KR102092326B1 - 선박 - Google Patents

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Abstract

선박은, 추진용 주 가스엔진과, LNG를 저장하는 탱크와, 탱크 내에서 발생하는 BOG를 압축기로 유도하는 송기 라인과, 압축기로부터 토출 되는 BOG를 주 가스엔진으로 유도하는 제1 공급 라인과, 발전용 부 가스엔진과, 탱크 내에 배치된 펌프로부터 토출 되는 LNG를 강제 기화기로 유도하는 송액 라인과, 강제 기화기에서 생성되는 VG를 부 가스엔진으로 유도하는 제2 공급 라인과, 제2 공급 라인으로부터 송기 라인으로 VG를 유도하는 브리지 라인을 구비한다.

Description

선박
본 발명은 추진용 주(主) 가스엔진 및 발전용 부(副) 가스엔진을 포함하는 선박에 관한 것이다.
종래부터, 추진용의 주 가스엔진과 발전용의 부 가스엔진을 포함하는 선박이 알려져 있다. 예를 들어 특허문헌 1에는, 도 6에 나타낸 것과 같은 선박(100)이 개시되어 있다.
구체적으로, 선박(100)은, 액화천연가스를 저장하는 탱크(110)와, 추진용 주 가스엔진(130)과, 발전용 부 가스엔진(140)을 포함한다. 주 가스엔진(130)은, 연료가스 분사압력이 고압인 디젤 사이클 방식의 엔진이고, 부 가스엔진(140)은, 연료가스 분사압력이 저압인 2원(二元) 연료 엔진이다.
탱크(110)는, 송기(送氣) 라인(101)에 의해 고압 압축기(120)와 접속되어 있고, 고압 압축기(120)는, 제1 공급 라인(102)에 의해 주 가스엔진(130)과 접속되어 있다. 송기 라인(101)은, 탱크(110) 내에서 발생하는 보일 오프 가스(Boil-Off Gas; BOG)를 고압 압축기(120)로 유도하고, 고압 압축기(120)는, 보일 오프 가스를 고압(예를 들면, 약 30MPa)으로 압축한다. 제1 공급 라인(102)은, 고압 압축기(120)로부터 토출 되는 고압의 보일 오프 가스를 주 가스엔진(130)으로 유도한다.
또한, 고압 압축기(120)의 중간으로부터는 제2 공급 라인(103)이 부 가스엔진(140)에 연결되어 있다. 그리고 보일 오프 가스의 발생량이 주 가스엔진(130)의 연료가스 소비량보다 많을 경우에는, 잉여 가스가 제2 공급 라인(103)을 통해서 부 가스엔진(140)으로 공급된다.
또한, 도 6에 나타낸 선박(100)에서는, 보일 오프 가스의 발생량이 주 가스엔진(130)의 연료가스 소비량보다 적을 경우에도, 주 가스엔진(130)에 충분한 양의 연료가스를 공급하기 위한 구성이 채용되어 있다. 구체적으로, 탱크(110) 내에 펌프(150)가 배치되고, 이 펌프(150)가 제1 보급 라인(104)에 의해 석션 드럼(160)과 접속되어 있다. 석션 드럼(160)은, 제2 보급 라인(105)에 의해 고압펌프(170)와 접속되고, 고압펌프(170)는 제3 보급 라인(106)에 의해 가스히터(180)와 접속되며, 가스히터(180)로부터는 제4 보급 라인(107)이 제1 공급 라인(102)에 연결되어 있다.
또한, 제1 공급 라인(102)으로부터는, 제4 보급 라인(107)이 연결되는 위치보다 하류 측에서 연락 라인(190)이 분기하고 있고, 이 연락 라인(190)은 제2 공급 라인(103)에 연결되어 있다. 연락 라인(190)에는, 압력 조정 기능이 있는 체크밸브(191)가 설치되어 있다. 즉, 제1 공급 라인(102)에서의 고압가스는, 감압 된 후에 부 가스엔진(140)으로도 공급 가능하다.
일본 특허공개 제2015-145243호 공보
그렇지만, 도 6에 나타낸 선박(100)에서는, 보일 오프 가스의 발생량이 주 가스엔진(130)의 소비량보다 적을 경우에는, 고압 압축기(120)에 추가하여, 고압펌프(170)를 더 가동시킬 필요가 있다. 또한, 대기오염 방지의 관점으로부터는, 2원 연료 엔진인 부 가스엔진(140)에서 연료유의 소비량을 가능한 한 줄일 것이 요구되지만, 이것을 실현할 경우에도 고압펌프(170)를 가동시킬 필요가 있다.
그래서 본 발명은, 고압펌프를 이용하지 않고 주 가스엔진 및 부 가스엔진에 충분한 양의 연료가스를 공급할 수 있는 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 선박은, 추진용 주 가스엔진과, 액화천연가스를 저장하는 탱크와, 상기 탱크 내에서 발생하는 보일 오프 가스를 압축기로 유도하는 송기 라인과, 상기 압축기로부터 토출 되는 보일 오프 가스를 상기 주 가스엔진으로 유도하는 제1 공급 라인과, 발전용 부 가스엔진과, 상기 탱크 내에 배치된 펌프로부터 토출 되는 액화천연가스를 강제 기화기로 유도하는 송액 라인과, 상기 강제 기화기에서 생성되는 기화 가스를 상기 부 가스엔진으로 유도하는 제2 공급 라인과, 상기 제2 공급 라인으로부터 상기 송기 라인으로 상기 기화 가스를 유도하는 브리지 라인을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 액화천연가스가 강제 기화기에서 강제적으로 기화되고, 그 기화 가스가 부 가스엔진으로 공급되므로, 고압펌프를 이용하지 않고, 부 가스엔진에 충분한 양의 연료가스를 공급할 수가 있다. 이에 따라, 부 가스엔진에서의 연료유의 연소가 필요 없거나 연료유의 소비량을 억제할 수가 있다. 게다가, 보일 오프 가스가 주 가스엔진의 연료가스 소비량에 대해서 부족할 경우에는, 강제 기화기에서 생성되는 기화 가스를, 브리지 라인을 통하여, 압축기에 흡입되는 보일 오프 가스에 합류시킬 수가 있다. 따라서, 고압펌프를 이용하지 않고, 주 가스엔진에 충분한 양의 연료가스를 공급할 수가 있다. 또한, '고압펌프를 이용하지 않고'라는 문언은, 압축기 고장 시의 대체 수단으로서 고압펌프가 선박에 장비되는 것을 배제하는 취지는 아니다.
상기 펌프는, 상기 강제 기화기에서 생성되는 기화 가스의 압력이 상기 부 가스엔진의 연료가스 분사압력보다 높아지도록, 액화천연가스를 토출 하여도 좋다. 이 구성에 의하면, 제2 공급 라인에 압축기를 설치할 필요가 없고, 비용을 절감할 수가 있다.
예를 들어, 상기의 선박은, 상기 송액 라인에 설치되며 개도 변경이 가능한 제1 조정 밸브와, 상기 브리지 라인에 설치되며 개도 변경이 가능한 제2 조정 밸브와, 상기 제1 조정 밸브 및 상기 제2 조정 밸브를 제어하는 제어장치를 구비하여도 좋다.
상기 선박은, 상기 탱크 내의 보일 오프 가스 또는 상기 송기 라인을 흐르는 보일 오프 가스의 압력을 검출하는 압력계를 구비하며, 상기 제어장치는, 상기 탱크 내의 액화천연가스의 양 및 상기 압력계에서 검출되는 보일 오프 가스의 압력으로부터 보일 오프 가스의 이용 가능량을 산출하고, 상기 보일 오프 가스의 이용 가능량이 상기 주 가스엔진의 연료가스 소비량보다 적을 경우에는, 상기 보일 오프 가스의 이용 가능량에 대응하여 상기 제1 조정 밸브를 제어하여도 좋다. 그런데 보일 오프 가스의 발생량은 탱크 내의 보일 오프 가스의 압력에 의해 변화하기는 하지만, 탱크 내의 액화천연가스의 양에 거의 의존한다. 이 때문에, 주 가스엔진의 연료가스 소비량을 보일 오프 가스의 발생량과 비교하여 강제 기화기로의 액화천연가스 공급량을 결정했을 경우에는, 탱크 내의 보일 오프 가스의 압력을 임의의 요구 범위 내로 조정하는 것이 어렵다. 이것에 대해, 탱크 내의 액화천연가스의 양 및 압력계에서 검출되는 보일 오프 가스의 압력으로부터 보일 오프 가스의 이용 가능량을 산출하고, 이것에 대응하여 강제 기화기로의 액화천연가스의 공급량을 결정하면, 탱크 내의 보일 오프 가스의 압력이 높은 경우에는 보일 오프 가스를 적극적으로 사용하고, 탱크 내의 보일 오프 가스의 압력이 낮은 경우에는 보일 오프 가스의 사용량을 줄일 수가 있다. 따라서, 탱크 내의 보일 오프 가스의 압력을 상기 요구 범위 내로 용이하게 조정할 수가 있다.
예를 들어, 상기 선박은, 상기 탱크 내의 보일 오프 가스 또는 상기 송기 라인을 흐르는 보일 오프 가스의 압력을 검출하는 압력계와, 상기 브리지 라인을 흐르는 보일 오프 가스의 유량을 검출하는 유량계를 구비하며, 상기 제어장치는, 상기 탱크 내의 액화천연가스의 양 및 상기 압력계에서 검출되는 보일 오프 가스의 압력으로부터 보일 오프 가스의 이용 가능량을 산출하고, 상기 유량계에서 검출되는 보일 오프 가스의 유량이 상기 보일 오프 가스의 이용 가능량이 되도록, 상기 제2 조정 밸브를 제어하여도 좋다.
또는, 상기 선박은, 상기 탱크 내의 보일 오프 가스 또는 상기 송기 라인을 흐르는 보일 오프 가스의 압력을 검출하는 압력계와, 상기 브리지 라인을 흐르는 기화 가스의 유량을 검출하는 유량계를 구비하며, 상기 제어장치는, 상기 탱크 내의 액화천연가스의 양 및 상기 압력계에서 검출되는 보일 오프 가스의 압력으로부터 보일 오프 가스의 이용 가능량을 산출하고, 상기 유량계에서 검출되는 기화 가스의 유량이 상기 주 가스엔진의 연료가스 소비량과 상기 보일 오프 가스의 이용 가능량과의 편차가 되도록, 상기 제2 조정 밸브를 제어하여도 좋다.
또는, 상기 선박은, 상기 탱크 내의 보일 오프 가스 또는 상기 송기 라인을 흐르는 보일 오프 가스의 압력을 검출하는 제1 압력계로서, 상기 송기 라인의 상기 브리지 라인이 연결되는 위치보다 상류 측에 위치하는 제1 압력계와, 상기 제2 조정 밸브의 하류 측에서 상기 브리지 라인의 압력을 검출하는 제2 압력계를 구비하며, 상기 제어장치는, 제1 압력계에서 검출되는 보일 오프 가스의 압력과 상기 제2 압력계에서 검출되는 브리지 라인의 압력과의 편차가 소정의 값이 되도록, 상기 제2 조정 밸브를 제어하여도 좋다.
또는, 상기 압력계는, 상기 송기 라인의 상기 브리지 라인이 연결되는 위치보다 상류 측에 위치하는 제1 압력계이고, 상기 제2 조정 밸브의 하류 측에서 상기 브리지 라인의 압력을 검출하는 제2 압력계를 구비하며, 상기 제어장치는, 제1 압력계에서 검출되는 보일 오프 가스의 압력과 상기 제2 압력계에서 검출되는 브리지 라인의 압력과의 편차가 소정의 값이 되도록, 상기 제2 조정 밸브를 제어하여도 좋다.
본 발명에 의하면, 고압펌프를 이용하지 않고 주 가스엔진 및 부 가스엔진에 충분한 양의 연료가스를 공급할 수가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 선박의 개략 구성도이다.
도 2는 탱크 내의 보일 오프 가스의 압력과 설정압력과의 편차와 보일 오프 가스의 이용 가능량과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 변형 예의 선박의 개략 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 선박의 개략 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 선박의 개략 구성도이다.
도 6은 종래 선박의 개략 구성도이다.
(제1 실시형태)
도 1에, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 선박(1A)을 나타내었다. 이 선박(1A)은, 액화천연가스(이하, 'LNG'라고 함)를 저장하는 탱크(11)와, 추진용의 주 가스엔진(13)과, 발전용(즉, 선내 전원용)의 부 가스엔진(16)을 포함한다.
도면에 도시된 예에서는, 탱크(11)가 하나만 설치되어 있으나, 탱크(11)는 복수 개 설치되어 있어도 좋다. 본 실시형태에서는, 선박(1A)이 LNG 운반선이며, 선박(1A)에는 복수의 카고 탱크가 장비되어 있다. 즉, 도 1에 나타낸 탱크(11)는, 복수의 카고 탱크 각각 이다. 또한, 도면에 도시된 예에서는, 주 가스엔진(13) 및 부 가스엔진(16)이 하나씩 설치되어 있지만, 주 가스엔진(13)이 복수 개 설치되어 있어도 좋고, 부 가스엔진(16)이 복수 개 설치되어 있어도 좋다.
본 실시형태에서는, 선박(1A)이 기계 추진식이고, 주 가스엔진(13)이 스크루 프로펠러(screw propeller)(도시하지 않음)를 직접적으로 회전 구동한다. 다만, 선박(1A)이 전기 추진식이고, 주 가스엔진(13)이 스크루 프로펠러를 발전기 및 모터를 통해서 회전 구동하여도 좋다.
주 가스엔진(13)은, 연료가스 분사압력이, 예를 들면 20~35 MPa 정도로 고압인 디젤 사이클 방식의 2-스트로크 엔진이다. 다만, 주 가스엔진(13)은, 연료가스 분사압력이, 예를 들면 1~2 MPa 정도로 중압인 오토 사이클 방식의 2-스트로크 엔진이어도 좋다. 혹은, 전기 추진일 경우는, 주 가스엔진(13)이, 연료가스 분사압력이, 예를 들면 0.5~1 MPa 정도로 저압인 오토 사이클 방식의 4-스트로크 엔진이어도 좋다. 또한, 주 가스엔진(13)은, 연료가스만을 연소시키는 가스 전용 연소 엔진이어도 좋고, 연료가스와 연료유 중 하나 또는 양쪽 모두를 연소시키는 2원 연료 엔진이어도 좋다(2원 연료 엔진일 경우, 연료가스를 연소시킬 때가 오토 사이클, 연료유를 연소시킬 때가 디젤 사이클이어도 좋다).
부 가스엔진(16)은, 연료가스 분사압력이, 예를 들면 0.5~1 MPa 정도로 저압인 오토 사이클 방식의 4-스트로크 엔진이며, 발전기(도시하지 않음)와 연결되어 있다. 부 가스엔진(16)은, 연료가스만을 연소시키는 가스 전용 연소 엔진이어도 좋고, 연료가스와 연료유 중 하나 또는 양쪽 모두를 연소시키는 2원 연료 엔진이어도 좋다.
주 가스엔진(13)의 연료가스는, 주로 자연 입열에 의해 탱크(11) 내에서 발생하는 보일 오프 가스(이하, 'BOG'라고 함)이고, 부 가스엔진(16)의 연료가스는, 주로 LNG가 강제적으로 기화된 기화가스(이하, 'VG'라고 함)이다.
구체적으로, 탱크(11)는, 송기(送氣) 라인(21)에 의해 압축기(12)와 접속되어 있고, 압축기(12)는, 제1 공급라인(22)에 의해 주 가스엔진(13)과 접속되어 있다. 또한, 탱크(11) 내에는, 펌프(14)가 배치되어 있고, 펌프(14)는, 송액(送液) 라인(31)에 의해 강제 기화기(15)와 접속되어 있다. 강제 기화기(15)는, 제2 공급라인(32)에 의해 부 가스엔진(16)과 접속되어 있다.
송기 라인(21)은, 탱크(11) 내에서 발생하는 BOG를 압축기(12)로 유도한다. 본 실시형태에서는, 압축기(12)가 다단식 고압 압축기이다. 압축기(12)는, BOG를 고압으로 압축한다. 제1 공급 라인(22)은, 압축기(12)로부터 토출 되는 고압의 BOG를 주 가스엔진(13)으로 유도한다. 다만, 압축기(12)는, 예를 들면 주 가스엔진(13)의 연료가스 분사압력이 저압일 경우는, 저압 압축기여도 좋다.
송액 라인(31)은, 펌프(14)로부터 토출되는 LNG를 강제 기화기(15)로 유도한다. 강제 기화기(15)는, 예를 들면 보일러에서 생성되는 증기를 열원으로 하여 LNG를 강제적으로 기화시켜 VG를 생성한다. 제2 공급 라인(32)은, 강제 기화기(15)에서 생성되는 VG를 부 가스엔진(16)으로 유도한다. 또한, 제2 공급 라인(32)에는, VG로부터 에탄 등의 중질분(重質分)을 제거하기 위한 기기(예를 들면, 냉각기 및 기액 분리기)가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 메탄가가 높은 VG를 부 가스엔진(16)으로 공급할 수가 있다.
또한, 제2 공급 라인(32)으로부터는, 제1 브리지 라인(41)이 송기 라인(21)에 연결되어 있다. 제1 브리지 라인(41)은, BOG가 주 가스엔진(13)의 연료가스 소비량(Q1)에 대해서 부족할 때, 제2 공급 라인(32)으로부터 송기 라인(21)으로 VG를 유도한다. 그 결과, 주 가스엔진(13)에는, 연료가스로서 BOG 및 VG가 공급된다.
압축기(12)의 중간으로부터는, 제2 브리지 라인(51)이 제2 공급 라인(32)에 연결되어 있다. 제2 브리지 라인(51)은, BOG가 주 가스엔진(13)의 연료가스 소비량(Q1)에 대해서 남을 때, 압축기(12)로부터 제2 공급 라인(32)으로 BOG를 유도한다. 그 결과, 부 가스엔진(16)에는, 연료가스로서 VG 및 BOG(경우에 따라서는, BOG만)가 공급된다.
송액 라인(31), 제1 브리지 라인(41) 및 제2 브리지 라인(51)에는, 개도 변경이 가능한 제1 조정 밸브(33), 제2 조정 밸브(42) 및 제3 조정 밸브(52)가 각각 설치되어 있다. 이러한 조정 밸브(33, 42, 52)는, 제어장치(6)에 의해 제어된다. 또한, 도 1에서는, 도면의 간략화를 위하여 일부의 신호선만을 그려넣고 있다.
본 실시형태에서는, 제2 조정 밸브(42) 및 제3 조정 밸브(52) 각각이 브리지 라인(41 또는 51)을 개방하거나 차단하는 역할을 담당한다. 다만, 제2 조정 밸브(42)와는 별도로 제1 브리지 라인(41)에 개폐 밸브가 설치되어 있어도 좋고, 제3 조정 밸브(52)와는 별도로 제2 브리지 라인(51)에 개폐 밸브가 설치되어 있어도 좋다.
또한, 본 실시형태에서는, 펌프(14)가, 강제 기화기(15)에서 생성되는 VG의 압력(바꾸어 말하면, 강제 기화기(15)의 출구 압력)이 부 가스엔진(16)의 연료가스 공급압력보다 높아지도록, LNG를 토출 한다. 즉, 제2 공급 라인(32)을 흐르는 VG의 압력은, 탱크(11) 내의 BOG 압력보다 높다. 이 때문에, 제2 조정 밸브(42)는, 제1 브리지 라인(41)을 개방할 때는, VG의 압력을 탱크(11) 내의 BOG 압력과 동일한 정도까지 낮춘다. 또한, 송기 라인(21)에는, 제1 브리지 라인(41)이 연결되는 위치보다 상류 측에 체크밸브(23)가 설치되어 있다. 이것에 의해, 제1 브리지 라인(41)으로부터의 VG가 탱크(11)로 유입되는 것이 방지된다.
제어장치(6)에는, 주 가스엔진(13)의 연료가스 분사 타이밍 등을 제어하는 제1 가스엔진 제어기(도시하지 않음) 및 부 가스엔진(16)의 연료가스 분사 타이밍 등을 제어하는 제2 가스엔진 제어기(도시하지 않음)로부터 각종의 신호가 송신된다. 그리고 제어장치(6)는, 제1 가스엔진 제어기에서 송신되는 신호로부터 주 가스엔진(13)의 연료가스 소비량(Q1)을 산출함과 함께, 제2 가스엔진 제어기에서 송신되는 신호로부터 부 가스엔진(16)의 연료가스 소비량(Q2)을 산출한다. 다만, 제어장치(6)는, 제1 가스엔진 제어기로부터 연료가스 소비량(Q1)을 직접적으로 취득하여도 좋다. 또한, 제어장치(6)는, 부 가스엔진(16)의 연료가스 소비량(Q2)을 산출하지 않고, 제2 공급 라인(32)을 흐르는 VG의 압력에 의거한 제어를 수행하여도 좋다.
또한, 본 실시형태에서는, 송기 라인(21)에, 당해 송기 라인(21)을 흐르는 BOG의 압력(Pb)을 검출하는 압력계(61)와, 당해 송기 라인(21)을 흐르는 BOG의 유량(Qb)을 검출하는 유량계(62)가 설치되어 있다. 압력계(61) 및 유량계(62)는, 송기 라인(21)의 제1 브리지 라인(41)이 연결되는 위치보다 상류 측에 위치되어 있으면, 체크밸브(23)의 상류 측과 하류 측 중 어느 쪽에 설치되어 있어도 좋다. 다만, 압력계(61)는, 탱크(11)에 설치되어, 탱크(11) 내 BOG의 압력을 검출하여도 좋다.
제어장치(6)는, 우선, 탱크(11) 내의 LNG의 양 및 압력계(61)에서 검출되는 BOG 압력(Pb)으로부터 BOG의 이용 가능량(Qa)을 산출한다. 구체적으로는, 제어장치(6)는, 압력계(61)에서 검출되는 BOG의 압력(Pb)에, 송기 라인(21)의 상류단으로부터 압력계(61) 위치까지의 압력 손실을 가산하여, 탱크(11) 내의 BOG 압력(Pt)을 산출한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, BOG의 이용 가능량(Qa)은, 탱크(11) 내의 BOG 압력(Pt)과 설정압력(Ps)과의 편차(ΔP(=Pt-Ps))가 커질수록 많아진다. 여기서, 설정압력(Ps)이란, BOG의 이용 가능량(Qa)이 BOG의 발생량(Qn)과 동일해 질 때의 압력이다. 또한, BOG의 발생량(Qn)은, 탱크(11) 내의 BOG 압력에 의해 변화하기는 하지만, 탱크(11) 내의 LNG 양에 거의 의존한다. 또한, 카고 탱크인 탱크(11)의 용량은 매우 크기 때문에, BOG 및/또는 LNG가 연료가스로서 사용되어도, 탱크(11) 내의 LNG의 액면 높이는 그다지 변화하지 않는다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 탱크(11) 내 LNG의 양은 변수가 아니라 일정 값(α)(만재 시와 공재 시에 다르다.)으로서 취급된다. 그리고 제어장치(6)는, 탱크(11) 내 LNG의 양 및 산출한 탱크(11) 내의 BOG 압력(Pt)과 설정압력(Ps)과의 편차(ΔP)로부터, BOG의 이용 가능량(Qa)을 산출한다. 다만, 탱크(11)의 용량이 작을 경우에는, 탱크(11)에 탱크(11) 내 LNG의 양을 검출하는 레벨 게이지가 설치되고, 탱크(11) 내 LNG의 양이 변수로서 취급되어도 좋다.
다음으로, 제어장치(6)는, BOG의 이용 가능량(Qa)을 주 가스엔진(13)의 연료가스 소비량(Q1)과 비교한다. BOG의 이용 가능량(Qa)이 주 가스엔진(13)의 연료가스 소비량(Q1)보다 많을 경우(BOG가 주 가스엔진(13)의 연료가스 소비량(Q1)에 대해서 남을 경우), 제어장치(6)는, 제2 조정 밸브(42)를 완전히 닫음과 함께, 제3 조정 밸브(52)를 소정의 개도로 연다.
또한, 제어장치(6)는, BOG의 이용 가능량(Qa)과 주 가스엔진(13)의 연료가스 소비량(Q1)과의 편차(ΔQ(=Qa-Q1))가 부 가스 엔진(16)의 연료가스 소비량(Q2)보다 많을 경우(ΔQ＞Q2)에는, 강제 기화기(15)의 운전을 정지한 후에 제1 조정 밸브(33)를 완전히 닫는 한편, ΔQ＜Q2일 경우에는, 제1 조정 밸브(33)를 소정의 개도로 연다. ΔQ＞Q2일 경우는, 제1 조정 밸브(33)를 완전히 닫는 대신에, 강제 기화기(15)의 운전을 정지시키지 않고, 제1 조정 밸브(33)의 개도를 강제 기화기(15)의 운전이 계속 가능한 최저 개도로 하여도 좋다.
또한, 송액 라인(31)으로부터 제1 조정 밸브(33)의 상류 측에서 반송 라인(34)이 분기하고 있고, 펌프(14)로부터 토출 된 LNG 중 제1 조정 밸브(33)에서 제한되는 분량은, 반송 라인(34)을 통해서 탱크(11) 안으로 반송된다. 또한, ΔQ＞Q2일 경우(즉, Qa＞Q1+Q2일 경우), 이것들의 차이분량이 도시하지 않은 가스연소장치 등에서 연소 되거나, 대기 중으로 방출된다. 혹은, ΔQ＞Q2일 경우, 탱크(11) 내의 BOG 압력이 안전밸브(도시하지 않음)의 설정압력보다 낮으면, ΔQ와 Q2의 차이분량이 일시적으로 탱크(11) 내에 축적되어도 좋다.
반대로, BOG의 이용 가능량(Qa)이 주 가스엔진(13)의 연료가스 소비량(Q1)보다 적을 경우(BOG가 주 가스엔진(13)의 연료가스 소비량(Q1)에 대해서 부족할 경우), 제어장치(6)는, 제3 조정 밸브(52)를 완전히 닫음과 동시에, BOG의 이용 가능량(Qa)에 따라서 제1 조정 밸브(33)를 제어한다. 예를 들어, BOG의 이용 가능량(Qa)이, 사전 계산에 따라 요구되는 BOG 발생량(Qn)보다 많을 경우에는, 제1 조정 밸브(33)의 개도는 상대적으로 작아지고, BOG의 이용 가능량(Qa)이 BOG 발생량(Qn)보다 적을 경우에는, 제1 조정 밸브(33)의 개도는 상대적으로 커진다. 또한, 제어장치(6)는, 유량계(62)에서 검출되는 BOG의 유량(Qb)이 BOG의 이용 가능량(Qa)이 되도록, 제2 조정 밸브(42)를 제어한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 선박(1A)에서는, LNG가 강제 기화기(15)에서 강제적으로 기화되고, 그 VG가 부 가스엔진(16)으로 공급되므로, 고압펌프를 이용하지 않고, 부 가스엔진(16)에 충분한 양의 연료가스를 공급할 수가 있다. 이에 따라, 부 가스엔진(16)에서의 연료유의 연소가 필요 없거나 연료유의 소비량을 억제할 수가 있다. 게다가, BOG가 주 가스엔진(13)의 연료가스 소비량(Q1)에 대해서 부족할 경우에는, 강제 기화기(15)에서 생성되는 VG를, 제1 브리지 라인(41)을 통해서, 압축기(12)에 흡입되는 BOG에 합류시킬 수가 있다. 따라서, 고압펌프를 이용하지 않고, 주 가스엔진(13)에 충분한 양의 연료가스를 공급할 수가 있다.
또한, 본 실시형태에서는, BOG의 이용 가능량(Qa)이 주 가스엔진(13)의 연료가스 소비량(Q1)보다 적을 경우에는, BOG의 이용 가능량(Qa)에 따라서 제1 조정 밸브(33)가 제어된다. 상술한 바와 같이, BOG 발생량(Qn)은 탱크(11) 내의 BOG 압력에 의해 변화하기는 하지만, 탱크(11) 내의 LNG 양에 거의 의존한다. 이 때문에, 주 가스엔진(13)의 연료가스 소비량(Q1)을 BOG 발생량(Qn)과 비교하여 강제 기화기(15)로의 LNG 공급량을 결정했을 경우에는, 탱크(11) 내의 BOG 압력을 임의의 요구 범위 내로 조정하는 것이 어렵다. 이것에 대해, 탱크(11) 내 LNG의 양 및 압력계(61)에서 검출되는 BOG의 압력(Pb)으로부터 BOG의 이용 가능량(Qa)을 산출하고, 이것에 대응하여 강제 기화기(15)로의 LNG 공급량을 결정하면, 탱크(11) 내의 BOG 압력이 높을 경우에는 BOG를 적극적으로 사용하고, 탱크(11) 내의 BOG 압력이 낮을 경우에는 BOG의 사용량을 줄일 수 있다. 따라서, 탱크(11) 내의 BOG 압력을 상기 요구 범위 내로 용이하게 조정할 수가 있다.
＜변형 예＞
상기 실시형태에서는, ΔQ＞Q2일 경우, 그것들의 차이분량이 도시하지 않은 가스 연소장치 등에서 연소 되거나, 대기 중으로 방출된다. 다만, 도 3에 나타낸 바와 같은 반송 라인(71)을 채용하여, ΔQ와 Q2의 차이분량이 부분적으로 재액화 되어 탱크(11)로 반송되어도 좋다. 또는, 반송 라인(71)이 채용될 경우, 제2 브리지 라인(51)은 생략되어도 좋다.
구체적으로, 반송 라인(71)은, 제1 공급 라인(22)으로부터 분기하고, 탱크(11)에 연결되어 있다. 반송 라인(71)의 선단은, 탱크(11) 내 LNG의 액면보다 위쪽에 위치되어 있어도 좋고, 액면보다 아래쪽에 위치되어 있어도 좋다. 또한, 반송 라인(71)에는, 팽창 밸브 등의 팽창 장치(72)가 설치된다.
또한, 반송 라인(71) 및 송액 라인(31)에는, 열교환기(73)가 설치된다. 열교환기(73)는, 팽창 장치(72)의 상류 측에서 반송 라인(71)을 흐르는 BOG(탱크(11)로 반송되는 BOG)를, 송액 라인(31)을 흐르는 LNG에 의해서 냉각한다. 이러한 냉각 후에 팽창되는 것에 의해, 탱크(11)로 반송되는 BOG는 부분적으로 재액화 된다. 한편, 송액 라인(31)을 흐르는 LNG는, BOG로부터 열을 빼앗는 것에 의해 부분적으로 기화되어도 좋다.
또한, 도 3에 나타낸 변형 예는, 후술하는 제2 및 제3 실시형태에서도 적용 가능하다.
(제2 실시형태)
다음으로, 도 4를 참조하여, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 선박(1B)을 설명한다. 또한, 본 실시형태 및 후술하는 제3 실시형태에서, 제1 실시형태와 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복하는 설명은 생략한다.
본 실시형태에서는, 도 1에 나타낸 유량계(62) 대신에, 제1 브리지 라인(41)에, 당해 제1 브리지 라인(41)을 흐르는 VG의 유량(Qv)을 검출하는 유량계(63)가 설치되어 있다. 유량계(63)는, 제2 조정 밸브(42)의 상류 측과 하류 측 중 어느 쪽에 위치되어 있어도 좋다. 그리고 제어장치(6)는, BOG의 이용 가능량(Qa)이 주 가스엔진(13)의 연료가스 소비량(Q1)보다 적을 경우(BOG가 주 가스엔진(13)의 연료가스 소비량(Q1)에 대해서 부족할 경우), 유량계(63)에서 검출되는 VG의 유량(Qv)이 주 가스엔진(13)의 연료가스 소비량(Q1)과 BOG의 이용 가능량(Qa)과의 편차(ΔA(=Q1-Qa))가 되도록, 제2 조정 밸브(42)를 제어한다.
본 실시형태에서도, 제1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(제3 실시형태)
다음으로, 도 5를 참조하여, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 선박(1C)을 설명한다. 본 실시형태에서는, 제1 실시형태에서 설명한 압력계(61)가 제1 압력계(61)이다. 또한, 제1 압력계(61)는, 송기 라인(21)의 탱크(11) 근방에 설치되어 있거나, 탱크(11)에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시형태에서는, 도 1에 나타낸 유량계(62) 대신에, 제1 브리지 라인(41)에 제2 압력계(64)가 설치되어 있다. 제2 압력계(64)는, 제2 조정 밸브(42)의 하류 측에서 제1 브리지 라인(41)의 압력(Pv)을 검출한다.
그리고 제어장치(6)는, BOG의 이용 가능량(Qa)이 주 가스엔진(13)의 연료가스 소비량(Q1)보다 적을 경우(BOG가 주 가스 엔진(13)의 연료가스 소비량(Q1)에 대해서 부족할 경우), 제1 압력계(61)에서 검출되는 BOG의 압력(Pb)과 제2 압력계(64)에서 검출되는 제1 브리지 라인(41)의 압력(Pv)과의 편차가 소정의 값(α)이 되도록(Pb-Pv=α), 제2 조정 밸브(42)를 제어한다. 소정의 값(α)은, 일정하여도 좋지만, 제1 압력계(61)에서 검출되는 BOG의 압력(P) 및/또는 BOG의 이용 가능량(Qa)에 대응하여 변화시키는 것이 바람직하다. 예를 들면, 제1 압력계(61)에서 검출되는 BOG의 압력(Pb)이 높고, BOG의 이용 가능량(Qa)이 많을 경우에는, 소정 값(α)을 크게 한다. 반대로 Pb가 낮고, Qa가 적을 경우에는, α를 작게 한다.
본 실시형태에서도, 제1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(그 밖의 실시형태)
본 발명은 상술한 제1 ~ 제3 실시형태로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능하다.
예를 들면, 펌프(14)가 강제 기화기(15)까지 LNG를 퍼올릴 만한 기능을 가지고, 제2 공급라인(32)에 압축기가 설치되어 있어도 좋다. 다만, 제1 ~ 제3 실시형태처럼 펌프(14)에 의해서 부 가스엔진(16)의 연료가스 분사압력이 확보되면, 제2 공급라인(32)에 압축기를 설치할 필요가 없어 비용을 절감할 수가 있다.
또한, 제1 브리지 라인(41)에는, 제2 조정 밸브(42) 대신에, 1차 압력이 변동하여도 일정한 2차 압력을 출력하는 감압 밸브와, 체크밸브가 설치되어 있어도 좋다. 이 구성에 의하면, 송기 라인(21)을 흐르는 BOG의 압력이 감압 밸브의 2차 압력을 하회했을 때, VG가 자동으로 보급된다.
또한, 제1 ~ 제3 실시형태에서, 제1 조정 밸브(33)는, 반드시 BOG의 이용 가능량(Qa)에 대응하여 제어될 필요는 없다. 예를 들어, 제2 공급 라인(32)으로부터 제1 브리지 라인(41)으로 VG가 흘러들어갈 때는 제2 공급 라인(32)을 흐르는 VG의 압력이 낮아지기 때문에, 제2 공급 라인(32)을 흐르는 VG의 압력에 대응하여 제1 조정 밸브(33)가 제어되어도 좋다.
또한, 주 가스엔진(13) 및 부 가스엔진(16) 중 하나 또는 양쪽 모두는, 반드시 왕복기관일 필요는 없고, 가스터빈 엔진이어도 좋다.
1A ~ 1C : 선박
11 : 탱크
12 : 압축기
13 : 주 가스엔진
14 : 펌프
15 : 강제 기화기
16 : 부 가스엔진
21 : 송기 라인
22 : 제1 공급 라인
31 : 송액 라인
32 : 제2 공급 라인
33 : 제1 조정 밸브
41 : 제1 브리지 라인
42 : 제2 조정 밸브
6 : 제어장치
61 : 압력계, 제1 압력계
62, 63 : 유량계
64 : 제2 압력계

Claims (8)

  1. 추진용 주 가스엔진과,
    액화천연가스를 저장하는 탱크와,
    상기 탱크 내에서 발생하는 보일 오프 가스를 압축기로 유도하는 송기 라인과,
    상기 압축기로부터 토출 되는 보일 오프 가스를 상기 주 가스엔진으로 유도하는 제1 공급 라인과,
    발전용 부 가스엔진과,
    상기 탱크 내에 배치된 펌프로부터 토출 되는 액화천연가스를 강제 기화기로 유도하는 송액 라인과,
    상기 강제 기화기에서 생성되는 기화 가스를 상기 부 가스엔진으로 유도하는 제2 공급 라인과,
    상기 제2 공급 라인으로부터 상기 송기 라인으로 상기 기화 가스를 유도하는 브리지 라인과,
    상기 송액 라인에 설치되며, 개도 변경이 가능한 제1 조정 밸브와,
    상기 브리지 라인에 설치되며, 개도 변경이 가능한 제2 조정 밸브와,
    상기 제1 조정 밸브 및 상기 제2 조정 밸브를 제어하는 제어장치와,
    상기 탱크 내의 보일 오프 가스 또는 상기 송기 라인을 흐르는 보일 오프 가스의 압력을 검출하는 압력계와,
    상기 브리지 라인을 흐르는 기화 가스의 유량을 검출하는 유량계를 구비하며,
    상기 제어장치는, 상기 탱크 내의 액화천연가스의 양 및 상기 압력계에서 검출되는 보일 오프 가스의 압력으로부터 보일 오프 가스의 이용 가능량을 산출하고, 상기 유량계에서 검출되는 기화 가스의 유량이 상기 주 가스엔진의 연료가스 소비량과 상기 보일 오프 가스의 이용 가능량과의 편차가 되도록, 상기 제2 조정 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 선박.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 보일 오프 가스의 이용 가능량이 상기 주 가스엔진의 연료가스 소비량보다 적을 경우에는, 상기 보일 오프 가스의 이용 가능량에 대응하여 상기 제1 조정 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 선박.
  3. 추진용 주 가스엔진과,
    액화천연가스를 저장하는 탱크와,
    상기 탱크 내에서 발생하는 보일 오프 가스를 압축기로 유도하는 송기 라인과,
    상기 압축기로부터 토출 되는 보일 오프 가스를 상기 주 가스엔진으로 유도하는 제1 공급 라인과,
    발전용 부 가스엔진과,
    상기 탱크 내에 배치된 펌프로부터 토출 되는 액화천연가스를 강제 기화기로 유도하는 송액 라인과,
    상기 강제 기화기에서 생성되는 기화 가스를 상기 부 가스엔진으로 유도하는 제2 공급 라인과,
    상기 제2 공급 라인으로부터 상기 송기 라인으로 상기 기화 가스를 유도하는 브리지 라인과,
    상기 송액 라인에 설치되며, 개도 변경이 가능한 제1 조정 밸브와,
    상기 브리지 라인에 설치되며, 개도 변경이 가능한 제2 조정 밸브와,
    상기 제1 조정 밸브 및 상기 제2 조정 밸브를 제어하는 제어장치와,
    상기 탱크 내의 보일 오프 가스 또는 상기 송기 라인을 흐르는 보일 오프 가스의 압력을 검출하는 제1 압력계로서, 상기 송기 라인의 상기 브리지 라인이 연결되는 위치보다 상류 측에 위치하는 제1 압력계와,
    상기 제2 조정 밸브의 하류 측에서 상기 브리지 라인의 압력을 검출하는 제2 압력계를 구비하며,
    상기 제어장치는, 제1 압력계에서 검출되는 보일 오프 가스의 압력과 상기 제2 압력계에서 검출되는 브리지 라인의 압력과의 편차가 소정의 값이 되도록, 상기 제2 조정 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 선박.
  4. 추진용 주 가스엔진과,
    액화천연가스를 저장하는 탱크와,
    상기 탱크 내에서 발생하는 보일 오프 가스를 압축기로 유도하는 송기 라인과,
    상기 압축기로부터 토출 되는 보일 오프 가스를 상기 주 가스엔진으로 유도하는 제1 공급 라인과,
    발전용 부 가스엔진과,
    상기 탱크 내에 배치된 펌프로부터 토출 되는 액화천연가스를 강제 기화기로 유도하는 송액 라인과,
    상기 강제 기화기에서 생성되는 기화 가스를 상기 부 가스엔진으로 유도하는 제2 공급 라인과,
    상기 제2 공급 라인으로부터 상기 송기 라인으로 상기 기화 가스를 유도하는 브리지 라인과,
    상기 송액 라인에 설치되며, 개도 변경이 가능한 제1 조정 밸브와,
    상기 브리지 라인에 설치되며, 개도 변경이 가능한 제2 조정 밸브와,
    상기 제1 조정 밸브 및 상기 제2 조정 밸브를 제어하는 제어장치와,
    상기 탱크 내의 보일 오프 가스 또는 상기 송기 라인을 흐르는 보일 오프 가스의 압력을 검출하며, 상기 송기 라인의 상기 브리지 라인이 연결되는 위치보다 상류 측에 위치하는 제1 압력계와,
    상기 제2 조정 밸브의 하류 측에서 상기 브리지 라인의 압력을 검출하는 제2 압력계를 구비하며,
    상기 제어장치는, 상기 탱크 내의 액화천연가스의 양 및 상기 압력계에서 검출되는 보일 오프 가스의 압력으로부터 보일 오프 가스의 이용 가능량을 산출하고, 상기 보일 오프 가스의 이용 가능량이 상기 주 가스엔진의 연료가스 소비량보다 적을 경우에는, 상기 보일 오프 가스의 이용 가능량에 대응하여 상기 제1 조정 밸브를 제어하고,
    또한, 상기 제어장치는, 상기 제1 압력계에서 검출되는 보일 오프 가스의 압력과 상기 제2 압력계에서 검출되는 브리지 라인의 압력과의 편차가 소정의 값이 되도록, 상기 제2 조정 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 선박.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프는, 상기 강제 기화기에서 생성되는 기화 가스의 압력이 상기 부 가스엔진의 연료가스 분사압력보다 높아지도록, 액화천연가스를 토출 하는 것을 특징으로 하는 선박.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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