KR102332936B1 - 연료공급 시스템 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료공급 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것으로, 본 발명의 연료공급 시스템은, 액화가스저장탱크로부터 제1수요처까지 연결되는 제1연료공급라인; 상기 제1연료공급라인에 마련되며, 상기 액화가스저장탱크에서 자연기화된 증발가스를 다단의 압축기로 압축하여 상기 제1수요처에 연료로 공급하는 증발가스압축부; 상기 액화가스저장탱크의 내부에 설치되어 제2연료공급라인을 통해 외부로 배출되는 액화가스를 가압하는 펌프; 및 상기 제2연료공급라인에 마련되며, 상기 펌프로부터 이송되는 상기 액화가스를 강제로 기화시키는 강제기화기를 포함하고, 상기 강제기화기에서 강제기화된 증발가스는, 상기 제2연료공급라인을 통해 상기 증발가스압축부의 중간단에 합류되어 상기 제1수요처에 연료로 공급되는 것을 특징으로 한다.

Description

연료공급 시스템 및 이를 포함하는 선박{Fuel Supply System and Ship having the same}
본 발명은 연료공급 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.
선박은 대량의 광물이나 원유, 천연가스, 또는 몇 천 개 이상의 컨테이너 등을 싣고 대양을 항해하는 운송수단으로서, 강철로 이루어져 있고 부력에 의해 수선면에 부유한 상태에서 프로펠러의 회전을 통해 발생되는 추력으로 이동한다.
이러한 선박은 엔진이나 가스 터빈 등을 구동함으로써 추력을 발생시키는데, 이때 엔진은 가솔린 또는 디젤 등의 오일 연료를 사용하여 피스톤을 움직여서 피스톤의 왕복운동에 의해 크랭크 축이 회전되도록 하고, 크랭크 축에 연결된 샤프트가 회전되어 프로펠러가 구동되도록 하며, 반면 가스 터빈은 압축 공기와 함께 연료를 연소시키고, 연소 공기의 온도/압력을 통해 터빈 날개를 회전시킴으로써 발전하여 프로펠러에 동력을 전달하는 방식을 사용한다.
그러나 최근에는, 액화가스의 일종인 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)를 운반하는 LNG 운반선에서 LNG를 연료로 사용하여 엔진이나 터빈 등의 수요처를 구동하는 LNG 연료공급 방식이 사용되고 있으며, LNG는 청정연료이고 매장량도 석유보다 풍부하기 때문에, 수요처의 연료로 LNG를 사용하는 방식은 LNG 운반선 외의 다른 선박에도 적용되고 있다.
그러나 아직까지는 디젤과 같은 오일 연료를 이용하는 종래의 경우와 대비할 때, 가스 연료인 LNG를 이용하는 경우에서 LNG 운반선에 의해 LNG를 수송하는 도중에 LNG가 LNG 액화가스저장탱크 내에서 지속적으로 기화되어 LNG 액화가스저장탱크 내에 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 발생하고, 발생된 증발가스는 액화가스저장탱크 내의 압력을 증가시키며 선박의 요동에 따라 액화가스의 유동을 가속시켜 구조적인 문제를 야기시킬 수 있기 때문에 증발가스의 발생을 억제할 필요가 있는 등 해결해야 하는 문제들이 다수 존재하는 상황이어서, 청정연료인 LNG를 이용하여 선박 내의 수요처에 공급하는 기술에 대해 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있다.
기존 X-DF 엔진용 연료공급 시스템은, 증발가스압축유닛 전단에서 자연기화증발가스와 저압연료펌프로 가압된 강제기화증발가스가 합쳐져 X-DF 엔진으로 공급하고, 감압을 통해 DFDE로 공급하는 시스템이거나, 증발가스압축유닛 후단에서 증발가스압축유닛으로 가압된 자연기화증발가스와 고압연료펌프로 가압된 강제기화증발가스가 합쳐져 X-DF 엔진으로 공급하고, 감압을 통해 DFDE으로 공급하는 시스템이 적용되었다.
전자의 연료공급 시스템은 증발가스압축유닛이 자연기화증발가스량보다 크게 용량이 산정이 되어 증발가스압축유닛의 설치 비용 상승의 원인이 된다. 또한, 최근 소용량 연료펌프를 제거하고 대용량 스프레이 펌프(spray pump)를 연료 공급에 사용하고 있어 사용 연료량에 비해 많은 유량이 액화가스 저장탱크로 회수되어 액화가스 저장탱크의 열유입에 기여하고 전력소모량 상승을 유발한다. 또한, DFDE에 공급할 때에도 항상 증발가스압축유닛을 가동하여 전력 소모가 크고 감압밸브를 통해 감압을 하여야 하므로 에너지가 낭비되는 단점이 있다.
후자의 연료공급 시스템은 강제기화증발가스를 X-DF 엔진에 직접 공급하므로 증발가스압축유닛의 설치 비용 절감 효과가 있으나, 고압연료펌프(high pressure fuel gas pump)가 적용되어 펌프 설치 비용 상승을 유발한다. 또한 연료공급펌프 외에 별도의 스프레이 펌프(spray pump)의 적용이 필요하여 펌프 설치 비용이 더욱 상승하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 액화가스저장탱크에 저장된 액화가스를 연료로 사용하는 선박에서, 액화가스저장탱크 내에 있는 기존의 고압 및 저압 연료공급 펌프 대신 스프레이펌프로 연료를 공급할 수 있도록 구성함으로써, 펌프 설치 비용을 절감할 수 있도록 하는 연료공급 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 제1연료공급라인에 마련되는 제1,2증발가스압축유닛 사이에 강제기화증발가스가 합류되도록 구성함으로써, 강제기화증발가스가 합류되는 지점의 상류에 위치되는 제1증발가스압축유닛에 강제기화증발가스 공급량이 없어, 제1증발가스압축유닛의 용량 축소 및 전력과 설치비를 절감할 수 있도록 하는 연료공급 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 스프레이펌프로 연료를 공급하도록 하고, 강제기화증발가스가 DFDE로 공급되도록 구성함으로써, 선박 정지 시에 제1,2증발가스압축유닛의 사용 없이도 스프레이펌프의 토출압만으로 DFDE에 직접 연료 공급이 가능할 수 있어, 제1,2증발가스압축유닛의 전력 소모량을 절감할 수 있고, DFDE에 직접 공급 시 감압밸브가 필요하지 않아 불필요한 에너지 낭비를 줄일 수 있도록 하는 연료공급 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 강제기화증발가스가 합류되는 지점의 하류에 위치되는 제2증발가스압축유닛의 유입부에 연료 공급을 위해 스프레이펌프의 토출압을 8bar로 상승하면 펌프 유량 감소로 액화가스저장탱크로의 회수량이 감소하여, 액화가스저장탱크 내에서 증발가스의 발생량을 줄일 수 있도록 하는 연료공급 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 연료공급 시스템은, 액화가스저장탱크로부터 제1수요처까지 연결되는 제1연료공급라인; 상기 제1연료공급라인에 마련되며, 상기 액화가스저장탱크에서 자연기화된 증발가스를 다단의 압축기로 압축하여 상기 제1수요처에 연료로 공급하는 증발가스압축부; 상기 액화가스저장탱크의 내부에 설치되어 제2연료공급라인을 통해 외부로 배출되는 액화가스를 가압하는 펌프; 및 상기 제2연료공급라인에 마련되며, 상기 펌프로부터 이송되는 상기 액화가스를 강제로 기화시키는 강제기화기를 포함하고, 상기 강제기화기에서 강제기화된 증발가스는, 상기 제2연료공급라인을 통해 상기 증발가스압축부의 중간단에 합류되어 상기 제1수요처에 연료로 공급되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 제2수요처를 더 포함하고, 상기 제2수요처는, 상기 제2연료공급라인에 연결되어 상기 강제기화된 증발가스를 연료로 하여 동력을 발생시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 제1수요처는, 10bar 내지 20bar 범위의 저압에서 구동하는 XDF 엔진이고, 상기 제2수요처는, 6bar 내지 8bar 범위의 저압에서 구동하는 DFDE일 수 있다.
구체적으로, 상기 제2수요처는, 상기 증발가스압축부의 사용 없이 상기 펌프의 토출압으로 직접 연료를 공급받아 동력을 발생시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 증발가스압축부는, 상기 강제기화된 증발가스가 합류되는 지점을 기점으로 상류에 마련되며, 적어도 하나의 압축기로 구성되는 제1증발가스압축유닛; 및 상기 강제기화된 증발가스가 합류되는 지점을 기점으로 하류에 마련되며, 적어도 하나의 압축기로 구성되는 제2증발가스압축유닛을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1증발가스압축유닛은, 최종 토출압이 상기 펌프의 토출압과 유사한 범위로 설정하고, 상기 제2증발가스압축유닛은, 최종 토출압이 상기 제1수요처에서 요구하는 압력 범위로 설정할 수 있다.
구체적으로, 상기 제2연료공급라인에 마련되고, 상기 강제기화기에서 공급되는 상기 강제기화된 증발가스를 액상과 기상으로 상분리시키는 기액분리기; 및 상기 제2연료공급라인에 마련되고, 상기 기액분리기로부터 공급되는 상기 강제기화된 증발가스를 상기 제2수요처에서 요구하는 온도로 가열시키는 히터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 선박은, 상기에 기재된 연료공급 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 연료공급 시스템 및 이를 포함하는 선박은, 액화가스저장탱크에 저장된 액화가스를 연료로 사용하는 선박에서, 액화가스저장탱크 내에 있는 기존의 고압 및 저압 연료공급 펌프 대신 스프레이펌프로 연료를 공급할 수 있도록 구성함으로써, 펌프 설치 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 연료공급 시스템 및 이를 포함하는 선박은, 제1연료공급라인에 마련되는 제1,2증발가스압축유닛 사이에 강제기화증발가스가 합류되도록 구성함으로써, 강제기화증발가스가 합류되는 지점의 상류에 위치되는 제1증발가스압축유닛에 강제기화증발가스 공급량이 없어, 제1증발가스압축유닛의 용량 축소 및 전력과 설치비를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 연료공급 시스템 및 이를 포함하는 선박은, 스프레이펌프로 연료를 공급하도록 하고, 강제기화증발가스가 DFDE로 공급되도록 구성함으로써, 선박 정지 시에 제1,2증발가스압축유닛의 사용 없이도 스프레이펌프의 토출압만으로 DFDE에 직접 연료 공급이 가능할 수 있어, 제1,2증발가스압축유닛의 전력 소모량을 절감할 수 있고, DFDE에 직접 공급 시 감압밸브가 필요하지 않아 불필요한 에너지 낭비를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 연료공급 시스템 및 이를 포함하는 선박은, 강제기화증발가스가 합류되는 지점의 하류에 위치되는 제2증발가스압축유닛의 유입부에 연료 공급을 위해 스프레이펌프의 토출압을 8bar로 상승하면 펌프 유량 감소로 액화가스저장탱크로의 회수량이 감소하여, 액화가스저장탱크 내에서 증발가스의 발생량을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료공급 시스템의 개념도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 참고로 본 명세서에서 가스는 LNG는 물론 비등점이 상온보다 낮아 저장을 위해 강제로 액화되며 발열량을 갖는 LPG, 에틸렌, 암모니아 등과 같이 일반적으로 액체 상태로 보관되는 모든 물질을 포괄하는 의미로 사용될 수 있다.
또한, 가스는 액화가스, 자연기화된 증발가스, 강제기화된 증발가스, 잉여 증발가스를 포괄할 수 있다.
다만, 증발가스는 기체 상태의 증발가스뿐만 아니라 액화된 증발가스를 포함하는 의미일 수 있고, 액화가스는 액체 상태의 액화가스뿐만 아니라 기화된 액화가스를 포함하는 의미일 수 있다.
본 발명은 이하에서 설명하는 실시예에 따른 연료공급 시스템(1)이 구비되는 선박(S)을 포함하며, 이때 선박(S)은 가스 운반선, 가스가 아닌 화물이나 사람을 운반하는 상선, FSRU, FLNG, Bunkering vessel, 해양플랜트 등을 모두 포함하는 개념임을 알려둔다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료공급 시스템의 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료공급 시스템(1)은, 액화가스저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 연료로 사용하는 선박(S)에서, 액화가스저장탱크(10) 내부에 자연적으로 발생하는 자연기화증발가스 및/또는 액화가스를 강제기화시킨 강제기화증발가스를 처리하도록 구비될 수 있다.
연료공급 시스템(1)은, 액화가스저장탱크(10), 제1수요처(20a), 제2수요처(20b), 펌프(30), 강제기화기(40), 기액분리기(50), 히터(60), 증발가스압축부(70)를 포함할 수 있다.
액화가스저장탱크(10)는, 액화가스를 저장할 수 있다. 액화가스저장탱크(10)의 내부에 저장된 액화가스와, 내부에 자연적으로 발생되는 자연기화증발가스는 제1,2수요처(20a, 20b)의 연료로 사용될 수 있다.
액화가스저장탱크(10) 내부에 자연기화된 증발가스는, 증발가스압축부(70)가 마련되는 제1연료공급라인(L1)을 통해 제1수요처(20a)에 공급될 수 있다. 제1연료공급라인(L1)은, 액화가스저장탱크(10)로부터 제1수요처(20a)까지 연결될 수 있다.
또한, 액화가스저장탱크(10)에 저장되어 연료로 사용되는 액화가스는, 펌프(30), 강제기화기(40), 기액분리기(50), 히터(60)가 마련되는 제2연료공급라인(L2)을 통해 제1수요처(20a) 및/또는 제2수요처(20b)에 공급될 수 있다.
상기한 제1연료공급라인(L1) 및 제2연료공급라인(L2)에는 액화가스 또는 증발가스의 유량을 조절하는 밸브(도시하지 않음)가 다수 마련될 수 있으며, 또한 액화가스 또는 증발가스가 역류되는 것을 방지하기 위한 체크밸브(도시하지 않음)가 다수 마련될 수 있음은 물론이다.
액화가스저장탱크(10)에서 제1,2수요처(20a, 20b)의 연료로 공급되는 액화가스는, 후술함에 의해 밝혀지겠지만, 제1수요처(20a)로 공급될 경우 증발가스압축부(70)의 중간단에 공급되고, 제2수요처(20b)로 공급될 경우, 감압밸브를 필요로 하지 않는다. 이러한 액화가스는 제1,2수요처(20a, 20b)에 공급되기 전에 강제기화기(40)에 의해 강제 기화됨은 물론이고, 제2수요처(20b)에 공급되기 전에 히터(60)를 가동하여 제2수요처(20b)에서 요구하는 온도가 되도록 함은 물론이다.
본 실시예는 액화가스저장탱크(10) 내부에서 자연적으로 발생하는 증발가스가 제1수요처(20a)에서 요구하는 연료량보다 많거나 일시적으로 많이 발생할 경우, 제1연료공급라인(L1)의 일부분으로부터 재액화장치(도시하지 않음)를 통해 액화가스저장탱크(10)로 회수할 수 있음은 물론이다.
또한, 본 실시예는 액화가스저장탱크(10)에 저장된 액화가스가 제1,2수요처(20a, 20b)에서 요구하는 연료량보다 많을 경우 펌프(30)와 강제기화기(40) 사이의 제2연료공급라인(L2)으로부터 분지되는 액화가스회수라인(L3)을 통해 액화가스저장탱크(10)로 회수할 수 있다.
수요처(20)는, 선박(S)의 추진 혹은 발전을 위해 설치되는 엔진 등의 장치를 의미할 수 있으며, 예를 들어 MEGI 엔진, XDF 엔진, DFDE에 포함된 DF 엔진, DF 보일러 엔진, 터빈 엔진, 발전 엔진 등일 수 있다. 본 실시예에서는, 수요처(20)로서 제1,2수요처(20a, 20b)가 적용되는 경우를 예로서 설명하며, 이때 제1수요처(20a)는 선박(S)의 추진을 위해 설치되는 XDF 엔진이고, 제2수요처(20b)는 발전을 위해 설치되는 DFDE일 수 있다.
제1수요처(20a)는, 액화가스저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 강제기화시켜 발생되는 강제기화된 증발가스나, 액화가스저장탱크(10) 내에서 액화가스가 자연기화되어 발생되는 자연기화된 증발가스를 연료로 하여 동력을 발생시킬 수 있다. 여기서, 강제기화된 증발가스는 제2연료공급라인(L2)을 통해 증발가스압축부(70)의 중간단에 합류될 수 있다.
본 실시예에서 제1수요처(20a)는, 메탄가를 조절할 필요가 있으면서 10bar 내지 20bar 범위의 저압에서 구동하는 종류의 저압엔진인 XDF 엔진일 수 있다. 이러한 XDF 엔진을 적용함으로 인해, 본 실시예에서는 증발가스압축부(70)로 다단의 저압압축기(LD Compressor)가 적용되며, 메탄가 조절 기능을 하는 기액분리기(50)가 적용된다.
본 실시예에서는 제1수요처(20a)로 XDF 엔진을 적용하는 경우를 설명하지만, 이에 한정하지 않고 저압에서 구동하는 다른 저압엔진도 적용할 수 있음은 물론이다.
제2수요처(20b)는, 제2연료공급라인(L2)에 연결되며, 액화가스저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 강제기화시켜 발생되는 강제기화된 증발가스를 연료로 하여 동력을 발생시킬 수 있다.
본 실시예에서 제2수요처(20a)는, 6bar 내지 8bar 범위의 저압에서 구동하는 종류의 DF 엔진, DF 보일러 엔진, 터빈 엔진, 발전 엔진 등을 포함하는 DFDE일 수 있다.
상기한 제2수요처(20b)는, 선박 정지 시에는 증발가스압축부(70)의 사용 없이도 펌프(30)의 토출압만으로 직접 연료를 공급받아 동력을 발생시킬 수 있다.
펌프(30)는, 액화가스저장탱크(10)의 내부에 설치되어 제2연료공급라인(L2)을 통해 외부로 배출되는 액화가스를 가압할 수 있다. 펌프(30)는, 액화가스저장탱크(10)의 저면까지 연장되는 제2연료공급라인(L2)에 설치될 수 있다.
펌프(30)는, 액화가스를 압축하여 이송하기 위한 스프레이펌프일 수 있다.
펌프(30)에 의해 압축된 액화가스는, 강제기화기(40), 기액분리기(50), 히터(60)를 거쳐, 증발가스압축부(70) 중간단에 합류되어 자연기화증발가스와 함께 XDF 엔진인 제1수요처(20a)의 연료로 공급되거나, DFDE인 제2수요처(20b)의 연료로 공급될 수 있다.
펌프(30)는, DFDE에서 요구하는 압력 예를 들어, 6bar 내지 8bar의 토출압으로 액화가스를 증발가스압축부(70) 중간단에 합류 또는 DFDE인 제2수요처(20b)에 직접 공급할 수 있다.
본 실시예에서, 펌프(30)로 스프레이펌프가 적용될 수 있으며, 스프레이펌프는 공급 유량이 감소하면 토출 압력이 높아지는 특성이 있으므로, 토출압을 6bar 내지 8bar로 상승하면 펌프 유량 감소로 액화가스회수라인(L3)을 통해 액화가스저장탱크(10)로의 회수량이 감소하여 액화가스저장탱크(10) 내에서 증발가스의 발생량을 줄일 수 있다. 스프레이펌프를 사용하는 기존 연료공급 시스템에서는 스프레이펌프의 토출압을 4bar로 하였기 때문에 회수되는 액화가스의 사용 연료량에 비해 많은 유량이 액화가스 저장탱크로 회수되어 액화가스 저장탱크의 열유입에 기여하고 전력소모량 상승을 유발하는 문제가 있었다.
강제기화기(40)는, 제2연료공급라인(L2)에 마련될 수 있으며, 펌프(30)로부터 이송되는 액화가스를 강제로 기화시킬 수 있다.
강제기화기(40)에서 액화가스를 강제 기화하여 얻어지는 강제기화된 증발가스는, 기액분리기(50)를 거쳐 증발가스압축부(70)의 중간단에 합류될 수 있다.
본 실시예에서 강제기화기(40)는, 제1수요처(20a)가 10bar 내지 20bar 범위의 저압에서 구동하는 종류의 저압엔진인 XDF 엔진이고, 제2수요처(20b)가 6bar 내지 8bar 범위의 저압에서 구동하는 종류의 DF 엔진, DF 보일러 엔진, 터빈 엔진, 발전 엔진 등을 포함하는 DFDE이고, 증발가스압축부(70)가 저압압축기(LD Compressor)이므로, 저압기화기(LP Vaporizer)일 수 있다.
기액분리기(50)는, 제2연료공급라인(L2)에 마련될 수 있으며, 강제기화기(40)에서 공급되는 강제기화증발가스를 액상과 기상으로 상분리시켜, 메탄가가 조절되고 액상이 제거된 기상의 증발가스만 증발가스압축부(70)로 합류되도록 하거나, 증발가스압축부(70)를 통하지 않고 제2수요처(20b)로 직접 공급될 수 있도록 한다.
상기한 기액분리기(50)에는, 증발가스로부터 상분리된 액상의 증발가스, 즉 액화가스가 채워지게 되는데, 채워진 액화가스는 도시하지 않았지만 액화가스저장탱크(10)로 회수될 수 있음은 물론이다.
히터(60)는, 제2연료공급라인(L2)에 마련될 수 있으며, 기액분리기(50)로부터 공급되는 기상의 강제기화증발가스를 제2수요처(20b)에서 요구하는 온도로 가열시킬 수 있다.
히터(60)는, DFDE인 제2수요처(20b)에 연료로 공급할 때 작동될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
증발가스압축부(70)는, 연료로서의 증발가스를 제1수요처(20a)에 공급하기 위해 설치되는 가압장치를 의미할 수 있으며, 예를 들어 원심형 압축기, 스크류형 압축기, 왕복동형 압축기 등일 수 있다. 이러한 증발가스압축부(70)는, 복수의 압축기(도시하지 않음)가 다단으로 구성될 수 있다.
증발가스압축부(70)는, 제1연료공급라인(L1)에 마련되어, 액화가스저장탱크(10) 내에서 액화가스가 자연기화되어 발생되는 자연기화된 증발가스를 제1수요처(20a)의 요구압력에 대응되도록 압축하거나, 이에 더하여 기액분리기(50)로부터 공급되는 강제기화증발가스를 중간단에 합류시켜 제1수요처(20a)의 요구압력에 대응되도록 압축할 수 있다. 증발가스압축부(70)는, 강제기화증발가스가 합류되는 지점을 기점으로 제1,2증발가스압축유닛(70a, 70b)으로 구분될 수 있다.
증발가스압축부(70)는, 제1수요처(20a)가 XDF 엔진인 경우, 직렬 6단 압축기 혹은 직렬 2단 압축기로 구성될 수 있으며, 이때 최종 토출압은 10bar 내지 20bar의 범위일 수 있다. 증발가스압축부(70)는, 제1수요처(20a)가 저압엔진인 XDF 엔진이므로, 다단의 저압압축기(LD Compressor)가 적용될 수 있다.
본 실시예에서는 증발가스압축부(70)가 직렬 6단 압축기 혹은 직렬 2단 압축기로 설명하지만, 이에 한정되지 않고 증발가스압축부(70)가 병렬로도 가능하고 4단, 5단 등 다단의 압축기로 구성하는 것도 포함할 수 있음은 물론이다.
증발가스압축부(70)를 이루는 다단의 압축기 사이에는 냉각기(도시하지 않음)가 마련될 수 있다. 냉각기는 상류의 압축기에 의해 상승된 증발가스의 온도를 낮추어 하류의 압축기의 작동을 용이하게 할 수 있게 한다.
상기한 바와 같이, 증발가스압축부(70)는 중간단에 기액분리기(50)로부터 공급되는 강제기화증발가스가 합류되는데, 직렬 6단 압축기로 구성될 경우, 제1증발가스압축유닛(70a)은 강제기화증발가스가 합류되는 지점을 기점으로 상류에 마련되며 1단 내지 3단의 압축기로 구성될 수 있고, 제2증발가스압축유닛(70b)은 강제기화증발가스가 합류되는 지점을 기점으로 하류에 마련되고, 4단 내지 6단의 압축기로 구성될 수 있다.
또한, 증발가스압축부(70)가 직렬 2단 압축기로 구성될 경우, 제1증발가스압축유닛(70a)은 강제기화증발가스가 합류되는 지점을 기점으로 상류에 마련되며 1단의 압축기로 구성될 수 있고, 제2증발가스압축유닛(70b)은 강제기화증발가스가 합류되는 지점을 기점으로 하류에 마련되고, 2단의 압축기로 구성될 수 있다.
적어도 하나의 압축기로 구성되는 제1증발가스압축유닛(70a)은, 최종 토출압이 펌프(30)의 토출압과 동일 또는 유사한 6bar 내지 8bar의 범위로 설정할 수 있다.
또한, 적어도 하나의 압축기로 구성되는 제2증발가스압축유닛(70b)은, 최종 토출압이 전술한 바와 같이 제1수요처(20a)에서 요구하는 압력인 10bar 내지 20bar의 범위로 설정할 수 있다.
제1,2증발가스압축유닛(70a, 70b) 사이에 강제기화증발가스가 합류되므로 인하여, 상류에 위치되는 제1증발가스압축유닛(70a)에 강제기화증발가스 공급량이 없어, 제1증발가스압축유닛(70a)은 기존 대비 용량 축소가 가능하며, 제2증발가스압축유닛(70b)은 기존 대비 상온 압축기 재질로 변경 가능하다.
이와 같이 본 실시예는, 액화가스저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 연료로 사용하는 선박(S)에서, 액화가스저장탱크(10) 내에 있는 기존의 고압 및 저압 연료공급 펌프 대신 스프레이펌프(30)로 연료를 공급할 수 있도록 구성함으로써, 펌프 설치 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 실시예는, 제1연료공급라인(L1)에 마련되는 제1,2증발가스압축유닛(70a, 70b) 사이에 강제기화증발가스가 합류되도록 구성함으로써, 강제기화증발가스가 합류되는 지점의 상류에 위치되는 제1증발가스압축유닛(70a)에 강제기화증발가스 공급량이 없어, 제1증발가스압축유닛(70a)의 용량 축소 및 전력과 설치비를 절감할 수 있다.
또한, 본 실시예는, 스프레이펌프(30)로 연료를 공급하도록 하고, 강제기화증발가스가 DFDE로 공급되도록 구성함으로써, 선박(S) 정지 시에 제1,2증발가스압축유닛(70a, 70b)의 사용 없이도 스프레이펌프(30)의 토출압만으로 DFDE에 직접 연료 공급이 가능할 수 있어, 제1,2증발가스압축유닛(70a, 70b)의 전력 소모량을 절감할 수 있고, DFDE에 직접 공급 시 감압밸브가 필요하지 않아 불필요한 에너지 낭비를 줄일 수 있다.
또한, 본 실시예는, 강제기화증발가스가 합류되는 지점의 하류에 위치되는 제2증발가스압축유닛(70b)의 유입부에 연료 공급을 위해 스프레이펌프(30)의 토출압을 8bar로 상승하면 펌프 유량 감소로 액화가스저장탱크로의 회수량이 감소하여, 액화가스저장탱크(10) 내에서 증발가스의 발생량을 줄일 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출 가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 연료공급 시스템 10: 액화가스저장탱크
20a: 제1수요처 20b: 제2수요처
30: 펌프 40: 강제기화기
50: 기액분리기 60: 히터
70: 증발가스압축부 70a: 제1증발가스압축유닛
70b: 제2증발가스압축유닛 L1: 제1연료공급라인
L2: 제2연료공급라인 L3: 액화가스회수라인
S: 선박

Claims (8)

  1. 액화가스저장탱크로부터 제1수요처까지 연결되는 제1연료공급라인;
    상기 제1연료공급라인에 마련되며, 상기 액화가스저장탱크에서 자연기화된 증발가스를 다단의 압축기로 압축하여 상기 제1수요처에 연료로 공급하는 증발가스압축부;
    상기 액화가스저장탱크의 내부에 설치되어 제2연료공급라인을 통해 외부로 배출되는 액화가스를 가압하는 펌프; 및
    상기 제2연료공급라인에 마련되며, 상기 펌프로부터 이송되는 상기 액화가스를 강제로 기화시키는 강제기화기를 포함하고,
    상기 강제기화기에서 강제기화된 증발가스는,
    상기 제2연료공급라인을 통해 상기 증발가스압축부의 중간단에 합류되어 상기 제1수요처에 연료로 공급되고,
    상기 증발가스압축부는,
    상기 강제기화된 증발가스가 합류되는 지점을 기점으로 상류에 적어도 하나의 압축기로 구성되며, 최종 토출압이 상기 펌프의 토출압과 유사한 범위로 설정되는 제1증발가스압축유닛; 및
    상기 강제기화된 증발가스가 합류되는 지점을 기점으로 하류에 적어도 하나의 압축기로 구성되며, 최종 토출압이 상기 제1수요처에서 요구하는 압력 범위로 설정되는 제2증발가스압축유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료공급 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    제2수요처를 더 포함하고,
    상기 제2수요처는, 상기 제2연료공급라인에 연결되어 상기 강제기화된 증발가스를 연료로 하여 동력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 연료공급 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1수요처는, 10bar 내지 20bar 범위의 저압에서 구동하는 XDF 엔진이고,
    상기 제2수요처는, 6bar 내지 8bar 범위의 저압에서 구동하는 DFDE인 것을 특징으로 하는 연료공급 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제2수요처는,
    상기 증발가스압축부의 사용 없이 상기 펌프의 토출압으로 직접 연료를 공급받아 동력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 연료공급 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제2연료공급라인에 마련되고, 상기 강제기화기에서 공급되는 상기 강제기화된 증발가스를 액상과 기상으로 상분리시키는 기액분리기; 및
    상기 제2연료공급라인에 마련되고, 상기 기액분리기로부터 공급되는 상기 강제기화된 증발가스를 상기 제2수요처에서 요구하는 온도로 가열시키는 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료공급 시스템.
  8. 제1항 내지 제4항, 제7항 중 어느 한 항에 따른 상기 연료공급 시스템이 구비되는 것을 특징으로 하는 선박.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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