KR102142114B1 - Fuel gas supplying system in ships - Google Patents

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Abstract

연료가스 공급시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 액화가스 및 증발가스를 수용하는 저장탱크, 저장탱크의 증발가스를 가압하는 압축부를 구비하고 압축부를 통과하여 가압된 증발가스를 제1엔진으로 공급하는 제1연료가스 공급라인, 압축부의 중단부로부터 분기되어 압축부에 의해 일부 가압된 증발가스를 제2엔진으로 공급하는 제2연료가스 공급라인, 가압된 증발가스의 일부를 공급받아 재액화시키는 재액화라인 및 제2엔진으로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정 및 조절하는 발열량 조절부를 포함하되, 재액화라인은 가압된 증발가스를 냉각시키는 냉각부와, 냉각부를 통과한 가압된 증발가스를 1차적으로 감압시키는 제1팽창밸브와, 제1팽창밸브를 통과하여 기액 혼합상태의 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하는 제1기액분리기와, 제1기액분리기에서 분리된 기체 성분을 제2엔진에 공급하는 증발가스 순환라인 및 제1기액분리기에서 분리된 액체 성분을 공급받는 액화가스 순환라인을 포함하여 제공될 수 있다.A fuel gas supply system is disclosed. The fuel gas supply system according to an embodiment of the present invention includes a storage tank for receiving liquefied gas and boil-off gas, and a compression unit for pressurizing the evaporation gas of the storage tank, and supplies the pressurized evaporation gas to the first engine through the compression unit. A first fuel gas supply line, a second fuel gas supply line that branches off from the middle of the compression part and supplies partially pressurized evaporation gas to the second engine, and re-liquefies a part of the pressurized evaporation gas A liquefaction line and a heating value control unit for measuring and controlling the heating value of the fuel gas supplied to the second engine, wherein the re-liquefaction line primarily cools the pressurized evaporation gas and the pressurized evaporation gas that has passed through the cooling unit. A first expansion valve to reduce the pressure, a first gas-liquid separator that passes through the first expansion valve to separate vaporized gas in a gas-liquid state into a gas component and a liquid component, and the gas component separated from the first gas-liquid separator to the second engine. It may be provided, including a liquefied gas circulation line receiving the liquid component separated from the first gas-liquid separator and the evaporation gas circulation line supplied to the.

Description

연료가스 공급시스템{FUEL GAS SUPPLYING SYSTEM IN SHIPS}Fuel gas supply system {FUEL GAS SUPPLYING SYSTEM IN SHIPS}

본 발명은 연료가스 공급시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료가스의 효율적인 이용 및 관리를 도모할 수 있는 선박용 연료가스 공급시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel gas supply system, and more particularly, to a ship fuel gas supply system capable of efficient use and management of fuel gas.

온실가스 및 각종 대기오염 물질의 배출에 대한 국제해사기구(IMO)의 규제가 강화됨에 따라 조선 및 해운업계에서는 기존 연료인 중유, 디젤유의 이용을 대신하여, 청정 에너지원인 천연가스를 선박의 연료가스로 이용하는 경우가 많아지고 있다.As the regulations of the International Maritime Organization (IMO) on the emission of greenhouse gases and various air pollutants have been strengthened, the shipbuilding and shipping industry has replaced natural fuels, such as heavy fuel oil and diesel oil, with natural gas, which is a clean energy source, as fuel gas for ships. It is often used as a.

천연가스(Natural Gas)는 통상적으로 저장 및 수송의 용이성을 위해, 천연가스를 약 섭씨 -162도로 냉각해 그 부피를 1/600로 줄인 무색 투명한 초저온 액체인 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)로 상 변화하여 관리 및 운용을 수행하고 있다.Natural gas is typically phased with Liquefied Natural Gas, a colorless and transparent cryogenic liquid whose natural gas is cooled to about -162 degrees Celsius and reduced in volume to 1/600 for ease of storage and transportation. It is changing and performing management and operation.

이러한 액화천연가스는 선체에 단열 처리되어 설치되는 저장탱크에 수용되어 저장 및 수송된다. 그러나 액화천연가스를 완전히 단열시켜 수용하는 것은 실질적으로 불가능하므로, 외부의 열이 저장탱크의 내부로 지속적으로 전달되어 액화천연가스가 자연적으로 기화하여 발생되는 증발가스가 저장탱크의 내부에 축적되게 된다. 증발가스는 저장탱크의 내부압력을 상승시켜 저장탱크의 변형 및 훼손을 유발할 수 있으므로 증발가스를 처리 및 제거할 필요가 있다.The liquefied natural gas is accommodated in a storage tank installed insulated on the hull and stored and transported. However, since it is practically impossible to completely insulate and receive liquefied natural gas, the external heat is continuously transferred to the interior of the storage tank, so that the liquefied natural gas vaporizes naturally and accumulates inside the storage tank. . The evaporated gas may increase the internal pressure of the storage tank and cause deformation and damage of the storage tank, so it is necessary to treat and remove the evaporated gas.

이에 종래에는 저장탱크의 상측에 마련되는 벤트마스트(Vent mast)로 증발가스를 흘려 보내거나, GCU(Gas Combustion Unit)을 이용하여 증발가스를 태워버리는 방안 등이 이용되었다. 그러나 이는 에너지 효율 면에서 바람직하지 못하므로 증발가스를 액화천연가스와 함께 또는 각각 선박의 엔진에 연료가스로 공급하거나, 냉동 사이클 등으로 이루어지는 재액화장치를 이용해 증발가스를 재액화시켜 활용하는 방안이 이용되고 있다.Accordingly, in the related art, a method has been used in which evaporation gas is flowed through a vent mast provided on the upper side of a storage tank or a gas combustion unit (GCU) is used to burn the evaporation gas. However, this is not desirable in terms of energy efficiency, so a method of supplying liquefied gas with liquefied natural gas or fuel gas to each ship's engine or using a liquefaction device consisting of a refrigeration cycle to re-liquefy the volatile gas is utilized. It is being used.

한편 천연가스는 메탄(Methane) 외에도 에탄(Ethane), 프로판(Propane), 부탄(Butane), 질소(Nitrogen) 등을 포함하는 혼합물이다. 이 중에서 질소의 끓는 점은 섭씨 약 -195.8도로서, 그 외의 성분인 메탄(끓는 점 섭씨 -161.5도), 에탄(끓는 점 섭씨 -89도) 등에 비해 매우 낮다. Meanwhile, natural gas is a mixture containing ethane, propane, butane, and nitrogen in addition to methane. Among them, the boiling point of nitrogen is about -195.8 degrees Celsius, which is very low compared to other components such as methane (-161.5 degrees Celsius) and ethane (-89 degrees Celsius).

이에 따라 저장탱크 내부에서 자연적으로 기화하여 발생하는 증발가스는 상대적으로 끓는 점이 낮은 질소 성분을 많이 함유하게 되고, 이는 증발가스의 재액화 효율을 저하시키는 원인이 되어 증발가스의 활용 및 처리에 영향을 미치게 된다. Accordingly, the boil-off gas generated naturally by vaporization in the storage tank contains a lot of nitrogen components having a relatively low boiling point, which causes the re-liquefaction efficiency of the boil-off gas and affects the utilization and treatment of the boil-off gas. I go crazy.

또한 증발가스를 선박의 엔진 등에 연료가스로 공급하는 경우에는 증발가스의 질소 성분이 연료가스의 발열량 저하에 영향을 미치는 바, 증발가스의 재액화 효율 및 연료가스 발열량을 향상시키되, 연료가스의 효율적인 이용 및 관리를 도모할 수 있는 방안이 요구된다.In addition, when the boil-off gas is supplied as a fuel gas to the engine of a ship, the nitrogen component of the boil-off gas affects the decrease in the calorific value of the fuel gas. There is a need for a way to promote use and management.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0035223호(2010. 04. 05. 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2010-0035223 (2010. 04. 05. published)

본 발명의 실시 예는 증발가스의 재액화 효율을 향상시킬 수 있는 연료가스 공급시스템을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a fuel gas supply system capable of improving the reliquefaction efficiency of the boil-off gas.

본 발명의 실시 예는 연료가스를 효율적으로 이용 및 관리할 수 있는 연료가스 공급시스템을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a fuel gas supply system that can efficiently use and manage the fuel gas.

본 발명의 실시 예는 엔진에 공급되는 연료가스의 발열량을 효과적으로 조절 및 유지할 수 있는 연료가스 공급시스템을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a fuel gas supply system that can effectively control and maintain the heating value of the fuel gas supplied to the engine.

본 발명의 실시 예는 단순한 구조로서 효율적인 설비 운용을 도모할 수 있는 연료가스 공급시스템을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a fuel gas supply system capable of promoting efficient facility operation with a simple structure.

본 발명의 실시 예는 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 연료가스 공급시스템을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a fuel gas supply system capable of improving energy efficiency.

본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스 및 증발가스를 수용하는 저장탱크, 상기 저장탱크의 증발가스를 가압하는 압축부를 구비하고 상기 압축부를 통과하여 가압된 증발가스를 제1엔진으로 공급하는 제1연료가스 공급라인, 상기 압축부의 중단부로부터 분기되어 상기 압축부에 의해 일부 가압된 증발가스를 제2엔진으로 공급하는 제2연료가스 공급라인, 상기 가압된 증발가스의 일부를 공급받아 재액화시키는 재액화라인 및 상기 제2엔진으로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정 및 조절하는 발열량 조절부를 포함하되, 상기 재액화라인은 상기 가압된 증발가스를 냉각시키는 냉각부와, 상기 냉각부를 통과한 상기 가압된 증발가스를 1차적으로 감압시키는 제1팽창밸브와, 상기 제1팽창밸브를 통과하여 기액 혼합상태의 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하는 제1기액분리기와, 상기 제1기액분리기에서 분리된 기체 성분을 상기 제2엔진에 공급하는 증발가스 순환라인 및 상기 제1기액분리기에서 분리된 액체 성분을 공급받는 액화가스 순환라인을 포함하여 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, a storage tank for receiving liquefied gas and boil-off gas, a compression unit for pressurizing the boil-off gas of the storage tank, and a first for supplying the pressurized boil-off gas to the first engine through the compression unit Fuel gas supply line, a second fuel gas supply line that is branched from the middle of the compression part and supplies partially pressurized boil-off gas to the second engine, and re-liquefies a part of the pressurized boil-off gas A liquefaction line and a calorific value control unit for measuring and adjusting the calorific value of the fuel gas supplied to the second engine, wherein the re-liquefaction line is a cooling unit for cooling the pressurized evaporation gas, and the pressurized pressure passing through the cooling unit A first expansion valve that primarily depressurizes the evaporation gas, a first gas-liquid separator that passes through the first expansion valve to separate the gas-liquid mixed vapor gas into a gas component and a liquid component, and is separated from the first gas-liquid separator. It may be provided, including a boil-off gas circulation line for supplying the gas components to the second engine and a liquefied gas circulation line for receiving the liquid components separated from the first gas-liquid separator.

상기 발열량 조절부는 상기 제2엔진으로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정하는 발열량 측정기 및 상기 제2연료가스 공급라인 및 상기 증발가스 순환라인에 각각 마련되는 유량조절밸브를 포함하여 제공될 수 있다.The calorific value control unit may be provided with a calorific value measuring device for measuring the calorific value of the fuel gas supplied to the second engine, and a flow rate control valve respectively provided in the second fuel gas supply line and the boil-off gas circulation line.

상기 유량조절밸브는 상기 발열량 측정기에 의해 측정된 연료가스 발열량 정보에 근거하여 작동이 제어되도록 마련될 수 있다.The flow control valve may be provided to control operation based on the fuel gas calorific value information measured by the calorimeter.

상기 재액화라인은 상기 액화가스 순환라인에 마련되어 상기 제1기액분리기에서 분리된 액체 성분을 2차적으로 감압시키는 제2팽창밸브와, 상기 제2팽창밸브를 통과하여 기액 혼합상태의 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하는 제2기액분리기와, 상기 제2기액분리기에서 분리된 기체 성분을 상기 저장탱크 또는 상기 제1연료가스 공급라인 상의 상기 압축부 전단으로 공급하는 증발가스 회수라인 및 상기 제2기액분리기에서 분리된 액체 성분을 상기 저장탱크로 공급하는 액화가스 회수라인을 더 포함하여 제공될 수 있다.The re-liquefaction line is provided on the liquefied gas circulation line, and a second expansion valve for secondarily depressurizing the liquid component separated from the first gas-liquid separator, and passing through the second expansion valve to vaporize gaseous mixed state vaporized gas. A second gas-liquid separator for separating components and liquid components, and a vaporized gas recovery line for supplying gas components separated from the second gas-liquid separator to the front end of the compression section on the storage tank or the first fuel gas supply line and the agent It may be provided further comprising a liquefied gas recovery line for supplying the liquid components separated from the two-liquid separator to the storage tank.

상기 냉각부는 상기 가압된 증발가스를 상기 압축부 전단의 증발가스 및 상기 제1기액분리기에서 분리된 기체 성분 중 적어도 어느 하나와 열교환하는 열교환기를 포함하여 제공될 수 있다.The cooling unit may include a heat exchanger for exchanging the pressurized evaporation gas with at least one of the evaporation gas at the front end of the compression unit and the gas component separated from the first gas-liquid separator.

상기 제1팽창밸브는 상기 제2엔진이 요구하는 연료가스 압력조건 또는 상기 일부 가압된 증발가스의 압력에 상응하는 압력조건으로 상기 가압된 증발가스를 감압시키도록 마련될 수 있다.The first expansion valve may be provided to depressurize the pressurized evaporation gas to a pressure condition corresponding to the pressure of the fuel gas pressure or the partially pressurized evaporation gas required by the second engine.

본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 증발가스의 재액화 효율 및 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.The fuel gas supply system according to an embodiment of the present invention has an effect of improving the reliquefaction efficiency and performance of the evaporated gas.

본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 연료가스를 효율적으로 이용 및 관리할 수 있는 효과를 가진다.The fuel gas supply system according to an embodiment of the present invention has an effect of efficiently using and managing fuel gas.

본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 연료가스의 발열량을 효과적으로 조절 및 유지할 수 있는 효과를 가진다.The fuel gas supply system according to an embodiment of the present invention has an effect of effectively controlling and maintaining the heat value of the fuel gas.

본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.The fuel gas supply system according to an embodiment of the present invention has an effect of improving energy efficiency.

본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 단순한 구조로서 효율적인 설비 운용을 도모할 수 있는 효과를 가진다.The fuel gas supply system according to an embodiment of the present invention has a simple structure, and has an effect of promoting efficient facility operation.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템을 나타내는 개념도이다.
1 is a conceptual diagram showing a fuel gas supply system according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram showing a fuel gas supply system according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following examples are presented to sufficiently convey the spirit of the present invention to those of ordinary skill in the art. The present invention is not limited to the embodiments presented herein, but may be embodied in other forms. To clarify the present invention, the illustration of parts irrelevant to the description may be omitted, and the size of components may be exaggerated to facilitate understanding.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템(100)을 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a fuel gas supply system 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템(100)은 저장탱크(110), 저장탱크(110)의 증발가스를 가압하는 압축부(121)를 구비하고 압축부(121)를 통과하여 가압된 증발가스를 제1엔진으로 공급하는 제1연료가스 공급라인(120), 가압된 증발가스의 일부를 공급받아 재액화시키는 재액화라인(130), 압축부(121)에 의해 일부 가압된 증발가스를 제2엔진으로 공급하는 제2연료가스 공급라인(140), 제2엔진으로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정 및 조절하는 발열량 조절부를 포함하여 마련될 수 있다.1, the fuel gas supply system 100 according to an embodiment of the present invention includes a storage tank 110, a compression unit 121 to pressurize the boil-off gas of the storage tank 110, and the compression unit ( 121) to the first fuel gas supply line 120 for supplying the pressurized boil-off gas to the first engine, the re-liquefaction line 130 for receiving and re-liquefying a part of the pressurized boil-off gas, to the compression unit 121 It may be provided by a second fuel gas supply line 140 for supplying the partially pressurized boil-off gas to the second engine, a heating value control unit for measuring and controlling the heating value of the fuel gas supplied to the second engine.

이하 실시 예에서는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 일 예로서, 액화천연가스 및 이로부터 발생하는 증발가스를 적용하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 액화에탄가스, 액화탄화수소가스 등 다양한 액화가스 및 이로부터 발생하는 증발가스가 적용되는 경우에도 동일한 기술적 사상으로 동일하게 이해되어야 한다.In the following embodiments, as an example to help understanding of the present invention, liquefied natural gas and evaporation gas generated therefrom have been described, but the present invention is not limited thereto, and various liquefied gases such as liquefied ethane gas, liquefied hydrocarbon gas and the like When the boil-off gas generated from is applied, it should be understood with the same technical idea.

저장탱크(110)는 액화천연가스 및 이로부터 발생하는 증발가스를 수용 또는 저장하도록 마련된다. 저장탱크(110)는 외부의 열 침입에 의한 액화천연가스의 기화를 최소화할 수 있도록 단열 처리된 멤브레인 타입의 화물창으로 마련될 수 있다. 저장탱크(110)는 천연가스의 생산지 등으로부터 액화천연가스를 공급받아 수용 또는 저장하여 목적지에 이르러 하역하기까지 액화천연가스 및 증발가스를 안정적으로 보관하되 후술하는 바와 같이 선박의 추진용 엔진 또는 선박의 발전용 엔진 등의 연료가스로 이용되도록 마련될 수 있다. The storage tank 110 is provided to receive or store liquefied natural gas and evaporated gas generated therefrom. The storage tank 110 may be provided as an insulated membrane type cargo hold to minimize vaporization of liquefied natural gas due to external heat intrusion. The storage tank 110 stores the liquefied natural gas and the evaporated gas stably until it receives or stores liquefied natural gas from a production site of natural gas and unloads it to its destination to unload, but as described later, the propulsion engine or ship of the ship It may be provided to be used as a fuel gas, such as a power generation engine.

저장탱크(110)는 일반적으로 단열 처리되어 설치되나, 외부의 열 침입을 완전히 차단하는 것은 실질적으로 어려우므로, 저장탱크(110) 내부에는 액화천연가스가 자연적으로 기화하여 발생하는 증발가스가 존재하게 된다. 이러한 증발가스는 저장탱크(110)의 내부압력을 상승시켜 저장탱크(110)의 변형 및 폭발 등의 위험을 잠재하고 있으므로 증발가스를 저장탱크(110)로부터 제거 또는 처리할 필요성이 있다. 이에 따라 저장탱크(110) 내부에 발생된 증발가스는 본 발명의 실시 예와 같이 제1연료가스 공급라인(120) 또는 제2연료가스 공급라인(140)에 의해 엔진의 연료가스로 이용되거나 재액화라인(130)에 의해 재액화되어 저장탱크(110)로 재공급될 수 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았으나 저장탱크(110)의 상부에 마련되는 벤트 마스트(미도시)로 공급하여 증발가스를 처리 또는 소모시킬 수도 있다.The storage tank 110 is generally installed insulated, but since it is practically difficult to completely block external heat intrusion, there is an evaporation gas generated by naturally vaporizing liquefied natural gas inside the storage tank 110. do. Since this evaporation gas increases the internal pressure of the storage tank 110 and potentially poses a risk of deformation and explosion of the storage tank 110, it is necessary to remove or process the evaporation gas from the storage tank 110. Accordingly, the boil-off gas generated inside the storage tank 110 is used or re-used as the fuel gas of the engine by the first fuel gas supply line 120 or the second fuel gas supply line 140 as in the embodiment of the present invention. It can be re-liquefied by the liquefaction line 130 and re-supplied to the storage tank 110. In addition, although not shown in the drawing, it may be supplied to a vent mast (not shown) provided on the upper portion of the storage tank 110 to process or consume evaporated gas.

엔진은 저장탱크(110)에 수용된 액화천연가스 및 증발가스 등의 연료가스를 공급받아 선박의 추진력을 발생시키거나 선박의 내부 설비 등의 발전용 전원을 발생시킬 수 있다. 엔진은 상대적으로 고압의 연료가스를 공급받아 출력을 발생시키는 제1엔진과, 상대적으로 저압의 연료가스를 공급받아 출력을 발생시키는 제2엔진으로 이루어질 수 있다. 일 예로 제1엔진은 상대적으로 고압의 연료가스로 출력을 발생시킬 수 있는 ME-GI 엔진 또는 X-DF 엔진으로 이루어지고, 제2엔진은 상대적으로 저압의 연료가스로 출력을 발생시킬 수 있는 DFDE 엔진 등으로 이루어질 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 수의 엔진 및 다양한 종류의 엔진이 이용되는 경우에도 동일하게 이해되어야 할 것이다.The engine may receive fuel gas such as liquefied natural gas and evaporated gas accommodated in the storage tank 110 to generate propulsion power of the ship or generate power for power generation of internal equipment of the ship. The engine may be composed of a first engine that receives a relatively high pressure fuel gas and generates an output, and a second engine that receives a relatively low pressure fuel gas and generates an output. For example, the first engine is composed of a ME-GI engine or an X-DF engine capable of generating output with a relatively high pressure fuel gas, and the second engine is a DFDE capable of generating output with a relatively low pressure fuel gas. It may be made of an engine or the like. However, the present invention is not limited thereto, and should be understood in the same way when various numbers of engines and various types of engines are used.

제1연료가스 공급라인(120)은 저장탱크(110)에 존재하는 증발가스를 가압하여 제1엔진 및 재액화라인(130)에 공급하도록 마련될 수 있다. 제1연료가스 공급라인(120)은 입구 측 단부가 저장탱크(110)의 내부에 연결되어 마련되고, 출구 측 단부는 제1연료가스 공급라인(120)을 거쳐 제1엔진에 연결되도록 마련될 수 있다. 제1연료가스 공급라인(120)에는 증발가스를 엔진이 요구하는 조건에 맞추어 처리할 수 있도록 복수단의 컴프레서(121a)를 구비하는 압축부(121)가 마련되며, 압축부(121) 후단에는 후술하는 재액화라인(130)이 제1연료가스 공급라인(120)으로부터 분기되어 마련될 수 있다.The first fuel gas supply line 120 may be provided to pressurize the boil-off gas present in the storage tank 110 and supply it to the first engine and the reliquefaction line 130. The first fuel gas supply line 120 is provided so that the inlet end is connected to the inside of the storage tank 110, and the outlet end is provided to be connected to the first engine via the first fuel gas supply line 120. Can. The first fuel gas supply line 120 is provided with a compression unit 121 having a plurality of stages of compressors 121a so that the evaporated gas can be processed according to the conditions required by the engine, and at the rear end of the compression unit 121 A reliquefaction line 130 to be described later may be provided by branching from the first fuel gas supply line 120.

압축부(121)는 증발가스를 압축하는 컴프레서(121a)와 압축되면서 가열된 증발가스를 냉각시키는 쿨러(121b)를 포함할 수 있다. 엔진이 서로 다른 압력조건을 갖는 복수개의 엔진으로 이루어지는 경우에는 압축부(121)의 중단부로부터 후술하는 제2연료가스 공급라인(140)이 분기되어 제2엔진으로 일부 가압된 증발가스를 공급하도록 마련될 수 있다. The compression unit 121 may include a compressor 121a for compressing the evaporated gas and a cooler 121b for cooling the heated evaporated gas while being compressed. When the engine is composed of a plurality of engines having different pressure conditions, the second fuel gas supply line 140 to be described later is branched from the middle of the compression unit 121 to supply partially pressurized evaporation gas to the second engine. Can be prepared.

도 1에서는 압축부(121)가 5단의 컴프레서(121a) 및 쿨러(121b)로 이루어진 것으로 도시되어 있으나, 이는 일 예로서 엔진의 요구 압력조건 및 온도에 따라 압축부(121)는 다양한 수의 컴프레서(121a) 및 쿨러(121b)로 이루어질 수 있다. 또한 제1연료가스 공급라인(120) 상의 압축부(121) 전단에는 후술하는 재액화라인(130)의 냉각부(131)가 설치될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.In FIG. 1, the compression unit 121 is shown to be composed of a five-stage compressor 121a and a cooler 121b, but this is an example, according to the required pressure condition and temperature of the engine, the compression unit 121 may have various numbers. Compressor (121a) and may be made of a cooler (121b). In addition, the cooling unit 131 of the reliquefaction line 130, which will be described later, may be installed at the front end of the compression unit 121 on the first fuel gas supply line 120, and detailed description thereof will be described later.

재액화라인(130)은 제1연료가스 공급라인(120)의 압축부(121)를 통과하며 가압된 증발가스의 일부를 공급받아 재액화시키도록 마련된다. The reliquefaction line 130 passes through the compression part 121 of the first fuel gas supply line 120 and is provided to receive a part of the pressurized evaporation gas and reliquefy it.

재액화라인(130)은 가압된 증발가스를 냉각시키는 냉각부(131), 냉각부(131)를 통과한 가압된 증발가스를 1차적으로 감압시키는 제1팽창밸브(132), 제1팽창밸브(132)를 통과하여 기액 혼합상태의 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하는 제1기액분리기(133), 제1기액분리기(133)에서 분리된 기체 성분을 제2엔진으로 공급하는 증발가스 순환라인(134), 제1기액분리기(133)에서 분리된 액체 성분을 2차적으로 감압시키는 제2팽창밸브(136), 제2팽창밸브(136)를 통과하여 기액 혼합상태의 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하는 제2기액분리기(137), 제2기액분리기(137)에서 분리된 기체 성분을 저장탱크(110) 또는 제1연료가스 공급라인(120) 측으로 재공급하는 증발가스 회수라인(138), 제2기액분리기(137)에서 분리된 액체 성분을 저장탱크(110)로 재공급하는 액화가스 회수라인(139)을 포함할 수 있다.The reliquefaction line 130 includes a cooling unit 131 for cooling the pressurized evaporation gas, a first expansion valve 132 for firstly depressurizing the pressurized evaporation gas that has passed through the cooling unit 131, and a first expansion valve. The first gas-liquid separator 133 that passes through the 132 and separates the gas-liquid mixed evaporation gas into a gas component and a liquid component, and the evaporation gas that supplies the gas components separated from the first gas-liquid separator 133 to the second engine Gas is passed through the second expansion valve 136 and the second expansion valve 136 to secondarily depressurize the liquid components separated from the circulation line 134 and the first gas-liquid separator 133 to gaseous gas in a gas-liquid mixed state. The second gas-liquid separator 137, which separates the components from the liquid components, and the gas components separated from the second gas-liquid separator 137 are recovered from the evaporated gas re-supplied to the storage tank 110 or the first fuel gas supply line 120. Line 138, the second gas-liquid separator 137 may include a liquefied gas recovery line 139 for re-supplying the liquid components to the storage tank (110).

냉각부(131)는 재액화라인(130)으로 공급되는 가압된 증발가스를 냉각시키도록 마련된다. 냉각부(131)는 가압된 증발가스를 제1연료가스 공급라인(120)을 따라 이송되는 압축부(121) 전단의 증발가스 및 후술하는 증발가스 순환라인(134)을 따라 이송되는 제1기액분리기(133)에서 분리된 기체 성분과 열교환하는 열교환기로 이루어질 수 있다. 가압된 증발가스는 압축부(121)에 의해 가압되어 온도 및 압력이 상승한 상태이므로, 제1연료가스 공급라인(120)의 압축부(121)를 통과하기 전의 저온의 증발가스 및 증발가스 순환라인(134)을 따라 이송되는 저온의 기체 성분과 열교환함으로써, 재액화라인(130)으로 공급되는 고온의 가압된 증발가스를 냉각시킬 수 있다. 이와 같이 냉각부(131)를 열교환기로 마련함으로써, 별도의 냉각장치 없이도 가압된 증발가스를 냉각시킬 수 있으므로, 불필요한 전원의 낭비를 방지하고 설비가 단순화되어, 설비 운용의 효율성을 도모할 수 있다.The cooling unit 131 is provided to cool the pressurized evaporation gas supplied to the reliquefaction line 130. The cooling unit 131 is the first gaseous liquid transported along the boil-off gas circulating line 134 and the boil-off gas before the compression unit 121 is transferred along the pressurized boil-off gas along the first fuel gas supply line 120 The separator 133 may be formed of a heat exchanger that exchanges heat with gas components separated from the separator. Since the pressurized boil-off gas is pressurized by the compression unit 121, the temperature and pressure are elevated, so the low-temperature evaporation gas and the boil-off gas circulation line before passing through the compression unit 121 of the first fuel gas supply line 120 By exchanging heat with the low-temperature gas component transferred along (134), it is possible to cool the hot pressurized evaporation gas supplied to the reliquefaction line 130. By providing the cooling unit 131 as a heat exchanger in this way, the pressurized evaporation gas can be cooled without a separate cooling device, thereby preventing unnecessary waste of power and simplifying the facility, thereby improving the efficiency of facility operation.

제1팽창밸브(132)는 냉각부(131)의 후단에 마련될 수 있다. 제1팽창밸브(132)는 냉각부(131)를 통과한 가압된 증발가스를 1차적으로 감압함으로써, 냉각 및 팽창시켜 재액화를 구현할 수 있다. 제1팽창밸브(132)는 일 예로 줄-톰슨 밸브(Joule-Thomson Valve)로 이루어질 수 있다. 제1팽창밸브(132)는 냉각부(131)를 통과한 가압된 증발가스를 제2엔진이 요구하는 연료가스 압력조건에 상응하는 압력수준으로 감압시킬 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.The first expansion valve 132 may be provided at a rear end of the cooling unit 131. The first expansion valve 132 may firstly depressurize the pressurized evaporation gas that has passed through the cooling unit 131, thereby cooling and expanding to realize reliquefaction. The first expansion valve 132 may be, for example, a Joule-Thomson Valve. The first expansion valve 132 may depressurize the pressurized evaporation gas that has passed through the cooling unit 131 to a pressure level corresponding to a fuel gas pressure condition required by the second engine. This will be described in detail later.

제1기액분리기(133)는 제1팽창밸브(132)를 통과하여 1차적으로 냉각 및 감압되어 기액 혼합상태의 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하도록 마련된다. 가압된 증발가스를 제1팽창밸브(132)를 통과 시 냉각 및 감압되어 재액화가 이루어지기는 하나, 감압하는 과정에서 플래쉬 가스(Flash Gas)가 발생할 수 있다. 이에 따라 제1팽창밸브(132)를 통과하여 기액 혼합상태가 된 증발가스를 제1기액분리기(133)가 수용함과 동시에 기체 성분 및 액체 성분으로 분리하여 재액화 공정의 신뢰성을 도모하고, 각 성분을 별도로 취급할 수 있다.The first gas-liquid separator 133 is first cooled and depressurized by passing through the first expansion valve 132 and is provided to separate the vaporized gas in the gas-liquid mixed state into gas components and liquid components. When the pressurized evaporation gas passes through the first expansion valve 132, it is cooled and depressurized to re-liquefy, but flash gas may be generated in the process of depressurizing. Accordingly, the first gas-liquid separator 133 receives the evaporated gas that has passed through the first expansion valve 132 and is in a gas-liquid mixed state, and simultaneously separates the gas component and the liquid component to promote the reliability of the re-liquefaction process. Ingredients can be handled separately.

한편, 천연가스는 주성분인 메탄(Methane) 외에도 에탄(Ethane), 프로판(Propane), 부탄(Butane), 질소(Nitrogen) 등을 포함하는 혼합물이다. 이 중 질소의 끓는 점은 섭씨 약 -195.8도로서, 그 외의 성분인 메탄(끓는 점 섭씨 -161.5도), 에탄(끓는 점 섭씨 -89도) 등에 비해 매우 낮다. 질소 성분이 매우 낮은 끓는 점을 가짐에 따라, 저장탱크(110) 내부에 자연적으로 기화하여 발생하는 증발가스는 질소 성분이 상대적으로 먼저 기화되어 질소 성분을 많이 함유하게 되고, 나아가 증발가스의 질소 성분의 농도가 증가할수록 증발가스의 재액화 효율은 감소하는 문제점이 존재한다.On the other hand, natural gas is a mixture containing ethane, propane, butane, nitrogen, etc. in addition to the main component methane. Among them, the boiling point of nitrogen is about -195.8 degrees Celsius, which is very low compared to other components such as methane (-161.5 degrees Celsius) and ethane (-89 degrees Celsius). As the nitrogen component has a very low boiling point, the boil-off gas generated by natural vaporization inside the storage tank 110, the nitrogen component is vaporized relatively first and contains a lot of nitrogen components, and furthermore, the nitrogen component of the boil-off gas There is a problem that the reliquefaction efficiency of the boil-off gas decreases as the concentration of increases.

특히 증발가스의 재액화를 위해 압축부(121)에 의한 증발가스 가압과 냉각부(131)에 의한 가압된 증발가스의 냉각 이후, 제1팽창밸브(132)에 의해 가압된 증발가스의 감압 시 제1기액분리기(133)에서 분리되는 플래쉬 가스 등의 기체 성분에 끓는 점이 낮은 질소 성분이 고농도로 함유된다. 고농도의 질소 성분을 함유하는 기체 성분을 다시 연료가스 시스템(100) 내에서 순환시킬 경우, 증발가스의 재액화 효율이 떨어질 뿐만 아니라, 순환되는 기체 성분에 의해 압축부(121)의 컴프레서(121a) 등에 부하를 일으키거나 고사양의 컴프레서(121a) 설치가 요구되어 설비 운용의 비효율을 초래하는 문제점이 있다.In particular, after the pressurization of the pressurized vaporization gas by the compression unit 121 and the cooling of the pressurized vaporization gas by the cooling unit 131 for re-liquefaction of the vaporization gas, when the depressurization of the pressurized vaporization gas by the first expansion valve 132 The gas component, such as flash gas, separated from the first gas-liquid separator 133 contains a high concentration of nitrogen components having a low boiling point. When the gas component containing a high concentration of nitrogen components is circulated again in the fuel gas system 100, the reliquefaction efficiency of the evaporated gas is lowered, and the compressor 121a of the compression unit 121 is circulated by the circulated gas components. There is a problem in that a load is caused on the back or the installation of the compressor 121a of a high specification is required, resulting in inefficiency of equipment operation.

증발가스 순환라인(134)은 제1기액분리기(133)에서 분리되어 상대적으로 고농도의 질소 성분을 함유하는 기체 성분을 제2엔진에 연료가스로 공급하도록 마련된다. 전술한 바와 같이, 제1팽창밸브(132)를 거쳐 냉각 및 가압된 증발가스가 감압하는 과정에서 발생하는 기체 성분에 상대적으로 고농도의 질소 성분이 함유된다. 이에 증발가스 순환라인(134)은 이 중 재액화 효율이 떨어지는 기체 성분을 공급받아 제2엔진에 연료가스로서 공급 및 이용함으로써, 연료가스의 효율적인 이용을 도모함과 동시에, 제1기액분리기(133)에 의해 분리되어 상대적으로 저농도의 질소 성분을 함유하는 액체 성분의 재액화 효율을 증대시킬 수 있다. The evaporation gas circulation line 134 is separated from the first gas-liquid separator 133 and is provided to supply a gas component containing a relatively high concentration of nitrogen components to the second engine as fuel gas. As described above, the gas component generated in the process of depressurizing the cooled and pressurized evaporation gas through the first expansion valve 132 contains a relatively high concentration of nitrogen components. Accordingly, the boil-off gas circulation line 134 is supplied with a gas component having a low re-liquefaction efficiency, and supplies and uses it as a fuel gas to the second engine, thereby promoting efficient use of the fuel gas and at the same time, the first gas-liquid separator 133 By separating by, it is possible to increase the reliquefaction efficiency of a liquid component containing a relatively low concentration of nitrogen components.

제1팽창밸브(132)는 냉각부(131)를 통과한 가압된 증발가스를 제2엔진이 요구하는 압력조건에 상응하는 수준으로 감압하도록 마련되어, 증발가스 순환라인(134)은 별도의 압축장치 없이도 제1기액분리기(133)에서 분리된 기체 성분을 곧바로 제2엔진에 연료가스로 공급할 수 있다. The first expansion valve 132 is provided to depressurize the pressurized evaporation gas that has passed through the cooling unit 131 to a level corresponding to a pressure condition required by the second engine, and the evaporation gas circulation line 134 is a separate compression device. Without it, the gas component separated from the first gas-liquid separator 133 can be directly supplied to the second engine as fuel gas.

증발가스 순환라인(134)은 열교환기로 이루어지는 냉각부(131)를 통과하도록 마련된다. 증발가스 순환라인(134)을 따라 흐르는 고농도의 질소 성분을 함유하는 기체 성분의 냉열을 이용하여 재액화라인(130)을 따라 흐르는 가압된 증발가스의 냉각을 수행함과 동시에, 재액화라인(130)을 따라 흐르는 가압된 증발가스의 고온의 열을 공급받아 제2엔진이 요구하는 연료가스의 온도조건에 상응하는 수준으로 증발가스 순환라인(134)을 따라 흐르는 기체 성분의 온도를 승온시킬 수 있다.The boil-off gas circulation line 134 is provided to pass through the cooling unit 131 made of a heat exchanger. Cooling of the pressurized evaporation gas flowing along the reliquefaction line 130 by using cold heat of a gas component containing a high concentration of nitrogen component flowing along the evaporation gas circulation line 134, and at the same time, the reliquefaction line 130 It is possible to increase the temperature of the gas component flowing along the evaporation gas circulation line 134 to a level corresponding to the temperature condition of the fuel gas required by the second engine by receiving the hot heat of the pressurized evaporation gas flowing along.

증발가스 순환라인(134)에는 후술하는 발열량 조절부의 유량조절밸브(152)가 마련되어, 증발가스 순환라인(134)을 따라 이송되는 연료가스의 공급량이 조절될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.The boil-off gas circulation line 134 is provided with a flow rate control valve 152, which will be described later, to supply the amount of fuel gas transported along the boil-off gas circulation line 134, and detailed description thereof will be described later. do.

제1기액분리기(133)에 의해 분리된 상대적으로 저농도의 질소 성분을 함유하는 액체 성분은 액화가스 순환라인(135)을 따라 이송되고, 액화가스 순환라인(135)에 마련되는 제2팽창밸브(136)에 의해 2차적으로 감압 및 재액화될 수 있다. 전술한 바와 같이, 저농도의 질소 성분을 함유할수록 증발가스의 재액화 효율이 향상되는 바, 제1기액분리기(133)에 의해 분리된 액체 성분은 저농도의 질소 성분을 함유하므로 제2팽창밸브(136)에 의해 감압을 수행하더라도 플래쉬 가스 등의 기체 성분의 발생이 저감되고, 재액화 효율이 향상될 수 있다. 제2팽창밸브(136)는 일 예로 줄-톰슨 밸브(Joule-Thomson Valve)로 이루어질 수 있으며, 제2팽창밸브(136)는 저장탱크(110)의 내부 압력에 상응하는 압력수준으로 감압시킬 수 있다.The liquid component containing the relatively low concentration of nitrogen components separated by the first gas-liquid separator 133 is transferred along the liquefied gas circulation line 135, and a second expansion valve provided in the liquefied gas circulation line 135 ( 136) may be secondarily depressurized and re-liquefied. As described above, as the nitrogen content of the low concentration is improved, the reliquefaction efficiency of the evaporation gas is improved. As the liquid component separated by the first gas-liquid separator 133 contains the nitrogen component of the low concentration, the second expansion valve 136 ) Even if decompression is performed, generation of gas components such as flash gas is reduced, and reliquefaction efficiency may be improved. The second expansion valve 136 may be formed of, for example, a Joule-Thomson Valve, and the second expansion valve 136 may be reduced to a pressure level corresponding to the internal pressure of the storage tank 110. have.

제2기액분리기(137)는 제2팽창밸브(136)를 통과하여 2차적으로 냉각 및 감압되어 기액 혼합상태의 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하도록 마련된다. 제2팽창밸브(136)에 의해 추가적으로 감압되는 제1기액분리기(133)의 액체 성분은 질소 성분을 저농도로 함유하여 대부분 재액화가 이루어지기는 하나, 소량의 질소 성분이 존재할 뿐만 아니라, 완전한 재액화가 이루어지는 것은 실질적으로 불가능하다. 이에 따라 제2팽창밸브(136)를 통과하여 기액 혼합상태가 된 증발가스를 제2기액분리기(137)에서 기체 성분 및 액체 성분으로 분리하여 재액화 공정의 신뢰성을 도모하고, 각 성분을 별도로 취급할 수 있다.The second gas-liquid separator 137 passes through the second expansion valve 136 and is secondarily cooled and depressurized to separate the vaporized gas in the gas-liquid mixed state into gas components and liquid components. The liquid component of the first gas-liquid separator 133, which is additionally depressurized by the second expansion valve 136, contains nitrogen components at a low concentration, so that most of the liquid components are re-liquefied, but a small amount of nitrogen components is present as well as complete re-liquefaction. It is practically impossible to achieve. Accordingly, the evaporation gas that has passed through the second expansion valve 136 and is in a gas-liquid mixed state is separated into a gas component and a liquid component in the second gas-liquid separator 137 to promote the reliability of the re-liquefaction process, and each component is handled separately. can do.

증발가스 회수라인(138)은 제2기액분리기(137)에 의해 분리된 기체 성분을 저장탱크(110) 또는 제1연료가스 공급라인(120)으로 재공급하도록 제2기액분리기(137)와 저장탱크(110) 또는 제2기액분리기(137)와 제1연료가스 공급라인(120) 사이에 마련될 수 있다. 도 1에서는 증발가스 회수라인(138)이 제2기액분리기(137)의 기체 성분을 제1연료가스 공급라인(120) 상의 압축부(121) 전단으로 재공급하는 것으로 도시되어 있으나, 이 외에도 제2기액분리기(137)로부터 저장탱크(110)로 재공급하거나, 제1연료가스 공급라인(120) 및 저장탱크(110)로 함께 재공급하는 경우를 모두 포함한다.The boil-off gas recovery line 138 is stored with the second gas-liquid separator 137 to re-supply the gas components separated by the second gas-liquid separator 137 to the storage tank 110 or the first fuel gas supply line 120. It may be provided between the tank 110 or the second gas-liquid separator 137 and the first fuel gas supply line 120. In FIG. 1, the boil-off gas recovery line 138 is illustrated as re-supplying the gas component of the second gas-liquid separator 137 to the front end of the compression unit 121 on the first fuel gas supply line 120. This includes both re-supply from the two-liquid separator 137 to the storage tank 110 or re-supply to the first fuel gas supply line 120 and the storage tank 110 together.

액화가스 회수라인(139)은 제2기액분리기(137)에 의해 분리된 액체 성분을 저장탱크(110)로 재공급하도록 제2기액분리기(137)와 저장탱크(110) 사이에 마련될 수 있다. 액화가스 회수라인(139)은 그 입구 측 단부가 제2기액분리기(137)의 하측에 연통되어 마련되고, 출구 측 단부가 저장탱크(110)의 내부에 연통되어 마련될 수 있다. 액화가스 회수라인(139)에는 저장탱크(110)로 회수되는 재액화된 액화천연가스의 공급량을 조절하는 개폐밸브(미도시)가 마련될 수 있다.The liquefied gas recovery line 139 may be provided between the second gas-liquid separator 137 and the storage tank 110 to re-supply the liquid component separated by the second gas-liquid separator 137 to the storage tank 110. . The liquefied gas recovery line 139 may be provided at its inlet end in communication with the lower side of the second gas-liquid separator 137, and at its outlet end in communication with the interior of the storage tank 110. The liquefied gas recovery line 139 may be provided with an on-off valve (not shown) for adjusting the supply amount of the liquefied natural gas recovered to the storage tank 110.

제2연료가스 공급라인(140)은 제1연료가스 공급라인(120)의 압축부(121)의 중단부로부터 분기되어 마련되어 일부 가압된 증발가스를 제2엔진으로 공급하도록 마련된다. 제2연료가스 공급라인(140)은 입구 측 단부가 압축부(121)의 중단부에 연결되어 마련되고, 출구 측 단부는 증발가스 순환라인(134)과 합류하여 제2엔진에 연결되어 마련될 수 있다.The second fuel gas supply line 140 is branched from the middle of the compression unit 121 of the first fuel gas supply line 120 and is provided to supply some pressurized evaporation gas to the second engine. The second fuel gas supply line 140 is provided with an inlet end connected to the middle of the compression unit 121, and an outlet end connected to the evaporation gas circulation line 134 to be connected to the second engine. Can.

제2엔진은 상대적으로 저압의 연료가스를 공급받아 출력을 발생시키므로, 증발가스를 압축하는 압축부(121)의 중단부로부터 분기되어 마련됨으로써 일부 가압된 증발가스를 연료가스로 공급받아 작동될 수 있으며, 전술한 증발가스 순환라인(134)을 따라 이송되는 고농도의 질소 성분을 함유하는 기체 성분과 함께 연료가스를 공급받을 수 있다. 한편 도 1에는 도시되지 않았으나, 제2엔진이 요구하는 연료가스의 공급량보다 제2연료가스 공급라인(140) 및 증발가스 순환라인(134)을 통해 공급되는 연료가스의 공급량이 더 많은 경우, 잉여의 연료가스를 공급받아 소모시키는 GCU(Gas Combustion Unit)가 마련되고, 제2연료가스 공급라인(140)의 출구 측 단부가 분기되어 GCU에 함께 연결되도록 마련될 수도 있다.Since the second engine is supplied with a relatively low pressure fuel gas and generates an output, it is branched from the middle of the compression unit 121 that compresses the evaporation gas, so that some pressurized evaporation gas can be supplied and operated as fuel gas. In addition, the fuel gas may be supplied together with a gas component containing a high concentration of nitrogen components transferred along the above-described evaporation gas circulation line 134. Meanwhile, although not shown in FIG. 1, when the supply amount of the fuel gas supplied through the second fuel gas supply line 140 and the evaporation gas circulation line 134 is greater than the supply amount of the fuel gas required by the second engine, it is surplus. A gas combustion unit (GCU) for receiving and consuming fuel gas is provided, and an end portion of the second fuel gas supply line 140 may be branched to be connected to the GCU.

발열량 조절부는 제2엔진으로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정 및 조절하도록 마련된다. The calorific value adjusting unit is provided to measure and regulate the calorific value of the fuel gas supplied to the second engine.

발열량(Heating Value)이란 단위질량의 연료가스가 완전 연소 했을 때 방출하는 열량을 의미한다. 천연가스 중의 메탄, 부탄 및 프로판은 상대적으로 발열량이 높아 연료가스의 발열량을 상승시키는 성분(메탄의 발열량: 약 12,000kcal/kg, 부탄의 발열량: 약 11,863 kcal/kg, 프로판의 발열량: 약 2,000kcal/kg)인 반면, 질소의 발열량은 매우 낮아(질소의 발열량: 약 60kcal/kg), 질소 성분의 절대적인 함량 또는 농도가 높을수록 연료가스의 총 발열량은 낮아지게 된다. 이 때 엔진으로 공급되는 연료가스의 총 발열량이 과도하게 낮아 엔진이 요구하는 최소 조건 발열량을 충족시키지 못하는 경우에는 엔진의 출력에 영향을 미치고, 엔진에 불필요한 부하를 발생시키는 원인이 된다.The heating value (heating value) means the amount of heat released when a unit mass of fuel gas is completely burned. Methane, butane and propane in natural gas have relatively high calorific value, which increases the calorific value of fuel gas (The calorific value of methane: about 12,000 kcal/kg, the calorific value of butane: about 11,863 kcal/kg, the calorific value of propane: about 2,000 kcal /kg), while the calorific value of nitrogen is very low (the calorific value of nitrogen: about 60kcal/kg), the higher the absolute content or concentration of the nitrogen component, the lower the total calorific value of fuel gas. At this time, if the total amount of heat generated by the fuel gas supplied to the engine is excessively low and the minimum heat value required by the engine is not satisfied, it affects the output of the engine and causes unnecessary load on the engine.

전술한 바와 같이, 재액화라인(130)의 재액화 효율 상승을 위해 제1기액분리기(133)에서 분리되어 상대적으로 저농도의 질소 성분을 함유하는 액체 성분은 제2팽창밸브(136) 측으로 공급하고, 상대적으로 고농도의 질소 성분을 함유하는 기체 성분은 증발가스 순환라인(134)을 통해 제2엔진으로 공급하는 바, 증발가스 순환라인(134)을 따라 흐르는 고농도의 질소 성분에 의해 제2엔진으로 공급되는 연료가스의 발열량이 제2엔진이 요구하는 조건 발열량보다 낮아질 우려가 있다.As described above, in order to increase the reliquefaction efficiency of the reliquefaction line 130, a liquid component separated from the first gas-liquid separator 133 and containing a relatively low concentration of nitrogen components is supplied to the second expansion valve 136 side. , The gas component containing a relatively high concentration of nitrogen components is supplied to the second engine through the evaporation gas circulation line 134, and the high concentration nitrogen component flowing along the evaporation gas circulation line 134 to the second engine There is a concern that the calorific value of the supplied fuel gas is lower than the condition calorific value required by the second engine.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템(100)의 발열량 조절부는 제2엔진으로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정 또는 산출하는 발열량 측정기(150) 및 제2연료가스 공급라인(140)과 증발가스 순환라인(134)에 각각 설치되는 유량조절밸브(151, 152)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the calorific value control unit of the fuel gas supply system 100 according to an embodiment of the present invention measures or calculates the calorific value of the fuel gas supplied to the second engine, and the calorific value meter 150 and the second fuel gas It may include flow control valves 151 and 152 installed in the supply line 140 and the boil-off gas circulation line 134, respectively.

발열량 측정기(150)는 제2연료가스 공급라인(140)을 통해 제2엔진으로 공급되는 일부 가압된 증발가스 및 증발가스 순환라인(134)을 통해 제2엔진으로 공급되는 제1기액분리기(133)의 기체 성분을 포함하는 연료가스의 발열량을 실시간으로 측정할 수 있다. 발열량 측정기(150)는 디스플레이 등으로 이루어지는 표시부(미도시)로 측정된 연료가스의 발열량 정보를 전송하여 선박의 탑승자에게 이를 알리거나, 측정된 연료가스의 발열량 정보를 제어부(미도시)로 전송하고, 제어부는 기 입력된 제2엔진의 조건 발열량과 발열량 측정기(150)로부터 전송된 연료가스의 발열량 정보를 비교 분석하여 후술하는 유량조절밸브의 개폐 정도를 제어할 수 있다. The calorimeter 150 is a first gas-liquid separator 133 supplied to the second engine through the partially pressurized evaporation gas and the evaporation gas circulation line 134 supplied to the second engine through the second fuel gas supply line 140 ) Can measure the calorific value of fuel gas containing gas component in real time. The calorimeter 150 transmits the calorific value information of the fuel gas measured by a display unit (not shown) made of a display or the like to inform the occupant of the ship, or transmits the calorific value of the measured fuel gas to a control unit (not shown) , The control unit may control the opening and closing degree of the flow control valve, which will be described later, by comparing and analyzing the conditional heating value of the previously input second engine and the heating value information of the fuel gas transmitted from the calorimeter 150.

도 1에서는 발열량 측정기(150)가 제2연료가스 공급라인(140) 상의 증발가스 순환라인(134)이 합류하는 지점의 후단에 마련되어 연료가스의 발열량을 측정하는 것으로 도시되어 있으나, 제2엔진으로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정할 수 있다면 그 위치는 다양하게 변형될 수 있다.In FIG. 1, the calorimeter 150 is provided at the rear end of the point where the evaporation gas circulation line 134 on the second fuel gas supply line 140 joins, and is shown to measure the calorific value of the fuel gas. If the calorific value of the supplied fuel gas can be measured, its position can be variously modified.

유량조절밸브(151, 152)는 제2연료가스 공급라인(140) 및 증발가스 순환라인(134)에 각각 설치될 수 있다. 각 유량조절밸브(151, 152)는 발열량 측정기(150)에 의해 측정된 연료가스의 발열량 정보 및 제2엔진의 조건 발열량 정보에 근거하여 작업자에 의한 수동 또는 제어부에 의해 자동적으로 그 개폐정도가 조절되어, 연료가스의 발열량을 조절할 수 있다. Flow control valves 151 and 152 may be installed on the second fuel gas supply line 140 and the evaporation gas circulation line 134, respectively. Each of the flow control valves 151 and 152 automatically adjusts the degree of opening and closing by manual or control by the operator based on the calorific value information of the fuel gas measured by the calorimeter 150 and the conditional calorific value information of the second engine. It is possible to control the heating value of the fuel gas.

일 예로 발열량 측정기(150)에 의해 측정된 연료가스의 발열량이 제2엔진의 조건 발열량 보다 작은 경우에는 제2연료가스 공급라인(140)에 설치된 유량조절밸브(151)는 개방시키고, 증발가스 순환라인(134)에 설치된 유량조절밸브(152)는 전부 폐쇄 또는 일부 폐쇄 시켜 연료가스의 발열량을 증가시킬 수 있다. 반대로 발열량 측정기(150)에 의해 측정된 연료가스의 발열량이 제2엔진의 조건 발열량 보다 큰 경우에는 연료가스 공급시스템(100) 내의 증발가스의 질소 성분을 우선적으로 소모시킬 수 있도록 증발가스 순환라인(134)에 설치된 유량조절밸브(152)는 개방시키고, 제2연료가스 공급라인(140)에 설치된 유량조절밸브(151)는 전부 폐쇄 또는 일부 폐쇄시킬 수 있다.For example, if the calorific value of the fuel gas measured by the calorimeter 150 is less than the condition calorific value of the second engine, the flow control valve 151 installed in the second fuel gas supply line 140 is opened, and the evaporated gas is circulated. The flow control valve 152 installed in the line 134 may be completely closed or partially closed to increase the heating value of the fuel gas. Conversely, when the calorific value of the fuel gas measured by the calorimeter 150 is greater than the conditional heat value of the second engine, the evaporation gas circulation line is provided so as to preferentially consume the nitrogen component of the evaporation gas in the fuel gas supply system 100 ( The flow control valve 152 installed in 134 may be opened, and the flow control valve 151 installed in the second fuel gas supply line 140 may be completely closed or partially closed.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템(100)을 나타내는 개념도이다. 도 2를 참조하면 본 발명의 다른 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템(100)의 발열량 조절부는 제2엔진으로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정 또는 산출하는 발열량 측정기(150), 증발가스 순환라인(134)을 따라 공급되는 기체 성분을 액화가스 순환라인(135)으로 회수하는 발열량 조절라인(153) 및 제2연료가스 공급라인(140), 증발가스 순환라인(134), 발열량 조절라인(153)에 각각 설치되는 유량조절밸브(151, 152, 154)를 포함할 수 있다.2 is a conceptual diagram showing a fuel gas supply system 100 according to another embodiment of the present invention. Referring to Figure 2, the calorific value control unit of the fuel gas supply system 100 according to another embodiment of the present invention is a calorific value measuring instrument 150 for measuring or calculating the calorific value of the fuel gas supplied to the second engine, the evaporation gas circulation line ( 134), the calorific value control line 153 for recovering the gas components supplied to the liquefied gas circulation line 135, the second fuel gas supply line 140, the evaporation gas circulation line 134, the calorific value control line 153 It may include a flow control valve (151, 152, 154) are respectively installed.

이하에서 설명하는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템(100)에 대한 설명 중 별도의 도면부호를 들어 추가적으로 설명하는 구성 외에는 전술한 실시 예와 동일한 것으로 내용의 중복을 방지하기 위해 설명을 생략한다.Among the descriptions of the fuel gas supply system 100 according to another embodiment of the present invention described below, except for a configuration additionally described with reference to a separate reference number, the same description as the above-described embodiment is provided to prevent overlapping of contents. Omitted.

발열량 조절라인(153)은 입구 측 단부가 증발가스 순환라인(134) 상에 연결되어 마련되고, 출구 측 단부가 액화가스 순환라인(135) 상의 제2팽창밸브(136) 전단에 연결되어 마련될 수 있다. 전술한 바와 같이, 증발가스 순환라인(134)을 따라 흐르는 기체 성분은 고농도의 질소 성분을 함유하는 바, 제2연료가스 공급라인(140)을 따라 흐르는 일부 가압된 증발가스에 비해 발열량이 낮다. 따라서 증발가스 순환라인(134)을 따라 흐르는 기체 성분의 일부를 액화가스 순환라인(135) 측으로 회수하여 제2엔진으로 공급되는 연료가스의 총 발열량을 상승 및 조절할 수 있다. 이와 동시에, 발열량 조절라인(153)이 증발가스 순환라인(134)을 흐르는 기체 성분의 일부를 액화가스 순환라인(135)으로 회수함으로써, 제2엔진의 연료가스의 요구 공급량에 대응하여 연료가스의 공급량을 효율적으로 조절할 수 있게 된다.The calorific value control line 153 is provided with an inlet end connected to the evaporation gas circulation line 134 and an outlet end connected to the front end of the second expansion valve 136 on the liquefied gas circulation line 135. Can be. As described above, the gas component flowing along the boil-off gas circulation line 134 contains a high concentration of nitrogen components, and has a lower calorific value than some pressurized boil-off gas flowing along the second fuel gas supply line 140. Accordingly, a part of gas components flowing along the evaporation gas circulation line 134 may be recovered to the liquefied gas circulation line 135 to increase and control the total heating value of the fuel gas supplied to the second engine. At the same time, the calorific value control line 153 recovers a portion of the gas component flowing through the evaporation gas circulation line 134 to the liquefied gas circulation line 135, thereby responding to the required supply amount of the fuel gas of the second engine. It is possible to efficiently adjust the supply amount.

발열량 조절라인(153)에는 발열량 조절라인(153)을 따라 흐르는 일부의 기체 성분의 공급량을 조절하는 유량조절밸브(154)가 마련될 수 있다. 유량조절밸브(154)는 발열량 측정기(150)에 의해 측정된 연료가스의 발열량 정보 및 제2엔진의 조건 발열량 정보에 근거하여 작업자에 의한 수동 또는 제어부에 의해 자동적으로 그 개폐정도가 조절되어 발열량 조절라인(153)을 따라 흐르는 일부의 기체 성분의 공급량을 제어할 수 있다. 또한 이와는 달리, 도면에는 도시되지 않았으나 제2연료가스 공급라인(140) 또는 제2엔진에 설치되는 유량감지부(미도시)에 의해 측정된 연료가스 공급량 정보에 근거하여 발열량 조절라인(153)에 마련되는 유량조절밸브(154)의 개폐정도가 제어될 수도 있다.In the calorific value regulating line 153, a flow rate regulating valve 154 for regulating the supply amount of some gas components flowing along the calorific value regulating line 153 may be provided. The flow control valve 154 automatically adjusts the amount of opening and closing by controlling the opening/closing degree automatically or manually by the operator based on the calorific value information of the fuel gas measured by the calorimeter 150 and the conditional calorific value information of the second engine. It is possible to control the supply amount of some gas components flowing along the line 153. Also, unlike this, although not shown in the drawing, the heating value control line 153 is based on the fuel gas supply amount information measured by the second fuel gas supply line 140 or the flow sensor installed in the second engine (not shown). The opening/closing degree of the provided flow control valve 154 may be controlled.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템(100)은 증발가스의 재액화 공정을 위해 가압된 증발가스를 감압하는 과정에서 발생하는 상대적으로 고농도의 질소 성분을 함유하는 기체 성분을 제2엔진에 연료가스로 이용함과 동시에, 상대적으로 저농도의 질소 성분을 함유하는 액체 성분을 재액화 공정에 공급함으로써, 연료가스 공급시스템(100) 내의 질소 성분의 효율적인 소모 및 연료가스 시스템(100) 내의 총 질소 함량의 지속적인 저감을 통해 증발가스의 재액화 효율 및 재액화라인의 재액화 성능을 향상시키는 효과를 가진다.Fuel gas supply system 100 according to an embodiment of the present invention having such a configuration is a gas component containing a relatively high concentration of nitrogen components generated in the process of decompressing the pressurized evaporation gas for the re-liquefaction process of the evaporation gas By using the gas as a fuel gas to the second engine, and supplying a liquid component containing a relatively low concentration of nitrogen components to the reliquefaction process, efficient consumption of nitrogen components in the fuel gas supply system 100 and the fuel gas system 100 ) Has the effect of improving the reliquefaction efficiency of the evaporation gas and the reliquefaction performance of the reliquefaction line through continuous reduction of the total nitrogen content in ).

또한 발열량 조절부에 의해 연료가스의 발열량을 측정 및 조절함으로써 엔진이 요구하는 조건 발열량에 대응하여 연료가스의 발열량을 제어함으로써 연료가스의 효율적인 이용 및 관리를 도모할 수 있는 효과를 갖는다.In addition, by measuring and regulating the calorific value of the fuel gas by the calorific value control unit, it has the effect of promoting efficient use and management of the fuel gas by controlling the calorific value of the fuel gas in response to the condition calorific value required by the engine.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to one embodiment shown in the accompanying drawings, but this is only exemplary, and those skilled in the art can recognize that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. You will understand. Therefore, the true scope of the present invention should be defined only by the appended claims.

100: 연료가스 공급시스템 110: 저장탱크
120: 제1연료가스 공급라인 121: 압축부
130: 재액화라인 131: 냉각부
132: 제1팽창밸브 133: 제1기액분리기
134: 증발가스 순환라인 135: 액화가스 순환라인
136: 제2팽창밸브 137: 제2기액분리기
138: 증발가스 회수라인 139: 액화가스 회수라인
140: 제2연료가스 공급라인 150: 발열량 측정기
151, 152, 154: 유량조절밸브
153: 발열량 조절라인
100: fuel gas supply system 110: storage tank
120: first fuel gas supply line 121: compression unit
130: reliquefaction line 131: cooling unit
132: first expansion valve 133: first gas-liquid separator
134: evaporation gas circulation line 135: liquefied gas circulation line
136: second expansion valve 137: second gas-liquid separator
138: evaporation gas recovery line 139: liquefied gas recovery line
140: second fuel gas supply line 150: calorimeter
151, 152, 154: Flow control valve
153: calorific value control line

Claims (6)

액화가스 및 증발가스를 수용하는 저장탱크;
상기 저장탱크의 증발가스를 가압하는 압축부를 구비하고 상기 압축부를 통과하여 가압된 증발가스를 제1엔진으로 공급하는 제1연료가스 공급라인;
상기 압축부의 중단부로부터 분기되어 상기 압축부에 의해 일부 가압된 증발가스를 제2엔진으로 공급하는 제2연료가스 공급라인;
상기 가압된 증발가스의 일부를 공급받아 재액화시키는 재액화라인; 및
상기 제2엔진으로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정 및 조절하는 발열량 조절부를 포함하되,
상기 재액화라인은
상기 가압된 증발가스를 냉각시키는 냉각부와, 상기 냉각부를 통과한 상기 가압된 증발가스를 1차적으로 감압시키는 제1팽창밸브와, 상기 제1팽창밸브를 통과하여 기액 혼합상태의 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하는 제1기액분리기와, 상기 제1기액분리기에서 분리된 기체 성분을 상기 제2엔진에 공급하는 증발가스 순환라인과, 상기 제1기액분리기에서 분리된 액체 성분을 공급받는 액화가스 순환라인과, 상기 액화가스 순환라인에 마련되어 상기 제1기액분리기에서 분리된 액체 성분을 2차적으로 감압시키는 제2팽창밸브와, 상기 제2팽창밸브를 통과하여 기액 혼합상태의 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하는 제2기액분리기를 포함하는 연료가스 공급시스템.
A storage tank accommodating liquefied gas and evaporated gas;
A first fuel gas supply line having a compression part to pressurize the evaporation gas of the storage tank and supplying the pressurized evaporation gas to the first engine through the compression part;
A second fuel gas supply line branched from the middle of the compression unit and supplies partially pressurized evaporation gas to the second engine;
A reliquefaction line receiving and re-liquefying a part of the pressurized evaporation gas; And
It includes a heating value control unit for measuring and controlling the heating value of the fuel gas supplied to the second engine,
The reliquefaction line
A cooling unit for cooling the pressurized evaporation gas, a first expansion valve for firstly depressurizing the pressurized evaporation gas that has passed through the cooling unit, and passing through the first expansion valve to vaporize the vaporized gas in a gas-liquid mixed state. A first gas-liquid separator for separating components and liquid components, an evaporation gas circulation line for supplying gas components separated from the first gas-liquid separator to the second engine, and receiving liquid components separated from the first gas-liquid separator A liquefied gas circulation line, a second expansion valve provided on the liquefied gas circulation line to secondarily depressurize the liquid component separated from the first gas-liquid separator, and passing through the second expansion valve to collect vaporized gas in a gas-liquid mixed state. A fuel gas supply system comprising a second gas-liquid separator that separates gas components and liquid components.
제1항에 있어서,
상기 발열량 조절부는
상기 제2엔진으로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정하는 발열량 측정기 및
상기 제2연료가스 공급라인 및 상기 증발가스 순환라인에 각각 마련되는 유량조절밸브를 포함하는 연료가스 공급시스템.
According to claim 1,
The heating amount control unit
A calorimeter measuring the calorific value of the fuel gas supplied to the second engine, and
A fuel gas supply system including a flow control valve provided on each of the second fuel gas supply line and the boil-off gas circulation line.
제2항에 있어서,
상기 유량조절밸브는
상기 발열량 측정기에 의해 측정된 연료가스 발열량 정보에 따라 제어되는 연료가스 공급시스템.
According to claim 2,
The flow control valve
A fuel gas supply system controlled according to the fuel gas calorific value information measured by the calorimeter.
제3항에 있어서,
상기 재액화라인은
상기 제2기액분리기에서 분리된 기체 성분을 상기 저장탱크 또는 상기 제1연료가스 공급라인 상의 상기 압축부 전단으로 공급하는 증발가스 회수라인 및 상기 제2기액분리기에서 분리된 액체 성분을 상기 저장탱크로 공급하는 액화가스 회수라인을 더 포함하는 연료가스 공급시스템.
According to claim 3,
The reliquefaction line
The gaseous component separated from the second gas-liquid separator is supplied to the storage tank or the first fuel gas supply line before the compression part, and an evaporation gas recovery line and the liquid component separated from the second gas-liquid separator are transferred to the storage tank. A fuel gas supply system further comprising a liquefied gas recovery line to supply.
제1항에 있어서,
상기 냉각부는
상기 가압된 증발가스를 상기 압축부 전단의 증발가스 및 상기 제1기액분리기에서 분리된 기체 성분 중 적어도 어느 하나와 열교환하는 열교환기를 포함하는 연료가스 공급시스템.
According to claim 1,
The cooling unit
And a heat exchanger for exchanging the pressurized boil-off gas with at least one of the boil-off gas at the front end of the compression part and the gas component separated from the first gas-liquid separator.
제1항에 있어서,
상기 제1팽창밸브는
상기 제2엔진이 요구하는 연료가스 압력조건 또는 상기 일부 가압된 증발가스의 압력에 상응하는 압력조건으로 상기 가압된 증발가스를 감압시키는 연료가스 공급시스템.
According to claim 1,
The first expansion valve
A fuel gas supply system for depressurizing the pressurized boil-off gas to a pressure condition corresponding to the pressure of the fuel gas required by the second engine or a pressure of the partially pressurized boil-off gas.
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