KR101957091B1 - Lng fuel supply system utilizing phase changing fluid - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an LNG fuel supply system, and more specifically, to an LNG supply system using fluid causing a phase change, which uses fluid causing a phase change as a heat source of vaporization to vaporize LNG and supplies the same for propulsion of an LNG propulsion ship and fuel of an auxiliary engine. The present invention, which is the fuel supply system of LNG propulsion ships, vaporizing the LNG to supply the same for the fuel of the engine, is characterized by using the fluid causing a phase change as the heat source for vaporizing the LNG.

Description

상변화를 일으키는 유체를 이용한 LNG 연료 공급 시스템{LNG FUEL SUPPLY SYSTEM UTILIZING PHASE CHANGING FLUID}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an LNG fuel supply system using a fluid for causing a phase change,

본 발명은 LNG를 기화시켜 LNG 추진 선박의 추진 및 보기용 엔진의 연료로 공급하는 상변화를 일으키는 유체를 이용한 LNG 연료 공급 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an LNG fuel supply system using a fluid that causes phase change in which LNG is vaporized and supplied as fuel to an engine for propulsion and monitoring of an LNG propulsion vessel.

일반적으로 LNG(liquefied natural gas)는 대기압 아래에서 주성분인 메탄의 끓는점(-162℃) 이하의 극저온으로 냉각시켜 액화한 천연가스로서, 부피가 0℃일 때와 비교하여 약 1/600로 감소되어 저장과 수송이 편리하고 연소시 아황산가스 등이 없어 각종 연료로 사용하고 있다. Liquefied natural gas (LNG) is a liquefied natural gas cooled at atmospheric pressure below the boiling point of methane (-162 ° C), which is the main component, and is reduced to about 1/600 compared with the volume at 0 ° C It is easy to store and transport, and there is no sulfur dioxide gas when it is burned.

이러한 LNG를 연료로 사용하는 LNG 추진 선박의 엔진은 고압의 가스를 요구함에 따라 연료탱크에 저장된 LNG를 고압의 가스로 기화시켜 엔진에 공급하는 LNG 연료 공급 시스템에 별도로 구비되어 있다. An LNG propulsion vessel engine using such LNG as a fuel is separately provided in an LNG fuel supply system for supplying LNG stored in a fuel tank with a high pressure gas to the engine in response to high pressure gas demand.

상기한 LNG 연료 공급 시스템은 LNG를 가압하는 펌프와 기화시키는 기화기로 구성되고 기화를 위한 열원으로 해수나 글리콜워터를 사용하고 있다. The LNG fuel supply system includes a pump for pressurizing the LNG and a vaporizer for vaporizing and uses seawater or glycol water as a heat source for vaporization.

그러나 상기의 해수나 글리콜워터는 모두 허용운전온도 범위 내에서의 열용량이 작아 에너지소비량이 상대적으로 많은 단점이 있다. 그리고 해수나 글리콜워터는 금속에 대한 부식성이 있어 이와 접촉되는 기화기나 배관 등에 부식 방지를 위한 설계가 수반되어야 하는 단점이 있다. However, both of the seawater and glycol water have a disadvantage in that the amount of energy consumption is relatively large because the heat capacity within the allowable operating temperature range is small. In addition, seawater and glycol water are corrosive to metals, and there is a disadvantage that they must be accompanied by a design for corrosion prevention in a vaporizer and piping which are in contact with each other.

상기와 같이 LNG를 기화시키는 열원으로 해수나 글리콜워터를 사용함에 따른 단점들을 해소하기 위해서는 열용량이 많고 금속에 대한 부식성이 없는 열원을 사용하여 LNG를 효과적으로 기화시켜 연료로 공급할 수 있는 기술에 대한 개발이 필요하다. In order to solve the drawbacks of using seawater or glycol water as a heat source for vaporizing LNG as described above, development of a technology capable of effectively vaporizing LNG and supplying it as fuel using a heat source having a large heat capacity and no corrosiveness to metal need.

대한민국 등록특허공보 제10-1368796호, 2014.02.24.자 등록.Korean Registered Patent No. 10-1368796, Registered as a Registered Person on Feb. 24, 2014. 대한민국 등록특허공보 제10-1302006호, 2013.08.26.자 등록.Korean Registered Patent Publication No. 10-1302006, 2013.08.26 Registration. 대한민국 등록특허공보 제10-1681716호, 2016.11.25.자 등록.Korean Registered Patent No. 10-1681716, November 25, 2016.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 열용량이 많아 에너지소비량을 크게 줄일 수 있고 금속에 대한 부식성이 없어 기화기와 배관 등에 부식 방지를 위한 설계를 배제할 수 있는 상변화를 일으키는 유체를 기화의 열원으로 사용하여 LNG를 기화시켜 LNG 추진 선박의 추진 및 보기용 엔진의 연료로 공급하는 상변화를 일으키는 유체를 이용한 LNG 연료 공급 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a fluid for causing a phase change that can reduce energy consumption by a large heat capacity and is not corrosive to metals, The present invention provides a LNG fuel supply system using a fluid which causes phase change by supplying LNG as fuel to the engine for propulsion and monitoring of LNG propulsion vessel by vaporizing LNG by using it as a heat source of vaporization.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood from the following description.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 상변화를 일으키는 유체를 이용한 LNG 연료 공급 시스템은 LNG를 기화시켜 엔진의 연료로 공급하는 LNG 추진 선박의 연료 공급 시스템에 있어서, 상변화를 일으키는 유체를 상기 LNG의 기화를 위한 열원으로 사용하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided an LNG fuel supply system using a fluid for causing a phase change, comprising: a fuel supply system for an LNG propulsion vessel that vaporizes LNG to supply fuel to the engine, Is used as a heat source for vaporization.

상기 LNG를 상기 유체의 열기로 기화시키는 기화기; 상기 기화기에서 액화된 상기 유체를 저장하는 보상탱크; 상기 보상탱크에 저장된 상기 유체를 이송하는 이송펌프; 상기 이송펌프에 의해 이송된 상기 유체를 기화시키는 열교환기; 및 상기 이송펌프와 상기 열교환기의 사이에 병렬로 연결되어 액화된 상기 유체를 상온에서 액체 상태로 보관하는 고압저장탱크;가 포함되는 것을 특징으로 한다. A vaporizer for vaporizing the LNG into heat of the fluid; A compensation tank for storing the fluid liquefied in the vaporizer; A transfer pump for transferring the fluid stored in the compensation tank; A heat exchanger for vaporizing the fluid transferred by the transfer pump; And a high-pressure storage tank connected in parallel between the transfer pump and the heat exchanger to store the liquefied fluid in a liquid state at normal temperature.

상기 열교환기에 의해 기화된 상기 유체의 열기를 이용하여 액화된 상기 LNG를 승온시키는 히터;가 더 포함되는 것을 특징으로 한다. And a heater for raising the liquefied LNG using the heat of the fluid vaporized by the heat exchanger.

상기 기화기와 상기 열교환기의 사이에서 상기 히터와 병렬로 연결되어 기화된 상기 LNG의 온도를 기화된 상기 유체의 열기로 조절하는 온도조절수단;이 더 포함되는 것을 특징으로 한다. And temperature adjusting means connected between the vaporizer and the heat exchanger in parallel with the heater to adjust the temperature of the vaporized LNG to the heat of the vaporized fluid.

상기 상변화를 일으키는 유체는 CO2인 것을 특징으로 한다. And the fluid causing the phase change is CO 2 .

상기 히터의 후단에 연결되어 기화된 상기 LNG에 포함될 수 있는 수분을 분리 및 제거하는 분리기;가 더 포함되는 것을 특징으로 한다. And a separator connected to a rear end of the heater to separate and remove moisture that may be contained in the vaporized LNG.

상기 온도조절수단은 상기 히터와 병열로 연결된 바이패스배관 상에 설치되어 개폐 동작에 따라 상기 히터에 의해 기화된 유체를 상기 바이패스배관 또는 상기 히터로 공급되도록 제어하는 제어밸브; 상기 기화기에 의해 기화된 상기 LNG의 온도를 감지하는 온도센서; 및 상기 온도센서에서 감지된 상기 LNG의 온도와 기설정된 요구온도와 비교한 결과값에 따라 상기 제어밸브의 개폐 작동을 제어하는 컨트롤러;로 구성되는 것을 특징으로 한다. A control valve installed on a bypass pipe connected to the heater in parallel with the heater to control the fluid supplied by the heater to be supplied to the bypass pipe or the heater in accordance with the opening / closing operation; A temperature sensor for sensing the temperature of the LNG vaporized by the vaporizer; And a controller for controlling the opening and closing operation of the control valve according to a result of comparing the temperature of the LNG detected by the temperature sensor with a predetermined required temperature.

상기 열교환기는 상기 엔진을 냉각기킨 냉각수로부터 열기를 전달받아 상기 유체를 기화시키는 것을 특징으로 한다. And the heat exchanger is configured to vaporize the fluid by receiving heat from the coolant-cooled cooling water of the engine.

상기한 구성에 의한 본 발명에 따른 상변화를 일으키는 유체를 이용한 LNG 연료 공급 시스템은 아래와 같은 효과를 기대할 수 있다. The following effects can be expected in the LNG fuel supply system using the fluid that causes the phase change according to the present invention having the above-described configuration.

먼저, LNG 기화를 위한 열원으로 상변화를 일으키는 유체를 사용함에 따라 LNG 기화에 필요한 열원의 유량을 줄여 에너지소비량이 크게 감소됨으로써 운용 비용을 절감할 수 있다. First, by using a fluid that causes a phase change as a heat source for LNG vaporization, a flow rate of a heat source necessary for LNG vaporization is reduced, and energy consumption is greatly reduced, thereby reducing operating costs.

그리고 기화된 LNG의 온도를 엔진의 요구온도로 대응되도록 승온시킬 때 엔진의 열기를 통해 기체 상태로 상변화된 유체를 사용함에 따라 LNG의 온도 조절을 위한 에너지소비량이 크게 감소됨으로써 운용 비용을 더욱 절감할 수 있다. When the temperature of the vaporized LNG is raised to correspond to the required temperature of the engine, the energy consumption for regulating the temperature of the LNG is greatly reduced by using the phase-changed gas through the heat of the engine to further reduce the operating cost .

또한, 상온에서 액체 상태로 존재하는 고압의 유체를 저장하는 고압저장탱크가 별도로 구비됨에 따라 유체의 압력 상승시 유체를 고압저장탱크로 바이패스시켜 시스템의 압력을 허용 압력 이하로 유지시킴으로써 시스템을 안정적으로 운용할 수 있다. In addition, since a high-pressure storage tank for storing high-pressure fluid existing in a liquid state at room temperature is separately provided, the fluid is bypassed to the high-pressure storage tank when the pressure of the fluid rises, .

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상변화를 일으키는 유체를 이용한 LNG 연료 공급 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상변화를 일으키는 유체를 이용한 LNG 연료 공급 시스템의 제어 관점에 따른 구성도이다.
1 is a configuration diagram of an LNG fuel supply system using a fluid for causing a phase change according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a control system for an LNG fuel supply system using a fluid for causing a phase change according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명은 LNG를 기화시켜 LNG 추신 선박의 추진 및 보기용 엔진의 연료로 공급할 수 있는 상변화를 일으키는 유체를 이용한 LNG 연료 공급 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an LNG fuel supply system using a fluid that causes phase change to vaporize LNG and supply it as fuel for propulsion and viewing engines of LNG PS vessels.

특히, 본 발명에 따른 상변화를 일으키는 유체를 이용한 LNG 연료 공급 시스템은 종래와 달리 해수나 글리콜워터 등을 LNG 기화를 위한 열원으로 사용하지 않고 상변화를 일으키는 유체를 사용함에 따라 상대적으로 열용량이 많아 에너지소비량을 크게 절감할 수 있고 금속에 대한 부식성이 없어 기화기와 배관 등에 부식 방지를 위한 설계를 배제할 수 있는 것이 특징이다. Particularly, the LNG fuel supply system using the fluid to cause the phase change according to the present invention uses a fluid that causes phase change without using seawater, glycol water or the like as a heat source for LNG vaporization, It can reduce energy consumption greatly and is not corrosive to metal, so it can exclude corrosion prevention design for vaporizer and piping.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상변화를 일으키는 유체를 이용한 LNG 연료 공급 시스템을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an LNG fuel supply system using a fluid for causing a phase change according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상변화를 일으키는 유체를 이용한 LNG 연료 공급 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 LNG저장탱크(10), 승압펌프(20), 기화기(30), 보상탱크(40), 이송펌프(50), 열교환기(60), 히터(70), 온도조절수단 및 압력유지수단을 포함하여 구성될 수 있다. 1, the LNG storage tank 10, the booster pump 20, the vaporizer 30, the compensation tank 40, and the recovery tank 40 are connected to the LNG storage tank 10, A transfer pump 50, a heat exchanger 60, a heater 70, a temperature control means, and a pressure maintaining means.

먼저, 상기 LNG저장탱크(10)는 LNG 추진 선박의 추진 및 보기용 엔진의 연료로 사용될 수 있는 액체 상태의 LNG를 저장하여 공급하는 구성이다. First, the LNG storage tank 10 is configured to store and supply LNG in a liquid state that can be used as fuel for an engine for propulsion and monitoring of an LNG propulsion vessel.

이때 LNG저장탱크(10)에 저장된 액체 상태의 LNG는 5~7bar의 압력과 -160℃ 이하의 온도를 가질 수 있다. At this time, the LNG in the liquid state stored in the LNG storage tank 10 may have a pressure of 5 to 7 bar and a temperature of -160 ° C. or less.

다음으로, 상기 승압펌프(20)는 LNG저장탱크(10)의 후단에 제1연결배관(L1)을 통해 연결되어 LNG저장탱크(10)로부터 공급받은 LNG의 압력을 높이는 구성이다. The booster pump 20 is connected to the rear end of the LNG storage tank 10 through a first connection pipe L1 to increase the pressure of the LNG supplied from the LNG storage tank 10. [

즉, 승압펌프(20)는 LNG를 엔진의 연료로 사용할 수 있도록 기설정된 요구압력에 대응되도록 가압하는 것이다. That is, the booster pump 20 pressurizes the LNG to correspond to a predetermined required pressure so that the LNG can be used as the fuel of the engine.

이때 승압펌프(20)는 LNG를 기설정된 요구압력에 대응되도록 14~18bar로 가압할 수 있다. At this time, the booster pump 20 may pressurize the LNG to 14 to 18 bar to correspond to a predetermined required pressure.

다음으로, 상기 기화기(30)는 승압펌프(20)의 후단에 제2연결배관(L2)을 통해 연결되어 승압펌프(20)에 의해 가압된 액체 상태의 LNG를 기화시키는 구성이다. Next, the vaporizer 30 is connected to the rear end of the booster pump 20 through a second connection pipe L2 to vaporize the LNG in the liquid state, which is pressurized by the booster pump 20.

즉, 기화기(30)는 기화시키고자 하는 액체 상태의 LNG를 내부로 통과시키고 이와 동시에 LNG 기화에 필요한 열원을 내부로 통과시키는 과정에서 액체 상태의 LNG와 기화에 필요한 열원 간의 열교환이 이루어지도록 하여 LNG를 기화시키는 것이다. That is, the vaporizer 30 passes LNG in a liquid state to be vaporized to the inside and at the same time, heat exchange between a liquid LNG and a heat source necessary for vaporization is performed in passing the heat source necessary for LNG vaporization, .

이때 기화기(30)는 액체 상태의 LNG가 입력되는 LNG입력단과, 기화된 LNG가 배출되는 LNG배출단과, 기화에 필요한 열원이 입력되는 열원인입단과, LNG를 기화시킨 열원이 배출되는 열원배출단이 구비될 수 있다. At this time, the carburetor 30 includes an LNG input end into which the LNG in the liquid state is input, an LNG output end from which the vaporized LNG is discharged, a heat source inlet through which the heat source necessary for vaporization is input, .

상기 LNG입력단은 제2연결배관(L2)과 연결되고, 상기 LNG배출단에는 기화된 LNG를 배출하는 제3연결배관(L3)이 연결되며, 상기 열원인입단에는 열원을 인입시키는 열원인입배관(L4)이 연결되고, 상기 열원배출단에는 열원을 배출하는 열원배출배관(L5)이 연결될 수 있다. The LNG input end is connected to the second connection pipe L2. The third connection pipe L3 for discharging the vaporized LNG is connected to the LNG discharge end, and the heat source inlet pipe And a heat source discharge pipe L5 for discharging a heat source may be connected to the heat source discharge end.

여기서 기화기(30)에서 LNG기화에 필요한 열원으로는 CO2 등과 같이 온도변화에 따라 상변화가 일어나고 금속에 대한 부식성이 없는 유체를 사용할 수 있다. Here, as a heat source necessary for LNG vaporization in the vaporizer 30, a phase change occurs due to a temperature change such as CO 2, and a fluid which is not corrosive to metals can be used.

상기 CO2 등과 같이 상변화를 일으키는 유체는 종래의 해수나 글리콜워터와는 달리 허용운전온도 범위에서 열용량이 상대적으로 많고 금속에 대한 부식성이 없어 에너지소비량을 크게 줄일 수 있고 부식 방지를 위한 설계를 완전히 배제할 수 있으므로 제조 및 운용에 따른 비용을 크게 절감할 수 있다. Unlike conventional seawater or glycol water, the fluid that causes a phase change such as CO 2 has a relatively large heat capacity within a permissible operation temperature range, and can not significantly corrode metals, thereby greatly reducing energy consumption. The cost of manufacture and operation can be greatly reduced.

즉, 기화기(30)는 14~18bar의 압력과 -160℃이하의 온도를 가진 액체 상태의 LNG를 LNG입력단을 통해 입력받아 LNG배출단으로 배출하고, 이와 동시에 16~22bar의 압력과 18~22℃의 온도를 가진 기체 상태의 CO2를 열원인입단을 통해 입력받아 열원배출단으로 배출하는 과정에서, 액체 상태의 LNG와 기체 상태의 CO2 간에 열교환시켜 LNG를 기화시킬 수 있다. That is, the vaporizer 30 receives the liquid LNG having a pressure of 14-18 bar and a temperature below -160 ° C. through the LNG inlet and discharges it to the LNG outlet end. At the same time, the pressure of 16-22 bar and the pressure of 18-22 The LNG can be vaporized by heat exchange between the liquid LNG and the gaseous CO 2 in the process of entering the gaseous CO 2 at a temperature of about 200 ° C. through the inlet of the heat source and discharging it to the heat source outlet.

이때 CO2와 LNG 간의 열교환에 따라 기체 상태의 CO2의 열기가 액체 상태의 LNG로 전달되면서 CO2 16~22bar의 압력과 -45~-55℃의 온도를 가진 액체 상태로, LNG는 14~18bar의 압력과 -27~-33℃의 온도를 가진 기체 상태가 상변화하게 된다. At this time, as the heat of the gaseous CO 2 delivered to the LNG in a liquid state depending on the heat exchange between the CO 2 and CO 2 is LNG With a pressure of 16 to 22 bar and a liquid temperature of -45 to -55 ° C, the LNG is phase-changed with a pressure of 14-18 bar and a temperature of -27 to -33 ° C.

그리고 기화된 LNG는 기화기(30)의 LNG배출단을 통해 제3연결배관(L3)으로 배출될 수 있고, 액화된 CO2는 기화기(30)의 열원배출단을 통해 열원배출배관(L5)으로 배출될 수 있다. The vaporized LNG can be discharged to the third connecting pipe L3 through the LNG discharge end of the vaporizer 30 and the liquefied CO 2 flows to the heat source discharge pipe L5 through the heat source discharge end of the vaporizer 30 Can be discharged.

다음으로, 상기 보상탱크(40)는 기화기(30)의 열원배출단에 연결된 열원배출배관(L5)의 단부에 연결되어 기화기(30)에서 액체 상태로 상변화된 CO2를 저장하는 구성이다. Next, the compensation tank 40 is connected to the end of the heat source discharge pipe L5 connected to the heat source discharge end of the vaporizer 30 to store the CO 2 that has been changed to the liquid state in the vaporizer 30.

이때 보상탱크(40)에는 액체 상태로 저장된 CO2에 포함된 기체성분을 분리 및 제거하는 수단이 포함될 수 있다. At this time, the compensation tank 40 may include means for separating and removing gas components contained in CO 2 stored in a liquid state.

다음으로, 상기 이송펌프(50)는 보상탱크(40)의 후단에 이송배관(L6)을 통해 연결되어 보상탱크(40)에 저장된 액체 상태의 CO2를 이송하는 구성이다. Next, the transfer pump 50 is connected to the rear end of the compensation tank 40 through a transfer pipe L6 to transfer the liquid CO 2 stored in the compensation tank 40.

즉, 이송펌프(50)는 보상탱크(40)의 내부에 저장된 액체 상태의 CO2를 LNG 기화를 위한 열원으로 계속해서 사용할 수 있도록 LNG 연료 공급 시스템 내에서 순환시키기 위한 것이다. That is, the transfer pump 50 is for circulating the liquid CO 2 stored in the compensation tank 40 in the LNG fuel supply system so as to be continuously used as a heat source for LNG vaporization.

다음으로, 상기 열교환기(60)는 이송펌프(50)의 후단에 열원이송배관(L7)을 통해 연결되어 이송펌프(50)에 의해 LNG 연료 공급 시스템 내에서 순환하는 액체 상태의 CO2를 기화시키는 구성이다. Next, the heat exchanger 60 is connected to the rear end of the transfer pump 50 through a heat source transfer pipe L7 to vaporize the liquid CO 2 circulating in the LNG fuel supply system by the transfer pump 50 .

즉, 열교환기(60)는 LNG를 기화시켜 액체 상태로 상변화된 CO2를 LNG 기화를 위한 열원으로 다시 사용할 수 있도록 액체 상태의 CO2를 가열하여 기체 상태로 상변화를 일으키게 하는 것이다. That is, the heat exchanger 60 heats CO 2 in the liquid state so that the LNG is vaporized and the CO 2 , which has been changed into the liquid state, can be used again as a heat source for LNG vaporization, thereby causing a phase change to the gaseous state.

이때 열교환기(60)는 액체 상태의 CO2를 기화시키기 위한 열원은 선박의 에엔진 등에서 발생하는 폐열을 이용할 수 있다. 즉, 엔진을 냉각시킨 냉각수로부터 엔진의 열기를 간접적으로 전달받아 액체 상태의 CO2를 가열하여 기체 상태로 상변화를 일으키는 수단이 포함될 수 있다. At this time, the heat source for vaporizing CO 2 in the liquid state may use waste heat generated in the engine or the like of the ship. That is, means for indirectly receiving the heat of the engine from the cooling water cooled the engine and heating the CO 2 in the liquid state to cause a phase change to the gaseous state may be included.

다음으로, 상기 히터(70)는 제3연결배관(L3)의 단부에 연결되어 제3연결배관(L3)을 통해 배출된 기체 상태의 LNG를 가열하여 기설정된 요구온도에 대응되게 승온시키는 구성이다. Next, the heater 70 is connected to the end of the third connection pipe L3 to heat the gaseous LNG discharged through the third connection pipe L3 to raise the temperature corresponding to a predetermined required temperature .

이때 히터(70)는 열교환기(60)의 후단에 연결된 열원공급배관(L8)과 기화기(30)의 열원입인단에 연결된 열원인입배관(L4)의 사이에서 열교환기(60)에 의해 기체 상태로 다시 상변화된 CO2의 열기를 전달받을 수 있도록 구성될 수 있다. The heater 70 is connected to the heat source supply pipe L8 connected to the rear end of the heat exchanger 60 and the heat source inlet pipe L4 connected to the heat source inlet end of the evaporator 30 by the heat exchanger 60, Lt; RTI ID = 0.0 > CO 2 < / RTI >

즉, 히터(70)는 열원공급배관(L8)을 통과하여 열원인입배관(L4)을 통해 공급되는 기체 상태의 CO2로부터 열기를 전달받아 LNG를 기설정된 요구온도인 35~45℃의 온도로 승온시킬 수 있다. That is, the heater 70 receives heat from the gaseous CO 2 supplied through the heat source supply pipe L 8 and supplied through the heat source inlet pipe L 4, and transfers the LNG to a predetermined temperature of 35 to 45 ° C. The temperature can be raised.

그리고 히터(70)의 후단에는 LNG공급배관(L9)이 연결될 수 있다. 따라서 히터(70)에 의해 35~45℃의 온도로 승온된 기체 상태의 LNG는 LNG공급배관(L9)을 통해 선박의 추진 및 보기용 엔진의 연료로 공급될 수 있다. And an LNG supply pipe L9 may be connected to a rear end of the heater 70. [ Therefore, the gaseous LNG heated to a temperature of 35 to 45 DEG C by the heater 70 can be supplied to the fuel of the propulsion and viewing engine of the ship through the LNG supply pipe L9.

여기서 LNG공급배관(L9)의 단부에는 기화기(30)와 히터(70)를 차례대로 통과한 기체 상태의 LNG 중에 포함될 수 있는 수분을 분리 및 제거하는 분리기(90)가 더 설치될 수 있다. The separator 90 may be further provided at an end of the LNG supply pipe L9 to separate and remove moisture that may be contained in the gaseous LNG passing through the vaporizer 30 and the heater 70 in order.

다음으로, 상기 고압저장탱크(80)는 도 2에 도시된 바와 같이 이송펌프(50)와 열교환기(60)의 사이에서 열원이송배관(L7)로부터 바이패스되는 제1바이패스배관(L10) 상에 연결되어 열원이송배관(L7)을 따라 이송하는 액체 상태의 CO2를 바이패스시켜 저장하는 구성이다. The high pressure storage tank 80 is connected to the first bypass pipe L10 bypassed from the heat source transfer pipe L7 between the transfer pump 50 and the heat exchanger 60 as shown in FIG. And bypasses and stores CO 2 in the liquid state transferred along the heat source transfer pipe L7.

이때 고압저장탱크(80) 전단의 제1바이패스배관(L10)에는 제1제어밸브(V1)가 설치될 수 있고. 그리고 제1바이패스배관(L10)과 열원이송배관(L7) 간의 분기점 후단의 열원이송배관(L7)에는 제2제어밸브(V2)가 설치될 수 있다. At this time, the first control valve (V1) may be installed in the first bypass pipe (L10) in the upstream of the high-pressure storage tank (80). The second control valve V2 may be installed in the heat source transfer pipe L7 at the downstream end of the branch point between the first bypass pipe L10 and the heat source transfer pipe L7.

즉, LNG 연료 공급 시스템의 운전이 멈추면 제1제어밸브(V1)가 개방되고 제2제어밸브(V2)가 폐쇄되면서 상온에서 90~110bar의 고압으로 압력이 상승하는 액체 상태의 CO2를 열원이송배관(L7)에서 제1바이패스배관(L10)으로 바이패스시켜 고압저장탱크(80)에 안전하게 저장할 수 있다. That is, when the operation of the LNG fuel supply system is stopped, the first control valve V1 is opened and the second control valve V2 is closed, so that the liquid CO 2 , which rises at a high pressure of 90 to 110 bar at room temperature, It can be safely stored in the high-pressure storage tank 80 by bypassing from the transfer pipe L7 to the first bypass pipe L10.

그리고 LNG 연료 공급 시스템의 운전 초기시 고압저장탱크(80)의 내부에 저장된 고압의 액체 상태인 CO2를 열원이송배관(L7)으로 공급하여 LNG 연료 공급 시스템의 전체 압력을 기설정된 요구압력에 대응되도록 상승시킬 수 있다. At the initial stage of operation of the LNG fuel supply system, CO 2 , which is a high-pressure liquid state stored in the high-pressure storage tank 80, is supplied to the heat source transfer pipe L 7 so that the total pressure of the LNG fuel supply system corresponds to a predetermined required pressure .

또한, 고압저장탱크(80)로부터 공급되어 LNG 연료 공급 시스템을 순환한 CO2가 보상탱크(40)에 기설정된 기준용량 이상으로 저장되면 제1제어밸브(V1)가 폐쇄되고 제2제어밸브(V2)가 개방되어 고압저장탱크(80)를 통한 CO2의 공급이 중단되면서 이송펌프(50)가 작동하는 LNG 연료 공급 시스템의 정상 운전 모드로 전환할 수 있도록 한다. When the CO 2 circulated through the LNG fuel supply system supplied from the high-pressure storage tank 80 is stored in the compensation tank 40 at a predetermined reference capacity or more, the first control valve V 1 is closed and the second control valve V2 is opened so that the supply of CO 2 through the high-pressure storage tank 80 is stopped so that the transfer pump 50 can be switched to the normal operation mode of the operating LNG fuel supply system.

한편, LNG 연료 공급 시스템 내에 CO2의 순환량이 기설정된 기준순환량보다 많거나 적으면 제1제어밸브(V1)와 제2제어밸브(V2)의 개폐 동작에 따라 LNG 연료 공급 시스템 내의 CO2가 고압저장탱크로 저장되거나 고압저장탱크에 저장된 CO2가 LNG 연료 공급 시스템으로 공급될 수 있다. On the other hand, if the amount of circulation of CO 2 in the LNG fuel supply system is larger or smaller than the preset reference circulation amount, CO 2 in the LNG fuel supply system is increased in accordance with opening / closing operations of the first control valve V 1 and the second control valve V 2 CO 2 stored in the storage tank or stored in the high-pressure storage tank may be supplied to the LNG fuel supply system.

다음으로, 상기 온도조절수단은 기화기(30)와 열교환기(60)의 사이에서 히터(70)와 병렬로 연결된 제2바이패스배관(L11) 상에 설치되어 기화기(30)에 의해 기화된 LNG의 온도를 열교환기(60)에 의해 기화된 CO2의 온도를 통해 조절하는 구성이다. The temperature control means is provided on the second bypass pipe L11 connected in parallel with the heater 70 between the vaporizer 30 and the heat exchanger 60 to supply the LNG vaporized by the vaporizer 30 Is controlled through the temperature of CO 2 vaporized by the heat exchanger (60).

이를 위해 온도조절수단은 도 2에 도시된 바와 같이 제2바이스패배관(L11) 상에 설치되는 제3제어밸브(V3)와, LNG공급배관(L9) 상에 설치되어 기화된 LNG의 온도를 감지하는 온도센서(S1)와, 온도센서(S1)에서 감지된 LNG의 온도와 기설정된 요구온도와 비교한 결과값에 따라 제3제어밸브(V3)의 개폐 작동을 제어하는 제1컨트롤러(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 2, the temperature control means includes a third control valve V3 installed on the second bead deflection pipe L11, and a third control valve V3 installed on the LNG supply pipe L9 to adjust the temperature of the vaporized LNG A first controller (not shown) for controlling opening and closing operations of the third control valve V3 in accordance with the temperature of the LNG sensed by the temperature sensor S1 and a result of comparing the temperature of the LNG with a predetermined required temperature, Time).

즉, 온도조절수단은 온도센서(S1)에 의해 감지된 LNG의 온도가 기설정된 요구온도보다 낮으면 제3제어밸브(V3)를 폐쇄하여 기화된 CO2를 히터(70) 측으로 공급하여 LNG의 온도를 승온시킬 수 있다. That is, when the temperature of the LNG sensed by the temperature sensor S1 is lower than the preset required temperature, the temperature control means closes the third control valve V3 to supply the vaporized CO 2 to the heater 70, The temperature can be raised.

이와 달리 온도센서(S1)에 의해 감지된 LNG의 온도가 기설정된 요구온도에 부합되면 제3제어밸브(V3)를 개방하여 기화된 CO2를 제2바이패스배관(L11)으로 바이패스시켜 LNG의 온도를 유지시킬 수 있다. Alternatively, if the temperature of the LNG sensed by the temperature sensor S1 meets the preset required temperature, the third control valve V3 is opened to bypass the vaporized CO 2 to the second bypass pipe L11, Can be maintained.

마지막으로, 상기 압력유지수단은 LNG 연료 공급 시스템 내에서 순환되는 CO2의 저압 및 저온으로 인해 서리가 발생하는 아이싱 현상을 방지하기 위해 LNG 연료 공급 시스템 내의 전체 압력을 18~22bar로 유지시키는 구성이다. Lastly, the pressure maintaining means is configured to maintain the total pressure in the LNG fuel supply system at 18 to 22 bar in order to prevent frost-induced icing due to low pressure and low temperature of CO 2 circulated in the LNG fuel supply system .

이를 위해 압력유지수단은 도 2에 도시된 바와 같이 열원공급배관(L8)을 따라 공급되는 CO2의 압력을 감지하는 압력센서(S2)와, 보상탱크(40)의 후단과 열교환기(60)의 전단을 연결하는 제3바이패스배관(L12)과, 제3바이패스배관(L12)에 설치되는 제4제어밸브(V4)와, 압력탱크(80) 후단의 제1바이스패배관(L10)에 설치되는 제5제어밸브(V5)와, 압력센서(S2)에 의해 감지된 CO2의 압력을 기설정된 요구압력과 비교한 결과값에 따라 제4제어밸브(V4)와 제5제어밸브(V5)의 개폐 작동을 제어하는 제2컨트롤러(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 2, the pressure maintaining means includes a pressure sensor S2 for sensing the pressure of CO 2 supplied along the heat source supply pipe L8, a pressure sensor S2 for detecting the pressure of the CO 2 supplied to the heat exchanger 60, A fourth control valve V4 provided at the third bypass pipe L12 and a first bypass deflection pipe L10 at the rear end of the pressure tank 80. The third bypass pipe L12 connects the front ends of the pressure tank 80, A fourth control valve V4 and a fifth control valve V5 according to a result of comparing the pressure of CO 2 sensed by the pressure sensor S2 with a predetermined required pressure, And a second controller (not shown) for controlling the opening and closing operations of the first and second switches V5 and V5.

즉, 압력유지수단은 압력센서(S2)를 통해 감지된 CO2의 압력이 기설정된 요구압력보다 높으면 제4제어밸브(V4)를 개방하고 제5제어밸브(V5)를 폐쇄시켜 CO2의 압력을 유지시킬 수 있다. That is, the pressure holding means to close a pressure sensor (S2) the pressure of the CO 2 group is higher than the set pressure required opening of the fourth control valve (V4) and fifth control valve (V5) detected by the pressure of the CO 2 Can be maintained.

이와 달리 압력센서(S2)를 통해 감지된 CO2의 압력이 기설정된 요구압력보다 낮으면 제5제어밸브(V5)를 개방하고 제4제어밸브(V4)를 폐쇄시켜 CO2의 압력을 기설정된 요구압력으로 상승시킬 수 있다. Alternatively, if the pressure of the CO 2 sensed through the pressure sensor S2 is lower than the preset required pressure, the fifth control valve V5 is opened and the fourth control valve V4 is closed to set the pressure of the CO 2 It can be raised to the required pressure.

이상과 같이 본 발명은 상변화를 일으키는 유체를 열원으로 사용하여 LNG를 기화시킴에 따라 시스템에서 요구하는 열원의 유량을 크게 줄일 수 있으므로 에너지소비량을 줄여 시스템 운용 비용을 절감할 수 있다. As described above, according to the present invention, the LNG is vaporized by using the fluid causing the phase change as a heat source, so that the flow rate of the heat source required by the system can be greatly reduced, so that the energy consumption can be reduced and the system operation cost can be reduced.

상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다. The above-described embodiments are merely illustrative, and various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should include not only the above embodiments but also various other modified embodiments according to the technical idea of the invention described in the following claims.

10: LNG저장탱크
20: 승압펌프
30: 기화기
40: 보상탱크
50: 이송펌프
60: 열교환기
70: 히터
80: 고압저장탱크
90: 분리기
L1: 제1연결배관
L2: 제2연결배관
L3: 제3연결배관
L4: 열원인입배관
L5: 열원배출배관
L6: 이송배관
L7: 열원이송배관
L8: 열원공급배관
L9: LNG공급배관
L10: 제1바이패스배관
L11: 제2바이패스배관
L12: 제3바이패스배관
V1: 제1제어밸브
V2: 제2제어밸브
V3: 제3제어밸브
V4: 제4제어밸브
V5: 제5제어밸브
S1: 온도센서
S2: 압력센서
10: LNG storage tank
20: Booster pump
30: vaporizer
40: compensation tank
50: Feed pump
60: heat exchanger
70: heater
80: High pressure storage tank
90: separator
L1: first connection pipe
L2: second connection piping
L3: Third connection piping
L4: Heat source inlet piping
L5: Heat source exhaust pipe
L6: Transfer piping
L7: Heat source transfer pipe
L8: Heat source supply piping
L9: LNG supply piping
L10: First bypass piping
L11: Second bypass piping
L12: Third bypass piping
V1: first control valve
V2: the second control valve
V3: Third control valve
V4: fourth control valve
V5: fifth control valve
S1: Temperature sensor
S2: Pressure sensor

Claims (8)

LNG를 기화시켜 엔진의 연료로 공급하는 LNG 추진 선박의 연료 공급 시스템에 있어서, 상변화를 일으키는 유체를 상기 LNG의 기화를 위한 열원으로 사용하는 것으로서,
상기 LNG가 입력되는 LNG입력단과, 기화된 상기 LNG가 배출되는 LNG배출단과, 기화에 필요한 상기 유체가 입력되는 열원인입단과, 상기 LNG를 기화시킨 상기 유체가 배출되는 열원배출단이 구비되어 상기 LNG를 상기 유체의 열기로 기화시키는 기화기;
상기 열원배출단과는 열원배출배관에 의해 연결되어 상기 기화기에서 액화된 상기 유체를 저장하는 보상탱크;
상기 보상탱크와는 이송배관에 의해 연결되어 상기 보상탱크에 저장된 상기 유체를 이송하는 이송펌프;
상기 이송펌프와는 열원이송배관에 의해 연결되어 상기 이송펌프에 의해 이송된 상기 유체를 기화시키는 열교환기;
상기 이송펌프와 상기 열교환기의 사이에서 병렬로 연결되게 상기 열원이송배관 상에 제1바이패스배관에 의해 연결되어 액화된 상기 유체를 상온에서 액체 상태로 보관하는 고압저장탱크;
상기 열교환기와는 열원공급배관에 의해 연결되어 상기 열교환기에 의해 기화된 상기 유체의 열기를 이용하여 액화된 상기 LNG를 승온시키는 히터;
상기 기화기와 상기 열교환기의 사이에서 상기 히터와 병렬로 연결되어 기화된 상기 LNG의 온도를 기화된 상기 유체의 열기로 조절하는 온도조절수단;을 포함하고,
상기 온도조절수단은
상기 히터와 병렬로 연결된 제2바이패스배관 상에 설치되어 개폐 동작에 따라 상기 히터에 의해 기화된 유체를 상기 제2바이패스배관을 통해 상기 기화기 또는 상기 히터로 공급되도록 제어하는 제어밸브;
상기 기화기에 의해 기화된 상기 LNG의 온도를 감지하는 온도센서; 및
상기 온도센서에서 감지된 상기 LNG의 온도와 기설정된 요구온도와 비교한 결과값에 따라 상기 제어밸브의 개폐 작동을 제어하는 컨트롤러;로 구성되는 것을 특징으로 하는 상변화를 일으키는 유체를 이용한 LNG 연료 공급 시스템.
A fuel supply system for an LNG propulsion vessel in which LNG is vaporized and supplied as fuel to an engine, wherein a fluid causing phase change is used as a heat source for vaporizing the LNG,
A LNG input end into which the LNG is input, an LNG output end from which the vaporized LNG is discharged, a heat input end in which the fluid required for vaporization is input, and a heat source discharge end through which the fluid vaporized by the LNG is discharged, A vaporizer for vaporizing LNG into the heat of the fluid;
A compensation tank connected to the heat source discharge stage by a heat source discharge pipe to store the fluid liquefied in the vaporizer;
A transfer pump connected to the compensation tank by a transfer pipe for transferring the fluid stored in the compensation tank;
A heat exchanger connected to the transfer pump by a heat source transfer pipe to vaporize the fluid transferred by the transfer pump;
A high pressure storage tank connected to the heat source transfer pipe by a first bypass pipe so as to be connected in parallel between the transfer pump and the heat exchanger and storing the fluid in a liquid state at room temperature;
A heater connected to the heat exchanger by a heat source supply pipe to heat the LNG liquefied using the heat of the fluid vaporized by the heat exchanger;
And temperature adjusting means connected between the vaporizer and the heat exchanger in parallel with the heater to adjust the temperature of the vaporized LNG to the heat of the vaporized fluid,
The temperature control means
A control valve installed on a second bypass pipe connected in parallel with the heater to control the fluid vaporized by the heater to be supplied to the vaporizer or the heater through the second bypass pipe in accordance with opening and closing operations;
A temperature sensor for sensing the temperature of the LNG vaporized by the vaporizer; And
And a controller for controlling the opening and closing operation of the control valve according to a result of comparing the temperature of the LNG detected by the temperature sensor with a preset required temperature, wherein the LNG fuel supply system.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 상변화를 일으키는 유체는
CO2인 것을 특징으로 하는 상변화를 일으키는 유체를 이용한 LNG 연료 공급 시스템.
The method according to claim 1,
The fluid causing the phase change
LNG fuel supply system using a fluid that causes a phase change, characterized in that CO 2.
제1항에 있어서,
상기 히터의 후단에 연결되어 기화된 상기 LNG에 포함될 수 있는 수분을 분리 및 제거하는 분리기;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 상변화를 일으키는 유체를 이용한 LNG 연료 공급 시스템.
The method according to claim 1,
And a separator connected to a rear end of the heater to separate and remove moisture contained in the vaporized LNG.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 열교환기는
상기 엔진을 냉각시킨 냉각수로부터 열기를 전달받아 상기 유체를 기화시키는 것을 특징으로 하는 상변화를 일으키는 유체를 이용한 LNG 연료 공급 시스템.
The method according to claim 1,
The heat exchanger
And the fluid is vaporized by receiving heat from the cooling water cooled by the engine.
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