KR102361518B1 - 선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법 - Google Patents

선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102361518B1
KR102361518B1 KR1020150038050A KR20150038050A KR102361518B1 KR 102361518 B1 KR102361518 B1 KR 102361518B1 KR 1020150038050 A KR1020150038050 A KR 1020150038050A KR 20150038050 A KR20150038050 A KR 20150038050A KR 102361518 B1 KR102361518 B1 KR 102361518B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
bog
boil
storage tank
compressors
Prior art date
Application number
KR1020150038050A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160112387A (ko
Inventor
제창호
정인돈
이제명
윤상득
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 KR1020150038050A priority Critical patent/KR102361518B1/ko
Publication of KR20160112387A publication Critical patent/KR20160112387A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102361518B1 publication Critical patent/KR102361518B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B63B25/16—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed heat-insulated
    • 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
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/14—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven relating to internal-combustion engines
    • 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
    • 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
    • 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
    • F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
    • F17C5/02—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures for filling with liquefied gases
    • 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
    • F17C6/00—Methods and apparatus for filling vessels not under pressure with liquefied or solidified gases
    • 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
    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F17C9/02—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B63J2099/001—Burning of transported goods, e.g. fuel, boil-off or refuse
    • B63J2099/003—Burning of transported goods, e.g. fuel, boil-off or refuse of cargo oil or fuel, or of boil-off gases, e.g. for propulsive purposes
    • 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
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/032—Hydrocarbons
    • F17C2221/033—Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
    • 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
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146—Two-phase
    • F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F17C2223/0161—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG
    • 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
    • F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/01—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2225/0146—Two-phase
    • F17C2225/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F17C2225/0161—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG
    • 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
    • F17C2227/0171—Arrangement
    • F17C2227/0185—Arrangement comprising several pumps or 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
    • F17C2227/0337—Heat exchange with the fluid by cooling
    • F17C2227/0339—Heat exchange with the fluid by cooling using the same 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
    • 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
    • F17C2227/0337—Heat exchange with the fluid by cooling
    • F17C2227/0358—Heat exchange with the fluid by cooling by expansion
    • 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
    • F17C2265/01—Purifying the fluid
    • F17C2265/015—Purifying the fluid by separating
    • F17C2265/017—Purifying the fluid by separating different phases of a same 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
    • F17C2265/03—Treating the boil-off
    • F17C2265/032—Treating the boil-off by recovery
    • F17C2265/033—Treating the boil-off by recovery with cooling
    • 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
    • F17C2265/032—Treating the boil-off by recovery
    • F17C2265/037—Treating the boil-off by recovery with pressurising
    • 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
    • F17C2265/032—Treating the boil-off by recovery
    • F17C2265/038—Treating the boil-off by recovery with expanding
    • 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
    • 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
    • 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

Abstract

선박에 설치된 액화천연가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 재액화하기 위하여 증발가스를 냉각 유체로 사용하는 재액화 장치가 개시된다.
상기 선박용 증발가스 재액화 장치는, 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 다단계로 압축시키는 다수개의 압축기; 상기 다수개의 압축기 후단에 각각 설치되어 증발가스의 온도를 낮추는 다수개의 냉각기; 상기 다수개의 압축기에 의해 압축된 증발가스와 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 열교환시키는 자가열교환기; 상기 자가열교환기를 통과한 압축된 증발가스의 압력을 낮추는 감압장치; 상기 감압장치를 통과하며 재액화된 증발가스와 기체상태로 남아있는 증발가스를 분리하는 기액분리기; 및 상기 기액분리기 내부에 설치되어, 상기 기액분리기에 의해 분리된 기체상태의 증발가스에 액화천연가스를 분사하는 분사기;를 포함한다.

Description

선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법{BOG Re-liquefaction Apparatus and Method for Vessel}
본 발명은 선박에 적용되는 액화천연가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스의 재액화 장치 및 방법에 관한 것이다.
천연가스는 통상 액화되어 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas) 상태로 원거리에 걸쳐 수송된다. 액화천연가스는 천연가스를 대략 상압 -163℃ 근처의 극저온으로 냉각하여 얻어지는 것으로, 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭적으로 감소되므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
액화천연가스 저장탱크를 단열하여도 외부의 열을 완벽하게 차단시키는데에는 한계가 있고, 액화천연가스 내부로 전달되는 열에 의해 액화천연가스는 저장탱크 내에서 지속적으로 기화하게 된다. 저장탱크 내부에서 기화된 액화천연가스를 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)라고 한다.
증발가스의 발생으로 인하여 저장탱크의 압력이 설정된 안전압력 이상이 되면, 증발가스는 안전밸브를 통하여 저장탱크의 외부로 배출된다. 저장탱크 외부로 배출된 증발가스는 선박의 연료로 사용되거나 재액화되어 다시 저장탱크로 돌려보내진다.
한편, 일반적으로 선박에 사용되는 엔진 중 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 엔진으로 DF(Dual Fuel)엔진 및 ME-GI엔진이 있다.
DF엔진은, 4행정으로 구성되며, 비교적 저압인 6.5bar 정도의 압력을 가지는 천연가스를 연소공기 입구에 주입하여, 피스톤이 올라가면서 압축을 시키는 오토 사이클(Otto Cycle)을 채택하고 있다.
ME-GI엔진은, 2행정으로 구성되며, 300bar 부근의 고압 천연가스를 피스톤의 상사점 부근에서 연소실에 직접 분사하는 디젤 사이클(Diesel Cycle)을 채택하고 있다. 최근에는 연료 효율 및 추진 효율이 더 좋은 ME-GI엔진에 대한 관심이 커지고 있는 추세이다.
증발가스의 재액화 효율을 높이기 위해서는, 증발가스가 자가열교환기로 보내지기 전에 증발가스의 온도를 최대한 낮추는 것이 바람직하다. 따라서, 기존의 선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법에 의하면, 저장탱크로부터 배출되는 증발가스의 온도가 높아지지 않도록 특별한 보온 조치를 했으며, 증발가스의 보온 조치로 인해 많은 비용과 현장 작업이 필요하였다.
본 발명은, 초기 구동시부터 기액분리기 내부에 액화천연가스를 분사하여 자가열교환기로 보내지는 증발가스의 온도를 낮추는, 선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박에 설치된 액화천연가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 재액화하기 위하여 증발가스를 냉각 유체로 사용하는 재액화 장치에 있어서, 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 다단계로 압축시키는 다수개의 압축기; 상기 다수개의 압축기 후단에 각각 설치되어 증발가스의 온도를 낮추는 다수개의 냉각기; 상기 다수개의 압축기에 의해 압축된 증발가스와 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 열교환시키는 자가열교환기; 상기 자가열교환기를 통과한 압축된 증발가스의 압력을 낮추는 감압장치; 상기 감압장치를 통과하며 재액화된 증발가스와 기체상태로 남아있는 증발가스를 분리하는 기액분리기; 및 상기 기액분리기 내부에 설치되어, 상기 기액분리기에 의해 분리된 기체상태의 증발가스에 액화천연가스를 분사하는 분사기;를 포함하는, 선박용 증발가스 재액화 장치가 제공된다.
상기 분사기는 상기 저장탱크로부터 액화천연가스를 공급받을 수 있다.
상기 분사기는 상기 선박용 증발가스 재액화 장치의 구동 초기부터 액화천연가스를 분사할 수 있다.
상기 다수개의 압축기 중 일부 압축기만을 통과한 증발가스의 일부를 DF엔진으로 보낼 수 있다.
상기 다수개의 압축기 중 일부 압축기만을 통과한 증발가스의 일부를 가스연소장치로 보낼 수 있다.
상기 다수개의 압축기를 모두 통과한 증발가스의 일부는 ME-GI엔진에 공급하고, 나머지 일부는 상기 자가열교환기로 보낼 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박에 설치된 액화천연가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 재액화하기 위하여 증발가스를 냉각 유체로 사용하는 재액화 방법에 있어서, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스는 압축된 후, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스와 열교환되고, 상기 압축된 후 열교환 된 증발가스는 감압되어 일부가 재액화되고, 상기 일부 재액화된 증발가스와 기체상태로 남아있는 증발가스는 분리되어 상기 기체상태로 남아있는 증발가스에는 상기 저장탱크로부터 배출된 액화천연가스가 분사되고, 상기 일부 재액화된 증발가스는 저장탱크로 되돌려 보내지고, 상기 저장탱크로부터 배출된 액화천연가스가 분사된 기체상태의 증발가스는, 상기 저장탱크로부터 배출된 후 압축된 증발가스와 열교환되는, 선박용 증발가스 재액화 방법이 제공된다.
본 발명의 선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법에 의하면, 초기 구동시부터 기액분리기 내부에서 액화천연가스를 분사하므로, 자가열교환기로 보내지는 증발가스의 온도를 낮출 수 있어, 증발가스의 재액화 효율을 높일 수 있다. 또한, 증발가스의 온도를 보존하기 위한 비용 및 노력을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 증발가스 재액화 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 증발가스 재액화 방법의 개략적인 흐름도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법은 액화천연가스 화물창이 설치되는 선박 및 육상에서 다양하게 응용되어 적용될 수 있다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 증발가스 재액화 장치의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 선박용 증발가스 재액화 장치는, 액화천연가스 저장탱크(100)로부터 배출되는 증발가스를 다단계로 압축시키는 다수개의 압축기(311, 312, 313, 314, 315); 다수개의 압축기(311, 312, 313, 314, 315) 후단에 각각 설치되어 증발가스의 온도를 낮추는 다수개의 냉각기(321, 322, 323, 324, 325); 다수개의 압축기(311, 312, 313, 314, 315)에 의해 압축된 증발가스와 저장탱크(100)로부터 배출되는 증발가스를 열교환시키는 자가열교환기(200); 자가열교환기(200)를 통과한 압축된 증발가스의 압력을 낮추는 감압장치(410); 및 액화된 증발가스와 기체상태의 증발가스를 분리하는 기액분리기(500);를 포함한다.
본 실시예의 액화천연가스 저장탱크(100)는, 액화천연가스를 보관하며, 외부에서 전달되는 열에 의해 액화천연가스가 기화되어 생성되는 증발가스를 일정 압력 이상이 되면 외부로 배출시킨다. 본 실시예의 액화천연가스 저장탱크(100)는 다수개 설치될 수 있다.
본 실시예의 다수개의 압축기(311, 312, 313, 314, 315)는 액화천연가스 저장탱크(100)로부터 배출된 증발가스를 다단계로 압축시킨다. 압축된 증발가스의 일부는 엔진의 연료로 사용되고 일부는 재액화되어 다시 저장탱크(100)로 돌려보내진다. 본 실시예에서는 다섯 개의 압축기(311, 312, 313, 314, 315)를 포함하여, 다섯 단계의 압축과정을 거치는 것을 예를 들어 설명하였으나, 압축기의 개수가 한정되는 것은 아니다.
본 실시예의 다수개의 냉각기(321, 322, 323, 324, 325)는, 다수개의 압축기(311, 312, 313, 314, 315) 후단에 각각 설치되어, 압축기(311, 312, 313, 314, 315)를 통과한 후 압력뿐만 아니라 온도가 올라간 증발가스의 온도를 낮춘다.
일부 압축과정, 일례로 세 번의 압축과정을 거친 증발가스의 일부는 DF엔진에 공급된다. 또한, 다섯 번의 압축과정을 모두 거친 증발가스의 일부는 고압의 천연가스를 연료로 사용하는 ME-GI엔진에 공급되고, 다섯 번의 압축과정을 모두 거친 증발가스의 나머지 일부는 자가열교환기(200)로 보내진다.
엔진이 필요로 하는 연료의 양에 비하여 저장탱크(100)에서 발생되는 증발가스의 양이 너무 많은 경우에는, 일부 압축과정, 일례로 세 번의 압축과정을 거친 증발가스의 일부를 가스연소장치(GCU; Gas Combustion Unit)로 보내 연소시킬 수 있다.
일부 압축과정을 거친 증발가스를 DF엔진으로 보내는 라인 및 가스연소장치로 보내는 라인 상에는, 유량을 조절하는 밸브(420) 및 감압장치(410)가 설치될 수 있다. 감압장치(410)는 팽창기 또는 팽창밸브일 수 있다.
본 실시예의 자가열교환기(200)는, 액화천연가스 저장탱크(100)로부터 배출된 대략 상압, -160℃ 상태의 증발가스를, 다수개의 압축기(311, 312, 313, 314, 315)에 의해 압축된 증발가스와 열교환 시킨다. 자가열교환기(200)의 자가(Self-)는 저온의 증발가스 자체를 냉각 유체로 이용하여 고온의 증발가스와 열교환 시킨다는 의미를 가진다.
본 실시예의 감압장치(410)는, 저장탱크(100)로부터 배출된 후 다수개의 압축기(311, 312, 313, 314, 315) 및 자가열교환기(200)를 통과한 증발가스의 압력을 대략 상압 근처까지 낮춘다. 감압장치(410)는 팽창밸브 또는 팽창기일 수 있다.
본 실시예의 기액분리기(500)는, 자가열교환기(200) 및 감압장치(410)를 지나면서 일부 재액화된 증발가스와 액화되지 않고 기체상태로 남은 증발가스를 분리하여, 액화된 증발가스는 저장탱크(100)로 돌려보내고, 기체상태의 증발가스는 저장탱크(100)로부터 배출되는 증발가스와 함께 다시 자가열교환기(200)로 보낸다.
본 실시예의 기액분리기(500)는, 저장탱크(100) 내부의 액화천연가스를 공급받아 기액분리기(500) 내부에 액화천연가스를 분사하는 분사기(510)를 포함한다. 본 실시예의 분사기(510)는 선박용 증발가스 재액화 장치의 구동 초기부터 기액분리기(500) 내부에 액화천연가스를 분사하여, 기액분리기(500)로부터 배출되는 기체상태의 증발가스의 온도를 낮춤으로써, 자가열교환기(200)로 들어가는 증발가스의 온도를 낮출 수 있다.
본 실시예의 선박용 증발가스 재액화 장치는, 기액분리기(500) 내부에 설치되는 분사기(510)를 포함함으로써, 자가열교환기(200)로 들어가는 증발가스의 온도를 낮춰 재액화 효율을 높일 수 있다. 일반적으로 저장탱크로부터 증발가스가 배출되는 라인에는 증발가스의 온도를 낮추는 장치가 설치되는데, 구동 초기에는 아직 증발가스의 온도를 낮추는 장치가 완벽하게 구동되지 않아, 증발가스가 냉각되지 않은 상태로 자가열교환기로 공급되므로 열교환 효율이 크게 떨어지게 된다. 본 실시예의 선박용 증발가스 재액화 장치는 분사기(510)를 포함함으로써, 특히, 구동 초기부터 열교환 효율을 높일 수 있다는 장점이 있다.
기액분리기(500)로부터 기체상태의 증발가스를 자가열교환기(200)로 보내는 라인 상에는 감압장치(410)가 설치되어, 기액분리기(500)로부터 분리된 기체상태의 증발가스의 압력이 저장탱크(100)로부터 배출되는 증발가스의 압력과 유사하도록 조절할 수 있다. 감압장치(410)는 팽창기 또는 팽창밸브일 수 있다.
또한, 자가열교환기(200)로부터 기액분리기(500)로 증발가스를 보내는 라인; 및 기액분리기(500)로부터 분리된 재액화된 증발가스를 저장탱크(100)로 돌려보내는 라인; 상에는 유량을 조절하는 밸브(420)가 설치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 증발가스 재액화 방법의 개략적인 흐름도이다. 단일선으로 된 화살표는 압축되지 않은 상태의 천연가스(또는 증발가스)의 흐름을 나타내고, 이중선으로 된 화살표는 압축된 상태의 천연가스(또는 증발가스)의 흐름을 나타내며, 점선으로 된 화살표는 액화천연가스의 흐름을 나타낸다. 또한, '저압'의 의미는 다수개의 압축기(311, 312, 313, 314, 315) 중 일부만을 통과한 상태를 의미하고, '고압'의 의미는 다수개의 압축기(311, 312, 313, 314, 315)를 모두 통과한 상태를 의미한다.
도 2를 참조하면, 저장탱크로부터 배출된 증발가스는(S100, 이하, '배출 증발가스'라고 한다.), 자가열교환기에서 다수개의 압축기에 의해 고압으로 압축된 증발가스(이하, '압축 증발가스'라고 한다.)와 열교환 된 후(S200), 다수개의 압축기에 의해 압축된다(S300).
다수개의 압축기에 의해 저압으로 압축된 증발가스의 일부는 DF엔진(S310) 및 가스연소장치(S320)로 보내지고, 다수개의 압축기에 의해 고압으로 압축된 증발가스의 일부는 ME-GI엔진으로 보내지며(S330), 다수개의 압축기에 의해 고압으로 압축된 증발가스의 나머지 일부는 자가열교환기로 보내진다(S400).
자가열교환기로 보내진 고압으로 압축된 증발가스는, 배출 증발가스와 열교환된 후(S200) 감압장치로 보내져 압력이 낮아진다(S600). 고압으로 압축된 후 압력이 낮아진 증발가스는 일부가 재액화되는데, 기액분리기에서 재액화된 증발가스를 분리하여(S700), 재액화된 증발가스는 저장탱크로 되돌려 보내고(S710), 기체 상태로 남아있는 증발가스에는 액화천연가스를 분사하여 온도를 낮춘 후(S720), 온도가 낮아진 기체 상태의 증발가스는 다시 자가열교환기로 보낸다(S730).
한편, 저장탱크로부터 배출된 액화천연가스는(S500) 기액분리기의 분사기로 보내져, 기액분리기에서 분리된 기체 상태의 증발가스에 분사된다(S720).
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 자에 있어서 자명한 것이다.
100 : 액화천연가스 저장탱크 200 : 자가열교환기
311, 312, 313, 314, 315 : 압축기
321, 322, 323, 324, 325 : 냉각기
410 : 감압장치 420 : 밸브
500 : 기액분리기 510 : 분사기

Claims (7)

  1. 선박에 설치된 액화천연가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 재액화하기 위하여 증발가스를 냉각 유체로 사용하는 재액화 장치에 있어서,
    상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 다단계로 압축시키는 다수개의 압축기;
    상기 다수개의 압축기 후단에 각각 설치되어 증발가스의 온도를 낮추는 다수개의 냉각기;
    상기 다수개의 압축기에 의해 압축된 증발가스와 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 열교환시키는 자가열교환기;
    상기 자가열교환기를 통과한 압축된 증발가스의 압력을 낮추는 감압장치;
    상기 감압장치를 통과하며 재액화된 증발가스와 기체상태로 남아있는 증발가스를 분리하는 기액분리기; 및
    상기 기액분리기 내부에 설치되어, 상기 기액분리기에 의해 분리된 기체상태의 증발가스에 액화천연가스를 분사하는 분사기;를 포함하고,
    상기 기액분리기에서 분리된 증발가스는 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스와 함께 상기 자가열교환기로 보내지며,
    상기 분사기는 상기 재액화 장치의 구동 초기부터 상기 기액분리기 내부에 액화천연가스를 분사하는, 선박용 증발가스 재액화 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분사기는 상기 저장탱크로부터 액화천연가스를 공급받는, 선박용 증발가스 재액화 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수개의 압축기 중 일부 압축기만을 통과한 증발가스의 일부를 DF엔진으로 보내는, 선박용 증발가스 재액화 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수개의 압축기 중 일부 압축기만을 통과한 증발가스의 일부를 가스연소장치로 보내는, 선박용 증발가스 재액화 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수개의 압축기를 모두 통과한 증발가스의 일부는 ME-GI엔진에 공급하고, 나머지 일부는 상기 자가열교환기로 보내는, 선박용 증발가스 재액화 장치.
  7. 삭제
KR1020150038050A 2015-03-19 2015-03-19 선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법 KR102361518B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150038050A KR102361518B1 (ko) 2015-03-19 2015-03-19 선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150038050A KR102361518B1 (ko) 2015-03-19 2015-03-19 선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160112387A KR20160112387A (ko) 2016-09-28
KR102361518B1 true KR102361518B1 (ko) 2022-02-10

Family

ID=57101339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150038050A KR102361518B1 (ko) 2015-03-19 2015-03-19 선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102361518B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102477625B1 (ko) * 2018-09-21 2022-12-15 삼성중공업 주식회사 연료가스 공급시스템
FR3129692B1 (fr) * 2021-11-26 2023-10-27 Gaztransport Et Technigaz Système d’alimentation d’un consommateur configuré pour être alimenté en un carburant préparé à partir d’un gaz issu de l’évaporation d’un liquide cryogénique comprenant au moins du méthane

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101386543B1 (ko) * 2012-10-24 2014-04-18 대우조선해양 주식회사 선박의 증발가스 처리 시스템

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6081400U (ja) * 1983-11-09 1985-06-05 三菱重工業株式会社 ボイルオフガス回収装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101386543B1 (ko) * 2012-10-24 2014-04-18 대우조선해양 주식회사 선박의 증발가스 처리 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160112387A (ko) 2016-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2702319C2 (ru) Судно, содержащее двигатель
KR20160112388A (ko) 선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법
US10830533B2 (en) Vessel comprising engine
KR20210023540A (ko) 선박의 증발가스 재액화 시스템 및 방법
CN108025804B (zh) 包括引擎的船舶、提高重新液化及自热交换效率的方法
KR101686911B1 (ko) 선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법
EP3388325B1 (en) Vessel comprising engine
KR102361518B1 (ko) 선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법
KR101751836B1 (ko) 선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법
KR101867033B1 (ko) 선박용 증발가스 재액화 시스템 및 방법
KR102624234B1 (ko) 증발가스 재액화 시스템 및 방법
KR20160112389A (ko) 선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법
CN110446656B (zh) 用于船舶的蒸发气体再液化系统和方法
KR102291924B1 (ko) 선박
KR102632391B1 (ko) 선박의 연료 공급 시스템
KR101665495B1 (ko) 선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법
KR101884764B1 (ko) 선박
KR102654821B1 (ko) 선박용 엔진의 연료 공급 시스템 및 방법
KR101767552B1 (ko) 선박
KR102538934B1 (ko) 선박용 증발가스 재액화 시스템 및 방법
KR102654825B1 (ko) 선박용 엔진의 연료 공급 시스템
KR102176544B1 (ko) 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법
KR102664943B1 (ko) 선박용 엔진의 연료 공급 시스템 및 방법
KR101996287B1 (ko) 선박용 증발가스 재액화 시스템 및 방법
KR102510991B1 (ko) 선박용 증발가스 재액화 시스템 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant