KR102189758B1 - Fuel gas supplying system - Google Patents
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Abstract
연료가스 공급시스템이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 액화가스 및 증발가스로 이루어지는 연료가스를 수용하는 저장탱크, 저장탱크의 액화가스를 엔진으로 공급하는 액화가스 공급라인, 저장탱크의 증발가스를 엔진으로 공급하는 증발가스 공급라인 및 엔진이 요구하는 연료가스의 조건 메탄가에 맞추어 연료가스를 공급할 수 있도록 연료가스의 메탄가를 조절하는 메탄가 조절부를 포함하여 제공될 수 있다.A fuel gas supply system is started. The fuel gas supply system according to an embodiment of the present invention includes a storage tank for receiving fuel gas composed of liquefied gas and evaporative gas, a liquefied gas supply line for supplying liquefied gas from the storage tank to an engine, and boil-off gas from the storage tank to an engine. It may be provided, including a methane number control unit that adjusts the methane number of the fuel gas so as to supply the fuel gas according to the condition methane number of the fuel gas required by the supplied boil-off gas supply line and the engine.
Description
본 발명은 연료가스 공급시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박의 엔진이 요구하는 연료가스의 조건 메탄가(Methane number)에 맞추어 연료가스를 효과적으로 공급할 수 있는 선박용 연료가스 공급시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel gas supply system, and more particularly, to a fuel gas supply system for ships capable of effectively supplying fuel gas in accordance with a methane number of fuel gas required by a ship's engine.
온실가스 및 각종 대기오염 물질의 배출에 대한 국제해사기구(IMO)의 규제가 강화됨에 따라 조선 및 해운업계에서는 기존 연료인 중유, 디젤유의 이용을 대신하여, 청정 에너지원인 천연가스를 선박의 연료가스로 이용하는 경우가 많아지고 있다.As the regulations of the International Maritime Organization (IMO) on the emission of greenhouse gases and various air pollutants are strengthened, the shipbuilding and shipping industries use natural gas, a clean energy source, instead of the existing fuel oil and diesel oil. It is increasingly used as.
연료가스 중에서 널리 이용되고 중요한 자원으로 여겨지는 천연가스(Natural Gas)는 메탄(methane)을 주성분으로 하며, 통상적으로 저장 및 수송의 용이성을 위해 천연가스를 약 섭씨 -162도로 냉각해 그 부피를 1/600로 줄인 무색 투명한 초저온 액체인 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)로 상변화하여 관리 및 운용를 수행하고 있다.Natural gas, which is widely used and considered an important resource among fuel gases, has methane as its main component, and in general, natural gas is cooled to about -162 degrees Celsius for ease of storage and transportation to reduce its volume to 1 The phase is changed to Liquefied Natural Gas, a colorless transparent cryogenic liquid reduced to /600, and is being managed and operated.
이러한 액화천연가스는 선체에 단열 처리되어 설치되는 저장탱크에 수용되어 저장 및 수송되며, 선박의 엔진은 액화천연가스 또는 증발가스(Boiled Off Gas) 등을 연료가스로 공급받아 구동된다. 여기서 증발가스는 저장탱크 내부에 수용된 액화천연가스가 자연적으로 기화하여 발생되는 자연증발가스 및 강제적으로 기화하여 발생되는 강제증발가스를 포함한다. 액화천연가스 또는 증발가스는 압축 및 기화 등의 처리과정을 거쳐 엔진이 요구하는 조건에 맞추어 공급된다.The liquefied natural gas is stored and transported by being accommodated in a storage tank that is insulated and installed on the hull, and the engine of the ship is driven by being supplied with liquefied natural gas or boiled off gas as fuel gas. Here, the evaporation gas includes natural evaporation gas generated by natural evaporation of liquefied natural gas contained in the storage tank and forced evaporation gas generated by forcibly evaporating. Liquefied natural gas or boil-off gas is supplied according to the conditions required by the engine through processing such as compression and vaporization.
한편 오늘날에는 선박의 추진용 또는 선박의 발전용으로 DFDE 엔진 등과 같은 이종연료 엔진이 널리 이용되고 있으며, 특히 최근에는 중압의 연료가스로 연소가 가능한 X-DF 엔진이 개발되어 이용되고 있다.Meanwhile, nowadays, different fuel engines such as DFDE engines are widely used for propulsion of ships or power generation of ships, and in particular, X-DF engines capable of combustion with medium pressure fuel gas have been developed and used.
천연가스는 메탄 외에도 에탄(Ethane), 프로판(Propane), 부탄(Butane) 등을 포함하며, 생산지에 따라 조성이 달라지는데 액화천연가스 또는 기화된 증발가스를 X-DF 엔진 등에 연료가스로서 공급하기 위해서는 엔진에서 요구하는 메탄가(methane number)의 조건에 맞추어 공급해야 한다. 엔진으로 공급되는 연료가스가 적정 메탄가보다 낮은 경우에는 엔진의 피스톤이 상사점에 도달하기 이전에 폭발 및 연소가 이루어져 엔진 피스톤의 마모, 엔진 효율 저하, 노킹(Knocking) 등의 문제가 야기될 수 있으며, 엔진이 요구하는 적정 메탄가에 맞추어 연료가스를 공급해야 엔진이 정상적인 출력을 낼 수 있기 때문이다.In addition to methane, natural gas includes ethane, propane, butane, etc., and its composition varies depending on the production site. To supply liquefied natural gas or vaporized evaporated gas as fuel gas to the X-DF engine, etc. It must be supplied in accordance with the methane number required by the engine. If the fuel gas supplied to the engine is lower than the proper methane number, explosion and combustion occur before the engine piston reaches top dead center, causing problems such as abrasion of the engine piston, reduction of engine efficiency, and knocking. This is because the engine can produce a normal output only when fuel gas is supplied in accordance with the appropriate methane number required by the engine.
한편 메탄의 끓는 점은 섭씨 -161.5도로써, 천연가스의 기타 성분인 에탄(끓는 점 섭씨 -89도), 프로판(끓는 점 섭씨 -45도) 등에 비해 낮다. 이에 따라 저장탱크 내부에서 자연적으로 기화되는 자연증발가스는 높은 메탄가를 가지게 되고, 저장탱크에 액화천연가스를 가득 실은 만선항해(Laden Voyage) 시에는 자연증발가스 발생량이 많으므로 엔진이 요구하는 적정 메탄가를 용이하게 맞출 수 있다.On the other hand, methane has a boiling point of -161.5 degrees Celsius, which is lower than other components of natural gas such as ethane (boiling point -89 degrees Celsius) and propane (boiling point -45 degrees Celsius). Accordingly, the natural evaporation gas naturally vaporized inside the storage tank has a high methane number, and in Laden Voyage where the storage tank is filled with liquefied natural gas, the amount of natural evaporation gas is large, so the appropriate methane number required by the engine. Can easily fit.
그러나 액화천연가스를 하역한 이후 등 저장탱크에 액화천연가스가 많이 수용되지 않은 공선항해(Ballast Voyage) 시에는 자연증발가스 발생량이 대폭 감소하므로 엔진이 요구하는 적정 메탄가를 맞추기 어려운 문제점이 있으며, 이에 따라 공선항해 시에도 엔진에 공급되는 연료가스의 메탄가를 엔진이 요구하는 수준으로 맞추어 공급할 수 있는 방안이 요구된다.However, since the amount of natural evaporation gas is drastically reduced during ballast voyages where a lot of liquefied natural gas is not received in the storage tank, such as after unloading the liquefied natural gas, there is a problem that it is difficult to meet the appropriate methane value required by the engine. Accordingly, there is a need for a way to supply the methane number of fuel gas supplied to the engine to the level required by the engine even during air sailing.
본 발명의 실시 예는 엔진에 공급되는 연료가스의 메탄가를 효과적으로 조절할 수 있는 연료가스 공급시스템을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a fuel gas supply system capable of effectively controlling the methane number of fuel gas supplied to an engine.
본 발명의 실시 예는 증발가스를 효과적으로 처리 또는 이용할 수 있는 연료가스 공급시스템을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a fuel gas supply system capable of effectively treating or using boil-off gas.
본 발명의 실시 예는 단순한 구조로서 효율적인 운용을 도모할 수 있는 연료가스 공급시스템을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a fuel gas supply system capable of promoting efficient operation with a simple structure.
본 발명의 실시 예는 엔진의 효율을 향상시키고 엔진에 가해지는 부하를 최소화할 수 있는 연료가스 공급시스템을 제공하고자 한다. An embodiment of the present invention is to provide a fuel gas supply system capable of improving engine efficiency and minimizing a load applied to the engine.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스 및 증발가스로 이루어지는 연료가스를 수용하는 저장탱크, 상기 저장탱크의 액화가스를 엔진으로 공급하는 액화가스 공급라인, 상기 저장탱크의 증발가스를 상기 엔진으로 공급하는 증발가스 공급라인 및 상기 엔진이 요구하는 연료가스의 조건 메탄가에 맞추어 연료가스를 공급할 수 있도록 상기 연료가스의 메탄가를 조절하는 메탄가 조절부를 포함하여 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, a storage tank for receiving fuel gas consisting of liquefied gas and evaporative gas, a liquefied gas supply line for supplying the liquefied gas of the storage tank to the engine, and supplying boil-off gas of the storage tank to the engine It may be provided, including a methane number control unit for adjusting the methane number of the fuel gas so as to supply the fuel gas according to the condition methane number of the fuel gas required by the engine and the boil-off gas supply line.
상기 메탄가 조절부는 상기 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 마련되며 상기 액화가스 공급라인과 연결되는 메탄가 조절라인, 상기 메탄가 조절라인으로 공급되는 증발가스를 액화시키는 재액화장치 및 상기 액화된 증발가스를 저장하는 버퍼탱크를 포함하여 제공될 수 있다.The methane number control unit is provided to be branched from the boil-off gas supply line and is connected to the liquefied gas supply line, a re-liquefaction device for liquefying the boil-off gas supplied to the methane number control line, and storing the liquefied boil-off gas. It may be provided including a buffer tank.
상기 메탄가 조절부는 상기 버퍼탱크 내에 액화된 증발가스의 상기 액화가스 공급라인으로의 공급량을 조절하는 공급조절장치를 더 포함하여 제공될 수 있다.The methane number control unit may further include a supply control device for adjusting the supply amount of the liquefied boil-off gas in the buffer tank to the liquefied gas supply line.
상기 공급조절장치는 상기 버퍼탱크의 출구에 마련되는 개폐밸브 및 상기 엔진으로 공급되는 연료가스의 메탄가를 분석하는 가스 애널라이져를 포함하여 제공될 수 있다.The supply control device may include an opening/closing valve provided at an outlet of the buffer tank and a gas analyzer for analyzing the methane number of fuel gas supplied to the engine.
상기 가스 애널라이져로부터 분석된 메탄가를 이용하여 상기 개폐밸브의 작동을 조절하는 제어부를 더 포함하여 제공될 수 있다.It may be provided, further comprising a control unit for controlling the operation of the on-off valve using the methane number analyzed by the gas analyzer.
상기 메탄가 조절부는 상기 메탄가 조절라인을 통과하는 증발가스와 상기 액화가스 공급라인을 통과하는 액화천연가스를 상호 열교환하는 열교환기를 포함하여 제공될 수 있다.The methane number control unit may be provided including a heat exchanger for mutually heat exchange between the boil-off gas passing through the methane number control line and the liquefied natural gas passing through the liquefied gas supply line.
본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 엔진에 공급되는 연료가스의 메탄가를 엔진이 요구하는 적정 수준으로 효과적으로 조절하여 공급할 수 있는 효과를 가진다.The fuel gas supply system according to an embodiment of the present invention has an effect of effectively controlling and supplying the methane number of fuel gas supplied to the engine to an appropriate level required by the engine.
본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 엔진의 효율을 향상시키고 엔진의 노킹, 피스톤의 마모 등 엔진에 가해지는 부하를 최소화하여 엔진의 내구성 및 수명을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.The fuel gas supply system according to an exemplary embodiment of the present invention has an effect of improving engine efficiency and minimizing loads applied to the engine, such as engine knocking and piston wear, thereby improving the durability and life of the engine.
본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 액화천연가스를 수용하는 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 효과적으로 처리 또는 이용할 수 있는 효과를 가진다.The fuel gas supply system according to an embodiment of the present invention has an effect of effectively treating or using boil-off gas generated in a storage tank containing liquefied natural gas.
본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 단순한 구조로서 효율적인 운용을 도모할 수 있는 효과를 가진다.The fuel gas supply system according to the embodiment of the present invention has a simple structure and has an effect of promoting efficient operation.
도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 변형된 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템을 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a fuel gas supply system according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram showing a fuel gas supply system according to a modified embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following examples are presented in order to sufficiently convey the spirit of the present invention to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. The present invention is not limited to the exemplary embodiments presented here, but may be embodied in other forms. In the drawings, in order to clarify the present invention, portions not related to the description may be omitted, and sizes of components may be slightly exaggerated to aid understanding.
도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템(100)을 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a fuel
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템(100)은 저장탱크(110), 저장탱크(110)의 액화천연가스를 엔진(10)으로 공급하는 액화가스 공급라인(120), 저장탱크(110)의 증발가스를 엔진(10)으로 공급하는 증발가스 공급라인(130) 및 엔진(10)으로 공급되는 연료가스의 메탄가를 조절하는 메탄가 조절부를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a fuel
저장탱크(110)는 액화천연가스를 수용 또는 저장하도록 마련된다. 저장탱크(110)는 외부의 열 침입에 의한 액화천연가스의 기화를 최소화할 수 있도록 단열 처리된 멤브레인 타입의 화물창으로 마련될 수 있다. 저장탱크(110)는 천연가스의 생산지 등으로부터 액화천연가스를 공급받아 수용 또는 저장하여 목적지에 이르러 하역하기까지 액화천연가스 및 증발가스를 안정적으로 보관하되 후술하는 바와 같이 선박의 추진용 엔진 또는 선박의 발전용 엔진 등의 연료가스로 이용되도록 마련될 수 있다. The
저장탱크(110)는 일반적으로 단열 처리되어 설치되나, 외부의 열 침입을 완전히 차단하는 것은 실질적으로 어려우므로, 저장탱크(110) 내부에는 액화천연가스가 자연적으로 기화하여 발생하는 증발가스가 존재하게 된다. 이러한 증발가스는 저장탱크(110)의 내부압력을 상승시켜 저장탱크(110)의 변형 및 폭발 등의 위험을 잠재하고 있으므로 증발가스를 저장탱크(110)로부터 제거할 필요성이 있다. 이에 따라 저장탱크(110) 내부에 발생된 증발가스는 본 발명의 실시 예와 같이 증발가스 공급라인(130)에 의해 엔진(10)의 연료가스로 이용될 수 있으며, 도면에는 도시하지 않았으나 저장탱크(110)의 상부에 마련되는 벤트마스트(미도시) 또는 GCU(Gas Combustion Unit, 미도시)로 공급하여 증발가스를 처리 또는 소모시킬 수도 있다.The
엔진(10)은 저장탱크(110)에 수용된 액화천연가스 및 증발가스 등의 연료가스를 공급받아 선박의 추진력을 발생시키거나 선박의 내부 설비 등의 발전용 전원을 발생시킬 수 있다. 일 예로 엔진(10)은 저압의 연료가스로 출력을 발생시킬 수 있는 DFDE 엔진이나, 중압의 연료가스로 출력을 발생시킬 수 있는 X-DF 엔진 등이 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 연료가스의 메탄가에 영향을 받는 엔진이라면 다양한 엔진으로 이루어지는 경우를 모두 포함한다.The
엔진(10)에 공급되는 연료가스가 천연가스인 경우에, 연료가스의 메탄가(Methane number)를 엔진(10)이 요구하는 조건 메탄가로 맞추어 공급해 주어야 한다. 천연가스는 주성분이 메탄(Methane)으로서, 메탄 외에도 에탄(Ethane), 프로판(Propane), 부탄(Butane) 등을 포함하는데 엔진(10)이 요구하는 조건 메탄가에 맞추어 연료가스를 공급해야 노킹(Knocking), 엔진 효율 저하, 엔진 피스톤의 마모를 방지할 수 있으며, 엔진(10)이 정상적인 출력을 발휘할 수 있기 때문이다. When the fuel gas supplied to the
액화가스 공급라인(120)은 저장탱크(110)에 수용 또는 저장된 액화천연가스를 엔진(10)에 연료가스로서 공급하도록 마련된다. 액화가스 공급라인(120)은 그 일단이 저장탱크(110)의 내부에 연결되어 마련되고, 타단은 후술하는 증발가스 공급라인(130)과 합류하여 엔진(10)에 연결되어 마련된다. 액화가스 공급라인(120)의 일단은 저장탱크(110) 내부의 하측에 배치될 수 있으며, 액화천연가스를 엔진(10) 측으로 공급하기 위해 송출펌프(123)가 마련될 수 있다. 이와는 달리, 송출펌프(123) 대신 저장탱크(110)에 압력생성장치(Pressure Build-up Unit, PBU)가 설치되어 저장탱크(110) 내부압력을 상승시켜 액화천연가스를 액화가스 공급라인(120)으로 공급하도록 마련될 수도 있다.The liquefied
액화가스 공급라인(120) 상에는 액화천연가스 및 후술하는 메탄가 조절라인(140)을 통해 공급된 재액화된 증발가스를 엔진(10)이 요구하는 조건에 맞추어 처리할 수 있도록 액화천연가스 및 재액화된 증발가스를 가압시키는 가압펌프(121) 및 가압된 연료가스를 기화시키는 기화기(122) 등을 구비할 수 있다.On the liquefied
증발가스 공급라인(130)은 저장탱크(110)에 발생된 증발가스를 엔진(10)에 연료가스로서 공급하도록 마련된다. 증발가스 공급라인(130)은 그 일단이 저장탱크(110)의 내부에 연결되어 마련되고, 타단은 액화가스 공급라인(120)과 합류하여 엔진(10)에 연결되어 마련된다. 증발가스 공급라인(130)의 일단은 저장탱크(110) 내부의 상측에 배치될 수 있으며, 증발가스를 엔진(10)이 요구하는 조건에 맞추어 처리할 수 있도록 압축부(131)를 구비할 수 있다.The boil-off
압축부(131)는 증발가스를 압축하는 하나 이상의 컴프레서(131a)와 압축되면서 가열된 증발가스를 냉각시키는 하나 이상의 쿨러(131b)를 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2에서는 2개의 컴프레서(131a)와 2개의 쿨러(131b)를 포함하는 다단 압축기의 경우로 도시되어 있으나, 컴프레서(131a)와 쿨러(131b)의 수는 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다. The compression unit 131 may include one or
한편 액화천연가스의 주성분인 메탄의 끓는 점은 섭씨 -161.5도로써, 천연가스의 기타 성분인 에탄(끓는 점 섭씨 -89도), 프로판(끓는 점 섭씨 -45도) 등에 비해 낮다. 따라서 저장탱크(110) 내부에서 액화천연가스가 자연적으로 기화되는 증발가스에는 상대적으로 메탄의 함유량이 많아지게 되고 이로써, 증발가스는 높은 메탄가를 가진다. 이에 따라 저장탱크(110)에 액화천연가스를 가득 실은 만선항해(Laden Voyage) 시에는 자연적으로 발생하는 증발가스의 발생량도 많아지므로 엔진(10)이 요구하는 적정 메탄가를 용이하게 맞출 수 있다. Meanwhile, the boiling point of methane, the main component of liquefied natural gas, is -161.5 degrees Celsius, which is lower than that of ethane (boiling point -89 degrees Celsius) and propane (boiling point -45 degrees Celsius), which are other components of natural gas. Accordingly, the evaporation gas in which the liquefied natural gas is naturally evaporated in the
그러나 반대로 저장탱크(110) 내부의 액화천연가스를 모두 소비한 이후 또는 하역한 이후인 공선항해(Ballast Voyage) 시에는 저장탱크(110) 내부에 액화천연가스의 저장량이 적으므로 자연적으로 발생하는 증발가스의 발생량 역시 감소하므로 연료가스의 메탄가가 감소하여 엔진(10)이 요구하는 적정 메탄가를 맞추기 어려운 문제점이 있다.However, on the contrary, in the case of ballast voyage after consuming all of the liquefied natural gas inside the
본 실시 예에서 설명하는 만선항해 및 공선항해는 각각 저장탱크(110)에 액화천연가스의 수용량에 기인하는 의미와 더불어, 별도의 장치 없이 액화천연가스와 증발가스를 혼합하여 엔진(10)에 공급하더라도 연료가스의 메탄가를 엔진(10)이 요구하는 조건 메탄가로 용이하게 맞출 수 있는 상태와, 별도의 장치 없이 액화천연가스와 증발가스를 엔진(10)에 공급할 경우 연료가스의 메탄가가 엔진(10)이 요구하는 조건 메탄가보다 낮은 경우를 각각 포함하는 포괄적인 개념으로 보아야 한다.In addition to the meaning due to the capacity of liquefied natural gas in the
메탄가 조절부는 증발가스 공급라인으로 분기되어 마련되는 메탄가 조절라인(140), 메탄가 조절라인(140)으로 공급된 증발가스를 재액화시키는 재액화장치(141), 재액화장치(141)에 의해 재액화된 증발가스를 저장하는 버퍼탱크(142), 버퍼탱크(142)에 저장된 재액화된 증발가스의 액화가스 공급라인(120)으로의 공급을 조절하는 공급조절장치(143)를 포함할 수 있다.The methane number control unit is re-liquefied by a methane
메탄가 조절라인(140)은 증발가스 공급라인(130)의 압축부(131) 전단과 액화가스 공급라인(120)의 가압펌프(121) 전단 사이를 연결하도록 마련될 수 있다. 메탄가 조절라인(140)의 입구 측은 증발가스 공급라인(130)으로부터 분기되어 마련되어, 증발가스 공급라인(130)을 통과하는 증발가스의 일부를 후술하는 재액화장치(141)로 공급할 수 있다. The
재액화장치(141)는 메탄가 조절라인(140)으로 공급되는 증발가스를 재액화시키도록 메탄가 조절라인(140) 상에 마련된다. 재액화장치(141)는 쿨러 등의 냉각장치 또는 냉매를 이용하는 냉매라인으로 이루어질 수 있다. 또한 저장탱크(110)로부터 공급되는 액화천연가스와 열교환하는 열교환기(241)로 이루어질 수도 있다. 이에 대해서는 도 2를 참조하여 후술하도록 한다. The
버퍼탱크(142)는 재액화장치(141)를 통과하여 재액화된 증발가스를 저장하도록 메탄가 조절라인(140) 상의 재액화장치(141)의 후단에 마련될 수 있다. 재액화장치(141) 및 버퍼탱크(142)는 만선항해 시 발생하는 상대적으로 높은 메탄가의 증발가스를 재액화 및 저장하고, 공선항해 시 연료가스의 메탄가가 낮은 경우에 재액화된 증발가스를 액화가스 공급라인(120)으로 공급하여 연료가스의 메탄가를 상승시키도록 한다. The
공급조절장치(143)는 메탄가 조절라인(140)에 마련되는 개폐밸브(143a) 및 액화가스 공급라인(120)을 통과하는 액화천연가스의 메탄가를 분석하는 가스 애널라이져(143b)를 포함할 수 있다. 공급조절장치(143)는 메탄가 조절라인(140)을 통과하여 액화가스 공급라인(120)으로 공급되는 재액화된 증발가스의 공급량을 조절하도록 메탄가 조절라인(140)과 액화가스 공급라인(120)이 합류하는 지점에 마련될 수 있다. The
개폐밸브(143a)는 버퍼탱크(142)의 출구 측 메탄가 조절라인(140)에 마련되어, 버퍼탱크(142)로부터 송출되어 액화가스 공급라인(120)으로 공급되는 재액화된 증발가스의 공급량을 조절할 수 있다. 개폐밸브(143a)는 작업자에 의해 수동적으로 개폐 작동되거나 후술하는 제어부(미도시)에 의해 자동적으로 개폐 작동되어 액화가스 공급라인(120)으로 공급되는 재액화된 증발가스의 유량을 제어할 수 있다.The opening/
구체적으로 만선항해 시에는 저장탱크(110)의 증발가스 발생량이 증가함에 따라 엔진(10)에 공급되는 연료가스의 메탄가를 엔진(10)이 요구하는 조건 메탄가로 용이하게 맞출 수 있음과 동시에, 엔진(10)에 공급되는 증발가스 외의 저장 가능한 여유분이 발생하게 된다. 따라서 만선항해 시에는 개폐밸브(143a)를 폐쇄하고, 상대적으로 높은 메탄가를 갖는 증발가스를 재액화장치(141)를 이용해 재액화시킨 후 버퍼탱크(142)에 저장하도록 한다. 또한 공선항해 시에는 개폐밸브(143a)를 개방하여 버퍼탱크(142)에 저장된 상대적으로 높은 메탄가를 갖는 재액화된 증발가스를 액화가스 공급라인(120)으로 공급함으로써, 엔진(10)으로 공급되는 연료가스의 메탄가를 조절할 수 있다.Specifically, during full sailing, the methane number of the fuel gas supplied to the
가스 애널라이져(143b)는 엔진(10)으로 공급되는 액화천연가스의 메탄가를 분석하도록 마련된다. 가스 애널라이져(143b)는 액화천연가스의 메탄 함유량을 분석할 수 있도록 메탄 검지기로 이루어질 수 있다. 도 1 및 도 2에서는 가스 애널라이져(143b)가 액화가스 공급라인 및 메탄가 조절라인(140)이 합류하는 지점에 설치된 것으로 도시되어 있으나, 정확한 분석을 위해 엔진(10)으로 공급되기 직전의 액화가스 공급라인 상에 마련될 수도 있다. 가스 애널라이져(143b)는 연료가스의 메탄가를 일정 주기로 또는 연속적으로 분석하여 메탄가 데이터를 선박의 탑승자 또는 제어부(미도시)로 송출할 수 있다.The
제어부(미도시)는 개폐밸브(143a)의 개폐 작동을 조절하도록 마련될 수 있다. 제어부는 가스 애널라이져(143b)로부터 수신된 메탄가 데이터를 기 입력된 조건 메탄가와 비교한 후 개폐밸브(143a)의 개폐 작동을 제어할 수 있다. 제어부는 이외에도 전술한 압축부(131) 또는 가압펌프(121) 등의 기타 구성의 작동을 총괄적으로 제어하는 시스템으로 이루어질 수 있으며, 자동화시스템에 의해 엔진(10)에 공급되는 연료가스의 공급량 및 메탄가를 종합적으로 분석 및 제어하도록 마련될 수 있다.The control unit (not shown) may be provided to control the opening/closing operation of the on/off
이하에서는 본 발명의 변형된 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템에 대해 설명한다. Hereinafter, a fuel gas supply system according to a modified embodiment of the present invention will be described.
도 2는 본 발명의 변형된 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템(200)을 나타내는 개념도로서, 도 2를 참조하면, 메탄가 조절부에 포함되는 재액화장치(141)는 열교환기(241)로 이루어질 수 있다.2 is a conceptual diagram showing a fuel
열교환기(241)는 메탄가 조절라인(140)을 통과하는 증발가스와 액화가스 공급라인을 통과하는 액화천연가스를 상호 열교환함으로써, 메탄가 조절라인(140)으로 공급된 증발가스를 재액화시킨다. 별도의 쿨러 등의 냉각장치 또는 냉매라인 없이 액화가스 공급라인(120)과의 열교환을 통해 증발가스를 용이하게 재액화시킬 수 있으므로, 구성이 단순화되고 설비 구축 비용이 저감되므로 운용의 효율성을 도모할 수 있게 된다. 또한 도면에는 도시하지 않았으나, 버퍼탱크(142) 내부에 발생되는 증발가스를 억제하기 위해 버퍼탱크(142) 내부에는 별도의 스프레이 노즐 또는 냉각장치(미도시)를 추가적으로 구비할 수 있다.The
이하에서는 본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템의 작동에 대해 설명한다.Hereinafter, an operation of the fuel gas supply system according to an embodiment of the present invention will be described.
만선항해 시에는 저장탱크(110) 내부에 액화천연가스의 수용량이 많으므로 증발가스의 발생량도 많은 상태이다. 이에 따라 상대적으로 높은 메탄가를 갖는 증발가스에 의해 엔진(10)에 공급되는 연료가스의 메탄가는 엔진(10)이 요구하는 조건 메탄가에 용이하게 맞출 수 있으며, 엔진(10)에 공급되는 증발가스 외에 저장 가능한 여유분이 발생하게 된다. 이 때 메탄가 조절라인(140)의 개폐밸브(143a)를 폐쇄하고, 증발가스 공급라인(120)을 통과하는 증발가스의 일부를 메탄가 조절라인(140)으로 공급하여 재액화장치(141) 또는 열교환기(241)를 거쳐 재액화시키며, 재액화된 증발가스는 버퍼탱크(142)에 저장하도록 한다. During full sailing, the
저장탱크(110) 내부의 액화천연가스를 하역하거나 모두 소비하여 저장탱크(110) 내부의 액화천연가스의 수용량이 적어지는 공선항해의 경우에는 증발가스 발생량 역시 감소한다. 이에 따라 엔진(10)에 공급되는 연료가스의 메탄가는 엔진(10)이 요구하는 조건 메탄가 보다 낮아지게 된다. 이 때는 개폐밸브(143a)를 개방하여, 버퍼탱크(142)에 저장해 놓은 상대적으로 높은 메탄가의 재액화된 증발가스를 액화가스 공급라인(120)으로 공급하여 액화천연가스와 혼합하여 엔진(10)으로 공급하도록 한다. 재액화된 증발가스는 액화천연가스와 비교하여 상대적으로 메탄가가 높으므로, 재액화된 증발가스와 액화천연가스를 혼합하여 엔진(10)으로 공급함으로써, 연료가스의 메탄가를 상승시켜준다. 가스 애널라이져(143b)는 엔진(10)으로 공급되는 연료가스 특히 액화천연가스의 메탄가를 분석하고, 분석된 메탄가 데이터를 선박의 탑승자 또는 제어부로 송출한다. 선박의 탑승자 또는 제어부는 수신받은 메탄가 데이터와 엔진(10)이 요구하는 기 입력된 조건 메탄가를 비교하여 개폐밸브(143a)의 개폐 작동을 제어하여 연료가스의 메탄가를 조절하게 된다.In the case of aerial sailing in which the capacity of the liquefied natural gas in the
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템(100, 200)은 연료가스의 메탄가를 엔진(10)이 요구하는 조건 메탄가에 맞추어 효과적으로 조절할 수 있는 효과를 가진다. The fuel
나아가, 엔진(10)의 효율을 향상시키고 엔진(10)의 노킹, 피스톤의 마모 등 엔진(10)에 가해지는 부하를 최소화하여 엔진(10)의 내구성 및 수명을 향상시킬 수 있으며, 단순한 구조로써 연료가스의 메탄가를 용이하게 조절할 수 있으므로 설비 구축을 위한 비용을 절감하고, 효율적인 설비 운용이 가능해지는 효과를 가진다.Further, it is possible to improve the efficiency of the
이상 실시 예에서는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 일 예로서, 액화천연가스 및 이로부터 발생하는 증발가스를 적용하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 액화에탄 등이 적용되는 경우에도 동일한 기술적 사상으로 동일하게 이해되어야 한다.In the above embodiments, as an example for aiding understanding of the present invention, the liquefied natural gas and the evaporative gas generated therefrom have been described, but are not limited thereto, and even when liquefied ethane, etc. Must be understood.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings, but this is only exemplary, and those of ordinary skill in the art can recognize that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. You can understand. Therefore, the true scope of the present invention should be determined only by the appended claims.
10: 엔진 100, 200: 연료가스 공급시스템
110: 저장탱크 120: 액화가스 공급라인
121: 가압펌프 122: 기화기
130: 증발가스 공급라인 131: 압축부
140: 메탄가 조절라인 141: 재액화장치
142: 버퍼탱크 143: 공급조절장치
143a: 개폐밸브 143b: 가스 애널라이져
241: 열교환기10:
110: storage tank 120: liquefied gas supply line
121: pressure pump 122: carburetor
130: boil-off gas supply line 131: compression unit
140: methane number control line 141: reliquefaction device
142: buffer tank 143: supply control device
143a: on-off
241: heat exchanger
Claims (6)
상기 저장탱크의 액화가스를 엔진으로 공급하는 액화가스 공급라인;
상기 저장탱크의 증발가스를 상기 엔진으로 공급하는 증발가스 공급라인; 및
상기 엔진이 요구하는 연료가스의 조건 메탄가에 맞추어 연료가스를 공급할 수 있도록 상기 연료가스의 메탄가를 조절하는 메탄가 조절부를 포함하고,
상기 메탄가 조절부는
상기 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 마련되며 상기 액화가스 공급라인과 연결되는 메탄가 조절라인과, 상기 메탄가 조절라인으로 공급되는 증발가스를 액화시키는 재액화장치와, 상기 재액화장치를 거쳐 액화된 상대적으로 높은 메탄가를 갖는 증발가스를 저장하는 버퍼탱크와, 상기 버퍼탱크 내에 저장된 상대적으로 높은 메탄가를 갖는 재액화된 증발가스의 상기 액화가스 공급라인으로의 공급량을 조절하는 공급조절장치를 포함하고,
상기 공급조절장치는
상기 메탄가 조절라인 상에서 상기 버퍼탱크의 출구 측에 마련되는 개폐밸브와, 상기 엔진으로 공급되는 연료가스의 메탄가를 분석하는 가스 애널라이져를 포함하고, 상기 개폐밸브는
상기 가스 애널라이져로부터 분석된 메탄가 데이터에 따라 작동이 조절되는 연료가스 공급시스템.A storage tank for accommodating fuel gas consisting of liquefied gas and boil-off gas;
A liquefied gas supply line for supplying the liquefied gas from the storage tank to the engine;
A boil-off gas supply line for supplying boil-off gas from the storage tank to the engine; And
A methane number control unit for adjusting the methane number of the fuel gas so as to supply the fuel gas according to the methane number of the fuel gas condition required by the engine,
The methane number control unit
A methane number control line provided to be branched from the boil-off gas supply line and connected to the liquefied gas supply line, a re-liquefaction device for liquefying the boil-off gas supplied to the methane number control line, and relatively liquefied through the re-liquefaction device A buffer tank for storing the boil-off gas having a high methane number, and a supply control device for controlling a supply amount of the re-liquefied boil-off gas having a relatively high methane number stored in the buffer tank to the liquefied gas supply line,
The supply control device
An on/off valve provided at an outlet side of the buffer tank on the methane number control line, and a gas analyzer for analyzing the methane number of fuel gas supplied to the engine, wherein the on/off valve
A fuel gas supply system whose operation is controlled according to the methane number data analyzed from the gas analyzer.
상기 재액화장치는
상기 메탄가 조절라인을 통과하는 증발가스와 상기 액화가스 공급라인을 통과하는 액화천연가스를 상호 열교환하는 열교환기를 포함하는 연료가스 공급시스템.
The method of claim 1,
The reliquefaction device
A fuel gas supply system including a heat exchanger for mutually exchanging the boil-off gas passing through the methane gas control line and the liquefied natural gas passing through the liquefied gas supply line.
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