KR102160847B1 - treatment system of liquefied gas and ship having the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가스 처리 시스템 및 선박에 관한 것으로서, 선박에 탑재되는 가스 처리 시스템에 있어서, 상기 선박의 추진용 연료로 사용될 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크; 상기 액화가스 저장탱크에서 발생한 증발가스를 소비하는 발전엔진; 상기 발전엔진이 상기 증발가스를 소비하여 발생시키는 발전 전력에서 상기 선박이 소모하는 소비 전력을 제한 추가 전력을 계산하는 전력 관리부; 및 상기 선박에 마련되는 전력소비장치의 가동을 제어하여 상기 추가 전력을 소모하는 전력 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a gas processing system and a ship, comprising: a liquefied gas storage tank for storing liquefied gas to be used as fuel for propulsion of the ship; A power generation engine that consumes the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank; A power management unit calculating additional power by limiting the power consumption of the ship from the power generated by the power generation engine consuming the boil-off gas; And a power processing unit that consumes the additional power by controlling the operation of the power consumption device provided in the ship.
Description
본 발명은 가스 처리 시스템 및 선박에 관한 것이다.The present invention relates to a gas treatment system and a ship.
최근 기술 개발에 따라 가솔린이나 디젤을 대체하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas) 등과 같은 액화가스를 널리 사용하고 있다.According to recent technological developments, liquefied gases such as Liquefied Natural Gas and Liquefied Petroleum Gas have been widely used in place of gasoline or diesel.
액화천연가스는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제하여 얻은 메탄을 냉각해 액화시킨 것이며, 무색ㆍ투명한 액체로 공해물질이 거의 없고 열량이 높아 대단히 우수한 연료이다. 반면 액화석유가스는 유전에서 석유와 함께 나오는 프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)을 주성분으로 한 가스를 상온에서 압축하여 액체로 만든 연료이다. 액화석유가스는 액화천연가스와 마찬가지로 무색무취이고 가정용, 업무용, 공업용, 자동차용 등의 연료로 널리 사용되고 있다.Liquefied natural gas is liquefied by cooling methane obtained by refining natural gas collected from a gas field. It is a colorless and transparent liquid that contains almost no pollutants and has a high calorific value. Liquefied petroleum gas, on the other hand, is a fuel made into a liquid by compressing gas containing propane (C3H8) and butane (C4H10) as main components from oil fields together with oil at room temperature. Liquefied petroleum gas, like liquefied natural gas, is colorless and odorless, and is widely used as fuel for home, business, industrial and automobiles.
이와 같은 액화가스는 지상에 설치되어 있는 액화가스 저장탱크에 저장되거나 또는 대양을 항해하는 운송수단인 선박에 구비되는 액화가스 저장탱크에 저장되는데, 액화천연가스는 액화에 의해 1/600의 부피로 줄어들고, 액화석유가스는 액화에 의해 프로판은 1/260, 부탄은 1/230의 부피로 줄어들어 저장 효율이 높다는 장점이 있다. Such liquefied gas is stored in a liquefied gas storage tank installed on the ground or in a liquefied gas storage tank provided on a ship, which is a transportation means for sailing the ocean, and liquefied natural gas is stored in a volume of 1/600 by liquefaction. The volume of liquefied petroleum gas is reduced to 1/260 of propane and 1/230 of butane by liquefaction, which has the advantage of high storage efficiency.
액화가스는 강제로 액화시킨 상태로 액화가스 저장탱크에 보관되나, 액화가스 저장탱크가 완벽한 단열을 구현할 수는 없기 때문에, 액화가스 저장탱크에 저장되어 있는 일부 액화가스는, 외부로부터 전달되는 열에 의하여 기체인 증발가스로 상변화하게 된다.Liquefied gas is forcibly liquefied and stored in the liquefied gas storage tank, but since the liquefied gas storage tank cannot achieve perfect insulation, some of the liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank is caused by heat transmitted from the outside. The phase changes to evaporation gas, which is a gas.
이때 기체로 상변화한 증발가스는 부피가 대폭 증가하므로 액화가스 저장탱크의 내부 압력을 높이는 요인이 되며, 액화가스 저장탱크의 내압이 액화가스 저장탱크가 견딜 수 있는 압력을 초과하게 되면 액화가스 저장탱크가 파손될 우려가 있다.At this time, the volume of the boil-off gas converted to gas increases significantly, which increases the internal pressure of the liquefied gas storage tank.If the internal pressure of the liquefied gas storage tank exceeds the pressure that the liquefied gas storage tank can withstand, the liquefied gas is stored. There is a risk of damage to the tank.
따라서 종래에는, 액화가스 저장탱크의 내압을 일정하게 유지하기 위해서, 증발가스를 가스연소장치(GCU)로 태워버려서 액화가스 저장탱크의 내압을 낮추는 방법을 사용하였다. 또는 증발가스를 액화가스 저장탱크의 외부로 배출한 뒤, 별도로 구비한 재액화장치를 사용하여 액화시킨 후 다시 액화가스 저장탱크로 회수하였다.Therefore, conventionally, in order to keep the internal pressure of the liquefied gas storage tank constant, a method of lowering the internal pressure of the liquefied gas storage tank by burning the boil-off gas with a gas combustion device (GCU) was used. Alternatively, the boil-off gas was discharged to the outside of the liquefied gas storage tank, liquefied using a separately provided re-liquefaction device, and then recovered to the liquefied gas storage tank.
그러나 증발가스를 태워버리는 경우에는 에너지가 낭비될 수밖에 없고, 재액화장치를 사용할 경우에는 재액화장치를 구비하고 운영하기 위해 필요한 비용, 인력 등의 문제가 발생하게 된다. However, when the boil-off gas is burned, energy is inevitably wasted, and when a re-liquefaction device is used, problems such as cost and manpower required to equip and operate the re-liquefaction device occur.
특히 화물로서 액화가스를 적재하는 액화가스 운반선이 아닌, 추진연료로서 액화가스를 적재하고 있는 일반 상선의 경우에는, 공간 제약으로 인해 가스연소장치나 재액화장치의 설치가 쉽지 않다는 문제가 있다.In particular, in the case of a general merchant ship that loads liquefied gas as propulsion fuel, not a liquefied gas carrier that loads liquefied gas as cargo, there is a problem that it is not easy to install a gas combustion device or a reliquefaction device due to space constraints.
따라서 액화가스 저장탱크에서 지속적으로 발생하는 증발가스를 효과적으로 처리하기 위한 시스템에 대해 지속적인 연구가 이루어지고 있지만, 아직까지는 위 문제들을 개선한 시스템이 개발되지 못하였다.Therefore, continuous research is being conducted on a system for effectively treating the evaporation gas continuously occurring in the liquefied gas storage tank, but a system that improves the above problems has not been developed yet.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 발전엔진을 사용하여 증발가스를 처리할 수 있도록 하여, 가스연소장치나 재액화장치를 설치할 필요가 없도록 하는 가스 처리 시스템 및 선박을 제공하기 위한 것이다.The present invention was created to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is a gas that makes it possible to treat boil-off gas using a power generation engine, so that there is no need to install a gas combustion device or a reliquefaction device It is to provide a treatment system and a ship.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템은, 선박에 탑재되는 가스 처리 시스템에 있어서, 상기 선박의 추진용 연료로 사용될 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크; 상기 액화가스 저장탱크에서 발생한 증발가스를 소비하는 발전엔진; 상기 발전엔진이 상기 증발가스를 소비하여 발생시키는 발전 전력에서 상기 선박이 소모하는 소비 전력을 제한 추가 전력을 계산하는 전력 관리부; 및 상기 선박에 마련되는 전력소비장치의 가동을 제어하여 상기 추가 전력을 소모하는 전력 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A gas treatment system according to an embodiment of the present invention is a gas treatment system mounted on a ship, comprising: a liquefied gas storage tank for storing liquefied gas to be used as fuel for propulsion of the ship; A power generation engine that consumes the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank; A power management unit calculating additional power by limiting the power consumption of the ship from the power generated by the power generation engine consuming the boil-off gas; And a power processing unit that consumes the additional power by controlling the operation of the power consumption device provided in the ship.
구체적으로, 상기 전력 처리부는, 상기 발전엔진으로부터 상기 발전 전력을 전달받고, 상기 발전 전력의 양을 상기 전력 관리부에 전송할 수 있다.Specifically, the power processor may receive the generated power from the power generation engine and transmit the amount of the generated power to the power management unit.
구체적으로, 상기 전력 관리부는, 상기 전력 처리부로 상기 추가 전력의 양을 전송하며, 상기 전력 처리부는, 상기 전력 관리부로부터 전달받은 상기 추가 전력의 양에 대응되도록 상기 전력소비장치의 가동을 제어할 수 있다.Specifically, the power management unit may transmit the amount of the additional power to the power processing unit, and the power processing unit may control the operation of the power consuming device to correspond to the amount of the additional power received from the power management unit. have.
구체적으로, 상기 전력 처리부는, 상기 발전엔진으로부터 상기 발전 전력을 전달받고 상기 전력소비장치에 추가 전력을 전달하는 스위치보드; 및 상기 스위치보드로부터 상기 발전 전력의 양을 수신하여 상기 전력 관리부에 전송하는 모니터링 시스템을 포함할 수 있다.Specifically, the power processing unit may include a switch board receiving the generated power from the power generation engine and transmitting additional power to the power consuming device; And a monitoring system that receives the amount of generated power from the switchboard and transmits it to the power management unit.
구체적으로, 상기 전력 관리부는, 상기 모니터링 시스템으로부터 상기 발전 전력의 양을 수신하고, 상기 모니터링 시스템으로 상기 추가 전력의 양을 전송할 수 있다.Specifically, the power management unit may receive the amount of generated power from the monitoring system and transmit the amount of the additional power to the monitoring system.
구체적으로, 상기 모니터링 시스템은, 상기 전력 관리부로부터 상기 추가 전력의 양을 수신하고 상기 전력소비장치의 가동을 제어하여 상기 추가 전력이 상기 스위치보드를 통해 상기 전력소비장치로 전달되도록 할 수 있다.Specifically, the monitoring system may receive the amount of the additional power from the power management unit and control the operation of the power consuming device so that the additional power is transmitted to the power consuming device through the switch board.
구체적으로, 상기 액화가스 저장탱크는, 내부에서 발생한 증발가스의 양을 측정하는 측정부를 가질 수 있다.Specifically, the liquefied gas storage tank may have a measuring unit that measures the amount of boil-off gas generated therein.
구체적으로, 상기 발전엔진은, 상기 측정부에서 측정된 증발가스의 양에 따라 가동이 조절될 수 있다.Specifically, the power generation engine may be operated according to the amount of boil-off gas measured by the measuring unit.
구체적으로, 상기 액화가스 저장탱크에서 발생한 증발가스를 소비하는 보일러를 더 포함하며, 상기 보일러는, 상기 증발가스를 상기 발전엔진보다 우선적으로 소비할 수 있다.Specifically, a boiler that consumes the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank may be further included, and the boiler may preferentially consume the boil-off gas than the power generation engine.
구체적으로, 상기 선박은, 상기 액화가스가 아닌 화물을 적재하며, 액화가스 운반선을 제외한 일반 상선일 수 있다.Specifically, the ship may load cargo other than the liquefied gas, and may be a general merchant ship excluding a liquefied gas carrier.
구체적으로, 상기 전력소비장치는, 상기 화물을 운송하기 위한 화물 운송장치 및 상기 화물이 적재되는 홀드에 마련되는 카고홀드 팬 중 적어도 어느 하나일 수 있다.Specifically, the power consumption device may be at least one of a cargo transport device for transporting the cargo and a cargo hold fan provided in a hold in which the cargo is loaded.
구체적으로, 상기 전력소비장치는, 상기 선박에 마련되는 공기조화 시스템 및 상기 선박에 마련되는 밸러스팅 시스템 중 적어도 어느 하나일 수 있다.Specifically, the power consumption device may be at least one of an air conditioning system provided on the ship and a ballasting system provided on the ship.
구체적으로, 상기 액화가스 저장탱크의 액화가스를 소비하는 추진엔진을 더 포함할 수 있다.Specifically, it may further include a propulsion engine that consumes the liquefied gas of the liquefied gas storage tank.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박은, 상기 가스 처리 시스템을 가지는 것을 특징으로 한다.A ship according to an embodiment of the present invention is characterized by having the gas treatment system.
본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 선박은, 가스연소장치나 재액화장치의 설치가 실질적으로 불가능한 액화가스 운반선을 제외한 일반 상선에 있어서, 증발가스를 발전엔진의 가동에 사용하면서 잉여 증발가스를 모두 처리할 수 있도록 하여, 액화가스 저장탱크의 내압을 안정적으로 유지하고 에너지 낭비를 방지할 수 있다.The gas treatment system and ship according to the present invention treat all excess boil-off gas while using boil-off gas to operate the power generation engine in general commercial ships except for liquefied gas carriers where installation of a gas combustion device or a re-liquefaction device is practically impossible. By doing so, it is possible to stably maintain the internal pressure of the liquefied gas storage tank and prevent energy waste.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 갖는 선박의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.1 is a side view of a ship having a gas treatment system according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram of a gas treatment system according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram of a gas treatment system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments associated with the accompanying drawings. In adding reference numerals to elements of each drawing in the present specification, it should be noted that, even though they are indicated on different drawings, only the same elements are to have the same number as possible. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하에서는 본 발명의 가스 처리 시스템(1)에 대해 설명하며, 본 발명은 가스 처리 시스템(1)과 이를 가지는 선박(100)을 포함하는 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, the
이때 본 발명에서 선박(100)은, 액화가스가 아닌 화물(111)을 적재하기 위해 홀드(110)를 가지며, 액화가스 운반선을 제외한 일반 상선일 수 있고, 다만 추진엔진(40) 등에서 사용될 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크(10)를 선체 내에 탑재할 수 있다.At this time, in the present invention, the
이하 본 명세서에서, 액화가스는 LNG 또는 LPG, 에틸렌, 암모니아 등과 같이 일반적으로 액체 상태로 보관되는 모든 가스 연료를 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 가열이나 가압에 의해 액체 상태가 아닌 경우 등도 편의상 액화가스로 표현할 수 있다. 이는 증발가스도 마찬가지로 적용될 수 있다. Hereinafter, in the present specification, liquefied gas may be used in the sense of encompassing all gaseous fuels generally stored in a liquid state, such as LNG or LPG, ethylene, ammonia, etc., and liquefied gas also for convenience when not in a liquid state by heating or pressurization. It can be expressed as This can be applied to boil-off gas as well.
또한 LNG는 편의상 액체 상태인 NG(Natural Gas) 뿐만 아니라 초임계 상태 등인 NG를 모두 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 증발가스는 기체 상태의 증발가스뿐만 아니라 액화된 증발가스를 포함하는 의미로 사용될 수 있다. In addition, for convenience, LNG can be used to mean not only NG (Natural Gas) in liquid state, but also NG in supercritical state, etc., and evaporation gas can be used to mean not only gaseous evaporation gas but also liquefied evaporation gas. have.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 갖는 선박(100)의 측면도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.1 is a side view of a
이때 도 3에서 실선은 액화가스 또는 증발가스가 흐르는 라인이고, 점선은 전력에 대한 정보가 흐르는 라인이며, 일점쇄선은 전력이 흐르는 라인을 의미한다.In FIG. 3, a solid line indicates a line through which liquefied gas or evaporative gas flows, a dotted line indicates a line through which information on power flows, and a single-dot chain line indicates a line through which power flows.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 선박(100)에 탑재되며, 액화가스 저장탱크(10), 이송 펌프(20), 증발가스 압축기(30), 추진엔진(40), 발전엔진(50), 전력 관리부(60), 전력 처리부(70), 전력소비장치(80), 오일 저장탱크(90)를 포함한다.1 to 3, a
액화가스 저장탱크(10)는, 액화가스를 저장한다. 액화가스 저장탱크(10)는 액화가스를 액체상태로 보관하는데, 이때, 액화가스 저장탱크(10)는 1bar 내지 10bar(일례로 1.03bar)의 압력으로 액화가스를 저장할 수 있다.The liquefied
액화가스 저장탱크(10)는 독립형, 멤브레인형, 가압형 등일 수 있고, 다양한 단열 구조를 사용하여 액화가스가 액체 상태로 저장되어 있도록 할 수 있으며, 액화가스 저장탱크(10) 내에서 발생하는 증발가스는 후술할 발전엔진(50) 등에 의해 소비될 수 있다.The liquefied
액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스는, 선박(100)의 추진용 연료로 사용될 수 있다. 즉 액화가스 저장탱크(10)에서 선박(100)의 엔진룸(120)에 마련되는 추진엔진(40)까지 액화가스가 공급될 수 있으며, 이를 위해 액화가스 저장탱크(10)로부터 추진엔진(40)으로 액화가스 공급라인(24)이 연결될 수 있다.The liquefied gas stored in the liquefied
또한 액화가스는 발전엔진(50)에서 소비될 수 있으므로, 액화가스 저장탱크(10)에 연결된 액화가스 공급라인(24)은. 액화가스 저장탱크(10)의 하류에서 분기되어 추진엔진(40)과 발전엔진(50)으로 각각 연결될 수 있다.In addition, since the liquefied gas can be consumed in the
액화가스 저장탱크(10)에서 발생하는 증발가스가 추진엔진(40)으로 전달될 수도 있지만, 본 발명에서 선박(100)은 액화가스 운반선이 아닌 일반 상선일 수 있고, 액화가스 운반선이 아니라면 선체의 대부분은 화물(111)을 적재하는 홀드(110)로 이루어져 있으며 액화가스 저장탱크(10)는 액화가스 운반선에서 사용되는 것보다 크기가 작을 수밖에 없는 바, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생하는 증발가스만으로는 추진엔진(40)의 요구량을 충족시키지 못할 수 있다. 따라서 본 발명에서 추진엔진(40)은 액화가스를 소비하여 추진력을 발생시킬 수 있는데, 물론 이로 한정하는 것은 아님을 알려둔다.The boil-off gas generated from the liquefied
액화가스 저장탱크(10)에는 측정부(11)가 마련될 수 있으며, 측정부(11)는 액화가스 저장탱크(10)의 내부에서 발생한 증발가스의 양을 측정할 수 있다. 측정부(11)는 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스의 양을 토대로 증발가스의 양을 계산/추정할 수 있고, 또는 액화가스 저장탱크(10)의 내압을 토대로 증발가스의 양을 계산/추정할 수 있다.A measurement unit 11 may be provided in the liquefied
즉 측정부(11)는, 압력계이거나 레벨계 등일 수 있으며, 측정부(11)의 종류는 특별히 한정하지 않는다. 물론 측정부(11)는 압력계와 레벨계를 모두 포함할 수도 있다.That is, the measurement unit 11 may be a pressure gauge or a level gauge, and the type of the measurement unit 11 is not particularly limited. Of course, the measuring unit 11 may include both a pressure gauge and a level gauge.
이송 펌프(20)는, 액화가스 공급라인(24)에 마련되며 액화가스를 이송한다. 액화가스 펌프는 액화가스 저장탱크(10) 내부 및/또는 외부에 마련될 수 있으며, 액화가스를 1 내지 10bar로 가압하여 전달할 수 있다.The
이송 펌프(20)는 액화가스 저장탱크(10) 내에 적어도 하나 이상 마련될 수 있으며, 복수 개의 이송 펌프(20)에 의해 액화가스가 추진엔진(40)이나 발전엔진(50)으로 이송될 수 있다. 이 경우 어느 하나의 이송 펌프(20)는 다른 하나의 이송 펌프(20)를 백업하기 위해 마련되는 것일 수 있다.At least one
액화가스 공급라인(24)에서 이송 펌프(20)와 추진엔진(40) 사이에는, 고압 펌프(21)가 마련될 수 있다. 고압 펌프(21)는 이송 펌프(20)에 의해 이송되는 액화가스를, 추진엔진(40)이 요구하는 압력까지 가압할 수 있다.A high-
이송 펌프(20)는 1차적으로 액화가스를 가압할 수 있는데, 이때 이송 펌프(20)에 의해 가압된 액화가스의 압력은, 발전엔진(50)의 요구 압력에 대응될 수 있다. 다만 추진엔진(40)의 요구 압력은 발전엔진(50)의 요구 압력보다 높을 수 있으므로, 이때 발전엔진(50)의 요구 압력과 추진엔진(40)의 요구 압력 간의 차이만큼, 고압 펌프(21)가 액화가스를 가압해 추진엔진(40)으로 전달할 수 있다.The
일례로 추진엔진(40)이 고압엔진인 MEGI, XDF 등일 경우 고압 펌프(21)는 액화가스를 30 내지 400bar로 가압할 수 있지만, 고압 펌프(21)의 가압 범위는 추진엔진(40)의 제원에 따라 달라질 수 있는 것으로서, 특별히 한정되지 않는다.For example, if the
또한 추진엔진(40)의 요구 압력이 발전엔진(50)의 요구 압력과 동일할 경우에는, 이송 펌프(20)에 의해 이송되는 액화가스의 압력이 추진엔진(40)의 요구 압력에 대응될 수 있는바, 고압 펌프(21)가 생략될 수 있다.In addition, when the required pressure of the
이송 펌프(20)와 추진엔진(40) 사이에서 고압 펌프(21)의 하류에는 열교환기(22)가 마련될 수 있다. 열교환기(22)는 액화가스를 추진엔진(40)의 요구 온도에 맞게 가열할 수 있으며, 열교환기(22)가 사용하는 열원은 글리콜워터나 해수 등일 수 있고 특별히 한정되지 않는다.A
이송 펌프(20)와 발전엔진(50) 사이에는 기화기(23)가 마련될 수 있으며, 기화기(23)는 열교환기(22)와 유사하게 액화가스를 발전엔진(50)의 요구 온도에 맞게 가열할 수 있다. 기화기(23)가 사용하는 열원 역시, 특별히 한정되지 않는다.A
증발가스 압축기(30)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생한 증발가스를 압축한다. 증발가스 압축기(30)는 액화가스 저장탱크(10)에서 발전엔진(50)까지 연결되는 증발가스 공급라인(31)에 마련될 수 있다.The boil-off
증발가스 압축기(30)는 다단으로 마련될 수 있으며, 단 수는 발전엔진(50)의 요구 압력이나 액화가스 저장탱크(10)의 내압 등에 따라 달라질 수 있다. 또한 증발가스 압축기(30)는 병렬로 마련되어 백업이 가능하게 이루어질 수 있다.The boil-off
증발가스 압축기(30)에 의해 압축된 증발가스는, 증발가스 공급라인(31)을 따라 발전엔진(50)으로 전달될 수 있으며, 또한 본 발명은 증발가스를 소비하는 보일러(51)를 더 포함할 수 있는바, 증발가스는 발전엔진(50)의 상류에서 분기되는 증발가스 공급라인(31)을 따라 보일러(51)로 전달될 수도 있다. 이 경우 보일러(51)는, 증발가스를 발전엔진(50)보다 우선적으로 소비할 수 있으며, 이는 선박(100) 내에서 보일러(51)에 의해 생성된 스팀의 사용처가 많기 때문이다.The boil-off gas compressed by the boil-off
추진엔진(40)은, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 소비하여 추진력을 발생시킨다. 추진엔진(40)은 프로펠러와 기계적 또는 전기적으로 연결되어 있을 수 있고, 추진엔진(40)의 회전축이 회전되면 프로펠러가 회전하면서 후류를 발생시켜 선박(100)을 전진시킬 수 있다.The
추진엔진(40)은 발전엔진(50)보다 고압의 액화가스를 소비할 수 있으며, 이 경우 고압 펌프(21)가 사용됨은 앞서 설명한 바와 같다. The
추진엔진(40)은 액화가스를 대신하여 디젤 등과 같이 상온에서 액체 상태를 갖는 오일을 사용할 수 있으며, 오일은 오일 저장탱크(90)에 저장되어 있을 수 있다. 오일 저장탱크(90)는 선체 내에서 액화가스 저장탱크(10)와 이격된 위치 또는 인접한 위치 등에 배치될 수 있으며, 오일 저장탱크(90)에서 추진엔진(40) 등까지는 오일 공급라인(부호 도시하지 않음)이 마련될 수 있다.The
발전엔진(50)은, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생한 증발가스를 소비한다. 발전엔진(50)은 액화가스 저장탱크(10)의 액화가스도 소비하도록 마련될 수 있고, 앞서 언급한 오일도 소비할 수 있음은 물론이다.The
발전엔진(50)은, 액화가스 저장탱크(10) 내부에 발생한 증발가스의 양이 많아질 경우, 증발가스를 소비하여 전력을 생성할 수 있다. 즉 발전엔진(50)은 증발가스를 소비하여 액화가스 저장탱크(10)의 내압을 안정적으로 유지할 수 있다. 이를 위해 발전엔진(50)은, 측정부(11)에서 측정된 증발가스의 양에 따라 가동(부하)이 조절될 수 있다.The
일반적인 액화가스 운반선의 경우, 액화가스 저장탱크(10)의 내압이 과도해지는 것을 방지하기 위해 증발가스를 빼내어 태우거나 재액화 하였다. 그런데 액화가스 운반선이 아닌 컨테이너선과 같은 일반 상선의 경우에는, 증발가스를 태우는 가스연소장치나 재액화장치를 마련하는 공간이 충분치 않다.In the case of a general liquefied gas carrier, in order to prevent the internal pressure of the liquefied
따라서 발전엔진(50)을 이용해 증발가스를 소비하여야 하는데, 일례로 14,000TEU 컨테이너선이 정박한 상태에서 소비하는 전력이 1,000kW라 할 때, 발전엔진(50)이 액화가스 저장탱크(10)에서 발생하는 증발가스를 소비하여 생성할 수 있는 최대 발전 전력은 1,000kW를 상회하는 1,590kW일 수 있다(액화가스 저장탱크(10)는 멤브레인 타입으로, 7,000m3의 용적을 갖고 BOR은 0.23%임을 가정).Therefore, it is necessary to use the
이와 같이 선박(100)에서 소비될 수 있는 소비 전력이 발전엔진(50)의 발전 전력보다 낮으므로, 발전엔진(50)에 의해 증발가스를 처리할 수 있는 용량은, 발전엔진(50)이 1,000kW를 생성하기 위해 소비하는 증발가스의 양에 불과하다. 따라서 나머지 590kW를 생성하는데 소비될 수 있는 증발가스는, 선박(100)에서 사용되는 소비 전력이 부족한 관계로 발전엔진(50)에 의해 소비되지 못한다는 것을 의미한다.In this way, since the power consumption that can be consumed in the
이 경우 발전엔진(50)은, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생하는 증발가스를 충분히 처리하여 액화가스 저장탱크(10)를 안정적인 상태로 유지할 수 있는 증발가스 처리장치로서 인정받지 못하게 된다. 따라서 결국 가스연소장치나 재액화장치를 컨테이너선 등에 어떻게든 탑재해야 하는 문제가 발생하며, 이는 결국 화물(111)의 적재량 손해로 이어진다.In this case, the
그러나 본 발명은, 발전엔진(50)이 증발가스를 처리하면서 발생시키게 되는 최대 발전 전력 중, 소비 전력을 제한 나머지 추가 전력을 별도의 전력소비장치(80)로 소비하게 하여, 발전엔진(50)이 증발가스 처리장치로서 인정받도록 할 수 있다.However, in the present invention, of the maximum generation power generated while the
이러한 일련의 제어에 대해서는, 이하에서 후술하도록 한다.This series of controls will be described later.
전력 관리부(60)는, 발전엔진(50)이 증발가스를 소비하여 발생시키는 발전 전력에서 선박(100)이 소모하는 소비 전력을 제한 추가 전력을 계산한다. 발전 전력은 증발가스의 양, 발전엔진(50)의 제원 등을 고려하여 예측되거나 계산 또는 측정될 수 있다.The
소비 전력은, 선박(100)이 정박 상태 등에서 소모하는 전력일 수 있으며, 현재 소비하는 전력이거나, 앞으로 소비가 예상되는 전력 및/또는 선박(100)이 소모하는 최소 소비 전력일 수 있다.The power consumption may be the power consumed by the
전력 관리부(60)는, 발전 전력에서 소비 전력을 제하여 추가 전력을 도출할 수 있다. 물론 액화가스 저장탱크(10)에서 발생하는 증발가스의 양이 소비 전력을 생산하는데 충분하고 잉여가 발생하지 않는 수준이라면, 추가 전력은 없을 수 있고 전력소비장치(80)의 가동이나 부하 증대 등은 이루어지지 않을 수 있다.The
이를 위해 전력 관리부(60)는, 액화가스 저장탱크(10)에 마련되는 측정부(11)와 정보를 주고받을 수 있게 마련되며, 또한 이송 펌프(20)나 증발가스 압축기(30) 등과 같이 액화가스와 증발가스를 처리하는 구성들과 정보를 주고받을 수 있게 마련된다. 이송 펌프(20)의 부하나 증발가스 압축기(30)의 부하가 액화가스나 증발가스의 양을 의미하는 것이기 때문이다.To this end, the
전력 관리부(60)는, 전력 처리부(70)로 추가 전력의 양을 전송할 수 있다. 이때 전력 처리부(70)는 후술하겠지만, 전력의 흐름을 실제로 제어하는 구성으로서, 전력 관리부(60)는 전력 처리부(70)에 추가 전력의 양을 전송하여, 전력 처리부(70)로 하여금 추가 전력을 전력소비장치(80)에 의해 소모시키도록 할 수 있다.The
전력 처리부(70)는, 선박(100)에 마련되는 전력소비장치(80)를 가동시켜 추가 전력을 소모한다. 여기서 전력소비장치(80)는, 화물(111)을 운송하기 위한 각종 화물(111) 운송장치(81), 화물(111)이 적재되는 홀드(110)에 마련되는 카고홀드(110) 팬(82), 선박(100)에 마련되는 공기조화 시스템(83), 및 밸러스팅 시스템(84) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.The
즉 전력소비장치(80)는, 선박(100)의 추진과 무관한 장치일 수 있으며, 선박(100)이 정박한 상태에서도 가동이 가능한 장치를 의미할 수 있다. 전력소비장치(80)는 선박(100)이 정박한 상황에서 작동하더라도 선박(100)의 안전에 문제가 되지 않는 장비로서, 앞서 설명한 예시 외에도 다양한 장치를 포함할 수 있다.That is, the
전력 처리부(70)는, 발전엔진(50)으로부터 발전 전력을 전달받고, 발전 전력의 양을 전력 관리부(60)에 전송할 수 있다. 또한 전력 처리부(70)는, 전력 관리부(60)로부터 전달받은 추가 전력의 양에 대응되도록 전력소비장치(80)의 가동을 제어할 수 있다.The
전력 처리부(70)는 스위치보드(71)(SWBD)와 모니터링 시스템(72)을 포함할 수 있는데, 발전엔진(50)으로부터 생성된 발전 전력은 스위치보드(71)로 전달될 수 있으며, 이를 위해 발전엔진(50)과 스위치보드(71) 사이에는 발전 전력 공급라인(52)이 연결될 수 있다.The
스위치보드(71)는, 전력소비장치(80)에 추가 전력을 전달할 수 있다. 스위치보드(71)와 전력소비장치(80) 사이에는 추가 전력 소비라인(85)이 연결될 수 있으며, 스위치보드(71)는 전력소비장치(80)가 소비하는 전력의 전압 등을 맞추기 위해, 고압 스위치보드(71)와 저압 스위치보드(71)로 나뉠 수 있지만 이로 한정되는 것은 아니다.The
모니터링 시스템(72)은 CAMS(Control, Alarm & Monitoring System)일 수 있으며, 스위치보드(71)와 연결되어 스위치보드(71)로부터 발전 전력의 양을 수신한다. 발전 전력의 양은, 스위치보드(71)와 모니터링 시스템(72) 사이에 연결되는 전력 정보 전달라인(721)에 의해 전송될 수 있다.The
모니터링 시스템(72)은, 스위치보드(71)로부터 수신한 발전 전력의 양을 전력 관리부(60)에 전송할 수 있고, 모니터링 시스템(72)과 전력 관리부(60) 사이에도 전력 정보 전달라인(721)이 마련될 수 있다.The
이 경우 모니터링 시스템(72)과 전력 정보 전달라인(721)에 의해 연결된 전력 관리부(60)는, 모니터링 시스템(72)으로부터 발전 전력의 양을 수신하고, 소비 전력을 고려해 추가 전력을 계산한 뒤, 모니터링 시스템(72)으로 추가 전력의 양을 전송할 수 있다.In this case, the
즉 스위치보드(71)와 모니터링 시스템(72) 사이에 연결되는 전력 정보 전달라인(721)에는, 발전 전력의 양이 일방향으로 전송될 수 있으며, 모니터링 시스템(72)과 전력 관리부(60) 사이에 연결되는 전력 정보 전달라인(721)에는, 발전 전력의 양이 일방향으로 전송되고, 추가 전력의 양이 타방향으로 전송될 수 있다.That is, to the power
모니터링 시스템(72)은, 전력 관리부(60)로부터 추가 전력의 양을 수신하고, 전력소비장치(80)의 가동을 제어하여 추가 전력이 스위치보드(71)를 통해 전력소비장치(80)로 전달되도록 할 수 있다.The
즉 모니터링 시스템(72)은, 추가 전력이 있음을 전력 관리부(60)로부터 알림 받으면, 전력 관리부(60)로부터 추가 전력의 양을 확인하고, 추가 전력의 양만큼 전력소비장치(80)가 가동되도록 또는 더 가동되도록 할 수 있다.That is, when the
이 경우 전력 관리부(60)가 모니터링 시스템(72)으로 전송한 추가 전력의 양만큼, 스위치보드(71)에서 전력소비장치(80)로 전력이 전달되어 소비될 수 있다. 따라서 액화가스 저장탱크(10)에서 발생한 증발가스를 발전엔진(50)이 모두 처리하면서 발생된 발전 전력은, 선박(100)에서 소모되는 소비 전력과 전력소비장치(80)에 의해 소모되는 추가 전력의 합으로 처리될 수 있다.In this case, as much as the amount of additional power transmitted from the
일례로 카고홀드(110) 팬(82)(220kW)과 밸러스트 시스템을 구성하는 밸러스트 펌프(250kW), 공기조화 시스템(83)을 구성하는 A/C 컴프레서(140kW) 등이 전력소비장치(80)에 포함되고, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생한 증발가스를 발전엔진(50)이 소비하면서 발생되는 발전 전력이 1,590kW이며, 소비 전력이 1,000kW라면, 전력 관리부(60)에 의해 추가 전력이 590kW로 계산되고, 모니터링 계산부는 추가 전력의 양을 전달받고 상기 3개의 전력소비장치(80)(총 610kW)의 가동을 제어하여, 590kW 이상의 전력이 소비되도록 해 추가 전력을 소진할 수 있다.For example, a
따라서 전력 처리부(70)는, 전력 관리부(60)에 의해 도출되는 추가 전력이 선박(100)의 운항이나 안전에 문제가 되지 않는 전력소비장치(80)의 가동이나 부하 증가로 인하여 소비되도록 함으로써, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생하는 증발가스가 모두(보일러(51)를 마련할 경우 보일러(51)에 의한 소비량 제외) 발전엔진(50)으로도 충분히 처리되도록 하여, 가스연소장치나 재액화장치를 생략하도록 할 수 있다.Therefore, the
오일 저장탱크(90)는, 앞서 설명한 추진엔진(40), 발전엔진(50), 보일러(51) 등에 의해 소비될 수 있는 오일을 저장한다. 오일 저장탱크(90)에 저장된 오일은 마린디젤오일 등 상온에서 액체 상태를 유지하는 모든 연료를 의미할 수 있다.The
오일 저장탱크(90)는 액화가스 저장탱크(10)와 이격된 위치에서 선체 내부에 마련될 수 있으며, 일례로 도 1에 나타난 바와 같이 선실 아래에 위치할 수 있지만 이로 한정되는 것은 아니다.The
오일 저장탱크(90)에서 추진엔진(40) 등으로 오일 공급라인이 연결되는데, 오일 공급라인에 의해 오일이 전달되는 것은, 추진엔진(40)이나 발전엔진(50), 보일러(51) 등의 연료 모드가 전환되었을 때 이루어질 수 있으며, 오일 공급라인에는 밸브(도시하지 않음)가 마련되고 밸브는 전력 관리부(60)나 기타 제어부에 의해 개도가 조절될 수 있다.The oil supply line is connected from the
이와 같이 본 실시예는, 발전엔진(50)이 액화가스 저장탱크(10)에서 발생하는 증발가스를 모두 처리할 수 있도록 하여, 가스연소장치나 재액화장치를 추가로 마련하지 않더라도 액화가스 저장탱크(10)의 내압을 안전 범위로 유지할 수 있으며, 액화가스 운반선이 아닌 일반 상선에 있어서 가스연소장치 등의 설치로 인해 화물(111) 적재 공간인 홀드(110)의 부피가 줄어드는 것을 방지할 수 있다.As described above, in this embodiment, the
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, this is for explaining the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and within the technical scope of the present invention, those of ordinary skill in the art It would be clear that the transformation or improvement is possible.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications to changes of the present invention belong to the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be made clear by the appended claims.
1: 가스 처리 시스템 10: 액화가스 저장탱크
11: 측정부 20: 이송 펌프
21: 고압 펌프 22: 열교환기
23: 기화기 24: 액화가스 공급라인
30: 증발가스 압축기 31: 증발가스 공급라인
40: 추진엔진 50: 발전엔진
51: 보일러 52: 발전 전력 공급라인
60: 전력 관리부 70: 전력 처리부
71: 스위치보드 72: 모니터링 시스템
721: 전력 정보 전달라인 722: 전력소비장치 제어라인
80: 전력소비장치 81: 화물 운송장치
82: 카고홀드 팬 83: 공기조화 시스템
84: 밸러스팅 시스템 85: 추가 전력 소비라인
90: 오일 저장탱크 100: 선박
110: 홀드 111: 화물
120: 엔진룸1: gas treatment system 10: liquefied gas storage tank
11: measuring unit 20: transfer pump
21: high pressure pump 22: heat exchanger
23: carburetor 24: liquefied gas supply line
30: boil-off gas compressor 31: boil-off gas supply line
40: propulsion engine 50: power generation engine
51: boiler 52: generating power supply line
60: power management unit 70: power processing unit
71: switchboard 72: monitoring system
721: power information transmission line 722: power consumption device control line
80: power consumption device 81: cargo transport device
82: cargo hold fan 83: air conditioning system
84: ballasting system 85: additional power consumption line
90: oil storage tank 100: ship
110: hold 111: cargo
120: engine room
Claims (14)
상기 선박의 추진용 연료로 사용될 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크;
상기 액화가스 저장탱크에서 발생한 증발가스를 소비하는 발전엔진;
상기 발전엔진이 상기 증발가스를 소비하여 발생시키는 발전 전력에서 상기 선박이 소모하는 소비 전력을 제한 추가 전력을 계산하는 전력 관리부; 및
상기 선박에 마련되는 전력소비장치의 가동을 제어하여 상기 추가 전력을 소모하는 전력 처리부를 포함하고,
상기 액화가스 저장탱크는,
내부에서 발생한 증발가스의 양을 측정하는 측정부를 가지며,
상기 발전엔진은,
상기 액화가스 저장탱크의 내압을 안정적으로 유지하기 위해 상기 측정부에서 측정된 증발가스의 양에 따라 가동이 조절되며,
상기 전력소비장치는,
상기 선박이 정박한 상태에서도 가동이 가능한 장치로서 컨테이너를 운송하기 위한 화물 운송장치 및 상기 컨테이너가 적재되는 홀드에 마련되는 카고홀드 팬 중 적어도 어느 하나이며,
상기 선박은,
상기 액화가스가 아닌 화물을 적재하며, 액화가스 운반선을 제외한 일반 상선으로서 컨테이너를 적재하는 컨테이너선이며, 상기 전력소비장치가 상기 액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스에 의해 생성된 발전 전력 중 상기 선박이 정박한 상태에서 소비하는 소비 전력을 제외한 추가 전력을 소모함에 따라, 가스연소장치나 재액화장치가 생략되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.In the gas treatment system mounted on the ship,
A liquefied gas storage tank for storing liquefied gas to be used as fuel for propulsion of the ship;
A power generation engine that consumes the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank;
A power management unit calculating additional power by limiting the power consumption of the ship from the power generated by the power generation engine consuming the boil-off gas; And
A power processing unit for consuming the additional power by controlling the operation of the power consumption device provided in the ship,
The liquefied gas storage tank,
It has a measuring unit that measures the amount of boil-off gas generated inside,
The power generation engine,
In order to stably maintain the internal pressure of the liquefied gas storage tank, operation is controlled according to the amount of boil-off gas measured by the measuring unit,
The power consumption device,
As a device that can be operated even when the ship is at anchor, it is at least one of a cargo transport device for transporting a container and a cargo hold fan provided in a hold in which the container is loaded,
The vessel,
It is a container ship that loads cargo other than the liquefied gas and loads containers as a general merchant ship excluding a liquefied gas carrier, and the power consumption device is the ship among the power generation generated by the boil-off gas generated from the liquefied gas storage tank Gas processing system, characterized in that the gas combustion device or the reliquefaction device is omitted as additional power is consumed excluding the power consumed in the moored state.
상기 발전엔진으로부터 상기 발전 전력을 전달받고, 상기 발전 전력의 양을 상기 전력 관리부에 전송하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 1, wherein the power processing unit,
The gas processing system, characterized in that receiving the generated power from the power generation engine and transmitting the amount of the generated power to the power management unit.
상기 전력 관리부는, 상기 전력 처리부로 상기 추가 전력의 양을 전송하며,
상기 전력 처리부는, 상기 전력 관리부로부터 전달받은 상기 추가 전력의 양에 대응되도록 상기 전력소비장치의 가동을 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 2,
The power management unit transmits the amount of the additional power to the power processing unit,
The power processing unit controls the operation of the power consumption device to correspond to the amount of the additional power delivered from the power management unit.
상기 발전엔진으로부터 상기 발전 전력을 전달받고 상기 전력소비장치에 추가 전력을 전달하는 스위치보드; 및
상기 스위치보드로부터 상기 발전 전력의 양을 수신하여 상기 전력 관리부에 전송하는 모니터링 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 3, wherein the power processing unit,
A switch board receiving the power generation from the power generation engine and transferring additional power to the power consumption device; And
And a monitoring system that receives the amount of generated power from the switchboard and transmits it to the power management unit.
상기 모니터링 시스템으로부터 상기 발전 전력의 양을 수신하고, 상기 모니터링 시스템으로 상기 추가 전력의 양을 전송하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 4, wherein the power management unit,
And receiving the amount of generated power from the monitoring system and transmitting the amount of additional power to the monitoring system.
상기 전력 관리부로부터 상기 추가 전력의 양을 수신하고 상기 전력소비장치의 가동을 제어하여 상기 추가 전력이 상기 스위치보드를 통해 상기 전력소비장치로 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 5, wherein the monitoring system,
And receiving the amount of the additional power from the power management unit and controlling the operation of the power consuming device so that the additional power is transmitted to the power consuming device through the switch board.
상기 액화가스 저장탱크에서 발생한 증발가스를 소비하는 보일러를 더 포함하며,
상기 보일러는, 상기 증발가스를 상기 발전엔진보다 우선적으로 소비하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 1,
Further comprising a boiler that consumes the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank,
The boiler, a gas treatment system, characterized in that the boil-off gas is consumed preferentially than the power generation engine.
상기 액화가스 저장탱크의 액화가스를 소비하는 추진엔진을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 1,
Gas treatment system, characterized in that it further comprises a propulsion engine for consuming the liquefied gas from the liquefied gas storage tank.
A ship comprising the gas treatment system according to any one of claims 1 to 6, 9 and 13.
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