KR102176543B1 - Boil-Off Gas Treatment System and Method for Ship - Google Patents

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Abstract

선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 선박의 증발가스 처리 시스템은, 선박에 마련되는 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 압축가스를 공급받아 상기 저장탱크로부터 공급되는 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각시키는 열교환기; 상기 저장탱크로부터 상기 액화가스를 공급받아 상기 선박에 마련되는 발전엔진의 연료공급 압력으로 압축하는 제1 펌프; 및 상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 상기 제1 펌프에서 압축된 상기 액화가스와 열교환으로 추가 냉각하는 제1 열회수유닛;을 포함하고, 상기 제1 펌프에서 압축되고 상기 제1 열회수유닛에서 열교환된 상기 액화가스는 상기 발전엔진의 연료로 공급되는 것을 특징으로 한다. A system and method for treating boil-off gas of a ship are disclosed. The system for treating boil-off gas of a ship of the present invention comprises: a compressor for receiving and compressing boil-off gas generated from liquefied gas stored in a storage tank provided on the ship; A heat exchanger that receives compressed gas compressed by the compressor and cools it by heat exchange with uncompressed boil-off gas supplied from the storage tank; A first pump for receiving the liquefied gas from the storage tank and compressing it at a fuel supply pressure of a power generation engine provided in the ship; And a first heat recovery unit for receiving the compressed gas cooled by the heat exchanger and additionally cooling the liquefied gas compressed by the first pump by heat exchange, and compressed by the first pump and the first heat recovery unit. The liquefied gas heat-exchanged in is characterized in that it is supplied as fuel of the power generation engine.

Figure R1020190045459
Figure R1020190045459

Description

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

본 발명은 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 선내 추진 엔진 및 발전 엔진의 연료로 공급하고, 연료 공급 후 남는 증발가스는 재액화하여 저장탱크로 저장하는 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for treating boil-off gas of a ship, and more particularly, supplying boil-off gas generated in a storage tank as fuel for an onboard propulsion engine and a power generation engine, and re-liquefying the remaining boil-off gas after supplying fuel and storing it. It relates to a system and method for treating boil-off gas of a ship that is stored in a tank.

근래, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하는 추세이다. 가스를 저온에서 액화시킨 액화가스는 가스에 비해 부피가 매우 작아지므로 저장 및 이송 효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 또한, 액화천연가스를 비롯한 액화가스는 액화공정 중에 대기오염 물질을 제거하거나 줄일 수 있어, 연소시 대기오염 물질 배출이 적은 친환경 연료로도 볼 수 있다. In recent years, the consumption of liquefied natural gas (LNG) and other liquefied gases is increasing rapidly around the world. The liquefied gas obtained by liquefying the gas at a low temperature has an advantage of increasing storage and transfer efficiency because the volume is very small compared to the gas. In addition, liquefied gases, including liquefied natural gas, can remove or reduce air pollutants during the liquefaction process, and thus can be regarded as eco-friendly fuels with little emission of air pollutants during combustion.

액화천연가스는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -163℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 가진다. 따라서, 천연가스를 액화시켜 이송할 경우 매우 효율적으로 이송할 수 있게 된다.Liquefied natural gas is a colorless and transparent liquid obtained by liquefying natural gas containing methane as its main component by cooling it to about -163°C, and has a volume of about 1/600 compared to natural gas. Therefore, when the natural gas is liquefied and transported, it can be transported very efficiently.

그러나 천연가스의 액화 온도는 상압 -163 ℃의 극저온이므로, 액화천연가스는 온도변화에 민감하여 쉽게 증발된다. 이로 인해 액화천연가스를 저장하는 저장탱크에는 단열처리를 하지만, 외부의 열이 저장탱크에 지속적으로 전달되므로 액화천연가스 수송과정에서 저장탱크 내에서는 지속적으로 액화천연가스가 자연 기화되면서 증발가스(Boil-Off Gas, BOG)가 발생한다.However, since the liquefaction temperature of natural gas is a cryogenic temperature of -163°C, the liquefied natural gas is sensitive to temperature changes and is easily evaporated. For this reason, the storage tank that stores liquefied natural gas is insulated, but external heat is continuously transferred to the storage tank. Therefore, during the transportation of liquefied natural gas, the liquefied natural gas is continuously evaporated in the storage tank and boiled gas (Boil). -Off Gas, BOG) occurs.

증발가스는 일종의 손실로서 수송효율에 있어서 중요한 문제이다. 또한, 저장탱크 내에 증발가스가 축적되면 탱크 내압이 과도하게 상승할 수 있어, 심하면 탱크가 파손될 위험도 있다. 따라서, 저장탱크 내에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위한 다양한 방법이 연구되는데, 최근에는 증발가스의 처리를 위해, 증발가스를 재액화하여 저장탱크로 복귀시키는 방법, 증발가스를 선박의 엔진 등 연료수요처의 에너지원으로 사용하는 방법 등이 사용되고 있다.Boil-off gas is a kind of loss and is an important problem in transport efficiency. In addition, if the boil-off gas accumulates in the storage tank, the internal pressure of the tank may increase excessively, and in severe cases, there is a risk of damage to the tank. Therefore, various methods for treating the boil-off gas generated in the storage tank have been studied. Recently, for the treatment of the boil-off gas, a method of re-liquefying the boil-off gas and returning it to the storage tank, and the boil-off gas as fuel such as a ship's engine. The method of using it as an energy source of the customer is being used.

증발가스를 재액화하기 위한 방법으로는, 별도의 냉매를 이용한 냉동 사이클을 구비하여 증발가스를 냉매와 열교환하여 재액화하는 방법, 별도의 냉매가 없이 증발가스 자체를 냉매로 하여 재액화하는 방법 등이 있다.As a method for re-liquefying the boil-off gas, a method of reliquefying the boil-off gas by heat exchange with the refrigerant by providing a refrigeration cycle using a separate refrigerant, a method of re-liquefying the boil-off gas itself as a refrigerant without a separate refrigerant, etc. There is this.

한편, 일반적으로 선박에 사용되는 엔진 중 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 엔진으로 DF 엔진, X-DF 엔진, ME-GI 엔진 등의 가스연료엔진이 있다.Meanwhile, among engines generally used in ships, gas-fueled engines such as DF engines, X-DF engines, and ME-GI engines are used as engines that can use natural gas as fuel.

DF 엔진(DFDE, DFGE)은, 4행정으로 구성되며, 비교적 저압인 5.5barg 정도의 압력을 가지는 천연가스를 연소공기 입구에 주입하여, 피스톤이 올라가면서 압축을 시키는 오토 사이클(Otto Cycle)을 채택하고 있다.DF engine (DFDE, DFGE) consists of 4 strokes, and adopts the Otto Cycle, which injects natural gas with a relatively low pressure of 5.5 barg into the inlet of the combustion air and compresses it while the piston rises. Are doing.

X-DF 엔진은, 2행정으로 구성되고, 15 barg 정도의 천연가스를 연료로 사용하며, 오토 사이클을 채택하고 있다.The X-DF engine consists of two strokes, uses 15 barg of natural gas as fuel, and adopts an auto cycle.

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

도 1에는 종래의 선박용 증발가스 처리 시스템을 개략적으로 도시하였다.1 schematically shows a conventional boil-off gas treatment system for ships.

도 1에 도시된 바와 같이 선박용 증발가스 처리 시스템에서, 공급 압력이 서로 다른 압축가스를 연료로 사용하는 제1 엔진(E1)과 제2 엔진(E2)이 구비된 경우, 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스는 다단 압축기(10)에서 압축하여 제1 엔진의 연료로 공급하고, 다단 압축기(10)의 일부 압축 과정을 거친 증발가스를 중간에서 분기하여 제2 엔진(E2)의 연료로 공급한다.In the boil-off gas treatment system for ships as shown in FIG. 1, when the first engine E1 and the second engine E2 using compressed gas having different supply pressures as fuel are provided, from the storage tank T The discharged boil-off gas is compressed by the multi-stage compressor 10 and supplied as fuel of the first engine, and the boil-off gas that has undergone a partial compression process of the multi-stage compressor 10 is branched from the middle and supplied as fuel of the second engine (E2). do.

증발가스를 태워버릴 필요가 있는 경우에는, 다단 압축기(10)의 일부 압축 과정을 거친 증발가스를 분기하여 가스연소장치(Gas Combustion Unit, GCU)로 보낼 수 있다.When it is necessary to burn off the boil-off gas, the boil-off gas that has undergone a partial compression process of the multi-stage compressor 10 can be branched and sent to a gas combustion unit (GCU).

다단 압축기(10)로 공급된 증발가스 중 일부 압축을 거친 증발가스가 제2 엔진(E2)으로 공급되고, 나머지 증발가스는 다단 압축기(10)의 남은 압축 과정을 거친 후 제1 엔진(E1)으로 보내지며, 제2 엔진(E2)과 제1 엔진(E1)에서 사용되지 않은 잉여 증발가스는 열교환기(20)로 공급되어, 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스와 열교환을 통해 냉각된다.Among the boil-off gas supplied to the multi-stage compressor 10, the boil-off gas that has undergone partial compression is supplied to the second engine E2, and the remaining boil-off gas goes through the remaining compression process of the multi-stage compressor 10, and then the first engine E1. The excess boil-off gas that is not used in the second engine (E2) and the first engine (E1) is supplied to the heat exchanger 20 and is cooled through heat exchange with the boil-off gas discharged from the storage tank (T). .

열교환기(20)에서 냉각된 증발가스는 감압장치(30)에 의해 감압되며 일부가 재액화되고, 재액화된 액화가스와 기체 상태로 남아있는 증발가스는 기액분리기(40)로 공급되어 상분리된다.The boil-off gas cooled in the heat exchanger 20 is depressurized by the decompression device 30 and partially re-liquefied, and the re-liquefied liquefied gas and the boil-off gas remaining in a gaseous state are supplied to the gas-liquid separator 40 and phase separated. .

기액분리기(40)에서 분리된 액화가스는 저장탱크(T)로 공급되어 재저장되고, 기액분리기(40)에 의해 분리된 기체 상태의 증발가스는 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스에 합류되어 열교환기(20)에 냉매로 도입된다.The liquefied gas separated by the gas-liquid separator 40 is supplied to the storage tank T and stored again, and the gaseous evaporative gas separated by the gas-liquid separator 40 joins the boil-off gas discharged from the storage tank T. It is introduced into the heat exchanger 20 as a refrigerant.

도 1에 도시된 바와 같은 종래의 증발가스 처리 시스템에 의하면, 다단 압축기(10)의 용량은 한정된 상태에서 다단 압축기(10)에 의해 압축된 증발가스를 제2 엔진(E2)과 제1 엔진(E1) 모두에 보내고, 열교환기(20)로 공급되는 증발가스의 유량이 적어지게 된다.According to the conventional boil-off gas treatment system as shown in FIG. 1, the boil-off gas compressed by the multi-stage compressor 10 in a state where the capacity of the multi-stage compressor 10 is limited is transferred to the second engine E2 and the first engine ( E1) The flow rate of the boil-off gas sent to all and supplied to the heat exchanger 20 decreases.

열교환기(20)로 공급되는 증발가스의 유량이 적어진다는 것은 재액화 과정을 거치는 증발가스의 유량 감소를 의미하므로, 종래의 증발가스 처리 시스템에 의하면 한정된 압축기 용량하에서 재액화 과정을 거치는 증발가스의 유량이 적어져 재액화 성능이 낮아지며, 그렇다고 압축기를 추가하는 것은 장치 설치 비용 및 공간 면에서 비효율적이고, 고압 압축 시 압축기의 전력 소모가 많아 운용비용도 높아지는 단점이 있었다.Since the flow rate of the boil-off gas supplied to the heat exchanger 20 is decreased, the flow rate of the boil-off gas that undergoes the re-liquefaction process decreases, and according to the conventional boil-off gas treatment system, the boil-off gas undergoes a re-liquefaction process under a limited compressor capacity. The reliquefaction performance decreases due to the decrease in the flow rate. However, adding a compressor is inefficient in terms of equipment installation cost and space, and there is a disadvantage in that the operation cost is increased due to the high power consumption of the compressor during high pressure compression.

본 발명은 이러한 문제를 해결하여, 열교환기를 거쳐 재액화될 증발가스의 유량을 증가시켜 재액화 성능을 높이고, 선내 엔진에 효과적으로 연료를 공급할 수 있는 증발가스 처리 시스템을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to solve this problem, to increase the flow rate of the boil-off gas to be re-liquefied through a heat exchanger, to increase the re-liquefaction performance, and to provide a boil-off gas treatment system capable of effectively supplying fuel to an onboard engine.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박에 마련되는 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 압축하는 압축기; According to an aspect of the present invention for solving the above-described problems, a compressor for receiving and compressing boil-off gas generated from liquefied gas stored in a storage tank provided on a ship;

상기 압축기에서 압축된 압축가스를 공급받아 상기 저장탱크로부터 공급되는 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각시키는 열교환기;A heat exchanger that receives compressed gas compressed by the compressor and cools it by heat exchange with uncompressed boil-off gas supplied from the storage tank;

상기 저장탱크로부터 상기 액화가스를 공급받아 상기 선박에 마련되는 발전엔진의 연료공급 압력으로 압축하는 제1 펌프; 및A first pump for receiving the liquefied gas from the storage tank and compressing it at a fuel supply pressure of a power generation engine provided in the ship; And

상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 상기 제1 펌프에서 압축된 상기 액화가스와 열교환으로 추가 냉각하는 제1 열회수유닛;을 포함하고, A first heat recovery unit receiving the compressed gas cooled by the heat exchanger and additionally cooling the liquefied gas compressed by the first pump through heat exchange; and

상기 제1 펌프에서 압축되고 상기 제1 열회수유닛에서 열교환된 상기 액화가스는 상기 발전엔진의 연료로 공급되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템이 제공된다. The liquefied gas compressed by the first pump and heat-exchanged by the first heat recovery unit is provided as a fuel of the power generation engine.

바람직하게는, 상기 압축기는 상기 선박에 마련되는 추진엔진의 연료공급 압력으로 상기 증발가스를 압축하고, 상기 압축기에서 압축된 상기 압축가스 중 상기 추진엔진의 연료로 공급되고 남는 증발가스가 상기 열교환기로 공급되어 냉각될 수 있다. Preferably, the compressor compresses the boil-off gas at the fuel supply pressure of the propulsion engine provided in the ship, and the remaining boil-off gas is supplied as fuel of the propulsion engine among the compressed gas compressed by the compressor to the heat exchanger. Can be supplied and cooled.

바람직하게는, 상기 압축기로부터 상기 열교환기로 도입될 상기 압축가스를 공급받아, 상기 제1 열회수유닛에서 상기 압축가스와 열교환된 상기 액화가스와 열교환으로 예냉하는 제2 열회수유닛;을 더 포함하고, 상기 제2 열회수유닛에서 예냉된 상기 압축가스는 상기 열교환기로 공급되어 냉각되고, 상기 제2 열회수유닛에서 열교환으로 가열된 상기 액화가스는 상기 발전엔진으로 공급될 수 있다. Preferably, a second heat recovery unit receiving the compressed gas to be introduced into the heat exchanger from the compressor and pre-cooling by heat exchange with the liquefied gas heat-exchanged with the compressed gas in the first heat recovery unit; The compressed gas precooled in the second heat recovery unit may be supplied to the heat exchanger to be cooled, and the liquefied gas heated by heat exchange in the second heat recovery unit may be supplied to the power generation engine.

바람직하게는, 상기 제1 열회수유닛에서 추가 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 감압하여 냉각하는 감압장치; 및 상기 감압장치에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 기액분리하는 기액분리기;를 더 포함하고, 상기 기액분리기에서 분리된 액체는 상기 저장탱크로 재저장되고, 기체는 상기 저장탱크로부터 상기 열교환기로 도입되는 미압축 증발가스에 합류될 수 있다. Preferably, a decompression device for receiving the compressed gas further cooled by the first heat recovery unit and reducing the pressure to cool it; And a gas-liquid separator for receiving the compressed gas cooled by the decompression device and separating gas-liquid, wherein the liquid separated by the gas-liquid separator is restored to the storage tank, and gas is introduced from the storage tank to the heat exchanger. It may be joined to the uncompressed boil-off gas.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 추진엔진과 추진엔진보다 저압 연료를 공급받는 발전엔진이 구비된 선박에서, According to another aspect of the present invention, in a ship equipped with a propulsion engine and a power generation engine receiving fuel at a lower pressure than the propulsion engine,

선박에 마련되어 액화가스를 저장하는 저장탱크로부터 상기 추진 엔진으로 연결되는 증발가스 공급라인;A boil-off gas supply line connected to the propulsion engine from a storage tank provided on the ship to store liquefied gas;

상기 증발가스 공급라인에 마련되어 상기 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 압축하는 압축기; A compressor provided in the boil-off gas supply line to compress boil-off gas generated in the storage tank;

상기 압축기에서 압축된 압축가스의 전부 또는 일부를, 상기 저장탱크로부터 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각시키는 열교환기;A heat exchanger for cooling all or part of the compressed gas compressed by the compressor by heat exchange with uncompressed boil-off gas to be supplied from the storage tank to the compressor;

상기 저장탱크로부터 상기 액화가스를 상기 발전엔진으로 공급하는 액화가스 공급라인; A liquefied gas supply line for supplying the liquefied gas from the storage tank to the power generation engine;

상기 액화가스 공급라인에 마련되어 상기 액화가스를 상기 발전엔진의 연료공급 압력으로 압축하는 제1 펌프; 및A first pump provided in the liquefied gas supply line to compress the liquefied gas to a fuel supply pressure of the power generation engine; And

상기 액화가스 공급라인에 마련되며 상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 상기 제1 펌프에서 압축된 상기 액화가스와 열교환으로 추가 냉각하는 제1 열회수유닛;을 포함하며, A first heat recovery unit provided in the liquefied gas supply line and receiving the compressed gas cooled by the heat exchanger and further cooling the liquefied gas compressed by the first pump through heat exchange, and

상기 제1 펌프에서 압축된 후 상기 제1 열회수유닛에서 상기 압축가스와 열교환으로 가열된 상기 액화가스는 상기 발전엔진의 연료로 공급되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템이 제공된다. After being compressed by the first pump, the liquefied gas heated by heat exchange with the compressed gas in the first heat recovery unit is supplied as fuel of the power generation engine.

바람직하게는, 상기 압축기의 하류에서 상기 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 상기 저장탱크로 연결되며, 상기 추진 엔진의 연료로 공급되고 남는 증발가스를 재액화하여 상기 저장탱크로 재저장하는 재액화 라인;을 더 포함하고, 상기 재액화 라인으로 분기된 상기 압축가스는, 상기 열교환기에서 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각되고, 상기 제1 열회수유닛에서 상기 제1 펌프에서 압축된 상기 액화가스와 열교환으로 추가 냉각될 수 있다. Preferably, a reliquefaction line branched from the boil-off gas supply line downstream of the compressor and connected to the storage tank, reliquefying the remaining boil-off gas supplied to the fuel of the propulsion engine and storing it in the storage tank; In addition, the compressed gas branched to the reliquefaction line is cooled by heat exchange with uncompressed evaporation gas to be supplied to the compressor in the heat exchanger, and compressed by the first pump in the first heat recovery unit. It can be further cooled by heat exchange with liquefied gas.

바람직하게는, 상기 액화가스 공급라인의 상기 제1 열회수유닛 하류에 마련되며, 상기 제1 열회수유닛에서 상기 압축가스와 열교환된 상기 액화가스를, 상기 재액화 라인으로 분기되어 상기 열교환기로 공급될 상기 압축가스와 열교환시키는 제2 열회수유닛;을 더 포함하며, 상기 제2 열회수유닛에서 열교환으로 예냉된 상기 압축가스는 상기 열교환기로 공급되어 냉각되고, 상기 제2 열회수유닛에서 열교환으로 가열된 상기 액화가스는 상기 발전엔진으로 공급될 수 있다. Preferably, the liquefied gas provided downstream of the first heat recovery unit of the liquefied gas supply line and heat-exchanged with the compressed gas in the first heat recovery unit is branched to the reliquefaction line to be supplied to the heat exchanger. The liquefied gas further comprises a second heat recovery unit for exchanging heat with the compressed gas, wherein the compressed gas precooled by heat exchange in the second heat recovery unit is supplied to the heat exchanger and cooled, and heated by heat exchange in the second heat recovery unit. May be supplied to the power generation engine.

바람직하게는, 상기 재액화 라인에 마련되며, 상기 제2 열회수유닛, 열교환기 및 제1 열회수유닛을 거쳐 냉각된 상기 압축가스를 감압하는 감압장치; 및 상기 재액화 라인에 마련되며, 상기 감압장치에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 기액분리하는 기액분리기;를 더 포함하고, 상기 기액분리기에서 분리된 액체는 상기 저장탱크로 재저장되고, 기체는 상기 증발가스 공급라인을 따라 상기 저장탱크로부터 상기 열교환기로 도입되는 미압축 증발가스에 합류될 수 있다. Preferably, a decompression device provided in the reliquefaction line and decompressing the compressed gas cooled through the second heat recovery unit, the heat exchanger, and the first heat recovery unit; And a gas-liquid separator provided in the reliquefaction line, receiving the compressed gas cooled by the decompression device and separating the gas-liquid; further comprising, the liquid separated by the gas-liquid separator is restored to the storage tank, and the gas is It may be joined to uncompressed boil-off gas introduced into the heat exchanger from the storage tank along the boil-off gas supply line.

바람직하게는, 상기 액화가스 공급라인에서 상기 제2 열회수유닛의 하류에 마련되어 상기 발전엔진으로 공급될 상기 액화가스를 가열하는 히터; 상기 액화가스 공급라인으로부터 상기 제1 펌프의 후단에서 분기되어 상기 제1 및 제2 열회수유닛을 우회하여 상기 히터의 전단으로 연결되는 분기라인; 및 상기 액화가스 공급라인에서 상기 히터를 우회하도록 마련되는 우회라인;을 더 포함하고, 상기 제1 펌프에서 압축된 상기 액화가스는 상기 제1 및 제2 열회수유닛을 거쳐 상기 발전엔진의 연료공급 온도로 가열되어 상기 우회라인을 통해 상기 발전엔진으로 공급되되, 상기 분기라인을 통해 상기 제1 및 제2 열회수유닛을 우회하거나 상기 발전엔진의 연료공급 온도보다 낮은 경우 상기 히터를 거쳐 상기 발전엔진으로 공급될 수 있다.Preferably, a heater provided downstream of the second heat recovery unit in the liquefied gas supply line to heat the liquefied gas to be supplied to the power generation engine; A branch line branched from the liquefied gas supply line at a rear end of the first pump to bypass the first and second heat recovery units and connected to a front end of the heater; And a bypass line provided to bypass the heater in the liquefied gas supply line, wherein the liquefied gas compressed by the first pump passes through the first and second heat recovery units to a fuel supply temperature of the power generation engine. Is heated to and supplied to the power generation engine through the bypass line, but bypasses the first and second heat recovery units through the branch line or is supplied to the power generation engine through the heater when it is lower than the fuel supply temperature of the power generation engine Can be.

바람직하게는, 상기 액화가스 공급라인으로부터 상기 제1 펌프의 전단에서 분기되어 상기 추진엔진으로 연결되는 추진엔진 연료공급라인; 상기 추진엔진 연료공급라인에 마련되어 상기 액화가스를 상기 추진엔진의 연료공급 압력으로 압축하는 제2 펌프; 및 상기 제2 펌프에서 압축된 상기 액화가스를 상기 추진엔진의 연료공급 온도에 맞추어 가열하는 기화기;를 더 포함할 수 있다. Preferably, a propulsion engine fuel supply line branched from the liquefied gas supply line at a front end of the first pump and connected to the propulsion engine; A second pump provided in the propulsion engine fuel supply line to compress the liquefied gas to the fuel supply pressure of the propulsion engine; And a vaporizer that heats the liquefied gas compressed by the second pump according to the fuel supply temperature of the propulsion engine.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 추진엔진과 추진엔진보다 저압 연료를 공급받는 발전엔진이 구비된 선박에서, According to another aspect of the present invention, in a ship equipped with a propulsion engine and a power generation engine that receives fuel at a lower pressure than the propulsion engine,

상기 선박에 마련되어 액화가스를 저장하는 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 압축기로 압축하여 상기 추진엔진으로 공급하고, 압축된 증발가스 중 상기 추진엔진으로 공급되고 남은 증발가스는 냉각하여 재액화하고,The boil-off gas generated from the storage tank provided on the ship to store the liquefied gas is compressed with a compressor and supplied to the propulsion engine, and the remaining boil-off gas supplied to the propulsion engine among the compressed boil-off gas is cooled and reliquefied,

상기 액화가스를 제1 펌프에서 상기 발전엔진의 연료공급 압력으로 압축하여 상기 발전엔진으로 공급하되, Compressing the liquefied gas at the fuel supply pressure of the power generation engine by a first pump and supplying it to the power generation engine,

재액화될 상기 증발가스는 상기 저장탱크로부터 상기 압축기로 공급되는 미압축 증발가스와 열교환기에서 냉각된 후, 상기 제1 펌프에서 압축된 상기 액화가스와 제1 열회수유닛에서 열교환되며 추가 냉각되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 방법이 제공된다. The boil-off gas to be reliquefied is cooled in a heat exchanger with the uncompressed boil-off gas supplied from the storage tank to the compressor, and then heat-exchanged with the liquefied gas compressed by the first pump in a first heat recovery unit and further cooled. A method of treating boil-off gas of a ship is provided.

바람직하게는, 재액화될 상기 증발가스는 상기 열교환기에서 냉각되기에 앞서 제2 열회수유닛에서, 상기 제1 열회수유닛으로부터 상기 증발가스와 열교환 후 배출되는 상기 액화가스와 열교환으로 예냉될 수 있다. Preferably, the boil-off gas to be re-liquefied may be pre-cooled in a second heat recovery unit prior to being cooled in the heat exchanger by heat exchange with the liquefied gas discharged after heat exchange with the boil-off gas from the first heat recovery unit.

바람직하게는, 상기 제1 펌프에서 압축된 상기 액화가스는 상기 제1 및 제2 열회수유닛에서 열교환을 통해 상기 발전엔진의 연료공급 온도로 가열되어 상기 발전엔진으로 공급되되, 상기 제1 펌프에서 압축된 상기 액화가스가 상기 제1 및 제2 열회수유닛을 우회하여 상기 발전엔진을 공급되거나, 상기 제1 및 제2 열회수유닛에서 열교환 후에도 상기 발전엔진의 연료공급 온도보다 낮은 경우 히터를 통해 추가 가열되어 상기 발전엔진으로 공급될 수 있다. Preferably, the liquefied gas compressed by the first pump is heated to the fuel supply temperature of the power generation engine through heat exchange in the first and second heat recovery units and supplied to the power generation engine, and compressed by the first pump. When the liquefied gas is supplied to the power generation engine by bypassing the first and second heat recovery units, or when the temperature is lower than the fuel supply temperature of the power generation engine even after heat exchange in the first and second heat recovery units, it is further heated through a heater It can be supplied to the power generation engine.

본 발명에서는 발전엔진에는 제1 펌프에서 액화가스를 압축하여 연료로 공급하고, 압축기에서 압축된 증발가스는 전량 추진엔진과 재액화 라인으로만 공급할 수 있도록 함으로써, 한정된 압축기의 용량하에서 재액화 라인을 통해 열교환기로 공급될 증발가스의 유량을 가능한 한 늘려 재액 성능을 높일 수 있다.In the present invention, the liquefied gas is compressed by the first pump and supplied as fuel to the power generation engine, and the entire amount of boil-off gas compressed by the compressor can be supplied only to the propulsion engine and the reliquefaction line, thereby providing a reliquefaction line under a limited capacity of the compressor. Through this, it is possible to increase the re-liquid performance by increasing the flow rate of the boil-off gas to be supplied to the heat exchanger.

또한, 본 발명에서는 재액화될 증발가스가 미압축 증발가스와 함께, BOG(Boil Off Gas)보다 저온인 액화가스와도 순차로 열교환되므로, 압축 증발가스를 보다 효과적으로 냉각할 수 있어 재액화 성능을 크게 향상시킬 수 있다. In addition, in the present invention, since the boil-off gas to be reliquefied is sequentially heat-exchanged with the liquefied gas, which is lower than BOG (Boil Off Gas), along with the uncompressed boil-off gas, the compressed boil-off gas can be cooled more effectively, thereby improving re-liquefaction performance It can be greatly improved.

고압 압축기 대신, 발전엔진으로의 공급될 연료는 전기 소모량이 매우 적은 펌프로 압축하므로 시스템 운전 비용을 줄일 수 있는 효과도 있다. Instead of the high-pressure compressor, the fuel to be supplied to the power generation engine is compressed by a pump that consumes very little electricity, so that the system operation cost can be reduced.

도 1은 종래의 증발가스 처리 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a conventional boil-off gas treatment system.
2 is a schematic diagram of a boil-off gas treatment system of a ship according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 선박용 증발가스 재액화 방법 및 시스템은, 천연가스를 연료로 사용하는 엔진을 탑재한 선박, 액화가스 저장탱크를 포함하는 선박 등에 다양하게 응용되어 적용될 수 있다. 본 발명에서의 선박은, 액화가스를 추진용 또는 발전용 엔진의 연료로 사용할 수 있는 엔진이 설치되거나 액화가스를 연료로 사용하는 모든 종류의 선박으로, 대표적으로 LNG 운반선(LNG Carrier), 액체수소 운반선, LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading), LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit)와 같이 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물도 포함될 수 있다. Hereinafter, the configuration and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The method and system for re-liquefying boil-off gas for ships of the present invention can be applied in various ways to ships equipped with engines using natural gas as fuel, ships including liquefied gas storage tanks, and the like. Ships in the present invention are all types of ships in which an engine capable of using liquefied gas as fuel for propulsion or power generation engines is installed or using liquefied gas as fuel, typically LNG carriers, liquid hydrogen Ships with self-propelled capabilities such as carriers and LNG RV (Regasification Vessel), as well as LNG Floating Production Storage Offloading (FPSO) and LNG FSRU (Floating Storage Regasification Unit), which do not have propulsion capabilities, but are floating on the sea. Structures may also be included.

또한, 하기 실시예는 추진엔진과 그보다 저압 연료를 공급받는 발전엔진을 기술하고 있으나, 본 발명은 서로 다른 압력의 연료를 공급받는 복수의 엔진이 설치된 선박에 적용될 수 있어, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.In addition, the following examples describe a propulsion engine and a power generation engine that is supplied with fuel at a lower pressure than that, but the present invention can be applied to a ship equipped with a plurality of engines that are supplied with fuels of different pressures. It may be modified in other forms, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

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

도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템을 개략적으로 도시하였다.Figure 2 schematically shows the boil-off gas treatment system of the ship according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예의 증발가스 처리 시스템은, 추진엔진(ME)과 추진엔진보다 저압 연료를 공급받는 발전엔진(GE)이 구비된 선박에 마련되어 액화가스, 일 예로 액화천연가스(LNG)를 저장하는 저장탱크(T)로부터 발생하는 증발가스를 효과적으로 처리하기 위한 시스템이다. As shown in Figure 2, the boil-off gas treatment system of this embodiment is provided on a ship equipped with a propulsion engine (ME) and a power generation engine (GE) that receives fuel at a lower pressure than that of the propulsion engine, liquefied gas, for example, liquefied natural gas ( It is a system for effectively treating the boil-off gas generated from the storage tank T that stores LNG).

도 2에 도시된 바와 같이 선박에 마련되어 액화가스를 저장하는 저장탱크(T)로부터 추진엔진(ME)으로 연결되는 증발가스 공급라인(GL), 저장탱크로부터 액화가스를 발전엔진(GE)으로 공급하는 액화가스 공급라인(LL)이 각각 마련된다. As shown in Figure 2, the boil-off gas supply line (GL) connected to the propulsion engine (ME) from the storage tank (T) for storing liquefied gas provided on the ship, and supplying liquefied gas from the storage tank to the power generation engine (GE) Each of the liquefied gas supply lines LL is provided.

증발가스 공급라인에는 저장탱크로부터 공급되는 증발가스를 압축하는 압축기(100)가 구비되고, 압축기에서 압축된 증발가스는 추진엔진의 연료로 공급된다. The boil-off gas supply line is provided with a compressor 100 for compressing boil-off gas supplied from the storage tank, and the boil-off gas compressed by the compressor is supplied as fuel of the propulsion engine.

압축기는 복수의 컴프레서와 냉각기가 번갈아 배치되는 다단 압축기로 구성되어, 압축 및 냉각을 반복하여 증발가스를 추진엔진의 연료 공급 압력까지 압축시킬 수 있다. 예를 들어 추진엔진이 ME-GI 엔진인 경우, 압축기는 300 barg 내외의 압력으로 증발가스를 압축시킬 수 있으며, 도 2에는 5단 압축기를 도시하였으나, 추진엔진에서 필요로 하는 연료 공급 압력에 따라 단수는 조절할 수 있다. 압축기 후단에는 압축된 증발가스에 혼입된 윤활유 등의 오일을 제거하기 위한 오일분리기(110)가 마련될 수 있다. The compressor is composed of a multi-stage compressor in which a plurality of compressors and coolers are alternately arranged, and the boil-off gas can be compressed to the fuel supply pressure of the propulsion engine by repeating compression and cooling. For example, if the propulsion engine is a ME-GI engine, the compressor can compress the boil-off gas at a pressure of about 300 barg, and a 5-stage compressor is shown in FIG. 2, but depending on the fuel supply pressure required by the propulsion engine. The number of stages can be adjusted. An oil separator 110 for removing oil such as lubricating oil mixed in the compressed boil-off gas may be provided at the rear end of the compressor.

압축된 증발가스 중 추진엔진의 연료로 공급되고 남는 증발가스는 재액화시켜 저장탱크로 저장한다. 이를 위해 압축기의 하류에서 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 저장탱크로 연결되는 재액화 라인(RL)이 마련된다. Among the compressed boil-off gas, it is supplied as fuel of the propulsion engine, and the remaining boil-off gas is reliquefied and stored in a storage tank. To this end, a reliquefaction line RL is provided that is branched from the boil-off gas supply line downstream of the compressor and connected to the storage tank.

압축기에서 압축된 압축가스 중 재액화될 증발가스는 열교환기(200)로 공급되어 저장탱크로부터 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환을 통해 냉각된다. The boil-off gas to be reliquefied from the compressed gas compressed by the compressor is supplied to the heat exchanger 200 and cooled through heat exchange with the uncompressed boil-off gas to be supplied from the storage tank to the compressor.

한편, 저장탱크에는 액화가스를 탱크 외부로 공급하기 위한 스트리핑 펌프(미도시)가 구비된다. 스트리핑 펌프는 액화가스에 잠길 수 있는 액중(液中) 펌프로 마련될 수 있다. On the other hand, the storage tank is provided with a stripping pump (not shown) for supplying the liquefied gas to the outside of the tank. The stripping pump may be provided as a submersible pump that can be submerged in liquefied gas.

액화가스 공급라인에는 저장탱크로부터 공급되는 액화가스를 발전엔진의 연료공급 압력으로 압축하는 제1 펌프(300)가 마련된다. The liquefied gas supply line is provided with a first pump 300 for compressing the liquefied gas supplied from the storage tank to the fuel supply pressure of the power generation engine.

추진엔진의 연료 및 재액화될 증발가스를 압축하는 압축기와는 별도로 제1 펌프를 마련하여, 추진엔진보다 저압인 연료를 공급받는 발전엔진에는 제1 펌프(300)에서 액화가스를 압축하여 연료로 공급함으로써, 압축기에서 압축된 증발가스는 전량 추진엔진(ME)과 재액화를 위해 재액화 라인(RL)으로만 공급할 수 있도록 한다. 그리하여 한정된 압축기의 용량하에서 재액화 라인을 통해 열교환기로 공급될 증발가스의 유량을 가능한 한 늘려 재액 성능을 높일 수 있도록 구성한 것이다. A first pump is provided separately from the compressor that compresses the fuel of the propulsion engine and the evaporative gas to be reliquefied, and the power generation engine receiving fuel at a lower pressure than the propulsion engine is compressed by the first pump 300 into fuel. By supplying, all of the boil-off gas compressed by the compressor can be supplied to the propulsion engine (ME) and the re-liquefaction line (RL) for re-liquefaction. Thus, the flow rate of the boil-off gas to be supplied to the heat exchanger through the re-liquefaction line is increased as much as possible under the limited capacity of the compressor to increase the re-liquid performance.

예를 들어, 추진엔진이 ME-GI 엔진이고 발전엔진은 DFGE(Dual Fuel Generator Engine)나 TFGE(Triple Fuel Generator Engine), ME-GI 엔진보다 저압인 연료를 공급받는 중압엔진일 수 있다. 이 경우, 압축기는 대략 300 barg의 압력으로 증발가스를 압축시키고, 제1 펌프는 3 내지 100 barg 또는 중압 엔진에서 필요로 하는 압력으로 액화가스를 압축하면 된다. 따라서 발전엔진으로는 제1 펌프로 액화가스를 압축하여 연료로 공급함으로써, 재액화될 증발가스 유량을 늘려 재액 성능을 높일 수 있고, 저압 펌프는 고압 압축기에 비해 전기 소모량이 매우 적으므로 시스템 운전 비용을 줄일 수 있는 효과도 있다. For example, the propulsion engine may be a ME-GI engine, and the power generation engine may be a DFGE (Dual Fuel Generator Engine), a TFGE (Triple Fuel Generator Engine), or a medium-pressure engine that receives fuel at a lower pressure than the ME-GI engine. In this case, the compressor compresses the boil-off gas at a pressure of approximately 300 barg, and the first pump compresses the liquefied gas at a pressure required by a medium-pressure engine or 3 to 100 barg. Therefore, the power generation engine compresses the liquefied gas with the first pump and supplies it as fuel, thereby increasing the flow rate of the boil-off gas to be re-liquefied to increase the re-liquid performance.The low-pressure pump consumes very little electricity compared to the high-pressure compressor. There is also an effect that can reduce.

액화가스 공급라인(LL)에는 제1 펌프에서 압축된 액화가스의 냉열을 회수할 수 있는 제1 열회수유닛(310)이 마련되어, 열교환기에서 냉각된 압축가스와 제1 펌프에서 압축된 액화가스가 열교환된다.The liquefied gas supply line LL is provided with a first heat recovery unit 310 capable of recovering the cold heat of the liquefied gas compressed by the first pump, and the compressed gas cooled by the heat exchanger and the liquefied gas compressed by the first pump are provided. Heat exchange.

압축기(100)에서 압축된 후 재액화 라인(RL)으로 분기된 압축가스는, 열교환기(200)에서 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각되고, 제1 열회수유닛(310)에서 제1 펌프에서 압축된 액화가스와 열교환으로 추가 냉각될 수 있다. 예를 들어, 발전엔진이 DFDE인 경우 연료 공급을 위해 제1 펌프에서 압축된 액화가스는 -159℃ 정도일 수 있고, 열교환기에서의 냉매로 열교환되는 BOG의 온도는 -120℃이므로, 열교환기를 거쳐 냉각된 압축가스는 제1 열회수유닛에서 제1 펌프로 압축된 액화가스와의 열교환으로 추가 냉각될 수 있다.The compressed gas compressed in the compressor 100 and then branched into the reliquefaction line RL is cooled by heat exchange with the uncompressed evaporated gas to be supplied to the compressor in the heat exchanger 200, and is removed in the first heat recovery unit 310. 1 It can be further cooled by heat exchange with liquefied gas compressed by the pump. For example, if the power generation engine is DFDE, the liquefied gas compressed by the first pump for fuel supply may be about -159°C, and the temperature of the BOG heat exchanged with the refrigerant in the heat exchanger is -120°C. The cooled compressed gas may be further cooled by heat exchange with the liquefied gas compressed by the first pump in the first heat recovery unit.

액화가스 공급라인의 제1 열회수유닛 하류에는 제1 열회수유닛을 거친 액화가스로부터 냉열을 추가 회수하기 위하여 제2 열회수유닛(320)을 마련할 수 있다. 제2 열회수유닛에서는 액화가스 공급라인(LL)의 제1 열회수유닛 하류의 액화가스와, 재액화 라인(RL)의 열교환기 상류의 압축가스가 열교환된다. 제1 및 제2 열회수유닛은 PCHE(Printed Circuit Heat Exchanger) 타입으로 마련될 수 있다.A second heat recovery unit 320 may be provided downstream of the first heat recovery unit of the liquefied gas supply line to additionally recover cold heat from the liquefied gas that has passed through the first heat recovery unit. In the second heat recovery unit, the liquefied gas downstream of the first heat recovery unit of the liquefied gas supply line LL and the compressed gas upstream of the heat exchanger of the reliquefaction line RL are heat-exchanged. The first and second heat recovery units may be provided in a printed circuit heat exchanger (PCHE) type.

즉, 재액화될 증발가스는 압축기(100)에서 압축되어 재액화 라인(RL)으로 분기되고, 제2 열회수유닛(320)에서 열교환으로 예냉된 후, 열교환기(200)로 공급되어 냉각되고, 다시 제1 열회수유닛(310)에서 추가 냉각된다. 이와 같이 본 실시예는 재액화될 압축 증발가스가 열교환기뿐만 아니라, 제1 및 제2 열회수유닛을 거쳐 발전엔진의 연료로 공급될 액화가스로부터 냉열을 공급받아 냉각됨으로써 재액화율을 높일 수 있다.That is, the boil-off gas to be reliquefied is compressed in the compressor 100 and branched to the reliquefaction line RL, precooled by heat exchange in the second heat recovery unit 320, and then supplied to the heat exchanger 200 to be cooled, It is further cooled in the first heat recovery unit 310 again. As described above, in this embodiment, the compressed boil-off gas to be reliquefied is cooled by receiving cold heat from the liquefied gas to be supplied as fuel of the power generation engine through the first and second heat recovery units as well as the heat exchanger, thereby increasing the reliquefaction rate.

특히, 재액화될 증발가스가 종래 시스템에서는 미압축된 증발가스와 열교환되었으나, 본 실시예의 시스템에서는 BOG보다 저온인 액화가스와도 순차로 열교환되므로, 압축 증발가스를 보다 효과적으로 냉각할 수 있어 재액화 성능을 크게 향상시킬 수 있다. In particular, the boil-off gas to be re-liquefied was heat-exchanged with the uncompressed boil-off gas in the conventional system, but in the system of this embodiment, since it is sequentially heat-exchanged with the liquefied gas that is lower than that of BOG, the compressed boil-off gas can be cooled more effectively and reliquefied It can greatly improve performance.

재액화 라인(RL)에는, 압축 후 제2 열회수유닛, 열교환기 및 제1 열회수유닛을 순차로 거쳐 냉각된 저온 고압 상태의 증발가스를 감압하는 감압장치(410)와, 감압장치에서 감압으로 냉각된 유체를 공급받아 기액분리하는 기액분리기(420)가 마련된다. 재액화 라인의 제2 열회수유닛 상류에는 압축 후 분기된 압축가스로부터, 오일분리기에서 제거되지 않은 오일 증기를 여과하는 필터(400)가 추가로 마련될 수 있다. In the reliquefaction line RL, a decompression device 410 for decompressing the boil-off gas in a low-temperature and high-pressure state that has been cooled by sequentially passing through a second heat recovery unit, a heat exchanger, and a first heat recovery unit after compression, and a decompression device cooled by reduced pressure. A gas-liquid separator 420 for gas-liquid separating by receiving the obtained fluid is provided. Upstream of the second heat recovery unit of the reliquefaction line, a filter 400 for filtering oil vapors not removed from the oil separator from the compressed gas branched after compression may be additionally provided.

감압장치(410)는 압축 및 냉각된 증발가스를 단열팽창시켜 냉각하는 팽창기 또는 줄-톰슨 밸브 등의 팽창밸브가 될 수 있다.The pressure reducing device 410 may be an expander or an expansion valve such as a Joule-Thomson valve that adiabatically expands and cools the compressed and cooled boil-off gas.

기액분리기에서 분리된 액체는 저장탱크로 재저장되고, 기체는 증발가스 공급라인을 따라 저장탱크로부터 열교환기로 도입되는 미압축 증발가스 흐름에 합류될 수 있다. The liquid separated in the gas-liquid separator is restored to the storage tank, and the gas may be joined to the flow of uncompressed boil-off gas introduced from the storage tank to the heat exchanger along the boil-off gas supply line.

한편, 제1 펌프에서 압축되어 발전엔진으로 공급될 액화가스는 제1 열회수유닛과 제2 열회수유닛을 거치면서 압축가스와의 열교환으로 가열되어 발전엔진의 연료로 공급된다. Meanwhile, the liquefied gas compressed by the first pump and supplied to the power generation engine is heated by heat exchange with the compressed gas while passing through the first heat recovery unit and the second heat recovery unit, and supplied as fuel of the power generation engine.

액화가스 공급라인에서 제2 열회수유닛의 하류에는 히터(330)가 마련되어 발전엔진으로 공급될 액화가스를 가열할 수 있다. 그런데 본 실시예에서 제1 펌프로부터 발전엔진의 연료로 공급되는 액화가스는 제1 및 제2 열회수유닛을 거쳐 압축가스로부터 열에너지를 공급받아 가열되므로, 히터를 우회하여 바로 발전엔진으로 공급될 수도 있다. In the liquefied gas supply line, a heater 330 is provided downstream of the second heat recovery unit to heat the liquefied gas to be supplied to the power generation engine. However, in this embodiment, since the liquefied gas supplied as fuel of the power generation engine from the first pump is heated by receiving heat energy from the compressed gas through the first and second heat recovery units, it may be directly supplied to the power generation engine by bypassing the heater. .

그에 따라 본 실시예는 액화가스 공급라인에서 히터(330)를 우회하는 우회라인(BL)을 구성하였다. 재액화될 증발가스의 유량이 충분하여 제1 및 제2 열회수유닛을 거쳐 액화가스가 재액화될 증발가스로부터 충분한 열에너지를 공급받는 경우, 우회라인을 통해 히터를 우회하여 발전엔진에 연료로 공급될 수 있다. Accordingly, in this embodiment, a bypass line BL for bypassing the heater 330 in the liquefied gas supply line is configured. When the flow rate of the boil-off gas to be re-liquefied is sufficient and the liquefied gas is supplied with sufficient heat energy from the boil-off gas to be re-liquefied through the first and second heat recovery units, the heater is bypassed through the bypass line and supplied as fuel to the power generation engine. I can.

한편, 증발가스가 전량 추진엔진의 연료로 공급되는 때나, 재액화 시스템의 유지보수 등과 같이 재액화 라인으로 공급될 증발가스가 없을 수도 있다. 이와 같이 액화가스가 제1 및 제2 열회수 유닛을 거칠 필요가 없는 경우, 제1 펌프로부터 바로 발전엔진으로 공급될 수 있도록 액화가스 공급라인으로부터 제1 펌프의 후단에서 분기되어 제1 및 제2 열회수유닛(310, 320)을 우회하여 히터의 전단으로 연결되는 분기라인(DL)을 추가로 마련한다. On the other hand, there may be no boil-off gas to be supplied to the re-liquefaction line, such as when all of the boil-off gas is supplied as fuel of the propulsion engine or maintenance of the re-liquefaction system. In this way, when the liquefied gas does not need to pass through the first and second heat recovery units, it is branched from the liquefied gas supply line at the rear end of the first pump so that it can be supplied directly from the first pump to the power generation engine to recover the first and second heat. By bypassing the units 310 and 320, a branch line DL connected to the front end of the heater is additionally provided.

액화가스가 분기라인(DL)을 통해 제1 및 제2 열회수유닛을 우회하였거나, 제1 및 제2 열회수유닛을 거치고도 발전엔진의 연료공급 온도보다 낮은 경우 히터를 거쳐 발전엔진으로 공급된다.When the liquefied gas bypasses the first and second heat recovery units through the branch line DL or is lower than the fuel supply temperature of the power generation engine even after passing through the first and second heat recovery units, it is supplied to the power generation engine through a heater.

액화가스 공급라인으로부터 제1 펌프의 전단에서 분기되어 추진엔진으로 연결되는 추진엔진 연료공급라인(FL)을 구비하여, 증발가스 외에 액화가스로 추진엔진의 연료로 공급할 수도 있다. A propulsion engine fuel supply line (FL) branched from the liquefied gas supply line at the front end of the first pump and connected to the propulsion engine may be provided to supply liquefied gas as fuel of the propulsion engine in addition to boil-off gas.

추진엔진 연료공급라인에는 액화가스를 추진엔진의 연료공급 압력으로 압축하는 제2 펌프(500)와, 제2 펌프에서 압축된 액화가스를 추진엔진의 연료공급 온도에 맞추어 가열하는 기화기(510)가 마련될 수 있다. 제2 펌프는 제1 펌프보다 액화가스를 더 고압으로 압축하는 고압 펌프로 마련되며, 제2 펌프에서 압축된 액화가스는 기화기에서 가열된 후 추진엔진으로 공급된다. The propulsion engine fuel supply line includes a second pump 500 that compresses liquefied gas to the fuel supply pressure of the propulsion engine, and a carburetor 510 that heats the liquefied gas compressed by the second pump according to the fuel supply temperature of the propulsion engine. Can be provided. The second pump is provided as a high-pressure pump that compresses the liquefied gas to a higher pressure than the first pump, and the liquefied gas compressed by the second pump is heated in the carburetor and then supplied to the propulsion engine.

한편, 압축기나 재액화 라인의 장치 등의 고장이나 유지보수시, 저장탱크에서 발생하는 증발가스의 양이 많아 연료공급 및 재액화로 전량 처리할 수 없는 경우 등과 같이 증발가스를 연소시켜 제거해야 경우 송풍기(600)를 통해 GCU(Gas Combustion Unit)으로 보내 연소시킬 수 있다. On the other hand, when the boil-off gas must be burned and removed, such as when the compressor or re-liquefaction line device is malfunctioning or maintenance, and the amount of boil-off gas generated from the storage tank is large and the entire amount cannot be processed through fuel supply and re-liquefaction. It can be burned by sending it to a gas combustion unit (GCU) through the blower 600.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 실시예에서는, 추진엔진과 추진엔진보다 저압 연료를 공급받는 발전엔진이 구비된 선박에서, 액화가스를 저장하는 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 압축기로 압축하여 추진엔진의 연료로 공급하고, 발전엔진에는 액화가스를 제1 펌프로 압축하여 발전엔진으로 공급하면서, 추진엔진으로 공급되고 남은 증발가스는 냉각하여 재액화한다. 이와 같이 발전엔진의 연료로는 제1 펌프에서 압축된 액화가스를 공급함으로써, 한정된 압축기의 용량하에서 재액화 라인을 통해 열교환기로 공급될 증발가스의 유량을 늘려 재액 성능을 높일 수 있다.As described above, in this embodiment, in a ship equipped with a propulsion engine and a power generation engine that receives fuel at a lower pressure than the propulsion engine, the fuel of the propulsion engine is compressed by a compressor to compress the boil-off gas generated in a storage tank storing liquefied gas. Liquefied gas is compressed with a first pump and supplied to the power generation engine, and the remaining boil-off gas supplied to the propulsion engine is cooled and reliquefied. In this way, by supplying the liquefied gas compressed by the first pump as the fuel of the power generation engine, the flow rate of the boil-off gas to be supplied to the heat exchanger through the re-liquefaction line under the limited capacity of the compressor can be increased, thereby increasing the re-liquid performance.

특히 재액화될 증발가스는, 제2 열회수유닛, 열교환기, 제1 열회수유닛을 순차로 거쳐 미압축된 증발가스 및 액화가스 모두로부터 냉열을 공급받아 냉각되므로, 압축 증발가스가 보다 효과적으로 냉각되어 재액화 성능을 크게 향상시킬 수 있다. In particular, the boil-off gas to be reliquefied is cooled by receiving cold heat from both the uncompressed boil-off gas and the liquefied gas sequentially through the second heat recovery unit, the heat exchanger, and the first heat recovery unit. The liquefaction performance can be greatly improved.

또한, 발전엔진의 연료로 공급되는 액화가스는 압축 증발가스로부터 열에너지를 흡수하여 가열되므로 히터를 우회하여 바로 발전엔진으로 공급될 수 있어, 운영 비용을 절감하고 시스템의 에너지 효율을 높일 수 있다.In addition, since the liquefied gas supplied as fuel of the power generation engine is heated by absorbing thermal energy from the compressed evaporation gas, it can be directly supplied to the power generation engine by bypassing the heater, thereby reducing operating costs and increasing the energy efficiency of the system.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.It is apparent to those of ordinary skill in the art that the present invention is not limited to the above embodiments and can be implemented with various modifications or variations within the scope of the technical gist of the present invention. I did it.

T: 저장탱크
ME: 추진엔진
GE: 발전엔진
GL: 증발가스 공급라인
LL: 액화가스 공급라인
RL: 재액화 라인
DL: 분기라인
BL: 우회라인
FL: 추진엔진 연료공급라인
100: 압축기
110: 오일분리기
200: 열교환기
300: 제1 펌프
310: 제1 열회수유닛
320: 제2 열회수유닛
330: 히터
400: 필터
410: 감압장치
420: 기액분리기
500: 제2 펌프
510: 기화기
600: 송풍기T: storage tank
ME: propulsion engine
GE: Power generation engine
GL: Boil-off gas supply line
LL: Liquefied gas supply line
RL: Reliquefaction line
DL: branch line
BL: Bypass line
FL: propulsion engine fuel supply line
100: compressor
110: oil separator
200: heat exchanger
300: first pump
310: first heat recovery unit
320: second heat recovery unit
330: heater
400: filter
410: pressure reducing device
420: gas-liquid separator
500: second pump
510: carburetor
600: blower

Claims (13)

선박에 마련되는 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 압축하는 압축기;
상기 압축기에서 압축된 압축가스를 공급받아 상기 저장탱크로부터 공급되는 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각시키는 열교환기;
상기 저장탱크로부터 상기 액화가스를 공급받아 상기 선박에 마련되는 발전엔진의 연료공급 압력으로 압축하는 제1 펌프;
상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 상기 제1 펌프에서 압축된 상기 액화가스와 열교환으로 추가 냉각하는 제1 열회수유닛;
상기 압축기로부터 상기 열교환기로 도입될 상기 압축가스를 공급받아, 상기 제1 열회수유닛에서 상기 압축가스와 열교환된 상기 액화가스와 열교환으로 예냉하는 제2 열회수유닛;
상기 제2 열회수유닛의 하류에 마련되어 상기 발전엔진으로 공급될 상기 액화가스를 가열하는 히터;
상기 제1 펌프의 후단에서 상기 제1 및 제2 열회수유닛을 우회하여 상기 히터의 전단으로 연결되는 분기라인; 및
상기 히터를 우회하도록 마련되는 우회라인:을 포함하고,
상기 제1 펌프에서 압축된 상기 액화가스는 상기 제1 및 제2 열회수유닛을 거쳐 상기 발전엔진의 연료공급 온도로 가열되어 상기 우회라인을 통해 상기 발전엔진으로 공급되되, 상기 분기라인을 통해 상기 제1 및 제2 열회수유닛을 우회하거나 상기 발전엔진의 연료공급 온도보다 낮은 경우 상기 히터를 거쳐 상기 발전엔진으로 공급되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템. A compressor for receiving and compressing the boil-off gas generated from the liquefied gas stored in a storage tank provided on the ship;
A heat exchanger that receives compressed gas compressed by the compressor and cools it by heat exchange with uncompressed boil-off gas supplied from the storage tank;
A first pump for receiving the liquefied gas from the storage tank and compressing it at a fuel supply pressure of a power generation engine provided in the ship;
A first heat recovery unit receiving the compressed gas cooled by the heat exchanger and further cooling the liquefied gas compressed by the first pump through heat exchange;
A second heat recovery unit receiving the compressed gas to be introduced into the heat exchanger from the compressor and precooling the liquefied gas heat-exchanged with the compressed gas in the first heat recovery unit by heat exchange;
A heater provided downstream of the second heat recovery unit to heat the liquefied gas to be supplied to the power generation engine;
A branch line connected to a front end of the heater by bypassing the first and second heat recovery units at a rear end of the first pump; And
Including: a bypass line provided to bypass the heater,
The liquefied gas compressed by the first pump is heated to the fuel supply temperature of the power generation engine through the first and second heat recovery units, and is supplied to the power generation engine through the bypass line. When bypassing the first and second heat recovery units or when the fuel supply temperature is lower than the fuel supply temperature of the power generation engine, the boil-off gas treatment system of a ship is supplied to the power generation engine through the heater. 제 1항에 있어서,
상기 압축기는 상기 선박에 마련되는 추진엔진의 연료공급 압력으로 상기 증발가스를 압축하고,
상기 압축기에서 압축된 상기 압축가스 중 상기 추진엔진의 연료로 공급되고 남는 증발가스가 상기 열교환기로 공급되어 냉각되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템. The method of claim 1,
The compressor compresses the boil-off gas at the fuel supply pressure of the propulsion engine provided on the ship,
The boil-off gas treatment system of a ship, characterized in that the boil-off gas supplied to the fuel of the propulsion engine among the compressed gas compressed by the compressor is supplied to the heat exchanger and cooled. 제 2항에 있어서,
상기 제2 열회수유닛에서 예냉된 상기 압축가스는 상기 열교환기로 공급되어 냉각되고, 상기 제2 열회수유닛에서 열교환으로 가열된 상기 액화가스는 상기 발전엔진으로 공급되는 것을 특징으로 하는, 선박의 증발가스 처리 시스템. The method of claim 2,
The compressed gas precooled in the second heat recovery unit is supplied to the heat exchanger to be cooled, and the liquefied gas heated by heat exchange in the second heat recovery unit is supplied to the power generation engine. system. 제 3항에 있어서,
상기 제1 열회수유닛에서 추가 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 감압하여 냉각하는 감압장치; 및
상기 감압장치에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 기액분리하는 기액분리기;를 더 포함하고,
상기 기액분리기에서 분리된 액체는 상기 저장탱크로 재저장되고, 기체는 상기 저장탱크로부터 상기 열교환기로 도입되는 미압축 증발가스에 합류되는 것을 특징으로 하는, 선박의 증발가스 처리 시스템. The method of claim 3,
A decompression device for receiving the compressed gas further cooled by the first heat recovery unit and reducing the pressure to cool it; And
A gas-liquid separator for receiving the compressed gas cooled by the decompression device and separating the gas-liquid;
The liquid separated by the gas-liquid separator is re-stored in the storage tank, and the gas is combined with uncompressed boil-off gas introduced from the storage tank to the heat exchanger. 추진엔진과 추진엔진보다 저압 연료를 공급받는 발전엔진이 구비된 선박에서,
선박에 마련되어 액화가스를 저장하는 저장탱크로부터 상기 추진 엔진으로 연결되는 증발가스 공급라인;
상기 증발가스 공급라인에 마련되어 상기 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 압축하는 압축기;
상기 압축기에서 압축된 압축가스의 전부 또는 일부를, 상기 저장탱크로부터 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각시키는 열교환기;
상기 저장탱크로부터 상기 액화가스를 상기 발전엔진으로 공급하는 액화가스 공급라인;
상기 액화가스 공급라인에 마련되어 상기 액화가스를 상기 발전엔진의 연료공급 압력으로 압축하는 제1 펌프;
상기 액화가스 공급라인에 마련되며 상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 상기 제1 펌프에서 압축된 상기 액화가스와 열교환으로 추가 냉각하는 제1 열회수유닛;
상기 압축기의 하류에서 상기 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 상기 저장탱크로 연결되며, 상기 추진 엔진의 연료로 공급되고 남는 증발가스를 재액화하여 상기 저장탱크로 재저장하는 재액화 라인;
상기 액화가스 공급라인의 상기 제1 열회수유닛 하류에 마련되며, 상기 제1 열회수유닛에서 상기 압축가스와 열교환된 상기 액화가스를, 상기 재액화 라인으로 분기되어 상기 열교환기로 공급될 상기 압축가스와 열교환시키는 제2 열회수유닛;
상기 액화가스 공급라인에서 상기 제2 열회수유닛의 하류에 마련되어 상기 발전엔진으로 공급될 상기 액화가스를 가열하는 히터;
상기 액화가스 공급라인으로부터 상기 제1 펌프의 후단에서 분기되어 상기 제1 및 제2 열회수유닛을 우회하여 상기 히터의 전단으로 연결되는 분기라인; 및
상기 액화가스 공급라인에서 상기 히터를 우회하도록 마련되는 우회라인:을 포함하며,
상기 제1 펌프에서 압축된 상기 액화가스는 상기 제1 및 제2 열회수유닛을 거쳐 상기 발전엔진의 연료공급 온도로 가열되어 상기 우회라인을 통해 상기 발전엔진으로 공급되되, 상기 분기라인을 통해 상기 제1 및 제2 열회수유닛을 우회하거나 상기 발전엔진의 연료공급 온도보다 낮은 경우 상기 히터를 거쳐 상기 발전엔진으로 공급되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템. In a ship equipped with a propulsion engine and a power generation engine that receives fuel at a lower pressure than the propulsion engine,
A boil-off gas supply line connected to the propulsion engine from a storage tank provided on the ship to store liquefied gas;
A compressor provided in the boil-off gas supply line to compress boil-off gas generated in the storage tank;
A heat exchanger for cooling all or part of the compressed gas compressed by the compressor by heat exchange with uncompressed boil-off gas to be supplied from the storage tank to the compressor;
A liquefied gas supply line for supplying the liquefied gas from the storage tank to the power generation engine;
A first pump provided in the liquefied gas supply line to compress the liquefied gas to a fuel supply pressure of the power generation engine;
A first heat recovery unit provided in the liquefied gas supply line and receiving the compressed gas cooled by the heat exchanger and further cooling the liquefied gas compressed by the first pump through heat exchange;
A re-liquefaction line branched from the boil-off gas supply line downstream of the compressor and connected to the storage tank, and re-liquefying the remaining boil-off gas supplied to the fuel of the propulsion engine and storing it in the storage tank;
The liquefied gas provided downstream of the first heat recovery unit of the liquefied gas supply line and heat-exchanged with the compressed gas in the first heat recovery unit is branched to the reliquefaction line to exchange heat with the compressed gas to be supplied to the heat exchanger A second heat recovery unit;
A heater provided downstream of the second heat recovery unit in the liquefied gas supply line to heat the liquefied gas to be supplied to the power generation engine;
A branch line branched from the liquefied gas supply line at a rear end of the first pump to bypass the first and second heat recovery units and connected to a front end of the heater; And
Includes: a bypass line provided to bypass the heater in the liquefied gas supply line,
The liquefied gas compressed by the first pump is heated to the fuel supply temperature of the power generation engine through the first and second heat recovery units, and is supplied to the power generation engine through the bypass line. When bypassing the first and second heat recovery units or when the fuel supply temperature is lower than the fuel supply temperature of the power generation engine, the boil-off gas treatment system of a ship is supplied to the power generation engine through the heater. 제 5항에 있어서,
상기 재액화 라인으로 분기된 상기 압축가스는, 상기 제2 열회수유닛에서 열교환으로 예냉되고, 상기 열교환기에서 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각되며, 상기 제1 열회수유닛에서 상기 제1 펌프에서 압축된 상기 액화가스와 열교환으로 추가 냉각되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템.The method of claim 5,
The compressed gas branched into the reliquefaction line is pre-cooled by heat exchange in the second heat recovery unit, cooled by heat exchange with uncompressed evaporative gas to be supplied to the compressor in the heat exchanger, and cooled by heat exchange with the uncompressed evaporation gas to be supplied to the compressor in the first heat recovery unit. 1 The boil-off gas treatment system of a ship, characterized in that it is further cooled by heat exchange with the liquefied gas compressed by a pump. 제 5항에 있어서,
상기 재액화 라인에 마련되며, 상기 제2 열회수유닛, 열교환기 및 제1 열회수유닛을 거쳐 냉각된 상기 압축가스를 감압하는 감압장치; 및
상기 재액화 라인에 마련되며, 상기 감압장치에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 기액분리하는 기액분리기;를 더 포함하고,
상기 기액분리기에서 분리된 액체는 상기 저장탱크로 재저장되고, 기체는 상기 증발가스 공급라인을 따라 상기 저장탱크로부터 상기 열교환기로 도입되는 미압축 증발가스에 합류되는 것을 특징으로 하는, 선박의 증발가스 처리 시스템.The method of claim 5,
A decompression device provided in the reliquefaction line and decompressing the compressed gas cooled through the second heat recovery unit, the heat exchanger, and the first heat recovery unit; And
A gas-liquid separator provided in the reliquefaction line and receiving the compressed gas cooled by the depressurization device to separate gas-liquid;
The liquid separated by the gas-liquid separator is re-stored in the storage tank, and the gas is combined with uncompressed boil-off gas introduced into the heat exchanger from the storage tank along the boil-off gas supply line. Processing system. 제 7항에 있어서,
상기 액화가스 공급라인으로부터 상기 제1 펌프의 전단에서 분기되어 상기 추진엔진으로 연결되는 추진엔진 연료공급라인;
상기 추진엔진 연료공급라인에 마련되어 상기 액화가스를 상기 추진엔진의 연료공급 압력으로 압축하는 제2 펌프; 및
상기 제2 펌프에서 압축된 상기 액화가스를 상기 추진엔진의 연료공급 온도에 맞추어 가열하는 기화기;를 더 포함하는 선박의 증발가스 처리 시스템.The method of claim 7,
A propulsion engine fuel supply line branched from the liquefied gas supply line at a front end of the first pump and connected to the propulsion engine;
A second pump provided in the propulsion engine fuel supply line to compress the liquefied gas to the fuel supply pressure of the propulsion engine; And
A vaporizer for heating the liquefied gas compressed by the second pump according to the fuel supply temperature of the propulsion engine. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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