KR102305604B1 - Fuel gas supply system and method for a ship - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a fuel gas supply system of a ship and a fuel gas supply method of a ship using the same. The present invention can re-liquefy boil-off gas (BOG) generated from liquefied fuel through an integrated heat exchanger so that the BOG can be effectively recycled, and can adjust the control status of various control valves related to BOG operation according to the operating status of the main engine and auxiliary engine (or the place where BOG is used) of the ship. The present invention includes a liquefied fuel tank (101) and a booster pump (103).

Description

선박의 연료 가스 공급 시스템 및 이를 이용한 선박의 연료 가스 공급 방법{FUEL GAS SUPPLY SYSTEM AND METHOD FOR A SHIP}A ship's fuel gas supply system and a ship's fuel gas supply method using the same

본 발명은 선박의 연료 가스 공급 시스템 및 이를 이용한 선박의 연료 가스 공급 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 액화 연료에서 발생되는 증발가스(BOG)를 통합형 열 교환기를 통해 재액화시켜 효과적으로 재활용되도록 함은 물론, 선박의 메인 엔진 및 보조 엔진(혹은 증발가스 사용처)의 구동 상태에 따라 증발가스 운용과 관련된 각종 제어 밸브의 제어 상태를 조절할 수 있도록 하는 선박의 연료 가스 공급 시스템 및 이를 이용한 선박의 연료 가스 공급 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel gas supply system for a ship and a fuel gas supply method for a ship using the same, and more particularly, to re-liquefy boil-off gas (BOG) generated from liquefied fuel through an integrated heat exchanger so that it is effectively recycled. Of course, a fuel gas supply system for a ship that can adjust the control status of various control valves related to BOG operation according to the driving status of the ship's main engine and auxiliary engine (or where BOG is used), and fuel gas of a ship using the same It is about the supply method.

일반적으로, LNG는 기존의 화석연료 대비 SOx, NOx 및 이산화탄소 등의 유해물질 및 온실가스를 저감시킬 수 있는 청정연료로 부상하고 있으며 육상뿐만 아니라 해양, 즉 조선 및 선박 분야에서도 활용처가 매우 넓어지고 있는 추세이다.In general, LNG is emerging as a clean fuel that can reduce harmful substances such as SOx, NOx and carbon dioxide and greenhouse gases compared to conventional fossil fuels, and its application is very wide not only on land but also in the ocean, that is, in shipbuilding and ship fields. is the trend

LNG는 일반적으로 상압 및 섭씨 -162도 근처에서 액체상태로 존재하며, 단열시스템을 갖는 저장 탱크에 저장된 후에 개별 수요처에 공급된다. 참고로 선박에서의 주요 수요처는 보일러, 발전기 엔진, 저압(예, Wartsila사의 X-DF 엔진) 및 고압(예, MAN solution사의 MEGI 엔진 등) 엔진 등이며, 이들 수요처에 5 내지 300바의 범위로 공급되며, 육상에서는 주요 수요처로 연결되는 천연가스의 주배관 공급망의 압력이 나라마다 다르나 통상 70 내지 120 bar 범위에서 운영되고 있다.LNG generally exists in a liquid state at atmospheric pressure and near -162 degrees Celsius, and is supplied to individual consumers after being stored in a storage tank with an insulated system. For reference, the main customers in ships are boilers, generator engines, low-pressure (eg, Wartsila's X-DF engine) and high-pressure (eg, MEGI engine, MAN solution's) engines, etc. It is supplied, and the pressure of the main pipeline supply chain of natural gas that is connected to the main demand on land varies from country to country, but it is usually operated in the range of 70 to 120 bar.

저장탱크 내부에 저장된 LNG는 단열재 사용을 통해 열유입이 억제되어 있으나 대기온도와 탱크 내부의 온도차이로 인해 불가피하게 열유입이 될 수밖에 없으며, 최근 단열기술의 발달로 선박에 사용되는 멤브레인 탱크의 경우 일일 기준 저장된 LNG의 0.15 vol%가 전후의 증발량을 갖도록 설계할 수 있다. 증발된 증발가스는 BOG 압축기에 의해 압축되며, 탱크에 저장된 LNG는 저압펌프 및 고압펌프를 통해 주배관 공급망의 압력으로 승압된 후, 기화되어 송출된다.The LNG stored inside the storage tank is suppressed from heat inflow through the use of insulating materials, but due to the temperature difference between the atmospheric temperature and the inside of the tank, inevitably heat inflow is inevitable. It can be designed so that 0.15 vol% of LNG stored on a daily basis has the amount of evaporation before and after. The evaporated BOG is compressed by the BOG compressor, and the LNG stored in the tank is pressurized to the pressure of the main pipeline supply network through a low-pressure pump and a high-pressure pump, and then is vaporized and sent out.

한편, 증발가스 재액화장치에 의해 일정량의 BOG가 액화된다. 종래의 경우, 이러한 증발가스 재액화장치를 LNG 운반선 적용함에 있어서, 증발가스를 재액화시켜 재활용하는 대부분의 프로세스는 LNG 운반선의 메인 엔진이나 발전기 혹은 보일러를 구동시키기 위한 보조 엔진 중 어느 하나 이상이 가동되는 상황에서만 증발가스의 재액화가 이루어진다는 점에서, 선박의 메인 엔진이 가동되지 않는 상황(예를 들어, 선박이 정박중인 상황)에서 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 지속적으로 처리할 수 없다는 문제점이 있었다.On the other hand, a certain amount of BOG is liquefied by the boil-off gas re-liquefaction device. In the conventional case, when such a BOG reliquefaction apparatus is applied to an LNG carrier, most processes for reliquefying BOG and recycling are operated at least one of the main engine of the LNG carrier, an auxiliary engine for driving a generator, or a boiler. In that the reliquefaction of BOG is performed only in a situation where the BOG is not operated, there is a problem that BOG generated from the storage tank cannot be continuously processed in a situation in which the ship's main engine is not operating (for example, the ship is moored). there was.

뿐만 아니라, 종래의 증발가스 재액화장치에 혼합기(mixer)가 적용되는 경우, 혼합기 내에서 액화 연료와 증발가스가 서로 혼합되는 과정에서 메탄 성분은 연료로 사용되고 중탄화수소 성분은 누적됨에 따라 메탄 넘버가 감소하는 현상이 발생한다. 이 경우, 디젤 사이클로 운전되는 300바 이상의 MEGI 엔진과 같은 고압 엔진은 메탄 넘버가 감소하여도 크게 영향을 받지 않지만, XDF 및 DF 엔진과 같은 저압 엔진의 경우 메탄 넘버가 감소된 액화 연료 사용으로 인해 노킹이 발생될 수 있다.In addition, when a mixer is applied to the conventional BOG reliquefaction apparatus, in the process of mixing liquefied fuel and BOG with each other in the mixer, the methane component is used as fuel and the heavy hydrocarbon component is accumulated as the methane number increases. decrease occurs. In this case, high-pressure engines such as MEGI engines over 300 bar running on a diesel cycle are not significantly affected by a decrease in methane number, whereas low-pressure engines such as XDF and DF engines knock due to the use of liquefied fuel with a reduced methane number. This can happen.

이에 본 발명자는, 선박의 메인 엔진 및 보조 엔진(혹은 증발가스 사용처)의 구동 상태에 따라 증발가스 운용과 관련된 각종 제어 밸브의 제어 상태를 조절하여 지속적으로 생성되는 증발가스를 효과적으로 활용할 수 있도록 함은 물론, 중탄화수소 발생에 따른 엔진의 노킹 발생 문제를 해결하기 위하여 본 발명을 개발하기에 이르렀다.Accordingly, the present inventor adjusts the control state of various control valves related to the operation of the boil-off gas according to the driving state of the main engine and the auxiliary engine (or the place where the boil-off gas is used) of the ship so that the continuously generated boil-off gas can be effectively utilized. Of course, the present invention has been developed in order to solve the engine knocking problem caused by the generation of heavy hydrocarbons.

한국공개특허 제10-2018-0093405호Korean Patent Publication No. 10-2018-0093405

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액화 연료에서 발생되는 증발가스(BOG)를 통합형 열 교환기를 통해 재액화시켜 효과적으로 재활용되도록 함은 물론, 선박의 메인 엔진 및 보조 엔진(혹은 증발가스 사용처)의 구동 상태에 따라 증발가스 운용과 관련된 각종 제어 밸브의 제어 상태를 조절할 수 있도록 하는 선박의 연료 가스 공급 시스템 및 이를 이용한 선박의 연료 가스 공급 방법을 제공하고자 한다.The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, in which boil-off gas (BOG) generated from liquefied fuel is re-liquefied through an integrated heat exchanger so that it can be effectively recycled, as well as the main engine and auxiliary engine of a ship (or where boil-off gas is used) ) to provide a fuel gas supply system for a ship that can adjust the control status of various control valves related to BOG operation according to the driving state of the vehicle, and a method for supplying fuel gas for a ship using the same.

또한 본 발명은 액화 연료와 증발가스를 혼합하는 혼합기를 적용함에 있어서, 선박 엔진에서 요구되는 메탄 넘버를 맞출 수 있도록 중탄화수소를 낮추어 엔진에 공급할 수 있도록 하는 선박의 연료 가스 공급 시스템 및 이를 이용한 선박의 연료 가스 공급 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention provides a fuel gas supply system for a ship that can be supplied to the engine by lowering heavy hydrocarbons to meet the methane number required for a ship engine in applying a mixer for mixing liquefied fuel and boil-off gas, and a ship using the same An object of the present invention is to provide a fuel gas supply method.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료 가스 공급 시스템(100)은, 액화 연료 탱크(101); 상기 액화 연료 탱크(101)와 연결되며, 상기 액화 연료 탱크(101) 내 마련된 인 탱크 펌프(101a)를 통해 공급되는 액화 연료와 일측을 통해 공급되는 증발가스(BOG)를 서로 혼합하는 혼합기(102); 상기 혼합기(102)를 통해 배출되는 액화 연료를 가압하여 선박 내 메인 엔진(1) 방향으로 공급하는 부스터 펌프(103); 상기 액화 연료 탱크(101)와 연결되며, 상기 액화 연료 탱크(101) 내 증발가스(BOG)를 압축하여 선박 내 보조 엔진(2) 방향으로 공급하는 증발가스 압축기(105); 상기 증발가스 압축기(105)를 통해 배출되는 증발가스를 상기 보조 엔진(2)이 요구하는 온도로 냉각하는 쿨러(106); 상기 액화 연료 탱크(101)를 통해 배출되는 증발가스와 상기 쿨러(106)를 통해 배출되는 증발가스를 서로 열 교환시킴으로써 상기 액화 연료 탱크(101)를 통해 배출되는 증발가스의 냉열을 회수함과 동시에, 상기 부스터 펌프(103)를 통해 배출되는 액화 연료와 상기 쿨러(106)를 통해 배출되는 증발가스를 서로 열 교환시킴으로써 상기 부스터 펌프(103)를 통해 배출되는 액화 연료의 냉열을 추가 회수하는 통합형 열 교환기(107); 상기 통합형 열 교환기(107)의 일측에 설치되며, 상기 부스터 펌프(103)를 통해 배출되는 액화 연료를 가온하여 기화시키는 기화 라인(151); 상기 혼합기(102) 내의 증발가스가 상기 제1 열 교환기(107)로 공급되도록 하는 제1 공급 라인(109); 상기 혼합기(102) 내의 증발가스가 상기 보조 엔진(2)으로 공급되도록 하는 제2 공급 라인(110); 상기 혼합기(102) 내의 액화 연료가 상기 부스터 펌프(103)로 공급되도록 하는 제3 공급 라인(111); 상기 혼합기(102) 내 액화 연료가 상기 액화 연료 탱크(101)로 회수되도록 하는 제4 공급 라인(112); 상기 통합형 열 교환기(107)와 상기 혼합기(102)를 서로 연결하여, 상기 통합형 열 교환기(107)를 통해 배출되는 증발가스가 상기 혼합기(102)로 공급되도록 하는 제5 공급 라인(119); 상기 제1 공급 라인(109)에 마련되는 제1 유량 제어 밸브(113); 상기 제2 공급 라인(110)에 마련되는 제2 유량 제어 밸브(114); 상기 제3 공급 라인(111)에 마련되는 제3 유량 제어 밸브(115); 상기 제4 공급 라인(112)에 마련되는 제4 유량 제어 밸브(116); 상기 제5 공급 라인(119)에 마련되는 제5 유량 제어 밸브(121); 및 상기 제1 내지 제5 유량 제어 밸브(113, 114, 115, 116, 121)의 개폐 상태를 제어하는 밸브 제어부(117);를 포함하며, 상기 밸브 제어부(117)는, 상기 보조 엔진(2)에서 필요로 하는 증발가스 필요량이 증발가스 공급량보다 적은 경우에는 상기 제5 유량 제어 밸브(121)와 상기 제1 유량 제어 밸브(113)를 개방(open)하고 상기 제2 유량 제어 밸브(114)를 차단(close)하며, 상기 보조 엔진(2)에서 필요로 하는 증발가스 필요량이 증발가스 공급량보다 많은 경우에는 상기 제5 유량 제어 밸브(121)와 상기 제1 유량 제어 밸브(113)를 차단(close)하고 상기 제2 유량 제어 밸브(114)를 개방(open)하여 상기 제2 공급 라인(110)을 통해 증발가스가 상기 보조 엔진(2)으로 직접 공급되도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.A fuel gas supply system 100 for a ship according to an embodiment of the present invention, a liquefied fuel tank 101; A mixer 102 connected to the liquefied fuel tank 101 and mixing liquefied fuel supplied through the in-tank pump 101a provided in the liquefied fuel tank 101 and boil-off gas (BOG) supplied through one side with each other ); a booster pump 103 that pressurizes the liquefied fuel discharged through the mixer 102 and supplies it to the main engine 1 in the ship; a boil-off gas compressor 105 connected to the liquefied fuel tank 101 and supplying boil-off gas (BOG) in the liquefied fuel tank 101 to the auxiliary engine 2 in the ship by compressing it; a cooler 106 for cooling the boil-off gas discharged through the boil-off gas compressor 105 to a temperature required by the auxiliary engine 2; By exchanging heat between BOG discharged through the liquefied fuel tank 101 and BOG discharged through the cooler 106 with each other, the cooling heat of BOG discharged through the liquefied fuel tank 101 is recovered and at the same time , Integrated heat for additionally recovering the cooling heat of the liquefied fuel discharged through the booster pump 103 by exchanging heat between the liquefied fuel discharged through the booster pump 103 and the boil-off gas discharged through the cooler 106 . exchange 107; a vaporization line 151 installed on one side of the integrated heat exchanger 107 and heating and vaporizing the liquefied fuel discharged through the booster pump 103; a first supply line 109 through which the boil-off gas in the mixer 102 is supplied to the first heat exchanger 107; a second supply line 110 through which the boil-off gas in the mixer 102 is supplied to the auxiliary engine 2; a third supply line 111 for supplying the liquefied fuel in the mixer 102 to the booster pump 103; a fourth supply line 112 for recovering the liquefied fuel in the mixer 102 to the liquefied fuel tank 101; a fifth supply line 119 connecting the integrated heat exchanger 107 and the mixer 102 to each other so that BOG discharged through the integrated heat exchanger 107 is supplied to the mixer 102; a first flow control valve 113 provided in the first supply line 109; a second flow control valve 114 provided in the second supply line 110; a third flow control valve 115 provided in the third supply line 111; a fourth flow control valve 116 provided in the fourth supply line 112; a fifth flow control valve 121 provided in the fifth supply line 119; and a valve control unit 117 for controlling the opening and closing states of the first to fifth flow control valves 113, 114, 115, 116, and 121, wherein the valve control unit 117 includes the auxiliary engine 2 ), the fifth flow control valve 121 and the first flow control valve 113 are opened, and the second flow control valve 114 is When the BOG required by the auxiliary engine 2 is greater than the BOG supply, the fifth flow control valve 121 and the first flow control valve 113 are closed ( close) and open the second flow control valve 114 so that the boil-off gas is directly supplied to the auxiliary engine 2 through the second supply line 110 .

일 실시예에서, 본 발명은, 상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소(Heavy hydrocarbon) 함량을 측정하는 중탄화수소 함량 측정부(118);를 더 포함하며, 상기 중탄화수소 함량 측정부(118)는, 상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량 측정 결과를 상기 밸브 제어부(117)로 전달하고, 상기 밸브 제어부(117)는, 상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량이 설정값 이하, 즉 메탄 넘버가 상기 메인 엔진(1)의 요구 조건을 만족하는 경우에는 상기 제3 유량 제어 밸브(115)를 개방(open)하여 상기 메인 엔진(1)에 필요한 액화 연료를 공급하고 상기 제4 유량 제어 밸브(116)는 일부 개방(open)하여 상기 혼합기(102) 내 액화 연료 중 일부가 상기 제4 공급 라인(112)을 통해 상기 액화 연료 탱크(101)로 일부 회수되도록 하여 상기 혼합기(102) 내 액화 연료가 일정한 액위(liquid level)를 유지하도록 하고, 상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량이 설정값 이상, 즉 메탄 넘버가 상기 메인 엔진(1)의 요구 조건을 만족하지 못하는 경우에는 상기 제3 유량 제어 밸브(115)의 개방 상태를 유지하여 상기 메인 엔진(1)에 필요한 액화 연료를 공급하고 상기 제4 유량 제어 밸브(116)를 전체 개방(open)하여 상기 제4 공급 라인(112)을 통해 상기 액화 연료 탱크(101)로 회수되는 액화 연료 회수량을 늘림과 동시에 상기 인 탱크 펌프(101a)를 통한 액화 연료 공급량을 늘림으로써 상기 혼합기(102) 내 액화 연료가 일정한 액위(liquid level)를 유지하도록 하는 한편, 상기 혼합기(102) 내 액화 연료를 상기 액화 연료 탱크(101)의 액화 연료로 희석하여 상기 혼합기(102) 내 액화 연료의 메탄 넘버가 상기 메인 엔진(1)의 요구 조건을 만족하도록 하고, 상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량이 설정값 이하로 조정된 경우에는 다시 상기 제4 유량 제어 밸브(116)를 일부 개방(open)하여 상기 제4 공급 라인(112)을 통한 액화 연료 회수량을 줄임과 동시에 상기 인 탱크 펌프(101a)를 통한 액화 연료 공급량도 함께 줄이는 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment, the present invention further includes; a heavy hydrocarbon content measuring unit 118 for measuring the heavy hydrocarbon content of the liquefied fuel mixed in the mixer 102; and measuring the heavy hydrocarbon content The unit 118 transmits the measurement result of the heavy hydrocarbon content of the liquefied fuel mixed in the mixer 102 to the valve control unit 117 , and the valve control unit 117 mixes in the mixer 102 . When the heavy hydrocarbon content of the liquefied fuel is less than or equal to the set value, that is, the methane number satisfies the requirements of the main engine 1, the third flow control valve 115 is opened to open the main engine 1 ), and the fourth flow control valve 116 is partially opened so that some of the liquefied fuel in the mixer 102 passes through the fourth supply line 112 to the liquefied fuel tank ( 101) so that the liquefied fuel in the mixer 102 maintains a constant liquid level, and the heavy hydrocarbon content of the liquefied fuel mixed in the mixer 102 is higher than the set value, that is, the methane number does not satisfy the requirements of the main engine 1, maintain the open state of the third flow control valve 115 to supply the liquefied fuel required to the main engine 1, and the fourth flow control valve 116 is fully opened to increase the amount of liquefied fuel recovered to the liquefied fuel tank 101 through the fourth supply line 112 and at the same time increase the amount of liquefied fuel supplied through the in-tank pump 101a The liquefied fuel in the mixer 102 is maintained at a constant liquid level by increasing ) so that the methane number of the liquefied fuel in the liquefied fuel satisfies the requirements of the main engine 1 , and heavy coal of the liquefied fuel mixed in the mixer 102 . When the hydrogen content is adjusted to be below the set value, the fourth flow control valve 116 is partially opened again to reduce the amount of recovery of liquefied fuel through the fourth supply line 112 and at the same time, the in-tank pump It may be characterized in that the amount of liquefied fuel supplied through (101a) is also reduced.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 메인 엔진 및 보조 엔진(혹은 증발가스 사용처)의 구동 상태에 따라 증발가스 운용과 관련된 각종 제어 밸브의 제어 상태를 조절할 수 있어 효율적으로 증발가스 이용이 가능한 이점을 가진다.According to one aspect of the present invention, it is possible to adjust the control state of various control valves related to the operation of BOG according to the driving conditions of the main engine and auxiliary engine (or the place where BOG is used) of the ship, thereby providing the advantage of efficiently using BOG. have

또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박 엔진에서 요구되는 메탄 넘버 조건을 맞출 수 있도록 중탄화수소를 낮추어 엔진에 공급할 수 있으며 액화 연료 탱크 내 중탄화수소가 적체되는 문제를 해결할 수 있는 이점을 가진다.In addition, according to one aspect of the present invention, it is possible to supply the engine by lowering heavy hydrocarbons to meet the methane number condition required in the marine engine, and has the advantage of solving the problem of accumulation of heavy hydrocarbons in the liquefied fuel tank.

또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 자연적으로 발생되는 증발가스를 이용하는 중소형 액화 연료 추진 선박에서도 운항조건에 구애받지 않고 효과적으로 증발가스를 재액화하여 연료로써 재활용할 수 있도록 하며, 이를 통해 선박의 운항비용 및 벙커링 비용이 절감되도록 하는 이점을 가진다.In addition, according to one aspect of the present invention, even in small and medium-sized liquefied fuel propulsion vessels using naturally occurring BOG, the BOG can be effectively re-liquefied and recycled as fuel regardless of operating conditions, and through this, the operating cost of the vessel and bunkering costs are reduced.

또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 통합형 열 교환기에 기화 라인을 설치함으로써 베이퍼라이저를 별도로 설치하는 경우에 발생하는 비용 증가나 공간 제약의 문제를 해결할 수 있다.In addition, according to one aspect of the present invention, by installing a vaporization line in the integrated heat exchanger, it is possible to solve the problem of cost increase or space limitation that occurs when the vaporizer is separately installed.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료 가스 공급 시스템(100)의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 증발가스 및 액화 연료를 냉매로 활용한 재액화 처리 과정 및 보조 엔진(2)의 증발가스 필요량에 따라 제1 및 제2 유량 제어 밸브(113, 114)가 제어되는 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 액화 연료 내 중탄화수소 함량에 따라 제3 및 제4 유량 제어 밸브(115, 116)가 제어되는 상태를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a configuration of a fuel gas supply system 100 for a ship according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a state in which the first and second flow control valves 113 and 114 are controlled according to the re-liquefaction process using BOG and liquefied fuel as a refrigerant and the required amount of BOG of the auxiliary engine 2 am.
3 is a view showing a state in which the third and fourth flow control valves 115 and 116 are controlled according to the content of heavy hydrocarbons in the liquefied fuel.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are presented to help the understanding of the present invention. However, the following examples are only provided for easier understanding of the present invention, and the content of the present invention is not limited by the examples.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료 가스 공급 시스템(100)의 구성을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating the configuration of a fuel gas supply system 100 for a ship according to an embodiment of the present invention.

도 1을 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료 가스 공급 시스템(100)은 크게 액화 연료 탱크(101), 혼합기(102), 부스터 펌프(103), 증발가스 압축기(105), 쿨러(106), 통합형 열 교환기(107), 혼합기(102) 내 증발가스가 통합형 열 교환기(107)로 공급되도록 하는 제1 공급 라인(109), 혼합기(102) 내 증발가스가 보조 엔진(2)으로 공급되도록 하는 제2 공급 라인(110), 혼합기(102) 내 액화 연료가 부스터 펌프(103)로 공급되도록 하는 제3 공급 라인(111), 혼합기(102) 내 액화 연료가 액화 연료 탱크(101)로 다시 회수되도록 하는 제4 공급 라인(112), 제1 내지 제4 공급 라인(109, 110, 111, 112) 각각에 마련되는 제1 내지 제4 유량 제어 밸브(113, 114, 115, 116) 및 제1 내지 제4 유량 제어 밸브(113, 114, 115, 116)의 개폐 상태를 제어하는 밸브 제어부(117)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1 , a fuel gas supply system 100 for a ship according to an embodiment of the present invention is largely a liquefied fuel tank 101 , a mixer 102 , a booster pump 103 , a boil-off gas compressor 105 , and a cooler. (106), the integrated heat exchanger (107), the first supply line 109 for supplying the boil-off gas in the mixer 102 to the integrated heat exchanger 107, the boil-off gas in the mixer 102 is the auxiliary engine (2) The second supply line 110 for supplying the liquefied fuel in the mixer 102, the third supply line 111 for supplying the liquefied fuel in the mixer 102 to the booster pump 103, the liquefied fuel in the mixer 102 to the liquefied fuel tank 101 ), the first to fourth flow control valves 113, 114, 115, and 116 provided in the fourth supply line 112 and the first to fourth supply lines 109, 110, 111, 112, respectively ) and the first to fourth flow control valves 113 , 114 , 115 , and 116 may be configured to include a valve control unit 117 for controlling the opening/closing state.

또한 추가적인 실시예에서, 본 발명은 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소(Heavy hydrocarbon) 함량을 측정하기 위한 중탄화수소 함량 측정부(118), 통합형 열 교환기(107)와 혼합기(102)를 서로 연결하며 통합형 열 교환기(107)를 통해 배출되는 증발가스가 혼합기(102)로 공급되도록 하는 제5 공급 라인(119), 제5 공급 라인(119)에 마련되는 제5 유량 제어 밸브(121), 쿨러(106)와 보조 엔진(2)을 서로 연결하는 제6 공급 라인(123) 및 제6 공급 라인(123)에 마련되는 제6 유량 제어 밸브(124)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 제5 및 제6 유량 제어 밸브(121, 124)는 모두 밸브 제어부(117)의 제어 동작에 의해 개폐 동작이 제어될 수 있다.Also in a further embodiment, the present invention provides a heavy hydrocarbon content measuring unit 118 for measuring the heavy hydrocarbon content of the liquefied fuel mixed in the mixer 102 , an integrated heat exchanger 107 and a mixer 102 . ) connected to each other and a fifth supply line 119 for supplying BOG discharged through the integrated heat exchanger 107 to the mixer 102, a fifth flow control valve provided in the fifth supply line 119 ( 121), a sixth supply line 123 connecting the cooler 106 and the auxiliary engine 2 to each other and a sixth flow control valve 124 provided in the sixth supply line 123 may be further included. have. In this case, the opening and closing operations of the fifth and sixth flow control valves 121 and 124 may be controlled by the control operation of the valve controller 117 .

한편, 본 발명에 따른 선박의 연료 가스 공급 시스템(100)은, 크게 하기와 같은 상황에 따라 제1 내지 제6 유량 제어 밸브(113, 114, 115, 116, 121, 124)의 개폐 상태가 다르게 제어될 수 있다.On the other hand, in the fuel gas supply system 100 for a ship according to the present invention, the opening and closing states of the first to sixth flow control valves 113 , 114 , 115 , 116 , 121 , 124 are different depending on the situation as follows. can be controlled.

1) 증발가스(BOG) 및 액화 연료를 냉매로 활용한 1) BOG and liquefied fuel are used as refrigerants. 재액화reliquefaction 처리 과정 및 보조 엔진에서 필요로 하는 증발가스 필요량에 따른 밸브 제어 상황, The valve control situation according to the processing process and the required amount of BOG required by the auxiliary engine,

2) 2) 중탄화수소heavy hydrocarbons 증감에 따른 밸브 제어 상황 Valve control status according to increase/decrease

따라서, 하기에서는 먼저 본 발명에 따른 선박의 연료 가스 공급 시스템(100)의 각 구성을 살펴본 후, 상기 상황에 따른 실시예를 살펴보기로 한다.Therefore, in the following, first, each configuration of the fuel gas supply system 100 for a ship according to the present invention will be looked at, and then an embodiment according to the above situation will be described.

도 1을 살펴보면, 액화 연료 탱크(101)는 선박의 추진 동력원인 메인 엔진(1) 및 보조 엔진(2)에서 필요로 하는 액화 연료를 저장하는 저장 공간을 의미한다. 이때, 액화 연료라 함은 LNG, LPG, Methanol, Ammonia, 액화 수소와 같이 액화 상태의 모든 연료를 포괄하는 의미로 해석될 수 있다. 다만, 설명의 편의상 본 발명의 실시예는 액화 연료가 LNG인 경우를 기준으로 한다.Referring to FIG. 1 , the liquefied fuel tank 101 refers to a storage space for storing liquefied fuel required by the main engine 1 and the auxiliary engine 2 , which are the propulsion power sources of the ship. In this case, the term liquefied fuel may be interpreted as encompassing all fuels in a liquefied state, such as LNG, LPG, methanol, ammonia, and liquefied hydrogen. However, for convenience of description, the embodiment of the present invention is based on the case where the liquefied fuel is LNG.

액화 연료 탱크(101) 내에는 액화 연료가 저장되어 있으며, 이때 액화 연료 탱크(101)의 내측 하부에는 액화 연료를 혼합기(102) 방향으로 가압 공급하기 위한 인 탱크 펌프(In tank pump)(101a)가 마련된다. 따라서, 인 탱크 펌프(101a)를 통해 끌어 올려진 액화 연료는 혼합기(102)와 연결된 공급 라인을 통해 혼합기(102) 방향으로 공급되며, 혼합기(102) 내부에서 증발가스(BOG)와 혼합되도록 토출된다. 한편, 인 탱크 펌프(101a)의 가압력은 5bar 내지 20bar가 적용될 수 있다.Liquefied fuel is stored in the liquefied fuel tank 101, and at this time, an in tank pump 101a for supplying the liquefied fuel under pressure in the direction of the mixer 102 in the inner lower portion of the liquefied fuel tank 101. is provided Accordingly, the liquefied fuel pulled up through the in-tank pump 101a is supplied to the mixer 102 through a supply line connected to the mixer 102, and discharged to be mixed with the boil-off gas (BOG) inside the mixer 102 . do. Meanwhile, the pressure of the in-tank pump 101a may be 5 bar to 20 bar.

액화 연료 탱크(101) 내 액화 연료는 액화 연료 탱크(101) 내에서 증발가스(BOG) 형태로 기화되면서 액화 연료 탱크(101) 내 압력을 높이게 된다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 증발가스를 후술되는 증발가스 압축기(105) 방향으로 공급하게 된다.The liquefied fuel in the liquefied fuel tank 101 is vaporized in the form of boil-off gas (BOG) in the liquefied fuel tank 101 to increase the pressure in the liquefied fuel tank 101 . Accordingly, in the present invention, the boil-off gas is supplied in the direction of the boil-off gas compressor 105 to be described later.

혼합기(102)는 인 탱크 펌프(101a)를 통해 끌어 올려지는 액화 연료와 후술되는 통합형 열 교환기(107)를 통해 공급되는 증발가스를 서로 혼합하여, 액화 연료는 부스터 펌프(103) 방향으로 공급하고, 혼합기(102) 내 증발가스는 통합형 열 교환기(107) 혹은 보조 엔진(2) 방향으로 공급하게 된다.The mixer 102 mixes the liquefied fuel pulled up through the in-tank pump 101a and the boil-off gas supplied through the integrated heat exchanger 107 to be described later with each other, and the liquefied fuel is supplied in the direction of the booster pump 103 and , BOG in the mixer 102 is supplied in the direction of the integrated heat exchanger 107 or the auxiliary engine 2 .

일반적으로 증발가스(BOG)의 재액화 설비에는 감압밸브 및 기액분리기가 적용된다. 만약 감압밸브가 본 발명에 적용되는 경우, 통합형 열 교환기(107)를 통해 냉각된 고압의 증발가스를 1 내지 10bar의 압력으로 감압하여 압력을 급감시키게 되고, 이 경우 온도가 함께 하강되면서 증발가스가 액화되는 것이다. 이때, 감압밸브는 줄-톰슨 효과를 이용한 줄-톰슨(Joule-Thomson) 밸브가 적용될 수도 있고 일 실시예에서는 팽창기가 적용될 수도 있다. 이때, 감압밸브의 특성 상 증발가스 전체를 재액화시키는 것이 아닌 부분적으로 재액화시킨다는 점에서 기체 상태의 증발가스와 액체 상태의 연료가 혼재한 상태가 된다. 따라서, 감압밸브의 후단에는 기액분리기를 설치하여 감압에 의해 부분적으로 액화된 증발가스를 기체 및 액체로 분리하고, 각 상태에 따른 분기 라인을 형성하여 액체 형태의 연료만을 액화 연료 탱크(101)로 회수해야만 한다.In general, a pressure reducing valve and a gas-liquid separator are applied to a reliquefaction facility for boil-off gas (BOG). If the pressure reducing valve is applied to the present invention, the pressure is rapidly reduced by reducing the high-pressure BOG cooled through the integrated heat exchanger 107 to a pressure of 1 to 10 bar. will be liquefied. In this case, as the pressure reducing valve, a Joule-Thomson valve using the Joule-Thomson effect may be applied, or an expander may be applied in one embodiment. At this time, since the BOG is partially reliquefied rather than reliquefied entirely due to the characteristics of the pressure reducing valve, the gaseous BOG and the liquid fuel are mixed. Therefore, a gas-liquid separator is installed at the rear end of the pressure reducing valve to separate BOG partially liquefied by decompression into gas and liquid, and branch lines are formed according to each state, so that only liquid fuel is transferred to the liquefied fuel tank 101 . have to recover

이러한 설비는 반드시 감압밸브(혹은 팽창기)와 기액분리기를 설치하여야 한다는 점에서 본 발명의 혼합기(102) 대비 공간 제약이 따르고 설비가 단순화되지 못하는 문제를 가지게 된다.Such a facility has a problem in that a pressure reducing valve (or expander) and a gas-liquid separator must be installed, and thus the space is limited compared to the mixer 102 of the present invention, and the facility cannot be simplified.

특히, 감압밸브의 경우 주입되는 증발가스의 압력이 고압 상태일수록 급격한 압력 감압에 따른 액화 성능이 극대화될 수 있다. 따라서, 이를 위해서는 전단의 증발가스를 가압하기 위한 증발가스 압축기(105)를 통한 압축력이 감압밸브에 도달할 때까지 유지될 수 있도록 증발가스 압축기(105)의 높은 가압 성능이 요구된다.In particular, in the case of the pressure reducing valve, the higher the pressure of the BOG injected, the greater the liquefaction performance due to the rapid pressure reduction. Therefore, for this, high pressurization performance of the BOG compressor 105 is required so that the compression force through the BOG compressor 105 for pressurizing the BOG in the front stage can be maintained until the pressure reducing valve is reached.

즉, 감압밸브 및 기액분리기 구성은 증발가스 재액화 시스템을 갖추기에 충분한 설비 공간을 가지는 대형 선박의 경우 적용에 무리가 없지만, 설비 공간이 비교적 협소한 중소형 선박의 경우에는 감압밸브 및 기액분리기 구성 대신 본 발명과 같이 혼합기(102)를 적용하는 것이 훨씬 유리하게 작용할 수 있다.That is, the configuration of the pressure reducing valve and gas-liquid separator is not unreasonable for large ships with sufficient facility space to have a boil-off gas reliquefaction system, but in the case of small and medium-sized ships with relatively narrow facility space, instead of the pressure reducing valve and gas-liquid separator configuration Applying the mixer 102 as in the present invention may work even more advantageously.

다시 혼합기(102)의 설명으로 돌아와서, 혼합기(102)는 부스터 펌프(103)를 통해 메인 엔진(1) 요구 압력으로 가압된 과냉상태(subcooled condition)의 액화 연료와 증발가스를 서로 혼합하여 액화 연료의 온도가 현열상태(saturated condition)로 상승되더라도 액화 연료 자체의 액체 상태를 유지할 수 있다. 이는 증발가스를 냉각시켜 액화되도록 하는 별도의 냉매 없이도 과냉상태의 액화 연료 자체가 냉매가 되도록 하는 방법을 이용한 것이다.Returning to the description of the mixer 102 again, the mixer 102 mixes the liquefied fuel and boil-off gas in a subcooled condition pressurized to the required pressure of the main engine 1 through the booster pump 103 with each other to produce liquefied fuel. Even if the temperature of the sensible heat (saturated condition) rises, it is possible to maintain the liquid state of the liquefied fuel itself. This is using a method in which the liquefied fuel itself in the supercooled state becomes a refrigerant without a separate refrigerant for cooling the boil-off gas to be liquefied.

혼합기(102)의 일측에는 혼합기(102) 내 증발가스가 통합형 열 교환기(107)로 공급되도록 하는 제1 공급 라인(109)과, 혼합기(102) 내 증발가스가 보조 엔진(2) 방향으로 공급되도록 하는 제2 공급 라인(110)과, 혼합기(102) 내에서 증발가스와 함께 혼합된 액화 연료가 부스터 펌프(103)로 공급되도록 하는 제3 공급 라인(111)과, 혼합기(102) 내에서 증발가스와 함께 혼합된 액화 연료가 액화 연료 탱크(101)로 다시 회수되도록 하는 제4 공급 라인(112)이 연결된다.On one side of the mixer 102 , a first supply line 109 for supplying the boil-off gas in the mixer 102 to the integrated heat exchanger 107 , and the boil-off gas in the mixer 102 are supplied in the auxiliary engine 2 direction. In the second supply line 110 , the third supply line 111 so that the liquefied fuel mixed with the boil-off gas in the mixer 102 is supplied to the booster pump 103 , and the mixer 102 . A fourth supply line 112 is connected so that the liquefied fuel mixed with the boil-off gas is recovered back to the liquefied fuel tank 101 .

또한, 제1 내지 제4 공급 라인(109, 110, 111, 112) 각각에는 제1 내지 제4 유량 제어 밸브(113, 114, 115, 116)가 마련된다. 이때 제1 내지 제4 유량 제어 밸브(113, 114, 115, 116)는 밸브 제어부(117)의 제어 동작에 따라 개폐 동작이 제어되고, 그에 따라 제1 내지 제4 공급 라인(109, 110, 111, 112)을 통해 공급되는 증발가스 혹은 액화 연료의 유량이 제어된다. 이에 관해서는 도 2를 통해 후술하기로 한다. In addition, the first to fourth supply lines (109, 110, 111, 112) are provided with first to fourth flow control valves (113, 114, 115, 116), respectively. At this time, the opening and closing operations of the first to fourth flow control valves 113 , 114 , 115 , and 116 are controlled according to the control operation of the valve control unit 117 , and accordingly, the first to fourth supply lines 109 , 110 , 111 , 112) the flow rate of boil-off gas or liquefied fuel supplied through the control. This will be described later with reference to FIG. 2 .

부스터 펌프(103)는 혼합기(102)와 연결된 제3 공급 라인(111)을 통해 액화 연료를 공급받은 후 액화 연료를 가압하여 선박 내 메인 엔진(1) 방향으로 공급하는 역할을 하며, 이때 부스터 펌프(103)의 가압력은 5bar 내지 600bar가 될 수 있다. 부스터 펌프(103)를 통해 가압 후 배출되는 액화 연료는 통합형 열 교환기(107)를 거치면서 기화된 후 메인 엔진(1)으로 공급된다.The booster pump 103 receives liquefied fuel through the third supply line 111 connected to the mixer 102, pressurizes the liquefied fuel, and serves to supply the liquefied fuel in the direction of the main engine 1 in the ship. At this time, the booster pump The pressing force of (103) may be 5bar to 600bar. The liquefied fuel discharged after pressurization through the booster pump 103 is vaporized while passing through the integrated heat exchanger 107 and then supplied to the main engine 1 .

한편, 부스터 펌프(103)와 메인 엔진(1) 사이에 위치하는 통합형 열 교환기(107)는 부스터 펌프(103)를 통해 가압된 액화 연료와 증발가스 압축기(105)를 통해 공급되는 증발가스 간의 열 교환이 진행되도록 함으로써, 부스터 펌프(103)를 통해 가압된 액화 연료의 냉열을 회수하는 역할을 한다.On the other hand, the integrated heat exchanger 107 located between the booster pump 103 and the main engine 1 is the heat between the liquefied fuel pressurized through the booster pump 103 and the BOG supplied through the BOG compressor 105 . By allowing the exchange to proceed, it serves to recover the cooling heat of the liquefied fuel pressurized through the booster pump 103 .

증발가스 압축기(105)는 액화 연료 탱크(101)와 공급 라인을 통해 연결되며, 액화 연료 탱크(101) 내 증발가스를 압축하여 보조 엔진(2) 방향으로 공급하는 역할을 한다. 증발가스 압축기(105)의 가압력은 일반적으로 5bar 내지 10bar가 적용된다. 이러한 증발가스 압축기(105)는 일 실시예에서 다단으로 구성될 수 있고, 각 단 사이에는 인터쿨러(inter cooler)가 적용될 수 있다.The BOG compressor 105 is connected to the liquefied fuel tank 101 through a supply line, and serves to compress BOG in the liquefied fuel tank 101 and supply it in the direction of the auxiliary engine 2 . The pressing pressure of the boil-off gas compressor 105 is generally applied to 5 bar to 10 bar. The BOG compressor 105 may be configured in multiple stages in one embodiment, and an inter cooler may be applied between each stage.

한편, 액화 연료 탱크(101)와 증발가스 압축기(150) 사이에는 통합형 열 교환기(107)가 위치하는데, 증발가스 압축기(105)를 통해 가압되는 증발가스는 가압되기 전 섭씨 -110도 전후의 온도(냉열)를 갖게 된다. 따라서, 통합형 열 교환기(107)를 통해 가압 전 증발가스와 가압 후 증발가스(약 섭씨 20도에서 45도 사이)를 서로 열 교환시키게 되고, 이를 통해 가압 전 증발가스 내 냉열을 회수하게 된다.Meanwhile, an integrated heat exchanger 107 is positioned between the liquefied fuel tank 101 and the BOG compressor 150, and the BOG pressurized through the BOG compressor 105 has a temperature of around -110 degrees Celsius before being pressurized. (cold heat) Therefore, the BOG before pressurization and the BOG after pressurization (between about 20 and 45 degrees Celsius) are heat exchanged with each other through the integrated heat exchanger 107, thereby recovering the cooling heat in the BOG before pressurization.

증발가스 압축기(105)의 후단에는 쿨러(106)가 마련된다. 쿨러(106)는 증발가스 압축기(105)를 통해 가압된 증발가스를 냉각시켜 보조 엔진(2)에서 필요로 하는 연료 온도(약 섭씨 20도에서 45도 사이)를 맞추는 역할을 한다. 이때, 쿨러(106)는 수냉식 쿨러 및 공냉식 쿨러 중 어느 하나 이상이 적용될 수 있다.A cooler 106 is provided at the rear end of the boil-off gas compressor 105 . The cooler 106 cools the boil-off gas pressurized through the boil-off gas compressor 105 to adjust the fuel temperature (between about 20 and 45 degrees Celsius) required by the auxiliary engine 2 . In this case, the cooler 106 may be any one or more of a water-cooled cooler and an air-cooled cooler.

쿨러(106)를 통해 냉각되어 배출되는 증발가스는 분기된 공급 라인을 통해 보조 엔진(2) 또는 통합형 열 교환기(107) 방향으로 공급될 수 있다.BOG cooled through the cooler 106 and discharged may be supplied to the auxiliary engine 2 or the integrated heat exchanger 107 through a branched supply line.

증발가스가 보조 엔진(2) 방향으로 공급될 경우에는 보조 엔진(2) 전단에 마련되는 트림 히터(Trim heater)를 통해 보조 엔진(2)에서 필요로 하는 연료 온도로 가온될 수 있다. 여기에서, 보조 엔진(2)이라 함은 발전 엔진(Generator Engine) 또는 보일러(Boiler)를 구동하기 위한 엔진 등을 의미할 수 있다.When BOG is supplied in the direction of the auxiliary engine 2 , it may be heated to a fuel temperature required by the auxiliary engine 2 through a trim heater provided at the front end of the auxiliary engine 2 . Here, the auxiliary engine 2 may mean an engine for driving a generator engine or a boiler.

통합형 열 교환기(107)는 증발가스 압축기(105)에 의한 가압 전 증발가스와 가압 후 증발가스 간의 열 교환을 통해 가압 전 증발가스 내 냉열을 회수하는 역할을 한다.The integrated heat exchanger 107 serves to recover the cooling heat in the BOG before pressurization through heat exchange between the BOG before pressurization and the BOG after pressurization by the BOG compressor 105 .

이와 동시에, 통합형 열 교환기(107)는 부스터 펌프(103)를 통해 가압된 액화 연료 내 냉열을 추가로 회수하는 역할을 한다.At the same time, the integrated heat exchanger 107 serves to additionally recover the cooling heat in the liquefied fuel pressurized through the booster pump 103 .

즉, 증발가스 압축기(105)에 의한 가압 후 증발가스는, 가압 전 증발가스와 부스터 펌프(103)를 통해 가압된 액화 연료에 의해 이중으로 냉각된 후 혼합기(102)로 공급되며, 혼합기(102) 내에서 액화 연료와 혼합되면서 재액화가 이루어지는 것이다.That is, the BOG after pressurization by the BOG compressor 105 is supplied to the mixer 102 after being double cooled by the BOG before pressurization and the liquefied fuel pressurized through the booster pump 103, and the BOG is supplied to the mixer 102. ) is mixed with liquefied fuel in

통합형 열 교환기(107)에서의 이중 냉각에 의해, 혼합기(102)로 공급되는 증발가스의 온도강하 폭이 커지게 됨으로써 혼합기(102) 내 재액화 효율이 높아지게 된다. 또한, 통합형 열 교환기(107)는 가압된 증발가스의 현열을 메인 엔진(1) 방향으로 공급되는 액화 연료에 전달함으로써 후술하는 기화 라인(151)을 통한 가온(기화) 상황 전에 미리 액화 연료를 예열할 수 있게 된다.Due to the double cooling in the integrated heat exchanger 107 , the temperature drop width of the boil-off gas supplied to the mixer 102 increases, thereby increasing the reliquefaction efficiency in the mixer 102 . In addition, the integrated heat exchanger 107 transfers the sensible heat of the pressurized BOG to the liquefied fuel supplied in the direction of the main engine 1 , thereby preheating the liquefied fuel in advance before the heating (vaporization) situation through the vaporization line 151 to be described later. be able to do

한편, 통합형 열 교환기(107)는 부스터 펌프(103)를 통해 공급된 액화 연료의 흐름과 대향하면서 통합형 열 교환기(107)의 일측에 설치되는 기화 라인(151)과, 기화 라인(151)을 통과하여 흐르는 가온 냉매인 글리콜 워터를 공급하기 위한 글리콜 워터 공급부(미도시)를 포함하여 구성된다.On the other hand, the integrated heat exchanger 107 is a vaporization line 151 installed on one side of the integrated heat exchanger 107 while facing the flow of the liquefied fuel supplied through the booster pump 103, and passing through the vaporization line 151 and a glycol water supply unit (not shown) for supplying glycol water, which is a heating refrigerant flowing through the water.

이때 글리콜 워터는 섭씨 50도 전후의 온도에 해당하기 때문에, 기화 라인(151)은 액화 연료를 글리콜 워터로 가온하여 기화시킴으로써 메인 엔진(1)에서 이용 가능한 형태로 변형시킨다. 본 발명의 기화 라인(151)은 통상의 베이퍼라이저를 대체한 것인데, 이처럼 통합형 열 교환기(107)에 기화 라인(151)을 부속하여 설치함으로써 베이퍼라이저를 별도로 설치하는 경우에 발생하는 비용 증가나 공간 제약의 문제를 해결할 수 있다.At this time, since the glycol water corresponds to a temperature of about 50 degrees Celsius, the vaporization line 151 transforms the liquefied fuel into a form usable in the main engine 1 by heating and vaporizing the liquefied fuel with glycol water. The vaporization line 151 of the present invention replaces a conventional vaporizer. As such, by attaching the vaporization line 151 to the integrated heat exchanger 107 and installing the vaporizer separately, the cost increase or space constraint that occurs when the vaporizer is installed separately can solve the problem

한편, 글리콜 워터 공급부는 회수되는 글리콜 워터를 재가열하여 기 설정된 가온 온도(예를 들어, 섭씨 50도 전후)가 유지되도록 하는 글리콜 워터 가열 장치(미도시)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the glycol water supply unit may include a glycol water heating device (not shown) that reheats the recovered glycol water to maintain a preset heating temperature (eg, around 50 degrees Celsius).

글리콜 워터 가열 장치는 온도 센서(미도시)를 포함하며, 온도 센서를 통해 기화 라인(151)을 통과하는 글리콜 워터의 온도를 상시 센싱한 후, 기 설정된 온도 이하로 떨어지는 경우 글리콜 워터 가열 장치를 가열시키게 된다.The glycol water heating device includes a temperature sensor (not shown), and after constantly sensing the temperature of the glycol water passing through the vaporization line 151 through the temperature sensor, when the temperature falls below a preset temperature, the glycol water heating device is heated will make it

1) 증발가스(BOG) 및 액화 연료를 냉매로 활용한 1) BOG and liquefied fuel are used as refrigerants. 재액화reliquefaction 처리 과정 및 보조 엔진에서 필요로 하는 증발가스 필요량에 따른 밸브 제어 상황 The valve control situation according to the processing process and the amount of BOG required by the auxiliary engine

도 2는 증발가스 및 액화 연료를 냉매로 활용한 재액화 처리 과정 및 보조 엔진(2)의 증발가스 필요량에 따라 제1 및 제2 유량 제어 밸브(113, 114)가 제어되는 상태를 도시한 도면이다.2 is a view showing a state in which the first and second flow control valves 113 and 114 are controlled according to the re-liquefaction process using BOG and liquefied fuel as a refrigerant and the required amount of BOG of the auxiliary engine 2 am.

도 1 및 도 2를 함께 살펴보면, 혼합기(102)에는 제1 내지 제4 공급 라인(109, 110, 111, 112)이 마련된다.Referring to FIGS. 1 and 2 together, the mixer 102 is provided with first to fourth supply lines 109 , 110 , 111 , and 112 .

제1 공급 라인(109)은 액화 연료 탱크(101)와 통합형 열 교환기(107)를 서로 연결하는 공급 라인에 연결되며, 제1 공급 라인(109)에는 제1 유량 제어 밸브(113)가 마련됨에 따라 제1 유량 제어 밸브(113)의 개폐 여부에 따라 제1 공급 라인(109)을 통한 증발가스의 공급 유량(flow rate)이 제어된다.The first supply line 109 is connected to a supply line connecting the liquefied fuel tank 101 and the integrated heat exchanger 107 to each other, and the first supply line 109 is provided with a first flow control valve 113 . Accordingly, the supply flow rate of the boil-off gas through the first supply line 109 is controlled according to whether the first flow control valve 113 is opened or closed.

제2 공급 라인(110)은 쿨러(106)와 보조 엔진(2)을 서로 연결하는 공급 라인에 연결되며, 제2 공급 라인(110)에는 제2 유량 제어 밸브(114)가 마련됨에 따라 제2 유량 제어 밸브(114)의 개폐 여부에 따라 제2 공급 라인(1110)을 통한 증발가스의 공급 유량이 제어된다.The second supply line 110 is connected to a supply line connecting the cooler 106 and the auxiliary engine 2 to each other, and as a second flow control valve 114 is provided in the second supply line 110 , the second The supply flow rate of BOG through the second supply line 1110 is controlled according to whether the flow control valve 114 is opened or closed.

이때, 제1 및 제2 유량 제어 밸브(113, 114)는 밸브 제어부(117)의 제어 동작에 의해 개폐 동작이 제어된다. 또한 본 발명의 경우 메인 엔진(1)과 보조 엔진(2)에서 필요로 하는 액화 연료의 필요 유량을 측정하기 위한 유량 측정 수단(200)을 더 포함할 수 있다.At this time, the opening and closing operations of the first and second flow control valves 113 and 114 are controlled by the control operation of the valve control unit 117 . In addition, in the case of the present invention, it may further include a flow rate measuring means 200 for measuring the required flow rate of the liquefied fuel required by the main engine 1 and the auxiliary engine 2 .

예를 들어, 유량 측정 수단(200)의 필요 유량 측정 결과, 보조 엔진(2)의 연료 소모량이 증발가스 공급량보다 적을 경우(도 2(a) 참조), 밸브 제어부(117)는 제5 유량 제어 밸브(121)와 제1 유량 제어 밸브(113)를 개방(open)(바람직하게는, 제1 유량 제어 밸브(113)는 혼합기(102) 내 증발가스 해소를 위해 일부만 개방)하고 제2 유량 제어 밸브(114)를 차단(close)함으로써, 혼합기(102) 내 증발가스가 제1 공급 라인(109)을 통해 통합형 열 교환기(107)로 공급되도록 하여 앞서 살펴본 증발가스 재액화 과정이 진행되도록 한다. 이 경우, 쿨러(106)를 통해 배출되는 증발가스는 보조 엔진(2) 방향과 통합형 열 교환기(107) 방향으로 분기되어 공급되기 때문에 보조 엔진(2)에서는 이 중 일부를 연료로 소모하게 된다.For example, as a result of measuring the required flow rate of the flow rate measuring means 200 , when the fuel consumption of the auxiliary engine 2 is less than the BOG supply amount (refer to FIG. 2 ( a )), the valve control unit 117 controls the fifth flow rate The valve 121 and the first flow control valve 113 are opened (preferably, the first flow control valve 113 is partially opened to release boil-off gas in the mixer 102), and the second flow rate is controlled. By closing the valve 114, the BOG in the mixer 102 is supplied to the integrated heat exchanger 107 through the first supply line 109 so that the BOG reliquefaction process described above proceeds. In this case, since the BOG discharged through the cooler 106 is branched and supplied in the direction of the auxiliary engine 2 and the integrated heat exchanger 107 , the auxiliary engine 2 consumes some of them as fuel.

만약, 유량 측정 수단(200)의 필요 유량 측정 결과, 보조 엔진(2)의 연료 소모량이 증발가스 공급량보다 많을 경우(도 2(b) 참조), 밸브 제어부(117)는 제5 유량 제어 밸브(121)와 제1 유량 제어 밸브(113)를 차단(close)하고 제2 유량 제어 밸브(114)를 개방(open)함으로써, 혼합기(102) 내 증발가스 전체가 제2 공급 라인(110)을 통해 보조 엔진(2)으로 공급되도록 한다. 이 경우, 쿨러(106)를 통해서도 지속적으로 증발가스가 공급되고 혼합기(102)를 통해서도 증발가스가 공급되기 때문에 보조 엔진(2)에서는 다량의 증발가스를 연료로 소모하게 된다.If, as a result of measuring the required flow rate of the flow rate measuring means 200 , the fuel consumption of the auxiliary engine 2 is greater than the BOG supply (refer to FIG. 2( b )), the valve control unit 117 controls the fifth flow control valve ( 121) and the first flow control valve 113 are closed and the second flow control valve 114 is opened, so that the entire boil-off gas in the mixer 102 passes through the second supply line 110 . It is to be supplied to the auxiliary engine (2). In this case, since BOG is continuously supplied through the cooler 106 and BOG is also supplied through the mixer 102 , a large amount of BOG is consumed as fuel in the auxiliary engine 2 .

즉, 밸브 제어부(117)는 보조 엔진(2)에서 필요로 하는 증발가스의 소모량에 상응하도록 제1 및 제2 유량 제어 밸브(113, 114)의 개폐 상태를 제어함으로써 제2 공급 라인(110)의 증발가스 공급 유량을 효과적으로 조절할 수 있다.That is, the valve control unit 117 controls the opening/closing state of the first and second flow control valves 113 and 114 to correspond to the consumption amount of boil-off gas required by the auxiliary engine 2 to thereby control the second supply line 110 . It is possible to effectively control the flow rate of BOG supply.

2) 2) 중탄화수소heavy hydrocarbons 증감에 따른 밸브 제어 상황 Valve control status according to increase/decrease

도 3은 액화 연료 내 중탄화수소 함량에 따라 제3 및 제4 유량 제어 밸브(115, 116)가 제어되는 상태를 도시한 도면이다.3 is a view showing a state in which the third and fourth flow control valves 115 and 116 are controlled according to the content of heavy hydrocarbons in the liquefied fuel.

도 1 내지 도 3을 함께 살펴보면, 혼합기(102) 내에서 증발가스와 혼합된 액화 연료는 혼합기(102)에 마련된 제3 공급 라인(111)을 통해 부스터 펌프(103) 방향으로 공급되고, 제4 공급 라인(112)을 통해서도 액화 연료 탱크(101)로 회수된다.1 to 3 together, the liquefied fuel mixed with boil-off gas in the mixer 102 is supplied in the direction of the booster pump 103 through the third supply line 111 provided in the mixer 102, and the fourth It is also returned to the liquefied fuel tank 101 through the supply line 112 .

이때, 제3 및 제4 공급 라인(111, 112)에는 각각 제3 및 제4 유량 제어 밸브(115, 116)가 마련되며, 제3 및 제4 유량 제어 밸브(115, 116)는 밸브 제어부(117)의 제어 동작에 따라 개폐 동작이 제어된다.At this time, the third and fourth supply lines 111 and 112 are provided with third and fourth flow control valves 115 and 116, respectively, and the third and fourth flow control valves 115 and 116 are connected to the valve control unit ( 117), the opening/closing operation is controlled according to the control operation.

한편, 본 발명은 혼합기(102) 내 액화 연료의 중탄화수소(Heavy hydrocarbon) 함량을 측정하고, 측정 결과를 밸브 제어부(117)로 전달하는 중탄화수소 함량 측정부(118)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the present invention may include a heavy hydrocarbon content measuring unit 118 that measures the heavy hydrocarbon content of the liquefied fuel in the mixer 102 and transmits the measurement result to the valve control unit 117 .

혼합기(102) 내에서는 액화 연료와 증발가스가 지속적으로 공급 및 혼합되는 과정에서, 하부에 쌓이는 액화 연료는 다량의 중탄화수소를 포함할 수 있다. 이처럼 중탄화수소의 양이 많아질 경우 수소/탄소의 비가 감소하여 연료의 옥탄가가 감소하고 이에 따라 메탄 넘버가 감소하게 되는데, 제3 공급 라인(111)과 연결된 메인 엔진(1)이 MEGI 엔진과 같이 고압 엔진일 경우에는 크게 영향이 없지만, XDF나 DF 엔진과 같이 저압 엔진일 경우에는 노킹이 발생할 우려가 있다.In the mixer 102, in the process of continuously supplying and mixing liquefied fuel and boil-off gas, the liquefied fuel accumulated at the bottom may contain a large amount of heavy hydrocarbons. As such, when the amount of heavy hydrocarbons increases, the hydrogen/carbon ratio decreases, the octane number of the fuel decreases, and the methane number decreases accordingly. In the case of a high-pressure engine, there is no significant effect, but in the case of a low-pressure engine such as an XDF or DF engine, knocking may occur.

따라서, 본 발명의 밸브 제어부(117)는 중탄화수소 함량 측정부(118)를 통해 혼합기(102) 내 액화 연료의 중탄화수소 함량을 측정한 결과, 중탄화수소 함량이 기 설정된 설정값 이하일 경우(도 3(a) 참조), 즉 메탄 넘버가 메인 엔진(1)의 요구 조건을 만족하는 경우, 제3 유량 제어 밸브(115)를 개방(open)하여 메인 엔진(1)에 필요한 액화 연료를 공급하고 제4 유량 제어 밸브(116)는 일부 개방(open)하여 혼합기(102) 내 액화 연료 중 일부가 제4 공급 라인(112)을 통해 액화 연료 탱크(101)로 일부 회수되도록 하여 혼합기(102) 내 액화 연료가 일정한 액위(liquid level)를 유지하도록 한다.Therefore, the valve control unit 117 of the present invention measures the heavy hydrocarbon content of the liquefied fuel in the mixer 102 through the heavy hydrocarbon content measurement unit 118. As a result, the heavy hydrocarbon content is less than or equal to a preset set value (FIG. 3) (a)), that is, when the methane number satisfies the requirements of the main engine 1, the third flow control valve 115 is opened to supply the liquefied fuel required to the main engine 1, and 4 The flow control valve 116 is partially opened so that a part of the liquefied fuel in the mixer 102 is partially recovered to the liquefied fuel tank 101 through the fourth supply line 112 to be liquefied in the mixer 102 . Ensure that the fuel maintains a constant liquid level.

하지만, 만약 중탄화수소 함량이 기 설정된 설정값 이상일 경우(도 3(b) 참조), 즉 메탄 넘버가 메인 엔진(1)의 요구 조건을 만족하지 못하는 경우, 제3 유량 제어 밸브(115)의 개방 상태를 유지하여 메인 엔진(1)에 필요한 액화 연료를 공급하고 제4 유량 제어 밸브(116)를 전체 개방(open)하여 제4 공급 라인(112)을 통해 액화 연료 탱크(101)로 회수되는 액화 연료 회수량을 늘림과 동시에 인 탱크 펌프(101a)를 통한 액화 연료 공급량을 늘림으로써 혼합기(102) 내 액화 연료가 일정한 액위(liquid level)를 유지하도록 하는 한편, 혼합기(102) 내 액화 연료를 액화 연료 탱크(101)의 액화 연료로 희석하여 혼합기(102) 내 액화 연료의 메탄 넘버가 메인 엔진(1)의 요구 조건을 만족하도록 한다. 이러한 점은, 메인 엔진(1)은 항시 가동되어야 한다는 조건 하에서 메인 엔진(1)에 액화 연료의 공급이 중단되지 않도록 하기 위함이다.However, if the heavy hydrocarbon content is greater than or equal to the preset set value (see FIG. 3 ( b )), that is, when the methane number does not satisfy the requirements of the main engine 1 , the third flow control valve 115 is opened The liquefied fuel recovered to the liquefied fuel tank 101 through the fourth supply line 112 by maintaining the state to supply the liquefied fuel required to the main engine 1 and fully opening the fourth flow control valve 116 . By increasing the fuel recovery amount and at the same time increasing the amount of liquefied fuel supplied through the in-tank pump 101a, the liquefied fuel in the mixer 102 is maintained at a constant liquid level, while the liquefied fuel in the mixer 102 is liquefied. It is diluted with the liquefied fuel in the fuel tank 101 so that the methane number of the liquefied fuel in the mixer 102 meets the requirements of the main engine 1 . This is to prevent the supply of liquefied fuel to the main engine 1 from being stopped under the condition that the main engine 1 is always operated.

또한 이 경우, 액화 연료 탱크(101)로 회수된 액화 연료는 액화 연료 탱크(101) 내에 다량 저장된 액화 연료과 함께 섞이면서 중탄화수소가 희석되어 중탄화수소 함량이 낮아지게 된다. 그리고 인 탱크 펌프(101a)를 통해 액화 연료가 혼합기(102) 방향으로 가압 공급될 때, 만약 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량이 설정값 이하로 조정이 되면 다시 상기 제4 유량 제어 밸브(116)를 일부 개방(open)하여 상기 제4 공급 라인(112)을 통한 액화 연료 회수량을 줄임과 동시에 상기 인 탱크 펌프(101a)를 통한 액화 연료 공급량도 함께 줄이게 된다.In addition, in this case, the liquefied fuel recovered to the liquefied fuel tank 101 is mixed with the liquefied fuel stored in a large amount in the liquefied fuel tank 101, and heavy hydrocarbons are diluted to lower the heavy hydrocarbon content. And when the liquefied fuel is pressurized and supplied in the direction of the mixer 102 through the in-tank pump 101a, if the heavy hydrocarbon content of the liquefied fuel mixed in the mixer 102 is adjusted below the set value, the fourth By partially opening the flow control valve 116 , the amount of liquefied fuel recovered through the fourth supply line 112 is reduced, and at the same time, the amount of liquefied fuel supplied through the in-tank pump 101a is also reduced.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that you can.

1: 메인 엔진
2: 보조 엔진
100: 선박의 연료 가스 공급 시스템
101: 액화 연료 탱크
101a: 인 탱크 펌프
102: 혼합기
103: 부스터 펌프
105: 증발가스 압축기
106: 쿨러
107: 통합형 열 교환기
109, 110, 111, 112: 제1 내지 제4 공급 라인
113, 114, 115, 116: 제1 내지 제4 유량 제어 밸브
117: 밸브 제어부
118: 중탄화수소 함량 측정부
119: 제5 공급 라인
121: 제5 유량 제어 밸브
123: 제6 공급 라인
124: 제6 유량 제어 밸브
151: 기화 라인
200: 유량 측정 수단1: main engine
2: auxiliary engine
100: ship's fuel gas supply system
101: liquid fuel tank
101a: in-tank pump
102: mixer
103: booster pump
105: boil-off gas compressor
106: cooler
107: integrated heat exchanger
109, 110, 111, 112: first to fourth supply lines
113, 114, 115, 116: first to fourth flow control valves
117: valve control
118: heavy hydrocarbon content measurement unit
119: fifth supply line
121: fifth flow control valve
123: sixth supply line
124: sixth flow control valve
151: vaporization line
200: flow measurement means

Claims (4)

액화 연료 탱크(101);
상기 액화 연료 탱크(101)와 연결되며, 상기 액화 연료 탱크(101) 내 마련된 인 탱크 펌프(101a)를 통해 공급되는 액화 연료와 일측을 통해 공급되는 증발가스(BOG)를 서로 혼합하는 혼합기(102);
상기 혼합기(102)를 통해 배출되는 액화 연료를 가압하여 선박 내 메인 엔진(1) 방향으로 공급하는 부스터 펌프(103);
상기 액화 연료 탱크(101)와 연결되며, 상기 액화 연료 탱크(101) 내 증발가스(BOG)를 압축하여 선박 내 보조 엔진(2) 방향으로 공급하는 증발가스 압축기(105);
상기 증발가스 압축기(105)를 통해 배출되는 증발가스를 상기 보조 엔진(2)이 요구하는 온도로 냉각하는 쿨러(106);
상기 액화 연료 탱크(101)를 통해 배출되는 증발가스와 상기 쿨러(106)를 통해 배출되는 증발가스를 서로 열 교환시킴으로써 상기 액화 연료 탱크(101)를 통해 배출되는 증발가스의 냉열을 회수함과 동시에, 상기 부스터 펌프(103)를 통해 배출되는 액화 연료와 상기 쿨러(106)를 통해 배출되는 증발가스를 서로 열 교환시킴으로써 상기 부스터 펌프(103)를 통해 배출되는 액화 연료의 냉열을 추가 회수하는 통합형 열 교환기(107);
상기 통합형 열 교환기(107)의 일측에 설치되며, 상기 부스터 펌프(103)를 통해 배출되는 액화 연료를 가온하여 기화시키는 기화 라인(151);
상기 혼합기(102) 내의 증발가스가 상기 통합형 열 교환기(107)로 공급되도록 하는 제1 공급 라인(109);
상기 혼합기(102) 내의 증발가스가 상기 보조 엔진(2)으로 공급되도록 하는 제2 공급 라인(110);
상기 혼합기(102) 내의 액화 연료가 상기 부스터 펌프(103)로 공급되도록 하는 제3 공급 라인(111);
상기 혼합기(102) 내 액화 연료가 상기 액화 연료 탱크(101)로 회수되도록 하는 제4 공급 라인(112);
상기 통합형 열 교환기(107)와 상기 혼합기(102)를 서로 연결하여, 상기 통합형 열 교환기(107)를 통해 배출되는 증발가스가 상기 혼합기(102)로 공급되도록 하는 제5 공급 라인(119);
상기 제1 공급 라인(109)에 마련되는 제1 유량 제어 밸브(113);
상기 제2 공급 라인(110)에 마련되는 제2 유량 제어 밸브(114);
상기 제3 공급 라인(111)에 마련되는 제3 유량 제어 밸브(115);
상기 제4 공급 라인(112)에 마련되는 제4 유량 제어 밸브(116);
상기 제5 공급 라인(119)에 마련되는 제5 유량 제어 밸브(121); 및
상기 제1 내지 제5 유량 제어 밸브(113, 114, 115, 116, 121)의 개폐 상태를 제어하는 밸브 제어부(117);를 포함하며,
상기 밸브 제어부(117)는,
상기 보조 엔진(2)에서 필요로 하는 증발가스 필요량이 증발가스 공급량보다 적은 경우에는 상기 제5 유량 제어 밸브(121)와 상기 제1 유량 제어 밸브(113)를 개방(open)하고 상기 제2 유량 제어 밸브(114)를 차단(close)하며,
상기 보조 엔진(2)에서 필요로 하는 증발가스 필요량이 증발가스 공급량보다 많은 경우에는 상기 제5 유량 제어 밸브(121)와 상기 제1 유량 제어 밸브(113)를 차단(close)하고 상기 제2 유량 제어 밸브(114)를 개방(open)하여 상기 제2 공급 라인(110)을 통해 증발가스가 상기 보조 엔진(2)으로 직접 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는, 선박의 연료 가스 공급 시스템.
liquefied fuel tank 101;
A mixer 102 connected to the liquefied fuel tank 101 and mixing liquefied fuel supplied through the in-tank pump 101a provided in the liquefied fuel tank 101 and boil-off gas (BOG) supplied through one side with each other );
a booster pump 103 that pressurizes the liquefied fuel discharged through the mixer 102 and supplies it to the main engine 1 in the ship;
a boil-off gas compressor 105 connected to the liquefied fuel tank 101 and supplying boil-off gas (BOG) in the liquefied fuel tank 101 to the auxiliary engine 2 in the ship by compressing it;
a cooler 106 for cooling the boil-off gas discharged through the boil-off gas compressor 105 to a temperature required by the auxiliary engine 2;
By exchanging heat between BOG discharged through the liquefied fuel tank 101 and BOG discharged through the cooler 106 with each other, the cooling heat of BOG discharged through the liquefied fuel tank 101 is recovered and at the same time , Integrated heat for additionally recovering the cooling heat of the liquefied fuel discharged through the booster pump 103 by exchanging heat between the liquefied fuel discharged through the booster pump 103 and the boil-off gas discharged through the cooler 106 . exchange 107;
a vaporization line 151 installed on one side of the integrated heat exchanger 107 and heating and vaporizing the liquefied fuel discharged through the booster pump 103;
a first supply line 109 for supplying boil-off gas in the mixer 102 to the integrated heat exchanger 107;
a second supply line 110 through which the boil-off gas in the mixer 102 is supplied to the auxiliary engine 2;
a third supply line 111 for supplying the liquefied fuel in the mixer 102 to the booster pump 103;
a fourth supply line 112 for recovering the liquefied fuel in the mixer 102 to the liquefied fuel tank 101;
a fifth supply line 119 connecting the integrated heat exchanger 107 and the mixer 102 to each other so that BOG discharged through the integrated heat exchanger 107 is supplied to the mixer 102;
a first flow control valve 113 provided in the first supply line 109;
a second flow control valve 114 provided in the second supply line 110;
a third flow control valve 115 provided in the third supply line 111;
a fourth flow control valve 116 provided in the fourth supply line 112;
a fifth flow control valve 121 provided in the fifth supply line 119; and
and a valve control unit 117 for controlling the opening/closing state of the first to fifth flow control valves 113, 114, 115, 116, and 121.
The valve control unit 117,
When the required amount of BOG required by the auxiliary engine 2 is less than the BOG supply amount, the fifth flow rate control valve 121 and the first flow rate control valve 113 are opened and the second flow rate to close the control valve 114,
When the required amount of BOG required by the auxiliary engine 2 is greater than the amount of BOG supplied, the fifth flow rate control valve 121 and the first flow rate control valve 113 are closed and the second flow rate A fuel gas supply system for a ship, characterized in that by opening a control valve (114) so that boil-off gas is directly supplied to the auxiliary engine (2) through the second supply line (110).
 제1항에 있어서,
상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소(Heavy hydrocarbon) 함량을 측정하는 중탄화수소 함량 측정부(118);를 더 포함하며,
상기 중탄화수소 함량 측정부(118)는,
상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량 측정 결과를 상기 밸브 제어부(117)로 전달하고,
상기 밸브 제어부(117)는,
상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량이 설정값 이하, 즉 메탄 넘버가 상기 메인 엔진(1)의 요구 조건을 만족하는 경우에는 상기 제3 유량 제어 밸브(115)를 개방(open)하여 상기 메인 엔진(1)에 필요한 액화 연료를 공급하고 상기 제4 유량 제어 밸브(116)는 일부 개방(open)하여 상기 혼합기(102) 내 액화 연료 중 일부가 상기 제4 공급 라인(112)을 통해 상기 액화 연료 탱크(101)로 일부 회수되도록 하여 상기 혼합기(102) 내 액화 연료가 일정한 액위(liquid level)를 유지하도록 하고,
상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량이 설정값 이상, 즉 메탄 넘버가 상기 메인 엔진(1)의 요구 조건을 만족하지 못하는 경우에는 상기 제3 유량 제어 밸브(115)의 개방 상태를 유지하여 상기 메인 엔진(1)에 필요한 액화 연료를 공급하고 상기 제4 유량 제어 밸브(116)를 전체 개방(open)하여 상기 제4 공급 라인(112)을 통해 상기 액화 연료 탱크(101)로 회수되는 액화 연료 회수량을 늘림과 동시에 상기 인 탱크 펌프(101a)를 통한 액화 연료 공급량을 늘림으로써 상기 혼합기(102) 내 액화 연료가 일정한 액위(liquid level)를 유지하도록 하는 한편, 상기 혼합기(102) 내 액화 연료를 상기 액화 연료 탱크(101)의 액화 연료로 희석하여 상기 혼합기(102) 내 액화 연료의 메탄 넘버가 상기 메인 엔진(1)의 요구 조건을 만족하도록 하고,
상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량이 설정값 이하로 조정된 경우에는 다시 상기 제4 유량 제어 밸브(116)를 일부 개방(open)하여 상기 제4 공급 라인(112)을 통한 액화 연료 회수량을 줄임과 동시에 상기 인 탱크 펌프(101a)를 통한 액화 연료 공급량도 함께 줄이는 것을 특징으로 하는, 선박의 연료 가스 공급 시스템.
According to claim 1,
It further includes; a heavy hydrocarbon content measuring unit 118 for measuring the heavy hydrocarbon content of the liquefied fuel mixed in the mixer 102;
The heavy hydrocarbon content measuring unit 118,
Transmitting the measurement result of the heavy hydrocarbon content of the liquefied fuel mixed in the mixer 102 to the valve control unit 117,
The valve control unit 117,
The third flow control valve 115 is opened ( open) to supply the liquefied fuel required to the main engine 1 and the fourth flow control valve 116 is partially opened so that some of the liquefied fuel in the mixer 102 is transferred to the fourth supply line 112 ) to be partially recovered to the liquefied fuel tank 101 through the liquefied fuel in the mixer 102 to maintain a constant liquid level,
When the heavy hydrocarbon content of the liquefied fuel mixed in the mixer 102 is equal to or greater than the set value, that is, the methane number does not satisfy the requirements of the main engine 1, the third flow control valve 115 is opened. Maintaining the state to supply the liquefied fuel required to the main engine 1 and fully open the fourth flow control valve 116 to the liquefied fuel tank 101 through the fourth supply line 112 The liquefied fuel in the mixer 102 is maintained at a constant liquid level by increasing the amount of liquefied fuel recovered by the 102) diluting the liquefied fuel with the liquefied fuel of the liquefied fuel tank 101 so that the methane number of the liquefied fuel in the mixer 102 meets the requirements of the main engine 1,
When the heavy hydrocarbon content of the liquefied fuel mixed in the mixer 102 is adjusted to be less than or equal to a set value, the fourth flow control valve 116 is partially opened again to close the fourth supply line 112 . At the same time as reducing the amount of recovery of liquefied fuel through the in-tank pump (101a) characterized in that also reducing the amount of liquefied fuel supplied through the in-tank pump (101a), the fuel gas supply system of the ship.
 액화 연료 탱크(101), 상기 액화 연료 탱크(101)와 연결되며, 상기 액화 연료 탱크(101) 내 마련된 인 탱크 펌프(101a)를 통해 공급되는 액화 연료와 일측을 통해 공급되는 증발가스(BOG)를 서로 혼합하는 혼합기(102), 상기 혼합기(102)를 통해 배출되는 액화 연료를 가압하여 선박 내 메인 엔진(1) 방향으로 공급하는 부스터 펌프(103), 상기 액화 연료 탱크(101)와 연결되며, 상기 액화 연료 탱크(101) 내 증발가스(BOG)를 압축하여 선박 내 보조 엔진(2) 방향으로 공급하는 증발가스 압축기(105), 상기 증발가스 압축기(105)를 통해 배출되는 증발가스를 상기 보조 엔진(2)이 요구하는 온도로 냉각하는 쿨러(106), 상기 액화 연료 탱크(101)를 통해 배출되는 증발가스와 상기 쿨러(106)를 통해 배출되는 증발가스를 서로 열 교환시킴으로써 상기 액화 연료 탱크(101)를 통해 배출되는 증발가스의 냉열을 회수함과 동시에, 상기 부스터 펌프(103)를 통해 배출되는 액화 연료와 상기 쿨러(106)를 통해 배출되는 증발가스를 서로 열 교환시킴으로써 상기 부스터 펌프(103)를 통해 배출되는 액화 연료의 냉열을 추가 회수하는 통합형 열 교환기(107), 상기 통합형 열 교환기(107)의 일측에 설치되며, 상기 부스터 펌프(103)를 통해 배출되는 액화 연료를 가온하여 기화시키는 기화 라인(151); 상기 혼합기(102) 내의 증발가스가 상기 통합형 열 교환기(107)로 공급되도록 하는 제1 공급 라인(109), 상기 혼합기(102) 내의 증발가스가 상기 보조 엔진(2)으로 공급되도록 하는 제2 공급 라인(110), 상기 혼합기(102) 내의 액화 연료가 상기 부스터 펌프(103)로 공급되도록 하는 제3 공급 라인(111), 상기 혼합기(102) 내 액화 연료가 상기 액화 연료 탱크(101)로 회수되도록 하는 제4 공급 라인(112), 상기 통합형 열 교환기(107)와 상기 혼합기(102)를 서로 연결하여, 상기 통합형 열 교환기(107)를 통해 배출되는 증발가스가 상기 혼합기(102)로 공급되도록 하는 제5 공급 라인(119), 상기 제1 공급 라인(109)에 마련되는 제1 유량 제어 밸브(113), 상기 제2 공급 라인(110)에 마련되는 제2 유량 제어 밸브(114), 상기 제3 공급 라인(111)에 마련되는 제3 유량 제어 밸브(115), 상기 제4 공급 라인(112)에 마련되는 제4 유량 제어 밸브(116), 상기 제5 공급 라인(119)에 마련되는 제5 유량 제어 밸브(121) 및 상기 제1 내지 제5 유량 제어 밸브(113, 114, 115, 116, 121)의 개폐 상태를 제어하는 밸브 제어부(117)를 포함하는 선박의 연료 가스 공급 시스템(100)을 이용하는 선박의 연료 가스 공급 방법에 있어서,
유량 측정 수단(200)을 통해 상기 보조 엔진(2)에서 필요로 하는 증발가스 필요량을 측정하는 단계;
상기 보조 엔진(2)에서 필요로 하는 증발가스 필요량이 증발가스 공급량보다 적은 경우, 상기 제5 유량 제어 밸브(121)와 상기 제1 유량 제어 밸브(113)를 개방(open)하고 상기 제2 유량 제어 밸브(114)를 차단(close)하는 단계; 및
상기 보조 엔진(2)에서 필요로 하는 증발가스 필요량이 증발가스 공급량보다 많은 경우, 상기 제5 유량 제어 밸브(121)와 상기 제1 유량 제어 밸브(113)를 차단(close)하고 상기 제2 유량 제어 밸브(114)를 개방(open)하여 상기 제2 공급 라인(110)을 통해 증발가스가 상기 보조 엔진(2)으로 직접 공급되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 선박의 연료 가스 공급 방법.
Liquefied fuel tank 101, connected to the liquefied fuel tank 101, liquefied fuel supplied through the in-tank pump 101a provided in the liquefied fuel tank 101, and boil-off gas (BOG) supplied through one side A mixer 102 that mixes with each other, a booster pump 103 that pressurizes the liquefied fuel discharged through the mixer 102 and supplies it to the main engine 1 in the ship, and the liquefied fuel tank 101 is connected and , the boil-off gas compressor 105 that compresses the boil-off gas (BOG) in the liquefied fuel tank 101 and supplies it to the auxiliary engine 2 in the ship, and the boil-off gas discharged through the boil-off gas compressor 105 is the The liquefied fuel by exchanging heat between the BOG discharged through the cooler 106, the liquefied fuel tank 101, and the BOG discharged through the cooler 106, which is cooled to the temperature required by the auxiliary engine 2 The booster pump by recovering the cooling heat of the BOG discharged through the tank 101 and exchanging heat between the liquefied fuel discharged through the booster pump 103 and the BOG discharged through the cooler 106 with each other An integrated heat exchanger 107 that additionally recovers the cooling heat of the liquefied fuel discharged through 103, installed on one side of the integrated heat exchanger 107, by heating the liquefied fuel discharged through the booster pump 103 a vaporization line 151 for vaporizing; A first supply line 109 for supplying the boil-off gas in the mixer 102 to the integrated heat exchanger 107 , and a second supply for supplying the boil-off gas in the mixer 102 to the auxiliary engine 2 . Line 110, a third supply line 111 for supplying the liquefied fuel in the mixer 102 to the booster pump 103, and recovering the liquefied fuel in the mixer 102 to the liquefied fuel tank 101 The fourth supply line 112, the integrated heat exchanger 107 and the mixer 102 are connected to each other so that the boil-off gas discharged through the integrated heat exchanger 107 is supplied to the mixer 102. a fifth supply line 119 , a first flow control valve 113 provided in the first supply line 109 , a second flow control valve 114 provided in the second supply line 110 , the A third flow control valve 115 provided in the third supply line 111 , a fourth flow control valve 116 provided in the fourth supply line 112 , and a fifth flow control valve 116 provided in the fifth supply line 119 A fuel gas supply system ( 100) in the fuel gas supply method of a ship using,
Measuring the required amount of boil-off gas required by the auxiliary engine (2) through the flow rate measuring means (200);
When the required amount of BOG required by the auxiliary engine 2 is less than the BOG supply amount, the fifth flow control valve 121 and the first flow control valve 113 are opened and the second flow rate closing the control valve 114; and
When the BOG required amount required by the auxiliary engine 2 is greater than the BOG supply amount, the fifth flow rate control valve 121 and the first flow rate control valve 113 are closed and the second flow rate By opening a control valve 114, the boil-off gas is directly supplied to the auxiliary engine 2 through the second supply line 110; Way.
 액화 연료 탱크(101), 상기 액화 연료 탱크(101)와 연결되며, 상기 액화 연료 탱크(101) 내 마련된 인 탱크 펌프(101a)를 통해 공급되는 액화 연료와 일측을 통해 공급되는 증발가스(BOG)를 서로 혼합하는 혼합기(102), 상기 혼합기(102)를 통해 배출되는 액화 연료를 가압하여 선박 내 메인 엔진(1) 방향으로 공급하는 부스터 펌프(103), 상기 액화 연료 탱크(101)와 연결되며, 상기 액화 연료 탱크(101) 내 증발가스(BOG)를 압축하여 선박 내 보조 엔진(2) 방향으로 공급하는 증발가스 압축기(105), 상기 증발가스 압축기(105)를 통해 배출되는 증발가스를 상기 보조 엔진(2)이 요구하는 온도로 냉각하는 쿨러(106), 상기 액화 연료 탱크(101)를 통해 배출되는 증발가스와 상기 쿨러(106)를 통해 배출되는 증발가스를 서로 열 교환시킴으로써 상기 액화 연료 탱크(101)를 통해 배출되는 증발가스의 냉열을 회수함과 동시에, 상기 부스터 펌프(103)를 통해 배출되는 액화 연료와 상기 쿨러(106)를 통해 배출되는 증발가스를 서로 열 교환시킴으로써 상기 부스터 펌프(103)를 통해 배출되는 액화 연료의 냉열을 추가 회수하는 통합형 열 교환기(107), 상기 통합형 열 교환기(107)의 일측에 설치되며, 상기 부스터 펌프(103)를 통해 배출되는 액화 연료를 가온하여 기화시키는 기화 라인(151); 상기 혼합기(102) 내의 증발가스가 상기 통합형 열 교환기(107)로 공급되도록 하는 제1 공급 라인(109), 상기 혼합기(102) 내의 증발가스가 상기 보조 엔진(2)으로 공급되도록 하는 제2 공급 라인(110), 상기 혼합기(102) 내의 액화 연료가 상기 부스터 펌프(103)로 공급되도록 하는 제3 공급 라인(111), 상기 혼합기(102) 내 액화 연료가 상기 액화 연료 탱크(101)로 회수되도록 하는 제4 공급 라인(112), 상기 통합형 열 교환기(107)와 상기 혼합기(102)를 서로 연결하여, 상기 통합형 열 교환기(107)를 통해 배출되는 증발가스가 상기 혼합기(102)로 공급되도록 하는 제5 공급 라인(119), 상기 제1 공급 라인(109)에 마련되는 제1 유량 제어 밸브(113), 상기 제2 공급 라인(110)에 마련되는 제2 유량 제어 밸브(114), 상기 제3 공급 라인(111)에 마련되는 제3 유량 제어 밸브(115), 상기 제4 공급 라인(112)에 마련되는 제4 유량 제어 밸브(116), 상기 제5 공급 라인(119)에 마련되는 제5 유량 제어 밸브(121), 상기 제1 내지 제5 유량 제어 밸브(113, 114, 115, 116, 121)의 개폐 상태를 제어하는 밸브 제어부(117) 및 상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소(Heavy hydrocarbon) 함량을 측정하는 중탄화수소 함량 측정부(118)를 포함하는 선박의 연료 가스 공급 시스템(100)을 이용하는 선박의 연료 가스 공급 방법에 있어서,
상기 중탄화수소 함량 측정부(118)를 통해 상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량을 측정하고 측정 결과를 상기 밸브 제어부(117)로 전달하는 단계;
상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량이 설정값 이하, 즉 메탄 넘버가 상기 메인 엔진(1)의 요구 조건을 만족하는 경우, 상기 밸브 제어부(117)는 상기 제3 유량 제어 밸브(115)를 개방(open)하여 상기 메인 엔진(1)에 필요한 액화 연료를 공급하고 상기 제4 유량 제어 밸브(116)는 일부 개방(open)하여 상기 혼합기(102) 내 액화 연료 중 일부가 상기 제4 공급 라인(112)을 통해 상기 액화 연료 탱크(101)로 일부 회수되도록 하여 상기 혼합기(102) 내 액화 연료가 일정한 액위(liquid level)를 유지하도록 단계;
상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량이 설정값 이상, 즉 메탄 넘버가 상기 메인 엔진(1)의 요구 조건을 만족하지 못하는 경우, 상기 밸브 제어부(117)는 상기 제3 유량 제어 밸브(115)의 개방 상태를 유지하여 상기 메인 엔진(1)에 필요한 액화 연료를 공급하고 상기 제4 유량 제어 밸브(116)를 전체 개방(open)하여 상기 제4 공급 라인(112)을 통해 상기 액화 연료 탱크(101)로 회수되는 액화 연료 회수량을 늘림과 동시에 상기 인 탱크 펌프(101a)를 통한 액화 연료 공급량을 늘림으로써 상기 혼합기(102) 내 액화 연료가 일정한 액위(liquid level)를 유지하도록 하는 한편, 상기 혼합기(102) 내 액화 연료를 상기 액화 연료 탱크(101)의 액화 연료로 희석하여 상기 혼합기(102) 내 액화 연료의 메탄 넘버가 상기 메인 엔진(1)의 요구 조건을 만족하도록 하는 단계; 및
상기 혼합기(102) 내에서 혼합된 액화 연료의 중탄화수소 함량이 설정값 이하로 조정된 경우, 상기 밸브 제어부(117)에서 다시 상기 제4 유량 제어 밸브(116)를 일부 개방(open)하여 상기 제4 공급 라인(112)을 통한 액화 연료 회수량을 줄임과 동시에 상기 인 탱크 펌프(101a)를 통한 액화 연료 공급량도 함께 줄이는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 선박의 연료 가스 공급 방법.Liquefied fuel tank 101, connected to the liquefied fuel tank 101, liquefied fuel supplied through the in-tank pump 101a provided in the liquefied fuel tank 101, and boil-off gas (BOG) supplied through one side A mixer 102 that mixes with each other, a booster pump 103 that pressurizes the liquefied fuel discharged through the mixer 102 and supplies it to the main engine 1 in the ship, and the liquefied fuel tank 101 is connected and , the boil-off gas compressor 105 that compresses the boil-off gas (BOG) in the liquefied fuel tank 101 and supplies it to the auxiliary engine 2 in the ship, and the boil-off gas discharged through the boil-off gas compressor 105 is the The liquefied fuel by exchanging heat between the BOG discharged through the cooler 106, the liquefied fuel tank 101, and the BOG discharged through the cooler 106, which is cooled to the temperature required by the auxiliary engine 2 The booster pump by recovering the cooling heat of the BOG discharged through the tank 101 and exchanging heat between the liquefied fuel discharged through the booster pump 103 and the BOG discharged through the cooler 106 with each other An integrated heat exchanger 107 that additionally recovers the cooling heat of the liquefied fuel discharged through 103, installed on one side of the integrated heat exchanger 107, by heating the liquefied fuel discharged through the booster pump 103 a vaporization line 151 for vaporizing; A first supply line 109 for supplying the boil-off gas in the mixer 102 to the integrated heat exchanger 107 , and a second supply for supplying the boil-off gas in the mixer 102 to the auxiliary engine 2 . Line 110, a third supply line 111 for supplying the liquefied fuel in the mixer 102 to the booster pump 103, and recovering the liquefied fuel in the mixer 102 to the liquefied fuel tank 101 The fourth supply line 112, the integrated heat exchanger 107 and the mixer 102 are connected to each other so that the boil-off gas discharged through the integrated heat exchanger 107 is supplied to the mixer 102. a fifth supply line 119 , a first flow control valve 113 provided in the first supply line 109 , a second flow control valve 114 provided in the second supply line 110 , the A third flow control valve 115 provided in the third supply line 111 , a fourth flow control valve 116 provided in the fourth supply line 112 , and a fifth flow control valve 116 provided in the fifth supply line 119 A fifth flow control valve 121, a valve control unit 117 for controlling the opening/closing state of the first to fifth flow control valves 113, 114, 115, 116, 121, and the mixture in the mixer 102 In the fuel gas supply method of a ship using the fuel gas supply system 100 of the ship including a heavy hydrocarbon content measuring unit 118 for measuring the heavy hydrocarbon content of the liquefied fuel,
measuring the heavy hydrocarbon content of the liquefied fuel mixed in the mixer 102 through the heavy hydrocarbon content measuring unit 118 and transmitting the measurement result to the valve control unit 117;
When the heavy hydrocarbon content of the liquefied fuel mixed in the mixer 102 is equal to or less than a set value, that is, the methane number satisfies the requirements of the main engine 1, the valve control unit 117 controls the third flow rate The valve 115 is opened to supply the liquefied fuel required to the main engine 1 , and the fourth flow control valve 116 is partially opened so that some of the liquefied fuel in the mixer 102 is a step of partially recovering the liquefied fuel tank 101 through the fourth supply line 112 so that the liquefied fuel in the mixer 102 maintains a constant liquid level;
When the heavy hydrocarbon content of the liquefied fuel mixed in the mixer 102 is equal to or greater than the set value, that is, the methane number does not satisfy the requirements of the main engine 1, the valve control unit 117 controls the third flow rate Maintaining the open state of the control valve 115 to supply the liquefied fuel required to the main engine 1 and fully open the fourth flow control valve 116 through the fourth supply line 112 By increasing the amount of liquefied fuel recovered to the liquefied fuel tank 101 and at the same time increasing the amount of liquefied fuel supplied through the in-tank pump 101a, the liquefied fuel in the mixer 102 maintains a constant liquid level. Meanwhile, the liquefied fuel in the mixer 102 is diluted with the liquefied fuel in the liquefied fuel tank 101 so that the methane number of the liquefied fuel in the mixer 102 satisfies the requirements of the main engine 1 . to do; and
When the heavy hydrocarbon content of the liquefied fuel mixed in the mixer 102 is adjusted to be less than or equal to a set value, the valve control unit 117 partially opens the fourth flow control valve 116 again to open the second 4 Reducing the amount of recovery of liquefied fuel through the supply line 112 and simultaneously reducing the amount of supply of liquefied fuel through the in-tank pump (101a).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20170041411A (en) * 2015-10-07 2017-04-17 삼성중공업 주식회사 Fuel gas supplying system in ships
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KR20180093405A (en) 2017-02-13 2018-08-22 대우조선해양 주식회사 Method of BOG Reliquefaction

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