KR102203743B1 - Boil-Off Gas Treatment System and Method for Ship - Google Patents

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Abstract

선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법이 제공된다. 본 발명의 선박의 증발가스 처리 시스템은, 주엔진과 상기 주엔진보다 저압인 연료를 공급받는 발전엔진이 마련된 선박에서, 상기 선박의 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 압축가스의 일부를 공급받아, 상기 저장탱크로부터 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각시키는 열교환기; 상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 추가 냉각하는 후냉각기; 및 상기 열교환기 및 후냉각기를 거쳐 냉각된 상기 압축가스를 재액화시키는 재액화부;를 포함하되, 상기 후냉각기에서 추가 냉각된 상기 압축가스 일부가 분기되어 감압 후 상기 열교환기를 거쳐 상기 발전엔진으로 공급되고, 상기 후냉각기 및 재액화부를 거쳐 재액화된 가스에서 발생하는 플래시 가스가 상기 후냉각기에 냉매로 공급되는 것을 특징으로 한다. A ship's boil-off gas treatment system and method are provided. In the ship's boil-off gas treatment system of the present invention, in a ship equipped with a main engine and a power generation engine receiving fuel at a lower pressure than the main engine, the main engine is supplied with the boil-off gas generated from the liquefied gas stored in the storage tank of the ship. A compressor that compresses at the fuel supply pressure of the engine; A heat exchanger for receiving part of the compressed gas compressed by the compressor and cooling it by heat exchange with the uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor from the storage tank; A post cooler for receiving the compressed gas cooled by the heat exchanger and further cooling it; And a re-liquefaction unit for re-liquefying the compressed gas cooled through the heat exchanger and the post-cooler, wherein a part of the compressed gas further cooled in the post-cooler is branched, depressurized, and then supplied to the power generation engine through the heat exchanger. And a flash gas generated from the gas reliquefied through the aftercooler and the reliquefaction unit is supplied as a refrigerant to the aftercooler.

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 선박에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)를 증발가스 자체의 냉열로 재액화시키는 증발가스 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a boil-off gas treatment system and method for re-liquefying boil-off gas (BOG) generated from liquefied gas stored in a ship with cold heat of the boil-off gas itself.

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 -162℃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 -162°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 -162℃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 -162°C at normal pressure, liquefied natural gas is sensitive to temperature changes and is easily evaporated. For this reason, the storage tank storing liquefied natural gas is insulated, but external heat is continuously transmitted to the storage tank. -Off Gas, BOG) occurs.

증발가스는 일종의 손실로서 수송효율에서 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 DFDE, X-DF 엔진, ME-GI 엔진 등의 가스연료엔진이 있다.Meanwhile, among engines generally used in ships, gas-fueled engines such as DFDE, X-DF engine, and ME-GI engine are used as engines that can use natural gas as fuel.

DFDE은, 4행정으로 구성되며, 비교적 저압인 5.5 barg 정도의 압력을 가지는 천연가스를 연소공기 입구에 주입하여, 피스톤이 올라가면서 압축을 시키는 오토 사이클(Otto Cycle)을 채택하고 있다.DFDE is composed of four strokes, and adopts an Otto Cycle in which natural gas with a relatively low pressure of 5.5 barg is injected into the inlet of the combustion air, and the piston rises to compress it.

X-DF 엔진은, 2행정으로 구성되고, 16 barg 정도의 천연가스를 연료로 사용하며, 오토 사이클을 채택하고 있다.The X-DF engine consists of two strokes, uses 16 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 종래의 선박용 증발가스 처리 시스템에서, 주 엔진(ME)과 발전 엔진(GE)이 구비된 경우, 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스는 압축기(10)에서 압축하여 주엔진의 연료로 공급하고, 발전 엔진의 연료공급압력이 주엔진보다 낮은 경우 압축기(10)의 일부 압축 과정을 거친 증발가스를 중간에서 분기하여 발전 엔진(GE)의 연료로 공급한다.In the conventional boil-off gas treatment system for ships as shown in FIG. 1, when the main engine ME and the power generation engine GE are provided, the boil-off gas discharged from the storage tank T is compressed by the compressor 10 It is supplied as fuel of the main engine, and when the fuel supply pressure of the power generation engine is lower than that of the main engine, the boil-off gas that has undergone a partial compression process of the compressor 10 is branched from the middle and supplied as fuel of the power generation engine GE.

압축기(10)로 공급된 증발가스 중 주엔진 및 발전 엔진의 연료로 공급되고 남은 잉여 증발가스는 열교환기(20)로 공급되어, 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스와 열교환을 통해 냉각된다.Among the boil-off gas supplied to the compressor 10, the remaining boil-off gas is supplied as fuel for the main engine and power generation engine, and the remaining boil-off gas 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.

이와 같이 별도의 냉매 없이 증발가스 자체를 냉매로 사용하여 증발가스를 재액화시키는 방법으로, 압축기에 의해 압축시킨 증발가스를, 압축기에 의해 압축되기 전의 증발가스와 열교환시켜 냉각시킨 후 J-T 밸브 등에 의해 팽창시켜 증발가스의 일부를 재액화시키는 시스템을 본 출원인은 PRS(Partial Re-liquefaction System)라고 명명하였다.In this way, the boil-off gas is reliquefied by using the boil-off gas itself as a refrigerant without a separate refrigerant. The boil-off gas compressed by the compressor is heat-exchanged with the boil-off gas before being compressed by the compressor to cool it, and then expand it by a JT valve. The present applicant named a system for re-liquefying a part of the boil-off gas by making it a PRS (Partial Re-liquefaction System).

본 발명은 여기서 더 나아가, PRS를 개량하여 더욱 효과적으로 증발가스를 냉각하여 재액화 성능을 높이고 증발가스를 처리할 수 있는 시스템을 제안하고자 한다. The present invention further improves the PRS to more effectively cool the boil-off gas to increase the reliquefaction performance and to propose a system capable of treating the boil-off gas.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 주엔진과 상기 주엔진보다 저압인 연료를 공급받는 발전엔진이 마련된 선박에서, According to an aspect of the present invention for solving the above-described problem, in a ship provided with a main engine and a power generation engine receiving fuel at a lower pressure than the main engine,

상기 선박의 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 압축기; A compressor that receives boil-off gas generated from the liquefied gas stored in the storage tank of the ship and compresses it at the fuel supply pressure of the main engine;

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

상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 추가 냉각하는 후냉각기; 및A post cooler for receiving the compressed gas cooled by the heat exchanger and further cooling it; And

상기 열교환기 및 후냉각기를 거쳐 냉각된 상기 압축가스를 재액화시키는 재액화부;를 포함하되, Including; a reliquefaction unit for re-liquefying the compressed gas cooled through the heat exchanger and the post-cooler,

상기 후냉각기에서 추가 냉각된 상기 압축가스 일부가 분기되어 감압 후 상기 열교환기를 거쳐 상기 발전엔진으로 공급되고, Part of the compressed gas further cooled in the aftercooler is branched and supplied to the power generation engine through the heat exchanger after decompression,

상기 후냉각기 및 재액화부를 거쳐 재액화된 가스에서 발생하는 플래시 가스가 상기 후냉각기에 냉매로 공급되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템이 제공된다. There is provided a boil-off gas treatment system for a ship, characterized in that the flash gas generated from the gas reliquefied through the after-cooler and the re-liquefied unit is supplied as a refrigerant to the after-cooler.

바람직하게는 상기 재액화부는, 상기 열교환기 및 후냉각기를 거쳐 냉각된 상기 압축가스를 감압하여 추가 냉각하는 감압장치; 및 상기 감압장치에서 감압된 상기 압축가스를 공급받아 기액분리하는 기액분리기;를 포함할 수 있다. Preferably, the reliquefaction unit includes: a decompression device for further cooling by decompressing the compressed gas cooled through the heat exchanger and the post cooler; And a gas-liquid separator for gas-liquid separation by receiving the compressed gas depressurized by the decompression device.

바람직하게는 시스템은, 상기 후냉각기 후단에서 분기되어 상기 발전엔진으로 공급될 상기 압축가스를 감압하여 상기 열교환기로 공급하는 팽창장치;를 더 포함하며, 상기 열교환기에서는 상기 압축기에서 압축된 상기 압축가스, 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스, 후냉각기 후단에서 분기되어 상기 팽창장치에서 감압된 증발가스의 세 흐름이 열교환될 수 있다. Preferably, the system further includes an expansion device branched from the rear end of the post cooler to depressurize the compressed gas to be supplied to the power generation engine and supply the compressed gas to the heat exchanger, wherein in the heat exchanger, the compressed gas compressed by the compressor. , Three flows of the uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor and the boil-off gas branched from the rear end of the post-cooler and depressurized by the expansion device may be heat-exchanged.

바람직하게는, 상기 기액분리기에서 분리된 플래시 가스는 상기 후냉각기로 도입되어 열교환된 후, 상기 저장탱크로부터 상기 열교환기로 도입되는 상기 미압축 증발가스에 합류되고, 분리된 액체는 상기 저장탱크로 저장될 수 있다. Preferably, the flash gas separated in the gas-liquid separator is introduced into the post cooler and heat-exchanged, and then joined to the uncompressed evaporative gas introduced into the heat exchanger from the storage tank, and the separated liquid is stored in the storage tank. Can be.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 주엔진과 상기 주엔진보다 저압인 연료를 공급받는 발전엔진이 마련된 선박에서, According to another aspect of the present invention, in a ship provided with a main engine and a power generation engine receiving fuel at a lower pressure than the main engine,

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

상기 증발가스 공급라인에 마련되며 상기 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 압축기; A compressor provided in the boil-off gas supply line and receiving boil-off gas generated from the liquefied gas and compressing it at a fuel supply pressure of the main engine;

상기 압축기의 하류에서 상기 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 상기 저장탱크로 연결되며, 상기 주엔진의 연료로 공급되고 남는 증발가스를 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각하여 재액화하여 상기 저장탱크로 재저장하는 재액화 라인; A downstream of the compressor is branched from the boil-off gas supply line and connected to the storage tank, and the boil-off gas supplied as fuel of the main engine is cooled by heat exchange with the uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor and reliquefied. A reliquefaction line for restoring into a storage tank;

상기 재액화 라인에 마련되며 상기 압축기에서 압축된 압축가스를 공급받아 상기 저장탱크로부터 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각시키는 열교환기; A heat exchanger provided in the reliquefaction line and configured to receive compressed gas compressed by the compressor and cool it by heat exchange with uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor from the storage tank;

상기 재액화 라인에 마련되며 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 추가 냉각하는 후냉각기;및A post cooler provided in the reliquefaction line and receiving the compressed gas cooled by a heat exchanger for additional cooling; And

상기 후냉각기의 후단에서 상기 재액화 라인으로부터 분기되어 상기 발전엔진으로 연결되는 분기라인;을 포함하며, A branch line branched from the reliquefaction line at the rear end of the aftercooler and connected to the power generation engine; and

상기 분기라인은 상기 열교환기를 거쳐 상기 발전엔진으로 연결되고, The branch line is connected to the power generation engine through the heat exchanger,

상기 후냉각기에서는 재액화된 가스에서 발생하는 플래시 가스를 냉매로 상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스가 추가 냉각되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템이 제공된다. In the aftercooler, there is provided a boil-off gas treatment system for a ship, wherein the compressed gas cooled in the heat exchanger is additionally cooled by using flash gas generated from the reliquefied gas as a refrigerant.

바람직하게는 시스템은, 상기 분기라인에 마련되어 상기 후냉각기 후단에서 분기되어 상기 발전엔진으로 공급될 상기 압축가스를 감압하여 상기 열교환기로 공급하는 팽창장치;를 더 포함할 수 있다. Preferably, the system may further include an expansion device provided in the branch line and branched at a rear end of the post cooler to depressurize the compressed gas to be supplied to the power generation engine and supply it to the heat exchanger.

바람직하게는 상기 재액화 라인에는, 상기 열교환기 및 후냉각기를 거쳐 냉각된 상기 압축가스를 감압하여 추가 냉각하는 감압장치; 및 상기 감압장치에서 감압된 상기 압축가스를 공급받아 기액분리하는 기액분리기;가 마련될 수 있다. Preferably, the reliquefaction line includes: a decompression device for further cooling by decompressing the compressed gas cooled through the heat exchanger and the post cooler; And a gas-liquid separator for gas-liquid separation by receiving the compressed gas depressurized by the decompression device.

바람직하게는, 상기 기액분리기로부터 상기 후냉각기를 거쳐 상기 증발가스 공급라인의 전단으로 연결되는 플래시 가스라인;을 더 포함하여, 상기 기액분리기에서 분리된 플래시 가스는 상기 후냉각기에서 열교환된 후, 상기 저장탱크로부터 상기 열교환기로 도입되는 상기 미압축 증발가스에 합류될 수 있다. Preferably, a flash gas line connected from the gas-liquid separator to the front end of the boil-off gas supply line through the after-cooler; further comprising, after the flash gas separated in the gas-liquid separator is heat-exchanged in the post cooler, the It may be joined to the uncompressed boil-off gas introduced from the storage tank to the heat exchanger.

바람직하게는, 상기 열교환기에서는 상기 압축기에서 압축되어 상기 재액화 라인을 따라 분기된 상기 압축가스, 상기 증발가스 공급라인을 따라 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스, 상기 팽창장치에서 감압 후 상기 분기라인을 따라 상기 발전엔진으로 공급될 증발가스의 세 흐름이 열교환되고, 상기 후냉각기에서는 상기 열교환기에서 냉각된 상기 재액화 라인의 상기 압축가스, 상기 기액분리기에서 분리된 상기 플래시 가스라인의 플래시 가스가 열교환될 수 있다. Preferably, in the heat exchanger, the compressed gas compressed by the compressor and branched along the reliquefaction line, the uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor along the boil-off gas supply line, and the branch after depressurization in the expansion device Three flows of boil-off gas to be supplied to the power generation engine are heat-exchanged along a line, and in the post-cooler, the compressed gas of the reliquefaction line cooled in the heat exchanger, and the flash gas of the flash gas line separated by the gas-liquid separator Can be heat exchanged.

바람직하게는, 상기 분기라인에서 마련되어 상기 증발가스를 상기 발전엔진의 연료공급 온도로 가열하는 연료히터;를 더 포함하고, 상기 분기라인으로 분기되어 감압된 상기 증발가스는 상기 열교환기에서 열교환으로 가열된 후 상기 연료히터에서 추가가열되어 상기 발전엔진으로 공급될 수 있다. Preferably, a fuel heater provided in the branch line to heat the boil-off gas to the fuel supply temperature of the power generation engine; further comprising, the boil-off gas branched to the branch line and reduced pressure is heated by heat exchange in the heat exchanger After being heated, it may be additionally heated in the fuel heater and supplied to the power generation engine.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 주엔진과 상기 주엔진보다 저압인 연료를 공급받는 발전엔진이 마련된 선박에서, According to another aspect of the present invention, in a ship provided with a main engine and a power generation engine receiving fuel at a lower pressure than the main engine,

상기 선박에서 액화가스를 저장하는 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 압축기로 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축하고, Compressing the boil-off gas generated from the storage tank storing the liquefied gas in the ship with a compressor at the fuel supply pressure of the main engine,

상기 압축기에서 압축된 증발가스 중 상기 주엔진의 연료로 공급되고 남는 증발가스는 상기 압축기로 도입될 미압축 증발가스와 열교환기에서 열교환으로 냉각하고, 감압으로 추가 냉각하고 재액화하여 상기 저장탱크로 재저장하되, Among the boil-off gas compressed by the compressor, the remaining boil-off gas is supplied to the fuel of the main engine, and the remaining boil-off gas is cooled by heat exchange in a heat exchanger with the uncompressed boil-off gas to be introduced into the compressor, further cooled under reduced pressure, and reliquefied to the storage tank. Save again,

재액화될 상기 증발가스는 열교환기에서 냉각된 후 감압에 앞서, 재액화된 가스로부터 분리된 플래시 가스를 냉매로 하여 후냉각기에서 열교환으로 추가 냉각되고, The boil-off gas to be reliquefied is cooled in a heat exchanger and then further cooled by heat exchange in a post cooler using flash gas separated from the reliquefied gas as a refrigerant before decompression,

상기 후냉각기의 후단에서 재액화될 상기 증발가스 일부를 분기하여 감압하고 상기 열교환기를 거쳐 상기 발전엔진으로 공급하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 방법이 제공된다. There is provided a method for treating boil-off gas of a ship, characterized in that a part of the boil-off gas to be reliquefied at a rear end of the after-cooler is branched, decompressed, and supplied to the power generation engine through the heat exchanger.

본 발명의 시스템에서는 열교환기에서 냉각된 후 재액화될 증발가스를, 재액화 가스에서 발생하는 플래시 가스(flash gas)의 냉열로 추가 냉각함으로써 재액화 성능을 높이고, 증발가스를 효과적으로 처리할 수 있다. 또한, 압축 및 냉각되어 재액화될 증발가스 일부를 감압하여 열교환기를 거쳐 발전엔진으로 공급함으로써 열교환기의 냉매를 추가 확보하여 열교환기의 냉각 성능을 높여 재액 성능을 높일 수 있다. In the system of the present invention, the boil-off gas to be reliquefied after being cooled in a heat exchanger is further cooled by cold heat of flash gas generated from the re-liquefied gas, thereby enhancing re-liquefaction performance and effectively treating the boil-off gas. . In addition, a part of the evaporated gas to be compressed and cooled to be reliquefied is decompressed and supplied to the power generation engine through a heat exchanger, thereby securing additional refrigerant in the heat exchanger, thereby enhancing the cooling performance of the heat exchanger, thereby increasing the re-liquid performance.

이와 같이, 발전엔진으로 공급될 증발가스의 냉열 및 플래시 가스의 냉열을 이용하여 재액화될 가스는 효과적으로 냉각하면서, 발전엔진에 공급될 증발가스는 가열할 수 있어, 시스템의 에너지 효율을 높이고 증발가스의 재액화 성능을 높일 수 있고, 증발가스를 효과적으로 처리하여 선박의 안전을 확보할 수 있다.In this way, the gas to be reliquefied can be effectively cooled by using the cold heat of the boil-off gas to be supplied to the power generation engine and the cold heat of the flash gas, while the boil-off gas to be supplied to the power generation engine can be heated, thereby increasing the energy efficiency of the system and It can improve the re-liquefaction performance and secure the safety of the ship by effectively treating the boil-off gas.

도 1은 종래의 증발가스 처리 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 기본 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제1 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 a basic embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram of a system for treating boil-off gas of a ship according to a first embodiment of the present invention.

본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the object 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 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.Hereinafter, the configuration and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, in adding reference numerals to elements of each drawing, it should be noted that only the same elements are marked with the same numerals as possible, even if they are indicated on different drawings.

이하 본 발명에서의 선박은, 액화가스 및 액화가스에서 발생하는 증발가스를 추진용 또는 발전용 엔진의 연료로 사용할 수 있는 엔진이 설치되거나 액화가스 또는 증발가스를 선내 기관의 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 ship in the present invention is all types of engines that can use liquefied gas and boil-off gas generated from liquefied gas as fuel for propulsion or power generation engines, or use liquefied gas or boil-off gas as fuel for onboard engines. These ships include LNG carriers, liquid hydrogen carriers, and ships with self-propelled capabilities such as LNG Regasification Vessels (RVs), LNG Floating Production Storage Offloading (FPSO), and LNG Floating Storage Regasification Units (FSRU). ), but may also include offshore structures that are floating on the sea.

또한, 본 발명에서 액화가스는, 가스를 저온으로 액화시켜 수송할 수 있고, 저장된 상태에서 증발가스가 발생하며 엔진 등의 연료로 사용될 수 있는 모든 종류의 액화가스를 포함할 수 있다. 이러한 액화가스는 예를 들어 LNG(Liquefied Natural Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같은 액화석유화학가스일 수 있다. 다만, 후술하는 실시예에서는 대표적인 액화가스 중 하나인 LPG가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.In addition, in the present invention, the liquefied gas may be transported by liquefying the gas at a low temperature, generating boil-off gas in a stored state, and may include all kinds of liquefied gas that can be used as fuel such as an engine. These liquefied gases are, for example, liquefied petrochemicals such as LNG (Liquefied Natural Gas), LEG (Liquefied Ethane Gas), LPG (Liquefied Petroleum Gas), Liquefied Ethylene Gas, and Liquefied Propylene Gas. It can be gas. However, in the embodiments to be described later, LPG, which is one of the representative liquefied gases, is applied as an example.

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 기본 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템을 개략적으로 도시하였고, 도 3에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템을 개략적으로 도시하였다.FIG. 2 schematically shows the boil-off gas treatment system of the ship according to the basic embodiment of the present invention, and FIG. 3 schematically shows the boil-off gas treatment system of the ship according to the first embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 실시예들의 시스템은, 선박의 저장탱크(T)에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 선박에 마련된 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 압축기(100)와, 압축기에서 압축된 압축가스의 일부를 공급받아, 저장탱크로부터 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각시키는 열교환기(200)와, 열교환기에서 냉각된 압축가스를 공급받아 추가 냉각하는 후냉각기(300)와, 열교환기 및 후냉각기를 거쳐 냉각된 압축가스를 재액화시키는 재액화부(400)를 포함하는 시스템이다. As shown in FIGS. 2 and 3, the system of the present exemplary embodiment receives the boil-off gas generated from the liquefied gas stored in the storage tank T of the ship and compresses it at the fuel supply pressure of the main engine provided on the ship ( 100), a heat exchanger 200 that receives part of the compressed gas compressed by the compressor and cools it by heat exchange with the uncompressed evaporated gas to be supplied from the storage tank to the compressor, and the compressed gas cooled by the heat exchanger. It is a system including a cooling post-cooler 300, a heat exchanger and a re-liquefaction unit 400 for re-liquefying the compressed gas cooled through the post-cooler.

즉, 본 기본 실시예 및 제1 실시예의 시스템은, 재액화될 증발가스를 열교환기(200)에서 냉각시킨 후 후냉각기(300)에서 추가 냉각한 후 재액화부로 도입되도록 구성한 것이다. That is, the system of the present basic embodiment and the first embodiment is configured such that the boil-off gas to be reliquefied is cooled in the heat exchanger 200 and then further cooled in the post cooler 300 and then introduced into the reliquefaction unit.

저장탱크에서 발생한 증발가스는 압축기로 도입되어 압축된다. 압축기(100)는 복수의 컴프레서와 중간 냉각기가 번갈아 배치되며 이들을 순차로 거쳐 증발가스를 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 다단 압축기로 마련될 수 있다. The boil-off gas generated from the storage tank is introduced into a compressor and compressed. The compressor 100 may be provided as a multi-stage compressor in which a plurality of compressors and intermediate coolers are alternately arranged, and through these in sequence, compressing the boil-off gas to the fuel supply pressure of the main engine.

압축기는 증발가스를 압축하여 주엔진으로 연료공급압력으로, 예를 들어 DF 엔진이 마련된 경우라면 5.5 barg, X-DF 엔진이 마련된 경우라면 16 barg, ME-GI 엔진이 마련된 경우는 300 barg로 압축할 수 있다. 다단 압축기를 구성하는 컴프레서 및 중간 냉각기의 갯수는 주엔진의 연료공급압력에 따라 변경할 수 있다. The compressor compresses the boil-off gas to the fuel supply pressure to the main engine, for example, 5.5 barg if a DF engine is provided, 16 barg if an X-DF engine is provided, and 300 barg if a ME-GI engine is provided. can do. The number of compressors and intermediate coolers constituting the multi-stage compressor can be changed according to the fuel supply pressure of the main engine.

선박 규정상 엔진으로 연료를 공급하는 압축기는, 비상 상황을 대비하여 리던던시(Redundancy) 설계를 하여야 하는데, 리던던시 설계란, 어느 한 대를 고장, 유지보수 등의 이유로 사용할 수 없을 때 다른 한 대를 대신 사용 할 수 있도록 설계하는 것을 의미한다. 이를 위해 본 실시예들의 도면에서 압축기는 한 세트만 도시하였으나 복수로 마련된 것일 수 있다.According to ship regulations, the compressor that supplies fuel to the engine must be designed with redundancy in case of an emergency. Redundancy design means that when one cannot be used for reasons such as failure or maintenance, the other is replaced. It means designing to be usable. To this end, although only one set of compressors is shown in the drawings of the present embodiments, a plurality of compressors may be provided.

압축기(100)에서 압축된 압축가스는 주엔진(ME)의 연료로 공급되고, 연료 공급 후 남는 증발가스는 재액화될 수 있다. 재액화될 증발가스는 저장탱크에서 공급되는 미압축 증발가스와 열교환을 통해 냉각된 후 후냉각기, 재액화부를 거쳐 재액화되어 저장탱크로 저장된다. The compressed gas compressed by the compressor 100 is supplied as fuel of the main engine ME, and the remaining boil-off gas after the fuel supply may be reliquefied. The boil-off gas to be re-liquefied is cooled through heat exchange with the uncompressed boil-off gas supplied from the storage tank, and then re-liquefied through a post cooler and a re-liquefied unit and stored in a storage tank.

주엔진(ME)보다 저압 연료를 공급받는 발전엔진(GE)이 구비된 경우, 다단으로 된 압축기(100)의 중간단에서 일부 압축된 가스를 분기하여 발전엔진(GE)으로 공급할 수 있다. When a power generation engine GE that receives fuel at a lower pressure than the main engine ME is provided, some compressed gas may be branched from the intermediate stage of the multi-stage compressor 100 and supplied to the power generation engine GE.

재액화부(400)는, 열교환기 및 후냉각기를 거쳐 냉각된 압축가스를 감압하여 추가 냉각하는 감압장치(410)와, 감압장치에서 감압된 압축가스를 공급받아 기액분리하는 기액분리기(420)를 포함한다. The reliquefaction unit 400 includes a decompression device 410 for additionally cooling by decompressing the compressed gas cooled through a heat exchanger and a post-cooler, and a gas-liquid separator 420 for gas-liquid separation by receiving the compressed gas depressurized by the decompression device. Include.

감압장치(410)는 압축 및 냉각된 증발가스를 단열팽창시켜 냉각하는 팽창기 또는 줄-톰슨 밸브 등의 팽창밸브로 구성될 수 있다.The decompression device 410 may be configured as an expander or an expansion valve such as a Joule-Thomson valve for adiabatic expansion of compressed and cooled evaporated gas to cool it.

압축기, 열교환기, 후냉각기, 감압장치를 거쳐 압축, 냉각 및 팽창냉각된 증발가스는 전부 또는 일부가 재액화되어 기액분리기로 도입된다.The compressed, cooled, and expanded-cooled boil-off gas through a compressor, heat exchanger, post-cooler, and decompression device is completely or partially reliquefied and introduced into a gas-liquid separator.

기액분리기(420)에서 분리된 기체는 후냉각기(300)로 도입되어 열교환된 후, 저장탱크로부터 열교환기로 도입되는 미압축 증발가스에 합류된다. The gas separated by the gas-liquid separator 420 is introduced into the post-cooler 300 and subjected to heat exchange, and then joined to the uncompressed boil-off gas introduced from the storage tank to the heat exchanger.

본 기본 실시예에서는 기액분리기에서 분리된 기체, 즉 flash gas의 냉열을 이용하여, 열교환기에서 냉각된 압축가스를 추가 냉각할 수 있도록 한 것이다. 감압장치에서 감압되기에 앞서 재액화될 압축가스를 후냉각기에서 추가 냉각시킴으로써 재액화율을 높일 수 있다. 후냉각기에서 압축가스를 추가 냉각시킨 flash gas는 저장탱크로부터 열교환기로 도입되는 미압축 증발가스 냉매 흐름에 합류되어, 열교환기의 냉매 유량을 늘릴 수 있다. In this basic embodiment, the compressed gas cooled in the heat exchanger can be further cooled by using the cooling heat of the gas separated in the gas-liquid separator, that is, the flash gas. The reliquefaction rate can be increased by further cooling the compressed gas to be reliquefied in a post cooler prior to decompression in the decompression device. The flash gas, which is further cooled by the compressed gas in the postcooler, joins the refrigerant flow of the uncompressed evaporated gas introduced from the storage tank to the heat exchanger, thereby increasing the refrigerant flow rate of the heat exchanger.

도 3에 도시된 제1 실시예는 전술한 기본 실시예에 추가로, 주엔진(ME)과 주엔진보다 저압인 연료를 공급받는 발전엔진이 마련된 선박에서, 발전엔진(GE)으로 공급될 증발가스의 냉열도 증발가스를 재액화를 위한 냉매로 이용할 수 있도록 구성한 것이다. The first embodiment shown in FIG. 3 is an evaporation to be supplied to the power generation engine GE in a ship equipped with a main engine ME and a power generation engine receiving fuel at a lower pressure than the main engine in addition to the above-described basic embodiment. The cooling heat of the gas is also configured so that the boil-off gas can be used as a refrigerant for reliquefaction.

도 3에 도시된 바와 같이 제1 실시예의 시스템은 주엔진과 주엔진보다 저압인 연료를 공급받는 발전엔진이 마련된 선박에서, 선박에 마련되어 액화가스를 저장하는 저장탱크(T)로부터 주엔진(ME)으로 연결되는 증발가스 공급라인(GL), 압축기(100)의 하류에서 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 저장탱크로 연결되며, 주엔진의 연료로 공급되고 남는 증발가스를 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각하여 재액화하여 저장탱크로 재저장하는 재액화 라인(RL), 후냉각기(300)의 후단에서 재액화 라인으로부터 분기되어 발전엔진으로 연결되는 분기라인(BL), 기액분리기로부터 후냉각기를 거쳐 증발가스 공급라인의 열교환기 전단으로 연결되는 플래시 가스라인(FL)이 구비된다. As shown in Figure 3, the system of the first embodiment is a main engine (ME) from a storage tank (T) for storing liquefied gas provided on the ship in a ship equipped with a main engine and a power generation engine that receives fuel at a lower pressure than the main engine. ) Connected to the boil-off gas supply line (GL), branched from the boil-off gas supply line downstream of the compressor 100, and connected to the storage tank, supplied as fuel of the main engine, and the remaining boil-off gas to be supplied to the compressor uncompressed evaporation From the reliquefaction line (RL) that cools by heat exchange with gas and reliquefies and stores it in a storage tank, a branch line (BL) branched from the reliquefaction line at the rear end of the post cooler 300 and connected to the power generation engine, and from the gas-liquid separator. A flash gas line FL connected to the front end of the heat exchanger of the boil-off gas supply line through the post cooler is provided.

증발가스 공급라인(GL)에는 전술한 기본 실시예에서와 같이 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 압축기(100)가 마련된다.The boil-off gas supply line GL is provided with a compressor 100 that receives boil-off gas generated from the liquefied gas and compresses it with the fuel supply pressure of the main engine, as in the above-described basic embodiment.

예를 들어, 주엔진이 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 압축시킬 수 있다. For example, the main 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 is supplied with fuel at a lower pressure than a ME-GI engine. In this case, the compressor can compress the boil-off gas at a pressure of approximately 300 barg.

압축기 하류에서 증발가스 공급라인으로부터 분기되는 재액화 라인(RL)에는 압축기에서 압축된 압축가스를 공급받아 저장탱크로부터 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각시키는 열교환기(200), 열교환기에서 냉각된 압축가스를 공급받아 추가 냉각하는 후냉각기(300), 열교환기 및 후냉각기를 거쳐 냉각된 압축가스를 감압하고 재액화하는 재액화부(400)가 마련된다. A heat exchanger 200, a heat exchanger that receives compressed gas compressed by the compressor and cools it by heat exchange with uncompressed evaporative gas to be supplied to the compressor from the storage tank to the reliquefaction line (RL) branching from the boil-off gas supply line downstream of the compressor. A reliquefaction unit 400 for depressurizing and re-liquefying the compressed gas cooled through the heat exchanger and the post cooler is provided.

재액화부는, 열교환기 및 후냉각기를 거쳐 냉각된 압축가스를 감압하여 추가 냉각하는 감압장치(410), 감압장치에서 감압된 압축가스를 공급받아 기액분리하는 기액분리기(420)를 포함한다. The reliquefaction unit includes a decompression device 410 for further cooling by decompressing the compressed gas cooled through the heat exchanger and the post-cooler, and a gas-liquid separator 420 for gas-liquid separation by receiving the compressed gas reduced by the decompression device.

감압장치는 압축 및 냉각된 증발가스를 단열팽창시켜 냉각하는 팽창기 또는 줄-톰슨 밸브 등의 팽창밸브로 구성될 수 있다.The pressure reducing device may be composed of an expander or an expansion valve such as a Joule-Thomson valve for adiabatic expansion of compressed and cooled boil-off gas to cool it.

기액분리기에서 분리된 플래시 가스는 플래시 가스라인(FL)을 따라 후냉각기(300)로 도입되어 열교환된 후, 열교환기 전단에서 증발가스 공급라인을 따라 저장탱크로부터 열교환기(200)로 도입되는 미압축 증발가스에 합류된다. 후냉각기를 거친 플래시 가스가 저장탱크로부터 열교환기로 도입되는 미압축 증발가스 냉매 흐름에 합류됨으로써, 열교환기의 냉매 유량을 늘릴 수 있다. The flash gas separated by the gas-liquid separator is introduced into the post cooler 300 along the flash gas line FL and heat-exchanged, and then introduced into the heat exchanger 200 from the storage tank along the boil-off gas supply line in front of the heat exchanger. It joins the compressed boil-off gas. The flash gas passing through the post-cooler joins the refrigerant flow of the uncompressed boil-off gas introduced from the storage tank to the heat exchanger, thereby increasing the refrigerant flow rate of the heat exchanger.

기액분리기에서 분리된 액체는 재액화 라인(RL)을 따라 저장탱크로 저장된다. The liquid separated by the gas-liquid separator is stored in a storage tank along the reliquefaction line RL.

분기라인(BL)은 후냉각기(300)의 후단에서 재액화 라인(RL)으로부터 분기되어 열교환기(200)를 거쳐 발전엔진으로 연결되며, 분기라인에는 발전엔진으로 공급될 압축가스를 감압하여 열교환기로 공급하는 팽창장치(500)가 마련된다. The branch line BL is branched from the reliquefaction line RL at the rear end of the after cooler 300 and is connected to the power generation engine through the heat exchanger 200, and the branch line heat exchange by decompressing the compressed gas to be supplied to the power generation engine. An expansion device 500 is provided to supply energy.

분기라인의 팽창장치는 압축된 증발가스를 감압하는 팽창기(expander) 또는 줄-톰슨 밸브 등의 팽창밸브로 구성될 수 있으며, 감압을 통해 냉각된 증발가스는 열교환기에서 증발가스 재액화를 위한 냉열을 공급하며 냉매로 이용된 후 발전엔진의 연료로 공급된다. The expansion device of the branch line may be composed of an expansion valve such as an expander or a Joule-Thomson valve that decompresses the compressed evaporated gas, and the evaporated gas cooled through the decompression is cold heat for reliquefaction of the evaporated gas in the heat exchanger. It is supplied as a refrigerant and then supplied as fuel for the power generation engine.

분기라인에는 증발가스를 발전엔진의 연료공급 온도로 추가 가열하는 연료히터(600)가 마련되고, 분기라인으로 분기되어 감압된 증발가스는 열교환기를 거쳐 재액화될 압축가스와 열교환되며 가열된 후 연료히터에서 추가 가열되어 발전엔진으로 공급될 수 있다. The branch line is provided with a fuel heater 600 that additionally heats the boil-off gas to the fuel supply temperature of the power generation engine, and the boil-off gas branched to the branch line and decompressed is heat-exchanged with the compressed gas to be reliquefied through a heat exchanger. It can be further heated by the heater and supplied to the power generation engine.

분기라인을 거쳐 발전엔진으로 공급되는 증발가스의 양은 약 600 내지 1000 kg/h 정도일 수 있으나, 이는 발전엔진의 부하(Load)에 따라 달라질 수 있고, 압축기의 Configuration 등에 따라서도 달라질 수 있다. The amount of boil-off gas supplied to the power generation engine through the branch line may be about 600 to 1000 kg/h, but this may vary depending on the load of the power generation engine, and may also vary according to the configuration of the compressor.

본 시스템에서, 저장탱크에서 발생하는 증발가스는 압축기에서 압축되어 주엔진 등의 연료로 공급되고, 연료 공급 후 남는 증발가스는 재액화될 수 있다. 재액화될 증발가스는 압축기 후단에서 재액화 라인으로 분기되어, 열교환기 및 후냉각기를 거쳐 순차로 냉각되고, 재액화 라인의 감압장치 및 기액분리기를 거쳐 재액화되어 저장탱크로 저장된다. In the present system, the boil-off gas generated in the storage tank is compressed by a compressor and supplied to fuel such as a main engine, and the boil-off gas remaining after the fuel supply can be reliquefied. The boil-off gas to be reliquefied is branched from the rear end of the compressor to a reliquefaction line, is sequentially cooled through a heat exchanger and a post-cooler, is reliquefied through a decompression device and a gas-liquid separator of the reliquefaction line, and is stored in a storage tank.

이때 본 실시예의 시스템에서, 열교환기(200)에서는 압축기에서 압축되어 재액화 라인을 따라 분기된 압축가스, 증발가스 공급라인을 따라 압축기로 공급될 미압축 증발가스, 팽창장치에서 감압 후 분기라인을 따라 발전엔진으로 공급될 증발가스의 세 흐름이 열교환되며, 재액화될 압축가스가 증발가스 공급라인의 미압축 증발가스 및 분기라인의 증발가스를 냉매로 하여 냉각된다. At this time, in the system of this embodiment, in the heat exchanger 200, the compressed gas compressed by the compressor and branched along the reliquefaction line, the uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor along the boil-off gas supply line, and the branch line after depressurization in the expansion device. Accordingly, the three flows of the boil-off gas to be supplied to the power generation engine are heat-exchanged, and the compressed gas to be reliquefied is cooled by using the uncompressed boil-off gas of the boil-off gas supply line and the boil-off gas of the branch line as refrigerants.

또한, 후냉각기(300)에서는 열교환기에서 냉각된 재액화 라인의 압축가스, 기액분리기에서 분리된 플래시 가스라인의 플래시 가스의 흐름이 열교환되며, 열교환기를 거쳐 냉각된 재액화 라인의 압축가스가 플래시 가스라인의 플래시 가스를 냉매로 하여 추가 냉각된다. In addition, in the post cooler 300, the compressed gas of the reliquefaction line cooled in the heat exchanger and the flow of the flash gas in the flash gas line separated from the gas-liquid separator are heat-exchanged, and the compressed gas of the reliquefaction line cooled through the heat exchanger is flashed. It is further cooled using the flash gas of the gas line as a refrigerant.

이와 같이 후냉각기를 구성하여 재액화될 가스를 추가 냉각하고, 발전엔진의 연료로 공급될 증발가스도 열교환기에서 냉매로 이용할 수 있도록 함으로써 재액 성능을 높이고, 증발가스를 효과적으로 처리할 수 있다. In this way, the reliquefaction performance can be improved and the boil-off gas can be effectively treated by configuring a post-cooler to further cool the gas to be reliquefied, and to use the boil-off gas to be supplied as fuel of the power generation engine as a refrigerant in the heat exchanger.

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 자에게 있어서 자명한 것이다. It is obvious 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: 주엔진
GE: 발전엔진
GL: 증발가스 공급라인
RL: 재액화 라인
BL: 분기라인
FL: 플래시 가스라인
100: 압축기
200: 열교환기
300: 후냉각기
400: 재액화부
410: 감압장치
420: 기액분리기
500: 팽창장치
600: 연료히터
T: storage tank
ME: main engine
GE: Power generation engine
GL: Boil-off gas supply line
RL: Reliquefaction line
BL: branch line
FL: flash gas line
100: compressor
200: heat exchanger
300: after cooler
400: reliquefaction unit
410: pressure reducing device
420: gas-liquid separator
500: expansion device
600: fuel heater

Claims (11)

주엔진과 상기 주엔진보다 저압인 연료를 공급받는 발전엔진이 마련된 선박에서,
상기 선박의 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 압축기;
상기 압축기에서 압축된 압축가스의 일부를 공급받아, 상기 저장탱크로부터 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각시키는 열교환기;
상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 추가 냉각하는 후냉각기;
상기 열교환기 및 후냉각기를 거쳐 냉각된 상기 압축가스를 재액화시키는 재액화부; 및
상기 후냉각기 후단에서 분기된 압축가스 일부를 감압하여 상기 열교환기로 공급하는 팽창장치;를 포함하되,
상기 팽창장치에서 감압된 압축가스는 상기 열교환기를 거쳐 상기 발전엔진으로 공급되어,
상기 열교환기에서는 상기 압축기에서 압축된 상기 압축가스, 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스, 후냉각기 후단에서 분기되어 상기 팽창장치에서 감압된 증발가스의 세 흐름이 열교환되고,
상기 재액화부는, 상기 열교환기 및 후냉각기를 거쳐 냉각된 상기 압축가스를 감압하여 추가 냉각하는 감압장치; 및 상기 감압장치에서 감압된 상기 압축가스를 공급받아 기액분리하는 기액분리기;를 포함하되,
상기 기액분리기에서 분리된 플래시 가스는 상기 후냉각기에 냉매로 도입되어 열교환된 후 상기 저장탱크로부터 상기 열교환기로 도입되는 상기 미압축 증발가스에 합류되고, 분리된 액체는 상기 저장탱크로 저장되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템.
In a ship equipped with a main engine and a power generation engine that receives fuel at a lower pressure than the main engine,
A compressor that receives boil-off gas generated from the liquefied gas stored in the storage tank of the ship and compresses it at the fuel supply pressure of the main engine;
A heat exchanger for receiving part of the compressed gas compressed by the compressor and cooling it by heat exchange with the uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor from the storage tank;
A post cooler for receiving the compressed gas cooled by the heat exchanger and further cooling it;
A reliquefaction unit for reliquefying the compressed gas cooled through the heat exchanger and the post cooler; And
Including; an expansion device for supplying to the heat exchanger by decompressing a part of the compressed gas branched from the rear end of the cooler,
The compressed gas depressurized in the expansion device is supplied to the power generation engine through the heat exchanger,
In the heat exchanger, the three flows of the compressed gas compressed by the compressor, the uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor, and the boil-off gas branched at the rear end of the post cooler and depressurized by the expansion device are heat-exchanged,
The reliquefaction unit may further include a decompression device for decompressing the compressed gas cooled through the heat exchanger and the post cooler to further cool it; And a gas-liquid separator for gas-liquid separation by receiving the compressed gas reduced by the decompression device,
The flash gas separated from the gas-liquid separator is introduced as a refrigerant into the aftercooler, heat-exchanged, and then joined to the uncompressed evaporative gas introduced into the heat exchanger from the storage tank, and the separated liquid is stored in the storage tank. Ship's boil-off gas treatment system.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 주엔진과 상기 주엔진보다 저압인 연료를 공급받는 발전엔진이 마련된 선박에서,
상기 선박에 마련되어 액화가스를 저장하는 저장탱크로부터 상기 주엔진으로 연결되는 증발가스 공급라인;
상기 증발가스 공급라인에 마련되며 상기 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 압축기;
상기 압축기의 하류에서 상기 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 상기 저장탱크로 연결되며, 상기 주엔진의 연료로 공급되고 남는 증발가스를 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각하여 재액화하여 상기 저장탱크로 재저장하는 재액화 라인;
상기 재액화 라인에 마련되며 상기 압축기에서 압축된 압축가스를 공급받아 상기 저장탱크로부터 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각시키는 열교환기;
상기 재액화 라인에 마련되며 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 추가 냉각하는 후냉각기;
상기 후냉각기의 후단에서 상기 재액화 라인으로부터 분기되어 상기 발전엔진으로 연결되는 분기라인; 및
상기 분기라인에 마련되며 상기 후냉각기 후단에서 분기되어 상기 발전엔진으로 공급될 상기 압축가스를 감압하여 상기 열교환기로 공급하는 팽창장치;를 포함하며,
상기 분기라인은 상기 열교환기를 거쳐 상기 발전엔진으로 연결되고,
상기 재액화 라인에는, 상기 열교환기 및 후냉각기를 거쳐 냉각된 상기 압축가스를 감압하여 추가 냉각하는 감압장치; 및 상기 감압장치에서 감압된 상기 압축가스를 공급받아 기액분리하는 기액분리기;가 마련되고,
상기 기액분리기로부터 상기 후냉각기를 거쳐 상기 증발가스 공급라인의 전단으로 플래시 가스라인;이 연결되어,
상기 열교환기에서는 상기 압축기에서 압축되어 상기 재액화 라인을 따라 분기된 상기 압축가스, 상기 증발가스 공급라인을 따라 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스, 상기 팽창장치에서 감압 후 상기 분기라인을 따라 상기 발전엔진으로 공급될 증발가스의 세 흐름이 열교환되고,
상기 후냉각기에서는 재액화된 가스에서 분리된 상기 플래시 가스라인의 플래시 가스를 냉매로 상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스가 추가 냉각되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템.
In a ship equipped with a main engine and a power generation engine that receives fuel at a lower pressure than the main engine,
A boil-off gas supply line connected to the main engine from a storage tank provided on the ship to store liquefied gas;
A compressor provided in the boil-off gas supply line and receiving boil-off gas generated from the liquefied gas and compressing it at a fuel supply pressure of the main engine;
A downstream of the compressor is branched from the boil-off gas supply line and connected to the storage tank, and the boil-off gas supplied as fuel of the main engine is cooled by heat exchange with the uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor and reliquefied. A reliquefaction line for restoring into a storage tank;
A heat exchanger provided in the reliquefaction line and configured to receive compressed gas compressed by the compressor and cool it by heat exchange with uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor from the storage tank;
A post-cooler provided in the reliquefaction line and receiving the compressed gas cooled by a heat exchanger for additional cooling;
A branch line branched from the reliquefaction line at a rear end of the after-cooler and connected to the power generation engine; And
An expansion device provided in the branch line and branched at a rear end of the after cooler to depressurize the compressed gas to be supplied to the power generation engine and supply it to the heat exchanger; and
The branch line is connected to the power generation engine through the heat exchanger,
In the reliquefaction line, a pressure reducing device for further cooling by depressurizing the compressed gas cooled through the heat exchanger and the post cooler; And a gas-liquid separator for gas-liquid separation by receiving the compressed gas depressurized by the decompression device,
A flash gas line from the gas-liquid separator to the front end of the boil-off gas supply line through the after-cooler; is connected,
In the heat exchanger, the compressed gas compressed by the compressor and branched along the reliquefaction line, uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor along the boil-off gas supply line, and the branch line after decompression in the expansion device. The three flows of boil-off gas to be supplied to the power generation engine are heat-exchanged,
In the aftercooler, the compressed gas cooled in the heat exchanger is further cooled by using the flash gas of the flash gas line separated from the reliquefied gas as a refrigerant.
삭제delete 삭제delete 제 5항에 있어서,
상기 기액분리기에서 분리된 플래시 가스는 상기 후냉각기에서 열교환된 후, 상기 저장탱크로부터 상기 열교환기로 도입되는 상기 미압축 증발가스에 합류되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템.
The method of claim 5,
The flash gas separated by the gas-liquid separator is heat-exchanged in the post cooler and then joined to the uncompressed boil-off gas introduced from the storage tank to the heat exchanger.
제 8항에 있어서,
상기 분기라인에서 마련되어 상기 증발가스를 상기 발전엔진의 연료공급 온도로 가열하는 연료히터;를 더 포함하고,
상기 분기라인으로 분기되어 감압된 상기 증발가스는 상기 열교환기에서 열교환으로 가열된 후 상기 연료히터에서 추가가열되어 상기 발전엔진으로 공급되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템.
The method of claim 8,
A fuel heater provided in the branch line to heat the boil-off gas to a fuel supply temperature of the power generation engine;
The boil-off gas branched to the branch line and decompressed is heated by heat exchange in the heat exchanger and then further heated by the fuel heater and supplied to the power generation engine.
주엔진과 상기 주엔진보다 저압인 연료를 공급받는 발전엔진이 마련된 선박에서,
상기 선박에서 액화가스를 저장하는 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 압축기로 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축하고,
상기 압축기에서 압축된 증발가스 중 상기 주엔진의 연료로 공급되고 남는 증발가스는 상기 압축기로 도입될 미압축 증발가스와 열교환기에서 열교환으로 냉각하고, 감압으로 추가 냉각하고 재액화하여 상기 저장탱크로 재저장하되,
재액화될 상기 증발가스는 열교환기에서 냉각된 후 감압에 앞서, 재액화된 가스로부터 분리된 플래시 가스를 냉매로 하여 후냉각기에서 열교환으로 추가 냉각되고,
상기 후냉각기의 후단에서 재액화될 상기 증발가스 일부를 분기하여 감압하고 상기 열교환기를 거쳐 상기 발전엔진으로 공급하여,
상기 열교환기에서는 상기 압축기에서 압축되어 재액화될 압축가스, 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스, 후냉각기 후단에서 분기되어 상기 발전엔진으로 공급하기 위해 감압된 증발가스의 세 흐름이 열교환되고,
상기 후냉각기에서는 상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스, 재액화된 가스로부터 분리된 상기 플래시 가스가 열교환되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 방법.
In a ship equipped with a main engine and a power generation engine that receives fuel at a lower pressure than the main engine,
Compressing the boil-off gas generated from the storage tank storing the liquefied gas in the ship with a compressor at the fuel supply pressure of the main engine,
Among the boil-off gas compressed by the compressor, the remaining boil-off gas is supplied to the fuel of the main engine, and the remaining boil-off gas is cooled by heat exchange in a heat exchanger with the uncompressed boil-off gas to be introduced into the compressor, further cooled under reduced pressure, and reliquefied to the storage tank. Save again,
The boil-off gas to be reliquefied is cooled in a heat exchanger and then further cooled by heat exchange in a post cooler using flash gas separated from the reliquefied gas as a refrigerant before decompression,
A portion of the boil-off gas to be reliquefied at the rear end of the after-cooler is branched and decompressed, and supplied to the power generation engine through the heat exchanger,
In the heat exchanger, three streams of compressed gas to be compressed and reliquefied in the compressor, uncompressed evaporated gas to be supplied to the compressor, and evaporated gas branched from the rear end of the post cooler and reduced to supply to the power generation engine are heat-exchanged,
In the aftercooler, the compressed gas cooled by the heat exchanger and the flash gas separated from the reliquefied gas are heat-exchanged.
삭제delete
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