KR102105071B1 - Boil-Off Gas Reliquefaction System and Method for Ship - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a boil-off gas reliquefaction system for a ship and a method thereof which can increase reliquefaction performance. According to the present invention, the boil-off gas reliquefaction system for a ship comprises: a compressor to receive boil-off gas produced from liquefied gas stored in a storage tank arranged in a ship to compress the boil-off gas by a fuel supply pressure of a main engine arranged in the ship; a heat exchanger to receive a portion of boil-off gas compressed by the compressor to cool the boil-off gas by heat exchange with uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor from the storage tank; a reliquefaction unit to receive the compressed gas cooled by the heat exchanger to additionally cool the compressed gas to reliquefy the compressed gas; a compander compressor to receive another portion of the compressed gas compressed by the compressor to additionally compress the compressed gas to introduce the compressed gas to the heat exchanger; and a compander expander to receive the compressed gas cooled through the heat exchanger after additional compression by the compander compressor to expand and cool the compressed gas. The compander compressor is connected to the compander expander to additionally compress the compressed gas by expansion energy of the compressed gas. The compressed gas expanded and cooled by the compander expander merges with a flow of the uncompressed boil-off gas supplied to the heat exchanger from the storage tank to be supplied as a refrigerant of the heat exchanger.

Description

선박의 증발가스 재액화 시스템 및 방법{Boil-Off Gas Reliquefaction System and Method for Ship}{Boil-Off Gas Reliquefaction System and Method for Ship}

본 발명은 액화가스로부터 발생하는 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)를 증발가스 자체의 냉열로 재액화시키는 재액화 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a reliquefaction system and method for re-liquefying boil-off gas (BOG) generated from liquefied gas by cooling heat of the boil-off gas itself.

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. In recent years, the consumption of liquefied gas such as liquefied natural gas (Liquefied Natural Gas, LNG) has been increasing worldwide. Liquefied gas liquefied gas at a low temperature has a very small volume compared to gas, and thus has an advantage of increasing storage and transport efficiency. In addition, liquefied gas, including liquefied natural gas, can remove or reduce air pollutants during the liquefaction process, so it can be regarded as an eco-friendly fuel with less emission of air pollutants during combustion.

액화천연가스는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -163℃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 that can be obtained by liquefying natural gas containing methane as its main component to about -163 ° C, and has a volume of about 1/600 compared to natural gas. Therefore, when natural gas is liquefied and transported, it 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.However, since the liquefaction temperature of natural gas is an extremely low temperature of -162 ° C under normal pressure, liquefied natural gas is sensitive to temperature changes and evaporates easily. Due to this, the storage tank for storing the liquefied natural gas is insulated, but since external heat is continuously transferred to the storage tank, the liquefied natural gas is continuously vaporized in the storage tank during the transportation of the liquefied natural gas, and the evaporated gas (Boil) -Off Gas, BOG) is generated.

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.Evaporation gas is a kind of loss, which is an important problem in transportation efficiency. In addition, when the boil-off gas accumulates in the storage tank, the internal pressure of the tank may rise excessively. Accordingly, various methods for treating the boil-off gas generated in the storage tank have been studied. Recently, for the treatment of the boil-off gas, a method of re-liquefying the boil-off gas and returning it to the storage tank, the boil-off gas is used as fuel for ship engines, etc. A method of using it as an energy source of a consumer is used.

증발가스를 재액화하기 위한 방법으로는, 별도의 냉매를 이용한 냉동 사이클을 구비하여 증발가스를 냉매와 열교환하여 재액화하는 방법, 별도의 냉매가 없이 증발가스 자체를 냉매로 하여 재액화하는 방법 등이 있다.As a method for re-liquefying the evaporated gas, a refrigeration cycle using a separate refrigerant is provided to heat and re-liquefy the evaporated gas with a refrigerant, a method of re-liquefying the evaporated gas as a refrigerant without a separate refrigerant, etc. There is this.

한편, 일반적으로 선박에 사용되는 엔진 중 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 엔진으로 DFDE, X-DF 엔진, ME-GI 엔진 등의 가스연료엔진이 있다.On the other hand, among the engines commonly used in ships, there are gas fuel engines such as DFDE, X-DF engine, and ME-GI engine as engines that can use natural gas as fuel.

DFDE은, 4행정으로 구성되며, 비교적 저압인 5.5bar 정도의 압력을 가지는 천연가스를 연소공기 입구에 주입하여, 피스톤이 올라가면서 압축을 시키는 오토 사이클(Otto Cycle)을 채택하고 있다.DFDE is composed of four strokes, and adopts an Otto Cycle that injects natural gas having a pressure of about 5.5 bar, which is relatively low pressure, into the combustion air inlet and compresses it as the piston rises.

X-DF 엔진은, 2행정으로 구성되고, 16 bar 정도의 천연가스를 연료로 사용하며, 오토 사이클을 채택하고 있다.The X-DF engine consists of two strokes, uses natural gas of about 16 bar as fuel, and adopts an auto cycle.

ME-GI 엔진은, 2행정으로 구성되며, 300bar 부근의 고압 천연가스를 피스톤의 상사점 부근에서 연소실에 직접 분사하는 디젤 사이클(Diesel Cycle)을 채택하고 있다.The ME-GI engine is composed of two strokes and adopts a diesel cycle that injects high-pressure natural gas at around 300 bar directly into the combustion chamber near the top dead center of the piston.

본 출원인은 별도의 냉매 없이 증발가스 자체를 냉매로 사용하여 증발가스를 재액화시키는 방법으로, 압축기에 의해 압축시킨 증발가스를, 압축기에 의해 압축되기 전의 증발가스와 열교환시켜 냉각시킨 후 J-T 밸브 등에 의해 팽창시켜 증발가스의 일부를 재액화시키는 방법을 발명한 바 있고, 이와 같은 시스템을 일명 PRS(Partial Re-liquefaction System)라고 한다.The present applicant is a method of re-liquefying the evaporation gas by using the evaporation gas itself as a refrigerant without a separate refrigerant, and cooling the evaporation gas compressed by the compressor by exchanging it with the evaporation gas before being compressed by the compressor, followed by a JT valve or the like. A method of expanding and re-liquefying a part of the evaporation gas has been invented, and such a system is called a PRS (Partial Re-liquefaction System).

저장탱크 내부의 액화가스의 양이 많아 증발가스의 발생량이 많은 경우, 선박이 정박하고 있거나 낮은 속도로 운항하여 엔진에서 사용되는 증발가스가 적은 경우 등, 재액화시켜야 할 증발가스의 양이 많은 경우, PRS만으로 요구되는 재액화량을 만족시키지 못할 수가 있어, 본 출원인은 증발가스를 더 많이 재액화시킬 수 있도록 PRS를 개량한 기술을 발명하였다. When the amount of liquefied gas inside the storage tank is large and the amount of evaporated gas is large, when the vessel is moored or the engine is operated at a low speed and the amount of evaporated gas used in the engine is small. , PRS alone may not satisfy the required reliquefaction amount, and the present applicant has invented a technique in which PRS is improved so that more evaporated gas can be reliquefied.

PRS의 개량 기술로, 증발가스 자체를 냉매로 사용한 냉매 사이클에 의해 증발가스를 추가로 냉각시킬 수 있도록 한 시스템을 일명 MRS(Methane Refrigeration System)라고 한다.As a PRS improvement technology, a system that allows the evaporation gas to be further cooled by a refrigerant cycle using the evaporation gas itself as a refrigerant is called a Methane Refrigeration System (MRS).

본 발명은 여기서 더 나아가, MRS와 같이 냉매 열교환기를 추가로 마련하지 않고, 효과적으로 재액화될 증발가스를 냉각하여 재액화 성능을 높일 수 있는 시스템을 제안하고자 한다. The present invention is further directed to propose a system capable of enhancing the reliquefaction performance by effectively cooling the evaporation gas to be reliquefied without additionally providing a refrigerant heat exchanger like MRS.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면 선박의 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 상기 선박에 마련된 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 압축기; According to an aspect of the present invention for solving the above problems is a compressor for receiving the boil-off gas generated from the liquefied gas stored in the storage tank of the ship to compress the fuel supply pressure of the main engine provided in the ship;

상기 압축기에서 압축된 압축가스의 일부를 공급받아, 상기 저장탱크로부터 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각시키는 열교환기;A heat exchanger that receives a portion of compressed gas compressed by the compressor and cools it by heat exchange with uncompressed evaporated gas to be supplied to the compressor from the storage tank;

상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 추가 냉각하여 재액화시키는 재액화부;A re-liquefaction unit receiving the compressed gas cooled in the heat exchanger and further cooling to re-liquefy it;

상기 압축기에서 압축된 압축가스의 다른 일부를 공급받아 추가 압축하여 상기 열교환기로 도입시키는 컴팬더 압축기; 및A compressor compressor receiving another part of the compressed gas compressed by the compressor and further compressing it to introduce the heat exchanger; And

상기 컴팬더 압축기에서 추가 압축 후 열교환기를 거쳐 냉각된 압축가스를 공급받아 팽창 냉각시키는 컴팬더 팽창기;를 포함하며, Includes; after the additional compression in the compressor compressor expander to receive the compressed gas cooled through a heat exchanger to expand and cool;

상기 컴팬더 압축기는 상기 컴팬더 팽창기와 연결되어 상기 압축가스의 팽창에너지에 의해 상기 압축가스를 추가 압축시키고, The compander compressor is connected to the compander expander to further compress the compressed gas by the expansion energy of the compressed gas,

상기 컴팬더 팽창기에서 팽창 냉각된 상기 압축가스는, 상기 저장탱크로부터 상기 열교환기에 공급되는 상기 미압축 증발가스의 흐름에 합류되어 상기 열교환기의 냉매로 공급되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 시스템이 제공된다.The compressed gas expanded and cooled in the expander expander is re-liquefied in the ship's evaporation gas, characterized in that it is joined to the flow of the uncompressed evaporation gas supplied from the storage tank to the heat exchanger and supplied as a refrigerant in the heat exchanger. A system is provided.

바람직하게는 상기 재액화부는, 상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 감압하여 냉각시키는 감압장치; 상기 감압장치에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 기액분리하는 기액분리기;를 포함하고, 상기 기액분리기에서 분리된 액체는 상기 저장탱크로 공급되고, 분리된 기체는 상기 저장탱크로부터 상기 열교환기로 도입되는 상기 미압축 증발가스에 합류될 수 있다.Preferably, the re-liquefaction unit, the decompression device for cooling by receiving the compressed gas cooled in the heat exchanger to reduce pressure; It includes; a gas-liquid separator to receive the compressed gas cooled by the decompression device to separate gas-liquid, the liquid separated from the gas-liquid separator is supplied to the storage tank, the separated gas is introduced from the storage tank to the heat exchanger It may be joined to the uncompressed evaporation gas.

바람직하게는 시스템은, 상기 압축기와 상기 열교환기 사이에 마련되어, 압축 후 상기 열교환기 및 재액화부를 거쳐 재액화될 상기 압축가스를 공급받아 추가 압축하고 상기 열교환기로 도입시키는 부스팅 압축기; 및 상기 컴팬더 압축기와 상기 열교환기 사이에 마련되어, 압축된 상기 압축가스를 냉각하여 상기 열교환기로 도입시키는 쿨러;를 더 포함할 수 있다. Preferably, the system includes a boosting compressor provided between the compressor and the heat exchanger, receiving compressed gas to be reliquefied through the heat exchanger and the reliquefaction unit after compression, and further compressing and introducing the heat exchanger into the heat exchanger; And a cooler provided between the compander compressor and the heat exchanger to cool the compressed gas compressed into the heat exchanger.

상기 압축기는, 상기 증발가스를 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 주압축기; 및 상기 주압축기와 병렬로 마련되는 리던던시 압축기;를 포함할 수 있다. The compressor includes a main compressor for compressing the boil-off gas to the fuel supply pressure of the main engine; And a redundancy compressor provided in parallel with the main compressor.

바람직하게는 시스템에서, 상기 주압축기와 리던던시 압축기는 어느 하나만 구동되거나, 동시에 구동될 수 있다. Preferably, in the system, the main compressor and the redundancy compressor may be driven either at the same time or simultaneously.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박에 마련되어 액화가스를 저장하는 저장탱크로부터 상기 선박의 주엔진으로 연결되는 증발가스 공급라인;According to another aspect of the present invention, an evaporation gas supply line provided to the ship and connected to a main engine of the ship from a storage tank for storing liquefied gas;

상기 증발가스 공급라인에 마련되며 상기 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 압축기; A compressor which is provided on the boil-off gas supply line and receives boil-off gas generated from the liquefied gas and compresses it to the fuel supply pressure of the main engine;

상기 압축기의 하류에서 상기 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 상기 저장탱크로 연결되며, 상기 주엔진의 연료로 공급되고 남는 압축가스를 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각하고 재액화하여 상기 저장탱크로 재저장하는 재액화 라인;It is branched from the evaporation gas supply line downstream of the compressor and connected to the storage tank, cooling and re-liquefying the remaining compressed gas supplied as fuel of the main engine by heat exchange with uncompressed evaporation gas to be supplied to the compressor. A reliquefaction line for re-storing to a storage tank;

상기 재액화 라인에 마련되며 상기 압축가스를, 상기 저장탱크로부터 상기 증발가스 공급라인을 따라 상기 압축기로 공급될 상기 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각시키는 열교환기; A heat exchanger provided on the reliquefaction line and cooling the compressed gas by heat exchange with the uncompressed evaporated gas to be supplied to the compressor along the evaporated gas supply line from the storage tank;

상기 압축기의 하류에서 상기 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 상기 증발가스 공급라인의 상기 열교환기 전단으로 연결되는 냉매보충라인; 및A refrigerant replenishing line branched from the boil-off gas supply line downstream of the compressor and connected to the front end of the heat exchanger of the boil-off gas supply line; And

상기 냉매보충라인에 마련되며 상기 압축기에서 압축되어 상기 냉매보충라인으로 분기된 압축가스를 공급받아 추가 압축하여 상기 열교환기로 도입시키고, 열교환기를 거쳐 냉각된 상기 압축가스를 팽창 냉각시키는 컴팬더;를 포함하며, Included in the refrigerant replenishment line is a compressor that is compressed by the compressor and supplied by the compressed gas branched to the refrigerant replenishment line to further compress it and introduce it into the heat exchanger, and expand and cool the compressed gas cooled through the heat exchanger. And

상기 컴팬더는 상기 압축가스의 팽창에너지에 의해 상기 압축가스를 추가 압축하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 시스템이 제공된다. The compander is provided with an evaporation gas reliquefaction system of a vessel, characterized in that the compressed gas is further compressed by the expansion energy of the compressed gas.

바람직하게는 상기 컴팬더는, 상기 압축기에서 압축되어 상기 냉매보충라인으로 분기된 상기 압축가스를 공급받아 추가 압축하여 상기 열교환기로 도입시키는 컴팬더 압축기; 및 상기 컴팬더 압축기에서 추가 압축 후 열교환기를 거쳐 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 팽창 냉각시키는 컴팬더 팽창기;를 포함하며, 상기 컴팬더 압축기는 상기 컴팬더 팽창기와 축으로 연결되어 상기 압축가스의 팽창에너지를 전달받아 구동될 수 있다. Preferably, the compander is compressed by the compressor, receives the compressed gas branched to the refrigerant supplement line, and further compresses the compressor to introduce the compressor into the heat exchanger; And a compander expander that receives and compresses the compressed gas cooled through a heat exchanger after additional compression in the compander compressor, and the compander compressor is connected to the compander expander and the shaft to expand the compressed gas. It can be driven by receiving energy.

바람직하게는 상기 재액화라인에는, 상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 감압하여 냉각시키는 감압장치; 상기 감압장치에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 기액분리하는 기액분리기;를 포함하고, 상기 기액분리기에서 분리된 액체는 상기 재액화라인을 따라 저장탱크로 공급되고, 분리된 기체는 상기 저장탱크로부터 상기 열교환기로 도입되는 상기 미압축 증발가스에 합류될 수 있다. Preferably, the re-liquefaction line, receiving the compressed gas cooled by the heat exchanger, a pressure reducing device for cooling by reducing the pressure; It includes; a gas-liquid separator to receive the compressed gas cooled by the pressure reducing device to separate gas-liquid, the liquid separated from the gas-liquid separator is supplied to the storage tank along the re-liquefaction line, the separated gas is from the storage tank It may be joined to the uncompressed boil-off gas introduced into the heat exchanger.

바람직하게는 시스템은, 상기 재액화라인에서 상기 열교환기의 상류에 마련되어, 압축 후 상기 열교환기를 거쳐 재액화될 상기 압축가스를 공급받아 추가 압축하여 상기 열교환기로 도입시키는 부스팅 압축기; 및 상기 냉매보충라인에서 상기 컴팬더 압축기와 상기 열교환기 사이에 마련되어, 압축된 상기 압축가스를 냉각하여 상기 열교환기로 도입시키는 쿨러;를 더 포함할 수 있다. Preferably, the system comprises: a boosting compressor provided upstream of the heat exchanger in the reliquefaction line, receiving the compressed gas to be reliquefied through the heat exchanger after compression, and further compressing it to be introduced into the heat exchanger; And a cooler provided between the compander compressor and the heat exchanger in the refrigerant filling line and cooling the compressed gas compressed into the heat exchanger.

바람직하게는 상기 압축기는, 상기 증발가스를 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 주압축기; 및 상기 주압축기와 병렬로 마련되는 리던던시 압축기;를 포함할 수 있다. Preferably, the compressor, the main compressor for compressing the boil-off gas to the fuel supply pressure of the main engine; And a redundancy compressor provided in parallel with the main compressor.

바람직하게는 시스템에서 상기 증발가스 공급라인은 상기 주압축기 및 리던던시 압축기 전단에서 분기되었다가 상기 주압축기 및 리던던시 압축기 후단에서 합류되고, 상기 증발가스 공급라인에서 상기 주압축기의 후단과, 상기 리던던시 압축기와의 합류 지점 사이에 마련되는 제1 밸브; 상기 증발가스 공급라인에서 상기 리던던시 압축기의 후단과 상기 합류 지점 사이에 마련되는 제2 밸브; 상기 냉매보충라인에서 상기 컴팬더 압축기의 상류에 마련되는 제3 밸브;를 더 포함할 수 있다. Preferably, in the system, the boil-off gas supply line is branched at the front end of the main compressor and the redundancy compressor, then joined at the rear end of the main compressor and redundancy compressor, and the rear end of the main compressor and the redundancy compressor in the boil-off gas supply line. A first valve provided between the confluence points of the; A second valve provided between the rear end of the redundancy compressor and the confluence point in the boil-off gas supply line; It may further include a; a third valve provided upstream of the compressor compressor in the refrigerant filling line.

바람직하게는 시스템에서 상기 증발가스 공급라인의 상기 합류 지점 상류에서 상기 주압축기 및 리던던시 압축기의 후단을 연결하는 연동라인이 마련되고, 상기 연동라인으로부터 상기 냉매보충라인의 상기 제3 밸브 후단으로 연결되는 연결라인이 마련되며, 상기 연동라인에서 상기 주압축기와 상기 연결라인의 분기 지점 사이에 마련되는 제4 밸브; 및 상기 연동라인에서 상기 리던던시 압축기와 상기 연결라인의 분기 지점 사이에 마련되는 제5 밸브를 더 포함할 수 있다. Preferably, an interlocking line is provided in the system connecting the rear end of the main compressor and the redundancy compressor upstream of the confluence point of the evaporation gas supply line, and is connected from the interlocking line to the rear end of the third valve of the refrigerant filling line. A fourth valve provided between the main compressor and the branch point of the connection line in the connection line; And a fifth valve provided between the redundancy compressor and the branch point of the connection line in the interlocking line.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 선박에 마련되어 액화가스를 저장하는 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 압축기에서 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축하고, According to another aspect of the present invention, the evaporation gas generated from the storage tank provided in the vessel to store the liquefied gas is compressed by the compressor to the fuel supply pressure of the main engine,

상기 압축기의 하류에서 압축가스 일부를 분기하여 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환기에서 열교환으로 냉각하여 재액화하여 상기 저장탱크로 재저장하되, A part of the compressed gas is branched from the downstream of the compressor, cooled by heat exchange in an uncompressed evaporation gas to be supplied to the compressor, and re-liquefied to be stored again in the storage tank,

상기 압축기에서 압축된 상기 압축가스 일부를 분기하여 컴팬더에서 추가 압축하여 상기 열교환기로 도입시켜 냉각시키고, 냉각된 상기 압축가스를 팽창 냉각시켜, 상기 저장탱크로부터 상기 압축기로 공급될 상기 미압축 증발가스에 합류시켜 상기 열교환기의 냉매로 공급하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 방법이 제공된다. A portion of the compressed gas compressed by the compressor is branched and further compressed by a compander to be introduced into the heat exchanger to cool, and the cooled compressed gas is expanded and cooled, so that the uncompressed boil-off gas to be supplied from the storage tank to the compressor Provided is a method of treating boil-off gas in a vessel, characterized in that it is supplied to the refrigerant of the heat exchanger by joining the.

바람직하게는, 상기 컴팬더는 상기 압축가스의 팽창에너지에 의해 상기 압축가스를 추가 압축할 수 있다. Preferably, the compander may further compress the compressed gas by the expansion energy of the compressed gas.

본 발명의 시스템에서는 압축된 증발가스 일부를 압축, 냉각 및 팽창 냉각시켜 열교환기 상류로 공급하여, 열교환기로 도입되는 냉매의 유량을 늘릴 수 있다. In the system of the present invention, a part of the compressed boil-off gas may be compressed, cooled, and expanded to be supplied upstream of the heat exchanger to increase the flow rate of the refrigerant introduced into the heat exchanger.

이와 같이 열교환기의 냉매 유량을 늘림으로써, 재액화될 증발가스를 보다 효과적으로 냉각하여 재액화율을 높일 수 있다. As such, by increasing the flow rate of the refrigerant in the heat exchanger, the evaporation gas to be re-liquefied can be cooled more effectively to increase the re-liquefaction rate.

또한, 냉매로 보충될 증발가스의 추가 압축에 압축가스의 팽창에너지를 이용할 수 있도록 컴팬더를 적용하여, 증발가스를 추가 압축하기 위해 소모되는 전력 사용을 줄일 수 있고, 선박의 에너지 효율을 높일 수 있다. In addition, by applying a compander so that the expansion energy of the compressed gas can be used for additional compression of the evaporated gas to be replenished with a refrigerant, the use of power consumed to further compress the evaporated gas can be reduced, and the energy efficiency of the ship can be increased. have.

한편, 재액화될 증발가스는 부스팅 압축기로 추가 압축하고, 냉매로 보충될 증발가스는 컴팬더에 의해 압축가스의 팽창에너지로 추가 압축하므로, 압축기는 선내 주엔진의 연료공급압력으로 증발가스를 압축하도록 설계할 수 있어 모터 사이즈를 줄이고 압축기에서 소요되는 동력을 절감할 수 있다. On the other hand, since the boil-off gas to be re-liquefied is further compressed with a boosting compressor, and the boil-off gas to be replenished with the refrigerant is further compressed with the expansion energy of the compressed gas by a compander, the compressor compresses the boil-off gas with the fuel supply pressure of the main engine on board. It can be designed to reduce the motor size and reduce the power required by the compressor.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템의 개략도이다.
1 is a schematic diagram of an evaporation gas reliquefaction system of a ship according to a first embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of a system for re-liquefying evaporation gas of a ship according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, which illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, when adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are denoted by the same reference numerals as much as possible even though they are displayed on different drawings.

이하 본 발명에서의 선박은, 액화가스 및 액화가스에서 발생하는 증발가스를 추진용 또는 발전용 엔진의 연료로 사용할 수 있는 엔진이 설치되거나 액화가스 또는 증발가스를 선내 기관의 연료로 사용하는 모든 종류의 선박으로, 대표적으로 LNG 운반선(LNG Carrier), 액체수소 운반선, LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading), LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit)와 같이 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물도 포함될 수 있다. Hereinafter, in the ship of the present invention, an engine capable of using liquefied gas and boiled gas generated from liquefied gas as fuel for propulsion or power generation engines is installed, or all types using liquefied gas or boiled gas as fuel for ship engines. The vessels are self-propelled, such as LNG carriers, liquid hydrogen carriers, LNG regasification vessels (LVs), LNG floating production storage offloading (FPSO), and LNG floating storage regasification units (FSRUs). ) May also include offshore structures that do not have propulsion capability but are floating on the sea.

또한, 본 발명에서 액화가스는, 가스를 저온으로 액화시켜 수송할 수 있고, 저장된 상태에서 증발가스가 발생하며 엔진 등의 연료로 사용될 수 있는 모든 종류의 액화가스를 포함할 수 있다. 이러한 액화가스는 예를 들어 LNG(Liquefied Natural Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같은 액화석유화학가스일 수 있다. 다만, 후술하는 실시예에서는 대표적인 액화가스 중 하나인 LPG가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.In addition, the liquefied gas in the present invention may include all kinds of liquefied gas that can be transported by liquefying the gas at a low temperature, and generates evaporation gas in a stored state and used as fuel for an engine or the like. Such liquefied gas is liquefied petrochemical such as Liquefied Natural Gas (LNG), Liquefied Ethane Gas (LEG), Liquefied Petroleum Gas (LPG), Liquefied Ethylene Gas, Liquefied Propylene Gas, etc. It can be gas. However, in the embodiment described below, LPG, which is one of the representative liquefied gases, is applied as an example.

한편, 본 실시예들의 각 라인을 흐르는 유체는, 시스템의 운용 조건에 따라, 액체 상태, 기액 혼합 상태, 기체 상태, 초임계유체 상태 중 어느 하나의 상태일 수 있다.On the other hand, the fluid flowing through each line of the present embodiments may be any one of a liquid state, a gas-liquid mixing state, a gas state, and a supercritical fluid state, depending on operating conditions of the system.

도 1에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템을, 도 2에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템을 각각 개략적으로 도시하였다. FIG. 1 schematically shows a system for re-liquefying evaporation gas of a ship according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 schematically shows a system for re-liquefying evaporation gas of a ship according to a second embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 제1 및 제2 실시예의 시스템은, 선박에 마련되어 액화가스를 저장하는 저장탱크(T)로부터 선박의 주엔진으로 연결되는 증발가스 공급라인(GL), 증발가스 공급라인에 마련되며 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 압축기(100), 압축기의 하류에서 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 저장탱크로 연결되며, 주엔진의 연료로 공급되고 남는 압축가스를 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각하고 재액화하여 저장탱크로 재저장하는 재액화 라인(RL)과, 재액화 라인에 마련되며 압축가스를, 저장탱크로부터 증발가스 공급라인을 따라 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각시키는 열교환기(200)를 포함하여 구성된다. As shown in Figures 1 and 2, the system of the first and second embodiments is provided in the vessel, the evaporation gas supply line (GL) connected to the ship's main engine from a storage tank (T) for storing liquefied gas , Compressor 100 is provided in the boil-off gas supply line and receives boil-off gas generated from liquefied gas and compresses it to the fuel supply pressure of the main engine, and is branched from the boil-off gas supply line downstream of the compressor and connected to a storage tank, It is provided in the reliquefaction line (RL) which cools and reliquefies the remaining compressed gas supplied as the fuel of the main engine and heat exchanges with the uncompressed evaporation gas to be supplied to the compressor and re-liquefies, and the reliquefaction line, and provides compressed gas. , It comprises a heat exchanger 200 for cooling by heat exchange with the uncompressed evaporation gas to be supplied to the compressor along the evaporation gas supply line from the storage tank.

본 제1 및 제2 실시예의 시스템은 추가로 압축기의 하류에서 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 증발가스 공급라인의 열교환기 전단으로 연결되는 냉매보충라인(CL)을 마련하고, 냉매보충라인에 압축기에서 압축되어 냉매보충라인으로 분기된 압축가스를 공급받아 추가 압축하여 열교환기로 도입시키고, 열교환기를 거쳐 냉각된 압축가스를 팽창 냉각시키는 컴팬더(400)를 구성하여 열교환기로 도입되는 냉매의 유량을 늘릴 수 있도록 구성하였다. 이와 같이 열교환기의 냉매(cold BOG) 유량을 늘림으로써, 재액화될 증발가스를 보다 효과적으로 냉각하여 재액화율을 높일 수 있다.The system of the first and second embodiments is further provided with a refrigerant replenishment line (CL) branched from the evaporation gas supply line downstream of the compressor and connected to the front end of the heat exchanger of the evaporation gas supply line. It is possible to increase the flow rate of the refrigerant introduced into the heat exchanger by constructing a compander 400 that receives compressed gas that is compressed and branched to the refrigerant replenishing line, further compresses it and introduces it into the heat exchanger, and expands and cools the compressed gas cooled through the heat exchanger. It was configured to. In this way, by increasing the flow rate of the refrigerant (cold BOG) of the heat exchanger, the evaporation gas to be reliquefied can be cooled more effectively to increase the reliquefaction rate.

본 실시예들에서 컴팬더는 압축가스의 팽창에너지에 의해 압축가스를 추가 압축하여, 압축가스의 추가 압축을 위한 동력 소모를 줄일 수 있도록 한다. In these embodiments, the compander further compresses the compressed gas by the expansion energy of the compressed gas, thereby reducing power consumption for further compression of the compressed gas.

이러한 컴팬더(400)는, 압축기에서 압축되어 냉매보충라인으로 분기된 압축가스를 공급받아 추가 압축하여 열교환기로 도입시키는 컴팬더 압축기(410)와, 컴팬더 압축기에서 추가 압축 후 열교환기를 거쳐 냉각된 압축가스를 공급받아 팽창 냉각시키는 컴팬더 팽창기(420)를 포함하여 구성되며, 컴팬더 압축기는 컴팬더 팽창기와 축(shaft)으로 연결되어 압축가스의 팽창에너지를 전달받아 구동될 수 있도록 한다. The comparator 400 is compressed by a compressor, receives compressed gas branched to a refrigerant replenishing line, and further compresses and introduces it into a heat exchanger, and is further compressed by a compander compressor and then cooled through a heat exchanger. It comprises a compander inflator 420 that receives and compresses compressed gas to expand and cool, and the compander compressor is connected to a compander inflator and a shaft so that it can be driven by receiving the expansion energy of the compressed gas.

냉매보충라인(CL)에서 컴팬더 압축기와 열교환기 사이에는 쿨러(450)가 마련되어, 추가 압축된 압축가스를 냉각하여 열교환기(200)로 도입시킬 수 있다. In the refrigerant replenishment line CL, a cooler 450 is provided between the compander compressor and the heat exchanger to cool the additional compressed compressed gas and introduce it into the heat exchanger 200.

한편, 열교환기는 PCHE(Printed Circuit Heat Exchanger) 타입으로 마련될 수 있다. 열교환기로 도입될 증발가스는 오일 필터(미도시)를 거쳐 혼입된 윤활유를 제거한 후 열교환기로 도입될 수 있다. Meanwhile, the heat exchanger may be provided in a PCHE (Printed Circuit Heat Exchanger) type. The evaporated gas to be introduced into the heat exchanger may be introduced into the heat exchanger after removing the lubricating oil mixed through an oil filter (not shown).

한편, 재액화라인(RL)에는 재액화부가 마련되며, 재액화부는 열교환기에서 냉각된 압축가스를 공급받아 감압하여 냉각시키는 감압장치(310), 감압장치에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 기액분리하는 기액분리기(320)가 마련된다. On the other hand, the reliquefaction line (RL) is provided with a reliquefaction unit, the reliquefaction unit is supplied with the compressed gas cooled by the heat exchanger to reduce pressure to cool the pressure reducing device (310), and the compressed gas cooled by the pressure reducing device is supplied with gas liquid A gas-liquid separator 320 for separating is provided.

감압장치(310)는 압축 및 냉각된 증발가스를 단열팽창시켜 냉각하는 팽창기 또는 줄-톰슨 밸브 등의 팽창밸브로 구성될 수 있다.The pressure reducing device 310 may be configured by an expansion valve such as an expander or a Joule-Thomson valve that cools the compressed and cooled boil-off gas by adiabatic expansion.

압축기, 열교환기, 감압장치를 거쳐 압축, 냉각 및 팽창냉각된 증발가스는 전부 또는 일부가 재액화되어 기액분리기(320)로 도입된다. 기액분리기를 구성하지 않고 감압장치에서 감압되며 추가 냉각된 증발가스를 바로 저장탱크로 보내어 저장탱크에 저장된 액화천연가스에 녹일 수도 있다. Compressed, cooled and expanded-cooled evaporated gas through a compressor, a heat exchanger, and a pressure reducing device is partially or partially re-liquefied and introduced into the gas-liquid separator 320. It is decompressed in a decompression device without configuring a gas-liquid separator, and the additional cooled evaporation gas can be sent directly to a storage tank and dissolved in liquefied natural gas stored in the storage tank.

기액분리기에서 분리된 액체는 재액화라인(RL)을 따라 저장탱크로 공급되어 저장되고, 분리된 기체는 증발가스 공급라인(GL)으로 합류되어 저장탱크로부터 열교환기로 도입되는 미압축 증발가스와 함께 열교환기에 냉매로 공급될 수 있다. The liquid separated from the gas-liquid separator is supplied to and stored in the storage tank along the reliquefaction line (RL), and the separated gas is combined with the uncompressed evaporation gas that is joined to the evaporation gas supply line (GL) and introduced from the storage tank to the heat exchanger. It may be supplied as a refrigerant to the heat exchanger.

재액화라인에서 열교환기의 상류에는 압축 후 열교환기를 거쳐 재액화될 압축가스를 공급받아 추가 압축하여 열교환기로 도입시키는 부스팅 압축기(500)가 마련된다. In the re-liquefaction line, a boosting compressor 500 is provided upstream of the heat exchanger to receive compressed gas to be re-liquefied through a heat exchanger after compression, and further compress it and introduce it into the heat exchanger.

LNG의 주성분인 메탄의 경우, 약 -80℃, 55bar 상태가 임계점이다. LNG에서 발생한 증발가스를 재액화시킬 때 증발가스의 압축 압력을 높일수록 재액화율이 높아지며, 150 내지 170 bar 내외로 압축 시 재액화량이 가장 많지만, 150 내지 300 bar 사이에서는 재액화량에 큰 변화가 없음을 발견하였다. 따라서, 증발가스를 효과적으로 재액화하기 위해서는 100 bar 이상, 바람직하게는 150 bar 내지 300 bar로 압축하는 것이 바람직하다. 그러나 증발가스를 연료로 공급받는 주엔진이 그와 같은 고압 연료를 필요로 하지 않는다면, 재액화만을 위해 증발가스 전부를 고압으로 압축하는 것은 전력 소모가 많아 에너지가 낭비되고, 고압 압축기는 고가로 설치비용도 많이 든다. 따라서 본 발명은 압축기에서는 주엔진의 연료공급압력까지만 압축하고, 재액화될 증발가스와 냉매로 보충될 증발가스는 각각 부스팅 압축기(500)와 컴팬더 압축기(410)에 의해 추가 압축할 수 있도록 하였다. In the case of methane, the main component of LNG, the state of about -80 ℃ and 55bar is the critical point. When re-liquefying the boil-off gas generated in LNG, the higher the compression pressure of the boil-off gas, the higher the re-liquefaction rate, and the largest amount of re-liquefaction when compressed within 150 to 170 bar, but there is a significant change in the amount of re-liquefaction between 150 and 300 bar. Found none. Therefore, in order to effectively re-liquefy the boil-off gas, it is preferable to compress to 100 bar or more, preferably 150 bar to 300 bar. However, if the main engine that receives boil-off gas does not need such a high-pressure fuel, compressing all the boil-off gas to high pressure for re-liquefaction consumes a lot of power and wastes energy. It is also expensive. Therefore, in the present invention, the compressor compresses only the fuel supply pressure of the main engine, and the boil-off gas to be re-liquefied and the boil-off gas to be supplemented with the refrigerant can be further compressed by the boosting compressor 500 and the compander compressor 410, respectively. .

이를 통해 압축기(100)는 선내 주엔진의 연료공급압력으로 증발가스를 압축하도록 설계할 수 있어 모터 사이즈를 줄이고 설비비용을 절감하고, 압축기에서 소요되는 동력을 절감하여 운영비를 절감할 수 잇다. Through this, the compressor 100 can be designed to compress the evaporation gas with the fuel supply pressure of the main engine on the ship, thereby reducing the motor size, reducing equipment costs, and reducing the power required by the compressor, thereby reducing operating costs.

예를 들어, 주엔진으로 X-DF 엔진이 채택된 경우라면 압축기에서는 16 bar 정도도 증발가스를 압축하고, 부스팅 압축기에서 압축가스를 100 bar 이상, 바람직하게는 150 bar 내지 170 bar로 추가 압축시킬 수 있다.For example, if the X-DF engine is used as the main engine, the compressor compresses the boil-off gas by about 16 bar, and the boosting compressor further compresses the compressed gas to 100 bar or more, preferably 150 bar to 170 bar. You can.

압축기(100)는, 증발가스를 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 주압축기(100a)와, 주압축기와 병렬로 마련되는 리던던시 압축기(100b)를 포함하여 구성된다. The compressor 100 includes a main compressor 100a for compressing boil-off gas to the fuel supply pressure of the main engine, and a redundancy compressor 100b provided in parallel with the main compressor.

선박 규정상 엔진으로 연료를 공급하는 압축기는, 비상 상황을 대비하여 리던던시(Redundancy) 설계를 하여야 하는데, 리던던시 설계란, 어느 한 대를 고장, 유지보수 등의 이유로 사용할 수 없을 때 다른 한 대를 대신 사용 할 수 있도록 설계하는 것을 의미한다. 이를 위해 본 실시예들에서 압축기는 주압축기와 리던던시 압축기로 설계된다. Compressors that supply fuel to engines according to ship regulations must be designed for redundancy in case of an emergency. Redundancy design means that when one cannot be used due to failure, maintenance, etc., the other one is substituted. It means designing for use. To this end, in this embodiment, the compressor is designed as a main compressor and a redundancy compressor.

증발가스 공급라인(GL)은 주압축기와 리던던시 압축기로 증발가스를 공급할 수 있도록 주압축기 및 리던던시 압축기 전단에서 분기되었다가 주압축기 및 리던던시 압축기 후단에서 합류된다. The boil-off gas supply line (GL) is branched in front of the main compressor and the redundancy compressor so as to supply the boil-off gas to the main compressor and the redundancy compressor, and then joins at the rear end of the main compressor and the redundancy compressor.

증발가스 공급라인에서 주압축기의 후단과, 리던던시 압축기와의 합류 지점 사이에는 제1 밸브(V1)가, 리던던시 압축기의 후단과 상기 합류 지점 사이에는 제2 밸브(V2)가 각각 마련되며, 냉매보충라인에서 컴팬더 압축기의 상류에는 제3 밸브(V3)가 마련된다. In the boil-off gas supply line, a first valve (V1) is provided between the rear end of the main compressor and a confluence point with the redundancy compressor, and a second valve (V2) is provided between the rear end of the redundancy compressor and the confluence point, respectively. A third valve V3 is provided upstream of the compander compressor in the line.

도 2에 도시된 제2 실시예의 시스템은 전술한 시스템에 추가로, 증발가스 공급라인의 상기 합류 지점 상류에서 주압축기 및 리던던시 압축기의 후단을 연결하는 연동라인(NL)을 마련하고, 상기 연동라인으로부터 냉매보충라인의 제3 밸브 후단으로 연결되는 연결라인(NLa)을 마련한 것이다. The system of the second embodiment shown in FIG. 2 provides an interlocking line (NL) connecting the rear end of the main compressor and the redundancy compressor upstream of the confluence point of the evaporation gas supply line, in addition to the system described above, and the interlocking line The connection line NLa is connected to the rear end of the third valve of the refrigerant filling line.

연동라인에서 주압축기와 연결라인의 분기 지점 사이에는 제4 밸브(V4)를, 연동라인에서 리던던시 압축기와 연결라인의 분기 지점 사이에는 제5 밸브(V5)를 각각 마련한다.In the interlocking line, a fourth valve V4 is provided between the main compressor and the branching point of the connection line, and a fifth valve V5 is provided between the redundancy compressor in the interlocking line and the branching point of the connection line.

이와 같이 연동라인과 연결라인을 마련하고, 제1 내지 제5 밸브의 개폐를 통해 주압축기와 리던던시 압축기를 연료공급, 증발가스 재액화 및 냉매 보충을 위해 모두 사용할 수 있어 본 실시예는 시스템 운용의 탄력성을 보다 높이고, 활용도를 높일 수 있다. Thus, the interlocking line and the connecting line are provided, and the main compressor and the redundancy compressor can be used for fuel supply, re-liquefaction of evaporation gas, and replenishment of refrigerant through opening and closing of the first to fifth valves. It can increase elasticity and increase utilization.

예를 들어 제2, 제3 및 제4 밸브를 차단하고 제1 및 제5 밸브를 개방하면 주압축기는 연료공급 및 재액화용 증발가스를 공급하고, 리던던시 압축기는 냉매보충을 위해 구동시킬 수 있다. For example, when the second, third and fourth valves are closed and the first and fifth valves are opened, the main compressor supplies the boil-off gas for fuel supply and re-liquefaction, and the redundancy compressor can be driven to replenish the refrigerant.

주압축기의 고장 또는 유지보수시 제1 및 제4 밸브를 차단하고 제2, 제3 및 제5 밸브를 개방하여 연료공급, 재액화용 증발가스 공급 및 냉매보충을 모두 리던던시 압축기에 의해 할 수 있다. In the event of a failure or maintenance of the main compressor, the first and fourth valves are blocked, and the second, third and fifth valves are opened to supply fuel, re-liquefy evaporation gas, and replenish the refrigerant through a redundancy compressor.

그 외에도 다양하게 시스템 상황에 따라 밸브를 개폐하여 다양하게 운용할 수 있다. In addition, various valves can be opened and closed according to various system conditions.

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 자에게 있어서 자명한 것이다. The present invention is not limited to the above embodiments, and can be variously modified or modified within a range not departing from the technical gist of the present invention, which is obvious to a person skilled in the art to which the present invention pertains. It is done.

T: 저장탱크
GL: 증발가스 공급라인
RL: 재액화 라인
CL: 냉매보충라인
NL: 연동라인
NLa: 연결라인
V1, V2, V3, V4, V5: 제1 내지 제5 밸브
100: 압축기
100a: 주압축기
100b: 리던던시 압축기
300: 재액화부
310: 감압장치
320: 기액분리기
400: 컴팬더
410: 컴팬더 압축기
420: 컴팬더 팽창기
450: 쿨러
500: 부스팅 압축기
T: Storage tank
GL: Evaporation gas supply line
RL: Reliquefaction line
CL: refrigerant supplement line
NL: Interlocking line
NLa: Connection line
V1, V2, V3, V4, V5: first to fifth valves
100: compressor
100a: main compressor
100b: redundancy compressor
300: reliquefaction unit
310: pressure reducing device
320: gas-liquid separator
400: compander
410: compander compressor
420: compander inflator
450: cooler
500: boosting compressor

Claims (8)

1) 선박에 마련되어 액화가스를 저장하는 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 압축기에서 상기 선박의 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 단계;
2) 상기 압축기의 하류에서 압축가스 일부를 분기하여 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환기에서 열교환으로 냉각하고 재액화하는 단계; 및
3) 상기 압축기에서 압축된 압축가스의 다른 일부를 분기하여 상기 열교환기를 거쳐 냉각시키고, 냉각된 상기 압축가스를 팽창 냉각시켜, 상기 저장탱크로부터 상기 압축기로 공급될 상기 미압축 증발가스에 합류시켜 상기 열교환기의 냉매로 공급하는 단계;를 포함하여,
상기 압축기에서 압축된 상기 압축가스를 상기 열교환기에서 냉각하고 팽창 냉각시켜 상기 열교환기로 도입되는 냉매의 유량을 늘리는 것을 특징으로 하는, 선박의 재액화용 냉매 유량증가 방법.
1) compressing boil-off gas generated from a storage tank provided on a ship and storing liquefied gas to a fuel supply pressure of the ship's main engine;
2) branching a portion of the compressed gas downstream of the compressor to cool and re-liquefy the uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor by heat exchange in a heat exchanger; And
3) The other part of the compressed gas compressed by the compressor is branched to cool through the heat exchanger, and the cooled compressed gas is expanded and cooled to join the uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor from the storage tank. Including the step of supplying to the refrigerant of the heat exchanger, including,
Cooling the compressed gas compressed by the compressor in the heat exchanger and expansion cooling to increase the flow rate of the refrigerant introduced into the heat exchanger, the method for increasing the flow rate of the refrigerant for re-liquefaction of the ship.
제 1항에 있어서,
상기 단계 3)에서 분기된 상기 압축가스는 상기 열교환기로 도입되어 냉각되기 전 컴팬더에서 추가 압축되되,
상기 컴팬더는 상기 압축가스를 팽창 냉각시킬 때의 팽창에너지에 의해 상기 압축가스를 추가 압축시키는 것을 특징으로 하는, 선박의 재액화용 냉매 유량증가 방법.
According to claim 1,
The compressed gas branched in step 3) is introduced into the heat exchanger and further compressed in a compander before being cooled,
The compander is characterized in that the compressed gas is further compressed by expansion energy when expanding and cooling the compressed gas, the method of increasing the flow rate of the refrigerant for re-liquefaction of the ship.
제 2항에 있어서,
상기 단계 2)에서 재액화될 상기 압축가스는 부스팅 압축기로 추가 압축된 후 상기 열교환기로 도입되어 냉각되는 것을 특징으로 하는, 선박의 재액화용 냉매 유량증가 방법.
According to claim 2,
The compressed gas to be re-liquefied in the step 2) is further compressed by a boosting compressor, and then introduced into the heat exchanger and cooled, a method for increasing the flow rate of a refrigerant for re-liquefaction of a ship.
제 3항에 있어서,
상기 단계 2)에서, 상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스는 감압으로 추가 냉각되고, 기액분리하여 분리된 액체를 상기 저장탱크로 공급하되,
기액분리로 분리된 기체는 상기 저장탱크로부터 상기 열교환기로 도입되는 상기 미압축 증발가스에 합류되어 상기 열교환기의 냉매로 공급되는 것을 특징으로 하는, 선박의 재액화용 냉매 유량증가 방법.
According to claim 3,
In step 2), the compressed gas cooled in the heat exchanger is further cooled under reduced pressure, and gas-separated to supply the separated liquid to the storage tank,
The gas separated by gas-liquid separation is characterized in that it is supplied to the refrigerant of the heat exchanger by joining the uncompressed boil-off gas introduced into the heat exchanger from the storage tank, the method of increasing the flow rate of the refrigerant for re-liquefaction of the ship.
제 4항에 있어서,
상기 압축기는, 상기 증발가스를 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 주압축기; 및 상기 주압축기와 병렬로 마련되는 리던던시 압축기;를 포함하며,
상기 주압축기와 리던던시 압축기는 어느 하나만 구동되거나, 동시에 구동될 수 있는 것을 특징으로 하는 선박의 재액화용 냉매 유량증가 방법.
The method of claim 4,
The compressor includes a main compressor for compressing the boil-off gas to the fuel supply pressure of the main engine; And a redundancy compressor provided in parallel with the main compressor.
The main compressor and the redundancy compressor are either driven or can be driven at the same time, characterized in that the refrigerant flow rate increase method for reliquefaction of a ship.
제 5항에 있어서,
상기 압축기의 하류에서 상기 압축가스를 분기시켜 상기 열교환기에서 냉각하고 팽창 냉각시켜 상기 열교환기의 냉매로 도입되도록 상기 열교환기 전단으로 연결되는 냉매보충라인이 마련되며,
상기 주압축기 및 리던던시 압축기의 후단을 연결하는 연동라인; 및 상기 연동라인으로부터 상기 냉매보충라인으로 연결되는 연결라인:이 마련되고,
상기 연동라인에서 주압축기와 연결라인의 분기 지점 사이; 상기 연동라인에서 리던던시 압축기와 연결라인의 분기 지점 사이; 및 상기 냉매보충라인에서 상기 연결라인의 연결 지점 상류:에 각각 밸브가 마련되어,
각 밸브의 개폐로 상기 주압축기 및 리던던시 압축기를 연료공급, 증발가스 재액화 및 냉매 보충을 위해 탄력적으로 구동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 선박의 재액화용 냉매 유량증가 방법.
The method of claim 5,
A refrigerant filling line connected to the front end of the heat exchanger is provided to branch the compressed gas downstream of the compressor and cool it in the heat exchanger and expand it to be introduced into the refrigerant of the heat exchanger.
An interlocking line connecting the rear ends of the main compressor and the redundancy compressor; And a connection line connected from the interlocking line to the refrigerant filling line: is provided,
Between the main compressor and the branch point of the connection line in the interlocking line; A redundancy compressor in the interlocking line and a branch point of the connecting line; And a valve provided in the refrigerant filling line upstream of the connection point of the connection line, respectively.
A method of increasing the flow rate of refrigerant for reliquefaction of a ship, characterized in that the main compressor and the redundancy compressor can be resiliently driven to supply fuel, re-liquefy liquefied gas, and replenish refrigerant by opening and closing each valve.
제 3항에 있어서,
상기 압축기에서는 상기 주엔진의 연료공급압력으로 상기 증발가스를 압축하고, 상기 부스팅 압축기에서는 재액화될 상기 압축가스를 55 내지 300 bar로 추가 압축하는 것을 특징으로 하는 선박의 재액화용 냉매 유량증가 방법.
According to claim 3,
In the compressor, the evaporation gas is compressed by the fuel supply pressure of the main engine, and the boosting compressor further compresses the compressed gas to be re-liquefied to 55 to 300 bar.
제 7항에 있어서,
상기 주엔진은 X-DF 엔진이고,
상기 부스팅 압축기에서는 재액화될 상기 압축가스를 100 내지 170 bar로 추가 압축하는 것을 특징으로 하는 선박의 재액화용 냉매 유량증가 방법.
The method of claim 7,
The main engine is an X-DF engine,
In the boosting compressor, a method of increasing the flow rate of a refrigerant for re-liquefying a vessel, characterized in that the compressed gas to be re-liquefied is further compressed to 100 to 170 bar.
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