KR102481790B1 - 연료공급시스템 - Google Patents

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Abstract

연료공급시스템이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 연료공급시스템은 벙커링선으로부터 추진선의 저장탱크로 연료를 로딩하는 과정에서 발생한 저장탱크 내부의 증발가스를 벙커링선의 재기화시스템으로 회수하는 증발가스회수라인; 재기화시스템에 의해 기화된 유체를 육상의 수요처로 공급하는 메인연료공급라인; 및 기화된 유체 중 일부를 공급받아 분출시켜 증발가스 중 일부를 흡입하여 메인연료공급라인으로 합류시키는 이젝터;를 포함한다.

Description

연료공급시스템{FUEL GAS SUPPLY SYSTEM}
본 발명은 연료공급시스템에 관한 것이다.
LNG(Liquefied Natural Gas)와 같은 액화가스를 연료로 사용하는 선박은 다양한 벙커링 방법에 의해 액화가스를 공급받을 수 있다. 벙커링 방법으로는, 탱크로리에서 선박으로 충전하는 방식, 육상용 고정식 저장탱크에서 선박으로 충전하는 방식, 터미널에서 선박으로 충전하는 방식, 해상의 벙커링선에서 추진선으로 충전하는 방식 등이 있다.
여기서 선박 대 선박 즉, 해상의 벙커링선과 추진선 간 벙커링하는 방법의 경우, 벙커링선으로부터 추진선으로 로딩설비에 의한 액화가스 로딩작업이 수행된다. 이때, 벙커링선으로부터 추진선의 저장탱크로 액화가스를 로딩하는 과정에서 추진선의 저장탱크 내부에서 증발가스가 발생하게 된다. 이 경우, 추진선의 저장탱크 압력을 조절하기 위해 증발가스를 효과적으로 처리해야 할 필요가 있다.
한편, 상술한 벙커링선과 같이 액화가스를 운반하는 선박은 재기화시스템을 구비하며, 벙커링선의 저장탱크에 저장된 액화가스를 해수, 폐열 등과 같은 열원을 이용하여 기화시켜 육상의 가스 터빈 등과 같은 수요처로 공급한다.
이때, 재기화시스템은 최종적인 육상의 수요처에서 필요로 하는 압력보다 높은 압력으로 액화가스를 기화시켜 제공하게 된다. 그리고 육상의 설비에서는 재기화시스템으로부터 고압의 가스를 공급받아 가스 터빈 등의 육상의 수요처에서 필요로 하는 압력으로 조절하기 위해 1차 또는 2차 이상의 감압을 수행하게 된다.
이러한 재기화시스템은 상술한 로딩작업 과정에서 추진선에서 발생한 증발가스를 함께 응축시켜 처리함으로써 추진선의 저장탱크 압력을 완화시킬 수 있다. 그러나, 응축기에서 처리할 수 있는 용량을 초과할 경우 재기화시스템의 효율성을 떨어뜨릴 수 있고, 추진선의 저장탱크에서 발생한 증발가스 처리에도 문제가 발생할 수 있다.
이와 관련된 기술로서, 한국등록특허 제10-0967818호(2010.06.28. 등록일)를 참조하기 바란다.
한국등록특허 제10-0967818호(2010.06.28. 등록일)
본 발명의 실시 예는 벙커링선에서 추진선으로 액화가스를 로딩하는 과정에서 발생하는 증발가스 중 일부를 이젝터를 이용하여 흡입하여 육상의 수요처의 연료로 공급함으로써, 벙커링선의 재기화시스템에서 상술한 증발가스를 처리할 경우 발생할 수 있는 과부하를 막아 시스템 효율성을 높이는 연료공급시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 벙커링선으로부터 추진선의 저장탱크로 연료를 로딩하는 과정에서 발생한 상기 저장탱크 내부의 증발가스를 상기 벙커링선의 재기화시스템으로 회수하는 증발가스회수라인; 상기 재기화시스템에 의해 기화된 유체를 육상의 수요처로 공급하는 메인연료공급라인; 및 상기 기화된 유체 중 일부를 공급받아 분출시켜 상기 증발가스 중 일부를 흡입하여 상기 메인연료공급라인으로 합류시키는 이젝터;를 포함하는 연료공급시스템이 제공될 수 있다.
상기 재기화시스템은 상기 벙커링선의 저장탱크로부터 공급받은 액화가스의 증발가스 및 상기 증발가스회수라인으로부터 공급받은 상기 로딩 과정에서 발생한 상기 추진선의 저장탱크 내부의 증발가스의 혼합물을 압축시키는 제1압축부와, 상기 벙커링선의 저장탱크로부터 공급받은 액화가스에 의해 상기 압축된 혼합물을 응축시키는 응축기와, 상기 응축된 혼합물을 고압으로 압축시키는 고압펌프와, 상기 고압으로 압축된 혼합물을 기화시키는 기화기를 포함하고, 상기 제1압축부, 응축기, 고압펌프 및 기화기는 상기 메인연료공급라인 상에 마련되고, 상기 증발가스회수라인은 상기 추진선의 저장탱크와 상기 메인연료공급라인의 상기 제1압축부 전단을 연결하고, 상기 메인연료공급라인의 상기 응축기 후단으로부터 분기되어 상기 응축된 혼합물을 상기 추진선의 저장탱크로 로딩하는 로딩라인을 더 포함할 수 있다.
상기 메인연료공급라인의 상기 기화기 후단으로부터 분기되며, 상기 기화된 혼합물 중 일부를 상기 이젝터의 구동유체로 공급하여, 상기 이젝터를 통해 고속으로 분출되도록 하는 구동유체공급라인과, 상기 증발가스회수라인으로부터 분기되며, 상기 분출되는 유체에 의해 상기 이젝터로 상기 로딩 과정에서 발생한 상기 추진선의 저장탱크 내부의 증발가스가 흡입되도록 하는 흡입라인을 더 포함할 수 있다.
상기 로딩 과정에서 발생한 상기 추진선의 저장탱크 내부의 증발가스 중 일부를 공급받아 상기 수요처의 공급조건에 맞게 압축하는 제2압축부와, 상기 흡입라인의 상기 이젝터 전단으로부터 분기되어 상기 추진선의 저장탱크 내부의 증발가스 중 일부를 상기 제2압축부를 통해 압축시켜 상기 메인연료공급라인으로 합류시키는 증발가스연료공급라인을 더 포함할 수 있다.
상기 메인연료공급라인의 상기 기화기 후단에 마련되며, 상기 기화된 혼합물을 팽창시키는 팽창기와, 상기 팽창된 유체의 온도를 상기 수요처의 공급조건에 맞게 높이는 가열기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 연료공급시스템은 벙커링선에서 추진선으로 액화가스를 로딩하는 과정에서 발생하는 증발가스 중 일부를 이젝터를 이용하여 흡입하여 육상의 수요처의 연료로 공급함으로써, 벙커링선의 재기화시스템에서 상술한 증발가스를 처리할 경우 발생할 수 있는 과부하를 막아 시스템 효율성을 높일 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 연료공급시스템을 도시한다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 연료공급시스템(100)은 벙커링선(10)으로부터 추진선(20)의 저장탱크(22)로 연료를 로딩하는 과정에서 발생한 추진선(20)의 저장탱크(22) 내부의 증발가스를 벙커링선(10)의 재기화시스템으로 회수하는 증발가스회수라인(L1)과, 재기화시스템에 의해 기화된 유체를 육상의 수요처(30)로 공급하는 메인연료공급라인(L2)과, 재기화시스템에 의해 기화된 유체 중 일부를 공급받아 분출시켜 추진선(20)의 저장탱크(22) 내부의 증발가스 중 일부를 흡입하여 메인연료공급라인(L2)으로 합류시키는 이젝터(110)를 포함한다.
여기서, 재기화시스템은 벙커링선(10)의 저장탱크(12)로부터 공급받은 액화가스의 증발가스 및 추진선(20)의 저장탱크(22) 내부의 증발가스의 혼합물을 압축시키는 제1압축부(122)와, 벙커링선(10)의 저장탱크(12)로부터 공급받은 액화가스에 의해 상술한 압축된 혼합물을 응축시키는 응축기(124)와, 응축기(124)에 의해 응축된 혼합물을 고압으로 압축시키는 고압펌프(126)와, 고압펌프(126)에 의해 고압으로 압축된 혼합물을 기화시키는 기화기(128)를 포함한다.
그리고, 벙커링선(10)의 저장탱크(12)과 수요처(30)를 연결하는 메인연료공급라인(L2)에는 상술한 제1압축부(122), 응축기(124), 고압펌프(126) 및 기화기(128)가 마련되고, 증발가스회수라인(L1)은 추진선(20)의 저장탱크(22)와 메인연료공급라인(L2)의 제1압축부(122) 전단을 연결한다.
또, 연료공급시스템(100)은 메인연료공급라인(L2)의 응축기(124) 후단으로부터 분기되어 응축기(124)에 의해 응축된 혼합물을 추진선(20)의 저장탱크(22)로 로딩하는 로딩라인(L3)을 포함한다.
또, 연료공급시스템(100)은 메인연료공급라인(L2)의 기화기(128) 후단으로부터 분기되며, 기화기(128)에 의해 기화된 유체 중 일부를 이젝터(110)의 구동유체로 공급하여, 이젝터(110)를 통해 고속으로 분출되도록 하는 구동유체공급라인(L4)과, 증발가스회수라인(L1)으로부터 분기되며, 구동유체공급라인(L4)을 통해 고속으로 분출되는 상술한 구동유체에 의해 이젝터(110)로 상술한 로딩 과정에서 발생한 추진선(20)의 저장탱크(22) 내부의 증발가스가 흡입되도록 하는 흡입라인(L5)을 포함한다.
또, 연료공급시스템(100)은 상술한 로딩 과정에서 발생한 추진선(20)의 저장탱크(22) 내부의 증발가스 중 일부를 공급받아 수요처(30)의 공급조건에 맞게 압축하는 제2압축부(140)와, 흡입라인(L5)의 이젝터(110) 전단으로부터 분기되어 추진선(20)의 저장탱크(22) 내부의 증발가스 중 일부를 제2압축부(140)를 통해 압축시켜 메인연료공급라인(L2)으로 합류시키는 증발가스연료공급라인(L6)을 포함한다.
또, 연료공급시스템(100)은 메인연료공급라인(L2)의 기화기(128) 후단에 마련되며, 기화된 유체를 팽창시키는 팽창기(132)와, 팽창된 유체의 온도를 수요처(30)의 공급조건에 맞게 높이는 가열기(134)를 포함한다.
이하, 연료공급시스템(100)의 각 구성요소 및 관련된 구성에 대해 구체적으로 설명한다.
벙커링선(10)의 저장탱크(12)는 예컨대 LPG를 저장하며, 저장탱크(12) 내부의 액화가스의 증발가스는 메인연료공급라인(L2)을 통해 재기화시스템의 제1압축부(122)로 공급되며, 저장탱크(12) 내부의 액화가스는 액화가스공급라인(L7)을 통해 응축기(124)로 공급된다.
제1압축부(122)는 벙커링선(10)의 저장탱크(12)로부터 공급받은 액화가스의 증발가스 및 상술한 로딩 과정에서 발생한 추진선(20)의 저장탱크(22) 내부의 증발가스의 혼합물을 압축시킨다. 여기서, 벙커링선(10)의 저장탱크(12)로부터 공급받은 액화가스의 증발가스는 메인연료공급라인(L2)을 통해 공급되고, 로딩 과정에서 발생한 추진선(20)의 저장탱크(22) 내부의 증발가스는 증발가스회수라인(L1)를 통해 메인연료공급라인(L2)의 제1압축부(122) 전단으로 합류되어 공급된다.
제1압축부(122)는 압축기(122a)와 냉각기(122b)가 교차로 배치된 다단 방식으로 설정된 압력에 따라 상술한 혼합물을 압축할 수 있다.
응축기(124)는 벙커링선(10)의 저장탱크(12)로부터 액화가스공급라인(L7)을 통해 공급받은 액화가스에 의해 제1압축부(122)에 의해 압축된 혼합물을 응축시킨다.
이와 같이 응축된 혼합물 중 일부는 메인연료공급라인(L2)을 통해 고압펌프(126)로 공급된다.
고압펌프(126)는 응축기(124)에 의해 응축된 혼합물을 육상의 수요처(30)의 공급조건에 맞게 고압으로 압축시킨다.
그리고 기화기(128)는 고압펌프(126)에 의해 고압으로 압축된 혼합물을 육상의 수요처(30)의 공급조건에 맞게 기화시킨다.
팽창기(132)는 메인연료공급라인(L2)의 기화기(128) 후단에 마련되며, 기화기(128)를 거쳐 기화된 유체를 팽창시키고, 가열기(134)는 팽창기(132)에 의해 팽창된 유체의 온도를 수요처(30)의 공급조건에 맞게 높여 수요처(30)로 공급한다.
한편, 상술한 응축된 혼합물 중 다른 일부는 로딩라인(L3)을 통해 추진선(20)의 저장탱크(22)에 저장된다. 이때, 응축된 혼합물을 로딩하는 과정에서 추진선(20)의 저장탱크(22)에서 발생하는 증발가스는 증발가스회수라인(L1)을 통해 메인연료공급라인(L2)의 제1압축부(122) 전단으로 합류된다. 그리고, 제1압축부(122)를 거쳐 응축기(124)를 통해 해당 증발가스에 대한 압축 및 응축이 이루어진다.
응축기(124)에서는 증발가스회수라인(L1)을 통해 공급된 추진선(20)의 저장탱크(22)에서 발생하는 증발가스와 메인연료공급라인(L2)을 통해 공급된 벙커링선(10)의 저장탱크(12) 내의 증발가스에 대한 응축이 모두 이루어져야 하므로, 응축 처리과정에서 응축기(124)에 대한 과부하가 걸려 시스템 전체의 성능을 떨어뜨릴 수 있다.
이를 방지하기 위해, 본 발명의 실시 예에서는 재기화시스템의 기화기(218)를 거친 기화된 유체 중 일부를 구동유체공급라인(L4)을 통해 이젝터(110)의 구동유체로 공급한다. 이때, 해당 구동유체는 이젝터(110)의 제1입구(미도시)를 통해 출구 쪽으로 고속으로 분출된다. 이를 통해, 이젝터(110)의 제2입구(미도시)로 추진선(20)의 저장탱크(22) 내부의 증발가스 중 일부가 흡입라인(L5)을 통해 흡입된다.
그리고, 흡입된 추진선(20)의 저장탱크(22) 내부의 증발가스는 이젝터(110)를 통해 고속 분출되는 상술한 기화된 유체와 혼합되며, 메인연료공급라인(L2)의 가열기(134) 후단으로 합류되어 수요처(30)의 연료로 공급된다.
이러한 이젝터(110)를 통해 응축기(124)의 과부하를 막고, 추진선(20)의 저장탱크(22) 내부의 증발가스를 효과적으로 배출시켜 추진선(20)의 저장탱크(22) 내부의 압력을 정상적으로 유지시킬 수 있다.
또, 추진선(20)의 저장탱크(22) 내부의 증발가스 중 일부는 제2압축부(140)를 통해 압축되어 메인연료공급라인(L2)으로 합류된 후 육상의 수요처(30) 연료로 공급될 수도 있다. 제2압축부(140)는 압축기(140a)와 냉각기(140b)가 교차로 배치된 다단 방식으로 동작할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예를 통해 벙커링선(10)과 추진선(20) 간 로딩 과정에서 발생한 추진선(20)의 저장탱크(22) 내부의 증발가스를 증발가스회수라인(L2)을 통해 벙커링선(10)의 재기화시스템 쪽으로 공급하거나, 흡입라인(L5) 또는 증발가스연료공급라인(L6)과 같은 경로를 통해 수요처(30)의 연료로 공급됨으로써, 재기화시스템의 효율성을 높이는 동시에 추진선(20)의 저장탱크(22) 내부의 압력 조절 및 육상의 수요처(30)의 연료공급조건을 효과적으로 만족시킬 수 있다.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
10: 벙커링선 20: 추진선
30: 수요처 110: 이젝터
122: 제1압축부 124: 응축기
126: 고압펌프 128: 기화기
132: 팽창기 134: 가열기
140: 제2압축부 L1: 증발가스회수라인
L2: 메인연료공급라인 L3: 로딩라인
L4: 구동유체공급라인 L5: 흡입라인
L6: 증발가스연료공급라인 L7: 액화가스공급라인

Claims (5)

  1. 벙커링선으로부터 추진선의 저장탱크로 연료를 로딩하는 연료 로딩 과정에서 발생한 상기 저장탱크 내부의 증발가스를 상기 벙커링선의 재기화시스템으로 회수하는 증발가스회수라인;
    상기 재기화시스템에 의해 기화된 유체를 육상의 수요처로 공급하는 메인연료공급라인; 및
    상기 기화된 유체 중 일부를 공급받아 분출시켜 상기 증발가스 중 일부를 흡입하여 상기 메인연료공급라인으로 합류시키는 이젝터;를 포함하는 연료공급시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 재기화시스템은 상기 벙커링선의 저장탱크로부터 공급받은 액화가스의 증발가스 및 상기 증발가스회수라인으로부터 공급받은 상기 연료 로딩 과정에서 발생한 상기 추진선의 저장탱크 내부의 증발가스의 혼합물을 압축시키는 제1압축부와, 상기 벙커링선의 저장탱크로부터 공급받은 액화가스에 의해 상기 압축된 혼합물을 응축시키는 응축기와, 상기 응축된 혼합물을 고압으로 압축시키는 고압펌프와, 상기 고압으로 압축된 혼합물을 기화시키는 기화기를 포함하고,
    상기 제1압축부, 응축기, 고압펌프 및 기화기는 상기 메인연료공급라인 상에 마련되고,
    상기 증발가스회수라인은 상기 추진선의 저장탱크와 상기 메인연료공급라인의 상기 제1압축부 전단을 연결하고,
    상기 메인연료공급라인의 상기 응축기 후단으로부터 분기되어 상기 응축된 혼합물을 상기 추진선의 저장탱크로 로딩하는 로딩라인을 더 포함하는 연료공급시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 메인연료공급라인의 상기 기화기 후단으로부터 분기되며, 상기 기화된 혼합물 중 일부를 상기 이젝터의 구동유체로 공급하여, 상기 이젝터를 통해 고속으로 분출되도록 하는 구동유체공급라인과,
    상기 증발가스회수라인으로부터 분기되며, 상기 분출되는 유체에 의해 상기 이젝터로 상기 연료 로딩 과정에서 발생한 상기 추진선의 저장탱크 내부의 증발가스가 흡입되도록 하는 흡입라인을 더 포함하는 연료공급시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연료 로딩 과정에서 발생한 상기 추진선의 저장탱크 내부의 증발가스 중 일부를 공급받아 상기 수요처의 공급조건에 맞게 압축하는 제2압축부와,
    상기 흡입라인의 상기 이젝터 전단으로부터 분기되어 상기 추진선의 저장탱크 내부의 증발가스 중 일부를 상기 제2압축부를 통해 압축시켜 상기 메인연료공급라인으로 합류시키는 증발가스연료공급라인을 더 포함하는 연료공급시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 메인연료공급라인의 상기 기화기 후단에 마련되며, 상기 기화된 혼합물을 팽창시키는 팽창기와, 상기 팽창된 유체의 온도를 상기 수요처의 공급조건에 맞게 높이는 가열기를 더 포함하는 연료공급시스템.
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