KR102171654B1

KR102171654B1 - BOG Reliquefaction System And Method For Ship

Info

Publication number: KR102171654B1
Application number: KR1020130071681A
Authority: KR
Inventors: 이준채; 문영식; 최동규
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2013-06-21
Filing date: 2013-06-21
Publication date: 2020-10-29
Also published as: KR20140148143A

Abstract

선박의 BOG 재액화 처리 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 선박의 BOG 재액화 처리 시스템은, 선박의 BOG 재액화 처리 시스템에 있어서, 선박의 화물창에 저장된 LNG를 압축 및 기화시켜 선박의 추진용 엔진으로 공급하는 제1 유로; 및 화물창에서 발생하는 BOG를 화물창의 외부로 배출시키는 제2 유로를 포함하되, 제2 유로는 분기되어 BOG 중 적어도 일부는, 추진용 엔진으로 공급되는 LNG와 열교환으로 재액화되어 상기 화물창에 저장되는 것을 특징으로 한다. A ship's BOG reliquefaction treatment system and method are disclosed. In the BOG reliquefaction treatment system of a ship of the present invention, in the BOG reliquefaction treatment system of a ship, a first flow path for compressing and vaporizing LNG stored in a cargo hold of a ship and supplying it to a propulsion engine of a ship; And a second flow path for discharging BOG generated from the cargo hold to the outside of the cargo hold, wherein the second flow path is branched so that at least some of the BOG is reliquefied through heat exchange with LNG supplied to the propulsion engine and stored in the cargo hold. It features.

Description

BOG Reliquefaction System And Method For Ship}

본 발명은 선박의 BOG 재액화 처리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박의 화물창에 저장된 LNG를 압축 및 기화시켜 선박의 추진용 엔진으로 공급하는 제1 유로와, 화물창에서 발생하는 BOG를 화물창의 외부로 배출시키는 제2 유로를 포함하되, 제2 유로를 분기시켜 BOG 중 적어도 일부를, 추진용 엔진으로 공급되는 LNG와 열교환으로 재액화시켜 화물창에 저장하는 선박의 BOG 재액화 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a system and method for reliquefaction processing of BOG of a ship, and more particularly, a first flow path that compresses and vaporizes LNG stored in a cargo hold of a ship and supplies it to a propulsion engine of a ship, and a BOG generated in the cargo hold. A ship's BOG re-liquefaction treatment system that includes a second flow path discharged to the outside of the cargo hold, and stores at least part of the BOG by heat exchange with LNG supplied to the propulsion engine and stores it in the cargo hold by branching the second flow path; and It's about how.

액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 "LNG"라 함)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -162℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 갖는다. 따라서, 천연가스 이송 시 LNG로 액화시켜 이송할 경우 매우 효율적으로 이송할 수 있으며, 일 예로 LNG를 해상으로 수송(운반)할 수 있는 LNG 운반선이 사용되고 있다. Liquefied Natural Gas (Liquefied Natural Gas, hereinafter referred to as "LNG") is a colorless and transparent liquid that can be obtained by liquefying natural gas containing methane as its main component by cooling it to about -162°C. It has a volume of about /600. Therefore, when transporting natural gas by liquefying it into LNG, it can be transported very efficiently. For example, an LNG carrier capable of transporting (transporting) LNG by sea is being used.

천연가스의 액화온도는 상압 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압 -163℃ 보다 약간만 높아도 쉽게 증발된다. LNG 운반선의 LNG 저장탱크의 경우 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG 저장탱크에 지속적으로 전달되므로, LNG 운반선에 의한 LNG 수송과정에서 LNG가 LNG 저장탱크 내에서 지속적으로 자연 기화되어 LNG 저장 탱크 내에 증발가스(Boil-Off Gas, BOG)가 발생한다.Since the liquefaction temperature of natural gas is a cryogenic temperature of -163°C, LNG is easily evaporated even if the temperature is slightly higher than -163°C. Although the LNG storage tank of an LNG carrier is insulated, external heat is continuously transferred to the LNG storage tank, so LNG is continuously evaporated in the LNG storage tank during the LNG transportation process by the LNG carrier. Boil-off gas (BOG) is generated in the storage tank.

BOG는 일종의 LNG 손실로서 LNG의 수송효율에 있어서 중요한 문제이며, LNG 저장탱크 내에 증발가스가 축적되면 LNG 저장탱크 내의 압력이 과도하게 상승하여 탱크가 파손될 위험이 있으므로, LNG 저장탱크 내에서 발생하는 BOG를 처리하기 위한 다양한 방법이 연구되고 있다.BOG is a kind of LNG loss, which is an important problem in the transport efficiency of LNG.If boil-off gas accumulates in the LNG storage tank, the pressure in the LNG storage tank increases excessively and there is a risk of damage to the tank, so BOG generated in the LNG storage tank Various methods for processing are being studied.

최근에는 BOG의 처리를 위해, BOG를 재액화하여 저장탱크로 복귀시키는 방법, BOG를 선박의 엔진의 에너지원으로 사용하는 방법 등이 사용되고 있다. 그리고 잉여의 BOG에 대해서는 가스연소유닛(Gas Combustion Unit, GCU)에서 연소시키는 방법을 사용하고 있다.Recently, for the treatment of BOG, a method of reliquefying BOG and returning it to a storage tank, a method of using BOG as an energy source of a ship's engine, and the like have been used. And the excess BOG is burned in a gas combustion unit (GCU).

가스연소유닛은 BOG를 달리 활용할 데가 없는 경우 저장탱크의 압력 조절을 위하여 불가피하게 잉여의 BOG를 연소하는 것으로서, BOG가 가지고 있는 화학 에너지를 연소에 의해 낭비하는 결과를 초래한다는 문제가 있다.The gas combustion unit inevitably burns excess BOG in order to control the pressure of the storage tank when there is no other use of BOG, and there is a problem that the chemical energy possessed by BOG is wasted by combustion.

LNG 운반선의 추진 시스템에서 메인 추진 장치로서 이중 연료 연소(Dual Fuel, DF) 엔진을 적용하는 경우, LNG 저장탱크 내에서 발생하는 증발가스를 DF 엔진의 연료로서 사용하여 증발가스를 처리할 수 있는데, LNG 저장탱크 내에서 발생하는 증발가스의 양이 DF 엔진에서 선박의 추진에 사용되는 연료의 양을 초과하는 경우에, LNG 저장탱크를 보호하기 위해 증발가스를 가스 연소기로 보내어서 소각시키기도 한다.In the case of applying a dual fuel (DF) engine as the main propulsion device in the propulsion system of an LNG carrier, the boil-off gas generated in the LNG storage tank can be used as the fuel of the DF engine to treat the boil-off gas. When the amount of boil-off gas generated in the LNG storage tank exceeds the amount of fuel used for propulsion of the ship in the DF engine, the boil-off gas is sent to the gas combustor to protect the LNG storage tank and incinerated.

출원번호 제10-2010-0116987호Application No. 10-2010-0116987

극저온인 LNG는 온도 등 외부 환경 변화에 매우 민감하며, 선박의 운항중에도 화물창 내에서 지속적으로 자연 기화되기 때문에 상당한 양의 BOG(Boil Off Gas, 증발가스)가 발생한다. 저장 용기 내부에 BOG가 과다하게 되면 이로 인해 용기 내 압력이 상승하면서 용기가 내부 압력을 견딜 수 없어 폭발할 위험이 있으므로, BOG는 배출시켜 액화한 후 다시 저장하거나, 연소시켜 제거하는 방식으로 처리하게 된다. 선박으로 운송할 경우 단열 구조를 갖추더라도, 저장 용기 내에서 발생하는 증발가스(BOG)의 양은 약 0.05 vol%/day에 이르며, 종래 액화천연가스 운반선의 운항시 시간당 4 내지 6 톤(t), 한번 운항시 약 300톤의 액화천연가스가 증발가스화되는 것으로 알려진다.Cryogenic LNG is very sensitive to external environmental changes such as temperature, and it generates a considerable amount of BOG (Boil Off Gas) because it is continuously evaporated in the cargo hold even during operation of the ship. If there is an excessive amount of BOG inside the storage container, the pressure inside the container increases and the container cannot withstand the internal pressure, and there is a risk of explosion. Therefore, the BOG should be discharged and liquefied and then stored again or burned and removed. do. In the case of transport by ship, even if the insulation structure is equipped, the amount of boil-off gas (BOG) generated in the storage container reaches about 0.05 vol%/day, and when the conventional liquefied natural gas carrier operates, it is 4 to 6 tons (t) per hour, It is known that about 300 tons of liquefied natural gas are evaporated into evaporative gas per operation.

이처럼 많은 양의 BOG를 액화시키는 데에는 복잡한 재액화 장치와 많은 에너지를 필요로 하며, 연소시켜 제거하는 경우 연료를 사용하지 못하고 버리게 되는 문제가 있다. In order to liquefy such a large amount of BOG, it requires a complex re-liquefaction device and a lot of energy, and when it is removed by burning, there is a problem that fuel is not used and discarded.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 선박의 화물창에서 발생하는 BOG를 효율적으로 재액화시킬 수 있는 BOG 처리 시스템을 제공하고자 한다. The present invention is to solve this problem, and to provide a BOG treatment system capable of efficiently reliquefying BOG generated in a cargo hold of a ship.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 BOG 재액화 처리 시스템에 있어서,According to an aspect of the present invention, in the BOG reliquefaction treatment system of a ship,

상기 선박의 화물창에 저장된 LNG를 압축 및 기화시켜 상기 선박의 추진용 엔진으로 공급하는 제1 유로; 및A first flow path for compressing and vaporizing LNG stored in the cargo hold of the ship and supplying it to the propulsion engine of the ship; And

상기 화물창에서 발생하는 BOG를 상기 화물창의 외부로 배출시키는 제2 유로를 포함하되,Including a second flow path for discharging the BOG generated in the cargo hold to the outside of the cargo hold,

상기 제2 유로는 분기되어 상기 BOG 중 적어도 일부는, 상기 추진용 엔진으로 공급되는 상기 LNG와 열교환으로 재액화되어 상기 화물창에 저장되는 것을 특징으로 하는 선박의 BOG 재액화 처리 시스템이 제공된다. The second flow path is branched so that at least a portion of the BOG is reliquefied through heat exchange with the LNG supplied to the propulsion engine and stored in the cargo hold.

상기 제1 유로에 마련되며 상기 LNG를 압축시키는 고압 펌프와, 상기 고압 펌프에서 압축된 상기 LNG를 기화시키는 강제기화기와, 상기 고압 펌프와 상기 강제기화기 사이에 마련되며 상기 고압 펌프에서 압축된 상기 LNG와 상기 BOG가 열교환되는 열교환기를 더 포함할 수 있다. A high-pressure pump provided in the first flow path and compressing the LNG, a forced vaporizer for vaporizing the LNG compressed by the high-pressure pump, and the LNG compressed by the high-pressure pump and provided between the high-pressure pump and the forced vaporizer. And a heat exchanger in which the BOG is heat-exchanged.

상기 제2 유로에 마련되어 상기 BOG를 압축시키는 컴프레서와, 상기 제2 유로에서 분기되며 상기 컴프레서를 거친 상기 BOG의 적어도 일부를 상기 열교환기로 공급하는 제3 유로를 더 포함할 수 있다.A compressor provided in the second flow path for compressing the BOG, and a third flow path branching from the second flow path and supplying at least a portion of the BOG passed through the compressor to the heat exchanger.

상기 제2 유로로 배출된 BOG는 연소 및 연료공급 중 적어도 하나의 형태로 소모될 수 있다. BOG discharged through the second flow path may be consumed in at least one of combustion and fuel supply.

상기 제2 유로에 마련되며 상기 BOG를 연소시키는 GCU와, 상기 제2 유로에 마련되며 상기 BOG를 연료로 공급받는 DF 엔진 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.It may further include at least one of a GCU provided in the second flow path and burning the BOG, and a DF engine provided in the second flow path and supplied with the BOG as fuel.

상기 선박의 화물창에 마련되어 상기 LNG를 상기 제1 유로로 공급하는 연료 펌프를 더 포함하고, 상기 제1 유로는 상기 DF 엔진으로 연결되어, 상기 DF 엔진은 상기 제2 유로로 상기 BOG를 연료로 공급받거나, 상기 제1 유로로 압축 및 기화된 상기 LNG를 감압하여 연료로 공급받을 수 있다.Further comprising a fuel pump provided in the cargo hold of the ship to supply the LNG to the first flow path, wherein the first flow path is connected to the DF engine, the DF engine supplies the BOG as fuel to the second flow path Alternatively, the LNG compressed and vaporized through the first flow path may be decompressed and supplied as fuel.

상기 추진용 엔진은 150 내지 400bar의 고압으로 압축된 고압가스를 연료로 사용하는 고압가스 분사엔진일 수 있다.
The propulsion engine may be a high-pressure gas injection engine using a high-pressure gas compressed at a high pressure of 150 to 400 bar as a fuel.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박의 BOG 재액화 처리 방법에 있어서,According to another aspect of the invention, in the BOG reliquefaction treatment method of the ship,

상기 선박의 화물창에 저장된 LNG를 고압으로 압축하고 기화시켜 상기 선박의 추진용 엔진으로 공급하고, The LNG stored in the cargo hold of the ship is compressed and vaporized at high pressure and supplied to the propulsion engine of the ship,

상기 화물창에서 발생하는 BOG를 상기 화물창의 외부로 배출시켜 소모하되, 상기 BOG 중 적어도 일부는 분기되어 상기 추진용 엔진으로 공급되는 압축된 상기 LNG와 열교환으로 재액화되어 상기 화물창에 저장되는 것을 특징으로 하는 선박의 BOG 재액화 처리 방법이 제공된다.The BOG generated in the cargo hold is discharged to the outside of the cargo hold and consumed, but at least a portion of the BOG is branched and reliquefied through heat exchange with the compressed LNG supplied to the propulsion engine and stored in the cargo hold. The BOG reliquefaction treatment method of the vessel is provided.

상기 화물창의 외부로 배출된 BOG는 연소 및 연료공급 중 적어도 하나의 형태로 소모될 수 있다. BOG discharged to the outside of the cargo hold may be consumed in at least one of combustion and fuel supply.

본 발명의 선박의 BOG 재액화 처리 시스템 및 방법은 선박의 화물창에 저장된 LNG를 압축 및 기화시켜 선박의 추진용 엔진으로 공급하는 제1 유로와, 화물창에서 발생하는 BOG를 화물창의 외부로 배출시켜 연소시키거나 연료로 공급하는 제2 유로를 포함하되, 제2 유로를 분기시켜 BOG 중 적어도 일부를, 추진용 엔진으로 공급되는 LNG와 열교환으로 재액화시켜 화물창에 저장함으로써, 선박의 추진용 엔진에 연료로 공급되는 LNG의 냉열을 이용하여 BOG를 재액화시킬 수 있다. The BOG reliquefaction treatment system and method of a ship of the present invention is a first flow path that compresses and vaporizes LNG stored in the ship's cargo hold and supplies it to the ship's propulsion engine, and discharges BOG generated from the cargo hold to the outside of the hold for combustion. It includes a second flow path that is supplied as fuel or is supplied as fuel, but at least part of the BOG is reliquefied through heat exchange with LNG supplied to the propulsion engine and stored in the cargo hold by branching the second flow path, thereby providing fuel to the ship's propulsion engine. BOG can be reliquefied by using the cold heat of LNG supplied to it.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 BOG 재액화 처리 시스템을 개략적으로 도시한다. 1 schematically shows a BOG reliquefaction treatment system of a ship according to an embodiment of the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the implementation of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals in each drawing indicate the same member.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 BOG 재액화 처리 시스템은, 선박의 화물창(T)에 저장된 LNG를 압축 및 기화시켜 선박의 추진용 엔진(E)으로 공급하는 제1 유로(L1)와, 화물창(T)에서 발생하는 BOG를 화물창(T)의 외부로 배출시키는 제2 유로(L2)를 포함하되, 제2 유로(L2)는 분기되어 BOG 중 적어도 일부는, 추진용 엔진(E)으로 공급되는 LNG와 열교환으로 재액화되어 화물창(T)에 저장된다. As shown in Fig. 1, the BOG reliquefaction treatment system of a ship according to an embodiment of the present invention compresses and vaporizes LNG stored in the cargo hold T of the ship and supplies it to the propulsion engine E of the ship. It includes a first flow path L1 and a second flow path L2 for discharging BOG generated in the cargo hold T to the outside of the cargo hold T, but the second flow path L2 is branched so that at least some of the BOGs , LNG supplied to the propulsion engine (E) is reliquefied through heat exchange and stored in the cargo hold (T).

본 실시예에서의 선박은 LNG carrier일 수 있다.The ship in this embodiment may be an LNG carrier.

본 실시예는, 제1 유로(L1)에 마련되며 LNG를 압축시키는 고압 펌프(100)와, 고압 펌프(100)에서 압축된 LNG를 기화시키는 강제기화기(200)와, 고압 펌프(100)와 강제기화기(200) 사이에 마련되며 고압 펌프(100)에서 압축된 LNG와 BOG가 열교환되는 열교환기(300)를 더 포함할 수 있고, 제2 유로(L2)에는 BOG를 압축시키는 컴프레서(400)와, BOG를 연소시키는 GCU(Gas Combustion Unit, 500)가 마련될 수 있고, 제2 유로(L2)에서는 컴프레서(400)를 거친 BOG의 적어도 일부를 열교환기(300)로 공급하는 제3 유로(L3)가 분기될 수 있다.In this embodiment, a high pressure pump 100 provided in the first flow path L1 and compressing LNG, a forced vaporizer 200 for vaporizing LNG compressed by the high pressure pump 100, and a high pressure pump 100 A heat exchanger 300 provided between the forced vaporizers 200 and in which LNG and BOG compressed by the high pressure pump 100 are heat-exchanged may be further included, and a compressor 400 for compressing BOG in the second flow path L2 Wow, a GCU (Gas Combustion Unit) 500 for burning BOG may be provided, and in the second flow path L2, a third flow path for supplying at least a part of the BOG passed through the compressor 400 to the heat exchanger 300 ( L3) can be branched.

화물창(T)에서 발생하는 BOG는 제2 유로(L2)를 통해 화물창(T)으로부터 배출되어 컴프레서(400)를 거쳐 GCU(500)에서 연소되어 제거되거나 DF 엔진(700) 등 선박의 내연 기관에 연료로 공급되어 소모되는, 두 가지 연료소비형태 중 적어도 하나로 소비될 수 있는데, 본 실시예는 제2 유로(L2)에서 분기되는 제3 유로(L3)를 통해 BOG를 열교환기(300)로 도입시켜 LNG의 냉열을 이용하여 재액화시킨다. BOG generated in the cargo hold (T) is discharged from the cargo hold (T) through the second flow path (L2) and burned in the GCU (500) through the compressor (400) to be removed or to the internal combustion engine of the ship such as the DF engine (700). It is supplied as fuel and can be consumed in at least one of two types of fuel consumption.In this embodiment, BOG is introduced into the heat exchanger 300 through the third flow path L3 branching from the second flow path L2. And re-liquefied using the cold heat of LNG.

BOG를 재액화시켜 생성된 LNG를 화물창(T)으로 다시 저장하게 되는데, 이러한 LNG는 컴프레서(400)에서 압축된 상태로 재액화되었으므로 화물창(T)으로 저장하기에 앞서 LNG의 압력을 상압(1bar)으로 조절하는 과정을 거칠 수 있다.The LNG generated by reliquefying the BOG is stored again in the cargo hold (T).Since this LNG has been reliquefied in a compressed state in the compressor 400, the pressure of the LNG is reduced to normal pressure (1 bar) prior to storage in the cargo hold (T). ) Can be adjusted.

본 실시예에서 선박에 마련되는 추진용 엔진(E)은 150 내지 400bar의 고압으로 압축된 고압가스를 연료로 사용하는 고압가스 분사엔진일 수 있다.In this embodiment, the propulsion engine E provided on the ship may be a high-pressure gas injection engine using a high-pressure gas compressed at a high pressure of 150 to 400 bar as fuel.

이와 같은 고압가스 분사엔진은 예를 들어, 150 내지 400bar의 고압으로 압축된 고압가스를 연료로 공급받는 ME-GI(Main Engine Gas Injection) 엔진일 수 있다.Such a high-pressure gas injection engine may be, for example, a Main Engine Gas Injection (ME-GI) engine that receives high-pressure gas compressed at a high pressure of 150 to 400 bar as fuel.

ME-GI 엔진은, 선박에 사용될 수 있는 엔진으로서, 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx) 배출량을 저감하기 위하여 개발된 LNG 운반선의 고압 천연가스 분사 엔진이다. ME-GI 엔진은 LNG(Liquefied Natural Gas)를 극저온에 견디는 저장탱크에 저장하여 운반하도록 하는 LNG 운반선 등과 같은 해상 구조물에 설치될 수 있으며, 천연가스를 연료로 사용하며, 그 부하에 따라 대략 150 - 400 bara(절대압력) 정도의 고압의 가스 공급 압력이 요구되는데, 동급출력의 디젤엔진에 비해 오염물질 배출량을 이산화탄소는 23%, 질소화합물은 80%, 황화합물은 95%이상 줄일 수 있는 차세대 친환경적인 엔진으로서 각광받고 있다.The ME-GI engine is an engine that can be used on ships, and is a high-pressure natural gas injection engine for LNG carriers developed to reduce emissions of nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx). ME-GI engines can be installed on offshore structures such as LNG carriers that store and transport LNG (Liquefied Natural Gas) in storage tanks that withstand cryogenic temperatures, and use natural gas as fuel, depending on the load. A high-pressure gas supply pressure of about 400 bara (absolute pressure) is required, and it is a next-generation eco-friendly environment that can reduce pollutant emissions by 23%, nitrogen compounds by 80%, and sulfur compounds by more than 95% compared to diesel engines of the same output. It is in the spotlight as an engine.

이러한 고압가스 분사엔진에 연료로 공급되는 LNG는 고압 펌프(100)를 거쳐 압축된 후 강제기화기(200)에서 기화되어 공급되는데, 본 실시예는 고압 펌프(100)를 거친 LNG의 냉열을 제3 유로(L3)를 통해 열교환기(300)로 도입된 BOG에 흡수시켜 BOG를 재액화시킨다. The LNG supplied as fuel to the high-pressure gas injection engine is compressed through the high-pressure pump 100 and then vaporized and supplied in the forced carburetor 200. In this embodiment, the third cooling heat of LNG through the high-pressure pump 100 is The BOG is reliquefied by being absorbed by the BOG introduced into the heat exchanger 300 through the flow path L3.

예를 들어 ME-GI 엔진에서 약 3 ton/h의 LNG를 압축 및 기화시켜 연료로 공급받아 사용한다면, 열교환기(300)에서는 열교환을 통해 약 0.2 ton/h의 BOG를 재액화시킬 수 있다.For example, if the ME-GI engine compresses and vaporizes LNG of about 3 ton/h and is supplied as fuel, the heat exchanger 300 may reliquefy about 0.2 ton/h of BOG through heat exchange.

고압 펌프(100)는 액체 상태인 물질만을 압축시키며 기체 상태인 물질이 유입되면 장치의 손상을 초래할 수 있으므로, 본 실시예에서 열교환기(300)는 고압 펌프(100)의 후단에 마련되는 것이 바람직하다. 압축된 LNG의 냉열이 BOG에 전달되고 LNG는 BOG로부터 열에너지를 공급받게 되므로, 강제기화기(200)에서 보다 적은 에너지만 공급받아도 기화될 수 있다. The high-pressure pump 100 compresses only a liquid substance, and when a gaseous substance flows in, it may cause damage to the device, so in this embodiment, the heat exchanger 300 is preferably provided at the rear end of the high-pressure pump 100 Do. Since the cold heat of the compressed LNG is transferred to the BOG and the LNG is supplied with thermal energy from the BOG, it can be vaporized even when only less energy is supplied from the forced vaporizer 200.

이때 강제기화기(200)에서 압축된 LNG가 기화된다는 것은 액체에서 기체로의 상 변화가 있다는 것을 의미하는 것은 아니다. 고압 펌프(100)에서 압축된 LNG는 150 내지 400 bar의 고압 상태로 임계 압력(critical pressure)이상의 초임계 상태이므로, 강제기화기(200)를 거치면서 열에너지를 공급받을 뿐 가시적인 상 변화가 일어나지는 않는다. At this time, the fact that the LNG compressed in the forced vaporizer 200 is vaporized does not mean that there is a phase change from liquid to gas. Since the LNG compressed by the high pressure pump 100 is in a supercritical state above the critical pressure in a high pressure state of 150 to 400 bar, only the heat energy is supplied while passing through the forced vaporizer 200, so that a visible phase change occurs. Does not.

본 실시예는 선박의 화물창(T)에 마련되어 LNG를 제1 유로(L1)로 공급하는 연료 펌프(600)를 더 포함할 수 있다.This embodiment may further include a fuel pump 600 provided in a cargo hold T of a ship and supplying LNG to the first flow path L1.

연료 펌프(600)는 LNG에 잠긴 액중(液中) 펌프일 수 있으며, 연료 펌프(600)에서 펌핑된 LNG는 제1 유로(L1)를 따라 고압 펌프(100)로 도입되어 압축된다. The fuel pump 600 may be a submerged pump submerged in LNG, and the LNG pumped from the fuel pump 600 is introduced into the high pressure pump 100 along the first flow path L1 and compressed.

추진용 엔진(E)에 공급되고 남는 압축 및 기화된 LNG는 압력, 온도 및 메탄가를 조절하는 과정을 거쳐 DF 엔진(700)으로 도입될 수 있다. DF 엔진(700)은 중유와 천연가스를 혼소(混燒)하여 연료로 사용하는 엔진으로써, 중유만을 연료로 사용하는 경우보다 황 함유량이 적어 배기가스 중 황 산화물의 함량이 적다. The compressed and vaporized LNG supplied to the propulsion engine E and remaining may be introduced into the DF engine 700 through a process of controlling pressure, temperature, and methane number. The DF engine 700 is an engine that uses both heavy oil and natural gas as fuel, and has less sulfur content than when only heavy oil is used as fuel, and thus the content of sulfur oxides in exhaust gas is small.

본 실시예에서 DF 엔진(700)은 선박에 필요한 전력을 공급하기 위해 제2 유로(L2)에 마련될 수 있고, DF 엔진(700)의 연료로는 컴프레서(400)를 거친 BOG를 제2 유로(L2)에서 분기하여 공급할 수도 있다. 이러한 경우 재액화시킬 수 있는 BOG와 DF 엔진(700)의 연료로 공급되고 남는 BOG는 GCU(500)에서 연소시키거나 선박 외부로 배출(venting)하여 제거할 수 있다. 제1 유로(L1)도 DF 엔진(700)으로 연결되도록 마련함으로써, DF 엔진(700)은 제2 유로(L2)를 통해 BOG를 연료로 공급받을 수도 있고, 제1 유로(L1)를 통해 ME-GI 엔진으로 공급되는 압축 및 기화된 LNG를 연료로 공급받을 수도 있다. DF 엔진(700)의 운전압력은 licensor 및 size에 따라 가변적이지만, 대체로 2.5 내지 9 bara, 바람직하게는 5 내지 7 bara의 천연가스 공급을 요하므로, 제1 유로(L1)를 통해 압축 및 기화된 LNG를 연료로 공급하는 경우에는 감압하여 공급할 수 있다.
In this embodiment, the DF engine 700 may be provided in the second flow path L2 to supply power required for the ship, and the BOG passed through the compressor 400 is used as the fuel of the DF engine 700 It can also be supplied by branching from (L2). In this case, BOG that can be reliquefied and the remaining BOG supplied as fuel of the DF engine 700 may be burned in the GCU 500 or removed by venting to the outside of the ship. By providing the first flow path L1 to be connected to the DF engine 700 as well, the DF engine 700 may receive BOG as fuel through the second flow path L2, or the ME through the first flow path L1. -It is also possible to receive compressed and vaporized LNG supplied to the GI engine as fuel. The operating pressure of the DF engine 700 is variable depending on the licensor and size, but since it requires a natural gas supply of 2.5 to 9 bara, preferably 5 to 7 bara in general, compressed and vaporized through the first flow path L1. When LNG is supplied as fuel, it can be supplied under reduced pressure.

선박의 화물창(T)에 저장된 LNG를 고압으로 압축하고 기화시켜 선박의 추진용 엔진(E)으로 공급하고, LNG stored in the cargo hold (T) of the ship is compressed and vaporized at high pressure and supplied to the propulsion engine (E) of the ship,

화물창(T)에서 발생하는 BOG를 화물창(T)의 외부로 배출시켜 소모하되, BOG 중 적어도 일부는 분기되어 추진용 엔진(E)으로 공급되는 압축된 LNG와 열교환으로 재액화되어 화물창(T)에 저장되는 것을 특징으로 하는 선박의 BOG 재액화 처리 방법이 제공된다. 상기 추진용 엔진은 ME-GI 엔진이고, 내연기관은 DF 엔진일 수 있다.The BOG generated in the cargo hold (T) is discharged to the outside of the cargo hold (T) and consumed, but at least some of the BOG is branched and reliquefied through heat exchange with compressed LNG supplied to the propulsion engine (E). There is provided a method for re-liquefying BOG of a ship, characterized in that stored in. The propulsion engine may be a ME-GI engine, and the internal combustion engine may be a DF engine.

화물창(T)의 외부로 배출된 BOG는 연소 및 연료공급 중 적어도 하나의 형태로 소모될 수 있다. BOG discharged to the outside of the cargo hold T may be consumed in at least one of combustion and fuel supply.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 실시예의 선박의 BOG 재액화 처리 시스템 및 방법은, 선박의 화물창(T)에 저장된 LNG를 압축 및 기화시켜 선박의 추진용 엔진(E)으로 공급하는 제1 유로(L1)와, 화물창(T)에서 발생하는 BOG를 화물창(T)의 외부로 배출시켜 연소시키거나 연료로 공급하는 제2 유로(L2)를 포함하되, 제2 유로(L2)를 분기시킨 제3 유로(L3)를 통해 BOG 중 적어도 일부를 열교환기(300)로 유도하여, 추진용 엔진(E)으로 공급되는 LNG와 열교환을 통해 재액화시켜 화물창(T)에 저장하게 된다. As described above, the BOG reliquefaction treatment system and method of the ship of this embodiment is a first flow path L1 that compresses and vaporizes LNG stored in the cargo hold T of the ship and supplies it to the propulsion engine E of the ship. Wow, including a second flow path (L2) for discharging BOG generated in the cargo hold (T) to the outside of the cargo hold (T) for combustion or supplying fuel as a fuel, but a third flow path that diverges the second flow path (L2) ( At least part of the BOG is guided to the heat exchanger 300 through L3), reliquefied through heat exchange with LNG supplied to the propulsion engine E, and stored in the cargo hold T.

이처럼 본 실시예는 별도의 재액화 장치나 냉매를 이용하지 않고, 선박의 추진용 엔진(E)에 연료로 공급되는 LNG의 냉열을 이용하여 BOG를 재액화시킬 수 있다. 따라서 재액화 장치의 설치 및 구동 비용을 절감할 수 있으며, 연소시켜 제거해야 할 BOG를 재액화시켜 저장함으로써 연료낭비를 막을 수 있어 LNG 운반선의 경제성을 높일 수 있다.
As described above, in this embodiment, the BOG can be reliquefied using the cold heat of LNG supplied as fuel to the propulsion engine E of the ship without using a separate reliquefaction device or refrigerant. Therefore, it is possible to reduce the installation and operation cost of the reliquefaction device, and by re-liquefying and storing BOG to be removed by combustion, fuel waste can be prevented, thereby increasing the economic efficiency of the LNG carrier.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.As described above, the present invention is not limited to the described embodiments, and it is obvious to those of ordinary skill in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, it should be said that such modifications or variations belong to the claims of the present invention.

T: 화물창
E: 추진용 엔진
L1: 제1 유로
L2: 제2 유로
L3: 제3 유로
100: 고압 펌프
200: 강제기화기
300: 열교환기
400: 컴프레서
500: GCU
600: 연료 펌프
700: DF 엔진T: cargo hold
E: propulsion engine
L1: Euro 1
L2: 2nd Euro
L3: 3rd Euro
100: high pressure pump
200: forced carburetor
300: heat exchanger
400: compressor
500: GCU
600: fuel pump
700: DF engine

Claims

In the ship's BOG reliquefaction treatment system,
A first flow path for compressing and vaporizing LNG stored in the cargo hold of the ship and supplying it to the propulsion engine of the ship;
A second flow path for discharging the BOG generated in the cargo hold to the outside of the cargo hold and supplying it to the DF engine;
A high pressure pump provided in the first flow path and compressing the LNG;
A compressor provided in the second flow path to compress the BOG;
A third flow path for branching the BOG through the compressor from the second flow path;
A heat exchanger for heat exchange between the LNG compressed by the high pressure pump and the BOG branched into the third flow path; And
A fuel pump provided in the cargo hold of the ship and supplying the LNG to the first flow path,
The first flow path is connected to the DF engine, and the DF engine receives the BOG as fuel through the second flow path, or decompresses the LNG compressed and vaporized through the first flow path to be supplied as fuel,
The BOG branched to the third flow path is reliquefied through heat exchange with LNG supplied to the propulsion engine and stored in the cargo hold.

The method of claim 1,
It further includes; a forced vaporizer for vaporizing the LNG compressed by the high pressure pump,
The heat exchanger is provided between the high pressure pump and the forced vaporizer, the BOG reliquefaction treatment system of the ship.

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The method of claim 1,
Further comprising a; GCU provided in the second flow path for burning BOG,
BOG reliquefaction treatment system of a ship, characterized in that the BOG discharged to the second flow path is consumed in at least one of combustion and fuel supply.

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The method of claim 1,
The propulsion engine is a BOG reliquefaction treatment system for ships, characterized in that the high-pressure gas injection engine uses a high-pressure gas compressed at a high pressure of 150 to 400 bar as fuel.

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