KR102066635B1 - BOG Reliquefaction System for Vessels and Method of Discharging Lubrication Oil in the Same - Google Patents

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Abstract

선박용 증발가스 재액화 시스템이 개시된다.
상기 선박용 증발가스 재액화 시스템은, 증발가스를 압축시키는 다단압축기; 상기 다단압축기에 의해 압축되기 전의 저온 증발가스를 냉매로 사용하여, 상기 다단압축기의 무급유단에 의해 압축된 증발가스를 열교환시켜 냉각시키는 열교환기; 상기 열교환기의 고온 유로 상류에 설치되어, 상기 열교환기로 보내지는 증발가스에 섞인 윤활유를 걸러내는 제3 필터; 및 상기 열교환기에 의해 냉각된 유체를 감압시키는 감압장치;를 포함하고, 상기 다단압축기는 전단을 구성하는 무급유단과, 후단을 구성하는 급유단과, 상기 무급유단과 상기 급유단 사이에 설치되는 역류방지부를 포함하고, 상기 역류방지부는, 증발가스의 역류를 방지하는 제1 체크밸브를 포함한다.
A boil off gas reliquefaction system is disclosed.
The ship boil-off gas reliquefaction system, the multi-stage compressor for compressing the boil-off gas; A heat exchanger that heats and cools the boil-off gas compressed by the oil-free stage of the multi-stage compressor by using the low-temperature evaporated gas before being compressed by the multi-stage compressor as a refrigerant; A third filter installed upstream of the high temperature flow path of the heat exchanger to filter lubricant oil mixed with the boil-off gas sent to the heat exchanger; And a decompression device for depressurizing the fluid cooled by the heat exchanger, wherein the multistage compressor includes an oilless stage constituting a front end, an oil lubrication stage constituting a rear end, and a backflow prevention unit installed between the oilless stage and the oil lubricating end. The backflow prevention part includes a first check valve for preventing backflow of the boil-off gas.

Figure R1020180078643
Figure R1020180078643

Description

선박용 증발가스 재액화 시스템 및 상기 시스템 내의 윤활유 배출 방법{BOG Reliquefaction System for Vessels and Method of Discharging Lubrication Oil in the Same}BOG Reliquefaction System for Vessels and Method of Discharging Lubrication Oil in the Same}

본 발명은 저장탱크 내부에서 생성되는 증발가스 중 엔진의 연료로 사용되고 남은 증발가스를 재액화시키는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system for re-liquefying the remaining boil-off gas used as the fuel of the engine of the boil-off gas generated inside the storage tank.

근래, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 가스를 저온에서 액화시킨 액화가스는 가스에 비해 부피가 매우 작아지므로 저장 및 이송 효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 또한, 액화천연가스를 비롯한 액화가스는 액화공정 중에 대기오염 물질을 제거하거나 줄일 수 있어, 연소시 대기오염 물질 배출이 적은 친환경 연료로도 볼 수 있다. Recently, the consumption of liquefied gas such as liquefied natural gas (Liquefied Natural Gas, LNG) is increasing worldwide. Liquefied gas liquefied gas at low temperature has the advantage that the storage and transport efficiency can be improved because the volume is very small compared to the gas. In addition, liquefied gas, including liquefied natural gas can remove or reduce air pollutants during the liquefaction process, it can be seen as an environmentally friendly fuel with less emissions of air pollutants during combustion.

액화천연가스는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -162℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 가진다. 따라서, 천연가스를 액화시켜 이송할 경우 매우 효율적으로 이송할 수 있게 된다.Liquefied natural gas is a colorless and transparent liquid obtained by liquefying natural gas containing methane as a main component at about -162 ℃, and has a volume of about 1/600 compared with natural gas. Therefore, when liquefied and transported natural gas can be transported very efficiently.

그러나 천연가스의 액화 온도는 상압 -162 ℃의 극저온이므로, 액화천연가스는 온도변화에 민감하여 쉽게 증발된다. 이로 인해 액화천연가스를 저장하는 저장탱크에는 단열처리를 하지만, 외부의 열이 저장탱크에 지속적으로 전달되므로 액화천연가스 수송과정에서 저장탱크 내에서는 지속적으로 액화천연가스가 자연 기화되면서 증발가스(Boil-Off Gas, BOG)가 발생한다. 이는 에탄 등 다른 저온 액화가스의 경우에도 마찬가지이다.However, since the liquefaction temperature of natural gas is a cryogenic temperature of -162 ℃, liquefied natural gas is easily evaporated because it is sensitive to temperature changes. As a result, the storage tank storing the liquefied natural gas is insulated. However, since the external heat is continuously transferred to the storage tank, the natural gas is continuously vaporized in the storage tank during the transport of the liquefied natural gas. -Off Gas, BOG) occurs. The same applies to other low temperature liquefied gases such as ethane.

증발가스는 일종의 손실로서 수송효율에 있어서 중요한 문제이다. 또한, 저장탱크 내에 증발가스가 축적되면 탱크 내압이 과도하게 상승할 수 있어, 심하면 탱크가 파손될 위험도 있다. 따라서, 저장탱크 내에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위한 다양한 방법이 연구되는데, 최근에는 증발가스의 처리를 위해, 증발가스를 재액화하여 저장탱크로 복귀시키는 방법, 증발가스를 선박의 엔진 등 연료수요처의 에너지원으로 사용하는 방법 등이 사용되고 있다.Boil-off gas is a kind of loss and is an important problem in transportation efficiency. In addition, when boil-off gas is accumulated in the storage tank, the internal pressure of the tank may be excessively increased, and there is also a risk that the tank may be damaged. Accordingly, various methods for treating the boil-off gas generated in the storage tank have been studied. In recent years, for the treatment of the boil-off gas, a method of re-liquefying the boil-off gas to return to the storage tank, and returning the boil-off gas to the fuel of a ship engine The method used as an energy source of a consumer is used.

증발가스를 재액화하기 위한 방법으로는 별도의 냉매를 이용한 냉동 사이클을 구비하여 증발가스를 냉매와 열교환하여 재액화하는 방법, 및 별도의 냉매가 없이 증발가스 자체를 냉매로 하여 재액화하는 방법 등이 있다. 특히, 후자의 방법을 채용한 시스템을 부분 재액화 시스템(Partial Re-liquefaction System, PRS)이라고 한다.As a method for reliquefaction of the boil-off gas, a refrigeration cycle using a separate refrigerant is provided to re-liquefy the boil-off gas by exchanging the boil-off gas with the refrigerant, and a method of re-liquefying the boil-off gas itself as a refrigerant without a separate refrigerant. There is this. In particular, a system employing the latter method is called a Partial Re-liquefaction System (PRS).

한편, 일반적으로 선박에 사용되는 엔진 중 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 엔진으로 DF 엔진(DFDE(Dual Fuel Diesel Electric), DFDG(Dual Fuel Diesel Generator)), ME-GI 엔진 등의 가스연료엔진이 있다.On the other hand, gas engines such as DFDE (Dual Fuel Diesel Electric), DFDG (Dual Fuel Diesel Generator), and ME-GI engines are used as engines that can use natural gas as fuel. have.

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

ME-GI 엔진은, 2행정으로 구성되며, 300bar 부근의 고압 천연가스를 피스톤의 상사점 부근에서 연소실에 직접 분사하는 디젤 사이클(Diesel Cycle)을 채택하고 있다. 최근에는 연료 효율 및 추진 효율이 더 좋은 ME-GI 엔진에 대한 관심이 커지고 있는 추세이다.The ME-GI engine is composed of two strokes and employs a diesel cycle that directly injects high pressure natural gas near 300 bar into the combustion chamber near the top dead center of the piston. Recently, there is a growing interest in ME-GI engines with better fuel efficiency and propulsion efficiency.

증발가스 자체를 냉매로 사용하는 증발가스 재액화 시스템에서는 재액화 효율을 위해 증발가스를 대략 150 bar 이상의 고압으로 압축시킬 필요가 있고, ME-GI 엔진 등의 고압 엔진을 주엔진으로 채용하는 경우 엔진에서 요구하는 연료의 압력을 충족시키기 위해 증발가스를 대략 300 bar 정도의 고압으로 압축시킬 필요가 있다.In the boil-off gas reliquefaction system using boil-off gas itself as a refrigerant, it is necessary to compress the boil-off gas to a high pressure of about 150 bar or more for re-liquefaction efficiency, and when a high-pressure engine such as a ME-GI engine is employed as the main engine It is necessary to compress the boil-off gas to a high pressure of about 300 bar in order to meet the pressure of the fuel required in the

증발가스를 150 내지 300 bar의 고압으로 압축시키기 위한 고압 압축기는, 실린더의 마모 방지 및 수명 연장 등을 위해서 윤활유의 사용이 불가피하다. 실린더에 공급된 윤활유는 고압 압축기에 의해 압축된 증발가스에 섞여, 배관이나 장치 내부에 쌓여 고장을 일으킬 수 있고, 특히 증발가스 재액화를 위한 열교환시에 증발가스보다 오일이 먼저 응축이 되어 열교환기의 유로를 막을 수 있다는 문제점이 있다.In the high pressure compressor for compressing the boil-off gas to a high pressure of 150 to 300 bar, it is inevitable to use lubricating oil for preventing the wear of the cylinder and extending the life. Lubricant supplied to the cylinder is mixed with the boil-off gas compressed by the high-pressure compressor and accumulated in the pipe or the device, which can cause a breakdown.In particular, during heat exchange for re-liquefaction of the boil-off gas, the oil condenses before the boil-off gas, so There is a problem that can block the flow path.

증발가스에 섞인 윤활유가 배관이나 장치 내부에 쌓이거나 열교환기의 유로를 막는 현상을 방지하기 위하여, 종래에는 오일 분리기나 오일 필터에 의해 증발가스에 섞인 윤활유를 걸러낸 후에 열교환기 등의 장치로 공급하는 방법을 채택하였다.In order to prevent the lubricating oil mixed with the boil-off gas from accumulating inside the piping or the device or clogging the flow path of the heat exchanger, the lubricating oil mixed with the boil-off gas is filtered by an oil separator or an oil filter and then supplied to a heat exchanger or the like. The method was adopted.

본 발명에서는 증발가스에 섞인 윤활유에 의한 문제점을 보다 근본적으로 해결하기 위해, 부분적으로 무급유식 실린더를 포함하는 다단압축기를 활용한 선박용 증발가스 재액화 시스템과 윤활유 배출 방법을 제공하고자 한다.In the present invention, in order to more fundamentally solve the problems caused by the lubricating oil mixed with the boil-off gas, to provide a marine boil-off gas reliquefaction system and lubricating oil discharge method using a multi-stage compressor including a partially oil-free cylinder.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 증발가스를 압축시키는 다단압축기; 상기 다단압축기에 의해 압축되기 전의 저온 증발가스를 냉매로 사용하여, 상기 다단압축기의 무급유단에 의해 압축된 증발가스를 열교환시켜 냉각시키는 열교환기; 상기 열교환기의 고온 유로 상류에 설치되어, 상기 열교환기로 보내지는 증발가스에 섞인 윤활유를 걸러내는 제3 필터; 및 상기 열교환기에 의해 냉각된 유체를 감압시키는 감압장치;를 포함하고, 상기 다단압축기는 전단을 구성하는 무급유단과, 후단을 구성하는 급유단과, 상기 무급유단과 상기 급유단 사이에 설치되는 역류방지부를 포함하고, 상기 역류방지부는, 증발가스의 역류를 방지하는 제1 체크밸브를 포함하는, 선박용 증발가스 재액화 시스템이 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a multi-stage compressor for compressing the boil-off gas; A heat exchanger for heat-exchanging and cooling the boil-off gas compressed by the oilless stage of the multi-stage compressor by using the low-temperature evaporated gas before being compressed by the multi-stage compressor as a refrigerant; A third filter installed upstream of the high temperature flow path of the heat exchanger to filter lubricant oil mixed with the boil-off gas sent to the heat exchanger; And a decompression device for depressurizing the fluid cooled by the heat exchanger, wherein the multistage compressor includes an oilless stage constituting a front end, an oil lubrication stage constituting a rear end, and a backflow prevention unit installed between the oilless stage and the oil lubricating end. And, the backflow prevention unit is provided with a boil-off boil-off gas reliquefaction system including a first check valve for preventing the backflow of the boil-off gas.

상기 역류방지부는, 상기 제1 체크밸브 상류에 설치되어 증발가스에 포함된 윤활유를 걸러내는 제1 필터를 더 포함할 수 있다.The backflow prevention unit may further include a first filter installed upstream of the first check valve to filter out lubricating oil contained in the boil-off gas.

상기 역류방지부는, 상기 제1 필터 상류에 설치되어 증발가스의 역류를 방지하는 제2 체크밸브를 더 포함할 수 있다.The backflow prevention unit may further include a second check valve installed upstream of the first filter to prevent backflow of the boil-off gas.

상기 선박용 증발가스 재액화 시스템은, 상기 제3 필터 상류 및 하류에 각각 설치되는 차단밸브를 더 포함할 수 있다.The ship boil-off gas reliquefaction system may further include a shutoff valve installed respectively upstream and downstream of the third filter.

상기 선박용 증발가스 재액화 시스템은, 상기 다단압축기의 무급유단에 의해 압축된 증발가스를 상기 제3 필터를 우회하여 상기 열교환기의 고온 유로로 보내는 제1 우회라인을 더 포함할 수 있다.The ship boil-off gas reliquefaction system may further include a first bypass line for sending the boil-off gas compressed by the oil-free stage of the multistage compressor to bypass the third filter to a high temperature flow path of the heat exchanger.

상기 다단압축기는 6단으로 구성될 수 있다.The multistage compressor may be composed of six stages.

상기 무급유단은 5단으로 구성될 수 있다.The oilless stage may be composed of five stages.

상기 무급유단은 증발가스를 100 barg 내지 250 barg로 압축시킬 수 있다.The oilless stage may compress the boil-off gas to 100 barg to 250 barg.

상기 무급유단은 증발가스를 150 barg로 압축시킬 수 있다.The oilless stage may compress the boil-off gas to 150 barg.

상기 선박용 증발가스 재액화 시스템은, 상기 급유단 하류에 설치되어 증발가스에 포함된 윤활유를 걸러내는 제2 필터를 더 포함할 수 있다.The vessel boil-off gas liquefaction system may further include a second filter installed downstream of the oil feed stage to filter lubricant oil contained in the boil-off gas.

상기 급유단에 의해 압축된 증발가스는 제1 엔진으로 공급될 수 있다.The boil-off gas compressed by the oil supply stage may be supplied to the first engine.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 증발가스 재액화시에 열교환기에서 냉매로 사용되는 증발가스를, 제2 우회라인에 의해 열교환기를 우회시킨 후 다단압축기로 공급하고, 상기 다단압축기의 무급유단에 의해 압축된 증발가스를 상기 열교환기의 고온 유로로 공급하여, 응축 또는 응고된 윤활유를 녹이거나 점도를 낮춰 배출시키며, 상기 열교환기의 고온 유로를 통과한 증발가스는 기액분리기로 보내지고, 상기 다단압축기는 전단을 구성하는 무급유단과, 후단을 구성하는 급유단과, 상기 무급유단과 상기 급유단 사이에 설치되는 역류방지부를 포함하는, 윤활유 배출 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, the boil-off gas used as a refrigerant in the heat exchanger at the time of re-liquefaction of the boil-off gas, bypass the heat exchanger by a second bypass line and then supply to the multistage compressor, the multi-stage The evaporated gas compressed by the oilless stage of the compressor is supplied to the hot flow path of the heat exchanger to dissolve condensed or solidified lubricant or lower the viscosity, and the evaporated gas passed through the hot flow path of the heat exchanger is a gas-liquid separator. The multi-stage compressor is provided, the lubricating oil discharge method comprising a non-lubrication stage constituting the front end, the lubrication stage constituting the rear end, and a backflow prevention unit provided between the lubrication stage and the oil supply stage.

상기 기액분리기 내부에 녹거나 점도가 낮아진 윤활유가 모일 수 있으며, 상기 기액분리기 내부에 모인 윤활유는 외부로 배출될 수 있다.Lubricating oil dissolved in the gas-liquid separator or lower in viscosity may be collected, and the lubricant oil collected in the gas-liquid separator may be discharged to the outside.

상기 열교환기의 고온 유로 및 상기 기액분리기를 통과한 증발가스를 다시 제2 우회라인으로 보내, 응축 또는 응고된 윤활유를 녹이거나 점도를 낮춰 배출시키는 동안 증발가스를 순환시킬 수 있다.The boil-off gas passing through the high-temperature flow path of the heat exchanger and the gas-liquid separator may be sent to the second bypass line to circulate the boil-off gas while discharging the condensed or solidified lubricant or lowering the viscosity.

응축 또는 응고된 윤활유를 녹이거나 점도를 낮춰 배출시키는 동안에 증발가스를 엔진에 연료로 공급할 수 있다.Boil-off gas may be fueled to the engine while the condensed or solidified lubricant is dissolved or the viscosity is reduced.

본 발명에 의하면, 다단압축기 내부의 급유단과 무급유단 사이에 역류방지부를 포함하여, 급유단에서 공급된 윤활유가 무급유단으로 흘러 들어가지 않도록 할 수 있다.According to the present invention, it is possible to prevent the lubricant oil supplied from the oil supply stage from flowing into the oil supply stage by including a backflow prevention portion between the oil supply stage and the oilless stage in the multistage compressor.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 리던던시(Redundancy) 목적으로 설치된 다단압축기를 활용하여, 재액화되는 증발가스의 유량과 열교환기에서 냉매로 사용되는 증발가스의 유량을 증가시켜, 재액화량을 증가시킬 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by utilizing a multi-stage compressor installed for redundancy purposes, the flow rate of the re-liquefied evaporated gas and the flow rate of the evaporated gas used as the refrigerant in the heat exchanger are increased, thereby increasing the amount of reliquefaction. You can.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 선박용 증발가스 재액화 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 선박용 증발가스 재액화 시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 선박용 증발가스 재액화 시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 선박용 증발가스 재액화 시스템의 개략도이다.
1 is a schematic diagram of a boil-off gas reliquefaction system according to a first preferred embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of a boil-off gas reliquefaction system according to a second preferred embodiment of the present invention.
3 is a schematic view of a boil-off gas reliquefaction system according to a third preferred embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram of a boil-off gas reliquefaction system according to a fourth preferred embodiment of the present invention.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명은, 천연가스를 연료로 사용하는 엔진을 탑재한 선박 및 액화가스 저장탱크를 포함하는 선박 등에 다양하게 응용되어 적용될 수 있다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention can be applied to various applications, such as a ship equipped with an engine using natural gas as a fuel and a ship including a liquefied gas storage tank. In addition, the following examples may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

또한, 본 발명의 각 라인에서의 유체는, 시스템의 운용 조건에 따라, 액체 상태, 기액 혼합 상태, 기체 상태, 초임계유체 상태 중 어느 하나의 상태일 수 있다.In addition, the fluid in each line of the present invention may be in any one of a liquid state, a gas-liquid mixed state, a gas state, and a supercritical fluid state, depending on the operating conditions of the system.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 바람직한 제1 내지 제3 실시예에 따른 선박용 증발가스 재액화 시스템의 개략도이다.1 to 3 are schematic views of a boil-off gas reliquefaction system according to the first to third embodiments of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 선박용 증발가스 재액화 시스템은, 열교환기(100), 다단압축기(200), 및 감압장치(300)를 포함한다.1 to 3, the vessel boil-off gas reliquefaction system of the present invention includes a heat exchanger 100, a multi-stage compressor 200, and a decompression device 300.

열교환기(100)는, 저온의 증발가스를 냉매로 사용하여, 다단압축기(200)에 의해 압축된 증발가스를 열교환시켜 냉각시킨다. 열교환기(100)에서 냉매로 사용되는 저온의 증발가스는, 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스일 수 있으며, 열교환기(100)에서 냉매로 사용된 증발가스는 다단압축기(200)로 보내진다.The heat exchanger 100 uses a low-temperature evaporated gas as a refrigerant, and heats and cools the evaporated gas compressed by the multistage compressor 200. The low temperature evaporated gas used as the refrigerant in the heat exchanger 100 may be an evaporated gas discharged from the storage tank T, and the evaporated gas used as the refrigerant in the heat exchanger 100 is sent to the multistage compressor 200. Lose.

다단압축기(200)에 의해 압축된 증발가스는 제1 엔진(E1)의 연료로 사용되고, 제1 엔진(E1)의 연료로 사용되지 않은 잉여 증발가스는 열교환기(100)로 보내져 재액화 과정을 거치게 된다.The boil-off gas compressed by the multi-stage compressor 200 is used as the fuel of the first engine E1, and the excess boil-off gas not used as the fuel of the first engine E1 is sent to the heat exchanger 100 to perform the reliquefaction process. Going through.

감압장치(300)는, 다단압축기(200)에 의해 압축된 후 열교환기(100)에 의해 냉각된 증발가스를 감압시킨다. 감압장치(300)는 줄-톰슨 밸브 등의 팽창밸브일 수도 있고, 팽창기(Expander)일 수도 있다.The decompression device 300 depressurizes the boil-off gas cooled by the heat exchanger 100 after being compressed by the multistage compressor 200. The decompression device 300 may be an expansion valve such as a Joule-Thompson valve or may be an expander.

다단압축기(200)에 의한 압축과정과, 열교환기(100)에 의한 냉각과정과, 감압장치(300)에 의한 감압과정을 거친 증발가스는 일부 또는 전부가 재액화된다.The evaporated gas that has undergone the compression process by the multistage compressor 200, the cooling process by the heat exchanger 100, and the pressure reduction process by the decompression device 300 is partially or completely reliquefied.

본 실시예의 선박용 증발가스 재액화 시스템은, 감압장치(300) 하류에 설치되어, 재액화된 액화가스와 증발가스로 남아 있는 증발가스(플래시 가스를 포함)를 분리하는 기액분리기(400)를 더 포함할 수 있다. 기액분리기(400)에 의해 분리된 액화가스는 저장탱크(T)로 보내질 수 있고, 기액분리기(400)에 의해 분리된 증발가스는 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스와 합류되어 열교환기(100)에서 냉매로 사용될 수 있다.The vessel boil-off liquefaction system of the present embodiment further includes a gas-liquid separator 400 installed downstream of the decompression device 300 to separate the liquefied liquefied gas and the boil-off gas (including the flash gas) remaining as the boil-off gas. It may include. The liquefied gas separated by the gas-liquid separator 400 may be sent to the storage tank T, and the boil-off gas separated by the gas-liquid separator 400 is joined with the boil-off gas discharged from the storage tank T to exchange heat. 100 may be used as the refrigerant.

다단압축기(200)는, 무급유단(210), 급유단(220), 및 역류방지부(230)를 포함한다. 다단압축기(200)에 의해 압축된 증발가스는 제1 엔진(E1)의 연료로 사용되고, 제1 엔진(E1)에서 사용되지 않은 잉여 증발가스가 열교환기(100)로 보내져 재액화 과정을 거치게 된다.The multistage compressor 200 includes an oilless end 210, an oil supply end 220, and a backflow prevention unit 230. The boil-off gas compressed by the multi-stage compressor 200 is used as a fuel of the first engine E1, and the excess boil-off gas not used in the first engine E1 is sent to the heat exchanger 100 to undergo a reliquefaction process. .

무급유단(210)은 다단압축기(200)의 전단을 구성하며, 무급유식 실린더(211)를 포함한다. 무급유단(210)은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 다수개의 무급유식 실린더(211)와, 다수개의 무급유식 실린더(211) 하류에 각각 설치되는 다수개의 냉각기(212)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 무급유단(210)이 5개의 무급유식 실린더(211)를 포함하는 것을 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The oilless stage 210 constitutes a front end of the multistage compressor 200 and includes an oilless cylinder 211. The oilless stage 210 may include a plurality of oilless cylinders 211 and a plurality of coolers 212 respectively installed downstream of the plurality of oilless cylinders 211 as shown in FIGS. have. In the present exemplary embodiment, the oilless end 210 includes five oilless cylinders 211, but is not limited thereto.

급유단(220)은 다단압축기(200)의 후단을 구성하며, 급유식 실린더(221)를 포함한다. 급유단(220)은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 급유식 실린더(221) 하류에 설치되는 냉각기(222)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 급유단(220)이 한 개의 급유식 실린더(221)를 포함하는 것을 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 급유단(220)은 필요에 따라 다수개의 급유식 실린더(221) 및 다수개의 냉각기(222)를 포함할 수도 있다.The oil supply stage 220 constitutes a rear end of the multistage compressor 200 and includes an oil supply cylinder 221. The oil supply stage 220 may include a cooler 222 installed downstream of the oil supply cylinder 221 as shown in FIGS. 1 to 3. In the present exemplary embodiment, the oil supply stage 220 includes one oil supply cylinder 221, but is not limited thereto. The oil supply terminal 220 may include a plurality of oil supply cylinders 221 and a plurality of oil supply cylinders as necessary. May include two coolers 222.

각 실린더는 다단압축기(200)의 '단'의 의미를 가진다.Each cylinder has a meaning of 'stage' of the multistage compressor 200.

본 발명에서는, 무급유단(210)을 통과한 증발가스가 분기하여 열교환기(100)로 보내져 재액화 과정을 거치고, 무급유단(210)을 통과한 후 추가로 급유단(220)을 통과한 증발가스가 제1 엔진(E1)의 연료로 공급된다.In the present invention, the evaporation gas passed through the oil-free stage 210 is branched and sent to the heat exchanger 100 undergoes a reliquefaction process, after passing through the oil-free stage 210 further evaporated through the oil feed stage 220 Gas is supplied to the fuel of the first engine E1.

본 발명과 같이 증발가스 자체를 냉매로 사용하는 증발가스 재액화 시스템에서, 실제 적용 가능한 수준의 재액화 효율 및 재액화량을 확보하기 위하여는, 대략 100 barg 내지 250 barg, 바람직하게는 대략 150 barg로 증발가스를 압축시킬 필요가 있다.In the boil-off gas reliquefaction system using the boil-off gas itself as a refrigerant, in order to ensure a practically applicable level of re-liquefaction efficiency and the amount of re-liquefaction, it is about 100 barg to 250 barg, preferably about 150 barg It is necessary to compress the boil off gas.

따라서, 본 발명에서는, 무급유단(210)은 대략 100 barg 내지 250 barg, 바람직하게는 대략 150 barg로 증발가스를 압축시키고, 무급유단(210)에 의해 압축된 증발가스를 열교환기(100)로 보내 재액화 과정을 거치도록 한다.Therefore, in the present invention, the oilless stage 210 compresses the boil-off gas to approximately 100 barg to 250 barg, preferably approximately 150 barg, and converts the boil-off gas compressed by the oil-free stage 210 into the heat exchanger 100. To re-liquefy.

또한, 제1 엔진(E1)에서 요구하는 압력 조건을 만족시키기 위해, 무급유단(210)에 의해 압축된 증발가스를 급유단(220)에 의해 추가로 압축시킨 후에 제1 엔진(E1)으로 공급한다. 즉, 본 발명은 실제 적용 가능한 수준의 재액화 효율 및 재액화량을 확보하기 위하여 필요한 압력보다 더 높은 압력의 증발가스를 연료로 사용하는 엔진을 채택하였을 때 특히 의미가 있다. 제1 엔진(E1)은 ME-GI 엔진일 수 있고, 급유단(220)은 증발가스를 대략 250 barg 내지 400 barg, 바람직하게는 대략 300 barg로 압축시킬 수 있다.In addition, in order to satisfy the pressure condition required by the first engine E1, the vaporized gas compressed by the oilless stage 210 is further compressed by the oil feed stage 220 and then supplied to the first engine E1. do. In other words, the present invention is particularly meaningful when an engine using a boil-off gas having a pressure higher than the pressure required to secure the re-liquefaction efficiency and the amount of re-liquefaction which is actually applicable is adopted. The first engine E1 may be a ME-GI engine and the oil feed stage 220 may compress the boil-off gas to approximately 250 barg to 400 barg, preferably approximately 300 barg.

본 발명에서 다단압축기(200)의 후단을 급유단(220)으로 구성하는 것은, 현재 기술 수준에서는 대략 150 barg 내지 250 barg 이상의 압력으로 증발가스를 압축시기 위해서는, 실린더의 마모 방지와 수명 연장 등을 위해 윤활유를 공급할 필요가 있기 때문이다.In the present invention, the rear end of the multi-stage compressor 200 is configured as an oil supply stage 220, in order to compress the boil-off gas at a pressure of about 150 barg to 250 barg or more at the current technology level, to prevent wear of the cylinder and to extend the life. This is because it is necessary to supply lubricating oil.

다단압축기(200)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 6단으로 구성되는 것이 바람직하며, 다단압축기(200)가 6단으로 구성되는 경우, 전단의 5단이 무급유단(210)으로 구성되고, 후단의 1단이 급유단(220)으로 구성되는 것이 바람직하다.Multi-stage compressor 200 is preferably composed of six stages, as shown in Figures 1 to 4, when the multi-stage compressor 200 is composed of six stages, five stages of the front end to the oil-free oil stage 210 It is preferable that one end of the rear end is constituted by the oil feed stage 220.

다단압축기를 적은 단수로 설계할수록 비용이 절감된다는 장점이 있고, 많은 단수로 설계할수록 각 단의 압축비(각 실린더가 압축시켜야 하는 정도)가 감소하여 각 단에 걸리는 부담이 적어진다는 장점이 있다. 특히, 실린더에 윤활유를 공급하지 않는 무급유단의 경우에는, 실린더에 윤활유가 공급되는 경우에 비해 수명이 짧아지게 되는데, 다단압축기의 단수를 늘려 각 단에 걸리는 부담을 줄이면 무급유(210)단의 수명이 짧아지는 것을 완화할 수 있다.Designing a multistage compressor with fewer stages has the advantage of reducing costs, and designing a large number of stages has the advantage of reducing the compression ratio of each stage (degree of compression of each cylinder) and reducing the burden on each stage. In particular, in the case of oil-free stage that does not supply lubricating oil to the cylinder, the life is shorter than when lubricating oil is supplied to the cylinder. This shortening can be alleviated.

본 발명의 발명자들은, 비용적인 측면과 각 단의 압축비에 따른 수명을 모두 고려하였을 때, 다단압축기(200)를 6단으로 설계하는 것이 적절하다는 것을 발견하였다.The inventors of the present invention have found that it is appropriate to design the multistage compressor 200 in six stages in consideration of both the cost and the lifespan according to the compression ratio of each stage.

또한, 본 발명의 발명자들은, 무급유 실린더의 경우에 실제 적용이 가능한 수준의 수명을 유지하기 위한 최대 압축 정도와, 증발가스의 재액화 효율을 고려하였을 때, 무급유단(210)의 최대 압력은 대략 100 내지 250 barg, 바람직하게는 대략 150 barg가 적절하다는 것을 발견하였다.In addition, the inventors of the present invention, the maximum pressure of the oil-free stage 210 is approximately, considering the maximum degree of compression and the re-liquefaction efficiency of the boil-off gas in order to maintain the service life of the practically applicable level in the case of oil-free cylinder It has been found that 100 to 250 barg, preferably approximately 150 barg, is appropriate.

일반적으로 사용되는 5단의 고압 압축기의 경우에는, 4단의 압축 과정을 거친 증발가스의 압력이 대략 100 barg 정도가 되고, 5단의 압축 과정을 모두 거친 증발가스의 압력이 대략 250 barg 내지 400 barg가 되어, 무급유 실린더의 최대 압축 정도와 재액화 효율을 고려한 최적의 압력인 대략 150 barg로 증발가스를 압축시키는 것이 곤란하다.In the case of the commonly used five-stage high-pressure compressor, the pressure of the boil-off gas after the four stages of compression is about 100 barg, and the pressure of the boil-off gas after all the five stages of compression is about 250 barg to 400 barg, it is difficult to compress the boil-off gas to approximately 150 barg, which is the optimum pressure considering the maximum degree of compression of the oil-free cylinder and the reliquefaction efficiency.

본 발명의 일 실시예와 같이 다단압축기(200)를 6단으로 설계하면, 5단의 압축 과정을 거친 증발가스의 압력이 대략 150 barg가 되어, 무급유 실린더의 최대 압축 정도와 재액화 효율을 고려한 최적의 압력으로 증발가스를 압축시킬 수 있다.When the multistage compressor 200 is designed in six stages as in one embodiment of the present invention, the pressure of the boil-off gas which has undergone the five stages of compression is approximately 150 barg, considering the maximum degree of compression and the reliquefaction efficiency of the lubrication-free cylinder. It is possible to compress the boil-off gas at the optimum pressure.

한편, 본 발명에 의하면, 재액화 과정을 거치는 증발가스는 다단압축기(200)의 무급유단(210)에 의해 일부 압축 과정만을 거치도록 하고, 제1 엔진(E1)에서 연료로 사용되는 증발가스만이 다단압축기(200)의 무급유단(210) 및 급유단(220)에 의해 전부 압축 과정을 거치도록 하여, 제1 엔진(E1)에서 사용되지 않는 증발가스를 굳이 제1 엔진(E1)의 요구 압력까지 압축시키지 않고 재액화에 필요한 압력까지만 압축시키므로, 재액화 과정을 거치는 증발가스와 제1 엔진(E1)에 공급되는 증발가스를 모두 다단압축기(200)의 전부 압축 과정을 거치게 한 후 일부를 분기시켜 재액화 과정을 거치게 하는 경우에 비해, 증발가스를 압축시키는데 들어가는 에너지를 절감할 수 있다는 장점이 있다.Meanwhile, according to the present invention, the boil-off gas undergoing the reliquefaction process undergoes only a partial compression process by the oilless stage 210 of the multistage compressor 200, and only the boil-off gas used as fuel in the first engine E1. The oilless stage 210 and the oil stage 220 of the multi-stage compressor 200 are subjected to all compression processes, so that the boil-off gas not used in the first engine E1 is required of the first engine E1. Since only the pressure necessary for reliquefaction is compressed without compressing the pressure, both the boil-off gas undergoing the reliquefaction process and the boil-off gas supplied to the first engine E1 are subjected to the entire compression process of the multistage compressor 200, and then a part of the Compared to branching to undergo reliquefaction, there is an advantage in that energy for compressing the boil-off gas can be reduced.

다단압축기(200)의 일부 단에 의해 압축된 증발가스는, 일부가 분기하여 제2 엔진(E2)으로 공급될 수 있고, 제2 엔진(E2)은 제1 엔진(E1)보다 낮은 압력의 증발가스를 연료로 사용하는 엔진, 일례로 DF 엔진일 수 있다. 또한, 다단압축기(200)의 일부 단에 의해 압축된 증발가스를 필요에 따라 가스연소장치(G)로 보내 연소시킬 수도 있다.The boil-off gas compressed by some stages of the multistage compressor 200 may be partially branched and supplied to the second engine E2, and the second engine E2 may be evaporated at a lower pressure than the first engine E1. It may be an engine using gas as a fuel, for example, a DF engine. In addition, the boil-off gas compressed by some stages of the multistage compressor 200 may be sent to the gas combustion device G for combustion as necessary.

역류방지부(230)는, 급유단(220)과 무급유단(210) 사이에 설치되어, 윤활유가 급유단(220)으로부터 무급유단(210)으로 흘러들어가는 것을 방지한다.The backflow prevention unit 230 is installed between the oil supply stage 220 and the oilless end 210 to prevent lubricating oil from flowing from the oil supply stage 220 to the oilless end 210.

다단압축기(200)는 각 단의 압력을 조절하기 위한 재순환라인(RL)과 재순환밸브(RV)를 포함한다. 도 1 내지 도 3에서는 재순환라인(RL) 및 재순환밸브(RV)가 급유단(220)에 설치된 것을 도시하였는데, 무급유단(210)에도 재순환라인(RL) 및 재순환밸브(RV)가 설치될 수 있다.The multistage compressor 200 includes a recirculation line RL and a recirculation valve RV for adjusting the pressure of each stage. 1 to 3 illustrate that the recirculation line RL and the recirculation valve RV are installed in the oil supply stage 220, and the recirculation line RL and the recirculation valve RV may also be installed in the non-lubrication stage 210. have.

다단압축기(200)의 각 단의 압력을 조절하기 위해 재순환되는 증발가스는, 재순환밸브(RV)에 의해 전단의 압력만큼 감압된 후 재순환라인(RL)에 의해 재순환되는데, 급유단(220)에서는 증발가스에 섞인 윤활유가 재순환밸브(RV)에 의한 감압 과정을 거치며 응축 또는 응고될 수 있다. 본 발명의 발명자들은, 급유단(220)에서 재순환밸브(RV)에 의해 감압되며 응축 또는 응고된 윤활유가 무급유단(210)으로 흘러들어가면 문제가 생길 수 있다는 점을 발견하였다.The boil-off gas recycled to adjust the pressure of each stage of the multi-stage compressor 200 is reduced by the pressure of the front end by the recirculation valve RV and then recirculated by the recirculation line RL. The lubricating oil mixed in the boil-off gas may be condensed or solidified through the decompression process by the recirculation valve (RV). The inventors of the present invention have found that a problem may occur when the lubricating oil decompressed or solidified by the recirculation valve RV in the oil supply stage 220 flows into the oilless stage 210.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의하면 역류방지부(230)가 제1 체크밸브(CV1)를 포함하여, 급유단(220)에서 재순환 밸브에 의해 감압되며 응축 또는 응고된 윤활유가 무급유단(210)으로 흘러들가지 않도록 증발가스의 역류를 차단시킨다.Referring to FIG. 2, according to one embodiment of the present invention, the backflow prevention unit 230 includes a first check valve CV1, and the lubricant oil condensed or solidified by the recirculation valve at the oil supply stage 220 is reduced. The backflow of the boil-off gas is blocked so as not to flow into the oilless stage 210.

본 발명의 발명자들은, 제1 체크밸브(CV1)에 의해 증발가스의 역류를 차단하여도, 일부가 누출(Leakage)되는 문제점이 발생할 수도 있음을 발견하였다. 도 3을 참조하면, 제1 체크밸브(CV1)에서 증발가스의 일부가 누출되는 경우를 대비하기 위해, 역류방지부(230)는 제1 체크밸브(CV1) 상류에 설치되는 제1 필터(F1)를 더 포함할 수 있다. 제1 필터(F1)는, 제1 체크밸브(CV1)에서 누출되어 급유단(220)으로부터 역류한 증발가스에 포함된 윤활유를 걸러내는 역할을 한다.The inventors of the present invention have found that even when the back flow of the boil-off gas is blocked by the first check valve CV1, a problem may occur in which some leakage occurs. Referring to FIG. 3, in order to prepare for a case in which a part of the boil-off gas leaks from the first check valve CV1, the backflow preventing unit 230 may include a first filter F1 installed upstream of the first check valve CV1. ) May be further included. The first filter F1 filters the lubricating oil contained in the boil-off gas leaked from the first check valve CV1 and flowed back from the oil feed stage 220.

한편, 다단압축기(200)가 정지(Shut Down)하는 경우 각 단에서 압축된 증발가스를 배출(Releasing)시켜야 하는데, 본 발명의 발명자들은, 증발가스 배출을 위해 각 단의 증발가스가 공유되는 과정에서 제1 필터(F1) 내부의 윤활유가 무급유단(210)으로 흘러들어갈 수 있음을 발견하였다.On the other hand, when the multi-stage compressor 200 is shut down (Shut Down), the compressed boil-off gas must be discharged from each stage (Releasing), the inventors of the present invention, the process of sharing the boil-off gas of each stage to discharge the boil-off gas It was found that the lubricant in the first filter (F1) can flow into the oil-free end 210 in the.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 역류방지부(230)는 제1 필터(F1) 상류에 설치되는 제2 체크밸브(CV2)를 더 포함하여, 제1 필터(F1) 내부의 윤활유가 무급유단(210)으로 흘러들어가는 경우를 대비할 수 있도록 하였다. 제2 체크밸브(CV2)는, 제1 필터(F1) 내부의 윤활유가 무급유단(210)으로 흘러가지 않도록 차단시킨다.Referring to FIG. 3, according to an embodiment of the present invention, the backflow prevention unit 230 further includes a second check valve CV2 installed upstream of the first filter F1, and thus, the first filter F1. The internal lubricating oil was prepared in case the oil flows into the oil free end 210. The second check valve CV2 blocks the lubricating oil inside the first filter F1 from flowing into the oil free end 210.

도 1을 참조하면, 제1 필터(F1)를 병렬로 두 대 설치하여, 한 대는 평소에 사용하고, 다른 한 대는 평소에 사용하던 제1 필터(F1)가 고장나는 경우에 사용할 수 있다. 즉, 제1 필터(F1)를 추가로 설치하여 리던던시(Redundancy) 용도로 사용할 수 있다. 제1 필터(F1) 뿐만 아니라, 제1 체크밸브(CV1)와 제2 체크밸브(CV2)도 각각 추가로 설치하여 리던던시 용도로 사용할 수 있다.Referring to FIG. 1, two first filters F1 may be installed in parallel, one for everyday use, and the other for the first filter F1 that is normally used. That is, the first filter F1 may be additionally installed and used for redundancy purposes. In addition to the first filter F1, the first check valve CV1 and the second check valve CV2 may be additionally installed to be used for redundancy purposes.

리던던시용 제1 필터(F1)를 추가로 설치하는 경우, 한 대씩 운용할 수 있도록 제1 필터(F1) 상류 및 하류에는 각각 차단밸브(Isolation Valve, V1, V2)가 설치될 수 있고, 리던던시용 제1 필터(F1') 상류 및 하류에도 각각 차단밸브(V1', V2')가 설치될 수 있다.When additionally installing the first filter F1 for redundancy, isolation valves V1 and V2 may be installed upstream and downstream of the first filter F1 to operate one by one, and for redundancy. Shut-off valves V1 'and V2' may be provided upstream and downstream of the first filter F1 ', respectively.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 필터(F1) 상류 및 하류에 각각 체크밸브(CV1, CV2)가 설치되고, 체크밸브(CV1, CV2) 상류 및 하류에 각각 차단밸브(V1, V2)가 설치되며, 이와 동일한 구성의 장치(F1', CV1', CV2', V1', V2')가 병렬로 설치되어, 서로 리던던시 역할을 할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 1, check valves CV1 and CV2 are provided upstream and downstream of the first filter F1, respectively, and shut-off valves V1 and V2 respectively upstream and downstream of the check valves CV1 and CV2. ) Are installed, and devices F1 ', CV1', CV2 ', V1', and V2 'having the same configuration are installed in parallel, and can serve as redundancy with each other.

한편, 다단압축기(200)의 급유단(220)에 의해 압축된 증발가스가 제1 엔진(E1)에 공급되면서, 증발가스에 섞인 윤활유가 먼지 등과 함께 혼합되어 배관 또는 장비를 막히게 하는 경우가 생길 수 있다. 윤활유가 제1 엔진(E1)으로 보내지면 제1 엔진(E1)에서 연소가 되므로 큰 문제가 없으나, 본 발명의 발명자들은 실제로 윤활유가 섞인 증발가스를 제1 엔진(E1)에 공급하면, 제1 엔진(E1) 상류에 설치된 스트레이너(Strainer) 등이 윤활유에 의해 막히는 문제가 발생한다는 사실을 발견하였다. 스트레이너는, 불순물 등의 입자(Particle)가 엔진으로 유입되어 엔진이 손상되지 않도록 엔진 상류에 설치되는 장비이다.On the other hand, while the boil-off gas compressed by the oil feed stage 220 of the multi-stage compressor 200 is supplied to the first engine E1, the lubricating oil mixed in the boil-off gas may be mixed with dust and block the pipe or equipment. Can be. Since the lubricating oil is sent to the first engine E1, the combustion is performed in the first engine E1, so there is no big problem. However, the inventors of the present invention provide the first engine E1 when the lubricating oil is actually supplied to the first engine E1. It has been found that a problem arises in that a strainer or the like installed upstream of the engine E1 is blocked by lubricating oil. The strainer is equipment installed upstream of the engine to prevent particles such as impurities from entering the engine and damaging the engine.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 윤활유가 제1 엔진(E1)으로 유입되어 엔진을 손상시키지 않도록 제1 엔진(E1) 상류에, 특히 스트레이너 등 불순물을 걸러내는 장비의 상류에 제2 필터(F2)를 설치하여, 제2 필터(F2)에 의해 윤활유가 걸러진 증발가스를 제1 엔진(E1)으로 공급할 수 있도록 하였다.1 to 3, according to one embodiment of the present invention, in order to prevent lubricating oil from entering the first engine E1 and damaging the engine, the impurities, such as a strainer, are filtered upstream of the first engine E1. The second filter F2 was installed upstream of the equipment so that the boil-off gas filtered with lubricating oil by the second filter F2 could be supplied to the first engine E1.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 선박용 증발가스 재액화 시스템은, 다단압축기(200)의 무급유단(210)에 의해 압축된 후 열교환기(100)로 보내지는 증발가스에 섞인 윤활유를 걸러내는 제3 필터(F3)를 더 포함할 수 있다. 제3 필터(F3)는, 역류방지부(230)를 설치하여도 발생할 수 있는 누출을 대비하여, 급유단(220)에서 증발가스에 섞인 윤활유가 열교환기(100)로 유입되지 않도록 하는 역할을 한다.2 and 3, the marine boil-off gas reliquefaction system of the present invention, the lubricating oil mixed with the boil-off gas to be sent to the heat exchanger 100 after being compressed by the oil-free end 210 of the multi-stage compressor 200. The filter may further include a third filter F3. The third filter F3 serves to prevent lubricating oil mixed in the boil-off gas from the oil supply stage 220 from entering the heat exchanger 100 in preparation for a leak that may occur even when the counter flow prevention unit 230 is installed. do.

증발가스가 제3 필터(F3)를 우회할 수 있도록 하는 제1 우회라인(BL1)을 더 포함할 수 있으며, 제3 필터(F3)의 고장, 유지보수 시에는 증발가스를 제1 우회라인(BL1)에 의해 제3 필터(F3)를 우회시킨다. 또한, 제3 필터(F3)의 고장, 유지보수 시에 제3 필터(F3)를 차단(Isolation)시킬 수 있도록, 제3 필터(F3) 상류 및 하류에는 각각 차단밸브(V1, V2)를 설치할 수 있다.It may further include a first bypass line (BL1) for allowing the boil-off gas to bypass the third filter (F3), and when the failure, maintenance of the third filter (F3), the first bypass line ( The third filter F3 is bypassed by BL1). In addition, shut-off valves V1 and V2 are provided upstream and downstream of the third filter F3 so that the third filter F3 can be isolated at the time of failure or maintenance of the third filter F3. Can be.

도 4는 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 선박용 증발가스 재액화 시스템의 개략도이다. 도 4에 도시된 제4 실시예의 선박용 증발가스 재액화 시스템은, 도 1에 도시된 제1 실시예의 선박용 증발가스 재액화 시스템에 비해, 리던던시용 다단압축기(200')를 활용한다는 점에서 차이점이 존재하며, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다. 전술한 제1 실시예의 선박용 증발가스 재액화 장치와 동일한 부재에 대하여는 자세한 설명은 생략한다.4 is a schematic diagram of a boil-off gas reliquefaction system according to a fourth preferred embodiment of the present invention. The marine boil-off gas liquefaction system of the fourth embodiment shown in FIG. 4 differs from the marine boil-off gas liquefaction system of the first embodiment shown in FIG. 1 in that it utilizes the redundant multistage compressor 200 '. It exists and will be described below with emphasis on the differences. Detailed description of the same members as those of the vessel boil-off gas liquefaction apparatus of the first embodiment described above will be omitted.

본 실시예에 의하면, 다단압축기(200)와 동일하게 구성되어 다단압축기(200)와 병렬로 설치되는 리던던시용 다단압축기(200')를, 다단압축기(200)가 고장나지 않은 평상시에도 활용하여 재액화량을 증가시킬 수 있다.According to the present embodiment, the redundancy multistage compressor 200 ′ which is configured in the same way as the multistage compressor 200 and installed in parallel with the multistage compressor 200 is utilized, and the multistage compressor 200 is also used in normal times without failure. The amount of liquefaction can be increased.

다단압축기(200)와 리던던시용 다단압축기(200')를 동시에 운전하면, 열교환기(100)에서 냉매로 사용되는 저온 증발가스의 유량을 증가시킬 수 있고, 다단압축기(200, 200')에 의해 압축된 후 열교환기(100)에 의해 냉각되는 증발가스의 유량도 증가시킬 수 있으므로, 재액화량이 증가한다.By simultaneously operating the multistage compressor 200 and the redundancy multistage compressor 200 ', the flow rate of the low-temperature evaporated gas used as the refrigerant in the heat exchanger 100 can be increased, and the multistage compressors 200 and 200' Since the flow rate of the boil-off gas cooled by the heat exchanger 100 after being compressed may also be increased, the amount of reliquefaction is increased.

본 발명에 의하면, 무급유단(210)에 의해 대략 100 barg 내지 250 barg, 바람직하게는 대략 150 barg로 압축된 증발가스를 열교환기(100)로 보내 재액화 과정을 거치게 하므로, 실제 적용 가능한 수준의 재액화 효율 및 재액화량을 확보하면서도, 열교환기(100) 기타 장치와 배관이 응축 또는 응고된 윤활유에 의해 막히는 문제점을 근본적으로 해결할 수 있다.According to the present invention, since the evaporated gas compressed to about 100 barg to 250 barg, preferably about 150 barg by the oil-free oil stage 210 is sent to the heat exchanger 100 to undergo a reliquefaction process, While securing the re-liquefaction efficiency and the amount of re-liquefaction, it is possible to fundamentally solve the problem that the heat exchanger 100 and other devices and piping are blocked by condensed or solidified lubricant.

또한, 본 발명에 의하면, 급유식 실린더를 최소한으로 사용하여, 열교환기(100) 기타 장치와 배관이 응축 또는 응고된 윤활유에 의해 막히는 문제점을 해결할 수 있도록 하면서도, 실린더의 마모 방지 및 수명 연장을 도모할 수 있도록 하였다.According to the present invention, it is possible to solve the problem that the heat exchanger 100 and other devices and pipes are blocked by condensed or solidified lubricating oil by using a lubricated cylinder to a minimum, and to prevent wear and extend the life of the cylinder. I could do it.

뿐만 아니라, 본 발명에 의하면, 체크밸브(CV1, CV2)와 필터(F1, F2)를 적절하게 활용하여 급유식 실린더를 사용하면서 발생할 수 있는 문제점을 보완함으로써, 효율적이고 안정적으로 증발가스를 재액화시킬 수 있도록 시스템을 최적화하였다.In addition, according to the present invention, by appropriately utilizing the check valve (CV1, CV2) and the filter (F1, F2) to compensate for the problems that may occur while using the oil-filled cylinder, the liquefied evaporated gas efficiently and stably We have optimized the system to make it possible.

한편, 본 발명의 선박용 증발가스 시스템에서 급유식 실린더를 최소한으로 사용하고, 급유식 실린더를 사용하면서 발생할 수 있는 문제점을 보완하였더라도, 배관 및 각종 장비 내부에 윤활유가 쌓일 수 있다. 특히, 열교환기(100)에서는 증발가스보다 윤활유가 먼저 응축 또는 응고되므로 윤활유에 의해 유로가 막히는 현상이 발생할 수 있으며, PCHE 등 마이크로 채널형의 열교환기(100)를 채택하는 경우 열교환기(100) 내부의 유로가 좁아 윤활유에 의해 유로가 막히는 경우가 더욱 자주 발생할 수도 있다.On the other hand, even if the oil-filled cylinder in the ship's boil-off gas system of the present invention is used to the minimum, and the problem that may occur while using the oil-filled cylinder is compensated for, lubricating oil may be accumulated inside the pipe and various equipment. In particular, in the heat exchanger 100, since the lubricating oil is condensed or solidified before the evaporating gas, the flow path may be blocked by the lubricating oil. In the case of adopting the micro-channel heat exchanger 100 such as PCHE, the heat exchanger 100 Since the internal flow path is narrow, the flow path may be more frequently blocked by lubricating oil.

본 발명에 의하면, 종래에 열교환기(100)의 고장 또는 유지보수를 위해 설치하였던 제2 우회라인(BL2)을 활용하여, 시스템 내부의 윤활유를 배출시킨다.According to the present invention, the lubricating oil in the system is discharged by utilizing the second bypass line BL2, which is conventionally installed for failure or maintenance of the heat exchanger 100.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 윤활유 배출시에는, 저온 증발가스가 열교환기(100)에서 냉매로 사용되는 것이 아니라, 제2 우회라인(BL2)에 의해 열교환기(100)를 우회한다. 제2 우회라인(BL2)에 의해 열교환기(100)를 우회한 증발가스는 다단압축기(200)로 보내지며(도 4에 도시된 제4 실시예에서는, 다단압축기(200)와 리던던시용 다단압축기(200')로 모두 보내질 수 있다.), 다단압축기(200)의 무급유단(210)에 의해 압축되어 온도가 올라간 증발가스가 열교환기(100)의 고온 유로를 통과하며, 열교환기(100) 내부의 응축 또는 응고된 윤활유를 녹이거나 점도를 낮춰 배출시키게 된다.1 to 4, when lubricating oil is discharged, the low temperature evaporated gas is not used as the refrigerant in the heat exchanger 100, but bypasses the heat exchanger 100 by the second bypass line BL2. The boil-off gas bypassing the heat exchanger 100 by the second bypass line BL2 is sent to the multistage compressor 200 (in the fourth embodiment shown in FIG. 4, the multistage compressor 200 and the multistage compressor for redundancy). (200 ') can be sent), the evaporated gas compressed by the oil-free end 210 of the multi-stage compressor 200, the temperature is raised through the high-temperature flow path of the heat exchanger 100, the heat exchanger 100 The condensation or solidified lubricant in the interior is dissolved or the viscosity is discharged.

열교환기(100)의 저온 유로는 열교환기(100)에서 냉매로 사용되는 증발가스가 통과하는 유로를 의미하고, 고온 유로는 다단압축기(200, 도 4에 도시된 제4 실시예에서는 리던던시용 다단압축기(200')도 포함)에 의해 압축된 후 열교환기(100)에 의해 냉각되는 증발가스가 통과하는 유로를 의미한다.The low temperature flow path of the heat exchanger 100 means a flow path through which the evaporative gas used as the refrigerant in the heat exchanger 100 passes, and the high temperature flow path is a multistage compressor for redundancy in the fourth embodiment shown in FIG. 4. After the compression by the compressor (200 ') also means a flow path through which the boil-off gas cooled by the heat exchanger 100 passes.

열교환기(100)를 통과한 증발가스는 감압장치(300)에 의해 감압된 후 기액분리기(400)로 보내질 수 있고, 기액분리기(400) 내부에 녹거나 점도가 낮아진 윤활유를 모을 수 있으며, 기액분리기(400) 내부에 모인 윤활유는 외부로 배출될 수 있다.The boil-off gas passing through the heat exchanger 100 may be sent to the gas-liquid separator 400 after being decompressed by the pressure-reducing device 300, and may collect the lubricating oil melted or lowered in the gas-liquid separator 400, and the gas-liquid Lubricating oil collected in the separator 400 may be discharged to the outside.

또한, 기액분리기(400)로 보내진 증발가스는 다시 제2 우회라인(BL2)으로 보내져, 윤활유를 배출시키는 동안 증발가스는, 제2 우회라인(BL2), 다단압축기(200, 도 4에 도시된 제4 실시예에서는 리던던시용 다단압축기(200')도 포함)의 무급유단(210), 열교환기(100)의 고온유로, 감압장치(300), 기액분리기(400), 및 다시 제2 우회라인(BL2)을 연결하는 사이클을 순환할 수 있다.In addition, the boil-off gas sent to the gas-liquid separator 400 is sent back to the second bypass line BL2, so that the boil-off gas while discharging the lubricating oil, the second bypass line BL2, the multistage compressor 200, shown in FIG. In the fourth embodiment, the oilless stage 210 of the multi-stage compressor 200 'for redundancy, the high temperature flow path of the heat exchanger 100, the pressure reducing device 300, the gas-liquid separator 400, and again the second bypass line The cycle connecting the BL2 can be cycled.

본 발명에 의하면, 제2 우회라인(BL2)을 활용하여 윤활유를 배출시키는 동안에도, 증발가스를 엔진(E1, E2)으로 공급할 수 있다. 장비의 고장 또는 유지보수 시에는 엔진에 연료를 공급할 수 없는 경우가 일반적인데, 본 발명에 의하면, 장비의 유지보수를 위해 시스템 내부의 윤활유를 배출시키는 동안에도 엔진(E1, E2)에 연료를 공급할 수 있어 효율적이다.According to the present invention, even while the lubricating oil is discharged by utilizing the second bypass line BL2, the boil-off gas can be supplied to the engines E1 and E2. In the case of equipment failure or maintenance, it is common to refuel the engine. According to the present invention, the engine E1 and E2 may be supplied while the lubricant inside the system is discharged for the maintenance of the equipment. It is efficient.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications or changes may be made without departing from the technical spirit of the present invention, which will be apparent to those of ordinary skill in the art. It is.

T : 저장탱크 E1, E2 : 엔진
G : 가스연소장치 F1, F2, F3 : 필터
CV1, CV2 : 체크밸브 V1, V2 : 차단밸브
RV : 재순환밸브 RL : 재순환라인
BL1, BL2 : 우회라인 100 : 열교환기
200 : 다단압축기 210 : 무급유단
211 : 무급유식 실린더 212, 222 : 냉각기
220 : 급유단 221 : 급유식 실린더
230 : 역류방지부 300 : 감압장치
400 : 기액분리기
T: Storage tank E1, E2: Engine
G: Gas Combustor F1, F2, F3: Filter
CV1, CV2: Check valve V1, V2: Shut-off valve
RV: Recirculation Valve RL: Recirculation Line
BL1, BL2: Bypass Line 100: Heat Exchanger
200: multi-stage compressor 210: oil-free oil stage
211: oil-free cylinder 212, 222: cooler
220: oil supply stage 221: oil supply cylinder
230: backflow prevention unit 300: pressure reducing device
400: gas-liquid separator

Claims (15)

증발가스를 압축시키는 다단압축기;
상기 다단압축기에 의해 압축되기 전의 저온 증발가스를 냉매로 사용하여, 상기 다단압축기의 무급유단에 의해 압축된 증발가스를 열교환시켜 냉각시키는 열교환기;
상기 열교환기의 고온 유로 상류에 설치되어, 상기 열교환기로 보내지는 증발가스에 섞인 윤활유를 걸러내는 제3 필터; 및
상기 열교환기에 의해 냉각된 유체를 감압시키는 감압장치;를 포함하고,
상기 다단압축기는 전단을 구성하는 무급유단과, 후단을 구성하는 급유단과, 상기 무급유단과 상기 급유단 사이에 설치되는 역류방지부를 포함하고,
상기 역류방지부는, 증발가스의 역류를 방지하는 제1 체크밸브를 포함하며,
상기 다단압축기의 무급유단에 의해 압축된 증발가스를 상기 제3 필터를 우회하여 상기 열교환기의 고온 유로로 보내는 제1 우회라인을 더 포함하는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
A multistage compressor for compressing boil-off gas;
A heat exchanger that heats and cools the boil-off gas compressed by the oil-free stage of the multi-stage compressor by using the low-temperature evaporated gas before being compressed by the multi-stage compressor as a refrigerant;
A third filter installed upstream of the high temperature flow path of the heat exchanger to filter lubricant oil mixed with the boil-off gas sent to the heat exchanger; And
And a decompression device for depressurizing the fluid cooled by the heat exchanger.
The multistage compressor includes an oilless stage constituting a front end, an oil stage constituting a rear end, and a backflow prevention unit installed between the oilless stage and the oil stage,
The backflow prevention unit includes a first check valve to prevent backflow of the boil-off gas,
And a first bypass line for bypassing the third filter to send the boil-off gas compressed by the oilless stage of the multistage compressor to the high temperature flow path of the heat exchanger.
청구항 1에 있어서,
상기 역류방지부는, 상기 제1 체크밸브 상류에 설치되어 증발가스에 포함된 윤활유를 걸러내는 제1 필터를 더 포함하는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
The method according to claim 1,
The backflow prevention unit further comprises a first filter installed upstream of the first check valve to filter out lubricating oil contained in the boil-off gas.
청구항 2에 있어서,
상기 역류방지부는, 상기 제1 필터 상류에 설치되어 증발가스의 역류를 방지하는 제2 체크밸브를 더 포함하는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
The method according to claim 2,
The backflow prevention unit further includes a second check valve installed upstream of the first filter to prevent backflow of the boil-off gas, the vessel boil-off gas liquefaction system.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 필터 상류 및 하류에 각각 설치되는 차단밸브를 더 포함하는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 3,
Further comprising a shut-off valve respectively installed upstream and downstream of the third filter, the vessel boil-off gas liquefaction system.
삭제delete 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다단압축기는 6단으로 구성되는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The multistage compressor is composed of six stages, the vessel boil-off gas liquefaction system.
청구항 6에 있어서,
상기 무급유단은 5단으로 구성되는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
The method according to claim 6,
The oilless stage is composed of five stages, the vessel boil-off gas liquefaction system.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 무급유단은 증발가스를 100 barg 내지 250 barg로 압축시키는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The oilless stage compresses the boil-off gas to 100 barg to 250 barg, marine boil-off gas reliquefaction system.
청구항 8에 있어서,
상기 무급유단은 증발가스를 150 barg로 압축시키는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
The method according to claim 8,
The oilless stage compresses the boil-off gas to 150 barg, marine boil-off gas reliquefaction system.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 급유단 하류에 설치되어 증발가스에 포함된 윤활유를 걸러내는 제2 필터를 더 포함하는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 3,
And a second filter installed downstream of the oil supply stage to filter out lubricating oil contained in the boil-off gas.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 급유단에 의해 압축된 증발가스는 제1 엔진으로 공급되는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The boil-off boil-off gas liquefaction system is supplied to the first engine by the boil-off gas compressed by the oil supply stage.
증발가스 재액화시에 열교환기에서 냉매로 사용되는 증발가스를, 제2 우회라인에 의해 열교환기를 우회시킨 후 다단압축기로 공급하고,
상기 다단압축기의 무급유단에 의해 압축된 증발가스를 상기 열교환기의 고온 유로로 공급하여, 응축 또는 응고된 윤활유를 녹이거나 점도를 낮춰 배출시키며,
상기 열교환기의 고온 유로를 통과한 증발가스는 기액분리기로 보내지고,
상기 다단압축기는 전단을 구성하는 무급유단과, 후단을 구성하는 급유단과, 상기 무급유단과 상기 급유단 사이에 설치되는 역류방지부를 포함하고,
상기 열교환기의 고온 유로의 상류에서, 상기 열교환기로 보내는 증발가스를, 제3 필터를 통과시켜 상기 증발가스에 섞인 윤활유를 걸러낸 후 상기 열교환기의 고온 유로로 보내거나, 또는 상기 제3 필터를 우회하는 제1 우회라인을 통해 상기 열교환기의 고온 유로로 보내는, 윤활유 배출 방법.
During the reliquefaction of the boil-off gas, the boil-off gas used as the refrigerant in the heat-exchanger is supplied to the multistage compressor after bypassing the heat-exchanger by the second bypass line
By supplying the boil-off gas compressed by the oil-free stage of the multi-stage compressor to the high-temperature flow path of the heat exchanger, to dissolve the condensed or solidified lubricating oil or to lower the viscosity,
The boil-off gas passing through the hot passage of the heat exchanger is sent to the gas-liquid separator,
The multistage compressor includes an oilless stage constituting a front end, an oil stage constituting a rear end, and a backflow prevention unit installed between the oilless stage and the oil stage,
Upstream of the high-temperature flow path of the heat exchanger, the boil-off gas sent to the heat exchanger is passed through a third filter to filter out lubricating oil mixed with the boil-off gas and then to the high-temperature flow path of the heat exchanger, or the third filter The lubricating oil discharge method sent to the high temperature flow path of the heat exchanger through a bypass first bypass line.
청구항 12에 있어서,
상기 기액분리기 내부에 녹거나 점도가 낮아진 윤활유가 모이며,
상기 기액분리기 내부에 모인 윤활유는 외부로 배출되는, 윤활유 배출 방법.
The method according to claim 12,
Lubricating oil is melted or the viscosity is lowered in the gas-liquid separator is collected,
Lubricating oil collected in the gas-liquid separator is discharged to the outside, the lubricant discharge method.
청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
상기 열교환기의 고온 유로 및 상기 기액분리기를 통과한 증발가스를 다시 제2 우회라인으로 보내, 응축 또는 응고된 윤활유를 녹이거나 점도를 낮춰 배출시키는 동안 증발가스를 순환시키는, 윤활유 배출 방법.
The method according to claim 12 or 13,
And sending the boil-off gas passed through the high-temperature flow path of the heat exchanger and the gas-liquid separator back to the second bypass line to circulate the boil-off gas while melting the condensed or solidified lubricant or lowering the viscosity.
청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
응축 또는 응고된 윤활유를 녹이거나 점도를 낮춰 배출시키는 동안에 증발가스를 엔진에 연료로 공급하는, 윤활유 배출 방법.
The method according to claim 12 or 13,
A method for lubricating oil, wherein the engine is fed with boil-off gas while the condensed or solidified lubricating oil is melted or the viscosity is reduced.
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