KR101941356B1 - 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 압축하여 제1 수요처로 공급하는 제1 증발가스 압축기; 상기 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 가압하여 제2 수요처로 공급하며, 상기 제1 증발가스 압축기의 증발가스 처리 용량보다 적은 처리 용량을 가지는 제2 증발가스 압축기; 및 상기 제2 증발가스 압축기의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 비정상 작동 상태시에 상기 제2 증발가스 압축기를 가동시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박{Gas Treatment System and Vessel having the same}
본 발명은 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.
최근 기술 개발에 따라 가솔린이나 디젤을 대체하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas) 등과 같은 액화가스를 널리 사용하고 있다.
액화천연가스는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제하여 얻은 메탄을 냉각해 액화시킨 것이며, 무색ㆍ투명한 액체로 공해물질이 거의 없고 열량이 높아 대단히 우수한 연료이다. 반면 액화석유가스는 유전에서 석유와 함께 나오는 프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)을 주성분으로 한 가스를 상온에서 압축하여 액체로 만든 연료이다. 액화석유가스는 액화천연가스와 마찬가지로 무색무취이고 가정용, 업무용, 공업용, 자동차용 등의 연료로 널리 사용되고 있다.
이와 같은 액화가스는 지상에 설치되어 있는 액화가스 저장탱크에 저장되거나 또는 대양을 항해하는 운송수단인 선박에 구비되는 액화가스 저장탱크에 저장되는데, 액화천연가스는 액화에 의해 1/600의 부피로 줄어들고, 액화석유가스는 액화에 의해 프로판은 1/260, 부탄은 1/230의 부피로 줄어들어 저장 효율이 높다는 장점이 있다.
이러한 액화가스는 다양한 수요처로 공급되어 사용되는데, 최근에는 액화천연가스를 운반하는 LNG 운반선에서 LNG를 연료로 사용하여 엔진을 구동하는 LNG 연료공급 방식이 개발되고 있으며, 이와 같이 엔진의 연료로 LNG를 사용하는 방식은 LNG 운반선 외의 다른 선박에도 적용되고 있다.
그러나 엔진 등과 같은 수요처가 요구하는 액화가스의 온도 및 압력 등은, 액화가스 저장탱크에 저장되어 있는 액화가스의 상태와는 다를 수 있다. 따라서 최근에는 액체 상태로 저장되는 액화가스의 온도 및 압력 등을 제어하여 수요처에 공급하는 기술에 대하여, 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있다.
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 증발가스를 효율적으로 처리 가능하고 신뢰성이 증가되는 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 압축하여 제1 수요처로 공급하는 제1 증발가스 압축기; 상기 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 가압하여 제2 수요처로 공급하며, 상기 제1 증발가스 압축기의 증발가스 처리 용량보다 적은 처리 용량을 가지는 제2 증발가스 압축기; 및 상기 제2 증발가스 압축기의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 비정상 작동 상태시에 상기 제2 증발가스 압축기를 가동시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 비정상 작동 상태는, 상기 제1 증발가스 압축기가 오작동 또는 정지되는 경우의 작동 상태일 수 있다.
구체적으로, 상기 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 가압하는 펌프; 및 상기 펌프에 의해 가압된 액화가스를 기화시켜 상기 제1 수요처로 공급하는 기화기를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부는, 상기 비정상 작동 상태시, 상기 제2 증발가스 압축기가 상기 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 압축하여 상기 제2 수요처로 공급시키도록 제어하고, 상기 펌프 및 상기 기화기를 구동시켜 상기 제1 수요처로 공급하도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 수요처는, 재액화장치; 및 저압가스 분사엔진(DFDE)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부는, 상기 비정상 작동 상태시, 상기 제2 증발가스 압축기가 상기 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 압축하여 상기 재액화장치로 공급시키도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 수요처는, 상기 제1 수요처보다 낮은 압력을 가진 증발가스를 소비할 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 증발가스 압축기는, 상기 제1 증발가스 압축기의 압축압력보다 낮은 압축압력으로 증발가스를 압축하며, 상기 제1 증발가스 압축기의 백업용으로 사용될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 수요처는, 200 내지 400바아(bar)의 압력을 가진 증발가스를 소비하는 고압가스 분사엔진이며, 상기 제2 수요처는, 7 내지 8 바아(bar)의 압력을 가진 증발가스를 소비하는 저압가스 분사엔진 또는 재액화장치일 수 있다.
구체적으로, 상기 액화가스 저장탱크와 상기 제1 수요처를 연결하며, 상기 제1 증발가스 압축기를 구비하는 증발가스 공급라인; 상기 증발가스 공급라인 상의 상기 제1 증발가스 압축기의 상류에서 분기되어 상기 재액화장치와 연결되는 재액화장치 공급라인; 및 상기 증발가스 공급라인 상의 상기 제1 증발가스 압축기의 하류에서 분기되어 상기 저압가스 분사엔진과 연결되는 증발가스 분기라인을 더 포함하고, 상기 제2 증발가스 압축기는, 상기 재액화장치 공급라인 상에 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 증발가스 압축기는, 상기 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 7 내지 8 바아(bar)의 압력으로 가압하며, 상기 증발가스의 처리 용량이 상기 제1 증발가스 압축기보다 적은 처리 용량을 가지는 스몰 증발가스 압축기(Small BOG Compressor)일 수 있다.
구체적으로, 상기 가스 처리 시스템을 포함하는 선박일 수 있다.
본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박은, 바이패스라인 및 소용량 증발가스 압축기(Small BOG compressor)를 장착하여 증발가스를 안정적으로 처리할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 정상 작동시의 실시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 비상 작동시의 실시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 개념도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하에서 액화가스는 LPG, LNG, 에탄 등일 수 있으며, 예시적으로 LNG(Liquefied Natural Gas)를 의미할 수 있으며, 증발가스는 자연 기화된 LNG 등인 BOG(Boil Off Gas)를 의미할 수 있다.
액화가스는 액체 상태, 기체 상태, 액체와 기체 혼합 상태, 과냉 상태, 초임계 상태 등과 같이 상태 변화와 무관하게 지칭될 수 있으며, 증발가스 역시 마찬가지임을 알려 둔다. 또한 본 발명은 처리 대상이 액화가스로 한정되지 않고, 액화가스 처리 시스템 및/또는 증발가스 처리 시스템일 수 있고, 하기 설시할 각 도면의 시스템은 서로 적용될 수 있음은 자명하다. 또한, 이하에서 기술하는 혼합 유체는, 혼합된 증발가스 또는 적어도 일부 액상이 포함된 유체일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
여기서 본 발명의 가스 처리 시스템은, 선박에 장착될 수 있으며, 선박의 종류는 특별히 한정되지 않는다.
도 1은 종래의 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 부스팅 펌프(20), 고압 펌프(21), 기화기(30), 제1 증발가스 압축기(40), 제1 수요처(51) 및 제2 수요처(52)를 포함한다.
종래의 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 공급라인(L1) 상의 액화가스 처리 장치와 증발가스 공급라인(L2) 상의 증발가스 처리 장치로 구분된다.
액화가스 처리 장치는, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 부스팅 펌프(20)를 통해 고압 펌프(21)로 공급하고, 고압 펌프(21)를 통해 부스팅 펌프(20)로부터 전달받은 액화가스를 고압으로 가압하여 기화기(30)로 공급하며, 기화기(30)를 통해 고압 펌프(21)로부터 공급받은 액화가스를 기화시켜 제1 수요처(51)로 공급한다.
증발가스 처리 장치는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 제1 증발가스 압축기(40)로 압축하여 제1 수요처(51)로 공급한다.
종래의 가스 처리 시스템(1)은, 상기의 액화가스 처리 장치와 증발가스 처리 장치를 이용하여 액화가스 또는 증발가스를 처리하고 있으나, 증발가스의 처리시 제1 증발가스 압축기가 오작동을 일으킬 경우 이를 해결하기 위한 방지책이 없어, 비상시의 증발가스의 처리가 항상 문제되어 왔다.
이에 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(2)은, 상기의 문제점을 획기적으로 해결하였으며, 하기에 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 정상 작동시의 실시도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 비상 작동시의 실시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 개념도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템(2)은, 액화가스 저장탱크(10), 부스팅 펌프(20), 고압 펌프(21), 기화기(30), 제1 증발가스 압축기(40), 제1 수요처(51), 제2 수요처(52), 제2 증발가스 압축기(60), 제어부(70)를 포함한다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(2)을 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(2)의 개별적인 구성을 기술하기에 앞서, 개별적인 구성들을 유기적으로 연결하는 기본적인 유로들에 대해서 설명하기로 한다. 여기서 유로는 유체가 흐르는 통로로 라인(Line)일 수 있으며 이에 한정되지 않고 유체가 유동하는 구성이면 모두 가능하다.
본 발명의 실시예에서는, 액화가스 공급라인(L1), 증발가스 공급라인(L2), 증발가스 분기라인(L3), 재액화장치 공급라인(L4)을 더 포함할 수 있다. 각각의 라인에는 개도 조절이 가능한 밸브(도시하지 않음)들이 설치될 수 있으며, 각 밸브의 개도 조절에 따라 증발가스의 공급량이 제어될 수 있다.
액화가스 공급라인(L1)은, 액화가스 저장탱크(10)와 제1 수요처(51)를 연결하고, 부스팅 펌프(20), 고압 펌프(21) 및 기화기(30)를 구비하여, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 제1 수요처(51)로 공급할 수 있다.
증발가스 공급라인(L2)은, 액화가스 저장탱크(10)와 제1 수요처(51)를 연결하고, 제1 증발가스 압축기(40)를 구비하여, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 제1 수요처(51)로 공급할 수 있다.
여기서 증발가스 공급라인(L2)은, 제1 증발가스 압축기(40)의 상류에 증발가스 공급밸브(B1)를 더 구비할 수 있다.
증발가스 분기라인(L3)은, 증발가스 공급라인(L2) 상의 제1 증발가스 압축기(40)의 중간단에 분기되어 제2 수요처(52; 52a, 52b)와 연결될 수 있다.
여기서 증발가스 분기라인(L3)은, 증발가스 분기 제1 라인(L3a) 및 증발가스 분기 제2 라인(L3b)을 더 포함할 수 있다.
증발가스 분기 제1 라인(L3a)은, 증발가스 분기라인(L3)상에서 저압가스 분사엔진(52a)으로 연결되는 라인이며, 증발가스 분기 제2 라인(L3b)은, 증발가스 분기라인(L3) 상에서 재액화장치(52b)로 연결되는 라인일 수 있다. 여기서 증발가스 분기 제1 라인(L3a) 상에는, 저압가스 분사엔진 공급밸브(B4)를 더 구비할 수 있고, 증발가스 분기 제2 라인(L3b) 상에는, 재액화장치 공급밸브(B3)를 더 구비할 수 있다.
재액화장치 공급라인(L4)은, 증발가스 공급라인(L2) 상의 제1 증발가스 압축기(40) 상류에 분기되어 재액화장치(52b)와 연결될 수 있다. 여기서 재액화장치 공급라인(L4) 상에는, 증발가스 압축기 바이패스밸브 (B2)를 더 구비할 수 있다.
상기 기술한 밸브들(B1-B4)은, 후술할 제어부(70)와 각각 연결되어 공급되는 증발가스의 유량들이 제어될 수 있다.
이하에서는 상기 설명한 각 라인들(L1~L4)에 의해 유기적으로 형성되어 가스 처리 시스템(2)을 구현하는 개별적인 구성들에 대해서 설명하도록 한다.
액화가스 저장탱크(10)는, 제1 수요처(51) 또는 제2 수요처(52)에 공급될 액화가스 또는 증발가스를 저장한다. 액화가스 저장탱크(10)는, 액화가스를 액체상태로 보관하여야 하는데, 이때 액화가스 저장탱크(10)는 압력 탱크 형태를 가질 수 있다.
여기서 액화가스 저장탱크(10)는, 선체의 내부에 배치되며, 엔진룸(도시하지 않음)의 전방에 일례로 4개 형성될 수 있다. 또한, 액화가스 저장탱크(10)는 일례로 멤브레인 형 탱크이나, 이에 한정되지 않고 독립형 탱크 등, 다양한 형태로 그 종류를 특별히 한정하지는 않는다.
부스팅 펌프(Boosting Pump; 20)는, 액화가스 공급라인(L1) 상에 구비되며, 액화가스 저장탱크(10)의 액화가스를 가압하여 제1 수요처(51)로 공급한다.
부스팅 펌프(20)는, 액화가스 저장탱크(10)와 고압펌프(21) 사이의 액화가스 공급라인(L1) 상에 구비될 수 있으며, 고압 펌프(21)에 충분한 양의 액화가스가 공급되도록 하여 고압 펌프(21)의 공동현상(cavitation)을 방지한다.
또한 부스팅 펌프(20)는, 액화가스 저장탱크(10)로부터 액화가스를 빼내어서 액화가스를 수 내지 수십 bar 이내로 가압할 수 있으며, 부스팅 펌프(20)를 거친 액화가스는 1bar 내지 25bar로 가압될 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스는 액체 상태에 놓여있다. 이때 부스팅 펌프(20)는 액화가스 저장탱크(10)로부터 배출되는 액화가스를 가압하여 압력 및 온도를 다소 높일 수 있으며, 부스팅 펌프(20)에 의해 가압된 액화가스는 여전히 액체 상태일 수 있다.
고압 펌프(21)는, 액화가스 공급라인(L1) 상에 구비되며, 부스팅 펌프(20)로부터 공급받은 액화가스를 가압하여 기화기(30)로 공급한다.
고압 펌프(21)는, 부스팅 펌프(20)와 기화기(30) 사이의 액화가스 공급라인(L1) 상에 구비될 수 있으며, 액화가스 저장탱크(10)로부터 배출된 액화가스를 고압으로 가압하여, 제1 수요처(51; 바람직하게는 기화기(30))에 공급되도록 할 수 있다.
액화가스는 액화가스 저장탱크(10)로부터 약 10bar 정도의 압력으로 배출된 후 부스팅 펌프(20)에 의해 1차로 가압되는데, 고압 펌프(21)는 부스팅 펌프(20)에 의해 가압된 액체상태의 액화가스를 2차로 가압하여, 기화기(30)에 공급한다.
이때 고압 펌프(21)는 액화가스를 제1 수요처(51)에서 요구하는 압력, 예를 들어 200bar 내지 400bar까지 가압하여 제1 수요처(51)에 공급함으로써, 제1 수요처(51)가 액화가스를 통해 동력을 생산하도록 할 수 있다.
고압 펌프(21)는 부스팅 펌프(20)로부터 배출되는 액체상태의 액화가스를 고압으로 가압하되, 액화가스가 초임계점(Critical Point)보다 높은 온도 및 높은 압력을 갖는 초임계 상태가 되도록 상변화시킬 수 있다. 이때 초임계 상태인 액화가스의 온도는 임계온도보다 상대적으로 높은 섭씨 영하 20도일 수 있다.
또는 고압 펌프(21)는, 액체상태의 액화가스를 고압으로 가압하여 과냉액체 상태로 변화시킬 수 있다. 여기서 과냉액체 상태란 액화가스의 압력이 임계압력보다 높고, 온도가 임계온도보다 낮은 상태를 의미한다.
구체적으로 고압 펌프(21)는, 부스팅 펌프(20)로부터 배출되는 액체상태의 액화가스를 200bar 내지 400bar까지 고압으로 가압하되, 액화가스의 온도가 임계온도보다 낮은 온도가 되도록 하여, 액화가스를 과냉액체 상태로 상변화시킬 수 있다. 여기서, 과냉액체 상태인 액화가스의 온도는, 임계온도보다 상대적으로 낮은 섭씨 영하 140도 내지 섭씨 영하 60도일 수 있다.
기화기(30)는, 제1 수요처(51)과 고압 펌프(21) 사이의 액화가스 공급라인(L1) 상에 마련되며, 고압 펌프(21)로부터 공급되는 액화가스를 열교환시킨다.
기화기(30)는 과냉액체 상태 또는 초임계 상태의 액화가스를 고압 펌프(21)에서 배출되는 압력인 200bar 내지 400bar를 유지하면서 열교환시켜서, 30도 내지 60도의 초임계 상태의 액화가스로 변환한 추진엔진(51)에 공급할 수 있다.
제1 증발가스 압축기(40)는, 증발가스 공급라인(L2) 상에 구비되어, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 가압할 수 있다. 제1 증발가스 압축기(40)는 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되어 1bar 내외의 압력으로 배출되는 증발가스를 200bar 내지 400bar로 가압하여 제1 수요처(51)에 공급할 수 있다.
이때, 제1 증발가스 압축기(40)는, 중간단에서 분기된 증발가스를 제2 수요처(52)에 공급할 수 있으며, 여기서 중간단은 2단과 3단 사이이며, 증발가스가 5 내지 10bar의 압력을 가지도록 압축될 수 있다.
제1 증발가스 압축기(40)는, 복수로 구비되어 증발가스를 다단 가압시킬 수 있다. 일례로 제1 증발가스 압축기(40)는 피스톤(도시하지 않음)이 4 내지 5개가 구비되어 증발가스가 4단 내지 5단 가압되도록 할 수 있다.
복수의 제1 증발가스 압축기(40) 사이에는 증발가스 냉각기(도시하지 않음)가 구비될 수 있다. 제1 증발가스 압축기(40)에 의하여 증발가스가 가압되면, 압력 상승에 따라 온도 역시 상승될 수 있기 때문에, 본 실시예는 증발가스 냉각기를 사용하여 증발가스의 온도를 다시 낮춰줄 수 있다. 증발가스 냉각기는 제1 증발가스 압축기(40)와 동일한 수로 설치될 수 있으며, 각 증발가스 냉각기는 각 제1 증발가스 압축기(40)의 하류에 마련될 수 있다.
이때 증발가스의 흐름을 기준으로 마지막에 위치한 제1 증발가스 압축기(40)에서 토출된 증발가스는 200bar 내지 400bar 의 압력을 가질 수 있다.
제1 수요처(51)는, 고압엔진으로서, 고압연료분사엔진(일례로, MEGI엔진)일 수 있으며, 액화가스 공급라인(L1)을 통해 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 공급받아 소비하여 추진력을 발생시킬 수 있다.
제1 수요처(51)는, 약 300bar 정도의 고압 가스를 사용할 수 있으며, 터빈일 경우, 가스 터빈, 스팀 터빈 및 폐열을 이용한 스팀 터빈(HRSG)일 수 있고, 이에 한정되지 않는다. 터빈은 전력을 생산하는 데 이용될 수 있으며 직접 프로펠러를 돌리는 구동축에 연결되어 선체의 동력을 발생시키는데 이용될 수 있다.
제1 수요처(51)는, 이중연료가 사용가능한 이중연료엔진일 수 있다. 이중연료엔진은 통상 디젤 사이클로 구동되는 2행정 엔진이다. 이러한 디젤 사이클은 기본적으로, 공기가 피스톤에 의해서 압축되고, 압축된 고온의 공기는 점화연료(Pilot Fuel)에 의해서 점화가 이루어지며, 나머지 고압의 가스가 분사되어 폭발이 이루어진다.
이때 점화연료는 HFO(Heavy Fuel Oil) 또는 MDO(Marine Diesel Oil)를 사용하게 되며, 보통 점화연료와 고압 가스의 비율은 약 5:95 이고, 점화연료의 분사량은 5~100%까지 조정이 가능하다. 따라서 점화연료는 엔진의 구동 연료로도 이용가능하다.
즉, 점화연료의 분사량이 약 5%정도인 경우 엔진 구동 연료로 증발가스(또는 가열된 액화가스; 약 95%)가 주로 사용되며, 점화연료의 분사량이 100%인 경우에는 엔진 구동 연료로 점화연료(오일)가 전부 사용되고, 점화연료의 분사량이 5~100%사이인 경우에는 엔진 구동 연료로 점화연료(오일)와 증발가스(또는 가열된 액화가스)가 혼합되어 사용된다.
제2 수요처(52)는, 저압가스 분사엔진(52a), 재액화장치(52b), 보일러(도시하지 않음), 터빈(도시하지않음) 및 GCU(도시하지않음)등을 포함할 수 있으며, 제2 수요처(52)의 종류는 특별히 이에 한정되지 않는다.
제2 수요처(52)는, 제1 증발가스 압축기(40)에 의해 2단 또는 3단 압축되어 약 7~10bar 정도인 저압 증발가스를 사용하는 수요처로서, 바람직하게는, 저압가스 분사엔진(52a), 재액화장치(52b) 일 수 있다.
저압가스 분사엔진(52a)은, 증발가스 분기라인(L3) 중 증발가스 분기 제1 라인(L3a)과 연결되어 5 내지 10bar(바람직하게는 7 내지 8bar)의 증발가스를 공급받아 소비할 수 있다.
저압가스 분사엔진(52a)은, 이중연료가 사용가능한 이중연료엔진일 수 있어, 액화가스(기화된)뿐만 아니라 오일을 연료로 사용할 수 있으나, 액화가스(기화된)와 오일이 혼합되어 공급되지 않고 액화가스(기화된) 또는 오일이 선택적으로 공급되는 이중연료엔진일 수 있다. 이는 연소 온도가 상이한 두 물질이 혼합 공급되는 것을 차단하여, 저압가스 분사엔진(52a)의 효율이 떨어지는 것을 방지하기 위함이다.
재액화장치(52b)는, 증발가스 분기 제2 라인(L3b) 또는 재액화장치 공급라인(L4)과 연결되어 5 내지 10bar(바람직하게는 7 내지 8bar)의 증발가스를 공급받아 소비할 수 있다.
제2 증발가스 압축기(60)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 가압하여 제2 수요처(52)로 공급하며, 제1 증발가스 압축기(40)의 증발가스 처리 용량보다 적은 처리 용량을 가질 수 있다.
구체적으로, 제2 증발가스 압축기(60)는, 재액화장치 공급라인(L4) 상에 구비되며, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 7 내지 8bar의 압력으로 가압하여 제2 수요처(52)로 공급할 수 있으며, 증발가스의 처리용량이 제1 증발가스 압축기(40)의 증발가스 처리 용량보다 적은 처리 용량을 가지는 스몰 증발가스 압축기(Small BOG Compressor)일 수 있다.
또한, 제2 증발가스 압축기(60)는, 제1 증발가스 압축기(40)의 압축압력보다 낮은 압축압력으로 증발가스를 압축하며, 제1 증발가스 압축기(60)의 백업용으로 사용될 수 있다.
제어부(70)는, 제2 증발가스 압축기(60)의 구동을 제어하며, 비정상 작동 상태시에 제2 증발가스 압축기(60)를 가동시키도록 제어한다. 여기서 비정상 작동상태란, 제1 증발가스 압축기(40)가 오작동 또는 정지되는 경우의 작동상태를 말한다.
구체적으로, 제어부(70)는, 비정상 작동상태시, 제2 증발가스 압축기(60)가 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 압축하여 제2 수요처(52)로 공급하도록 제어하고, 부스팅 펌프(20), 고압 펌프(21) 및 기화기(30)를 구동시켜 제1 수요처(51)로 공급하도록 제어할 수 있다.
제어부(70)는, 오작동 감지부(71), 제2 증발가스 압축기 구동제어부(72) 및 액화가스 구동계 제어부(73)를 포함할 수 있다.(도 4 참조)
오작동 감지부(71)는, 제1 증발가스 압축기(40)와 유선 또는 무선으로 연결되어 제1 증발가스 압축기(40)의 오작동 여부를 감지할 수 있으며, 제1 증발가스 압축기(40)가 오작동되는 경우 제2 증발가스 압축기 구동제어부(72) 및 액화가스 구동계 제어부(73)에 오작동신호를 송신할 수 있다.
제2 증발가스 압축기 구동제어부(72)는, 제2 증발가스 압축기(60), 증발가스 압축기 공급밸브(B1), 증발가스 압축기 바이패스밸브(B2), 재액화장치 공급밸브(B3) 및 저압가스 분사엔진 공급밸브(B4)와 유선 또는 무선으로 연결되어, 구동 신호를 송신할 수 있다.
구체적으로, 제2 증발가스 압축기 구동 제어부(72)는, 오작동 감지부(71)로부터 오작동신호를 전달받으면, 제2 증발가스 압축기(60)에는 구동신호를 송신하고, 증발가스 압축기 공급밸브(B1), 재액화장치 공급밸브(B3) 및 저압가스 분사엔진 공급밸브(B4)에는 밸브 폐쇄 신호를 송신하며, 증발가스 압축기 바이패스밸브(B2)에는 밸브 개방신호를 송신할 수 있다.
액화가스 구동계 제어부(73)는, 부스팅 펌프(20), 고압 펌프(21) 및 기화기(30)와 유선 또는 무선으로 연결되어, 구동 신호를 송신할 수 있다.
구체적으로, 액화가스 구동계 제어부(73)는, 오작동 감지부(71)로부터 오작동신호를 전달받으면, 부스팅 펌프(20), 고압 펌프(21) 및 기화기(30)에 구동신호를 송신할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 제어부(70)에 의해 제어되는 가스 처리 시스템(2)의 실시예를 도 2 및 도 3을 통해서 하기 상세히 기술하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 정상 작동시의 실시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 비상 작동시의 실시도이다.
먼저 정상 작동시의 가스 처리 시스템(2)의 실시예를 도 2를 참고하여 설명하도록 한다.
정상 작동시에는, 제어부(70)는, 오작동 감지부(71)를 통해서 제1 증발가스 압축기(40)의 정상 구동여부를 지속적으로 감시하며, 제2 증발가스 압축기 구동제어부(72)를 통해서 제2 증발가스 압축기(60)의 구동을 정지시키고, 증발가스 압축기 바이패스밸브(B2)의 개도를 폐쇄시키며, 증발가스 압축기 공급밸브(B1), 재액화장치 공급밸브(B3) 및 저압가스 분사엔진 공급밸브(B4)의 개도를 개방하도록 제어한다.
이때, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스는, 제1 증발가스 압축기(40)에 의해 압축되어 제1 수요처(51) 또는 제2 수요처(52a,52b)로 공급된다.
다음으로, 비정상 작동시의 가스 처리 시스템(2)의 실시예를 도 3을 참고하여 설명하도록 한다.
비정상 작동시에는, 제어부(70)는, 오작동 감지부(71)를 통해서 제1 증발가스 압축기(40)로부터 비정상 구동신호를 전달받아 오작동 감지부(71)가 제2 증발가스 압축기 구동제어부(72) 및 액화가스 구동계 제어부(73)로 구동신호를 송신한다.
이후, 제2 증발가스 압축기 구동제어부(72)를 통해서 제2 증발가스 압축기(60)를 구동시키고, 증발가스 압축기 바이패스밸브(B2)의 개도를 개방시키며, 증발가스 압축기 공급밸브(B1), 재액화장치 공급밸브(B3) 및 저압가스 분사엔진 공급밸브(B4)의 개도를 폐쇄하도록 제어한다.
또한, 액화가스 구동계 제어부(73)를 통해서 부스팅 펌프(20), 고압 펌프(21) 및 기화기(30)를 구동시키도록 제어한다.
이때, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스는, 제2 증발가스 압축기(60)에 의해 압축되어 재액화장치(52b)로 공급될 수 있으며, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스는 부스팅 펌프(20), 고압 펌프(21) 및 기화기(30)에 의해 고압으로 압축 및 기화되어 제1 수요처(51)로 안전하게 공급된다.
이와 같이 본 발명에 따른 가스 처리 시스템(2) 및 이를 포함하는 선박(도시하지 않음)은, 재액화장치 공급라인(L4) 및 소용량 증발가스 압축기(Small BOG compressor; 60)를 장착하여 증발가스를 안정적으로 처리할 수 있는 효과가 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. 또한, 상기 가스 처리 시스템(200,300)들은, 선박에 장착가능하며, 이때, 선박은 LNG 운반선, 컨테이너선 등 다양한 선박에 설치될 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 종래의 가스 처리 시스템 2: 본 발명의 가스 처리 시스템
10: 액화가스 저장탱크 20: 부스팅 펌프
21: 고압 펌프 30: 기화기
40: 제1 증발가스 압축기 51: 제1 수요처
52: 제2 수요처 52a: 저압가스 분사엔진
52b: 재액화 장치 60: 제2 증발가스 압축기
70: 제어부 71: 오작동 감지부
72: 제2 증발가스 압축기 구동제어부 73: 액화가스 구동계 제어부
L1: 액화가스 공급라인 L2: 증발가스 공급라인
L3: 증발가스 분기라인 L3a: 증발가스 분기 제1 라인
L3b: 증발가스 분기 제2 라인 L4: 재액화장치 공급라인
B1: 증발가스 압축기 공급밸브 B2: 증발가스 압축기 바이패스밸브
B3: 재액화장치 공급밸브 B4: 저압가스분사엔진 공급밸브

Claims (12)

  1. 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 압축하여 고압가스 분사엔진으로 공급하는 제1 증발가스 압축기;
    상기 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 가압하여 재액화 장치 또는 저압가스분사엔진으로 공급하며, 상기 제1 증발가스 압축기의 증발가스 처리 용량보다 적은 처리 용량을 가지는 제2 증발가스 압축기;
    상기 액화가스 저장탱크와 상기 고압가스 분사엔진을 연결하며, 상기 제1 증발가스 압축기를 구비하는 증발가스 공급라인;
    상기 증발가스 공급라인 상의 상기 제1 증발가스 압축기의 상류에서 분기되어 상기 재액화 장치와 연결되는 재액화장치 공급라인;
    상기 증발가스 공급라인 상의 상기 제1 증발가스 압축기의 중간단에서 분기되어 상기 저압가스 분사엔진과 연결되는 증발가스 분기라인; 및
    상기 제2 증발가스 압축기의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    비정상 작동 상태시에 상기 제2 증발가스 압축기를 가동시키도록 제어하고,
    상기 제2 증발가스 압축기는,
    상기 재액화장치 공급라인 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 비정상 작동 상태는,
    상기 제1 증발가스 압축기가 오작동 또는 정지되는 경우의 작동 상태인 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 가압하는 펌프; 및
    상기 펌프에 의해 가압된 액화가스를 기화시켜 상기 고압가스 분사엔진으로 공급하는 기화기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 비정상 작동 상태시, 상기 제2 증발가스 압축기가 상기 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 압축하여 상기 재액화 장치로 공급시키도록 제어하고,
    상기 펌프 및 상기 기화기를 구동시켜 상기 고압가스 분사엔진으로 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 비정상 작동 상태시, 상기 제2 증발가스 압축기가 상기 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 압축하여 상기 재액화장치로 공급시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 재액화 장치 또는 상기 저압가스 분사엔진은,
    상기 고압가스 분사엔진보다 낮은 압력을 가진 증발가스를 소비하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 증발가스 압축기는,
    상기 제1 증발가스 압축기의 압축압력보다 낮은 압축압력으로 증발가스를 압축하며, 상기 제1 증발가스 압축기의 백업용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 고압가스 분사엔진은, 200 내지 400바아(bar)의 압력을 가진 증발가스를 소비하며,
    상기 재액화 장치 또는 상기 저압가스 분사엔진은, 7 내지 8 바아(bar)의 압력을 가진 증발가스를 소비하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 증발가스 압축기는,
    상기 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 7 내지 8 바아(bar)의 압력으로 가압하며, 상기 증발가스의 처리 용량이 상기 제1 증발가스 압축기보다 적은 처리 용량을 가지는 스몰 증발가스 압축기(Small BOG Compressor)인 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  12. 제 1 항 내지 제4항, 제6항 내지 제9항 및 제 11 항 중 어느 한 항의 상기 가스 처리 시스템을 포함하는 선박.
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