크(100)로부터 배출된 액화천연가스를 압축시키는 펌프(Pump, 401); 및 펌프(401)에 의해 압축된 액화천연가스를 기화시키는 열교환기(402);를 포함한다. 본 실시예의 기화부(400)에 의하면, 액체상태의 액화천연가스를 고압(약 315bar)으로 압축시킨 후에 기화시키므로, 기체상태의 천연가스를 압축시키는 경우에 비하여, 경제적이고 효율적으로 원하는 압력 상태의 천연가스를 얻을 수 있다.The vaporizer 400 of this embodiment includes a pump Pump 401 for compressing liquefied natural gas discharged from the storage tank 100; And a heat exchanger (402) for vaporizing the liquefied natural gas compressed by the pump (401). According to the gasification unit 400 of this embodiment, since the liquid natural gas is compressed to a high pressure (about 315 bar) and then vaporized, the gasification unit 400 of the present embodiment can be economically and efficiently operated at a desired pressure state Natural gas can be obtained.

본 실시예의 모드 선택 밸브(750)는, 3-Way밸브로, 액화천연가스 저장탱크(100)와 기화부(400)를 연결하는 라인 상에 설치되어, 저장탱크(100)로부터 배출되는 액화천연가스를 기화부(400)로 보낼지(이하, '기화 모드'라고 한다.) 자가열교환기(200)로 보낼지(이하, '냉매 모드'라고 한다.) 선택할 수 있도록 한다. 모드 선택 밸브(750)와 연결되는 제 1 라인(751)은 자가열교환기(200)와 연결되고, 제 2 라인(752)은 기화부(400)와 연결되고, 제 3 라인(753)은 액화천연가스 저장탱크(100)와 연결된다.The mode selection valve 750 of the present embodiment is a 3-way valve that is provided on a line connecting the liquefied natural gas storage tank 100 and the vaporization unit 400, (Hereinafter, referred to as a 'refrigerant mode') to send the gas to the vaporizer 400 (hereinafter referred to as a 'vaporization mode') to the self-heat exchanger 200. The first line 751 connected to the mode selection valve 750 is connected to the self-heat exchanger 200, the second line 752 is connected to the vaporizer 400, and the third line 753 is connected to the liquid- And is connected to the natural gas storage tank 100.

본 실시예의 압축부(300)는 HICOM이라고도 하며, 선박이 액화천연가스 생산지에서 액화천연가스를 선적하여 저장탱크(100) 내에 액화천연가스가 많은 경우에는, 저장탱크(100) 내부의 증발가스도 많이 발생하므로, 저장탱크(100) 내부의 증발가스를 압축부(300)를 이용하여 압축하여 엔진의 연료로 사용한다.The compressing unit 300 of the present embodiment is also referred to as HICOM. When the ship loads liquefied natural gas from a liquefied natural gas producing site and the liquefied natural gas is contained in the storage tank 100, the evaporation gas inside the storage tank 100 The evaporation gas in the storage tank 100 is compressed using the compression unit 300 and used as fuel for the engine.

본 실시예의 기화부(400)는 HIVAR라고도 하며, 선박이 액화천연가스 소비처에 액화천연가스를 하역하여 저장탱크(100) 내에 액화천연가스가 적은 경우에는, 저장탱크(100) 내부의 증발가스도 적게 발생하므로, 증발가스만으로는 엔진의 부하를 감당할 수 없게 된다. 증발가스만으로 엔진의 부하를 감당할 수 없는 경우에, 기화부(400)를 이용하여 저장탱크(100) 내부의 액화천연가스를 기화시켜 엔진의 연료로 사용한다.The evaporation part 400 of the present embodiment is also referred to as HIVAR and when the ship unloads the liquefied natural gas to the consuming place of the liquefied natural gas and the liquefied natural gas is small in the storage tank 100, The evaporation gas alone can not cope with the load of the engine. The liquefied natural gas in the storage tank 100 is vaporized and used as the fuel of the engine by using the vaporization unit 400 when the load of the engine can not be supported only by the evaporation gas.

본 실시예의 모드 선택 밸브(750)는, 압축부(300)를 사용하는 경우에는 '기화 모드'가 되고, 기화부(400)를 사용하는 경우에는 '냉매 모드'가 되어 액화천연가스를 선택적으로 사용할 수 있도록 한다.The mode selection valve 750 of the present embodiment is set to the 'vaporization mode' when the compression unit 300 is used and the 'refrigerant mode' when the vaporization unit 400 is used, So that it can be used.

'기화 모드'인 경우, 모드 선택 밸브(750)는, 자가열교환기(200)와 연결되는 제 1 라인(751)은 차단하고, 기화부(400)와 연결되는 제 2 라인(752)과 액화천연가스 저장탱크(100)와 연결되는 제 3 라인(753)을 연결시켜, 저장탱크(100)로부터 배출되는 액화천연가스를 기화부(400)로 보낸다. 기화부(400)로 보내진 액화천연가스는 압축된 후 기화되어 ME-GI엔진에 연료로 공급된다.The mode selection valve 750 may block the first line 751 connected to the self heat exchanger 200 and may include a second line 752 connected to the vaporization unit 400, And connects the third line 753 connected to the natural gas storage tank 100 to send the liquefied natural gas discharged from the storage tank 100 to the vaporizer 400. The liquefied natural gas sent to the vaporizer 400 is compressed and then vaporized and supplied as fuel to the ME-GI engine.

'냉매 모드'인 경우, 모드 선택 밸브(750)는, 기화부(400)와 연결되는 제 2 라인(752)은 차단하고, 자가열교환기(200)와 연결되는 제 1 라인(751)과 저장탱크(100)와 연결되는 제 3 라인(753)을 연결시켜, 저장탱크(100)로부터 배출되는 액화천연가스를 자가열교환기(200)로 보낸다. 자가열교환기(200)로 보내진 액화천연가스는, 저장탱크(100)로부터 배출되는 증발가스와 함께, 압축부(300)에 의해 압축된 증발가스를 재액화시키는 냉매로 사용된다.The mode selection valve 750 closes the second line 752 connected to the evaporator 400 and is connected to the first line 751 connected to the self heat exchanger 200, And connects the third line 753 connected to the tank 100 to send the liquefied natural gas discharged from the storage tank 100 to the self-heat exchanger 200. The liquefied natural gas sent to the self heat exchanger 200 is used as a refrigerant for re-liquefying the evaporated gas compressed by the compressing unit 300 together with the evaporated gas discharged from the storage tank 100.

모드 선택 밸브(750)는, '기화 모드'에서 기화부(400)의 펌프(401)가 요구하는 유효흡입수두(NPSH; Net Positive Suction Head)를 만족시킬 수 있도록 설정되며, 모드 선택 밸브(750)를 이용하여 액화천연가스의 유량을 조절하는 것도 가능하다.The mode selection valve 750 is set to satisfy the NPSH (Net Positive Suction Head) required by the pump 401 of the vaporization unit 400 in the 'vaporization mode', and the mode selection valve 750 It is also possible to control the flow rate of liquefied natural gas.

기체 상태의 천연가스는 비교적 밀도가 낮은 반면(대략 5~10kg/m3), 액화천연가스는 비교적 밀도가 높기 때문에(대략 430~460kg/m3), 액화천연가스를 냉매로 사용하여 증발가스를 재액화시키는 경우, 상대적으로 적은 양(대략 40~80배)으로 냉각이 가능하다. 또한, 기체 상태의 천연가스는 비교적 비열이 작은 반면(대략 2kJ/kg℃ 이하), 액화천연가스는 비교적 비열이 크기 때문에(약 3.13kJ/kg℃), 액화천연가스를 냉매로 사용하여 열교환하는 것이 기체 상태의 천연가스를 사용하는 것보다 유리하다.Natural gas in a gaseous state is a relatively density is used as a low while (approximately 5 ~ 10kg / m 3), liquefied natural gas because of the high relative density (approximately 430 ~ 460kg / m 3), a liquid natural gas refrigerant evaporated gas (About 40 to 80 times) in the case of re-liquefying the liquid. In addition, natural gas in the gaseous state is relatively low in specific heat (about 2 kJ / kg ° C or less), and liquefied natural gas is relatively non-heat (about 3.13 kJ / kg ° C) Is more advantageous than using gaseous natural gas.

펌프(401)에 기체가 들어가면 효율이 떨어지고 고장의 원인이 될 수 있기 때문에, 저장탱크(100)로부터 배출되어 자가열교환기(200)를 통과한 액화천연가스가 펌프(401)로 들어오기 전에 기체 성분은 분리되는 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시예의 선박용 증발가스 재액화 장치는 펌프(401) 전단에 설치되는 제 2 기액분리기(520)를 포함하여, 펌프(401)를 보호하고, 분리된 기체는 다시 압축부(300)로 보냄으로써 버려지는 천연가스를 최소화할 수 있다.When the gas is introduced into the pump 401, the efficiency is lowered and it may cause a failure. Therefore, before the liquefied natural gas discharged from the storage tank 100 and passed through the self heat exchanger 200 enters the pump 401, The components are preferably separated. The apparatus for liquefying vaporized marine vessels according to the present embodiment includes a second gas-liquid separator 520 installed at the front end of the pump 401 to protect the pump 401 and the separated gas is further returned to the compression unit 300 It is possible to minimize abandoned natural gas.

본 실시예의 제 2 기액분리기(520)는, 본 실시예의 선박용 증발가스 재액화 장치가 '냉매 모드'인 경우, 자가열교환기(200)에서 열교환되어 일부 기화된 저장탱크(100)로부터 배출된 액화천연가스를, 액체 상태로 남아있는 액화천연가스와 분리한다.The second gas-liquid separator 520 of the present embodiment is configured such that when the evaporation-gas re-liquefying apparatus for a ship is in the 'refrigerant mode', the liquefied gas discharged from the storage tank 100, which is heat-exchanged in the self- The natural gas is separated from the liquefied natural gas remaining in a liquid state.

제 2 기액분리기(520)에 의해 분리된 기화된 천연가스는, 압축부(300) 또는 자가열교환기(200)로 보내지거나, 가스연소장치(GCU; Gas Combustion Unit)로 보내져 연소되거나, 외부로 배출(Vent)된다. 또한, 제 2 기액분리기(520)에 의해 분리된 액체 상태로 남아있는 액화천연가스는 기화부(400)로 보내진다.The vaporized natural gas separated by the second gas-liquid separator 520 may be sent to the compression unit 300 or the self-heat exchanger 200, or may be sent to a gas combustion unit (GCU) And vented. In addition, the liquefied natural gas remaining in the liquid state separated by the second gas-liquid separator 520 is sent to the vaporizer 400.

본 실시예의 선박용 증발가스 재액화 장치는, 제 2 기액분리기(520)에 의해 분리된 기체 상태의 천연가스의 압력을 조절하는 압력 조절 밸브(720, 730)를 더 포함할 수 있다. 압력 조절 밸브(720, 730)는 다수개 설치될 수 있으며, 압축부(300)와 제 2 기액분리기(520)를 연결하는 라인 상에 설치되거나, 저장탱크(100)와 자가열교환기(200)를 연결하는 라인에서 분기되어 제 2 기액분리기(520)와 연결되는 라인 상에 설치될 수도 있으며, 양 라인 상에 모두 설치될 수도 있다.The vessel evaporation gas re-liquefying apparatus of this embodiment may further include a pressure regulating valve 720, 730 for regulating the pressure of the gaseous natural gas separated by the second gas-liquid separator 520. A plurality of pressure control valves 720 and 730 may be provided and may be installed on a line connecting the compression unit 300 and the second gas-liquid separator 520 or may be installed on the line connecting the compression tank 300 and the second gas- Liquid separator 520, or may be installed on both of the two lines.

압축부(300)와 제 2 기액분리기(520)를 연결하는 라인 상에 설치되는 압력 조절 밸브(720)는, 제 2 기액분리기(520)에 의해 분리된 기체 상태의 천연가스의 압력을 제 1 압축기(311)가 요구하는 압력으로 맞추는 역할을 한다. 제 2 기액분리기(520)에 의해 분리된 후 압축부(300)로 보내지는 천연가스는, 대략 1.05bar 정도인 것이 바람직하다.The pressure regulating valve 720 installed on the line connecting the compression unit 300 and the second gas-liquid separator 520 is connected to the first gas-liquid separator 520 through the first gas- And serves to adjust the pressure required by the compressor (311). The natural gas to be sent to the compression unit 300 after being separated by the second gas-liquid separator 520 is preferably about 1.05 bar.

저장탱크(100)와 자가열교환기(200)를 연결하는 라인에서 분기되어 제 2 기액분리기(520)와 연결되는 라인 상에 설치되는 압력 조절 밸브(730)는, 제 2 기액분리기(520)에 의해 분리된 기체 상태의 천연가스의 압력을 저장탱크(100)로부터 배출되는 증발가스와 비슷한 압력으로 맞추는 역할을 한다.The pressure control valve 730 provided on the line branched from the line connecting the storage tank 100 and the self-heat exchanger 200 and connected to the second gas-liquid separator 520 is connected to the second gas-liquid separator 520 The pressure of the gaseous natural gas separated by the gas is adjusted to a pressure similar to that of the evaporated gas discharged from the storage tank 100.

제 2 기액분리기(520)에 의해 분리된 기체 상태의 천연가스는, 압력 조절 밸브(720, 730)에 의해 압력이 조절되어, 자가열교환기(200) 또는 제 1 압축기(311)에 맥동현상 없이 공급될 수 있다.The natural gas in the gaseous state separated by the second gas-liquid separator 520 is regulated in pressure by the pressure control valves 720 and 730 so that the natural gas is introduced into the self-heat exchanger 200 or the first compressor 311 without pulsation Can be supplied.

본 실시예의 선박용 증발가스 재액화 장치는, 저장탱크(100)로부터 배출되어 자가열교환기(200)로 공급되는 액화천연가스의 유량을 조절하는 유량 조절 밸브(740)를 더 포함할 수 있다.The evaporating gas re-liquefying apparatus of the present embodiment may further include a flow control valve 740 for regulating the flow rate of the liquefied natural gas discharged from the storage tank 100 and supplied to the self-heat exchanger 200.

유량 조절 밸브(740)는, 3-Way밸브로, 자가열교환기(200)와 모드 선택 밸브(750)를 연결하는 라인 상에 설치되어, 유량 조절 밸브(740)와 연결되는, 제 4 라인(741)은 자가열교환기(200)와 연결되고, 제 5 라인(742)은 모드 선택 밸브(750)와 연결되고, 제 6 라인(743)은 자가열교환기(200)와 제 2 기액분리기(520)를 연결하는 라인과 연결된다.The flow control valve 740 is a 3-way valve that is provided on the line connecting the self-heat exchanger 200 and the mode selection valve 750 and is connected to the flow control valve 740 through a fourth line 741 are connected to the self-heat exchanger 200, the fifth line 742 is connected to the mode selection valve 750 and the sixth line 743 is connected to the self-heat exchanger 200 and the second gas-liquid separator 520 ) Connected to the line connecting.

유량 조절 밸브(740)는, 엔진의 부하에 따라 필요한 재액화량을 분석하여 미리 설정된 냉매의 온도에 따른 유량만큼 저장탱크(100)로부터 배출되어 모드 선택 밸브(750)를 통과한 액화천연가스를 자가열교환기(200)로 보내주고, 자가열교환기(200)의 배압이 과도하게 생성되어 이상이 발생하는 경우에는 액화천연가스를 제 6 라인(743)으로 우회시켜 바로 제 2 기액분리기(520)로 보낸다.
The flow rate control valve 740 analyzes the required amount of the liquefied gas according to the load of the engine and outputs the liquefied natural gas discharged from the storage tank 100 through the mode selection valve 750 Liquid separator 520 bypass the liquefied natural gas to the sixth line 743 when the back pressure of the self-heat exchanger 200 is excessively generated, Lt; / RTI >

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 증발가스 재액화 방법의 개략적인 흐름도이다. 단일선으로 된 화살표는 압축되지 않은 상태의 천연가스(또는 증발가스)의 흐름을 나타내고, 이중선으로 된 화살표는 압축된 상태의 천연가스(또는 증발가스)의 흐름을 나타내며, 점선으로 된 화살표는 액화천연가스의 흐름을 나타낸다. 또한, '저압'의 의미는 압축부(300)의 다수개의 압축기(311, 312, 313, 314, 315) 중 일부만을 통과한 상태를 의미하고, '고압'의 의미는 압축부(300)의 다수개의 압축기(311, 312, 313, 314, 315)를 모두 통과한 상태를 의미한다.FIG. 3 is a schematic flow chart of a method of liquefying a ship evaporative gas according to a preferred embodiment of the present invention. Arrows in a single line represent the flow of natural gas (or evaporation gas) in an uncompressed state, the double arrows represent the flow of natural gas (or vapor) in a compressed state, It represents the flow of natural gas. The term 'low pressure' means a state in which only a part of the plurality of compressors 311, 312, 313, 314 and 315 of the compression unit 300 has passed, and 'high pressure' It means that the refrigerant has passed through all of the plurality of compressors 311, 312, 313, 314, and 315.

도 2 및 도 3을 참조하면, 저장탱크로부터 배출된 증발가스(S200)는, 자가열교환기로 보내져 압축부에 의해 압축된 증발가스와 열교환된다(S210). 저장탱크로부터 배출된 후 자가열교환기를 통과한 증발가스는, 압축부로 보내져 압축되며(S220), 저압으로 압축된 증발가스의 일부는 DF엔진으로 보내지고(S221), 고압으로 압축된 증발가스의 일부는 ME-GI엔진으로 보내지며(S222), 고압으로 압축된 증발가스의 나머지는 자가열교환기로 보내진다(S230). 저압으로 압축된 증발가스를 DF엔진으로 보내는 라인 상에는 감압장치(760)를 설치하여 DF엔진으로 공급되는 압축 증발가스의 압력을 낮추도록 할 수 있다.2 and 3, the evaporation gas S200 discharged from the storage tank is sent to the self-heat exchanger and heat-exchanged with the evaporation gas compressed by the compression unit S210. A part of the evaporated gas compressed at a low pressure is sent to the DF engine (S221), and a part of the evaporated gas compressed at a high pressure is supplied to the DF engine Is sent to the ME-GI engine (S222), and the rest of the evaporated gas compressed at high pressure is sent to the self heat exchanger (S230). A pressure reducing device 760 may be installed on the line for sending the evaporated gas compressed by the low pressure to the DF engine to lower the pressure of the compressed evaporative gas supplied to the DF engine.

자가열교환기로 보내진 고압으로 압축된 증발가스(이하, '압축 증발가스'라고 한다.)는, 저장탱크로부터 배출된 증발가스 및 액화천연가스와 열교환된다(S210). 저장탱크로부터 배출된 증발가스 및 액화천연가스와 열교환되어 온도가 낮아진 압축 증발가스는 감압장치에 의해 압력이 낮아지고(S240), 자가열교환기 및 감압장치를 통과하며 일부 재액화된 증발가스를 제 1 기액분리기가 분리하여(S250), 액화된 증발가스는 저장탱크로 보내고(S251), 기체 상태의 증발가스는 다시 자가열교환기로 보낸다(S252). 제 1 기액분리기로부터 분리되어 자가열교환기로 보내진 기체 상태의 증발가스는, 저장탱크로부터 배출된 증발가스와 함께 다시 열교환(S210) 및 압축(S220) 과정을 거치게 된다.The evaporation gas (hereinafter referred to as 'compressed evaporation gas') compressed at a high pressure sent to the self-heat exchanger is heat-exchanged with the evaporated gas and the liquefied natural gas discharged from the storage tank (S210). The evaporated gas discharged from the storage tank and the compressed evaporated gas whose temperature has been lowered by heat exchange with the liquefied natural gas are lowered in pressure by the decompression apparatus (S240), and passed through the self heat exchanger and the decompression apparatus, 1 gas-liquid separator is separated (S250), the liquefied evaporated gas is sent to the storage tank (S251), and the gaseous evaporated gas is sent again to the self-heat exchanger (S252). The gaseous evaporated gas separated from the first gas-liquid separator and sent to the self-heat exchanger is subjected to heat exchange (S210) and compression (S220) again with the evaporated gas discharged from the storage tank.

한편, 저장탱크로부터 배출된 액화천연가스(S100)는, 모드 선택 과정(S111)에서 기화 모드가 선택된 경우에는, 기화부로 보내져 압축된 후 기화되어(S121) ME-GI엔진으로 보내진다(S131).Meanwhile, when the vaporization mode is selected in the mode selection process S111, the liquefied natural gas S100 discharged from the storage tank is sent to the vaporizer, compressed and then vaporized (S121) and sent to the ME-GI engine (S131) .

또한, 저장탱크로부터 배출된 액화천연가스(S100)는, 모드 선택 과정(S111)에서 냉매 모드가 선택된 경우에는, 자가열교환기로 보내져(S122) 압축 증발가스와 열교환된다(S210). 저장탱크로부터 배출된 액화천연가스(S100)가 자가열교환기로 보내지기 전에 유량 조절 과정(S112)을 거칠 수도 있는데, 유량 조절 과정(S112)을 통해, 저장탱크 내부의 액화천연가스가 미리 설정된 냉매의 온도에 따른 유량만큼 자가열교환기로 보내질 수 있고(S122), 자가열교환기의 배압이 과도하게 생성되어 이상이 발생하는 경우에는 액화천연가스를 바로 제 2 기액분리기로 보낼 수 있다(S132).When the refrigerant mode is selected in the mode selection process S111, the liquefied natural gas S100 discharged from the storage tank is sent to the self-heat exchanger (S122) and heat-exchanged with the compressed evaporative gas (S210). The liquefied natural gas S100 discharged from the storage tank may be subjected to a flow rate control process S112 before being sent to the self-heat exchanger. In the flow rate control process S112, (S122). If the back pressure of the self-heat exchanger is excessively generated to cause an abnormality, the liquefied natural gas can be directly sent to the second gas-liquid separator (S132).

냉매 모드에서, 저장탱크로부터 배출된 후 자가열교환기로 보내진 액화천연가스는(S122), 열교환 과정(S210)을 거친 후 제 2 기액분리기로 보내져 기화된 천연가스와 액체 상태의 천연가스가 분리된다(S132). 제 2 기액분리기에 의해 분리된 기화된 천연가스는(S132), 외부로 배출되거나 소각될 수도 있고(S151), 압축부로 보내져(S152) 압축될 수도 있고(S220), 자가열교환기로 보내져(S153) 다시 열교환과정을 거칠 수도 있다(S210). 제 2 기액분리기에 의해 분리된 액체 상태의 액화천연가스는(S132), 기화부로 보내져(S154) 압축된 후 기화되어(S121) ME-GI엔진에 공급된다(S131).
In the refrigerant mode, the liquefied natural gas discharged from the storage tank and sent to the self heat exchanger (S122) is sent to the second gas-liquid separator after the heat exchange process (S210) to separate the vaporized natural gas from the liquid natural gas S132). The vaporized natural gas separated by the second gas-liquid separator may be discharged to the outside (S151), sent to the compression unit (S152) or compressed (S220), sent to the self heat exchanger (S153) The heat exchange process may be performed again (S210). The liquefied natural gas in the liquid state separated by the second gas-liquid separator is sent to the vaporizer (S154), compressed and then vaporized (S121) to the ME-GI engine (S131).

본 실시예에서는 증발가스가 다섯 번의 압축과정을 거치는 경우를 설명하였으나, 증발가스는 압축부(300)에서 필요한 만큼 압축될 수 있고, 압축 횟수가 한정되는 것은 아니다.In this embodiment, the case where the evaporation gas undergoes five compression processes has been described. However, the evaporation gas can be compressed as necessary in the compression unit 300, and the number of times of compression is not limited.

연료유(Fuel Oil) 탱크(600)로부터 공급되는 연료유는, 다수개의 펌프(Pump, 700) 및 히터(Heater, 800)에 의해 DF엔진 또는 ME-GI엔진에서 사용될 수 있는 압력 및 온도 상태가 되어, DF엔진 또는 ME-GI엔진에 공급된다.
The fuel oil supplied from the fuel oil tank 600 is supplied to the DF engine or the ME-GI engine by means of a plurality of pumps 700 and a heater 800, And supplied to the DF engine or the ME-GI engine.

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. It is.

100 : 액화천연가스 저장탱크 200 : 자가열교환기
300 : 압축부 400 : 기화부
311, 312, 313, 314, 315 : 압축기
321, 322, 323, 324, 325, 402 : 열교환기
710, 760 : 감압장치 720, 730 : 압력 조절 밸브
750 : 모드 선택 밸브 510, 520 : 기액분리기
600 : 연료유 탱크 401, 700 : 펌프
800 : 히터100: liquefied natural gas storage tank 200: self-heat exchanger
300 compression section 400 vaporization section
311, 312, 313, 314, 315: compressors
321, 322, 323, 324, 325, 402: heat exchanger
710, 760: Pressure reducing device 720, 730: Pressure regulating valve
750: mode selection valve 510, 520: gas-liquid separator
600: fuel oil tank 401, 700: pump
800: heater

Claims (17)

선박에 설치된 액화천연가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 재액화시키는 재액화 장치에 있어서,
상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 다단계로 압축시키는 압축부;
상기 압축부에 의해 압축된 증발가스를, 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스 및 액화천연가스와 열교환시키는 자가열교환기;
상기 압축부에 의해 압축된 후 상기 자가열교환기를 통과한 증발가스의 압력을 낮춰주는 감압장치;
상기 저장탱크 내부의 액화천연가스를 압축한 후 기화시키는 기화부;
상기 저장탱크 내부의 액화천연가스를 상기 기화부로 보낼지(이하, '기화 모드'라고 한다.) 상기 자가열교환기로 보낼지(이하, '냉매 모드'라고 한다.) 조절하는 모드 선택 밸브;
상기 기화부의 전단에서 상기 저장탱크로부터 배출된 후 상기 자가열교환기를 통과하여 일부 기화된 천연가스와 액체상태로 남아있는 액화천연가스를 분리하는 제 2 기액분리기; 및
상기 저장탱크로부터 배출되어 상기 자가열교환기로 공급되는 액화천연가스의 유량을 조절하는 유량 조절 밸브;를 포함하고,
상기 유량 조절 밸브는 3-Way밸브이고,
상기 유량 조절 밸브와 연결되는 제 4 라인은 상기 자가열교환기와 연결되고,
상기 유량 조절 밸브와 연결되는 제 5 라인은 상기 모드 선택 밸브와 연결되고,
상기 유량 조절 밸브와 연결되는 제 6 라인은 상기 자가열교환기와 상기 제 2 기액분리기를 연결하는 라인과 연결되는, 선박용 증발가스 재액화 장치.A liquefaction device for re-liquefying evaporative gas generated in a liquefied natural gas storage tank installed in a ship,
A compression unit for compressing the evaporation gas discharged from the storage tank in multiple stages;
An autothermal exchanger for exchanging the evaporated gas compressed by the compressing unit with the evaporated gas and the liquefied natural gas discharged from the storage tank;
A decompression device that compresses the compressed gas and then reduces the pressure of the evaporated gas passing through the self heat exchanger;
A vaporizer for compressing and vaporizing the liquefied natural gas in the storage tank;
A mode selection valve for controlling whether the liquefied natural gas in the storage tank is sent to the vaporizing unit (hereinafter, referred to as 'vaporization mode') to the self-heat exchanger (hereinafter referred to as 'refrigerant mode');
A second gas-liquid separator for separating the partially-vaporized natural gas and the liquid natural gas remaining in the liquid state after passing through the self-heat exchanger after being discharged from the storage tank at the front end of the vaporizing section; And
And a flow control valve for controlling the flow rate of the liquefied natural gas discharged from the storage tank and supplied to the self heat exchanger,
Wherein the flow control valve is a 3-way valve,
A fourth line connected to the flow rate control valve is connected to the self-heat exchanger,
A fifth line connected to the flow rate control valve is connected to the mode selection valve,
And the sixth line connected to the flow rate control valve is connected to a line connecting the self-heat exchanger and the second gas-liquid separator. 청구항 1에 있어서,
상기 자가열교환기 및 상기 감압장치를 통과하며 액화된 증발가스와 기체상태로 남아있는 증발가스를 분리하는 제 1 기액분리기를 더 포함하는, 선박용 증발가스 재액화 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a first gas-liquid separator for separating the evaporated gas that has passed through the self-heat exchanger and the decompression device and the evaporated gas that has been liquefied and remains in a gaseous state. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 압축부는,
상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스를 압축시키는 다수개의 압축기; 및
상기 다수개의 압축기 후단에 각각 설치되어 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스를 냉각시키는 다수개의 열교환기;
를 포함하는, 선박용 증발가스 재액화 장치.The method according to claim 1,
Wherein the compression unit comprises:
A plurality of compressors for compressing the evaporated gas discharged from the storage tank; And
A plurality of heat exchangers installed downstream of the plurality of compressors to cool the evaporated gas compressed by the compressors;
And the evaporation gas re-liquefying device. 청구항 4에 있어서,
상기 다수개의 압축기 중 일부 압축기만을 거친 증발가스의 일부를 DF엔진으로 보내는, 선박용 증발가스 재액화 장치.The method of claim 4,
And a part of the evaporated gas passing through only some compressors among the plurality of compressors is sent to the DF engine. 청구항 4에 있어서,
상기 다수개의 압축기를 모두 거친 증발가스의 일부를 ME-GI엔진으로 보내는, 선박용 증발가스 재액화 장치.The method of claim 4,
And a part of the evaporated gas routed through all of the plurality of compressors is sent to the ME-GI engine. 청구항 1에 있어서,
상기 기화부에 의해 압축 및 기화된 천연가스를 ME-GI엔진으로 보내는, 선박용 증발가스 재액화 장치.The method according to claim 1,
And sends the natural gas compressed and vaporized by the vaporizing section to the ME-GI engine. 청구항 1에 있어서,
상기 감압장치는 팽창밸브 또는 팽창기 중 어느 하나인, 선박용 증발가스 재액화 장치.The method according to claim 1,
Wherein the decompression device is any one of an expansion valve and an inflator. 청구항 1에 있어서,
상기 기화부는,
상기 저장탱크로부터 배출된 액화천연가스를 압축시키는 펌프; 및
상기 펌프에 의해 압축된 액화천연가스를 기화시키는 열교환기;
를 포함하는, 선박용 증발가스 재액화 장치.The method according to claim 1,
Wherein the vaporizing unit comprises:
A pump for compressing the liquefied natural gas discharged from the storage tank; And
A heat exchanger for vaporizing the liquefied natural gas compressed by the pump;
And the evaporation gas re-liquefying device. 청구항 1에 있어서,
상기 모드 선택 밸브는 3-way밸브이고,
상기 모드 선택 밸브와 연결되는 제 1 라인은 상기 자가열교환기와 연결되고,
상기 모드 선택 밸브와 연결되는 제 2 라인은 상기 기화부와 연결되고,
상기 모드 선택 밸브와 연결되는 제 3 라인은 상기 저장탱크와 연결되는, 선박용 증발가스 재액화 장치.The method according to claim 1,
The mode selection valve is a 3-way valve,
A first line connected to the mode selection valve is connected to the self heat exchanger,
A second line connected to the mode selection valve is connected to the vaporization unit,
And the third line connected to the mode selection valve is connected to the storage tank. 청구항 10에 있어서,
'기화 모드'인 경우 상기 모드 선택 밸브는,
상기 제 1 라인은 차단하고, 상기 제 2 라인과 상기 제 3 라인을 연결시켜, 상기 저장탱크로부터 배출되는 액화천연가스를 상기 기화부로 보내는, 선박용 증발가스 재액화 장치.The method of claim 10,
In the case of the 'vaporization mode', the mode-
The first line is shut off, the second line is connected to the third line, and the liquefied natural gas discharged from the storage tank is sent to the vaporizing unit. 청구항 10에 있어서,
'냉매 모드'인 경우 상기 모드 선택 밸브는,
상기 제 2 라인은 차단하고, 상기 제 1 라인과 상기 제 3 라인을 연결시켜, 상기 저장탱크로부터 배출되는 액화천연가스를 상기 자가열교환기로 보내는, 선박용 증발가스 재액화 장치.The method of claim 10,
In the 'coolant mode' mode,
Wherein the second line is shut off and the first line and the third line are connected to each other to send the liquefied natural gas discharged from the storage tank to the self heat exchanger. 청구항 1에 있어서,
상기 제 2 기액분리기에 의해 분리된 기화된 천연가스는,
상기 압축부 또는 상기 자가열교환기로 보내지거나, 가스연소장치(GCU; Gas Combustion Unit)로 보내져 연소되거나, 외부로 배출(Vent)되고,
상기 제 2 기액분리기에 의해 분리된 액화천연가스는 상기 기화부로 보내지는, 선박용 증발가스 재액화 장치.The method according to claim 1,
The vaporized natural gas separated by the second gas-
Is sent to the compression unit or the self-heat exchanger, is sent to a gas combustion unit (GCU) to be burned, vented to the outside,
And the liquefied natural gas separated by the second gas-liquid separator is sent to the vaporizing unit. 청구항 1에 있어서,
상기 제 2 기액분리기에 의해 분리된 기체 상태의 천연가스의 압력을 조절하는 압력 조절 밸브를 더 포함하는, 선박용 증발가스 재액화 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a pressure regulating valve for regulating the pressure of the gaseous natural gas separated by the second gas-liquid separator. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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