KR101767560B1 - Reliquefaction System And Method For Boil Off Gas - Google Patents

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Abstract

증발가스 재액화 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 증발가스 재액화 시스템은 선박 또는 해양 구조물에 마련된 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 압축하는 컴프레서; 상기 컴프레서에서 압축된 증발가스가 상기 컴프레서로 도입될 증발가스와 열교환되는 제1 열교환기; 및 상기 제1 열교환기에서 열교환된 상기 압축된 증발가스가 팽창되는 제1 팽창 수단을 포함하되, 상기 컴프레서에는 마모방지를 위한 윤활유가 공급되고, 상기 제1 열교환기의 일부를 거쳐 냉각된, 상기 압축된 증발가스에 포함된 상기 윤활유를 분리하고 상기 제1 열교환기로 재도입시키는 오일 세퍼레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.A vapor gas remelting system and method are disclosed. The evaporation gas re-liquefaction system of the present invention comprises a compressor for compressing evaporative gas generated in a storage tank provided in a ship or an offshore structure; A first heat exchanger in which the evaporated gas compressed in the compressor is heat-exchanged with the evaporated gas to be introduced into the compressor; And a first expansion means for expanding the compressed evaporated gas heat-exchanged in the first heat exchanger, wherein the compressor is supplied with lubricating oil for preventing wear and cooled through a part of the first heat exchanger, And an oil separator for separating the lubricating oil contained in the compressed evaporated gas and reintroducing the lubricating oil into the first heat exchanger.

Figure R1020170008723
Figure R1020170008723

Description

증발가스 재액화 시스템 및 방법{Reliquefaction System And Method For Boil Off Gas}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은 증발가스 재액화 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 컴프레서로 압축하고 이를 분기하여, 열교환기에서 컴프레서 도입 전의 증발가스와 열교환시킨 후, 팽창 수단으로 단열팽창시켜 증발가스를 재액화하되, 오일 세퍼레이터를 마련하여 압축된 증발가스에 포함된 윤활유를 제거한 후 열교환기의 관로 막힘을 방지할 수 있는 증발가스 재액화 시스템에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a system and a method for re-liquefying an evaporation gas, and more particularly, to a system and method for re-liquefying an evaporation gas, The present invention relates to an evaporative gas re-liquefaction system capable of re-liquefying an evaporated gas by thermal expansion, and an oil separator provided to prevent lubricating oil contained in compressed evaporative gas from being removed, thereby preventing clogging of a pipe of the heat exchanger.

액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 "LNG"라 함)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -162℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 갖는다. 따라서, 천연가스 이송 시 LNG로 액화시켜 이송할 경우 매우 효율적으로 이송할 수 있으며, 일 예로 LNG를 해상으로 수송(운반)할 수 있는 LNG 운반선이 사용되고 있다. Liquefied natural gas (hereinafter referred to as "LNG") is a colorless transparent liquid obtained by cooling methane-based natural gas to about -162 ° C. and liquefying it. / 600. ≪ / RTI > Therefore, it is very efficient to transport liquefied LNG when transporting natural gas. For example, an LNG carrier that can transport (transport) LNG is used.

천연가스의 액화온도는 상압 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압 -163℃ 보다 약간만 높아도 쉽게 증발된다. LNG 운반선의 LNG 저장탱크의 경우 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG 저장탱크에 지속적으로 전달되므로, LNG 운반선에 의한 LNG 수송과정에서 LNG가 LNG 저장탱크 내에서 지속적으로 자연 기화되어 LNG 저장 탱크 내에 증발가스(Boil-Off Gas, BOG)가 발생한다.Since the liquefaction temperature of natural gas is a cryogenic temperature of -163 ° C at normal pressure, LNG is easily evaporated even if its temperature is slightly higher than the normal pressure of -163 ° C. LNG storage tanks of LNG carriers are heat-treated, but since external heat is continuously transferred to LNG storage tanks, LNG is constantly spontaneously vaporized in LNG storage tanks during LNG transportation by LNG carrier, Boil-off gas (BOG) is generated in the storage tank.

BOG는 일종의 LNG 손실로서 LNG의 수송효율에 있어서 중요한 문제이며, LNG 저장탱크 내에 증발가스가 축적되면 LNG 저장탱크 내의 압력이 과도하게 상승하여 탱크가 파손될 위험이 있으므로, LNG 저장탱크 내에서 발생하는 BOG를 처리하기 위한 다양한 방법이 연구되고 있다.BOG is a kind of LNG loss, which is an important problem in the transport efficiency of LNG. When the evaporation gas accumulates in the LNG storage tank, the pressure in the LNG storage tank is excessively increased, Have been studied.

최근에는 BOG의 처리를 위해, BOG를 재액화하여 저장탱크로 복귀시키는 방법, BOG를 선박의 엔진의 에너지원으로 사용하는 방법 등이 사용되고 있다. 그리고 잉여의 BOG에 대해서는 가스연소유닛(Gas Combustion Unit, GCU)에서 연소시키는 방법을 사용하고 있다.Recently, for the treatment of BOG, BOG is re-liquefied and returned to the storage tank, and BOG is used as energy source of engine of ship. In addition, the surplus BOG is combusted in a gas combustion unit (GCU).

가스연소유닛은 BOG를 달리 활용할 데가 없는 경우 저장탱크의 압력 조절을 위하여 불가피하게 잉여의 BOG를 연소하는 것으로서, BOG가 가지고 있는 화학 에너지를 연소에 의해 낭비하는 결과를 초래한다는 문제가 있다.The gas combustion unit burns surplus BOG inevitably for controlling the pressure of the storage tank when the BOG can not be utilized otherwise, resulting in a waste of the chemical energy possessed by the BOG by combustion.

LNG 운반선의 추진 시스템에서 메인 추진 장치로서 이중 연료 연소(Dual Fuel, DF) 엔진을 적용하는 경우, LNG 저장탱크 내에서 발생하는 증발가스를 DF 엔진의 연료로서 사용하여 증발가스를 처리할 수 있는데, LNG 저장탱크 내에서 발생하는 증발가스의 양이 DF 엔진에서 선박의 추진에 사용되는 연료의 양을 초과하는 경우에, LNG 저장탱크를 보호하기 위해 증발가스를 가스 연소기로 보내어서 소각시키기도 한다.When a dual fuel (DF) engine is applied as the main propulsion unit in the propulsion system of the LNG carriers, the evaporative gas generated in the LNG storage tank can be used as the fuel of the DF engine to process the evaporative gas, If the amount of evaporative gas generated in the LNG storage tank exceeds the amount of fuel used in the propulsion of the ship in the DF engine, the evaporation gas may be sent to a gas burner to incinerate it to protect the LNG storage tank.

출원번호 제10-2010-0116987호Application No. 10-2010-0116987

극저온인 LNG는 온도 등 외부 환경 변화에 매우 민감하며, 선박의 운항중에도 화물창 내에서 지속적으로 자연 기화되기 때문에 상당한 양의 BOG(Boil Off Gas, 증발가스)가 발생한다. 저장 용기 내부에 BOG가 과다하게 되면 이로 인해 용기 내 압력이 상승하면서 용기가 내부 압력을 견딜 수 없어 폭발할 위험이 있으므로, BOG는 배출시켜 액화한 후 다시 저장하거나, 연소시켜 제거하는 방식으로 처리하게 된다. 선박으로 운송할 경우 단열 구조를 갖추더라도, 저장 용기 내에서 발생하는 증발가스(BOG)의 양은 약 0.05 vol%/day에 이르며, 종래 액화천연가스 운반선의 운항시 시간당 4 내지 6 톤(t), 한번 운항시 약 300톤의 액화천연가스가 증발가스화되는 것으로 알려진다.Cryogenic LNG is very sensitive to changes in the external environment such as temperature, and since it is continuously vaporized in the cargo hold during the operation of the ship, a considerable amount of BOG (boil off gas, evaporation gas) is generated. As the BOG becomes excessive in the storage container, the pressure in the container rises and the container can not withstand the internal pressure and there is a danger of explosion. Therefore, the BOG is discharged and liquefied and then stored or burned and removed do. The amount of evaporative gas (BOG) generated in the storage vessel is about 0.05 vol% / day even when the vessel is equipped with a heat insulating structure. The conventional liquefied natural gas carrier carries 4 to 6 tons / It is known that about 300 tons of liquefied natural gas is vaporized and gasified in a single operation.

증발가스의 재액화를 위해서는, 저장탱크 내부의 증발가스를 저장탱크 외부로 배출시켜 냉동 사이클을 포함한 재액화 장치를 통해 재액화시키는 방법이 이용되는데, 이때 증발가스는 초저온으로 냉각된 냉매, 예를 들어 질소, 혼합냉매 등과의 열교환을 통해 재액화된 후 저장탱크로 복귀된다. 이와 같은 냉동 사이클을 통한 재액화 장치는 운전의 복잡성으로 인해 전체 시스템 제어가 복잡하고, 많은 동력이 소모되는 문제가 있었다.In order to re-liquefy the evaporation gas, the evaporation gas in the storage tank is discharged to the outside of the storage tank and re-liquefied through the re-liquefaction device including the refrigeration cycle. At this time, the evaporation gas is cooled by the ultra- Nitrogen, mixed refrigerant, and the like, and then returned to the storage tank. In such a re-liquefying apparatus through a refrigeration cycle, the entire system control is complicated due to the complexity of operation, and there is a problem that a lot of power is consumed.

이처럼 많은 양의 BOG를 액화시키는 데에는 복잡한 재액화 장치와 많은 에너지를 필요로 하며, 연소시켜 제거하는 경우 연료를 사용하지 못하고 버리게 되는 등의 문제로 인해, 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 효율적으로 처리하기 위한 시스템이 필요하다. In order to liquefy such a large amount of BOG, a complicated re-liquefying device and a large amount of energy are required. In the case of burning and removing the fuel, the fuel can not be used and is discarded. A system is required.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 선박의 화물창에서 발생하는 증발가스를 효율적으로 재액화시킬 수 있는 시스템을 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve such a problem, and it is an object of the present invention to provide a system capable of efficiently re-liquefying evaporated gas generated in a cargo hold of a ship.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선박 또는 해양 구조물에 마련된 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 압축하는 컴프레서; According to an aspect of the present invention, there is provided a compressor for compressing evaporative gas generated in a storage tank provided in a ship or an offshore structure;

상기 컴프레서에서 압축된 증발가스가 상기 컴프레서로 도입될 증발가스와 열교환되는 제1 열교환기; 및A first heat exchanger in which the evaporated gas compressed in the compressor is heat-exchanged with the evaporated gas to be introduced into the compressor; And

상기 제1 열교환기에서 열교환된 상기 압축된 증발가스가 단열팽창되는 제1 팽창 수단을 포함하되, A first expansion means for expanding the compressed evaporated gas heat-exchanged in the first heat exchanger,

상기 컴프레서에는 마모방지를 위한 윤활유가 공급되고,The compressor is supplied with lubricating oil for preventing wear,

상기 제1 열교환기의 일부를 거쳐 냉각된, 상기 압축된 증발가스에 포함된 상기 윤활유를 분리하고 상기 제1 열교환기로 재도입시키는 오일 세퍼레이터를 더 포함하는 증발가스 재액화 시스템이 제공된다. Further comprising an oil separator for separating and reintroducing the lubricant contained in the compressed evaporated gas, which is cooled through a portion of the first heat exchanger, into the first heat exchanger.

바람직하게는, 상기 압축된 증발가스는 상기 윤활유의 응축온도로 상기 제1 열교환기에서 냉각되어 상기 오일 세퍼레이터로 도입될 수 있다. Preferably, the compressed evaporated gas is cooled in the first heat exchanger to the condensation temperature of the lubricating oil and introduced into the oil separator.

바람직하게는, 상기 컴프레서는 압축 및 중간 냉각이 반복되는 다단 압축기이며, 상기 압축된 증발가스는 상기 다단 압축기에서 적어도 3단의 압축을 거쳐 상기 열교환기로 도입될 수 있다. Preferably, the compressor is a multi-stage compressor in which compression and intermediate cooling are repeated, and the compressed evaporated gas may be introduced into the heat exchanger through at least three stages of compression in the multi-stage compressor.

바람직하게는, 상기 제1 팽창 수단을 거쳐 단열팽창된 상기 증발가스를 기액분리하는 기액분리기와, 상기 기액분리기에서 분리된 기체가 단열팽창되는 제2 팽창 수단과, 상기 제1 열교환기의 하류에 마련되어 상기 제1 열교환기에서 열교환된 상기 압축된 증발가스를 상기 제2 팽창 수단을 통과한 기체와 열교환으로 추가 냉각시켜 상기 제1 팽창 수단으로 공급하는 제2 열교환기를 더 포함할 수 있다. Preferably, the gas-liquid separator for gas-liquid separating the vaporized gas that has been thermally expanded through the first expansion means, second expansion means for expanding the gas separated from the gas-liquid separator, The second heat exchanger may further include a second heat exchanger for further cooling the compressed evaporated gas heat-exchanged in the first heat exchanger by heat exchange with a gas passing through the second expansion means and supplying the cooled evaporated gas to the first expansion means.

바람직하게는, 상기 제2 열교환기를 통과한 기체는 상기 저장탱크에서 발생한 상기 증발가스와 함께 상기 제1 열교환기로 도입되고, 상기 기액분리기에서 분리된 액체는 상기 저장탱크로 회수될 수 있다. Preferably, the gas passing through the second heat exchanger is introduced into the first heat exchanger together with the evaporated gas generated in the storage tank, and the liquid separated from the gas-liquid separator can be recovered to the storage tank.

바람직하게는, 상기 제1 팽창 수단은 줄-톰슨 팽창 밸브 및 팽창기(Expander)를 포함할 수 있다. Advantageously, said first expansion means may comprise a line-Thomson expansion valve and an expander.

바람직하게는, 선박 또는 해양 구조물에 마련되어 상기 컴프레서에서 압축된 상기 증발가스를 공급받는 메인 엔진과, 상기 컴프레서의 적어도 일부를 거쳐 압축된 상기 증발가스를 공급받는 부 엔진을 더 포함하되, 상기 메인 엔진은 상기 컴프레서에서 150 내지 400 bar로 압축된 상기 증발가스를 공급받을 수 있다. Preferably, the apparatus further comprises a main engine provided in the ship or an offshore structure and supplied with the evaporated gas compressed by the compressor, and a sub engine supplied with the evaporated gas compressed through at least a part of the compressor, Can be supplied with the evaporated gas compressed to 150 to 400 bar by the compressor.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 1) 선박 또는 해양 구조물의 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 컴프레서로 압축하는 단계; According to another aspect of the present invention, there is provided a method of compressing an evaporative gas, comprising: 1) compressing an evaporative gas generated in a storage tank of a ship or an offshore structure into a compressor;

2) 압축된 증발가스를 분기하고 열교환기로 도입시켜, 상기 저장탱크에서 발생한 압축 전의 증발가스와 열교환시키는 단계; 및2) introducing the compressed evaporated gas into a heat exchanger to heat-exchange the evaporated gas before compression generated in the storage tank; And

3) 열교환된 상기 증발가스를 단열팽창시키고 기액분리하는 단계를 포함하되, 3) subjecting the heat-exchanged evaporated gas to thermal expansion and gas-liquid separation,

상기 컴프레서에는 마모방지를 위한 윤활유가 공급되고, 상기 열교환기에서 일부 냉각된 상기 증발가스는 상기 증발가스에 포함된 윤활유의 분리 후 상기 열교환기로 재도입되는 것을 특징으로 하는 증발가스 재액화 방법이 제공된다. Wherein the compressor is supplied with lubricating oil for preventing wear and the evaporated gas partially cooled in the heat exchanger is reintroduced into the heat exchanger after separating the lubricating oil contained in the evaporated gas. do.

바람직하게는, 기액분리로 분리된 기체를 단열팽창시키고, 상기 단계 3)에 앞서 상기 증발가스와 열교환으로 상기 증발가스를 추가 냉각시킬 수 있다.Preferably, the gas separated by the gas-liquid separation is thermally expanded, and the evaporation gas can be further cooled by heat exchange with the evaporation gas prior to the step 3).

본 발명의 증발가스 재액화 시스템은, 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 압축하고, 컴프레서로 도입될 증발가스와 열교환시킨 후 단열팽창시켜 재액화하면서, 컴프레서를 거친 증발가스에 포함된, 컴프레서의 마모방지를 위한 윤활유를 제거할 수 있는 오일 세퍼레이터를 마련하여, 압축 증발가스에 포함된 윤활유를 제거할 수 있다. The evaporation gas re-liquefaction system of the present invention compresses the evaporation gas generated in the storage tank, heat-exchanges the evaporation gas with the evaporation gas to be introduced into the compressor, It is possible to provide an oil separator capable of removing the lubricating oil to prevent the lubricating oil contained in the compressed evaporation gas.

윤활유의 제거를 통해 이물질에 취약한 PCHE와 같은 열교환기의 관로 막힘을 방지할 수 있어, 재액화 시스템의 운용 안정성을 높이고 유지보수 및 장비 교체 비용을 절감할 수 있다. 또한, 본 발명은 저장탱크에서 발생하는 증발가스 자체의 냉열을 이용하여 증발가스를 재액화시킬 수 있는 시스템으로, 별도의 냉매 시스템을 필요로 하지 않으므로, 초기 설치비 부담과 설비 규모를 줄일 수 있고, 유지보수도 편리해진다. It is possible to prevent clogging of the heat exchanger such as PCHE which is vulnerable to foreign substances through the removal of the lubricating oil, thereby improving the operational stability of the re-liquefaction system and reducing maintenance and equipment replacement costs. Further, the present invention is a system which can re-liquefy evaporated gas by using the cold heat of the evaporated gas itself generated in the storage tank, and does not require a separate refrigerant system, so that the initial installation cost and equipment size can be reduced, Maintenance is also convenient.

또한, 재액화를 위해 많은 에너지를 소모하는 재액화 장치를 설치하지 않음으로써 재액화를 위한 장치의 구동 비용을 절감하며, 효과적인 재액화를 통해 연소 등으로 낭비되는 천연가스량을 줄일 수 있어 경제성을 높일 수 있다.In addition, by not providing a re-liquefaction device consuming a large amount of energy for re-liquefaction, it is possible to reduce the driving cost of the device for re-liquefaction and reduce the amount of natural gas wasted by combustion etc. through effective re- .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발가스 재액화 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증발가스 재액화 시스템을 개략적으로 도시한다.
Figure 1 schematically depicts an evaporative gas re-liquefaction system in accordance with one embodiment of the present invention.
2 schematically shows a vaporization gas remelting system according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 schematically illustrates a vaporization gas remelting system according to another embodiment of the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 구조물에서의 증발가스 처리 시스템의 개략 구성도가 도시되어 있다.FIG. 1 is a schematic block diagram of an evaporative gas treatment system in a marine structure according to an embodiment of the present invention.

도 1에는, 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 고압 천연가스 분사 엔진, 즉 ME-GI 엔진을 설치한 LNG 운반선에 본 발명의 증발가스 처리 시스템이 적용된 예가 도시되어 있지만, 본 발명의 후술할 증발가스 처리를 위한 시스템들은 액화가스 저장탱크가 설치된 모든 종류의 해상 구조물, 즉 LNG 운반선, LNG RV와 같은 선박을 비롯하여, LNG FPSO, LNG FSRU와 같은 해상 플랜트에 적용될 수 있다.1 shows an example in which the evaporative gas treatment system of the present invention is applied to a high-pressure natural gas injection engine capable of using natural gas as fuel, that is, an LNG carrier equipped with an ME-GI engine. However, The systems for treatment can be applied to all types of offshore structures equipped with liquefied gas storage tanks, namely LNG carriers, vessels such as LNG RV, marine plants such as LNG FPSO, LNG FSRU.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 해상 구조물의 증발가스 처리 시스템에 따르면, 액화가스를 저장하는 저장탱크(11)에서 발생되어 배출된 증발가스(NBOG)는, 증발가스 공급라인(L1)을 따라 이송되어 증발가스 압축부(13)에서 압축된 후 고압 천연가스 분사 엔진, 예컨대 ME-GI 엔진에 공급된다. 증발가스는 증발가스 압축부(13)에 의해 대략 150 내지 300 bara 정도의 고압으로 압축된 후 고압 천연가스 분사 엔진, 예컨대 ME-GI 엔진에 연료로서 공급된다.1, the evaporative gas (NBOG) generated and discharged from the storage tank (11) storing the liquefied gas is supplied to the evaporation gas processing system of the offshore structure according to the first embodiment of the present invention, Is fed along the feed line L1, compressed in the evaporative gas compression section 13, and then supplied to the high-pressure natural gas injection engine, for example, the ME-GI engine. The evaporation gas is compressed to a high pressure of about 150 to 300 bara by the evaporation gas compression unit 13 and then supplied as fuel to a high pressure natural gas injection engine such as an ME-GI 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.

증발가스 압축부(13)는 하나 이상의 증발가스 압축기(14)와, 이 증발가스 압축기(14)에서 압축되면서 온도가 상승한 증발가스를 냉각시키기 위한 하나 이상의 중간 냉각기(15)를 포함할 수 있다. 도 1에서는 5개의 증발가스 압축기(14)와 5개의 중간 냉각기(15)를 포함하는 다단 압축의 증발가스 압축부(13)가 예시되어 있다. 증발가스 압축부(13)는 예를 들어 증발가스를 약 301 bara까지 압축하도록 구성될 수 있다.The evaporative gas compression section 13 may include at least one evaporative gas compressor 14 and at least one intermediate cooler 15 for cooling the evaporated gas whose temperature has increased while being compressed in the evaporative gas compressor 14. In Fig. 1, there is illustrated a multi-stage compressed evaporative gas compression section 13 including five evaporative gas compressors 14 and five intermediate coolers 15. The evaporation gas compression section 13 can be configured, for example, to compress the evaporation gas to about 301 bara.

증발가스 압축부(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 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 저장탱크(11)로부터 배출되어 증발가스 압축부(13)에서 압축된 증발가스를 제1 스트림이라 할 때, 압축된 증발가스의 제1 스트림을 제2 스트림과 제3 스트림으로 나누어, 제2 스트림은 고압 천연가스 분사 엔진에 연료로서 공급하고 제3 스트림은 액화시켜 저장탱크로 복귀시키도록 구성할 수 있다.The compressed gas is supplied to the high-pressure natural gas injection engine through an evaporation gas supply line (L1). The compressed gas is supplied to the high-pressure natural gas injection engine To the high-pressure natural gas injection engine. According to the present invention, when the evaporated gas discharged from the storage tank 11 and compressed by the evaporated gas compression unit 13 is referred to as a first stream, the first stream of the compressed evaporated gas is divided into the second stream and the third stream Stream, the second stream is supplied as fuel to the high pressure natural gas injection engine, and the third stream is liquefied and returned to the storage tank.

이때, 제2 스트립은 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 액화시킬 수 있도록 증발가스 복귀라인(L3)에는 열교환기(21)가 설치된다. 열교환기(21)에서는 압축된 증발가스의 제3 스트림을 저장탱크(11)로부터 배출된 후 증발가스 압축부(13)로 공급되는 증발가스와 열교환시킨다.At this time, the second strip 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 the compressed evaporation gas can be liquefied. In the heat exchanger (21), the third stream of the compressed evaporated gas is discharged from the storage tank (11), and then heat-exchanged with the evaporated gas supplied to the evaporated gas compression unit (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 증발가스 압축부(13)에서 압축된 고압 상태의 증발가스를 열교환시켜 이 고압 상태의 증발가스를 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. As described above, in the heat exchanger 21, the extremely low-temperature evaporation gas immediately after being discharged from the storage tank 11 is exchanged with the high-pressure evaporation gas compressed by the evaporation gas compression unit 13 to liquefy the evaporation gas at the high pressure state .

열교환기(21)에서 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 증발가스 압축부(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 liquefied in the heat exchanger 21 is reduced in pressure while passing through the expansion valve 22 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 merged into the evaporation gas discharged from the storage tank 11 through the evaporation gas recycle line L5 and supplied to the evaporation gas compression unit 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 천연가스와 열교환으로 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 heat exchange with the natural gas in the low-pressure cryogenic gaseous state.

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, 증발가스 압축부(13)에서 압축된 혹은 단계적으로 압축되고 있는 도중의 증발가스를, 증발가스 분기라인(L7, L8)을 통하여 분기시켜 증발가스 소비수단에서 사용한다. 증발가스 소비수단으로서는 ME-GI 엔진에 비해 상대적으로 낮은 압력의 천연가스를 연료로서 사용할 수 있는 GCU, DF Generator, 가스 터빈, DFDE 등이 사용될 수 있다.If the amount of evaporative gas generated in the storage tank 11 is higher than the amount of fuel required by the high-pressure natural gas injection engine and excess evaporative gas is expected to be generated, the compressed or stepped Is branched through the evaporation gas branch lines (L7, L8) and used in the evaporation gas consumption means. GCU, DF Generator, Gas Turbine, DFDE, etc., which can use natural gas relatively low pressure compared to ME-GI engine, can be used as evaporative gas consumption means.

도 2에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발가스의 재액화 시스템을 개략적으로 도시하였다. FIG. 2 schematically shows a re-liquefaction system for a vaporized gas according to another embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 증발가스 재액화 시스템은, 선박 또는 해양 구조물에 마련된 저장탱크(T)에서 발생하는 증발가스를 압축하는 컴프레서(100)와, 컴프레서에서 압축된 증발가스가 컴프레서로 도입될 증발가스와 열교환되는 제1 열교환기(200)와, 열교환기에서 열교환된, 압축된 증발가스가 단열팽창되는 제1 팽창 수단(400a)을 포함한다. 2, the evaporation gas re-liquefaction system of the present embodiment includes a compressor 100 for compressing the evaporation gas generated in a storage tank T provided in a ship or an offshore structure, A first heat exchanger (200) for heat exchange with the evaporation gas to be introduced into the compressor, and a first expansion means (400a) for thermally expanding the compressed evaporation gas heat exchanged in the heat exchanger.

본 실시예의 컴프레서(100)는, 전술한 실시예의 도 1에 도시된 증발가스 압축부(도 1의 13)와 같이, 압축 및 중간 냉각이 반복되는 다단 압축기이며, 저장탱크(T)에서 발생하는 증발가스를 150 내지 400 bar로 압축할 수 있다. The compressor 100 of the present embodiment is a multi-stage compressor in which compression and intermediate cooling are repeated like the evaporative gas compression unit (13 in Fig. 1) shown in Fig. 1 of the above embodiment, The evaporation gas can be compressed to 150 to 400 bar.

이때 본 실시예의 컴프레서(100)는 피스톤의 마모방지를 위한 오일, 윤활유를 공급받는데, 컴프레서의 하류 측에는 컴프레서로부터 열교환기로 도입되는 압축된 증발가스에 포함된 오일을 제거하는 오일 세퍼레이터(300)가 마련된다. At this time, the compressor 100 of the present embodiment is supplied with oil and lubricating oil for preventing wear of the piston, and an oil separator 300 for removing the oil contained in the compressed evaporative gas introduced into the heat exchanger from the compressor is provided at the downstream side of the compressor do.

컴프레서(100)로부터 제1 열교환기(200)로 도입되는 압축된 증발가스는, 다단 압축기에서 적어도 3단, 바람직하게는 4 단 내지 5단의 압축을 거쳐 열교환기로 도입되는데, 이러한 압축된 증발가스에는 컴프레서(100)로 공급되었던 마모방지용 오일, 즉 윤활유가 혼입될 수 있다. The compressed evaporative gas introduced into the first heat exchanger 200 from the compressor 100 is introduced into the heat exchanger through at least three stages, preferably four to five stages of compression in the multi-stage compressor, Lubricating oil, which is supplied to the compressor 100, may be mixed.

이와 같은 컴프레서(100)로는, 예를 들어 전단 3개의 실린더는 무급유 윤활(oil-free) 방식으로 동작하고 후단 2개의 실린더는 급유 윤활(oil-lubricated) 방식으로 동작하는 5개의 실린더를 포함하는 컴프레서가 사용될 수 있다. 이는 후단으로 갈수록 실린더의 피스톤 링이 마모될 위험이 크기 때문에, 피스톤 링의 마모 방지를 위해 후단의 실린더에 윤활유(Lubrication oil)를 공급하는 것이다. 따라서, 이러한 컴프레서를 사용하여, 4단 이상에서 압축된 증발가스를 분기시키는 경우, 압축된 증발가스는 윤활유를 포함할 수 있다. 따라서 압축된 증발가스에 포함된 윤활유도 열교환기(200)로 도입될 수 있게 된다. As such a compressor 100, for example, a compressor having three cylinders at the front end operating in an oil-free manner and two cylinders at the rear end operating in an oil-lubricated manner, Can be used. This is because there is a great risk that the piston ring of the cylinder will wear down toward the rear end, so that lubrication oil is supplied to the cylinder at the rear end to prevent wear of the piston ring. Thus, when using such a compressor, the compressed evaporated gas may include lubricating oil when it is branched in four or more stages. Accordingly, the lubricating oil contained in the compressed evaporated gas can be introduced into the heat exchanger 200.

이때 본 실시예에서의 열교환기(200)는, 예를 들어 PCHE(Printed Circuit Heat Exchanger)가 적용될 수 있다. At this time, for example, a PCHE (Printed Circuit Heat Exchanger) may be applied to the heat exchanger 200 in this embodiment.

PCHE 열교환기는 열교환될 유체가 서로 다른 방향에서 열교환기로 유입되어 이를 통과하면서 열교환이 이루어진다. 이와 같은 PCHE 열교환기는 열교환가능한 온도 범위가 -200 내지 900℃ 정도로 매우 넓고, 열교환기 단위 부피당 열전이 면적이 넓어 높은 열 전달률을 나타내며, 기체와 액체, 이상(two-phase) 흐름 등의 여러 유체에 이용할 수 있는 장점이 있다. In the PCHE heat exchanger, the fluid to be heat-exchanged flows into the heat exchanger from different directions and passes through the heat exchanger. Such a PCHE heat exchanger has a very wide heat exchangeable temperature range of about -200 to 900 ° C. and a large heat transfer area per unit volume of the heat exchanger, exhibits a high heat transfer rate and can be applied to various fluids such as gas and liquid and two- There are advantages to be able to use.

반면에 열교환기 내부의 circuit이 매우 작아 이물질이 유입되면 관로가 막히는 문제가 있을 수 있다. 따라서, 압축된 증발가스에 포함된 컴프레서 마모방지용 오일, 즉 윤활유는 PCHE 열교환기의 관로 막힘을 초래할 수 있으며, 이로 인해 재액화 시스템의 가동이 중단될 위험이 있다. On the other hand, since the circuit inside the heat exchanger is very small, there may be a problem that the pipeline is clogged when foreign matter is introduced. Therefore, the oil for preventing compressor wear, that is, the lubricating oil contained in the compressed evaporated gas, may cause pipe clogging of the PCHE heat exchanger, which may cause the operation of the re-liquefaction system to be interrupted.

특히 제1 열교환기(200)에서 열교환을 통해 압축된 증발가스는 냉각되므로, 증발가스에 포함된 윤활유도 냉각에 의해 점도가 높아지고, 이로 인해 PCHE 열교환기와 같은 열교환기에서의 관로 막힘의 위험이 매우 크다. 본 실시예는 이러한 문제의 해결을 위해 컴프레서(100)에서 압축된 증발가스 중 오일을 제거할 수 있도록 오일 세퍼레이터(oil separator, 300)를 마련한다. Particularly, since the evaporated gas compressed through the heat exchange in the first heat exchanger 200 is cooled, the viscosity of the lubricating oil contained in the evaporated gas also increases due to cooling. As a result, the risk of clogging in the heat exchanger such as the PCHE heat exchanger Big. In this embodiment, an oil separator 300 is provided so as to remove oil from the compressed evaporative gas in the compressor 100 in order to solve this problem.

이와 같이 오일 세퍼레이터(300)를 마련하여, 압축된 증발가스에 포함된 오일을 제거함으로써 열교환기에서의 관로 막힘을 방지할 수 있다. 오일 세퍼레이터(300)는 압축된 증발가스에 혼입된 오일을 분리하는, 기체로부터 액적을 분리할 수 있는 공지된 수단이 적용될 수 있다.Thus, the oil separator 300 is provided to remove the oil contained in the compressed evaporated gas, thereby preventing clogging of the pipe in the heat exchanger. The oil separator 300 may be a known means capable of separating droplets from the gas, which separates the oil mixed in the compressed evaporated gas.

특히 원활한 윤활유의 분리를 위해 본 실시예는 제1 열교환기(200) 중 일부를 거쳐 일부 냉각된 증발가스를 분리하여 오일 세퍼레이터(300)로 도입시키는데, 제1 열교환기(200)에서 윤활유의 응축 온도, 바람직하게는 -10 내지 0 ℃의 온도로 냉각시킨 구간에서 증발가스를 오일 세퍼레이터(300)로 공급한다. 오일 세퍼레이터(300)를 거쳐 윤활유가 제거된 증발가스는 제1 열교환기(200)로 재도입된다. Particularly, in order to separate the lubricating oil smoothly, this embodiment separates the partially evaporated gas through a part of the first heat exchanger 200 and introduces it into the oil separator 300. In the first heat exchanger 200, And the evaporator gas is supplied to the oil separator 300 in the section cooled to a temperature of preferably -10 to 0 占 폚. The evaporated gas from which lubricating oil has been removed via the oil separator 300 is reintroduced into the first heat exchanger 200.

한편, 압축을 거치면서 증발가스는 온도가 높아지는데, 이를 저장탱크(T)에서 발생하여 컴프레서(100)로 도입될 증발가스와 제1 열교환기(200)에서 열교환시킴으로써 압축된 증발가스에, 저장탱크로부터 공급된 증발가스의 냉열을 전달한다. On the other hand, the temperature of the evaporation gas increases as it is compressed. This is stored in the evaporation gas, which is generated in the storage tank T and is heat-exchanged in the first heat exchanger 200 by the evaporation gas to be introduced into the compressor 100 And conveys the cold heat of the evaporated gas supplied from the tank.

본 실시예의 도 2에서는 1개의 열교환기(200)가 마련된 시스템을 도시하였지만, 열교환기를 복수로 마련하여, 열교환기 일부에서 관로 막힘이나 다른 고장, 열교환기 교체 등의 유지보수가 이루어질 때에도 나머지 열교환기를 통해 증발가스의 열교환이 이루어질 수 있어 중단 없이 증발가스를 재액화할 수 있도록 시스템을 구성할 수도 있다. Although a system having one heat exchanger 200 is shown in FIG. 2 of the present embodiment, a plurality of heat exchangers may be provided so that the remaining heat exchangers are installed in a part of the heat exchanger even when maintenance is performed such as clogging of pipes, Heat exchange of the evaporation gas may be performed through the evaporator, so that the system can be configured to re-liquefy the evaporation gas without interruption.

본 실시예에서 열교환부를 거친 증발가스는 유로를 따라 제1 팽창 수단, 예를 들어 팽창 밸브(400a)로 도입되고, 제1 팽창 수단(400a)을 통과하며 단열팽창된 증발가스는 기액분리기(500)로 도입되어 기액분리된다. 팽창 수단은 복수로 마련될 수도 있다.In the present embodiment, the evaporated gas passing through the heat exchanging portion is introduced into the first expansion means, for example, the expansion valve 400a along the flow path, and the evaporated gas that has passed through the first expansion means 400a and is thermally expanded is introduced into the gas- ) To be subjected to gas-liquid separation. The expansion means may be provided in plural.

감압 후 기액분리기(500)에서 분리된 액화천연가스는 저장탱크(T)로 회수되고, 분리된 기체는 저장탱크(T)에서 발생한 증발가스의 흐름에 합류되어, 함께 제1 열교환기(200)로 도입될 수 있다.The separated natural gas is combined with the flow of the evaporative gas generated in the storage tank T and is supplied to the first heat exchanger 200, Lt; / RTI >

이때 본 실시예는 기액분리기(500)에서 분리된 기체가 단열팽창으로 냉각되는 제2 팽창 수단(600)과, 제2 팽창 수단(600)을 통과한 기체와의 열교환을 통해, 제1 열교환기(200)를 통과한 후 제1 팽창수단(400)으로 공급되기 전의 증발가스를 추가 냉각시키는 제2 열교환기(700)를 더 포함한다. At this time, in this embodiment, the gas separated from the gas-liquid separator 500 is subjected to heat exchange between the second expansion means 600 cooled by the single thermal expansion and the gas passing through the second expansion means 600, And a second heat exchanger (700) for further cooling the evaporated gas before being supplied to the first expansion means (400) after passing through the first expansion means (200).

이와 같이 기액분리기(500)에서 분리되어 제2 팽창 수단(600)을 거쳐 제2 열교환기에서 증발가스와 열교환된 기체는 저장탱크에서 발생한 증발가스의 흐름에 합류되어 제1 열교환기(200)로 도입된다.The gas separated from the gas-liquid separator 500 through the second expansion means 600 and heat-exchanged with the evaporation gas in the second heat exchanger is joined to the flow of the evaporation gas generated in the storage tank, and is supplied to the first heat exchanger 200 .

제1 및 제2 팽창 수단(400, 600)은 도 2에 도시된 본 실시예에서와 같이 줄-톰슨 팽창 밸브(400a)가 사용될 수 있으며, 도 3에 도시된 다른 실시예처럼 팽창기(expander, 400b)를 비롯한 다른 감압 장치가 사용될 수도 있다. 냉각된 증발가스는 감압 밸브 등의 감압 장치를 통해 단열팽창되면서 압력이 낮아진다. The first and second expansion means 400 and 600 may be used in the same manner as in the present embodiment shown in Figure 2 and may include an expander, 400b may be used. The cooled evaporated gas is mono-expanded through a decompression device such as a pressure reducing valve, and the pressure is lowered.

이와 같이 저장탱크(T)에서 발생한 증발가스를 압축, 냉각 및 단열팽창 과정을 거치면서 재액화되어, 기액분리기(500)를 통해 액화천연가스가 분리되어 저장탱크(T)로 회수된다. The evaporated gas generated in the storage tank T is re-liquefied under compression, cooling, and thermal expansion processes, and the liquefied natural gas is separated through the gas-liquid separator 500 and recovered into the storage tank T.

이처럼 증발가스를 컴프레서(100)로 압축하여 별도의 냉매 시스템 없이 저장탱크(T)로부터 공급되는 증발가스 저온을 이용하여 재액화하고 회수함으로써 GCU에서 연소 등으로 증발가스가 낭비되는 것을 막을 수 있다. 또한, 컴프레서(100)로 기체를 압축하는 경우, 일정량의 기체 유량까지는 컴프레서(100)의 전력 소모가 일정하게 유지되다가 이후 전력 소모가 커지게 되는데, 전력 소모가 일정하게 유지되는 수준까지 증발가스를 압축하여 연료로 보내거나 재액화하는 경우 추가적인 전력 소모 없이 효과적으로 증발가스를 처리할 수 있다. In this way, the evaporation gas is compressed by the compressor 100 and re-liquefied and recovered by using the low temperature of the evaporation gas supplied from the storage tank T without a separate refrigerant system, thereby preventing the evaporation gas from being wasted by combustion or the like in the GCU. In addition, when the gas is compressed by the compressor 100, the power consumption of the compressor 100 is kept constant until a certain amount of the gas flow rate, and then the power consumption is increased. However, If compressed and sent to fuel or liquefied, the evaporative gas can be effectively treated without additional power consumption.

기액분리기(500)의 후단에는 저장탱크로 회수되는 액화천연가스를 추가로 감압하는 감압밸브가 추가로 마련될 수 있다. Liquid separator 500 may further include a pressure reducing valve for further reducing the pressure of the liquefied natural gas recovered in the storage tank.

한편, 컴프레서(100)에서 150 내지 400 bar의 압력으로 압축된 증발가스는 선박 또는 해양 구조물의 메인 엔진(E1) 연료로 공급될 수 있는데, 특히 이때의 엔진은 고압가스를 연료로 하는 고압가스 분사엔진, 바람직하게는 ME-GI 엔진이다. 전술한 실시예에서와 같이 ME-GI 엔진 외에, ME-GI 엔진보다 낮은 압력의 연료를 공급받는 DFDE나 DF generator 등의 부 엔진(E2)을 추가로 구성하여 컴프레서 중간에서 압축된 가스를 분기하여 이들의 연료로 공급할 수도 있다. Meanwhile, the evaporated gas compressed by the compressor 100 at a pressure of 150 to 400 bar can be supplied to the main engine E1 fuel of the ship or an offshore structure. In particular, the engine at this time is a high pressure gas injection Engine, preferably an ME-GI engine. In addition to the ME-GI engine, a sub-engine E2 such as a DFDE or DF generator, which is supplied with fuel at a pressure lower than that of the ME-GI engine, is additionally provided to branch the compressed gas in the middle of the compressor They can also be supplied as fuel.

다만 상술한 MEGI 엔진에서 요구하는 150 ∼ 400 bara(절대압력) 정도의 고압까지 증발가스(BOG)를 압축하기 위한 컴프레서(100)는 상당히 고가이고 부피를 많이 차지하고 전력 소모도 매우 크다. 예를 들어, 다단으로 구성된 5단 압축기를 구동시켜 ME-GI 엔진에 연료를 공급하기 위해서는 2MW의 전력이 소비되는 반면, 2단까지만 사용하고 나머지 3단을 공회전시킬 경우 요구되는 전력은 600kW이다. However, the compressor 100 for compressing the evaporation gas (BOG) to a high pressure of 150 to 400 bara (absolute pressure) required by the MEGI engine described above is considerably expensive, bulky and consumes a large amount of power. For example, 2 MW of power is consumed to fuel the ME-GI engine by driving a 5-stage compressor composed of multi-stages, while 600 kW is required when only the second stage is used and the remaining three stages are idling.

따라서, 증발가스를 150 내지 400 bara 까지 압축시키지 않고 다단 압축기 일부만을 거쳐 재액화하는 경우 컴프레서(100)의 소모 전력을 크게 줄일 수 있다. 이러한 경우, MEGI 엔진과 같은 메인 엔진(E1)은 증발가스 대신, 저장탱크에 저장된 액화천연가스를 펌프(미도시)와 기화기(미도시)를 거쳐 공급받도록 시스템을 구성할 수 있다. Accordingly, when the evaporator is re-liquefied through only a part of the multi-stage compressor without compressing the evaporation gas to 150 to 400 bara, the consumption power of the compressor 100 can be greatly reduced. In this case, the main engine El, such as the MEGI engine, can configure the system to receive the liquefied natural gas stored in the storage tank via a pump (not shown) and a vaporizer (not shown) instead of the evaporated gas.

그리하여 밸러스트 상태와 같이 저장탱크의 LNG 저장량이 적어 BOG 발생량이 MEGI 엔진에서의 연료 필요량보다 적은 경우에는 증발가스는 부 엔진(E2)의 연료 공급과 증발가스 재액화를 통해 처리하고, 메인 엔진(E1)은 펌프를 통해 LNG를 연료로서 공급하는 것이 에너지 효율 측면에서 유리하다. 증발가스와 LNG는 메탄가 차이가 있으므로 이러한 처리 방식을 통해, 메인 엔진과 부 엔진 각각에 증발가스와 LNG 중 하나로만 연료 공급이 이루어지도록 하는 것이 엔진의 부하(load)를 안정적으로 관리할 수 있어 유리하다. Thus, when the amount of LNG stored in the storage tank is small and the amount of BOG generated is smaller than the required amount of fuel in the MEGI engine, such as a ballast condition, the evaporative gas is supplied through the fuel supply of the sub-engine E2 and the re-liquefaction of the evaporative gas, ) Is advantageous in terms of energy efficiency to supply LNG as fuel through a pump. Since the evaporation gas and the LNG have different methane values, it is possible to stably manage the load of the engine by supplying the fuel to only one of the main engine and the sub-engine, Do.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 실시예에서는, 1) 선박 또는 해양 구조물의 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 컴프레서로 압축하는 단계; 2) 압축된 증발가스를 분기하고 열교환기로 도입시켜, 저장탱크에서 발생한 압축 전의 증발가스와 열교환시키는 단계; 및 3) 열교환된 증발가스를 단열팽창시키고 기액분리하는 단계를 포함하되, 컴프레서에는 마모방지를 위한 윤활유가 공급되고, 열교환기에서 일부 냉각된 증발가스에 포함된 윤활유를 분리한 후 열교환기로 재도입시킴으로써, 열교환기의 관로 막힘을 방지할 수 있다. As described above, in this embodiment, 1) compressing evaporative gas generated from a storage tank of a ship or an offshore structure by a compressor; 2) introducing the compressed evaporated gas into a heat exchanger to heat-exchange the evaporated gas before compression generated in the storage tank; And 3) subjecting the heat exchanged evaporated gas to a thermal expansion and gas-liquid separation, wherein the compressor is supplied with lubricating oil for preventing wear, separates the lubricating oil contained in the partially cooled evaporated gas in the heat exchanger, It is possible to prevent clogging of the pipe of the heat exchanger.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 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 or scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.

100: 컴프레서 200: 제1 열교환기
300: 오일 세퍼레이터 400: 제1 팽창 수단
500: 기액분리기 600: 제2 팽창 수단
700: 제2 열교환기 T: 저장탱크
E1: 메인 엔진 E2: 부 엔진
100: compressor 200: first heat exchanger
300: Oil separator 400: First expansion means
500: gas-liquid separator 600: second expansion means
700: second heat exchanger T: storage tank
E1: Main engine E2: Secondary engine

Claims (10)

선박 또는 해양 구조물에 탑재된 저장탱크에서 발생되는 증발가스를 재액화시키는 시스템에 있어서,
상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스를 압축시키며, 마모방지를 위한 오일이 공급되는 컴프레서;
상기 컴프레서에 의해 압축된 증발가스가 상기 컴프레서로 공급될 증발가스와 열교환되는 제1 열교환기;
상기 제1 열교환기의 일부를 거쳐 냉각된 상기 압축된 증발가스에 포함된 윤활유를 분리한 후 상기 제1 열교환기로 재공급하는 오일 분리 수단; 및
상기 제1 열교환기에서 열교환된 상기 압축된 증발가스를 팽창시키는 제1 팽창 수단;을 포함하고,
상기 컴프레서에 의해 압축된 증발가스는, 상기 제1 열교환기의 일부를 거쳐 윤활유의 응축 온도로 냉각된 후 상기 오일 분리 수단으로 보내지고, 상기 오일 분리 수단에 의해 윤활유가 분리된 유체는 상기 제1 열교환기로 재공급되어 재액화에 필요한 온도로 냉각된 후 상기 제1 팽창 수단으로 보내지는, 증발가스 재액화 시스템.
A system for re-liquefying evaporative gas generated in a storage tank mounted on a ship or an offshore structure,
A compressor for compressing the evaporated gas discharged from the storage tank and supplied with oil for abrasion prevention;
A first heat exchanger in which the evaporated gas compressed by the compressor is heat-exchanged with the evaporated gas to be supplied to the compressor;
Oil separating means for separating the lubricating oil contained in the compressed evaporative gas cooled through the part of the first heat exchanger and supplying the lubricating oil to the first heat exchanger again; And
And a first expansion means for expanding the compressed evaporated gas heat-exchanged in the first heat exchanger,
Wherein the evaporated gas compressed by the compressor is cooled to a condensing temperature of the lubricating oil through a part of the first heat exchanger and then sent to the oil separating means, Fed to the heat exchanger, cooled to a temperature required for re-liquefaction, and then sent to the first expansion means.
청구항 1에 있어서,
상기 컴프레서는 압축 및 중간 냉각이 반복되는 다단 압축기이며, 상기 압축된 증발가스는 상기 다단 압축기에서 적어도 3단의 압축을 거쳐 상기 열교환기로 보내지는, 증발가스 재액화 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the compressor is a multi-stage compressor in which compression and intermediate cooling are repeated, and the compressed evaporated gas is sent to the heat exchanger through at least three stages of compression in the multi-stage compressor.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 팽창 수단에 의해 팽창된 증발가스를 기액분리하는 기액분리기를 더 포함하고,
상기 기액분리기에 의해 분리된 액체는 상기 저장탱크로 회수되는, 증발가스 재액화 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a gas-liquid separator for gas-liquid separating the evaporated gas expanded by said first expansion means,
And the liquid separated by the gas-liquid separator is recovered to the storage tank.
청구항 2에 있어서,
상기 컴프레서의 4단 이상의 압축을 거친 후 분기된 증발가스가 상기 제1 열교환기로 보내져 상기 오일 분리 수단을 거치는, 증발가스 재액화 시스템.
The method of claim 2,
Wherein the evaporated gas branched after being compressed by four or more stages of the compressor is sent to the first heat exchanger and passed through the oil separating means.
청구항 2에 있어서,
상기 컴프레서는 후단 2개의 실린더가 급유 윤활 방식으로 동작하는, 증발가스 재액화 시스템.
The method of claim 2,
Wherein the two cylinders at the rear end of the compressor operate in an oil feed lubrication manner.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 팽창 수단은 팽창 밸브 또는 팽창기인, 증발가스 재액화 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the first expansion means is an expansion valve or an expander.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컴프레서에 의해 압축된 증발가스를 공급받는 메인 엔진; 및
상기 컴프레서의 적어도 일부를 거쳐 압축된 증발가스를 공급받는 부 엔진;을 더 포함하고,
상기 메인 엔진은 상기 컴프레서에 의해 150 내지 400 bar로 압축된 증발가스를 공급받는, 증발가스 재액화 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 5,
A main engine which is supplied with the evaporated gas compressed by the compressor; And
Further comprising: a sub-engine which is supplied with the compressed evaporated gas through at least a part of the compressor,
Wherein the main engine is supplied with an evaporated gas compressed to 150 to 400 bar by the compressor.
1) 저장탱크로부터 배출된 증발가스를 컴프레서에 의해 압축시키는 단계;
2) 상기 1)단계에서 압축된 증발가스를, 상기 저장탱크로부터 배출된 압축 전의 증발가스와 열교환시켜 냉각시키는 단계; 및
3) 상기 2)단계에서 열교환된 증발가스를 팽창시키는 단계;를 포함하고,
상기 컴프레서에는 마모방지를 위한 윤활유가 공급되고, 상기 2)단계의 냉각 과정 중 일부만을 거친 유체는, 윤활유가 분리된 후 나머지 냉각 과정을 거치고,
상기 2)단계의 냉각 과정 중 일부만을 거친 유체는 윤활유의 응축 온도로 냉각된 후 윤활유가 분리되고, 윤활유가 분리된 유체는 나머지 냉각 과정을 거쳐 재액화에 필요한 온도로 냉각된 후 상기 3)단계의 팽창 과정을 거치는, 증발가스 재액화 방법.
1) compressing the evaporated gas discharged from the storage tank by a compressor;
2) cooling the evaporated gas compressed in the step 1) by heat exchange with the evaporated gas before compression discharged from the storage tank; And
3) expanding the evaporated gas heat-exchanged in the step 2)
The compressor is supplied with lubricating oil for preventing wear, and the fluid which has been subjected to only a part of the cooling process in the step 2) is subjected to the remaining cooling process after the lubricating oil is separated,
The fluid having passed through only a part of the cooling process in the step 2) is cooled to the condensation temperature of the lubricating oil, the lubricating oil is separated, the separated fluid is cooled to the temperature required for the re-liquefaction after the remaining cooling process, Of the evaporation gas.
청구항 8에 있어서,
4) 상기 3)단계에서 팽창되며 일부 또는 전부가 재액화된 유체를 기액 분리하는 단계;를 더 포함하고,
상기 4)단계에서 분리된 액체는 상기 저장탱크로 회수되는, 증발가스 재액화 방법.
The method of claim 8,
4) separating the fluid that has been partially or fully re-liquefied in the step 3)
And the liquid separated in the step (4) is recovered to the storage tank.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오일 분리 수단은 오일 세퍼레이터인, 증발가스 재액화 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the oil separating means is an oil separator.
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