KR102266239B1 - Boil-Off Gas Reliquefaction System and Method for Ship - Google Patents

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Abstract

선박의 증발가스 재액화 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 선박의 증발가스 재액화 시스템은, 선박에 마련되며 액화가스를 저장하는 저장탱크; 상기 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 압축하는 압축기; 상기 저장탱크로부터 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스를 냉매로 공급받는 열교환기; 및 상기 압축기에서 압축된 압축가스를 공급받아 추가 압축하여 상기 열교환기로 도입시키고, 상기 열교환기를 거쳐 냉각된 상기 압축가스를 팽창 냉각시켜 상기 열교환기 전단의 상기 미압축 증발가스 흐름으로 공급하여 상기 열교환기의 냉매로 도입시키는 컴팬더;를 포함하며, 상기 컴팬더는 상기 압축가스의 팽창에너지에 의해 상기 압축가스를 추가 압축하는 것을 특징으로 한다. A system and method for reliquefying BOG of a vessel are disclosed. The BOG reliquefaction system of the ship of the present invention is provided in the ship and includes a storage tank for storing liquefied gas; a compressor for receiving and compressing the boil-off gas generated from the liquefied gas; a heat exchanger receiving the uncompressed BOG to be supplied to the compressor from the storage tank as a refrigerant; and the compressed gas supplied from the compressor is further compressed to be introduced into the heat exchanger, and the compressed gas cooled through the heat exchanger is expanded and cooled and supplied to the uncompressed BOG flow at the front end of the heat exchanger to supply the heat exchanger. and a compander for introducing the refrigerant into the refrigerant, wherein the compander further compresses the compressed gas by the expansion energy of the compressed gas.

Figure 112019090677474-pat00003
Figure 112019090677474-pat00003

Description

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

본 발명은 액화가스로부터 발생하는 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)를 증발가스 자체의 냉열로 재액화시키는 재액화 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a re-liquefaction system and method for re-liquefying boil-off gas (BOG) generated from liquefied gas with the cooling heat of the boil-off gas itself.

근래, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 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 gas such as liquefied natural gas (LNG) is rapidly increasing worldwide. The liquefied gas obtained by liquefying the gas at a low temperature has the advantage of increasing the storage and transport efficiency because the volume is very small compared to the gas. In addition, since liquefied gas including liquefied natural gas can remove or reduce air pollutants during the liquefaction process, it can be viewed as an eco-friendly fuel that emits less air pollutants during combustion.

액화천연가스는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -163℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 가진다. 따라서, 천연가스를 액화시켜 이송할 경우 매우 효율적으로 이송할 수 있게 된다.Liquefied natural gas is a colorless and transparent liquid that can be obtained by cooling and liquefying natural gas containing methane to about -163°C, and has a volume of about 1/600 compared to natural gas. Accordingly, 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 ℃ atmospheric pressure, liquefied natural gas is sensitive to temperature changes and evaporates easily. For this reason, the storage tank that stores the liquefied natural gas is insulated, but since external heat is continuously transferred to the storage tank, the liquefied natural gas is continuously naturally vaporized in the storage tank during the process of transporting the liquefied natural gas and boils off gas (Boil). -Off Gas, BOG) occurs.

증발가스는 일종의 손실로서 수송효율에 있어서 중요한 문제이다. 또한, 저장탱크 내에 증발가스가 축적되면 탱크 내압이 과도하게 상승할 수 있어, 심하면 탱크가 파손될 위험도 있다. 따라서, 저장탱크 내에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위한 다양한 방법이 연구되는데, 최근에는 증발가스의 처리를 위해, 증발가스를 재액화하여 저장탱크로 복귀시키는 방법, 증발가스를 선박의 엔진 등 연료수요처의 에너지원으로 사용하는 방법 등이 사용되고 있다.BOG is a type of loss and is an important problem in transport efficiency. In addition, when boil-off gas is accumulated 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 BOG generated in the storage tank are being studied. Recently, for the treatment of BOG, a method of re-liquefying BOG and returning it to the storage tank, and turning BOG into fuel such as engines of ships, etc. A method of using it as an energy source of a consumer 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 BOG, a method of re-liquefying BOG by heat exchange with a refrigerant by having a refrigeration cycle using a separate refrigerant, a method of re-liquefying BOG 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.On the other hand, there are gas fuel engines such as DFDE, X-DF engine, ME-GI engine as an engine that can use natural gas as fuel among engines generally used in ships.

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

X-DF 엔진은, 2행정으로 구성되고, 16 bar 정도의 천연가스를 연료로 사용하며, 오토 사이클을 채택하고 있다.The X-DF engine is composed of two strokes, uses about 16 bar of natural gas as fuel, and adopts an auto cycle.

ME-GI 엔진은, 2행정으로 구성되며, 300bar 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 bar is directly injected into the combustion chamber near top dead center of the piston.

본 출원인은 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 방법을 발명한 바 있고, 이와 같은 시스템을 일명 PRS(Partial Re-liquefaction System)라고 한다.The present applicant is a method of re-liquefying BOG using BOG itself as a refrigerant without a separate refrigerant. The BOG compressed by a compressor is heat-exchanged with BOG before being compressed by the compressor to cool it, and then is cooled by a JT valve, etc. A method of re-liquefying a part of BOG by expansion has been invented, and such a system is called a Partial Re-liquefaction System (PRS).

저장탱크 내부의 액화가스의 양이 많아 증발가스의 발생량이 많은 경우, 선박이 정박하고 있거나 낮은 속도로 운항하여 엔진에서 사용되는 증발가스가 적은 경우 등, 재액화시켜야 할 증발가스의 양이 많은 경우, PRS만으로 요구되는 재액화량을 만족시키지 못할 수가 있어, 본 출원인은 증발가스를 더 많이 재액화시킬 수 있도록 PRS를 개량한 기술을 발명하였다. When the amount of BOG to be reliquefied is large, such as when the amount of BOG generated in the storage tank is large due to the large amount of BOG, when the BOG used in the engine is small because the vessel is moored or operating at a low speed However, the PRS alone may not satisfy the required amount of reliquefaction, so the present applicant has invented a technique of improving the PRS to reliquefy more BOG.

PRS의 개량 기술로, 증발가스 자체를 냉매로 사용한 냉매 사이클에 의해 증발가스를 추가로 냉각시킬 수 있도록 한 시스템을 일명 MRS(Methane Refrigeration System)라고 한다.As an improved technology of PRS, a system that allows additional cooling of BOG by a refrigerant cycle using BOG itself as a refrigerant is called MRS (Methane Refrigeration System).

본 발명은 여기서 더 나아가, MRS와 같이 냉매 열교환기를 추가로 마련하지 않고, 효과적으로 재액화될 증발가스를 냉각하여 재액화 성능을 높일 수 있는 시스템을 제안하고자 한다. The present invention is further intended to propose a system capable of increasing reliquefaction performance by effectively cooling BOG to be reliquefied without additionally providing a refrigerant heat exchanger like MRS.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박에 마련되며 액화가스를 저장하는 저장탱크;According to one aspect of the present invention for solving the above problems, a storage tank provided on a ship and storing liquefied gas;

상기 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 압축하는 압축기;a compressor for receiving and compressing the boil-off gas generated from the liquefied gas;

상기 저장탱크로부터 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스를 냉매로 공급받는 열교환기; 및a heat exchanger receiving the uncompressed BOG to be supplied to the compressor from the storage tank as a refrigerant; and

상기 압축기에서 압축된 압축가스를 공급받아 추가 압축하여 상기 열교환기로 도입시키고, 상기 열교환기를 거쳐 냉각된 상기 압축가스를 팽창 냉각시켜 상기 열교환기 전단의 상기 미압축 증발가스 흐름으로 공급하여 상기 열교환기의 냉매로 도입시키는 컴팬더;를 포함하며, The compressed gas supplied from the compressor is further compressed to be introduced into the heat exchanger, and the compressed gas cooled through the heat exchanger is expanded and cooled and supplied to the uncompressed BOG flow at the front end of the heat exchanger. Compander introduced as a refrigerant; includes,

상기 컴팬더는 상기 압축가스의 팽창에너지에 의해 상기 압축가스를 추가 압축하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 시스템이 제공된다. The compander is provided with a BOG reliquefaction system of a ship, characterized in that the compressed gas is further compressed by the expansion energy of the compressed gas.

바람직하게는, 상기 저장탱크로부터 상기 선박의 주엔진으로 연결되며, 상기 압축기가 마련되는 증발가스 공급라인; 상기 압축기의 하류에서 상기 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 상기 증발가스 공급라인의 상기 열교환기 전단으로 연결되며 상기 컴팬더가 마련되는 냉매보충라인; 상기 압축기의 하류에서 상기 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 상기 저장탱크로 연결되며, 상기 주엔진의 연료로 공급되거나 상기 열교환기 전단의 냉매로 보충되지 않는 압축가스를 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 상기 열교환기에서 열교환으로 냉각하고 재액화하는 재액화 라인; 및 상기 열교환기의 하류에서 상기 재액화 라인으로부터 분기되어 상기 열교환기를 거쳐 상기 선박의 발전엔진으로 연결되는 연료공급라인;을 더 포함하고, 상기 압축기는 상기 증발가스를 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축할 수 있다.Preferably, the boil-off gas supply line is connected from the storage tank to the main engine of the ship, the compressor is provided; a refrigerant replenishment line branched from the boil-off gas supply line downstream of the compressor and connected to the front end of the heat exchanger of the boil-off gas supply line and provided with the compander; Uncompressed BOG to be branched from the BOG supply line downstream of the compressor and connected to the storage tank, and to supply compressed gas that is not supplied as fuel of the main engine or supplemented with the refrigerant at the front end of the heat exchanger to the compressor. And a reliquefaction line for cooling and reliquefying by heat exchange in the heat exchanger; and a fuel supply line branched from the reliquefaction line downstream of the heat exchanger and connected to the power generation engine of the ship through the heat exchanger, wherein the compressor converts the boil-off gas to the fuel supply pressure of the main engine. can be compressed.

바람직하게는, 상기 연료공급라인에서 상기 열교환기의 상류에 마련되어 상기 압축가스를 감압하는 연료 감압장치;를 더 포함하고, 상기 발전엔진은 상기 주엔진보다 연료공급압력이 낮고, 상기 연료 감압장치를 거쳐 감압된 상기 압축가스는 열교환기에서 열교환 후 상기 발전엔진으로 공급될 수 있다. Preferably, the fuel supply line further comprises a fuel pressure reducing device provided upstream of the heat exchanger to depressurize the compressed gas, wherein the power generation engine has a lower fuel supply pressure than the main engine, and includes the fuel pressure reducing device. The compressed gas pressure-reduced through the heat exchanger may be supplied to the power generation engine after heat exchange.

바람직하게는 상기 컴팬더는, 상기 압축기에서 압축되어 상기 냉매보충라인으로 분기된 상기 압축가스를 공급받아 추가 압축하여 상기 열교환기로 도입시키는 컴팬더 압축기; 및 상기 컴팬더 압축기에서 추가 압축 후 열교환기를 거쳐 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 팽창 냉각시키는 컴팬더 팽창기;를 포함하고, 상기 컴팬더 압축기는 상기 컴팬더 팽창기와 축으로 연결되어 상기 압축가스의 팽창에너지를 전달받아 구동될 수 있다.Preferably, the compander includes: a compander compressor that receives the compressed gas compressed by the compressor and branched into the refrigerant supplement line, further compresses it and introduces it into the heat exchanger; and a compander expander that receives and expands and cools the compressed gas cooled through a heat exchanger after additional compression in the compander compressor, wherein the compander compressor is axially connected to the compander expander to expand the compressed gas It can be driven by receiving energy.

바람직하게는, 상기 냉매보충라인에서 상기 컴팬더 압축기와 상기 열교환기 사이에 마련되어, 압축된 상기 압축가스를 냉각하여 상기 열교환기로 도입시키는 쿨러;를 더 포함할 수 있다.Preferably, a cooler provided between the compander compressor and the heat exchanger in the refrigerant replenishment line to cool the compressed compressed gas and introduce it into the heat exchanger; may further include.

바람직하게는, 상기 재액화 라인에서 상기 열교환기의 상류에 마련되어, 압축 후 상기 열교환기를 거쳐 재액화될 상기 압축가스를 공급받아 추가 압축하여 상기 열교환기로 도입시키는 부스팅 압축기;를 더 포함하며, 상기 재액화라인으로 분기된 상기 압축가스는 상기 부스팅 압축기를 거쳐 50 내지 300 bar로 압축될 수 있다.Preferably, a boosting compressor provided upstream of the heat exchanger in the reliquefaction line, which is supplied with the compressed gas to be reliquefied through the heat exchanger after compression, is further compressed and introduced into the heat exchanger; The compressed gas branched into the liquefaction line may be compressed to 50 to 300 bar through the boosting compressor.

바람직하게는 상기 재액화라인에는, 상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 감압하여 냉각시키는 감압장치; 상기 감압장치에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 기액분리하는 기액분리기;를 포함하고, 상기 기액분리기에서 분리된 액체는 상기 재액화라인을 따라 저장탱크로 공급되고, 분리된 기체는 상기 저장탱크로부터 상기 열교환기로 도입되는 상기 미압축 증발가스에 합류될 수 있다. Preferably, the reliquefaction line includes: a pressure reducing device for receiving the compressed gas cooled in the heat exchanger and reducing the pressure to cool it; and a gas-liquid separator for receiving the compressed gas cooled by the decompression device and separating the gas-liquid, wherein the liquid separated in the gas-liquid separator is supplied to the storage tank along the re-liquefaction line, and the separated gas is removed from the storage tank It may be joined to the uncompressed BOG introduced into the heat exchanger.

바람직하게는 상기 압축기는, 상기 증발가스를 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 주압축기; 및 상기 주압축기와 병렬로 마련되는 리던던시 압축기;를 포함할 수 있다. Preferably, the compressor comprises: a main compressor for compressing the boil-off gas to a fuel supply pressure of the main engine; and a redundancy compressor provided in parallel with the main compressor.

바람직하게는 상기 증발가스 공급라인은 상기 주압축기 및 리던던시 압축기 전단에서 분기되었다가 상기 주압축기 및 리던던시 압축기 후단에서 합류되고, 상기 증발가스 공급라인에서 상기 주압축기의 후단과, 상기 리던던시 압축기와의 합류 지점 사이에 마련되는 제1 밸브; 상기 증발가스 공급라인에서 상기 리던던시 압축기의 후단과 상기 합류 지점 사이에 마련되는 제2 밸브; 및 상기 냉매보충라인에서 상기 컴팬더 압축기의 상류에 마련되는 제3 밸브;를 더 포함할 수 있다. Preferably, the boil-off gas supply line is branched from the front end of the main compressor and the redundancy compressor and merged with the rear end of the main compressor and the redundancy compressor, and the boil-off gas supply line joins the rear end of the main compressor and the redundancy compressor a first valve provided between the points; a second valve provided between the rear end of the redundancy compressor and the junction in the boil-off gas supply line; and a third valve provided upstream of the compander compressor in the refrigerant replenishment line.

상기 증발가스 공급라인의 상기 합류 지점 상류에서 상기 주압축기 및 리던던시 압축기의 후단을 연결하는 연동라인; 상기 연동라인으로부터 상기 냉매보충라인의 상기 제3 밸브 후단으로 연결되는 연결라인; 상기 연동라인에서 상기 주압축기와 상기 연결라인의 분기 지점 사이에 마련되는 제4 밸브; 및 상기 연동라인에서 상기 리던던시 압축기와 상기 연결라인의 분기 지점 사이에 마련되는 제5 밸브;를 더 포함할 수 있다.an interlocking line connecting rear ends of the main compressor and the redundancy compressor upstream of the junction of the boil-off gas supply line; a connection line connected from the interlocking line to a rear end of the third valve of the refrigerant replenishment line; a fourth valve provided between a branch point of the main compressor and the connection line in the interlocking line; and a fifth valve provided between a branch point of the redundancy compressor and the connection line in the interlocking line.

바람직하게는, 상기 냉매보충라인에서 분기되어 상기 컴팬더 압축기 및 열교환기를 우회하여 상기 컴팬더 팽창기의 전단으로 연결되는 우회라인; 및 상기 우회라인에 마련되는 유량조절밸브;를 더 포함할 수 있다.Preferably, a bypass line branched from the refrigerant replenishment line bypasses the compander compressor and the heat exchanger and is connected to a front end of the compander expander; and a flow control valve provided in the bypass line.

바람직하게는, 초기 가동시 상기 압축기에서 압축되어 상기 냉매보충라인으로 분기된 상기 압축가스를 상기 우회라인을 통해 상기 컴팬더 팽창기로 공급하여 상기 컴팬더 압축기를 구동하기 위한 동력을 얻고, 상기 우회라인으로 공급되는 상기 압축가스의 유량을 감소시키면서 상기 컴팬더가 정상 운전상태에 도달되도록 할 수 있다. Preferably, during initial operation, the compressed gas compressed by the compressor and branched to the refrigerant replenishment line is supplied to the compander expander through the bypass line to obtain power for driving the compander compressor, and the bypass line It is possible to allow the compander to reach a normal operating state while reducing the flow rate of the compressed gas supplied to the .

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박에 마련되어 액화가스를 저장하는 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 압축기에서 압축하고, According to another aspect of the present invention, the boil-off gas generated from a storage tank for storing liquefied gas provided in a ship is compressed in a compressor,

상기 압축기에서 압축된 압축가스를 컴팬더에서 추가 압축하고, 열교환기로 도입시켜 상기 압축기로 도입될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각시키고, 냉각된 상기 압축가스를 팽창 냉각시켜, 상기 저장탱크로부터 상기 압축기로 공급될 상기 미압축 증발가스 흐름에 합류시켜 상기 열교환기의 냉매를 보충하되,The compressed gas compressed in the compressor is further compressed in a compander, introduced into a heat exchanger, cooled by heat exchange with uncompressed BOG to be introduced into the compressor, and the cooled compressed gas is expanded and cooled, and the compressed gas is discharged from the storage tank to the compressor. However, the refrigerant of the heat exchanger is supplemented by joining the flow of the uncompressed boil-off gas to be supplied to the

상기 컴팬더는 상기 열교환기 하류에서의 상기 압축가스의 팽창에너지에 의해 상기 열교환기로 도입될 상기 압축가스를 추가 압축하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 방법이 제공된다. The compander provides a method for reliquefying BOG of a ship, characterized in that the compressed gas to be introduced into the heat exchanger is further compressed by the expansion energy of the compressed gas downstream of the heat exchanger.

바람직하게는, 상기 압축기에서는 선내 주엔진의 연료공급압력으로 상기 증발가스를 압축하여 상기 주엔진으로 공급하고, 상기 압축기의 하류에서, 상기 주엔진의 연료로 공급되거나 상기 열교환기의 냉매로 보충되지 않은 상기 압축가스를 분기하여 상기 열교환기로 공급하고, 상기 저장탱크로부터 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각하고 재액화하여 상기 저장탱크로 재저장하되, 상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스를 분기하여 팽창 냉각시켜 상기 열교환기를 거쳐 선내 발전엔진으로 공급할 수 있다. Preferably, in the compressor, the boil-off gas is compressed by the fuel supply pressure of the onboard main engine and supplied to the main engine, and downstream of the compressor, not supplied as fuel of the main engine or supplemented with the refrigerant of the heat exchanger. The compressed gas is branched and supplied to the heat exchanger, cooled by heat exchange with uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor from the storage tank, and re-liquefied and re-stored in the storage tank, but the compressed gas cooled in the heat exchanger The gas may be branched, cooled by expansion, and supplied to the onboard power generation engine through the heat exchanger.

바람직하게는 상기 컴팬더는, 상기 압축가스를 공급받아 추가 압축하여 상기 열교환기로 도입시키는 컴팬더 압축기와 상기 컴팬더 압축기에서 추가 압축 후 열교환기를 거쳐 냉각된 상기 압축가스를 팽창 냉각시키는 컴팬더 팽창기를 포함하며, 상기 컴팬더 압축기는 상기 컴팬더 팽창기와 축으로 연결되어 상기 압축가스의 팽창에너지에 의해 상기 열교환기로 도입될 상기 압축가스를 추가 압축할 수 있다.Preferably, the compander includes a compander compressor that receives the compressed gas, additionally compresses it and introduces it to the heat exchanger, and a compander expander that expands and cools the compressed gas cooled through a heat exchanger after additional compression in the compander compressor. The compander compressor may be axially connected to the compander expander to further compress the compressed gas to be introduced into the heat exchanger by the expansion energy of the compressed gas.

바람직하게는 상기 압축기에서 압축 후 재액화될 상기 압축가스는 부스팅 압축기에서 추가 압축 후 상기 열교환기로 도입되어 냉각되고, 감압으로 팽창 냉각되어 재액화될 수 있다. Preferably, the compressed gas to be reliquefied after compression in the compressor may be further compressed in the boosting compressor and then introduced into the heat exchanger to be cooled, expanded and cooled under reduced pressure to be reliquefied.

본 발명의 시스템에서는 압축된 증발가스 일부를 압축, 냉각 및 팽창 냉각시켜 열교환기 상류로 공급하여, 열교환기로 도입되는 냉매의 유량을 늘릴 수 있다. In the system of the present invention, it is possible to increase the flow rate of the refrigerant introduced into the heat exchanger by supplying a portion of the compressed BOG to an upstream of the heat exchanger by compression, cooling, and expansion cooling.

이와 같이 열교환기의 냉매 유량을 늘림으로써, 재액화될 증발가스를 보다 효과적으로 냉각할 수 있다. 나아가 연료공급라인을 통해 발전엔진으로 공급될 증발가스 또한, 열교환기를 거쳐 발전엔진으로 공급함으로써, 열교환기의 냉열원을 추가로 확보하고, 재액화될 증발가스를 효과적으로 냉각할 수 있어 증발가스의 액화율을 높일 수 있다. By increasing the refrigerant flow rate of the heat exchanger in this way, the BOG to be reliquefied can be cooled more effectively. Furthermore, by supplying the BOG to be supplied to the power generation engine through the fuel supply line to the power generation engine through the heat exchanger, a cooling heat source of the heat exchanger can be additionally secured and the BOG to be re-liquefied can be effectively cooled, resulting in a liquefaction rate of BOG. can increase

또한, 냉매로 보충될 증발가스의 추가 압축에 압축가스의 팽창에너지를 이용할 수 있도록 컴팬더를 적용하여, 증발가스를 추가 압축하기 위해 소모되는 전력 사용을 줄일 수 있고, 선박의 에너지 효율을 높일 수 있다. In addition, by applying a compander so that the expansion energy of the compressed gas can be used for additional compression of the BOG to be supplemented with the refrigerant, the power consumption for further compressing the BOG can be reduced and the energy efficiency of the vessel can be increased. have.

한편, 재액화될 증발가스는 부스팅 압축기로 추가 압축하고, 냉매로 보충될 증발가스는 컴팬더에 의해 압축가스의 팽창에너지로 추가 압축하므로, 압축기는 선내 주엔진의 연료공급압력으로 증발가스를 압축하도록 설계할 수 있어 모터 사이즈를 줄이고 압축기에서 소요되는 동력을 절감할 수 있다. Meanwhile, the BOG to be reliquefied is further compressed by the boosting compressor, and the BOG to be replenished with the refrigerant is further compressed with the expansion energy of the compressed gas by the compander, so the compressor compresses the BOG with the fuel supply pressure of the inboard main engine. It is possible to reduce the size of the motor and reduce the power consumed by the compressor.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들의 선박의 증발가스 재액화 시스템에서 열교환기의 냉매 공급 및 냉매 보충 흐름만을 개별적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템의 개략도이다. 1 is a schematic diagram of a vessel BOG reliquefaction system according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram of a vessel BOG reliquefaction system according to a second embodiment of the present invention.
Figure 3 is a view separately showing only the refrigerant supply and refrigerant supplement flow of the heat exchanger in the BOG reliquefaction system of the ship of the embodiments of the present invention.
4 is a schematic diagram of a BOG reliquefaction system of a ship according to a third 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 objects achieved by the practice 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 the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, in adding reference signs to the elements of each drawing, it should be noted that only the same elements are indicated by the same reference signs 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 includes liquefied gas and any type of engine that can use BOG generated from liquefied gas as fuel for propulsion or power generation engines, or using liquefied gas or BOG as fuel for inboard engines. ships with self-propelled capabilities such as LNG carriers, liquid hydrogen carriers, and LNG RVs (Regasification Vessels), as well as LNG FPSO (Floating Production Storage Offloading) and LNG FSRU (Floating Storage Regasification Unit). ) may include offshore structures that do not have propulsion capabilities, but are floating in 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 LNG가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.In addition, in the present invention, the liquefied gas may include all kinds of liquefied gas that can be transported by liquefying the gas at a low temperature, generate boil-off gas in a stored state, and can be used as a fuel for engines and the like. Such liquefied gas is, for example, liquefied petrochemicals such as LNG (Liquefied Natural Gas), LEG (Liquefied Ethane Gas), LPG (Liquefied Petroleum Gas), Liquefied Ethylene Gas, Liquefied Propylene Gas, etc. It may be gas. However, in the embodiments to be described later, an example in which LNG, which is one of representative liquefied gases, is applied will be described.

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 mixed state, a gaseous state, and a supercritical fluid state, depending on the operating conditions of the system.

도 1에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템을, 도 2에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템을 각각 개략적으로 도시하였다. 1 schematically shows a BOG reliquefaction system for a ship according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 schematically shows a BOG reliquefaction system for a ship according to a second embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 제1 및 제2 실시예의 시스템은, 선박에 마련되어 액화가스를 저장하는 저장탱크(T)로부터 선박의 주엔진으로 연결되는 증발가스 공급라인(GL), 증발가스 공급라인에 마련되며 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 압축기(100), 압축기의 하류에서 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 저장탱크로 연결되며, 주엔진의 연료로 공급되고 남는 압축가스를 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각하고 재액화하여 저장탱크로 재저장하는 재액화 라인(RL)과, 재액화 라인에 마련되며 압축가스를, 저장탱크로부터 증발가스 공급라인을 따라 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각시키는 열교환기(200)를 포함하여 구성된다. 1 and 2, the system of the first and second embodiments is a boil-off gas supply line (GL) connected from a storage tank (T) for storing liquefied gas provided in the ship to the main engine of the ship. , is provided in the boil-off gas supply line and is branched from the boil-off gas supply line downstream of the compressor 100, which receives boil-off gas generated from liquefied gas and compresses it to the fuel supply pressure of the main engine, and is connected to a storage tank, A re-liquefaction line (RL) that cools and re-liquefies the remaining compressed gas supplied as fuel of the main engine through heat exchange with uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor and re-storage it in a storage tank; , and a heat exchanger 200 for cooling by heat exchange with the uncompressed BOG to be supplied to the compressor along the BOG supply line from the storage tank.

본 제1 및 제2 실시예의 시스템은 추가로 압축기의 하류에서 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 증발가스 공급라인의 열교환기 전단으로 연결되는 냉매보충라인(CL)을 마련하고, 냉매보충라인에 압축기에서 압축되어 냉매보충라인으로 분기된 압축가스를 공급받아 추가 압축하여 열교환기로 도입시키고, 열교환기를 거쳐 냉각된 압축가스를 팽창 냉각시키는 컴팬더(400)를 구성하여 열교환기로 도입되는 냉매의 유량을 늘릴 수 있도록 구성하였다. 이와 같이 열교환기의 냉매(cold BOG) 유량을 늘림으로써, 재액화될 증발가스를 보다 효과적으로 냉각하여 재액화율을 높일 수 있다.The system of the first and second embodiments is further branched from the boil-off gas supply line downstream of the compressor to provide a refrigerant replenishment line (CL) connected to the front end of the heat exchanger of the BOG supply line, and from the compressor to the refrigerant replenishment line. It is possible to increase the flow rate of the refrigerant introduced to the heat exchanger by configuring the compander 400 that receives the compressed gas branched to the refrigerant replenishment line, further compresses it and introduces it to the heat exchanger, and expands and cools the compressed gas cooled through the heat exchanger. configured to do so. As described above, by increasing the flow rate of the refrigerant (cold BOG) of the heat exchanger, the BOG to be reliquefied can be cooled more effectively, thereby increasing the reliquefaction rate.

본 실시예들에서 컴팬더는 압축가스의 팽창에너지에 의해 압축가스를 추가 압축하여, 압축가스의 추가 압축을 위한 동력 소모를 줄일 수 있도록 한다. In the present embodiments, the compander further compresses the compressed gas by the expansion energy of the compressed gas, thereby reducing power consumption for further compression of the compressed gas.

이러한 컴팬더(400)는, 압축기에서 압축되어 냉매보충라인으로 분기된 압축가스를 공급받아 추가 압축하여 열교환기로 도입시키는 컴팬더 압축기(410)와, 컴팬더 압축기에서 추가 압축 후 열교환기를 거쳐 냉각된 압축가스를 공급받아 팽창 냉각시키는 컴팬더 팽창기(420)를 포함하여 구성되며, 컴팬더 압축기는 컴팬더 팽창기와 축(shaft)으로 연결되어 압축가스의 팽창에너지를 전달받아 구동될 수 있도록 한다. The compander 400 includes a compander compressor 410 that receives compressed gas compressed in the compressor and branched to the refrigerant replenishment line, additionally compresses it and introduces it into the heat exchanger, and the compander compressor after additional compression through the heat exchanger. It is configured to include a compander expander 420 that receives compressed gas for expansion and cooling, and the compander compressor is connected to the compander expander by a shaft to receive the expansion energy of the compressed gas to be driven.

냉매보충라인(CL)에서 컴팬더 압축기와 열교환기 사이에는 쿨러(450)가 마련되어, 추가 압축된 압축가스를 냉각하여 열교환기(200)로 도입시킬 수 있다. A cooler 450 may be provided between the compander compressor and the heat exchanger in the refrigerant replenishment line CL to cool the additionally compressed compressed gas and introduce it into the heat exchanger 200 .

한편, 열교환기는 PCHE(Printed Circuit Heat Exchanger) 타입으로 마련될 수 있다. 열교환기로 도입될 증발가스는 오일 필터(미도시)를 거쳐 혼입된 윤활유를 제거한 후 열교환기로 도입될 수 있다. Meanwhile, the heat exchanger may be provided as a PCHE (Printed Circuit Heat Exchanger) type. BOG to be introduced into the heat exchanger may be introduced into the heat exchanger after removing the mixed lubricating oil through an oil filter (not shown).

한편, 재액화라인(RL)에는 재액화부(300)가 마련되며, 재액화부는 열교환기에서 냉각된 압축가스를 공급받아 감압하여 냉각시키는 감압장치(310), 감압장치에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 기액분리하는 기액분리기(320)가 마련된다. On the other hand, the reliquefaction line RL is provided with a reliquefaction unit 300, and the reliquefaction unit receives the compressed gas cooled from the heat exchanger and reduces the pressure and cools the pressure reducing device 310, the compressed gas cooled in the decompression device. A gas-liquid separator 320 for receiving the supply and separating the gas-liquid is provided.

감압장치(310)는 압축 및 냉각된 증발가스를 단열팽창시켜 냉각하는 팽창기 또는 줄-톰슨 밸브 등의 팽창밸브로 구성될 수 있다.The pressure reducing device 310 may include an expander that adiabatically expands the compressed and cooled boil-off gas to cool it or an expansion valve such as a Joule-Thomson valve.

압축기, 열교환기, 감압장치를 거쳐 압축, 냉각 및 팽창냉각된 증발가스는 전부 또는 일부가 재액화되어 기액분리기(320)로 도입된다. 기액분리기를 구성하지 않고 감압장치에서 감압되며 추가 냉각된 증발가스를 바로 저장탱크로 보내어 저장탱크에 저장된 액화천연가스에 녹일 수도 있다. All or part of the BOG compressed, cooled and expanded and cooled through a compressor, a heat exchanger, and a pressure reducing device is reliquefied and introduced into the gas-liquid separator 320 . BOG that is decompressed in the decompression device without forming a gas-liquid separator and is further cooled can be directly sent to the storage tank and dissolved in the liquefied natural gas stored in the storage tank.

기액분리기에서 분리된 액체는 재액화라인(RL)을 따라 저장탱크로 공급되어 저장되고, 분리된 기체는 증발가스 공급라인(GL)으로 합류되어 저장탱크로부터 열교환기로 도입되는 미압축 증발가스와 함께 열교환기에 냉매로 공급될 수 있다. The liquid separated in the gas-liquid separator is supplied to the storage tank along the reliquefaction line (RL) and stored, and the separated gas is merged into the boil-off gas supply line (GL) and together with the uncompressed boil-off gas introduced from the storage tank to the heat exchanger. It may be supplied as a refrigerant to the heat exchanger.

재액화라인에서 열교환기의 상류에는 압축 후 열교환기를 거쳐 재액화될 압축가스를 공급받아 추가 압축하여 열교환기로 도입시키는 부스팅 압축기(500)가 마련된다. Upstream of the heat exchanger in the reliquefaction line, a boosting compressor 500 is provided for receiving the compressed gas to be reliquefied through the heat exchanger after compression, further compressing it, and introducing the compressed gas into the heat exchanger.

LNG의 주성분인 메탄의 경우, 약 -80℃, 55bar 상태가 임계점이다. LNG에서 발생한 증발가스를 재액화시킬 때 증발가스의 압축 압력을 높일수록 재액화율이 높아지며, 150 내지 170 bar 내외로 압축 시 재액화량이 가장 많지만, 150 내지 300 bar 사이에서는 재액화량에 큰 변화가 없음을 발견하였다. 따라서, 증발가스의 재액화 공정을 효율적으로 수행하기 위해서는 압축기에서 증발가스를 100 bar 이상으로 압축하는 것이 바람직하다. 그러나 증발가스를 연료로 공급받는 주엔진이 그와 같은 고압 연료를 필요로 하지 않는다면, 재액화만을 위해 증발가스 전부를 고압으로 압축하는 것은 전력 소모 및 에너지 손실, 설치비용 상승 등의 문제가 있다. 따라서 본 발명은 압축기에서는 주엔진의 연료공급용으로 증발가스를 압축하고, 재액화 및 냉매 보충용으로는 각각 부스팅 압축기(500)와 컴팬더 압축기(410)에 의해 추가 압축할 수 있도록 하여 이러한 문제를 해결하였다. In the case of methane, which is the main component of LNG, the critical point is about -80°C and 55 bar. When reliquefying BOG generated from LNG, the higher the compression pressure of BOG increases, the higher the reliquefaction rate. When compressed to around 150 to 170 bar, the amount of reliquefaction is the largest, but between 150 to 300 bar, there is a large change in the amount of reliquefaction. found no. Therefore, in order to efficiently perform the reliquefaction process of BOG, it is preferable to compress BOG to 100 bar or more in a compressor. However, if the main engine supplied with BOG as fuel does not require such a high-pressure fuel, compressing all BOG at high pressure only for re-liquefaction has problems such as power consumption, energy loss, and increased installation cost. Therefore, in the present invention, the compressor compresses the boil-off gas for fuel supply to the main engine, and for re-liquefaction and refrigerant supplementation, the boosting compressor 500 and the compander compressor 410 can further compress these problems, respectively. Solved.

이를 통해 압축기(100)는 선내 주엔진의 연료공급압력으로 증발가스를 압축하도록 설계할 수 있어 모터 사이즈를 줄이고 설비비용을 절감하고, 압축기에서 소요되는 동력을 절감하여 운영비를 절감할 수 있다. Through this, the compressor 100 can be designed to compress the boil-off gas by the fuel supply pressure of the inboard main engine, thereby reducing the size of the motor, reducing the equipment cost, and reducing the operating cost by reducing the power required by the compressor.

예를 들어, 주엔진으로 X-DF 엔진이 채택된 경우라면 압축기에서는 13 bar 정도도 증발가스를 압축하고, 부스팅 압축기에서 압축가스를 50 bar 이상으로 추가 압축시킬 수 있다.For example, if the X-DF engine is adopted as the main engine, the compressor may compress the boil-off gas to about 13 bar, and the boosting compressor may further compress the compressed gas to 50 bar or more.

압축기(100)는, 증발가스를 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 주압축기(100a)와, 주압축기와 병렬로 마련되는 리던던시 압축기(100b)를 포함하여 구성된다. The compressor 100 is configured to include a main compressor 100a for compressing boil-off gas to the fuel supply pressure of the main engine, and a redundancy compressor 100b provided in parallel with the main compressor.

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 실시예들에서 압축기는 주압축기와 리던던시 압축기로 설계된다. According to ship regulations, the compressor that supplies fuel to the engine must be designed for redundancy in preparation for emergency situations. It is designed to be usable. To this end, in the present embodiments, the compressor is designed as a main compressor and a redundant compressor.

증발가스 공급라인(GL)은 주압축기와 리던던시 압축기로 증발가스를 공급할 수 있도록 주압축기 및 리던던시 압축기 전단에서 분기되었다가 주압축기 및 리던던시 압축기 후단에서 합류된다. The boil-off gas supply line (GL) is branched from the front end of the main compressor and the redundant compressor to supply boil-off gas to the main compressor and the redundant compressor, and then merges with the rear end of the main compressor and the redundant compressor.

증발가스 공급라인에서 주압축기의 후단과, 리던던시 압축기와의 합류 지점 사이에는 제1 밸브(V1)가, 리던던시 압축기의 후단과 상기 합류 지점 사이에는 제2 밸브(V2)가 각각 마련되며, 냉매보충라인에서 컴팬더 압축기의 상류에는 제3 밸브(V3)가 마련된다. In the boil-off gas supply line, a first valve (V1) is provided between the rear end of the main compressor and a merging point with the redundant compressor, and a second valve (V2) is provided between the rear end of the redundant compressor and the merging point, respectively, and refrigerant replenishment A third valve V3 is provided upstream of the compander compressor in the line.

도 2에 도시된 제2 실시예의 시스템은 전술한 시스템에 추가로, 증발가스 공급라인의 상기 합류 지점 상류에서 주압축기 및 리던던시 압축기의 후단을 연결하는 연동라인(NL)을 마련하고, 상기 연동라인으로부터 냉매보충라인의 제3 밸브 후단으로 연결되는 연결라인(NLa)을 마련한 것이다. The system of the second embodiment shown in FIG. 2 provides an interlocking line NL connecting the rear ends of the main compressor and the redundancy compressor upstream of the junction of the boil-off gas supply line in addition to the above-described system, and the interlocking line A connection line (NLa) connected to the rear end of the third valve of the refrigerant replenishment line is provided.

연동라인에서 주압축기와 연결라인의 분기 지점 사이에는 제4 밸브(V4)를, 연동라인에서 리던던시 압축기와 연결라인의 분기 지점 사이에는 제5 밸브(V5)를 각각 마련한다.A fourth valve (V4) is provided between the branch points of the main compressor and the connection line in the interlocking line, and a fifth valve (V5) is provided between the branch points of the redundancy compressor and the connection line in the interlocking line, respectively.

이와 같이 연동라인과 연결라인을 마련하고, 제1 내지 제5 밸브의 개폐를 통해 주압축기와 리던던시 압축기를 연료공급, 증발가스 재액화 및 냉매 보충을 위해 모두 사용할 수 있어 본 실시예는 시스템 운용의 탄력성을 보다 높이고, 활용도를 높일 수 있다. In this way, the interlocking line and the connecting line are provided, and the main compressor and the redundant compressor can be used for fuel supply, BOG reliquefaction, and refrigerant supplementation through opening and closing of the first to fifth valves, so this embodiment is a system operation It is possible to further increase the elasticity and increase the usability.

예를 들어 제2, 제3 및 제4 밸브를 차단하고 제1 및 제5 밸브를 개방하면 주압축기는 연료공급 및 재액화용 증발가스를 공급하고, 리던던시 압축기는 냉매보충을 위해 구동시킬 수 있다. For example, when the second, third, and fourth valves are closed and the first and fifth valves are opened, the main compressor may supply BOG for fuel supply and re-liquefaction, and the redundant compressor may be driven to replenish the refrigerant.

주압축기의 고장 또는 유지보수시 제1 및 제4 밸브를 차단하고 제2, 제3 및 제5 밸브를 개방하여 연료공급, 재액화용 증발가스 공급 및 냉매보충을 모두 리던던시 압축기에 의해 할 수 있다. In case of failure or maintenance of the main compressor, the first and fourth valves are closed and the second, third and fifth valves are opened to supply fuel, supply BOG for re-liquefaction, and replenish refrigerant by the redundant compressor.

그 외에도 다양하게 시스템 상황에 따라 밸브를 개폐하여 다양하게 운용할 수 있다. In addition, it can be operated in various ways by opening and closing the valve according to various system conditions.

도 4에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템을 개략적으로 도시하였고, 도 3에는 본 실시예들에서 열교환기로 공급 및 보충되는 냉매 흐름만을 개별적으로 도시하였다. 4 schematically shows a BOG reliquefaction system of a ship according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows only the refrigerant flow supplied and supplemented to the heat exchanger in these embodiments individually.

도 4에 도시된 바와 같이 본 실시예에서도 전술한 실시예들에서와 같이 선박에 마련되어 액화가스를 저장하는 저장탱크(T)로부터 선박의 주엔진(ME)으로 연결되는 증발가스 공급라인(GL), 증발가스 공급라인에 마련되며 상기 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 압축기(100)를 포함하고, 압축기의 하류에서 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 저장탱크로 재액화 라인(RL)이 연결되고 재액화 라인에는 열교환기(200)가 마련되어, 주엔진의 연료로 공급되지 않는 압축가스를 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각하고 재액화한다.As shown in FIG. 4 , in this embodiment as well, as in the above-described embodiments, a boil-off gas supply line (GL) connected from a storage tank (T) for storing liquefied gas to the main engine (ME) of the ship. , provided in the boil-off gas supply line, and includes a compressor 100 that receives the boil-off gas generated from the liquefied gas and compresses it to the fuel supply pressure of the main engine, and is branched from the boil-off gas supply line downstream of the compressor to the storage tank. A reliquefaction line (RL) is connected and a heat exchanger 200 is provided in the reliquefaction line to cool and reliquefy compressed gas that is not supplied as fuel of the main engine through heat exchange with uncompressed BOG to be supplied to the compressor.

열교환기(200)는 PCHE(Printed Circuit Heat Exchanger) 타입 또는 DCHE(Direct Contact Heat Exanger) 타입으로 마련될 수 있다. The heat exchanger 200 may be provided as a PCHE (Printed Circuit Heat Exchanger) type or DCHE (Direct Contact Heat Exanger) type.

전술한 실시예에서와 같이 압축기의 하류에서 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 증발가스 공급라인의 열교환기 전단으로 냉매보충라인(CL)이 연결되고, 냉매보충라인에는 컴팬더(400)가 마련된다. 컴팬더는, 압축기에서 압축되어 냉매보충라인으로 분기된 압축가스를 공급받아 추가 압축하여 열교환기로 도입시키고, 열교환기를 거쳐 냉각된 압축가스를 팽창 냉각시켜 열교환기 전단의 증발가스 공급라인으로 공급하여 열교환기 전단의 냉매 유량을 늘린다. 이와 같이 열교환기의 냉매(cold BOG) 유량을 늘림으로써, 재액화될 증발가스를 보다 효과적으로 냉각하여 재액화율을 높일 수 있다.As in the above-described embodiment, the refrigerant replenishment line CL is branched from the BOG supply line downstream of the compressor and connected to the front end of the heat exchanger of the BOG supply line, and a compander 400 is provided in the refrigerant replenishment line. The compander receives compressed gas compressed in the compressor and branched to the refrigerant supplement line, additionally compresses it, and introduces it to the heat exchanger, expands and cools the cooled compressed gas through the heat exchanger, and supplies it to the boil-off gas supply line in front of the heat exchanger for heat exchange Increase the refrigerant flow in front of the machine. As described above, by increasing the flow rate of the refrigerant (cold BOG) of the heat exchanger, the BOG to be reliquefied can be cooled more effectively, thereby increasing the reliquefaction rate.

냉매보충라인(CL)을 통해 팽창 냉각되어 증발가스 공급라인의 미압축 증발가스 흐름으로 보충되는 냉매의 유량은 설계 액화량, 장비의 용량 등에 따라 조절될 수 있다. The flow rate of the refrigerant that is expanded and cooled through the refrigerant replenishment line (CL) and supplemented with the uncompressed BOG flow of the BOG supply line may be adjusted according to the design liquefaction amount, the capacity of the equipment, and the like.

도 4에 도시된 바와 같이 본 실시예에서는 추가로, 열교환기(200)의 하류에서 재액화 라인(RL)으로부터 분기되어 열교환기(200)를 거쳐 선박의 발전엔진(GE)으로 연결되는 연료공급라인(FL)을 구비하고, 연료 감압장치(600)를 마련한다. 발전엔진은 상기 주엔진보다 연료공급압력이 낮은 엔진으로 마련하여, 연료공급라인으로 분기된 압축가스를 연료 감압장치를 거쳐 감압하여 열교환기에서 열교환 후 발전엔진으로 공급함으로써, 열교환기의 냉열원을 추가로 확보하고 증발가스의 재액화량을 늘릴 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 연료 감압장치(600)는 재액화 라인에서 분기된 연료공급라인(FL)의 열교환기 상류에 마련할 수도 있으나, 재액화 라인(RL)에서 압축가스를 발전엔진의 연료공급압력까지 감압하는 연료 감압장치와 감압된 압축가스를 추가로 감압하는 감압장치(310)를 순차로 마련한 후, 연료 감압장치와 감압장치의 사이에서 재액화 라인(RL)으로부터 연료공급라인(FL)을 분기하여 발전엔진으로 연결할 수도 있다.As shown in FIG. 4 , in this embodiment, the fuel supply is further branched from the reliquefaction line RL downstream of the heat exchanger 200 and connected to the power generation engine GE of the ship through the heat exchanger 200 . A line FL is provided, and a fuel pressure reducing device 600 is provided. The power generation engine is provided with an engine having a lower fuel supply pressure than the main engine, and the compressed gas branched to the fuel supply line is decompressed through a fuel pressure reducing device, and then heat exchanged in the heat exchanger and supplied to the power generation engine, thereby providing a cooling heat source of the heat exchanger It is possible to secure additionally and increase the reliquefaction amount of boil-off gas. As shown in FIG. 4 , the fuel pressure reducing device 600 may be provided upstream of the heat exchanger of the fuel supply line FL branched from the reliquefaction line, but the compressed gas is supplied to the fuel of the power generation engine in the reliquefaction line RL. A fuel pressure reducing device for reducing the pressure to the supply pressure and a pressure reducing device 310 for additionally reducing the pressure of the compressed gas are sequentially provided, and then a fuel supply line FL from the reliquefaction line RL between the fuel pressure reducing device and the pressure reducing device. ) can be branched and connected to the power generation engine.

컴팬더(400)는, 압축기에서 압축되어 냉매보충라인으로 분기된 압축가스를 공급받아 추가 압축하여 상기 열교환기로 도입시키는 컴팬더 압축기(410)와, 컴팬더 압축기에서 추가 압축 후 열교환기를 거쳐 냉각된 압축가스를 공급받아 팽창 냉각시키는 컴팬더 팽창기(420)를 포함하고, 컴팬더 압축기(410)는 컴팬더 팽창기(420)와 축(shaft)으로 연결되어 압축가스의 팽창에너지를 전달받아 구동될 수 있다. 이와 같이 컴팬더 압축기가, 컴팬더 팽창기에서의 압축가스의 팽창에너지를 이용해 압축가스를 추가 압축함으써 가스 압축을 위한 동력 소모를 줄일 수 있다. The compander 400 includes a compander compressor 410 that receives compressed gas compressed in the compressor and branched to the refrigerant replenishment line, further compresses it and introduces it to the heat exchanger, and the compander compressor after additional compression through the heat exchanger. and a compander expander 420 that receives compressed gas for expansion and cooling, and the compander compressor 410 is connected to the compander expander 420 through a shaft and can be driven by receiving the expansion energy of the compressed gas. have. As described above, the compander compressor further compresses the compressed gas using the expansion energy of the compressed gas in the compander expander, thereby reducing power consumption for gas compression.

냉매보충라인(CL)에서 컴팬더 압축기와 열교환기 사이에는 쿨러(450)가 마련되어, 압축된 압축가스를 냉각하여 열교환기로 도입시킨다. 그리하여, 압축기에서 압축 후 냉매보충라인으로 분기된 압축가스는 컴팬더 압축기, 쿨러, 열교환기, 컴팬더 팽창기를 순차로 거쳐 열교환기 전단의 증발가스 공급라인으로 합류된다. A cooler 450 is provided between the compander compressor and the heat exchanger in the refrigerant replenishment line CL, and the compressed compressed gas is cooled and introduced into the heat exchanger. Thus, the compressed gas branched to the refrigerant replenishment line after compression in the compressor passes through a compander compressor, a cooler, a heat exchanger, and a compander expander in sequence, and then joins the BOG supply line in front of the heat exchanger.

도 3에는 이와 같이 본 제3 실시예 및 전술한 실시예들에서 열교환기로 미압축 증발가스의 냉매가 공급되고 냉매보충라인을 따라 열교환기 전단으로 냉매가 보충되는 흐름만을 별도로 도시한 것이다. FIG. 3 shows only the flow in which the refrigerant of uncompressed BOG is supplied to the heat exchanger in the third embodiment and the above-described embodiments and the refrigerant is replenished to the front end of the heat exchanger along the refrigerant replenishment line.

재액화 라인의 압축가스 흐름(HOT Stream)의 열용량이 크고 증발가스 공급라인의 미압축 증발가스 흐름(Cold Stream)의 양이 상대적으로 적은 경우, 예를 들어 선박의 저속운항시와 같이 주엔진의 연료 소비가 적어 재액화 라인으로 분기되는 HOT Stream의 유량이 많은 때에는 열교환기를 거치더라도 HOT Stream의 출구 온도가 높고, Cold Stream의 온도가 높아져 흡입가스의 온도 상승으로 흡입 밀도가 떨어져 압축기에서의 처리 용량이 떨어진다. 이러한 요인들은 재액화량 감소로 이어질 수 있다.When the heat capacity of the HOT stream of the reliquefaction line is large and the amount of the uncompressed BOG stream (Cold Stream) of the BOG supply line is relatively small, the main engine When the flow rate of the HOT stream branching to the reliquefaction line is high due to low fuel consumption, the outlet temperature of the HOT stream is high even though it passes through the heat exchanger, and the temperature of the cold stream is high and the suction density decreases due to the temperature rise of the suction gas, so the processing capacity of the compressor it falls These factors can lead to a decrease in the amount of reliquefaction.

본 실시예들에서는 냉매보충라인을 통해 열교환기 전단의 Cold Stream의 유량을 늘린다. 또한, 냉매보충라인의 열교환기 및 컴팬더 팽창기를 거쳐 보충되는 냉매의 온도는 저장탱크에서 발생한 미압축 증발가스보다 온도가 낮으므로 이를 증발가스 공급라인의 미압축 증발가스 흐름에 합류시키면 Cold Stream의 질량유량이 증가하고, 열용량이 커질 수 있다. In the present embodiments, the flow rate of the Cold Stream in front of the heat exchanger is increased through the refrigerant replenishment line. In addition, since the temperature of the refrigerant supplemented through the heat exchanger and compander expander of the refrigerant replenishment line is lower than the uncompressed BOG generated in the storage tank, when it joins the uncompressed BOG of the BOG supply line, the cold stream The mass flow rate is increased, and the heat capacity can be increased.

따라서 냉매보충라인을 구성하여 열교환기로 도입되는 냉매를 보충함으로써 냉매의 열용량을 늘려 열교환기를 거친 HOT Stream의 출구 온도를 낮추고, 압축기에서의 흡입밀도를 높여, 압축기의 처리 유량을 늘리고, 시스템의 재액화율을 높일 수 있다. 본 제3 실시예에서는 냉매보충라인에 더하여, 연료공급라인을 통해 발전엔진으로 공급될 연료 또한 열교환기의 냉매로 추가 확보함으로써 재액화될 가스를 보다 효과적으로 냉각하여 재액화율을 높일 수 있다. Therefore, by composing a refrigerant replenishment line and replenishing the refrigerant introduced into the heat exchanger, the heat capacity of the refrigerant is increased to lower the outlet temperature of the HOT Stream passing through the heat exchanger, increase the suction density in the compressor, increase the processing flow rate of the compressor, and the reliquefaction rate of the system can increase In this third embodiment, in addition to the refrigerant replenishment line, the fuel to be supplied to the power generation engine through the fuel supply line is additionally secured as the refrigerant of the heat exchanger, so that the gas to be reliquefied can be cooled more effectively and the reliquefaction rate can be increased.

재액화 라인(RL)에서 열교환기의 상류에는 부스팅 압축기(500)가 마련되어, 압축기(100)에서 압축 후 열교환기를 거쳐 재액화될 압축가스를 공급받아 추가 압축하여 열교환기(200)로 도입시킨다. 재액화라인으로 분기된 압축가스는 부스팅 압축기를 거쳐 50 내지 300 bar로 압축될 수 있다.A boosting compressor 500 is provided upstream of the heat exchanger in the reliquefaction line RL, and after being compressed in the compressor 100, the compressed gas to be reliquefied is supplied through the heat exchanger, further compressed and introduced into the heat exchanger 200 . The compressed gas branched into the reliquefaction line may be compressed to 50 to 300 bar through a boosting compressor.

재액화 라인에서 열교환기의 하류에는 재액화부(300)가 마련된다. 재액화부는, 열교환기에서 냉각된 압축가스를 공급받아 감압하여 냉각시키는 감압장치(310), 감압장치에서 냉각된 압축가스를 공급받아 기액분리하는 기액분리기(320)를 포함한다. A reliquefaction unit 300 is provided downstream of the heat exchanger in the reliquefaction line. The reliquefaction unit includes a decompression device 310 for receiving the compressed gas cooled from the heat exchanger and reducing the pressure to cool it, and a gas-liquid separator 320 for receiving the compressed gas cooled from the decompression device and separating the gas-liquid.

감압장치(310)는 압축 및 냉각된 증발가스를 단열팽창 또는 등엔트로피 팽창시켜 냉각하는 팽창기 또는 줄-톰슨 밸브 등의 팽창밸브로 구성될 수 있다.The pressure reducing device 310 may be configured as an expansion valve such as an expander or a Joule-Thomson valve that cools the compressed and cooled boil-off gas by adiabatic expansion or isentropic expansion.

기액분리기(320)에서 분리된 액체는 재액화 라인을 따라 저장탱크로 공급되고, 분리된 기체는 저장탱크로부터 열교환기로 도입되는 미압축 증발가스에 합류될 수 있다. The liquid separated in the gas-liquid separator 320 may be supplied to the storage tank along the reliquefaction line, and the separated gas may be joined to the uncompressed BOG introduced from the storage tank to the heat exchanger.

본 실시예에서도 마찬가지로 압축기는 리던던시 설계를 위해, 증발가스를 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 주압축기(100a)와, 주압축기와 병렬로 마련되는 리던던시 압축기(100b)를 포함하여 설계될 수 있다. Similarly in this embodiment, the compressor may be designed to include a main compressor 100a for compressing boil-off gas to the fuel supply pressure of the main engine, and a redundancy compressor 100b provided in parallel with the main compressor for redundancy design. .

증발가스 공급라인(GL)은 주압축기 및 리던던시 압축기 전단에서 분기되었다가 주압축기 및 리던던시 압축기 후단에서 합류되고, 증발가스 공급라인에서 주압축기의 후단과 리던던시 압축기와의 합류 지점 사이에는 제1 밸브(V1)가, 증발가스 공급라인에서 리던던시 압축기의 후단과 상기 합류 지점 사이에는 제2 밸브(V2)가, 냉매보충라인에서 컴팬더 압축기의 상류에는 제3 밸브(V3)가 각각 마련된다. The boil-off gas supply line (GL) branches off at the front end of the main compressor and the redundancy compressor and joins at the rear end of the main compressor and the redundancy compressor, and in the boil-off gas supply line, the first valve ( In the BOG supply line, a second valve V2 is provided between the rear end of the redundancy compressor and the junction, and a third valve V3 is provided upstream of the compander compressor in the refrigerant replenishment line.

증발가스 공급라인의 상기 합류 지점 상류에서 주압축기 및 리던던시 압축기의 후단을 연결하는 연동라인(NL), 연동라인으로부터 냉매보충라인의 제3 밸브 후단으로 연결되는 연결라인(NLa)을 마련하고, 연동라인에서 주압축기와 연결라인의 분기 지점 사이에는 제4 밸브(V4)를, 연동라인에서 리던던시 압축기와 연결라인의 분기 지점 사이에는 제5 밸브(V5)를 각각 마련한다.An interlocking line (NL) connecting the rear ends of the main compressor and the redundancy compressor upstream of the junction of the boil-off gas supply line, and a connection line (NLa) connected from the interlocking line to the rear end of the third valve of the refrigerant replenishment line are provided, and interlocking A fourth valve (V4) is provided between the branch points of the main compressor and the connection line in the line, and a fifth valve (V5) is provided between the branch points of the redundancy compressor and the connection line in the interlocking line.

이와 같이 연동라인과 연결라인을 마련하고, 제1 내지 제5 밸브의 개폐를 통해 주압축기와 리던던시 압축기를 연료공급, 증발가스 재액화 및 냉매 보충을 위해 따로 또는 함께 구동할 수 있어 시스템 운용의 탄력성을 높이고, 상황에 따라 적절히 활용할 수 있다. In this way, the interlocking line and the connecting line are provided, and the main compressor and the redundant compressor can be operated separately or together for fuel supply, BOG reliquefaction, and refrigerant supplementation through opening and closing of the first to fifth valves, so that the system operation is flexible. and can be used appropriately depending on the situation.

본 실시예들에서는 주압축기와 리던던시 압축기의 설계 압력, 용량 등의 사양을 동일하게 구성하고 운전할 수 있어, 유지 보수시 각 장비가 다른 장비의 대체용으로 사용될 수도 있고, CAPEX를 절감하고 압축기의 동력 소모를 줄일 수 있다.In the present embodiments, the specifications such as design pressure and capacity of the main compressor and the redundant compressor can be configured and operated in the same way, so that each equipment can be used as a replacement for other equipment during maintenance, reducing CAPEX and power of the compressor consumption can be reduced.

한편, 냉매보충라인으로부터 컴팬더 압축기 및 열교환기를 우회하여 컴팬더 팽창기의 전단으로 압축가스를 공급할 수 있도록 우회라인(BL)이 마련되고, 우회라인에는 유량조절밸브(미도시)가 마련된다.Meanwhile, a bypass line BL is provided to bypass the compander compressor and heat exchanger from the refrigerant replenishment line to supply compressed gas to the front end of the compander expander, and a flow control valve (not shown) is provided in the bypass line.

시스템 초기 가동시에는 압축기에서 압축되어 냉매보충라인으로 분기된 압축가스를 우회라인을 통해 컴팬더 팽창기 및 열교환기를 우회시켜 컴팬더 팽창기로 바로 공급하여 컴팬더 압축기를 구동하기 위한 동력을 얻는다. During the initial operation of the system, the compressed gas compressed in the compressor and branched to the refrigerant replenishment line is bypassed through the bypass line to the compander expander and heat exchanger, and is supplied directly to the compander expander to obtain power to drive the compander compressor.

컴팬더 팽창기에서의 압축가스 팽창에너지에 의해 컴팬더 압축기를 구동되기 시작하면, 우회라인으로 공급되는 압축가스의 유량을 서서히 감소시키고 컴팬더 압축기로 공급되는 압축가스 유량을 늘리면서 컴팬더가 정상 운전상태에 도달되도록 할 수 있다. When the compander compressor starts to be driven by the compressed gas expansion energy from the compander expander, the flow rate of the compressed gas supplied to the bypass line is gradually reduced and the flow rate of the compressed gas supplied to the compander compressor is increased, and the compander is in a normal operating state. can be made to reach

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. The present invention is not limited to the above embodiments, and it is apparent to those of ordinary skill in the art that the present invention can be implemented with various modifications or variations without departing from the technical gist of the present invention. did it

T: 저장탱크
GL: 증발가스 공급라인
RL: 재액화 라인
CL: 냉매보충라인
BL: 우회라인
NL: 연동라인
NLa: 연결라인
V1, V2, V3, V4, V5: 제1 내지 제5 밸브
100: 압축기
100a: 주압축기
100b: 리던던시 압축기
300: 재액화부
310: 감압장치
320: 기액분리기
400: 컴팬더
410: 컴팬더 압축기
420: 컴팬더 팽창기
450: 쿨러
500: 부스팅 압축기T: storage tank
GL: BOG supply line
RL: reliquefaction line
CL: Refrigerant replenishment line
BL: bypass line
NL: interlocking line
NLa: connecting line
V1, V2, V3, V4, V5: first to fifth valves
100: compressor
100a: main compressor
100b: Redundant Compressor
300: re-liquefaction unit
310: pressure reducing device
320: gas-liquid separator
400: compander
410: compander compressor
420: compander inflator
450: cooler
500: boosting compressor

Claims (16)

선박에 마련되며 액화가스를 저장하는 저장탱크;
상기 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 압축하는 압축기;
상기 저장탱크로부터 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스를 냉매로 공급받는 열교환기;
상기 압축기에서 압축된 압축가스를 공급받아 추가 압축하여 상기 열교환기로 도입시키고, 상기 열교환기를 거쳐 냉각된 상기 압축가스를 팽창 냉각시켜 상기 열교환기 전단의 상기 미압축 증발가스 흐름으로 공급하여 상기 열교환기의 냉매로 도입시키는 컴팬더;
상기 저장탱크로부터 상기 선박의 주엔진으로 연결되며, 상기 압축기가 마련되는 증발가스 공급라인;
상기 압축기의 하류에서 상기 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 상기 증발가스 공급라인의 상기 열교환기 전단으로 연결되며 상기 컴팬더가 마련되는 냉매보충라인;
상기 압축기의 하류에서 상기 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 상기 저장탱크로 연결되며, 상기 주엔진의 연료로 공급되거나 상기 열교환기 전단의 냉매로 보충되지 않는 압축가스를 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 상기 열교환기에서 열교환으로 냉각하고 재액화하는 재액화 라인; 및
상기 열교환기의 하류에서 상기 재액화 라인으로부터 분기되어 상기 열교환기를 거쳐 상기 선박의 발전엔진으로 연결되는 연료공급라인;을 포함하며,
상기 압축기는 상기 증발가스를 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축하고,
상기 컴팬더는 상기 압축가스의 팽창에너지에 의해 상기 압축가스를 추가 압축하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 시스템. a storage tank provided on a ship and storing liquefied gas;
a compressor for receiving and compressing the boil-off gas generated from the liquefied gas;
a heat exchanger receiving the uncompressed BOG to be supplied to the compressor from the storage tank as a refrigerant;
The compressed gas supplied from the compressor is further compressed to be introduced into the heat exchanger, and the compressed gas cooled through the heat exchanger is expanded and cooled and supplied to the uncompressed BOG flow at the front end of the heat exchanger. compander to introduce refrigerant;
a boil-off gas supply line connected from the storage tank to the main engine of the ship and provided with the compressor;
a refrigerant replenishment line branched from the boil-off gas supply line downstream of the compressor and connected to the front end of the heat exchanger of the boil-off gas supply line and provided with the compander;
Uncompressed BOG to be branched from the BOG supply line downstream of the compressor and connected to the storage tank, and to supply compressed gas that is not supplied as fuel of the main engine or supplemented with a refrigerant in the front end of the heat exchanger to the compressor. And a reliquefaction line for cooling and reliquefying by heat exchange in the heat exchanger; and
a fuel supply line branched from the reliquefaction line downstream of the heat exchanger and connected to the power generation engine of the ship via the heat exchanger;
The compressor compresses the boil-off gas to the fuel supply pressure of the main engine,
The compander further compresses the compressed gas by the expansion energy of the compressed gas. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 연료공급라인에서 상기 열교환기의 상류에 마련되어 상기 압축가스를 감압하는 연료 감압장치;를 더 포함하고,
상기 발전엔진은 상기 주엔진보다 연료공급압력이 낮고, 상기 연료 감압장치를 거쳐 감압된 상기 압축가스는 열교환기에서 열교환 후 상기 발전엔진으로 공급되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 시스템.The method of claim 1,
a fuel pressure reducing device provided upstream of the heat exchanger in the fuel supply line to depressurize the compressed gas;
The power generation engine has a fuel supply pressure lower than that of the main engine, and the compressed gas pressure-reduced through the fuel pressure reducing device is supplied to the power generation engine after heat exchange in a heat exchanger. 제 3항에 있어서, 상기 컴팬더는
상기 압축기에서 압축되어 상기 냉매보충라인으로 분기된 상기 압축가스를 공급받아 추가 압축하여 상기 열교환기로 도입시키는 컴팬더 압축기; 및
상기 컴팬더 압축기에서 추가 압축 후 열교환기를 거쳐 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 팽창 냉각시키는 컴팬더 팽창기;를 포함하고,
상기 컴팬더 압축기는 상기 컴팬더 팽창기와 축으로 연결되어 상기 압축가스의 팽창에너지를 전달받아 구동되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 시스템. 4. The method of claim 3, wherein the compander
a compander compressor receiving the compressed gas compressed in the compressor and branched into the refrigerant supplement line, further compressing it and introducing it into the heat exchanger; and
and a compander expander that receives the compressed gas cooled through a heat exchanger after additional compression in the compander compressor and expands and cools it;
The compander compressor is axially connected to the compander expander and is driven by receiving the expansion energy of the compressed gas. 제 4항에 있어서,
상기 냉매보충라인에서 상기 컴팬더 압축기와 상기 열교환기 사이에 마련되어, 압축된 상기 압축가스를 냉각하여 상기 열교환기로 도입시키는 쿨러;를 더 포함하는 선박의 증발가스 재액화 시스템. 5. The method of claim 4,
and a cooler provided between the compander compressor and the heat exchanger in the refrigerant replenishment line to cool the compressed gas and introduce it into the heat exchanger. 제 5항에 있어서,
상기 재액화 라인에서 상기 열교환기의 상류에 마련되어, 압축 후 상기 열교환기를 거쳐 재액화될 상기 압축가스를 공급받아 추가 압축하여 상기 열교환기로 도입시키는 부스팅 압축기;를 더 포함하며,
상기 재액화 라인으로 분기된 상기 압축가스는 상기 부스팅 압축기를 거쳐 50 내지 300 bar로 압축되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 시스템. 6. The method of claim 5,
Further comprising; a boosting compressor provided upstream of the heat exchanger in the reliquefaction line, receiving the compressed gas to be reliquefied through the heat exchanger after compression, further compressing it and introducing it into the heat exchanger,
The compressed gas branched to the reliquefaction line is a BOG reliquefaction system of a ship, characterized in that it is compressed to 50 to 300 bar through the boosting compressor. 제 6항에 있어서, 상기 재액화 라인에는
상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 감압하여 냉각시키는 감압장치;
상기 감압장치에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 기액분리하는 기액분리기;를 포함하고,
상기 기액분리기에서 분리된 액체는 상기 재액화 라인을 따라 저장탱크로 공급되고, 분리된 기체는 상기 저장탱크로부터 상기 열교환기로 도입되는 상기 미압축 증발가스에 합류되는 것을 특징으로 하는, 선박의 증발가스 재액화 시스템.The method of claim 6, wherein the reliquefaction line
a decompression device for receiving the compressed gas cooled by the heat exchanger and reducing the pressure to cool it;
a gas-liquid separator for receiving the compressed gas cooled by the decompression device and separating the gas-liquid;
The liquid separated in the gas-liquid separator is supplied to a storage tank along the reliquefaction line, and the separated gas is joined to the uncompressed BOG introduced from the storage tank to the heat exchanger, BOG of a ship reliquefaction system. 제 7항에 있어서,
상기 압축기는, 상기 증발가스를 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 주압축기; 및 상기 주압축기와 병렬로 마련되는 리던던시 압축기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 시스템. 8. The method of claim 7,
The compressor may include: a main compressor for compressing the boil-off gas to a fuel supply pressure of the main engine; and a redundancy compressor provided in parallel with the main compressor. 제 8항에 있어서,
상기 증발가스 공급라인은 상기 주압축기 및 리던던시 압축기 전단에서 분기되었다가 상기 주압축기 및 리던던시 압축기 후단에서 합류되고,
상기 증발가스 공급라인에서 상기 주압축기의 후단과, 상기 리던던시 압축기와의 합류 지점 사이에 마련되는 제1 밸브;
상기 증발가스 공급라인에서 상기 리던던시 압축기의 후단과 상기 합류 지점 사이에 마련되는 제2 밸브;
상기 냉매보충라인에서 상기 컴팬더 압축기의 상류에 마련되는 제3 밸브;를 더 포함하는 선박의 증발가스 재액화 시스템. 9. The method of claim 8,
The boil-off gas supply line is branched from the front end of the main compressor and the redundancy compressor, and is joined at the rear end of the main compressor and the redundancy compressor,
a first valve provided between the rear end of the main compressor in the boil-off gas supply line and a junction point with the redundancy compressor;
a second valve provided between the rear end of the redundancy compressor and the junction in the boil-off gas supply line;
BOG reliquefaction system of a vessel further comprising a; a third valve provided upstream of the compander compressor in the refrigerant replenishment line. 제 9항에 있어서,
상기 증발가스 공급라인의 상기 합류 지점 상류에서 상기 주압축기 및 리던던시 압축기의 후단을 연결하는 연동라인;
상기 연동라인으로부터 상기 냉매보충라인의 상기 제3 밸브 후단으로 연결되는 연결라인;
상기 연동라인에서 상기 주압축기와 상기 연결라인의 분기 지점 사이에 마련되는 제4 밸브; 및
상기 연동라인에서 상기 리던던시 압축기와 상기 연결라인의 분기 지점 사이에 마련되는 제5 밸브;를 더 포함하는 선박의 증발가스 재액화 시스템.10. The method of claim 9,
an interlocking line connecting rear ends of the main compressor and the redundancy compressor upstream of the junction of the boil-off gas supply line;
a connection line connected from the interlocking line to a rear end of the third valve of the refrigerant replenishment line;
a fourth valve provided between a branch point of the main compressor and the connection line in the interlocking line; and
BOG reliquefaction system of a vessel further comprising a; a fifth valve provided between the branching point of the redundancy compressor and the connection line in the interlocking line. 제 9항에 있어서,
상기 냉매보충라인에서 분기되어 상기 컴팬더 압축기 및 열교환기를 우회하여 상기 컴팬더 팽창기의 전단으로 연결되는 우회라인; 및
상기 우회라인에 마련되는 유량조절밸브;를 더 포함하는 선박의 증발가스 재액화 시스템.10. The method of claim 9,
a bypass line branched from the refrigerant replenishment line and connected to a front end of the compander expander by bypassing the compander compressor and heat exchanger; and
BOG reliquefaction system of a vessel further comprising a; flow control valve provided in the bypass line. 제 11항에 있어서,
초기 가동시 상기 압축기에서 압축되어 상기 냉매보충라인으로 분기된 상기 압축가스를 상기 우회라인을 통해 상기 컴팬더 팽창기로 공급하여 상기 컴팬더 압축기를 구동하기 위한 동력을 얻고, 상기 우회라인으로 공급되는 상기 압축가스의 유량을 감소시키면서 상기 컴팬더가 정상 운전상태에 도달되도록 하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 시스템. 12. The method of claim 11,
During initial operation, the compressed gas compressed by the compressor and branched to the refrigerant replenishment line is supplied to the compander expander through the bypass line to obtain power for driving the compander compressor, and is supplied to the bypass line. BOG reliquefaction system of a ship, characterized in that the compander reaches a normal operating state while reducing the flow rate of the compressed gas. 선박에 마련되어 액화가스를 저장하는 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 압축기에서 선내 주엔진의 연료공급압력으로 압축하여 상기 주엔진으로 공급하고,
상기 압축기에서 압축된 압축가스를 컴팬더에서 추가 압축하고, 열교환기로 도입시켜 상기 압축기로 도입될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각시키고, 냉각된 상기 압축가스를 팽창 냉각시켜, 상기 저장탱크로부터 상기 압축기로 공급될 상기 미압축 증발가스 흐름에 합류시켜 상기 열교환기의 냉매를 보충하되,
상기 컴팬더는 상기 열교환기 하류에서의 상기 압축가스의 팽창에너지에 의해 상기 열교환기로 도입될 상기 압축가스를 추가 압축하고,
상기 압축기의 하류에서, 상기 주엔진의 연료로 공급되거나 상기 열교환기의 냉매로 보충되지 않은 상기 압축가스를 분기하여 상기 열교환기로 공급하고, 상기 저장탱크로부터 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각하고 재액화하여 상기 저장탱크로 재저장하되,
상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스를 분기하여 팽창 냉각시켜 상기 열교환기를 거쳐 선내 발전엔진으로 공급하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 방법. The boil-off gas generated from the storage tank provided in the ship for storing liquefied gas is compressed by the compressor to the fuel supply pressure of the inboard main engine and supplied to the main engine,
The compressed gas compressed in the compressor is further compressed in a compander, introduced into a heat exchanger, cooled by heat exchange with uncompressed BOG to be introduced into the compressor, and the cooled compressed gas is expanded and cooled, and the compressed gas is discharged from the storage tank to the compressor. However, the refrigerant of the heat exchanger is supplemented by joining the flow of the uncompressed boil-off gas to be supplied to the
The compander further compresses the compressed gas to be introduced into the heat exchanger by the expansion energy of the compressed gas downstream of the heat exchanger,
Downstream of the compressor, the compressed gas supplied as fuel of the main engine or not replenished with the refrigerant of the heat exchanger is branched and supplied to the heat exchanger, and heat exchanges with uncompressed BOG to be supplied to the compressor from the storage tank. Cooled to and re-liquefied and stored again in the storage tank,
BOG reliquefaction method of a ship, characterized in that the compressed gas cooled in the heat exchanger is branched, expanded and cooled, and then supplied to an onboard power generation engine through the heat exchanger. 삭제delete 제 13항에 있어서,
상기 컴팬더는, 상기 압축가스를 공급받아 추가 압축하여 상기 열교환기로 도입시키는 컴팬더 압축기와 상기 컴팬더 압축기에서 추가 압축 후 열교환기를 거쳐 냉각된 상기 압축가스를 팽창 냉각시키는 컴팬더 팽창기를 포함하며,
상기 컴팬더 압축기는 상기 컴팬더 팽창기와 축으로 연결되어 상기 압축가스의 팽창에너지에 의해 상기 열교환기로 도입될 상기 압축가스를 추가 압축하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 방법.14. The method of claim 13,
The compander includes a compander compressor that receives the compressed gas, further compresses it and introduces it to the heat exchanger, and a compander expander that expands and cools the compressed gas cooled through a heat exchanger after additional compression in the compander compressor;
The compander compressor is axially connected to the compander expander and further compresses the compressed gas to be introduced into the heat exchanger by the expansion energy of the compressed gas. 제 15항에 있어서,
상기 압축기에서 압축 후 재액화될 상기 압축가스는 부스팅 압축기에서 추가 압축 후 상기 열교환기로 도입되어 냉각되고, 감압으로 팽창 냉각되어 재액화하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 방법. 16. The method of claim 15,
The compressed gas to be reliquefied after compression in the compressor is introduced into the heat exchanger after additional compression in the boosting compressor to be cooled, and expanded and cooled under reduced pressure to reliquefy the BOG reliquefaction method.
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