KR102239827B1

KR102239827B1 - 선박용 연료가스 공급 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR102239827B1
Application number: KR1020190126324A
Authority: KR
Inventors: 황순규
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2019-10-11
Filing date: 2019-10-11
Publication date: 2021-04-14

Abstract

선박용 연료가스 공급 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 선박용 연료가스 공급 시스템은, 액화천연가스가 저장되는 저장탱크로부터 공급되는 증발가스를 압축시키는 압축부; 압축부와 선박을 추진시키는 주 엔진을 연결하는 라인에 마련되어 주 엔진으로 공급되는 증발가스를 제어하는 제1 제어 밸브부; 및 압축부와 제1 제어 밸브부를 연결하는 라인에서 분기되어 증발가스를 재액화시키는 재액화시스템에 연결되는 라인에 마련되어 재액화시스템으로 공급되는 증발가스를 제어하는 제2 제어 밸브부를 포함하고, 제1 제어 밸브부 및 제2 밸브부 중 적어도 하나는 복수의 밸브로 마련되어 압축기 트립(compressor trip)을 방지하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박용 연료가스 공급 시스템 및 방법{FUEL GAS SUPPLY SYSTEM AND METHOD FOR A SHIP}

본 발명은 연료가스 공급 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 선박용 엔진에 연료 공급 시 압축기 트립을 방지할 수 있는 선박용 연료가스 공급 시스템 및 방법에 관한 것이다.

근래, LNG(Liquefied Natural Gas)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 액화가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는, 액화된 상태로 액화가스 운반선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. LNG나 LPG 등의 액화가스는 천연가스 혹은 석유가스를 극저온(LNG의 경우 대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭적으로 감소되므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.

LNG 운반선 등의 액화가스 운반선은, 액화가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 이 액화가스를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해, 액화가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히, '화물창'이라 함)를 포함한다.

이와 같이 극저온 상태의 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크가 마련된 해상 구조물의 예로서는 액화가스 운반선 이외에도 LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 선박이나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit), LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Off-loading)와 같은 구조물 등을 들 수 있다.

LNG RV는 자력 항해 및 부유가 가능한 액화천연가스 운반선에 LNG 재기화 설비를 설치한 것이고, LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 액화 천연가스를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 액화 천연가스를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 해상 구조물이다. 그리고, LNG FPSO는 채굴된 천연가스를 해상에서 정제한 후 직접 액화시켜 저장탱크 내에 저장하고, 필요시 이 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨싣기 위해 사용되는 해상 구조물이다. 본 명세서에서 선박이란, LNG 운반선과 같은 액화가스 운반선, LNG RV 등을 비롯하여, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 구조물까지도 모두 포함하는 개념이다.

천연가스의 액화온도는 상압에서 약 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압에서 -163℃ 보다 약간만 높아도 증발된다. 종래의 LNG 운반선의 경우를 예를 들어 설명하면, LNG 운반선의 LNG 저장탱크는 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG에 지속적으로 전달되므로, LNG 운반선에 의해 LNG를 수송하는 도중에 LNG가 LNG 저장탱크 내에서 지속적으로 기화되어 LNG 저장 탱크 내에 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 발생한다.

종래, 액화가스 운반선의 저장탱크 내에서의 증발가스를 억제 및 처리하기 위해, 증발가스를 저장탱크의 외부로 배출시켜 소각해 버리는 방법, 증발가스를 저장탱크의 외부로 배출시켜 재액화 장치를 통해 재액화시킨 후 다시 저장탱크로 복귀시키는 방법, 선박의 추진기관에서 사용되는 연료로서 증발가스를 사용하는 방법, 저장탱크의 내부압력을 높게 유지함으로써 증발가스의 발생을 억제하는 방법 등이 단독으로 혹은 복합적으로 사용되고 있었다.

한편 저장탱크에 수용되어 있는 천연가스(즉, 기체 상태의 BOG와 액체 상태의 LNG)는 연료로 주 엔진에 공급되거나, 재액화 시스템으로 공급되어 재액화된 후 다시 저장탱크로 공급될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래에는 재액화 시스템 라인이나 주 엔진 라인에는 스로틀링(throttling) 타입의 유압 밸브(V)가 설치된다. 이러한 밸브(V)의 특성곡선(characteristic curve)은 선형(linear)으로 이루어지며, 밸브(V)를 2%만 개방하여도 퀵 오프닝(quick opening; 조금만 열려고 해도 확 열리는) 성향을 갖게 된다.

즉, 밸브(V)가 닫혀있다가 개방되는 경우 퀵 오프닝으로 인해 급격하게 유량이 증가되고, 압력 저하에 따른 압축기 트립 현상(Compressor Trip; 압력 저하에 의해 압축기 운전이 강제적으로 중단되는 현상)이 종종 발생한다.

압축기 트립 현상의 발생시 압축기의 재 가동까지 약 30분 가량의 시간이 소요되고, 이 경우 액화천연가스 저장탱크의 압력이 올라가서 GCU(Gas Combustion Unit)을 통해 증발가스를 연소시켜 액화천연가스 저장탱크의 압력 조절이 필요하다.

또한, 재액화 시스템이나 주 엔진의 라인에 제어 밸브를 잘못 적용시 누설 발생 및 압력 로스가 발생(재액화 시스템의 성능 저하)될 확률이 크므로 이에 대한 개선책이 요구된다.

전술한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.

한국등록특허공보 제10-2011860호(대우조선해양 주식회사) 2019. 08. 12.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 선박의 연료 공급 시 압축기 트립을 방지할 수 있는 선박용 연료가스 공급 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 액화천연가스가 저장되는 저장탱크로부터 공급되는 증발가스를 압축시키는 압축부; 상기 압축부와 선박을 추진시키는 주 엔진을 연결하는 라인에 마련되어 상기 주 엔진으로 공급되는 증발가스를 제어하는 제1 제어 밸브부; 및 상기 압축부와 상기 제1 제어 밸브부를 연결하는 라인에서 분기되어 상기 증발가스를 재액화시키는 재액화시스템에 연결되는 라인에 마련되어 상기 재액화시스템으로 공급되는 증발가스를 제어하는 제2 제어 밸브부를 포함하고, 상기 제2 제어 밸브부는 복수의 밸브로 마련되어 압축기 트립(compressor trip)을 방지하는 선박용 연료가스 공급 시스템을 제공한다.

상기 제2 제어 밸브부는 상기 압축부와 상기 재액화 시스템을 연결하는 라인에 마련되는 제3 밸브 부재; 및 상기 라인에서 상기 제3 밸브 부재의 하류에 마련되는 제4 밸브 부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제4 밸브 부재는 공압식(Pneumatic type) 조절 밸브를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제4 밸브 부재는 상기 제3 밸브 부재의 개폐시 급격한 유량 증가로 인한 압력 저하를 방지하기 위해 다단으로 제어될 수 있다.

또한, 상기 제4 밸브 부재는 상기 재액화 시스템의 초기 작동 시 상기 제3 밸브 부재보다 작게 개방되도록 1단 제어되고, 상기 재액화 시스템과 연결되는 라인 상에 증발가스가 일정 압력에 도달하면 추가로 더 개방되어 압축기 트립을 방지하도록 2단 제어될 수 있다.

또한, 상기 제1 제어 밸브부는 상기 압축부와 상기 주 엔진을 연결하는 라인에 마련되는 제1 밸브 부재; 및 상기 라인에서 상기 제1 밸브 부재의 후단에 마련되는 제2 밸브 부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 밸브 부재는 공압식(Pneumatic type) 조절 밸브를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 밸브 부재는 상기 제1 밸브 부재의 개폐시 급격한 유량 증가로 인한 압력 저하를 방지하기 위해 다단으로 제어될 수 있다.

또한, 상기 제2 밸브 부재는 상기 주 엔진의 초기 작동 시 상기 제1 밸브 부재보다 작게 개방되도록 1단 제어되고, 상기 주 엔진과 연결되는 라인 상에 증발가스가 일정 압력에 도달하면 100% 개방되어 압축기 트립을 방지하도록 2단 제어될 수 있다.

또한, 상기 압축부의 중간단에서 분기되어 부 엔진과 연결되는 라인에는 제3 감압 밸브가 설치될 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 압축된 증발가스가 주 엔진이나 재액화 시스템으로 공급될 때 주 엔진이나 재액화 시스템을 연결하는 라인에 마련되는 제1 제어 밸브부(20) 및 제2 제어 밸브부(30) 중 적어도 하나가 복수의 밸브로 마련됨과 아울러 복수의 밸브의 개방 정도를 다단 제어함으로써, 장비의 초기 작동 시 급격한 유량 증가로 인한 압력 저하를 방지하고, 나아가 압축기 트립(compressor trip) 현상을 미연에 방지할 수 있는 유리한 효과를 가질 수 있다.

또한, 전술한 압축기 트립의 방지로 액화천연가스 저장탱크의 탱크 압력을 쉽게 제어할 수 있다.

도 1은 의 연료가스 공급 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 연료가스 공급 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 주 엔진으로 증발가스가 공급되는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 재액화 시스템으로 증발가스가 공급되는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 연료가스 공급 시스템을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 주 엔진으로 증발가스가 공급되는 과정을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 재액화 시스템으로 증발가스가 공급되는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 선박용 연료가스 공급 시스템은, 액화천연가스가 저장되는 저장탱크로부터 공급되는 증발가스(BOG)를 압축시키는 압축부(10)와, 압축부(10)와 선박을 추진시키는 주 엔진을 연결하는 라인에 마련되어 주 엔진으로 공급되는 증발가스를 제어하는 제1 제어 밸브부(20)와, 압축부(10)와 제1 제어 밸브부(20)를 연결하는 라인에서 분기되어 증발가스를 재액화시키는 재액화 시스템에 연결되는 라인에 마련되어 재액화 시스템으로 공급되는 증발가스를 제어하는 제2 제어 밸브부(30)를 구비한다.

본 실시예에 따른 선박용 연료가스 공급 시스템은, 주 엔진으로서 고압 천연가스 분사 엔진, 예컨대 ME-GI 엔진을 포함하고 있으며, 부 엔진으로서 DF 엔진(예컨대 DF Generator; DFDG)을 포함할 수 있다. 통상, 주 엔진은 선박의 운항을 위해 추진용으로 사용되고, 부 엔진은 선박 내부에 설치된 각종 장치 및 설비에 전력을 공급하기 위해 발전용으로 사용되지만, 본 실시예는 주 엔진과 부 엔진의 용도에 의해 한정되는 것은 아니다. 주 엔진과 부 엔진은 각각 복수개가 설치될 수 있다. ME-GI 엔진은 추진을 위해 프로펠러에 직결되어 사용될 수 있으며, 이를 위해 ME-GI 엔진은 저속으로 회전하는 2행정 엔진으로 이루어진다. 즉, ME-GI 엔진은 저속 2행정 고압 천연가스 분사 엔진이다.

본 실시예에 따른 선박용 연료가스 공급 시스템은, 엔진들(즉, 주 엔진인 ME-GI 엔진과 부 엔진인 DF 엔진)에 대해 저장탱크에 수용되어 있는 천연가스(즉, 기체 상태의 BOG와 액체 상태의 LNG)를 연료로서 공급할 수 있도록 마련될 수 있다.

압축부(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 압축기(11)와, 각 압축기(11)의 후단에 설치되는 중간 냉각기(12)를 포함할 수 있다.

저장탱크로부터 배출되는 증발가스는 압축부(10)에 마련된 복수의 압축기(11)를 지나면서 여러 번의 압축 과정을 거치게 된다. 본 실시예에서, 증발가스는 압축부(10)에 의해 대략 150 내지 400 bara 정도의 고압으로 압축된 후 주 엔진에 공급될 수 있다.

복수의 압축기(11)는, 예를 들어, 증발가스를 약 400 bara까지 압축하도록 구성될 수 있다. 압축기(11)에서 압축된 증발가스는 연료 공급라인(SL)을 통하여 주 엔진에 공급되는데, 주 엔진에서 필요로 하는 연료의 필요량에 따라 압축된 증발가스 전부를 주 엔진에 공급할 수도 있고, 압축된 증발가스 중 일부만을 주 엔진에 공급할 수도 있다.

이때, 증발가스가 압축되면 압력뿐만 아니라 온도도 높아지게 되므로 각 압축기(11)의 후단에 설치된 중간 냉각기(12)를 통해 증발가스의 온도를 낮출 수 있도록 한다. 도 2에서는 5개의 압축기(11)와 5개의 중간 냉각기(12)를 포함하는 다단 압축수단이 예시되어 있지만, 압축기(11)와 중간 냉각기(12)의 개수는 필요에 따라 변경될 수 있다.

본 실시예에서 압축기(11)로서는 예를 들어 부카르트(Burckhardt) 사의 압축기를 사용할 수 있다. 부카르트 사의 압축기는 총 5개의 실린더를 포함하며, 전단 3개의 실린더는 무급유 윤활(oil-free) 방식으로 동작하고 후단 2개의 실린더는 급유 윤활(oil-lubricated) 방식으로 동작하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 부카르트 사의 압축기를 증발가스를 압축시키는 압축기(11)로 사용할 경우, 4단 이상에서 증발가스를 분기시킬 때는 오일 필터를 거쳐 증발가스가 이송되도록 구성할 필요가 있으나 3단 이하에서 분기시킬 때는 오일 필터를 사용할 필요가 없다는 점에서 유리할 수 있다.

부 엔진인 DF 엔진에 연료가스를 공급하기 위한 라인은 압축부(10)와 주 엔진을 연결하는 라인으로부터 분기된다. 도 2에는 2단 압축된 증발가스를 분기시켜 그 일부를 부 엔진으로 공급하는 것으로 도시하고 있지만, 이는 예시일 뿐이며, 1단 혹은 3 내지 5단 압축된 증발가스를 분기시켜 부 엔진 등으로 공급할 수 있도록 시스템을 구성할 수도 있다.

부 엔진인 DF 엔진(예컨대, DFDG)은 요구 압력이 ME-GI 엔진에 비해 낮기 때문에 압축기(11)의 후단에서 고압으로 압축된 상태의 증발가스를 분기해 낼 경우에는 제3 감압 밸브(110)에 의해 증발가스의 압력을 다시 낮춘 후 부 엔진에 공급될 수 있다.

제1 제어 밸브부(20)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 압축부(10)와 주 엔진을 연결하는 라인에 마련되어 주 엔진으로 공급되는 증발가스의 유량을 조절한다.

또한 본 실시예에서 제1 제어 밸브부(20)는 복수의 밸브로 마련되어 주 엔진으로 공급되는 증발가스를 다단으로 제어함으로써 주 엔진의 초기 작동시 압축기 트립 현상(압력 저하에 따른 압축기 운전이 강제적으로 중단되는 현상)을 방지할 수 있다.

본 실시예에서, 제1 제어 밸브부(20)는 압축부(10)의 후단과 주 엔진을 연결하는 라인에 마련되는 제1 밸브 부재(21)와, 상기 라인에서 제1 밸브 부재(21)의 하류에 마련되는 제2 밸브 부재(22)를 포함할 수 있다.

이때, 제1 밸브 부재(21)는 쓰로틀링 타입(Throttling type)의 유압 밸브를 포함하고, 제1 밸브 부재(21)의 하류에 마련되는 제2 밸브 부재(22)는 공압식(Pneumatic type) 조절 밸브를 포함할 수 있다.

종래에는 이러한 주 엔진 라인에 스로틀링(throttling) 타입의 유압 밸브만 설치되었는데, 초기 개방 시, 즉, 밸브가 닫혀있다가 개방되는 경우 퀵 오프닝으로 인해 급격하게 유량이 증가되고, 압력 저하에 따른 압축기 트립 현상(Compressor Trip; 압력 저하에 의해 압축기 운전이 강제적으로 중단되는 현상)이 종종 발생하였다.

본 실시예에서는 주 엔진의 초기 작동 시 제1 밸브 부재(21)는 소정 개방되되, 제2 밸브 부재(22)는 제1 밸브 부재(21)의 개폐시 급격한 유량 증가로 인한 압력 저하를 방지하기 위해 다단으로 제어됨으로써, 압축기 트립을 방지할 수 있다.

구체적으로, 제2 밸브 부재(22)는 주 엔진의 초기 작동 시 제1 밸브 부재(21)보다 작게 개방되도록 1단 제어되고, 주 엔진으로 공급되는 라인 상의 증발가스가 일정 압력에 도달하면 추가로 더 개방되도록 2단 제어될 수 있다.

일정 압력이란, 제1 밸브 부재(21)의 후방 라인에서 제2 밸브 부재(22)를 중심으로 상류와 하류의 압력차가 크지 않아 제2 밸브 부재(22)의 개폐 시 급격한 유량변동이 생기지 않는 정도의 압력을 의미한다.

예를 들어, 주 엔진의 초기 작동 시, 제2 밸브 부재(22)는 2 내지 3% 정도 개방되어 작은 유량의 증발가스를 주 엔진과 연결되는 라인 상에 공급하고, 상기 라인 상에 증발가스가 일정 압력에 도달하면 100% 완전 개방되도록 2단 제어된다.

이때, 제1 밸브 부재(21)는 5% 정도 개방되어 제2 밸브 부재(22)까지 증발가스를 공급할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 제2 밸브 부재(22)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 밸브 부재(21)와 거리를 두고 제1 밸브 부재(21)의 하류에 마련될 수도 있고, 제1 밸브 부재(21)의 후단에 마련될 수 있다.

제2 제어 밸브부(30)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 압축부(10)와 주 엔진을 연결하는 라인에서 분기되어 증발가스를 재액화시키기 위한 재액화 시스템에 연결될 수 있다.

본 실시예에서 제2 제어 밸브부(30)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 압축부(10)와 재액화 시스템을 연결하는 라인에 마련되는 제3 밸브 부재(31)와, 상기 라인에서 제3 밸브 부재(31)의 하류에 마련되는 제4 밸브 부재(32)를 포함할 수 있다.

이때, 제3 밸브 부재(31)는 쓰로틀링 타입(Throttling type)의 유압 밸브를 포함하고, 제4 밸브 부재(32)는 공압식(Pneumatic type) 조절 밸브를 포함할 수 있다.

종래에는 압축부(10)의 후단에서 재액화 시스템을 연결하는 라인에 스로틀링(throttling) 타입의 유압 밸브만 설치되었는데, 밸브의 초기 개방 시 퀵 오프닝으로 인해 재액화 시스템으로 한번에 많은 양의 증발가스가 공급될 수 있으며, 결국, 주 엔진으로 공급되는 증발가스의 압력이 저하됨으로 인한 압축기 트립(Compressor Trip) 현상을 초래할 수 있다.

본 실시예에서는 제3 밸브 부재(31)는 소정 개방되되, 제4 밸브 부재(32)는 제3 밸브 부재(31)의 개폐시 급격한 유량 증가로 인한 압력 저하를 방지하기 위해 다단으로 제어될 수 있다.

구체적으로, 제4 밸브 부재(32)는 초기에 제3 밸브 부재(31)보다 작게 개방되도록 1단 제어되고, 재액화 시스템으로 공급되는 라인 상의 증발가스가 일정 압력에 도달하면 추가로 더 개방되도록 2단 제어될 수 있다.

일정 압력이란, 제4 밸브 부재(32)를 통해 재액화 시스템으로 소량의 증발가스가 계속 공급됨으로써, 제 4 밸브 부재(32)를 중심으로 상류와 하류의 압력차가 크지 않아 제4 밸브 부재(32)의 개폐 시 급격한 유량변동이 생기지 않는 정도의 압력을 의미한다.

예를 들어, 주 엔진의 초기 작동 시, 제4 밸브 부재(32)는 2 내지 3% 정도 개방되어 작은 유량의 증발가스를 재액화 시스템과 연결되는 라인 상에 공급하고, 상기 라인 상에 증발가스가 일정 압력에 도달하면 100% 완전 개방되도록 2단 제어된다.

이때, 제3 밸브 부재(31)는 5% 정도 개방되어 제4 밸브 부재(32)까지 증발가스를 공급할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 제4 밸브 부재(32)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제3 밸브 부재(31)의 후단에 마련될 수도 있고, 제3 밸브 부재(31)와 거리를 두고 제3 밸브 부재(31)의 하류에 마련될 수도 있다.

한편, 압축부(10)의 중간단에서 분기되어 부 엔진과 연결되는 라인에는 제3 감압 밸브(110)가 설치되며, 부 엔진(예로서, DF엔진)은 요구 압력이 ME-GI 엔진에 비해 낮기 때문에 초기 작동 시 압력 저하에 따른 압축기 트립 현상으로 인한 문제가 발생되지 않게 된다.

본 실시예에 따른 선박용 연료가스 공급 시스템은 압축부(10)와 제1 제어 밸브부(20)를 연결하는 라인에 마련되어 압축된 증발가스의 압력을 조절하는 제1 감압 밸브(40)와, 제1 감압 밸브(40)의 하류에 마련되어 증발가스에 함유된 액체를 분리하는 필터 부재(50)와, 필터 부재(50)의 하류에 마련되어 증발가스의 역류를 막는 체크 밸브(60)를 더 포함할 수 있다.

또한, 체크 밸브(60)의 후단에는 제1 압축기(70), 제1 중간 냉각기(80), 및 필터 부재(50)를 더 포함할 수 있다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예의 제1 압축기(70)는 압축부(10)와 별도로 마련되어 있는 것이 도시되어 있으나, 제1 압축기(70)는 복수의 압축기(11)와 함께 하나의 압축부(10)로 마련될 수도 있다.

또한, 제1 제어 밸브부(20)의 상류에는 필터 부재(50)와 제1 제어 밸브부(20)를 연결하는 라인에서 분기되어 체크 밸브(60)와 제1 압축기(70)를 연결하는 라인에 스필 백 밸브(Spillback valve)(90)가 마련될 수 있다.

스필 백 밸브(90)는 밸브가 거의 닫힌 상태로 장기간 작동 시 필터 부재(50)를 통과하는 증발가스의 일부를 제1 압축기(70)의 전단으로 다시 흘려보냄으로써, 제1 제어 밸브부(20)의 상류에 마련되는 장비들의 과열로 인한 오작동을 방지할 수 있다.

나아가 본 실시예는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 제어 밸브부(20)와 주 엔진을 연결하는 라인에서 분기되는 라인에 마련되어 벤트 마스트(미부호)로 공급되는 증발가스를 감압시키는 제2 감압 밸브(100)를 더 포함한다. 본 실시예에서 제2 감압 밸브(100)는 공압 밸브를 포함한다.

본 발명은 압축부(10)와 주 엔진을 연결하는 라인에서 제1 밸브 부재(21)의 하류에 공압식(Pneumatic type) 조절 밸브를 포함하는 제2 밸브 부재(22)가 마련됨으로써, 주 엔진으로 공급되는 증발가스의 유량을 다단 제어할 수 있고, 나아가 주 엔진의 초기 작동 시 압력 저하로 인한 압축기 트립을 방지할 수 있다.

또한, 압축부(10)의 후단에서 재액화 시스템과 연결되는 라인에는 제3 밸브 부재(31)의 후단에 공압식(Pneumatic type) 조절 밸브를 포함하는 제4 밸브 부재(32)가 마련됨으로써, 재액화 시스템으로 공급되는 증발가스의 유량을 다단 제어할 수 있고, 나아가 재액화 시스템의 초기 작동 시 압력 저하로 인한 압축기 트립을 방지할 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시예는 압축된 증발가스가 주 엔진이나 재액화 시스템으로 공급될 때 주 엔진이나 재액화 시스템을 연결하는 라인에 마련되는 제1 제어 밸브부(20) 및 제2 제어 밸브부(30) 중 적어도 하나가 복수의 밸브로 마련됨과 아울러 복수의 밸브의 개방 정도를 다단 제어함으로써, 장비의 초기 작동 시 급격한 유량 증가로 인한 압력 저하를 방지하고, 나아가 압축기 트립(compressor trip) 현상을 미연에 방지할 수 있는 유리한 효과를 가질 수 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10 : 압축부 11 : 압축기
12 : 중간 냉각기 20 : 제1 제어 밸브부
21 : 제1 밸브 부재 22 : 제2 밸브 부재
30 : 제2 제어 밸브부 31 : 제3 밸브 부재
32 : 제4 밸브 부재 40 : 제1 감압 밸브
50 : 필터 부재 60 : 체크 밸브
70 : 제1 압축기 80 : 제1 중간 냉각기
90 : 스필 백 밸브 100 : 제2 감압 밸브
110 : 제3 감압 밸브

Claims

액화천연가스가 저장되는 저장탱크로부터 공급되는 증발가스를 압축시키는 압축부; 상기 압축부와 선박을 추진시키는 주 엔진을 연결하는 라인에 마련되어 상기 주 엔진으로 공급되는 증발가스를 제어하는 제1 제어 밸브부; 및 상기 압축부와 상기 제1 제어 밸브부를 연결하는 라인에서 분기되어 상기 증발가스를 재액화시키는 재액화시스템에 연결되는 라인에 마련되어 상기 재액화시스템으로 공급되는 증발가스를 제어하는 제2 제어 밸브부를 포함하는 선박용 연료가스 공급 시스템을 이용한 선박용 연료가스 공급 방법으로서,
상기 제2 제어 밸브부는 제3 밸브 부재 및 상기 제3 밸브 부재의 하류에 마련되는 제4 밸브 부재를 포함하고,
상기 제4 밸브 부재는, 상기 재액화시스템의 작동을 위한 상기 제3 밸브 부재의 개폐 시 상기 제4 밸브 부재의 상류와 하류의 압력차로 인한 급격한 유량 변동이 발생되는 것을 방지하기 위하여 다단으로 제어되며,
상기 제4 밸브 부재는, 상기 재액화시스템의 초기 작동 시 상기 제3 밸브 부재보다 작게 개방되고, 상기 재액화시스템과 연결되는 라인 상의 증발가스가 일정 압력에 도달하면 추가로 더 개방됨으로써, 상기 재액화시스템의 작동 시 급격한 유량 증가로 인한 압축기의 압력 저하를 방지하는 선박용 연료가스 공급 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제3 밸브 부재는 5% 정도 개방되어 일정 유량의 증발가스를 상기 제4 밸브 부재까지 공급하고,
상기 제4 밸브 부재는, 상기 제3 밸브 부재의 개폐 초기에 2 내지 3% 정도 개방되어 상기 제3 밸브 부재보다 더 작은 유량의 증발가스를 상기 재액화시스템으로 공급하고, 상기 제4 밸브 부재의 하류에서 상기 재액화시스템으로 공급되는 증발가스가 일정 압력에 도달하면 100% 개방되도록 제어하는 선박용 연료가스 공급 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제3 밸브 부재는 쓰로틀링 타입(Throttling type)의 유압 밸브를 포함하고,
상기 제4 밸브 부재는 공압식(Pneumatic type) 조절 밸브를 포함하는 선박용 연료가스 공급 방법.
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제 1항에 있어서,
상기 제1 제어 밸브부는 제1 밸브 부재 및 상기 제1 밸브 부재의 후단에 마련되는 제2 밸브 부재를 포함하고,
상기 주 엔진의 초기 작동 시 상기 제1 밸브 부재는 소정 개방되되, 상기 제2 밸브 부재는 상기 제1 밸브 부재의 개폐 시 급격한 유량 증가로 인한 압축기의 압력 저하를 방지하기 위해 다단으로 제어되는 선박용 연료가스 공급 방법.
제 6항에 있어서,
상기 제1 밸브 부재는 쓰로틀링 타입(Throttling type)의 유압 밸브를 포함하고,
상기 제2 밸브 부재는 공압식(Pneumatic type) 조절 밸브를 포함하는 선박용 연료가스 공급 방법.
제 6항에 있어서,
상기 제2 밸브 부재는, 상기 주 엔진의 초기 작동 시 상기 제1 밸브 부재보다 작게 개방되도록 1단 제어되고, 상기 주 엔진으로 공급되는 라인 상의 증발가스가 일정 압력에 도달하면 추가로 더 개방되도록 2단 제어되는 선박용 연료가스 공급 방법.
제 6항에 있어서,
상기 제1 밸브 부재는 5% 정도 개방되어 일정 유량의 증발가스를 상기 제2 밸브 부재까지 공급하고,
상기 제2 밸브 부재는, 상기 주 엔진의 초기 작동 시 2 내지 3% 정도 개방되어 상기 제1 밸브 부재보다 더 작은 유량의 증발가스를 상기 주 엔진으로 공급하고, 상기 제2 밸브 부재의 하류에서 상기 주 엔진으로 공급되는 증발가스가 일정 압력에 도달하면 100% 개방되도록 제어하는 선박용 연료가스 공급 방법.
제 1항에 있어서,
상기 압축부의 중간단에서 분기되어 부 엔진과 연결되는 라인에는 제3 감압 밸브가 설치되는 선박용 연료가스 공급 방법.
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