KR102235684B1 - decompression apparatus and method of LNG fuel tank using internal circulation - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LNG 연료탱크의 감압장치 및 감압방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액화천연가스가 저장된 연료탱크 내에서 발생되는 증발가스를 연료탱크의 하층으로 순환시켜 액화천연가스와 접촉시키는 방법을 통해 증발가스의 온도를 낮춤으로써 연료탱크 압력을 감소시킬 수 있는 LNG 연료탱크의 감압장치 및 감압방법에 관한 것이다.
본 발명의 LNG 연료탱크의 감압장치는 엔진에 연료를 공급하기 위한 연료가스공급시스템(FGSS)으로 보내는 액화천연가스(LNG)가 저장된 연료탱크와, 연료탱크의 상층에 위치하는 증발가스를 상기 연료탱크의 하층에 위치하는 액화천연가스 중으로 분출시켜 상기 증발가스를 냉각시키는 냉각수단을 구비한다.The present invention relates to a decompression device and a decompression method of an LNG fuel tank, and more particularly, through a method of circulating the boil-off gas generated in the fuel tank in which the liquefied natural gas is stored to the lower layer of the fuel tank to contact the liquefied natural gas. The present invention relates to a decompression device and a decompression method of an LNG fuel tank capable of reducing the fuel tank pressure by lowering the temperature of the boil-off gas.
The decompression device of the LNG fuel tank of the present invention includes a fuel tank storing liquefied natural gas (LNG) sent to a fuel gas supply system (FGSS) for supplying fuel to the engine, and the boil-off gas located on the upper layer of the fuel tank. And a cooling means for cooling the boil-off gas by ejecting it into the liquefied natural gas located in the lower layer of the tank.

Description

LNG 연료탱크의 감압장치 및 감압방법{decompression apparatus and method of LNG fuel tank using internal circulation}Decompression apparatus and method of LNG fuel tank using internal circulation

본 발명은 LNG 연료탱크의 감압장치 및 감압방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액화천연가스가 저장된 연료탱크 내에서 발생되는 증발가스를 연료탱크의 하층으로 순환시켜 액화천연가스와 접촉시키는 방법을 통해 증발가스의 온도를 낮춤으로써 연료탱크 압력을 감소시킬 수 있는 LNG 연료탱크의 감압장치 및 감압방법에 관한 것이다. The present invention relates to a decompression device and a decompression method of an LNG fuel tank, and more particularly, through a method of circulating the boil-off gas generated in the fuel tank in which the liquefied natural gas is stored to the lower layer of the fuel tank to contact the liquefied natural gas. The present invention relates to a decompression device and a decompression method of an LNG fuel tank capable of reducing the fuel tank pressure by lowering the temperature of the boil-off gas.

근래에 액화천연가스인 LNG(Liquefied Natural Gas)의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 액화천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 액화된 상태로 액화가스 운반선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. 액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭적으로 감소되므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.Recently, the consumption of liquefied natural gas (LNG) is increasing rapidly around the world. Liquefied natural gas is transported in gaseous form through gas pipelines on land or sea, or stored in a liquefied gas carrier in a liquefied state and transported to a distant consumer. Liquefied natural gas is obtained by cooling natural gas to cryogenic temperatures (approximately -163°C), and its volume is significantly reduced compared to when it is in a gaseous state, so it is very suitable for long-distance transportation through sea.

액화천연가스를 운반하는 LNG 운반선은 액화천연가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 액화천연가스를 하역하기 위한 것이다. LNG 운반선은 오일(Oil)이 아닌 액화천연가스를 추진연료로 사용함으로써 선박 운용비용을 줄일 수 있다.LNG carriers that transport liquefied natural gas are intended to load and unload liquefied natural gas to land requirements by navigating the sea with liquefied natural gas. LNG carriers can reduce ship operating costs by using liquefied natural gas, not oil, as propulsion fuel.

액화천연가스를 엔진의 연료로 사용하기 위해서는 연료가스공급시스템(FGSS:Fuel Gas Supply System)을 필요로 한다. 연료가스공급시스템은 연료탱크에 저장된 액화천연가스를 기화시켜 엔진으로 공급하는 시스템이다. In order to use liquefied natural gas as engine fuel, a fuel gas supply system (FGSS) is required. The fuel gas supply system is a system that vaporizes liquefied natural gas stored in a fuel tank and supplies it to the engine.

이러한 연료공급시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 통상적으로 부스터 펌프(4), 고압 펌프(5) 및 열교환기(6)를 포함한다. Such a fuel supply system typically includes a booster pump 4, a high pressure pump 5 and a heat exchanger 6 as shown in FIG. 1.

연료탱크(1)에 저장된 액화천연가스는 부스터 펌프(4)에서 수바(bar)로 가압된 후 고압 펌프(5)를 거쳐 열교환기(6)에서 기화된다. 열교환기(6)에서 기화된 천연가스(NG)는 엔진(9)으로 공급된다. The liquefied natural gas stored in the fuel tank 1 is pressurized by a bar in the booster pump 4 and then vaporized in the heat exchanger 6 through a high pressure pump 5. Natural gas (NG) vaporized in the heat exchanger 6 is supplied to the engine 9.

이와 같이 액화천연가스를 추진 연료로 사용하는 선박은 연료탱크의 부피를 줄이기 위해서, 연료를 액화상태의 천연가스인 LNG로 보관하게 되고, LNG를 연료로 사용하기 전에 기화시킨다. Ships using liquefied natural gas as propulsion fuel in this way store the fuel as LNG, which is a liquefied natural gas, in order to reduce the volume of the fuel tank, and vaporize the LNG before using it as fuel.

연료탱크에 저장된 액화천연가스는 약 -163℃의 극저온 상태로이므로, 온도가 높아지면 증발된다. 상온의 외부 온도와 극저온의 LNG와의 온도차로 인해 항상 외부로부터의 열침입이 발생하고 이로 인해서 연료탱크에 저장된 LNG가 기화된다. 연료탱크내의 기화된 천연가스, 즉 증발가스(BOG:boil-off gas)는 연료탱크 내의 압력을 증가시키며 선박의 요동에 따라 액화천연가스의 유동을 가속시켜 구조적인 문제를 야기시킬 수 있기 때문에, 증발가스의 발생을 억제할 필요가 있다.The liquefied natural gas stored in the fuel tank is in a cryogenic state of about -163°C, so it evaporates when the temperature rises. Due to the temperature difference between the ambient temperature and the cryogenic LNG, heat intrusion from the outside always occurs, which causes the LNG stored in the fuel tank to vaporize. Since the vaporized natural gas in the fuel tank, that is, boil-off gas (BOG), increases the pressure in the fuel tank and accelerates the flow of liquefied natural gas according to the fluctuation of the ship, it can cause structural problems. It is necessary to suppress the generation of boil-off gas.

증발가스의 발생을 억제시키기 위해 증발가스를 연료탱크 외부로 보내서 재액화시킨 후 연료탱크로 다시 보내는 기술이 사용되고 있다. In order to suppress the generation of boil-off gas, the technology is used to send the boil-off gas to the outside of the fuel tank, reliquefy it, and then send it back to the fuel tank.

대한민국 공개특허 제10-2019-0041861호에는 LNG연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치 및 이를 가지는 액화가스운반선이 개시되어 있다. Republic of Korea Patent Publication No. 10-2019-0041861 discloses a liquefied gas reliquefaction device using the reliquefaction device of an LNG fuel tank and a liquefied gas carrier having the same.

상기 재액화장치는 연료탱크에서 발생된 증발가스를 외부로 보내어 외부에 설치된 냉동사이클을 이용하여 냉각시킴으로써 증발가스를 다시 액화시킬 수 있도록 구성되어 있다. The reliquefaction device is configured to liquefy the boil-off gas again by sending the boil-off gas generated in the fuel tank to the outside and cooling it using a refrigeration cycle installed outside.

하지만, 이러한 종래의 기술은 증발가스를 액화시키기 위한 냉동사이클을 설치하여야 하므로 냉동사이클의 설치와 운전에 따른 비용의 증가가 문제된다. However, in such a conventional technique, a refrigeration cycle for liquefying the boil-off gas has to be installed, and thus, an increase in cost due to the installation and operation of the refrigeration cycle is a problem.

대한민국 공개특허 제10-2019-0041861호: LNG연료탱크의 재액화장치를 활용한 액화가스 재액화장치 및 이를 가지는 액화가스운반선Republic of Korea Patent Publication No. 10-2019-0041861: Liquefied gas reliquefaction device using the reliquefaction device of LNG fuel tank and a liquefied gas carrier having the same

본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 연료탱크 내에서 발생되는 증발가스를 연료탱크 내에서 순환시키는 방법에 의해 증발가스를 액화천연가스와 접촉시켜 온도를 낮춤으로써 연료탱크의 압력을 감소시킬 수 있는 LNG 연료탱크의 감압장치 및 감압방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention was created to improve the above problems, and reduced the pressure of the fuel tank by lowering the temperature by bringing the boil-off gas into contact with the liquefied natural gas by circulating the boil-off gas generated in the fuel tank in the fuel tank. Its purpose is to provide a decompression device and a decompression method for LNG fuel tanks that can be reduced.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LNG 연료탱크의 감압장치는 엔진에 연료를 공급하기 위한 연료가스공급시스템(FGSS)으로 보내는 액화천연가스(LNG)가 저장된 연료탱크와; 상기 연료탱크의 상층에 위치하는 증발가스를 상기 연료탱크의 하층에 위치하는 액화천연가스 중으로 분출시켜 상기 증발가스를 냉각시키는 냉각수단;을 구비한다.The decompression device of the LNG fuel tank of the present invention for achieving the above object comprises: a fuel tank storing liquefied natural gas (LNG) sent to a fuel gas supply system (FGSS) for supplying fuel to an engine; And cooling means for cooling the boil-off gas by ejecting the boil-off gas located in the upper layer of the fuel tank into the liquefied natural gas located in the lower layer of the fuel tank.

상기 냉각수단은 상기 연료탱크의 상층과 하층을 연결하는 순환관과, 상기 순환관과 연결되어 상기 연료탱크 내의 액화천연가스에 잠기도록 설치되며 다수의 분출구가 형성된 분출관과, 상기 순환관에 설치되어 상기 연료탱크 내의 증발가스를 상기 분출관으로 유입시키기 위한 증발가스이송펌프를 구비한다.The cooling means includes a circulation pipe connecting the upper layer and the lower layer of the fuel tank, a discharge pipe connected to the circulation pipe to be immersed in the liquefied natural gas in the fuel tank, and a discharge pipe having a plurality of discharge ports, and installed in the circulation pipe. And a boil-off gas transfer pump for introducing boil-off gas in the fuel tank to the ejection pipe.

상기 증발가스를 상기 연료탱크에서 상기 연료가스공급시스템으로 이송되는 액화천연가스와 열교환하여 냉각시킨 후 상기 연료탱크의 상층으로 주입하는 보조냉각부;를 더 구비한다.And an auxiliary cooling unit that heats and cools the boil-off gas with the liquefied natural gas transferred from the fuel tank to the fuel gas supply system, and then injects the boil-off gas into the upper layer of the fuel tank.

상기 보조냉각부는 상기 연료탱크와 상기 연료가스공급시시템을 연결하여 상기 연료탱크에 저장된 액화천연가스를 상기 연료가스공급시스템으로 공급하는 액화가스이송관과, 상기 연료탱크의 증발가스가 유입되어 흐르는 증발가스이송관과, 상기 증발가스이송관을 따라 이송되는 증발가스와 상기 액화가스이송관을 따라 이송되는 액화천연가스를 열교환시키는 열교환기와, 상기 열교환기를 통과하면서 냉각된 증발가스를 상기 연료탱크 내부의 상층으로 분사할 수 있도록 상기 증발가스이송관과 연결되어 상기 연료탱크 내부의 상층에 설치되는 가스분사부를 구비한다.The auxiliary cooling unit connects the fuel tank and the fuel gas supply system to supply the liquefied natural gas stored in the fuel tank to the fuel gas supply system, and a liquefied gas transfer pipe through which evaporation gas from the fuel tank flows. A gas transfer pipe, a heat exchanger for heat exchange between the boil-off gas transferred along the boil-off gas transfer pipe and the liquefied natural gas transferred along the liquefied gas transfer pipe, and the boil-off gas cooled while passing through the heat exchanger is injected into the upper layer inside the fuel tank It is connected to the boil-off gas transfer pipe so as to be provided with a gas injection unit installed on the upper layer inside the fuel tank.

그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LNG 연료탱크의 감압방법은 액화천연가스(LNG)가 저장된 연료탱크 상층에 위치하는 증발가스를 순환관을 통해 상기 연료탱크의 하층으로 순환시키는 단계와; 상기 순환관과 연결되어 상기 연료탱크 내의 액화천연가스에 잠기도록 설치된 분출관을 통해 상기 증발가스를 상기 액화천연가스 중으로 분출시키는 단계;를 포함한다. And the decompression method of the LNG fuel tank of the present invention for achieving the above object includes the steps of circulating the boil-off gas located in the upper layer of the fuel tank in which liquefied natural gas (LNG) is stored to the lower layer of the fuel tank through a circulation pipe; And ejecting the boil-off gas into the liquefied natural gas through a jet pipe connected to the circulation pipe and installed to be immersed in the liquefied natural gas in the fuel tank.

상술한 바와 같이 본 발명은 연료탱크에서 발생된 증발가스를 연료탱크의 하층으로 순환시키는 간단한 구조를 통해 증발가스를 냉각시킬 수 있다. 따라서 본 발명은 연료탱크의 온도를 낮추어 증발가스의 발생을 억제시켜 연료탱크의 압력감소를 유도할 수 있을 뿐만 아니라 버려지는 증발가스를 회수하여 연료절감과 환경오염을 예방할 수 있다. As described above, the present invention can cool the boil-off gas through a simple structure in which the boil-off gas generated in the fuel tank is circulated to the lower layer of the fuel tank. Accordingly, according to the present invention, not only can the pressure of the fuel tank be reduced by suppressing the generation of boil-off gas by lowering the temperature of the fuel tank, but also fuel saving and environmental pollution can be prevented by recovering the discarded boil-off gas.

이에 따라 본 발명은 종래와 같이 별도의 냉동사이클을 설치하지 않고도 연료탱크의 온도를 낮출 수 있으므로 비용절감과 함께 안전한 연료탱크를 제공할 수 있다. Accordingly, the present invention can reduce the temperature of the fuel tank without installing a separate refrigeration cycle as in the related art, thereby reducing cost and providing a safe fuel tank.

도 1은 액화천연가스를 추진 연료로 사용하는 선박의 연료가스공급시스템(FGSS)을 나타낸 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 LNG 연료탱크의 감압장치를 나타낸 구성도이고,
도 3은 본 발명의 다른 예에 따른 LNG 연료탱크의 감압장치를 나타낸 구성도이고,
도 4 및 도 5는 도 3의 작동의 다른 예를 나타내는 구성도이다. 1 is a block diagram showing a fuel gas supply system (FGSS) of a ship using liquefied natural gas as a propulsion fuel,
2 is a block diagram showing a decompression device of an LNG fuel tank according to an example of the present invention,
3 is a block diagram showing a depressurization device of an LNG fuel tank according to another example of the present invention,
4 and 5 are configuration diagrams showing another example of the operation of FIG. 3.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 LNG 연료탱크의 감압장치 및 감압방법에 대하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a decompression device and a decompression method of an LNG fuel tank according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 LNG 연료탱크의 증발가스 감압장치는 액화천연가스(LNG)가 저장된 연료탱크(1)와, 연료탱크(1)의 상층에 위치하는 증발가스를 연료탱크(1)의 하층에 위치하는 액화천연가스 중으로 분출시켜 증발가스를 냉각시키는 냉각수단을 구비한다. Referring to Figure 2, the boil-off gas decompression device of the LNG fuel tank according to an example of the present invention is a fuel tank 1 in which liquefied natural gas (LNG) is stored, and the boil-off gas located on the upper layer of the fuel tank 1 It is provided with a cooling means for cooling the boil-off gas by ejecting it into the liquefied natural gas located in the lower layer of the fuel tank (1).

연료탱크(1)는 액화천연가스(LNG:Liquefied Natural Gas)를 추진연료로 사용하는 선박에 설치된다. 따라서 연료탱크(1)에는 액화천연가스(2)가 저장된다. 연료탱크(1)는 연료가스공급시스템(3)과 연결되어 액화천연가스(2)를 연료가스공급시스템(3)으로 보낸다. The fuel tank 1 is installed on a ship that uses liquefied natural gas (LNG) as propulsion fuel. Therefore, the liquefied natural gas 2 is stored in the fuel tank 1. The fuel tank 1 is connected to the fuel gas supply system 3 to send the liquefied natural gas 2 to the fuel gas supply system 3.

연료가스공급시스템(3)으로 보내진 액화천연가스는 연료가스공급시스템(3)에서 강제로 기화되어 LNG연료 선박 등의 엔진(9) 연료로 사용된다. 연료가스공급시스템(FGSS:Fuel Gas Supply System)은 연료탱크(1)에 저장된 액화천연가스(2)를 기화시켜 엔진(9)으로 공급하는 역할을 한다. 도 1에 나타난 바와 같이 연료가스공급시스템(3)은 통상적으로 부스터 펌프, 고압 펌프 및 열교환기를 포함한다. 연료가스공급시스템(3)의 열교환기에서 기화된 천연가스는 엔진(9)으로 공급되어 연료로 사용된다. The liquefied natural gas sent to the fuel gas supply system 3 is forcibly vaporized in the fuel gas supply system 3 and is used as fuel for an engine 9 such as an LNG-fueled ship. The fuel gas supply system (FGSS) serves to vaporize the liquefied natural gas 2 stored in the fuel tank 1 and supply it to the engine 9. As shown in Fig. 1, the fuel gas supply system 3 typically includes a booster pump, a high pressure pump, and a heat exchanger. Natural gas vaporized in the heat exchanger of the fuel gas supply system 3 is supplied to the engine 9 and used as fuel.

연료탱크(1)에 저장된 액화천연가스(2)는 약 -163℃ 또는 그 미만의 온도로서 극저온 상태로이므로, 온도가 높아지면 증발된다. 상온의 외부 온도와 극저온의 액화천연가스와의 온도차로 인해 연료탱크(1) 외부로부터의 열침입이 발생하고 이로 인해 연료탱크(1)에 저장된 액화천연가스가 자연적으로 기화된다. 이와 같이 액화천연가스가 기화되어 발생되는 증발가스(BOG:boil-off gas)는 연료탱크(1) 내의 압력을 증가시키기 때문에 증발가스의 발생을 억제할 필요가 있다. 증발가스는 약 -100 ℃ 이상의 온도이다. The liquefied natural gas 2 stored in the fuel tank 1 is in a cryogenic state at a temperature of about -163°C or less, and thus evaporates when the temperature increases. Due to the temperature difference between the ambient temperature and the cryogenic liquefied natural gas, heat intrusion from the outside of the fuel tank 1 occurs, and as a result, the liquefied natural gas stored in the fuel tank 1 is naturally vaporized. Since the boil-off gas (BOG) generated by the vaporization of the liquefied natural gas increases the pressure in the fuel tank 1, it is necessary to suppress the generation of the boil-off gas. The boil-off gas is at a temperature of about -100 °C or higher.

냉각수단은 연료탱크(1)의 상층에 위치하는 증발가스를 연료탱크(1)의 하층에 위치하는 액화천연가스 중으로 분출시켜 증발가스를 냉각시킨다. The cooling means cools the boil-off gas by ejecting the boil-off gas located in the upper layer of the fuel tank 1 into the liquefied natural gas located in the lower layer of the fuel tank 1.

도시된 냉각수단은 연료탱크(1)의 상층과 하층을 연결하는 순환관(50)과, 순환관(50)과 연결되어 연료탱크(1)의 하층에 설치되는 분출관(55)과, 순환관(50)에 설치되어 연료탱크(1) 내의 증발가스를 분출관(55)으로 유입시키기 위한 증발가스이송펌프(53)를 구비한다. The illustrated cooling means includes a circulation pipe 50 connecting the upper and lower layers of the fuel tank 1, a jet pipe 55 connected to the circulation pipe 50 and installed on the lower layer of the fuel tank 1, and circulation. It is installed in the pipe 50 and is provided with a boil-off gas transfer pump 53 for introducing the boil-off gas in the fuel tank (1) to the ejection pipe (55).

순환관(50)은 일측이 연료탱크(1)의 상층과 연결되고, 타측은 연료탱크(1)의 하층으로 연결된다. One side of the circulation pipe 50 is connected to the upper layer of the fuel tank 1 and the other side is connected to the lower layer of the fuel tank 1.

분출관(55)은 연료탱크(1)의 하층에 설치되어 액화천연가스에 잠겨 있는 상태로 위치한다. 분출관(55)에는 다수의 분출구가 형성된다. The ejection pipe 55 is installed in the lower layer of the fuel tank 1 and is located in a state immersed in liquefied natural gas. The ejection pipe 55 is formed with a plurality of ejection ports.

증발가스이송펌프(53)의 구동에 의해 연료탱크(1) 내의 증발가스는 분출관(55)을 통해 액화천연가스 중으로 분출된다. 약 -163℃인 액화천연가스 중으로 분출되는 -100℃ 이상의 증발가스는 액화천연가스와 접촉하면서 냉각된다. 이에 따라 연료탱크(1)의 온도를 낮추어 증발가스의 발생을 억제시켜 연료탱크(1)의 압력감소를 유도할 수 있다. By driving the boil-off gas transfer pump 53, the boil-off gas in the fuel tank 1 is ejected into the liquefied natural gas through the ejection pipe 55. The boil-off gas of -100°C or higher ejected into the liquefied natural gas at about -163°C is cooled while contacting the liquefied natural gas. Accordingly, by lowering the temperature of the fuel tank 1, generation of boil-off gas can be suppressed, thereby inducing a pressure reduction in the fuel tank 1.

이와 같이 본 발명은 연료탱크(1)에서 발생된 증발가스를 연료탱크(1)의 하층으로 순환시키는 방식을 통해 증발가스를 냉각시킴으로써 연료탱크(1)의 압력 증가를 방지할 수 있다. In this way, the present invention can prevent an increase in pressure of the fuel tank 1 by cooling the boil-off gas through a method of circulating the boil-off gas generated in the fuel tank 1 to the lower layer of the fuel tank 1.

한편, 도시되지 않았지만 분출관 대신에 액중에서 미세한 기포를 발생시킬 수 있는 미세기포발생기가 연료탱크의 하층에 설치될 수 있다. 이 경우 순환관은 미세기포발생기와 연결된다. 연료탱크의 상층의 증발가스는 순환관을 통해 액화천연가스 중에 잠겨 있는 미세기포발생기로 유입되고, 증발가스는 미세기포발생기를 통해 미세한 기포 형태로 분출된다. 나노미터나 마이크로미터의 크기를 갖는 미세기포는 액화천연가스와 접촉면적을 크게 향상시킬 수 있으므로 냉각효율을 높일 수 있다. Meanwhile, although not shown, a microbubble generator capable of generating microbubbles in the liquid may be installed in the lower layer of the fuel tank instead of the ejection pipe. In this case, the circulation pipe is connected to the microbubble generator. The boil-off gas in the upper layer of the fuel tank flows into the microbubble generator immersed in the liquefied natural gas through the circulation pipe, and the boil-off gas is ejected in the form of fine bubbles through the microbubble generator. Micro-bubbles having a size of nanometers or micrometers can greatly improve the contact area with the liquefied natural gas, thereby increasing cooling efficiency.

본 발명의 또 다른 실시 예를 도 3에 도시하고 있다.Another embodiment of the present invention is shown in FIG. 3.

도 3을 참조하면, 본 발명의 LNG 연료탱크의 증발가스 감압장치는 액화천연가스(LNG)가 저장된 연료탱크(1)와, 연료탱크(1)의 상층에 위치하는 증발가스를 연료탱크(1)의 하층에 위치하는 액화천연가스 중으로 분출시켜 증발가스를 냉각시키는 냉각수단과, 연료탱크(1)의 상층에 위치하는 증발가스를 연료가스공급시스템(3)으로 이송되는 액화천연가스와 열교환하여 냉각시킨 후 연료탱크(1)의 상층으로 주입하는 보조냉각부를 구비한다. Referring to Figure 3, the boil-off gas decompression device of the LNG fuel tank of the present invention is a fuel tank (1) in which liquefied natural gas (LNG) is stored, and the boil-off gas located on the upper layer of the fuel tank (1) is a fuel tank (1). ) Cooling means for cooling the boil-off gas by ejecting it into the liquefied natural gas located in the lower layer of the fuel tank (1), and cooling the boil-off gas located in the upper layer of the fuel tank (1) by heat exchange with the liquefied natural gas transferred to the fuel gas supply system (3). After the fuel tank (1) is provided with an auxiliary cooling unit that injects into the upper layer.

연료탱크와 냉각수단은 상술한 도 2의 실시예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다. Since the fuel tank and the cooling means are the same as those of the above-described embodiment of FIG. 2, a detailed description will be omitted.

도시된 보조냉각부는 연료탱크(1)와 연료가스공급시시템(3)을 연결하여 연료탱크(1)에 저장된 액화천연가스를 연료가스공급시스템(3)으로 공급하는 액화가스이송관(10)과, 연료탱크(1)의 증발가스가 유입되어 흐르는 증발가스이송관(20)과, 증발가스이송관(20)을 따라 이송되는 증발가스와 액화가스이송관(10)을 따라 이송되는 액화천연가스를 열교환시키는 열교환기(30)와, 열교환기(30)를 통과하면서 냉각된 증발가스를 연료탱크(1) 내부의 상층으로 분사할 수 있도록 증발가스이송관(20)과 연결되어 연료탱크(1) 내부의 상층에 설치되는 가스분사부(40)를 구비한다. The illustrated auxiliary cooling unit connects the fuel tank 1 and the fuel gas supply system 3 to supply the liquefied natural gas stored in the fuel tank 1 to the fuel gas supply system 3, and , The boil-off gas transfer pipe 20 through which the boil-off gas of the fuel tank 1 flows, and the boil-off gas transferred along the boil-off gas transfer pipe 20 and the liquefied natural gas transferred along the liquefied gas transfer pipe 10 are heat-exchanged. The heat exchanger 30 is connected to the boil-off gas transfer pipe 20 so that the boil-off gas cooled while passing through the heat exchanger 30 can be injected to the upper layer inside the fuel tank 1, and the upper layer inside the fuel tank 1 It is provided with a gas injection unit 40 installed in.

액화가스이송관(10)은 연료탱크(1)와 연료가스공급시스템(3)을 연결한다. 액화가스이송관(10)을 통해 연료탱크(1)에 저장된 액화천연가스가 연료가스공급시스템(3)으로 이송된다. 액화가스이송관을 통해 액화천연가스를 이송시키기 위한 펌프(12)가 연료탱크(1) 내에 설치될 수 있다. The liquefied gas delivery pipe 10 connects the fuel tank 1 and the fuel gas supply system 3. The liquefied natural gas stored in the fuel tank 1 is transferred to the fuel gas supply system 3 through the liquefied gas transfer pipe 10. A pump 12 for transferring the liquefied natural gas through the liquefied gas transfer pipe may be installed in the fuel tank 1.

증발가스이송관(20)은 쓰리웨이밸브(60)에 의해 순환관과 연결될 수 있다. 순환관은 쓰리웨이밸브를 기준으로 제 1순환관(51) 및 제 2순환관(54)으로 구분될 수 있다. 제 1순환관(51)은 연료탱크(1)의 상층과 쓰리웨이밸브(60) 입구를 연결하고, 제 2순환관(54)은 쓰리웨이밸브(60) 출구와 연료탱크(1)의 하층을 연결한다. 제 1순환관(51)에는 연료탱크(1) 내의 증발가스를 이송시키기 위한 증발가스이송펌프(53)가 설치된다. The boil-off gas transfer pipe 20 may be connected to a circulation pipe by a three-way valve 60. The circulation pipe may be divided into a first circulation pipe 51 and a second circulation pipe 54 based on a three-way valve. The first circulation pipe 51 connects the upper layer of the fuel tank 1 and the inlet of the three-way valve 60, and the second circulation pipe 54 is the outlet of the three-way valve 60 and the lower layer of the fuel tank 1 Connect. A boil-off gas transfer pump 53 for transferring boil-off gas in the fuel tank 1 is installed in the first circulation pipe 51.

제 1순환관(51)으로 유입된 증발가스는 쓰리웨이 밸브(60)의 작동에 의해 제 2순환관(54)으로 이동하거나, 증발가스이송관(20)으로 이동할 수 있다. 또한, 제 2순환관(54)과 증발가스이송관(20) 모두로 이동할 수 있다. The boil-off gas introduced into the first circulation pipe 51 may move to the second circulation pipe 54 or to the boil-off gas transfer pipe 20 by the operation of the three-way valve 60. In addition, it can be moved to both the second circulation pipe 54 and the boil-off gas transfer pipe 20.

열교환기(30)는 증발가스이송관(20)을 따라 이송되는 증발가스와 액화가스이송관(10)을 따라 이송되는 액화천연가스를 열교환시킨다. 이에 따라 증발가스이송관(20)을 따라 이송되는 증발가스가 냉각된다. The heat exchanger 30 heat-exchanges the boil-off gas transferred along the boil-off gas transfer pipe 20 and the liquefied natural gas transferred along the liquefied gas transfer pipe 10. Accordingly, the boil-off gas transferred along the boil-off gas transfer pipe 20 is cooled.

열교환기(30)는 2종류의 유체를 서로 열교환시킬 수 있는 구조라면 다양한 공지의 열교환기를 이용할 수 있다. 도시된 열교환기(30)는 내부에 2개의 열교환코일(33)(35)이 형성된다. 어느 하나의 열교환코일(33)은 액화가스이송관(10)과 연결되고, 다른 하나의 열교환코일은 증발가스이송관(20)에 연결된다. 따라서 각각의 열교환코일(33)(35)을 흐르는 액화천연가스와 증발가스는 열교환이 이루어지면서 증발가스는 냉각된다. The heat exchanger 30 may use various known heat exchangers as long as it has a structure capable of exchanging two types of fluids with each other. The illustrated heat exchanger 30 has two heat exchange coils 33 and 35 formed therein. One of the heat exchange coils 33 is connected to the liquefied gas transfer pipe 10 and the other heat exchange coil is connected to the boil-off gas transfer pipe 20. Accordingly, the liquefied natural gas and the boil-off gas flowing through each of the heat exchange coils 33 and 35 undergo heat exchange, and the boil-off gas is cooled.

가스분사부는 열교환기(30)를 통과하면서 냉각된 증발가스를 연료탱크(1) 내부의 상층으로 분사하는 역할을 한다. The gas injection unit serves to inject the cooled boil-off gas while passing through the heat exchanger 30 to the upper layer inside the fuel tank 1.

가스분사부는 일 예로 연료탱크(1) 내부에 설치되는 분사노즐(40)로 이루어진다. The gas injection unit is made of an injection nozzle 40 installed inside the fuel tank 1, for example.

분사노즐(40)은 연료탱크(1)의 내부의 상층에 설치되어 액화천연가스(2)의 액면 위에 위치한다. 분사노즐(40)은 증발가스이송관(40)과 연결된다. 열교환기(30)를 경유한 증발가스는 분사노즐(40)로 유입된다. 분사노즐(40)에는 다수의 분사구가 형성된다. The injection nozzle 40 is installed on the upper layer inside the fuel tank 1 and is located on the liquid level of the liquefied natural gas 2. The injection nozzle 40 is connected to the boil-off gas transfer pipe 40. The boil-off gas passing through the heat exchanger 30 flows into the injection nozzle 40. The injection nozzle 40 is formed with a plurality of injection holes.

분사노즐(40)을 통해 냉각된 증발가스가 연료탱크(1)의 내부 상층으로 분사되면서 연료탱크(1)의 상층에 위치하는 증발가스와 접촉한다. 따라서 연료탱크(1)의 내부로 분사되는 냉각된 증발가스는 연료탱크 내의 온도를 낮추고, 추가적인 증발가스의 발생을 방지하여 연료탱크(1)의 압력을 감소시킨다. The boil-off gas cooled through the injection nozzle 40 is injected into the upper inner layer of the fuel tank 1 and contacts the boil-off gas located on the upper layer of the fuel tank 1. Accordingly, the cooled boil-off gas injected into the fuel tank 1 lowers the temperature in the fuel tank and prevents the generation of additional boil-off gas, thereby reducing the pressure of the fuel tank 1.

이와 같이 본 발명은 보조냉각부를 더 구비함으로써 연료탱크의 온도를 더 낮추어 연료탱크의 압력을 더욱더 효과적으로 감압시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, by further providing an auxiliary cooling unit, the temperature of the fuel tank can be further lowered and the pressure of the fuel tank can be reduced more effectively.

상술한 본 발명은 연료탱크의 증발가스가 상층에서 하층으로 순환(제 1순환관→증발가스이송펌프→쓰리웨이밸브→제 2순환관→분출관)에 의한 냉각과 동시에 열교환기 경유(제 1순환관→증발가스이송펌프→쓰리웨이밸브→증발가스이송관→열교환기→분사노즐)에 의한 냉각이 동시에 수행될 수 있다. In the present invention described above, the boil-off gas of the fuel tank is circulated from the upper layer to the lower layer (the first circulation pipe → the evaporation gas transfer pump → the three-way valve → the second circulation pipe → the ejection pipe) at the same time as cooling by the heat exchanger (the first Cooling by circulation pipe → evaporation gas transfer pump → three-way valve → evaporation gas transfer pipe → heat exchanger → injection nozzle) can be performed at the same time.

또한, 도 4와 같이 엔진이 정지되어 있는 경우에는 상층에서 하층으로 순환(제 1순환관→증발가스이송펌프→쓰리웨이밸브→제 2순환관→분출관)에 의한 냉각만 이루어지고, 도 5와 같이 엔진이 가동되는 경우에는 열교환기 경유(제 1순환관→증발가스이송펌프→쓰리웨이밸브→증발가스이송관→열교환기→분사노즐)에 의한 냉각만 이루어질 수도 있다. In addition, when the engine is stopped as shown in FIG. 4, only cooling is performed by circulation from the upper floor to the lower floor (first circulation pipe → evaporation gas transfer pump → three-way valve → second circulation pipe → ejection pipe), and FIG. 5 When the engine is operated as described above, only cooling by means of a heat exchanger (first circulation pipe → evaporation gas transfer pump → three-way valve → evaporation gas transfer pipe → heat exchanger → injection nozzle) may be performed.

이하, 상술한 LNG 연료탱크의 감압장치를 이용하여 연료탱크를 감압시키는 방법에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다. Hereinafter, a method of depressurizing the fuel tank using the decompression device of the LNG fuel tank described above will be described with reference to FIG. 2.

본 발명의 연료탱크 감압방법은 액화천연가스(LNG)가 저장된 연료탱크(1) 상층에 위치하는 증발가스를 순환관(50)을 통해 연료탱크(1)의 하층으로 순환시키는 단계와, 순환관(50)과 연결되어 연료탱크(1) 내의 액화천연가스에 잠기도록 설치된 분출관(55)을 통해 증발가스를 액화천연가스 중으로 분출시키는 단계를 포함한다. The fuel tank depressurization method of the present invention includes the steps of circulating the boil-off gas located on the upper layer of the fuel tank 1 in which liquefied natural gas (LNG) is stored to the lower layer of the fuel tank 1 through the circulation pipe 50, and the circulation pipe. It includes the step of ejecting the boil-off gas into the liquefied natural gas through a jet pipe 55 connected to 50 and installed to be immersed in the liquefied natural gas in the fuel tank 1.

먼저, 순환관(50)을 통해 연료탱크(1)의 상층에 위치하는 증발가스를 연료탱크(1)의 하층으로 순환시킨다. First, the boil-off gas located on the upper layer of the fuel tank 1 is circulated to the lower layer of the fuel tank 1 through the circulation pipe 50.

다음으로, 순환관(50)을 따라 이동하는 증발가스를 분출관(55)으로 유입시켜 증발가스를 액화천연가스(2) 중으로 분출시킨다. 분출관(55)을 통해 액화천연가스 중으로 분출되는 증발가스는 액화천연가스(2)와 접촉하여 냉각된다. Next, the boil-off gas moving along the circulation pipe 50 is introduced into the ejection pipe 55 to eject the boil-off gas into the liquefied natural gas 2. The boil-off gas ejected into the liquefied natural gas through the ejection pipe 55 is cooled by contacting the liquefied natural gas 2.

그리고 도 3에 도시된 보조냉각부를 통해 추가적으로 증발가스를 냉각시키는 보조냉각단계를 더 수행할 수 있다. In addition, an auxiliary cooling step of additionally cooling the boil-off gas through the auxiliary cooling unit illustrated in FIG. 3 may be further performed.

가령, 보조냉각단계는 연료탱크 내의 증발가스를 연료탱크에서 연료가스공급시스템으로 이송되는 액화천연가스와 열교환하여 냉각시킨 후 연료탱크의 상층으로 분사한다. For example, in the auxiliary cooling step, the boil-off gas in the fuel tank is cooled by heat exchange with liquefied natural gas transferred from the fuel tank to the fuel gas supply system, and then injected into the upper layer of the fuel tank.

이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.In the above, the present invention has been described with reference to an exemplary embodiment, but this is only exemplary, and those of ordinary skill in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible therefrom. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.

1: 연료탱크 3: 연료가스공급시스템
9: 엔진 50: 순환관
53: 증발가스이송펌프 55: 분출관 1: fuel tank 3: fuel gas supply system
9: engine 50: circulation pipe
53: boil-off gas transfer pump 55: jet pipe

Claims (5)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 엔진에 연료를 공급하기 위한 연료가스공급시스템(FGSS)으로 보내는 액화천연가스(LNG)가 저장된 연료탱크와;
상기 연료탱크의 상층에 위치하는 증발가스를 상기 연료탱크의 하층에 위치하는 액화천연가스 중으로 분출시켜 상기 증발가스를 냉각시키는 냉각수단과;
상기 증발가스를 상기 연료탱크에서 상기 연료가스공급시스템으로 이송되는 액화천연가스와 열교환하여 냉각시킨 후 상기 연료탱크의 상층으로 주입하는 보조냉각부;를 구비하고,
상기 냉각수단은 상기 연료탱크의 상층과 쓰리웨이밸브를 연결하는 제 1순환관과, 상기 쓰리웨이밸브와 상기 연료탱크의 하층을 연결하는 제 2순환관과, 상기 제 2순환관과 연결되어 상기 연료탱크 내의 액화천연가스에 잠기도록 설치되며 유입되는 증발가스를 미세한 기포로 분출하는 미세기포발생기와, 상기 제 1순환관에 설치되어 상기 연료탱크 내의 증발가스를 상기 미세기포발생기로 유입시키기 위한 증발가스이송펌프를 구비하며,
상기 보조냉각부는 상기 연료탱크와 상기 연료가스공급시스템을 연결하여 상기 연료탱크에 저장된 액화천연가스를 상기 연료가스공급시스템으로 공급하는 액화가스이송관과, 상기 연료탱크의 증발가스가 유입되어 흐를 수 있도록 상기 쓰리웨이밸브와 연결되는 증발가스이송관과, 상기 증발가스이송관을 따라 이송되는 증발가스와 상기 액화가스이송관을 따라 이송되는 액화천연가스를 열교환시키는 열교환기와, 상기 열교환기를 통과하면서 냉각된 증발가스를 상기 연료탱크 내부의 상층으로 분사할 수 있도록 상기 증발가스이송관과 연결되어 상기 연료탱크 내부의 상층에 설치되는 가스분사부를 구비하고,
상기 제 1순환관으로 유입된 증발가스는 상기 쓰리웨이밸브의 작동에 의해 상기 제 2순환관 및 상기 증발가스이송관 중 어느 하나 또는 둘 모두로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 LNG 연료탱크의 감압장치.
A fuel tank storing liquefied natural gas (LNG) sent to a fuel gas supply system (FGSS) for supplying fuel to the engine;
Cooling means for cooling the boil-off gas by ejecting the boil-off gas located in the upper layer of the fuel tank into the liquefied natural gas located in the lower layer of the fuel tank;
And an auxiliary cooling unit that heats and cools the boil-off gas with the liquefied natural gas transferred from the fuel tank to the fuel gas supply system, and then injects the boil-off gas into the upper layer of the fuel tank; and
The cooling means includes a first circulation pipe connecting the upper layer of the fuel tank and the three-way valve, a second circulation pipe connecting the three-way valve and the lower layer of the fuel tank, and the second circulation pipe. A microbubble generator installed to be immersed in the liquefied natural gas in the fuel tank and ejecting the incoming boil-off gas into fine bubbles, and an evaporation for introducing the boil-off gas in the fuel tank to the microbubble generator by being installed in the first circulation pipe Equipped with a gas transfer pump,
The auxiliary cooling unit connects the fuel tank and the fuel gas supply system to supply the liquefied natural gas stored in the fuel tank to the fuel gas supply system, and a liquefied gas transfer pipe so that the boil-off gas of the fuel tank is introduced and flowed. The boil-off gas transfer pipe connected to the three-way valve, a heat exchanger for heat exchange between the boil-off gas transferred along the boil-off gas transfer pipe and the liquefied natural gas transferred along the liquefied gas transfer pipe, and the boil-off gas cooled while passing through the heat exchanger And a gas injection unit connected to the boil-off gas transfer pipe so as to be injected into the upper layer inside the fuel tank and installed on the upper layer inside the fuel tank,
The decompression device of an LNG fuel tank, characterized in that the boil-off gas introduced into the first circulation pipe can move to one or both of the second circulation pipe and the boil-off gas transfer pipe by the operation of the three-way valve.
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