KR102271760B1 - 선박의 연료공급시스템 및 방법 - Google Patents

선박의 연료공급시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102271760B1
KR102271760B1 KR1020190136088A KR20190136088A KR102271760B1 KR 102271760 B1 KR102271760 B1 KR 102271760B1 KR 1020190136088 A KR1020190136088 A KR 1020190136088A KR 20190136088 A KR20190136088 A KR 20190136088A KR 102271760 B1 KR102271760 B1 KR 102271760B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heating medium
supplied
fuel
cargo compressor
heat
Prior art date
Application number
KR1020190136088A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210052667A (ko
Inventor
정혜민
안성일
이승철
김선진
김원석
Original Assignee
대우조선해양 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대우조선해양 주식회사 filed Critical 대우조선해양 주식회사
Priority to KR1020190136088A priority Critical patent/KR102271760B1/ko
Publication of KR20210052667A publication Critical patent/KR20210052667A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102271760B1 publication Critical patent/KR102271760B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/38—Apparatus or methods specially adapted for use on marine vessels, for handling power plant or unit liquids, e.g. lubricants, coolants, fuels or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B17/00—Vessels parts, details, or accessories, not otherwise provided for
    • B63B17/0027—Tanks for fuel or the like ; Accessories therefor, e.g. tank filler caps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/02—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
    • B63B25/08—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
    • B63B25/12—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed
    • B63B25/14—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed pressurised
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0203—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
    • F02M21/0209—Hydrocarbon fuels, e.g. methane or acetylene
    • F02M21/0212—Hydrocarbon fuels, e.g. methane or acetylene comprising at least 3 C-Atoms, e.g. liquefied petroleum gas [LPG], propane or butane
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0245—High pressure fuel supply systems; Rails; Pumps; Arrangement of valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/04—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture
    • F02M31/10—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture by hot liquids, e.g. lubricants or cooling water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/16—Other apparatus for heating fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C7/00—Methods or apparatus for discharging liquefied, solidified, or compressed gases from pressure vessels, not covered by another subclass
    • F17C7/02—Discharging liquefied gases
    • F17C7/04—Discharging liquefied gases with change of state, e.g. vaporisation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/01—Propulsion of the fluid
    • F17C2227/0128—Propulsion of the fluid with pumps or compressors
    • F17C2227/0157—Compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0302—Heat exchange with the fluid by heating
    • F17C2227/0309—Heat exchange with the fluid by heating using another fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/03—Treating the boil-off
    • F17C2265/031—Treating the boil-off by discharge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/06—Fluid distribution
    • F17C2265/066—Fluid distribution for feeding engines for propulsion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0102—Applications for fluid transport or storage on or in the water
    • F17C2270/0105—Ships
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
    • Y02T70/5218—Less carbon-intensive fuels, e.g. natural gas, biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

선박의 연료공급시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 선박의 연료공급시스템은, 선박에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 압축하는 카고 컴프레서; 상기 카고 컴프레서로 공급되는 열매체(heat medium)가 순환하는 열매체 순환라인; 상기 선박에 마련된 연료 탱크로부터 상기 선박의 엔진으로 연료가 공급되는 연료공급라인; 및 상기 연료공급라인에 마련되며 상기 엔진으로 공급될 연료가 가열되는 히터;를 포함하되, 상기 히터는 상기 열매체 순환라인의 상기 열매체를 열원으로 하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박의 연료공급시스템 및 방법{Fuel Supplying System And Method For Ship}
본 발명은 선박의 연료공급시스템 및 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 선박에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 압축하는 카고 컴프레서로 공급될 열매체(heat medium)가 순환하는 열매체 순환라인으로부터의 열매체를, 선박의 연료 탱크로부터 선내 엔진으로 공급될 연료가 가열되는 히터로 공급하여, 카고 컴프레서를 통과한 열매체를 열원으로 연료를 가열하여 엔진으로 공급하는 선박의 연료공급시스템 및 방법에 관한 것이다.
LNG(Liquefied Natural Gas)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있다. 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 대폭 감소하므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
석유가스의 액화 온도는 상압 약 -42℃의 저온이고, LPG는 상압 -42℃보다 높으면 증발되므로, 선박의 LPG 저장탱크에는 단열처리가 되어있다. 그러나 외부의 열이 지속적으로 LPG에 전달되므로, LPG 수송 과정에서 LPG 저장탱크 내에서 지속적으로 LPG가 기화되어 LPG 저장탱크 내에 증발가스(Boil-Off Gas)가 발생한다.
종래 LPG 운반선에서는 LPG 저장탱크 내에 증발가스가 축적되면 LPG 저장탱크 내의 압력이 과도하게 상승하므로, LPG 저장탱크에 내압구조를 갖추는 한편 탱크 내에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위해 증발가스 재액화 장치를 사용하였다.
그러나 흡입 펌프, 왕복 압축기, 냉각기, 응축기, 팽창 밸브 등으로 구성되어 증발가스를 응축시켜 재액화시키는 증발가스 재액화 장치를 사용하면, 많은 전력이 소모되어 운전 비용이 증가하며 초기 시설 투자비가 상승하고, 선박의 한정된 공간에 대형 장치를 설치해야 하므로 선내에 공간 확보가 어려운 문제점이 있다.
한편, 종래의 LPG 운반선 등에는 선박의 추진 연료로서 상대적으로 가격이 저렴한 벙커C유 등의 중유를 사용하는 연료 공급 시스템을 채용하고 있는데, 이러한 중유 연료 공급 시스템은 중유 연료 사용에 대한 국제적인 배기가스 배출규제 강화로 황 성분이 적은 중유 연료 탱크(LSHFO tank)를 별도로 설치해야 했고, 국제적인 환경규제 기준에 적합한 친환경적인 연료 공급 시스템의 요구가 커졌다.
최근에는 LPG 또는 LNG 운반선에서 LPG 또는 LNG 및 그로부터 발생하는 증발가스를 추진 연료로 사용하는 연료공급시스템의 적용이 늘어나고 있고, 국제적인 배기가스 배출규제 강화에 따라 LPG 또는 LNG 운반선 외에 일반 선박에서도 LNG나 LPG 등을 추진 연료로 사용하는 선박이 증가하고 있다.
LPG를 추진연료로 사용하는 선박의 종래 연료공급시스템의 일 예를 도 1이 개략적으로 도시하였다.
도 1에 도시된 바와 같이, 연료 탱크(T)로부터 공급되는 연료는 히터(40)를 거쳐 선내 엔진(E)으로 공급된다.
연료는 히터(40)를 거쳐 엔진에서 요구하는 온도에 맞추어 가열되어 선내 엔진으로 공급되는데, 히터로 열원 공급을 위해 글리콜 워터(glycol water) 시스템이 마련된다.
글리콜 워터 시스템에는 글리콜 워터를 저장하는 저장탱크(10), 펌프(20), 글리콜 워터에 열에너지를 공급하기 위한 열교환기(30) 등의 장비가 포함된다.
이러한 장비를 설치하기 위해서는 설치비용이 투입되므로 선박의 CAPEX가 증가하고, 장비로 인해 선내에 설치공간도 차지하게 된다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로 별도의 장비 설치비용을 절감하고 선내 공간 확보에도 기여할 수 있는 연료공급시스템을 제안하고자 한다.
상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 압축하는 카고 컴프레서;
상기 카고 컴프레서로 공급되는 열매체(heat medium)가 순환하는 열매체 순환라인;
상기 선박에 마련된 연료 탱크로부터 상기 선박의 엔진으로 연료가 공급되는 연료공급라인; 및
상기 연료공급라인에 마련되며 상기 엔진으로 공급될 연료가 가열되는 히터; 를 포함하되,
상기 히터는 상기 열매체 순환라인의 상기 열매체를 열원으로 하는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 열매체 순환라인에는 상기 열매체가 저장되는 팽창 탱크; 상기 팽창탱크로부터 상기 열매체를 공급받아 펌핑하는 열매체 펌프; 및 상기 열매체 펌프에서 펌핑된 상기 열매체가 해수와 열교환되는 열교환기;가 마련되고, 상기 열교환기에서 해수와 열교환된 상기 열매체가 상기 카고 컴프레서로 공급되어 상기 카고 컴프레서를 냉각 또는 가열할 수 있다.
바람직하게는, 상기 열매체 펌프의 후단에서 상기 열매체 순환라인으로부터 분기되어 상기 히터로 상기 열매체를 공급하는 열매체 공급라인을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 카고 컴프레서를 거쳐 상기 팽창 탱크로 리턴된 상기 열매체가 상기 열매체 공급라인을 통해 상기 히터로 공급될 수 있다.
바람직하게는, 상기 카고 컴프레서의 하류에서 상기 열매체 순환라인은 상기 열매체 공급라인으로 연결되고, 상기 카고 컴프레서를 거친 상기 열매체는 상기 열매체 공급라인을 따라 상기 히터로 공급될 수 있다.
바람직하게는, 상기 카고 컴프레서의 후단에서 상기 열매체 순환라인은 상기 팽창 탱크로 연결되는 라인과 상기 열매체 공급라인으로 연결되는 라인으로 분기될 수 있다.
바람직하게는 상기 카고 컴프레서는, 상기 열매체 순환라인을 따라 상기 카고 컴프레서로 공급된 열매체에 의해, 스탠바이 시 가열되고, 작동 시 냉각될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 압축하는 카고 컴프레서로 공급될 열매체(heat medium)가 순환하는 열매체 순환라인으로부터 상기 열매체를 상기 선박에 마련된 연료 탱크로부터 상기 선박의 엔진으로 공급될 연료가 가열되는 히터로 공급하여,
상기 카고 컴프레서를 통과한 상기 열매체를 열원으로 상기 연료를 가열하여 상기 엔진으로 공급하는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급방법이 제공된다.
바람직하게는 상기 카고 컴프레서는, 상기 열매체 순환라인을 따라 상기 카고 컴프레서로 공급된 열매체에 의해, 스탠바이 시 가열되고, 작동 시 냉각될 수 있다.
본 발명에서는 선내 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 압축하는 카고 컴프레서를 위한 열매체 순환라인의 열매체(heat medium)를, 히터로 공급하여 카고 컴프레서의 열매체를 연료공급시스템의 열원으로 공유할 수 있도록 한다.
이와 같이 별도의 추가 장비를 설치하지 않고 재액화 시스템의 카고 컴프레서와 연료공급시스템의 열매체를 공유하도록 구성함으로써 시스템 설치 비용을 절감하여 CAPEX 증가를 방지하고, 선내 공간 확보에 기여할 수 있다.
도 1은 종래의 연료공급시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 연료공급시스템을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 연료공급시스템을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박의 연료공급시스템을 개략적으로 도시한다.
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.
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.
후술하는 본 발명의 실시예들에서 선박은, 액화가스를 추진용 엔진의 연료 또는 발전용 엔진의 연료로 사용할 수 있는 엔진이 설치되거나 액화가스를 연료로 사용하는 모든 종류의 선박일 수 있다. 대표적으로 LPG 운반선, 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. 다만, 후술하는 실시예에서는 액화석유가스 운반선인 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
또한, 본 실시예들은 저온으로 액화시켜 수송될 수 있고, 저장된 상태에서 증발가스가 발생하며 엔진의 연료로 공급될 수 있는 모든 종류의 액화가스의 연료공급시스템에 적용될 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 실시예들에서는 대표적인 액화가스 중 하나인 LPG가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
도 2 내지 4에는 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 선박의 연료공급시스템을 개략적으로 도시하였다.
도 2에 도시된 바와 같이 먼저 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 연료공급시스템은, 선박에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 압축하는 카고 컴프레서(400a)와, 카고 컴프레서로 공급될 열매체(heat medium)가 순환하는 열매체 순환라인(RLa)과, 선박에 마련된 연료 탱크로부터 선박의 엔진으로 연료가 공급되는 연료공급라인(SLa)을 포함한다.
연료공급라인(SLa)에는 엔진으로 공급될 연료가 가열되는 히터(500)가 마련되며, 히터는 열매체 순환라인의 열매체를 열원으로 하는 것이 본 실시예 시스템의 특징이다.
본 실시예의 엔진은 선내 연료 탱크에 저장된 액화가스를 연료로 공급받는 엔진으로, 비압축성 유체(incompressible fluid), 인화점이 낮은 액체 연료를 고압의 액체 상태로 공급받는 선박의 추진용 또는 발전용 엔진일 수 있으며 일 예로, MAN Diesel & Turbo사(社)의 ME-LGI 엔진일 수 있다. 메탄올과 LPG의 액체+액체 연료가 공급되거나, 에탄올, 프로판, 부탄 등의 액화가스 및 그 혼합물이 엔진의 연료로 공급될 수 있다. 이러한 연료는 추진용 엔진에 고압 액체 상태로 분사되어 공급될 수 있다.
액화석유가스, 즉 LPG는 연료 탱크로부터 연료공급라인(SLa)을 따라 연료 공급시스템(미도시)을 거쳐 엔진으로 공급될 수 있고, 연료 공급시스템은 액화석유가스를 엔진의 연료공급조건에 맞추어 엔진으로 공급하기 위한 하나 이상의 펌프(미도시)와 히터(500)를 포함하며, 액화석유가스는 펌프와 히터를 거쳐 40 내지 60 bar_a, 20 내지 60℃의 고압 액체 상태로 엔진에 공급될 수 있다.
본 실시예에서는 이러한 연료 공급시스템의 히터에 재액화 시스템의 카고 컴프레서로 순환되는 열매체를 열원으로 공급하여 엔진에서 요구하는 온도로 액화석유가스를 가열하도록 구성하였다.
한편, 카고 컴프레서(400a)로 공급되는 열매체가 순환하는 열매체 순환라인(RLa)에는, 열매체가 저장되는 팽창 탱크(100a), 팽창탱크로부터 열매체를 공급받아 펌핑하는 열매체 펌프(200a), 열매체 펌프에서 펌핑된 열매체가 해수와 열교환되는 열교환기(300a)가 마련된다. 팽창 탱크에는 열매체 히터(110a)가 마련될 수 있다.
열교환기(300a)를 거친 열매체는, 재액화 시스템에 구성되어 증발가스를 압축하는 카고 컴프레서(400a)로 공급된다. 열교환기 하류에서 열매체 순환라인(RLa)에는 삼방향 밸브(Va)를 마련하여 열교환기를 거친 열매체를 카고 컴프레서(400a) 및/또는 열교환기 상류로 공급할 수 있다.
카고 컴프레서(400a)는 액화석유가스에서 발생하는 증발가스를 재액화시키기 위한 시스템에 구성되는 것으로, 예를 들어 증발가스를 다단으로 압축하는 다단 압축기일 수 있으며, 일 예로 중간 냉각기를 포함하지 않는 3단 압축기로 이루어질 수 있다. 카고 컴프레서에서 압축된 증발가스는 그 후 냉각과정을 거쳐 재액화될 수 있다.
본 실시예들에서 열매체 순환라인의 열매체는 이러한 카고 컴프레서를 가열 또는 냉각하기 위한 열원으로 순환되며, 열매체는 일 예로 글리콜 워터일 수 있고, 다른 냉매도 될 수 있다.
열교환기에서 해수와 열교환된 열매체는 열매체 순환라인을 따라 카고 컴프레서(400a)로 공급되며, 카고 컴프레서가 스탠바이 상태에서는 카고 컴프레서를 가열(heating)하고, 카고 컴프레서가 작동 중인 때에는 카고 컴프레서를 냉각시킨다.
재액화 시스템의 열매체를 히터(500a)로 공급하기 위하여, 열매체 펌프의 후단에서 열매체 순환라인으로부터 분기되는 열매체 공급라인(FLa)이 마련된다.
카고 컴프레서(400a)에서 열교환된 열매체는 팽창 탱크(100a)로 리턴된 후 펌프(200a)를 거쳐 열매체 공급라인(FLa)을 따라 히터(500a)로 공급된다.
이와 같이 카고 컴프레서에서 열교환된 열매체는 연료공급시스템의 히터에서 액화석유가스와 열교환하며 냉각된다. 히터에서 액화석유가스와 열교환으로 냉각된 열매체는 팽창 탱크로 복귀된다. 이처럼 히터를 거치면서 열매체가 냉각되므로 열교환기에서의 열매체 냉각을 위한 해수 사용량을 줄일 수 있고, 본 실시예의 시스템을 적용하면 선박의 열에너지를 효과적으로 활용할 수 있다.
도 3에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료공급시스템을 개략적으로 도시하였다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 제2 실시예의 시스템은 전술한 제1 실시예의 시스템과 유사하나, 카고 컴프레서(400b)의 하류에서 열매체 순환라인(RLb)은 열매체 공급라인(FLb)으로 연결되고, 카고 컴프레서에서 열교환된 열매체는 열매체 공급라인을 따라 히터(500b)로 공급될 수 있다.
본 제2 실시예의 시스템에서는 카고 컴프레서를 거쳐 배출되는 열매체를 카고 컴프레서 후단에서 바로 열매체 공급라인을 따라 히터로 공급할 수 있도록 구성한 것이다.
전술한 제1 실시예와 중복되는 설명은 생략한다.
도 4에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료공급시스템을 개략적으로 도시하였다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 제3 실시예의 시스템은 전술한 제1 및 제2 실시예의 시스템을 복합적으로 구성한 것으로, 카고 컴프레서(400c)의 후단에서 열매체 순환라인(RLc)은 팽창 탱크로 연결되는 라인과 열매체 공급라인으로 연결되는 라인(BLc)으로 분기될 수 있다.
본 제3 실시예의 시스템은 카고 컴프레서 후단에서 열매체 순환라인을 분기하여 팽창 탱크로 연결되는 라인과 열매체 공급라인으로 연결되는 라인을 마련한 것이다. 이를 통해 카고 컴프레서에서 배출되는 열매체를 팽창 탱크로 주입할 수도 있고 카고 컴프레서 후단에서 바로 열매체 공급라인을 통해 히터로 공급할 수도 있게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 실시예들의 시스템은, 카고 컴프레서를 순환하는 열매체를 연료공급시스템의 열원으로 공유할 수 있도록 함으로써, 별도의 추가 장비를 설치하지 않고 열매체를 공유하도록 하여 중복적인 장비 설치 비용을 절감하고, 선내 공간 확보에 기여할 수 있다.
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.
RLa, RLb, RLc: 열매체 순환라인
FLa, FLb, FLc: 열매체 공급라인
SLa, SLb, SLc: 연료 공급라인
Va, Vb, Vc: 삼방향 밸브
100a, 100b, 100c: 팽창 탱크
110a, 110b, 110c: 열매체 히터
200a, 200b, 200c: 펌프
300a, 300b, 300c: 열교환기
400a, 400b, 400c: 카고 컴프레서
500a, 500b, 500c: 히터
600a, 600b, 600c: 온도센서
700a, 700b, 700c: 밸브

Claims (9)

  1. 선박에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 압축하는 카고 컴프레서;
    상기 카고 컴프레서로 공급되는 열매체(heat medium)가 순환하는 열매체 순환라인;
    상기 선박에 마련된 연료 탱크로부터 상기 선박의 엔진으로 연료가 공급되는 연료공급라인; 및
    상기 연료공급라인에 마련되며 상기 엔진으로 공급될 연료가 가열되는 히터; 를 포함하고,
    상기 히터는 상기 열매체 순환라인의 상기 열매체를 열원으로 하되,
    상기 카고 컴프레서는 재액화 시스템에 구성되어 증발가스를 압축하며, 상기 열매체 순환라인을 따라 상기 카고 컴프레서로 공급된 열매체에 의해, 스탠바이 시 가열되고, 작동 시 냉각되는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 열매체 순환라인에는
    상기 열매체가 저장되는 팽창 탱크;
    상기 팽창탱크로부터 상기 열매체를 공급받아 펌핑하는 열매체 펌프; 및
    상기 열매체 펌프에서 펌핑된 상기 열매체가 해수와 열교환되는 열교환기;가 마련되고,
    상기 열교환기에서 해수와 열교환된 상기 열매체가 상기 카고 컴프레서로 공급되어 상기 카고 컴프레서를 냉각 또는 가열하는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 열매체 펌프의 후단에서 상기 열매체 순환라인으로부터 분기되어 상기 히터로 상기 열매체를 공급하는 열매체 공급라인을 더 포함하는 선박의 연료공급시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 카고 컴프레서를 거쳐 상기 팽창 탱크로 리턴된 상기 열매체가 상기 열매체 공급라인을 통해 상기 히터로 공급되는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급시스템.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 카고 컴프레서의 하류에서 상기 열매체 순환라인은 상기 열매체 공급라인으로 연결되고, 상기 카고 컴프레서를 거친 상기 열매체는 상기 열매체 공급라인을 따라 상기 히터로 공급되는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급시스템.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 카고 컴프레서의 후단에서 상기 열매체 순환라인은 상기 팽창 탱크로 연결되는 라인과 상기 열매체 공급라인으로 연결되는 라인으로 분기되는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급시스템.
  7. 선박에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 압축하는 카고 컴프레서로 공급될 열매체(heat medium)가 순환하는 열매체 순환라인으로부터 상기 열매체를 상기 선박에 마련된 연료 탱크로부터 상기 선박의 엔진으로 공급될 연료가 가열되는 히터로 공급하여,
    상기 카고 컴프레서를 통과한 상기 열매체를 열원으로 상기 연료를 가열하여 상기 엔진으로 공급하되,
    상기 카고 컴프레서는 재액화 시스템에 구성되어 증발가스를 압축하며, 상기 열매체 순환라인을 따라 상기 카고 컴프레서로 공급된 열매체에 의해, 스탠바이 시 가열되고, 작동 시 냉각되는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
KR1020190136088A 2019-10-30 2019-10-30 선박의 연료공급시스템 및 방법 KR102271760B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190136088A KR102271760B1 (ko) 2019-10-30 2019-10-30 선박의 연료공급시스템 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190136088A KR102271760B1 (ko) 2019-10-30 2019-10-30 선박의 연료공급시스템 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210052667A KR20210052667A (ko) 2021-05-11
KR102271760B1 true KR102271760B1 (ko) 2021-07-02

Family

ID=75914726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190136088A KR102271760B1 (ko) 2019-10-30 2019-10-30 선박의 연료공급시스템 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102271760B1 (ko)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101739458B1 (ko) * 2013-11-21 2017-05-24 대우조선해양 주식회사 냉매 순환 시스템
KR20180110704A (ko) * 2017-03-29 2018-10-11 삼성중공업 주식회사 연료가스 공급시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210052667A (ko) 2021-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102153624B1 (ko) 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법
KR101164087B1 (ko) 재액화 전력 소비량을 절감하기 위한 증발가스 처리장치 및 방법
KR101326091B1 (ko) Ｌｎｇ 증발가스의 재액화 장치 및 방법
KR102418128B1 (ko) 선박의 연료공급시스템 및 방법
KR102539439B1 (ko) 액화가스추진 선박의 연료공급시스템 및 방법
KR101904416B1 (ko) 액화가스 처리 시스템
KR102552635B1 (ko) 선박의 질소 퍼징 시스템 및 방법
KR102213508B1 (ko) 선박의 혼합냉매 충진 시스템 및 방법
KR102271760B1 (ko) 선박의 연료공급시스템 및 방법
KR102539435B1 (ko) 액화가스추진 선박의 연료공급시스템 및 방법
KR102654823B1 (ko) 선박의 연료공급시스템 및 방법
KR102654824B1 (ko) 선박의 연료공급시스템 및 방법
KR102189807B1 (ko) 증발가스 처리장치
KR102040003B1 (ko) 선박의 연료가스 관리시스템
KR20120010334A (ko) 냉열발전을 이용한 증발가스 재액화 방법 및 장치
KR20220033067A (ko) 선박용 연료 공급 시스템 및 동 시스템을 구비한 선박
KR102542458B1 (ko) 액화가스추진 선박의 연료공급시스템 및 방법
KR20200125374A (ko) 선박의 증발가스 재액화 시스템 및 방법
KR102211433B1 (ko) 증발가스 처리 시스템 및 방법
KR20200075199A (ko) 선박의 연료공급시스템 및 방법
KR102351600B1 (ko) 액화가스 운반선의 연료공급시스템 및 방법
KR102513005B1 (ko) 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법
KR102553159B1 (ko) 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박
KR102499810B1 (ko) 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법
KR102183944B1 (ko) 증발가스 처리 시스템 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right