KR101925462B1 - 천연가스 연료 공급 시스템 - Google Patents

천연가스 연료 공급 시스템 Download PDF

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Abstract

선박의 저장탱크에서 공급되는 천연가스 중 BOG(Boil-Off Gas)를 처리하기 위한 천연가스 연료 공급 시스템에 있어서, 상기 저장탱크에서 저압연료 소비처로 BOG가 공급되는 저압연료공급라인; 상기 저장탱크에서 고압연료 소비처로 LNG가 공급되는 고압연료공급라인; 상기 저압연료공급라인에 분기연결되어 상기 고압연료공급라인으로 연결되는 분기라인; 상기 분기라인과 상기 고압연료공급라인에 설치되어 상기 고압연료공급라인과 열교환에 의해 상기 분기라인의 BOG를 냉각되게 하는 BOG프리쿨러; 상기 분기라인에 설치되고 상기 BOG프리쿨러를 통과하여 냉각된 BOG를 재냉각하여 액화되게 하는 리컨덴서;가 포함되는 것을 특징으로 한다.

Description

천연가스 연료 공급 시스템{Fuel gas supply system}
본 발명은 천연가스 연료 공급 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저장탱크내에서 발생된 천연가스 BOG를 저압연료 소비처인 제너럴 엔진용, 보일러 등 제공 이외 잉여 BOG를 처리하기 위해 별도의 재액설비 없이 프리쿨러와 리컨덴서 및 컴프레셔를 활용하여 고압연료 소비처로 사용할 수 있는 BOG천연가스 연료 공급 시스템에 관한 기술이다.
천연가스는 주성분을 메탄(mehtane)으로 하고 있으며, 무색무취에 공기보다 가볍고 아주 낮은 온도에서 액화가 되는 특징이 있다. 대표적으로 LNG(Liquefied Natural Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스로 -162도 온도로 냉각되어 기체 일때보다 1/600 정도의 축소된 부피로 사용된다.
이러한 천연가스는 액체상태로 저장하기 위해 저장탱크 내부에 보호하게 되나, 저장탱크 내에는 하부에 액화된 액화가스가 존재하지만 상부에는 자연 기화되면서 증발가스(BOG, Boil-Off Gas)가 존재하게 된다. 선박에서는 저압인 증발가스를 제너럴 엔진용이나 보일러 저압연료에 공급하고 고압인 액화가스를 고압연료 소비처인 전자제어식 가스분사인 MEGI 엔진 즉 고압연료 소비처로 활용한다.
여기서, 저압가스인 BOG를 저압가스 소비처로 활용 후 남은 잉여의 BOG를 처리하는데 재액설비를 갖춰야 하고 장비단가와 전력소모량이 많은 문제점이 있어왔다.
KR 10-1742284 B1
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 저압연료 소비처에서 사용하고 남은 잉여의 BOG를 재액화하여 고압연료 소비처에 사용할 수 있는 천연가스 연료 공급 시스템을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 BOG 재액화 시스템의 구조를 간단하게 하여 설치 비용을 절감할 수 있는 천연가스 연료 공급 시스템을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 선박의 저장탱크에서 공급되는 천연가스 중 BOG(Boil-Off Gas)를 처리하기 위한 천연가스 연료 공급 시스템에 있어서, 상기 저장탱크에서 저압연료 소비처로 BOG가 공급되는 저압연료공급라인; 상기 저장탱크에서 고압연료 소비처로 LNG가 공급되는 고압연료공급라인; 상기 저압연료공급라인에 분기연결되어 상기 고압연료공급라인으로 연결되는 분기라인; 상기 분기라인과 상기 고압연료공급라인에 설치되어 상기 고압연료공급라인과 열교환에 의해 상기 분기라인의 BOG를 냉각되게 하는 BOG프리쿨러; 상기 분기라인에 설치되고 상기 BOG프리쿨러를 통과하여 냉각된 BOG를 재냉각하여 액화되게 하는 리컨덴서;가 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 저압연료공급라인에는, BOG컴프레셔가 설치되어 압축된 BOG를 상기 저압연료 소비처 또는 분기라인으로 공급되게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 BOG프리쿨러와 상기 리컨덴서 사이의 분기라인은, 상기 리컨덴서의 하부로 연결되어 액화된 BOG를 공급되게 하는 액체라인과, 상기 리컨덴서의 상부에 가스 상태의 BOG가 공급되는 가스라인으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 고압연료공급라인에는, 분기되어 상기 리컨덴서 상부로 공급되는 리컨덴서공급라인이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.
먼저, 저압연료 소비처에서 사용하고 남은 잉여 BOG를 BOG프리쿨러, 리컨덴서 BOG컴프레셔를 통해 액화함으로써 고압연료 소비처에 사용할 수 있다.
별도의 재액설비를 설치하지 않고도 BOG프리쿨러, 리컨덴서, BOG컴프레셔를 활용하여 간단한 시스템을 만들 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 천연가스 연료 공급 시스템의 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 천연가스 연료 공급 시스템의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명인 천연가스 연료 공급 시스템은, 크게 선박의 저장탱크에서 공급되는 천연가스 중 BOG(Boil-Off Gas)를 처리하기 위한 천연가스 연료 공급 시스템에 있어서, 저압연료공급라인(100), 고압연료공급라인(200), 분기라인(300), BOG프리쿨러(400) 및 리컨덴서(recondensor, 500)를 포함하여 이루어진다.
상기 저압연료공급라인(100)은 상기 저장탱크(T)에서 발생한 BOG를 저압연료 소비처로 공급하는 라인이며, 도시된 바와 같이 A,B,C,D로 유동되게 되어 공급되게 된다.
여기서, 저압연료 소비처는 보일러(Boiler) 또는 DFDE(Duel Feul Diesel Electric) 엔진 등에 공급하여 사용하게 된다.
그리고, 상기 저압연료공급라인(100)에는 BOG컴프레셔(600)가 설치되어 상기 저압연료 소비처에서 사용하기 위해 BOG를 압축하게 되고 BOG컴프레셔(600)의 전후로 압축에 의해 높아진 온도를 냉각하기 위해 냉각기가 설치될 수도 있다.
상기 고압연료공급라인(200)은 상기 저장탱크(T)에 저장된 LNG를 고압연료 소비처로 공급하는 라인이다. 도시된 바와 같이 1,3,4,5,6을 거쳐 공급되게 되며, LNG 공급을 위해 고압펌프(PUMP)가 설치된다. 도 1에 도시된 바와 같이 고압연료공급라인(200)에는 별도의 밸브를 설치하여 리컨덴서(500)를 통과하게 하는 리컨덴서공급라인(220)이 신설되고 저장탱크(T)의 LNG가 리컨덴서(500)를 통해 BOG를 응축시켜 액화하여 고압연료 소비처에 공급할 수도 있다.
여기서, 고압연료 소비처는 MEGI 엔진에 사용된다.
상기 분기라인(300)은 상기 저압연료공급라인(100)에서 분기되어 상기 고압연료공급라인(200)으로 연결되어 저압연료공급라인(100)에서 저압연료 소비처로 공급되고 남은 잉여의 BOG를 고압연료 소비처로 공급할 수 있는 라인이다. 도시된 바와 같이 E,F,G를 통하여 연결되게 되고, BOG컴프레셔(600)를 통과하여 압축된 BOG가 분기라인(300)으로 유동되게 된다.
여기서, 잉여 BOG는 증발가스이고, 고압연료공급라인(200)으로 보내기 위해서는 액화과정을 거쳐야 한다, 이때 필요한 기기는 BOG프리쿨러(400)와 리컨덴서(500)이며, 본 발명에서 주요 요지의 구성에 해당하며, 이하에서 상세하게 설명하기로 한다.
상기 BOG프리쿨러(400)는 상기 분기라인(300)과 상기 고압연료공급라인(200)에 설치되어 상기 고압연료공급라인(200)과 열교환에 의해 상기 분기라인(300)의 BOG를 예비 냉각되게 한다.
여기서 분기라인(300)과 열교환되는 고압연료공급라인(200)은 내부에서 유동되는 LNG는 상대적으로 상기 분기라인(300)에 흐르는 BOG보다 온도가 낮아 분기라인(300)에 흐르는 BOG를 냉각되게 할 수 있다.
상기 리컨덴서(500)는 상기 BOG프리쿨러(400)의 후단의 상기 분기라인(300)에 설치되고, 상기 BOG프리쿨러(400)에서 냉각된 BOG를 액화되게 하여 상기 고압연료공급라인(200)에 공급되게 한다.
이때, 상기 리컨덴서(500)에 의해 재냉각되어 100% 재액화되고 최소 -140℃이하의 LNG를 얻을 수 있게 된다. 그러므로 재액화된 고압연료공급라인(200)에 직접 공급하여 잉여의 BOG를 재사용할 수 있게 되는 것이다.
여기서, 상기 분기라인(300)에서 상기 리컨덴서(500)를 공급될때, 상기 BOG프리쿨러(400)와 상기 리컨덴서(500) 사이의 분기라인(300)은 상기 리컨덴서(500)의 하부로 연결되어 액화된 BOG를 공급되게 하는 액체라인(320)과, 상기 리컨덴서(500)의 상부에 가스 상태의 BOG가 공급되는 가스라인(340)으로 구성되게 할 수 있다.
따라서, 본 발명인 천연가스 연료 공급 시스템은 BOG프리쿨러(400) 리컨덴서(500)를 통해 냉매 시스템을 따로 설치하지 않아도 되며, 별도의 재액화 설비 설치가 필요하지 않기 때문에 상대적으로 시스템 구성 비용을 절감할 수 있고, 잉여의 BOG를 재사용할 수 있는 이점이 있다.
이상과 같이 본 발명은 천연가스 연료 공급 시스템을 제공하는 것을 기본적인 기술적인 사상으로 하고 있음을 알 수 있으며, 이와 같은 본 발명의 기본적인 사상의 범주내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.
100: 저압연료공급라인
200: 고압연료공급라인
300: 분기라인
400: BOG프리쿨러
500: 리컨덴서
600: BOG컴프레셔

Claims (4)

  1. 선박의 저장탱크에서 공급되는 천연가스 중 BOG(Boil-Off Gas)를 처리하기 위한 천연가스 연료 공급 시스템에 있어서,
    상기 저장탱크에서 저압연료 소비처로 BOG가 공급되는 저압연료공급라인;
    상기 저장탱크에서 고압연료 소비처로 LNG가 공급되는 고압연료공급라인;
    상기 저압연료공급라인에 분기연결되어 상기 고압연료공급라인으로 연결되는 분기라인;
    상기 분기라인과 상기 고압연료공급라인에 설치되어 상기 고압연료공급라인과 열교환에 의해 상기 분기라인의 BOG를 냉각되게 하는 BOG프리쿨러;
    상기 분기라인에 설치되고 상기 BOG프리쿨러를 통과하여 냉각된 BOG를 재냉각하여 액화되게 하는 리컨덴서;가 포함되되,
    상기 고압연료공급라인에는, 분기되어 상기 리컨덴서 상부로 공급되는 리컨덴서공급라인이 더 구비되어, 상기 BOG프리쿨러를 통과하여 냉각된 BOG를 재냉각하여 액화되게 하는 것을 특징으로 하는 천연가스 연료 공급 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저압연료공급라인에는,
    BOG컴프레셔가 설치되어 압축된 BOG를 상기 저압연료 소비처 또는 분기라인으로 공급되게 하는 것을 특징으로 하는 천연가스 연료 공급 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 BOG프리쿨러와 상기 리컨덴서 사이의 분기라인은,
    상기 리컨덴서의 하부로 연결되어 액화된 BOG를 공급되게 하는 액체라인과, 상기 리컨덴서의 상부에 가스 상태의 BOG가 공급되는 가스라인으로 구성되는 것을 특징으로 하는 천연가스 연료 공급 시스템.
  4. 삭제
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