KR102538465B1 - 액화가스추진 선박의 연료공급시스템 및 방법 - Google Patents

액화가스추진 선박의 연료공급시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102538465B1
KR102538465B1 KR1020180101808A KR20180101808A KR102538465B1 KR 102538465 B1 KR102538465 B1 KR 102538465B1 KR 1020180101808 A KR1020180101808 A KR 1020180101808A KR 20180101808 A KR20180101808 A KR 20180101808A KR 102538465 B1 KR102538465 B1 KR 102538465B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquefied gas
separator
pressure
engine
fuel supply
Prior art date
Application number
KR1020180101808A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200025039A (ko
Inventor
이승철
김선진
정혜민
최진호
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 KR1020180101808A priority Critical patent/KR102538465B1/ko
Publication of KR20200025039A publication Critical patent/KR20200025039A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102538465B1 publication Critical patent/KR102538465B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/38—Apparatus or methods specially adapted for use on marine vessels, for handling power plant or unit liquids, e.g. lubricants, coolants, fuels or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B17/00—Vessels parts, details, or accessories, not otherwise provided for
    • B63B17/0027—Tanks for fuel or the like ; Accessories therefor, e.g. tank filler caps
    • 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
    • F02M21/0215—Mixtures of gaseous fuels; Natural gas; Biogas; Mine gas; Landfill gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • 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
    • B63B2770/00—
    • 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
    • F17C2227/0302—Heat exchange with the fluid by heating
    • 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
    • F17C2265/06—Fluid distribution
    • F17C2265/066—Fluid distribution for feeding engines for propulsion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0102—Applications for fluid transport or storage on or in the water
    • F17C2270/0105—Ships
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

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

Abstract

액화가스추진 선박의 연료공급시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 액화가스추진 선박의 연료공급시스템은, 선박에 마련되어 선내 엔진으로 공급될 액화가스를 저장하는 연료저장탱크; 상기 연료저장탱크로부터 상기 엔진으로 상기 액화가스가 공급되는 연료공급라인; 상기 엔진의 하류로부터 상기 엔진의 상류로 연결되어 상기 액화가스를 재순환시키는 리턴라인; 및 상기 리턴라인에 마련되어 재순환되는 상기 액화가스를 기액분리하는 세퍼레이터; 를 포함하며, 재순환되는 상기 액화가스 중 상기 세퍼레이터에서 분리된 액체만이 상기 엔진의 상류로 공급되는 것을 특징으로 한다.

Description

액화가스추진 선박의 연료공급시스템 및 방법{Fuel Supplying System And Method For Ship Using Liquefied Gas}
본 발명은 액화가스추진 선박의 연료공급시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박에 마련되어 선내 엔진으로 공급될 액화가스를 저장하는 연료저장탱크로부터 연료공급라인을 따라 엔진으로 액화가스를 공급하고, 엔진의 하류로부터 엔진의 상류로 연결되는 리턴라인에 액화가스를 기액분리하는 세퍼레이터를 마련하여, 재순환되는 액화가스 중 세퍼레이터에서 분리된 액체만을 엔진의 상류로 공급하고, 기체는 가스처리라인을 따라 선내 BOG 처리수단으로 공급하는 것을 특징으로 하는 액화가스추진 선박의 연료공급시스템 및 방법에 관한 것이다.
LNG(Liquefied Natural Gas)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있다. 액화가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는, 액화된 상태로 액화가스 운반선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. LNG나 LPG 등의 액화가스는 천연가스 혹은 석유가스를 극저온(LNG의 경우 대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭 감소하므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.
석유가스의 액화 온도는 상압 약 -42℃의 저온이고, LPG는 상압 -42℃보다 높으면 증발되므로, 선박의 LPG 저장탱크에는 단열처리가 되어있다. 그러나 외부의 열이 지속적으로 LPG에 전달되므로, LPG 수송 과정에서 LPG 저장탱크 내에서 지속적으로 LPG가 기화되어 LPG 저장탱크 내에 증발가스(Boil-Off Gas)가 발생한다.
종래 LPG 운반선에서는 LPG 저장탱크 내에 증발가스가 축적되면 LPG 저장탱크 내의 압력이 과도하게 상승하므로, LPG 저장탱크에 내압구조를 갖추는 한편 탱크 내에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위해 증발가스 재액화 장치를 사용하였다.
그러나 흡입 펌프, 왕복 압축기, 냉각기, 응축기, 팽창 밸브 등으로 구성되어 증발가스를 응축시켜 재액화시키는 증발가스 재액화 장치를 사용하면, 많은 전력이 소모되어 운전 비용이 증가하며 초기 시설 투자비가 상승하고, 선박의 한정된 공간에 대형 장치를 설치해야 하므로 선내에 공간 확보가 어려운 문제점이 있다.
한편, 종래의 LPG 운반선 등에는 선박의 추진 연료로서 상대적으로 가격이 저렴한 벙커C유 등의 중유를 사용하는 연료 공급 시스템을 채용하고 있는데, 이러한 중유 연료 공급 시스템은 중유 연료 사용에 대한 국제적인 배기가스 배출규제 강화로 황 성분이 적은 중유 연료 탱크(LSHFO tank)를 별도로 설치해야 했고, 국제적인 환경규제 기준에 적합한 친환경적인 연료 공급 시스템의 요구가 커졌다.
최근에는 LPG 또는 LNG 운반선에서 LPG 또는 LNG 및 그로부터 발생하는 증발가스를 추진 연료로 사용하는 연료공급시스템의 적용이 늘어나고 있고, 국제적인 배기가스 배출규제 강화에 따라 LPG 또는 LNG 운반선 외에 일반 선박에서도 LPG나 LNG 등을 추진 연료로 사용하는 선박이 증가하고 있다.
LPG를 추진연료로 사용하는 선박의 종래 연료공급시스템의 일 예를 도 1에 개략적으로 도시하였다.
도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(40)에 연료로 공급될 LPG는 연료저장탱크(10)로부터 연료공급라인(L1)을 통해 펌프(20)와 열교환기(30)를 거치면서 엔진의 연료공급조건에 맞추어 선박의 엔진에 공급된다.
한편, 초과공급되거나 엔진 로드 변화에 따라 연료소모율이 변화하여 공급 압력이 떨어지는 것을 방지해야 하는 경우 등에는 공급된 LPG 중 일부를 연료저장탱크로 재순환시키게 되며, 엔진으로부터 리턴라인(L2)을 통해 LPG 일부가 연료저장탱크(10)로 공급되는 것을 상정할 수 있다.
본 발명자들은 이러한 연료공급시스템에서 연료저장탱크는 LPG에서 발생하는 증발가스로 인한 내압 상승, 리턴라인을 통해 재순환되는 LPG 연료의 플래싱(flashing), 펌프 사용에 따라 발생하는 열로 인한 플래싱 등을 고려하여 설계해야 한다는 사실을 발견하였다.
특히 연료저장탱크의 압력이 낮을 경우 재순환된 LPG의 압력이 급격히 떨어지면서 플래싱으로 가스가 다량 발생하게 되고 예를 들어 재순환되는 LPG의 조건이 45 bar, 60℃이고, 연료저장탱크의 압력이 4.5 bar일 경우, 재순환되는 LPG의 45%가 플래싱되는데, 이는 탱크 용량을 증가시키는 원인이 될 수 있음을 발견하였다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로 연료저장탱크의 용량을 줄이면서 재순환되는 액화가스를 효과적으로 처리할 수 있는 연료공급시스템을 제공하고자 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박에 마련되어 선내 엔진으로 공급될 액화가스를 저장하는 연료저장탱크;
상기 연료저장탱크로부터 상기 엔진으로 상기 액화가스가 공급되는 연료공급라인;
상기 엔진의 하류로부터 상기 엔진의 상류로 연결되어 상기 액화가스를 재순환시키는 리턴라인; 및
상기 리턴라인에 마련되어 재순환되는 상기 액화가스를 기액분리하는 세퍼레이터; 를 포함하며,
재순환되는 상기 액화가스 중 상기 세퍼레이터에서 분리된 액체만이 상기 엔진의 상류로 공급되는 것을 특징으로 하는 액화가스추진 선박의 연료공급시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 선박에 마련되어 상기 액화가스로부터 발생하는 BOG를 처리하는 BOG 처리수단; 및 상기 리턴라인으로부터 상기 세퍼레이터의 하류에서 분기되어 상기 세퍼레이터에서 분리된 기체를 상기 BOG 처리수단으로 공급하는 가스처리라인; 을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 BOG 처리수단은 상기 BOG를 재액화시키는 재액화장치를 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 연료공급라인에는, 상기 연료저장탱크로부터 공급되는 상기 액화가스를 상기 엔진에서 필요한 연료공급압력으로 압축하는 펌프; 및 상기 펌프에서 압축된 상기 액화가스를 가열하는 열교환기; 가 마련될 수 있다.
바람직하게는, 상기 연료저장탱크의 포화압력을 감지하는 압력센서; 및 상기 가스처리라인에 마련되는 압력조절밸브; 를 더 포함할 수 있다.
상기 압력조절밸브는 상기 세퍼레이터의 압력을 상기 압력센서에서 감지된 상기 연료저장탱크의 포화압력보다 0.1 내지 3 bar 높게 유지하여, 상기 세퍼레이터에서 분리된 액체는 별도의 펌핑 없이 상기 연료저장탱크로 이송될 수 있다.
바람직하게는, 상기 펌프는 적어도 2개 이상의 단위펌프를 포함하여 다단으로 구성되고, 상기 연료공급라인에 마련되어 상기 단위펌프 중 적어도 일부를 거쳐 압축된 상기 액화가스의 포화압력을 감지하는 압력센서; 및 상기 가스처리라인에 마련되는 압력조절밸브; 를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 압력조절밸브는 상기 압력센서에서 감지된 상기 액화가스의 압력에 따라 제어되어 상기 세퍼레이터의 압력이 조절되고, 상기 세퍼레이터에서 분리된 액체는 상기 연료공급라인에서 상기 압력센서가 마련된 지점으로 이송될 수 있다.
바람직하게는, 상기 리턴라인에서 상기 세퍼레이터의 상류에 마련되어 상기 세퍼레이터로 도입되는 상기 액화가스의 압력을 제어하는 컨트롤밸브; 상기 세퍼레이터의 수위를 감지하는 레벨센서; 및 상기 리턴라인에서 상기 세퍼레이터의 하류에 마련되는 수위조절밸브; 를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 수위조절밸브는 상기 레벨센서에서 감지된 상기 세퍼레이터의 수위에 의해 개폐되어, 상기 세퍼레이터 내부의 수위가 조절될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박에 마련되어 선내 엔진으로 공급될 액화가스를 저장하는 연료저장탱크로부터 연료공급라인을 따라 상기 엔진으로 상기 액화가스를 공급하고,
상기 엔진의 하류로부터 상기 엔진의 상류로 연결되어 상기 액화가스를 재순환시키는 리턴라인에 상기 액화가스를 기액분리하는 세퍼레이터를 마련하여, 재순환되는 상기 액화가스 중 상기 세퍼레이터에서 분리된 액체만을 상기 엔진의 상류로 공급하고, 상기 세퍼레이터에서 분리된 기체는 가스처리라인을 따라 선내 BOG 처리수단으로 공급하는 것을 특징으로 하는 액화가스추진 선박의 연료공급방법.
바람직하게는, 상기 연료저장탱크의 포화압력을 압력센서로 감지하고, 상기 가스처리라인의 밸브를 제어하여 상기 세퍼레이터의 압력을 상기 압력센서에서 감지된 상기 연료저장탱크의 포화압력보다 0.1 내지 3 bar 높게 유지하여, 상기 세퍼레이터에서 분리된 액체는 별도의 펌핑 없이 상기 연료저장탱크로 이송될 수 있다.
바람직하게는, 상기 연료공급라인에는 상기 연료저장탱크로부터 공급되는 상기 액화가스를 상기 엔진에서 필요한 연료공급압력으로 압축하는 적어도 2단 이상의 펌프와, 상기 펌프 중 적어도 일부를 거쳐 압축된 상기 액화가스의 포화압력을 감지하는 압력센서를 마련하고,
상기 가스처리라인에는 압력조절밸브를 마련하되,
상기 압력조절밸브는 상기 압력센서에서 감지된 상기 액화가스의 압력에 따라 제어되어 상기 세퍼레이터의 압력이 조절되고, 상기 세퍼레이터에서 분리된 액체는 상기 연료공급라인에서 상기 압력센서가 마련된 지점으로 이송될 수 있다.
본 발명은 엔진에서 액화가스가 재순환되는 리턴라인에 세퍼레이터를 마련하여 분리된 액체만을 엔진의 상류로 재순환시키고, 기체는 재액화장치 등의 선내 BOG 처리수단으로 공급하도록 구성함으로써, 재순환되는 액화가스를 효과적으로 처리할 수 있도록 한다.
특히 세퍼레이터를 거쳐 재순환되는 액화가스를 감압하여 연료저장탱크 또는 엔진의 상류로 이송함으로써 급격한 압력변화에 의한 플래싱 발생을 방지하고, 연료저장탱크의 용량을 줄일 수 있어 설치 비용을 절감할 수 있고, 선내 공간확보에도 기여할 수 있다.
도 1에는 LPG를 추진연료로 사용하는 선박의 종래 연료공급시스템의 일 예를 개략적으로 도시하였다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스추진 선박의 연료공급시스템을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스추진 선박의 연료공급시스템을 개략적으로 도시한다.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
후술하는 본 발명의 실시예들에서 선박은, 액화가스를 추진용 엔진의 연료 또는 발전용 엔진의 연료로 사용할 수 있는 엔진이 설치되거나 액화가스를 연료로 사용하는 모든 종류의 선박일 수 있다. 대표적으로 LPG 운반선, LNG 운반선(LNG Carrier), 액체수소 운반선, LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading), LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit)와 같이 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물도 포함될 수 있다. 다만, 후술하는 실시예에서는 액화가스 운반선인 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
또한, 본 실시예들은 가스를 저온으로 액화시켜 수송될 수 있고, 저장된 상태에서 증발가스가 발생하며 엔진의 연료로 공급될 수 있는 모든 종류의 액화가스의 연료공급시스템에 적용될 수 있다. 이러한 액화가스는 예를 들어 LNG(Liquefied Natural Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같은 액화석유화학가스일 수 있다. 다만, 후술하는 실시예들에서는 대표적인 액화가스 중 하나인 LPG가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
도 2에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스추진 선박의 연료공급시스템을, 도 3에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스추진 선박의 연료공급시스템을 각각 개략적으로 도시하였다.
우선, 도 2에 도시된 제1 실시예의 시스템을 살펴보면 다음과 같다.
제1 실시예 및 제2 실시예의 시스템은 공통하여, 선박에 마련되어 선내 엔진(E)으로 공급될 액화가스를 저장하는 연료저장탱크(T)와, 연료저장탱크로부터 엔진으로 액화가스가 공급되는 연료공급라인(FLa, FLb)과, 엔진의 하류로부터 엔진의 상류로 연결되어 액화가스를 재순환시키는 리턴라인(RLa, RLb)과, 리턴라인에 마련되어 재순환되는 액화가스를 기액분리하는 세퍼레이터(100a, 100b)를 포함한다.
제1 및 제2 실시예의 시스템은 세퍼레이터를 리턴라인에 마련하여, 재순환되는 액화가스 중 세퍼레이터에서 분리된 액체만이 엔진의 상류로 공급되도록 구성하는 것을 특징으로 한다.
연료공급라인(FLa)에는, 연료저장탱크로부터 공급되는 액화가스를 엔진에서 필요한 연료공급압력으로 압축하는 펌프(300a)와, 펌프에서 압축된 액화가스를 가열하는 열교환기(400a)가 마련된다.
선박에는 액화가스로부터 발생하는 BOG를 처리하는 BOG 처리수단(200a)이 마련되며, BOG 처리수단은 예를 들어 BOG를 재액화시키는 재액화장치일 수 있다.
세퍼레이터에서 분리된 기체는 리턴라인(RLa)으로부터 세퍼레이터의 하류에서 분기된 가스처리라인(GLa)을 따라 BOG 처리수단(200a)으로 공급된다.
한편, 엔진에 공급된 액화가스는 리턴라인(RLa)을 통해 엔진의 상류로 재순환된다.
엔진에 액화가스가 초과공급된 때 또는 엔진의 로드(load) 변화에 따라 연료소모율이 변화하여 연료공급압력이 떨어지는 것을 방지해야 할 경우 등과 같은 때, 엔진에 공급된 액화가스 일부를 리턴라인을 통해 엔진의 상류로 공급하여 재순환시킬 수 있고 특히, 본 제1 실시예에서는 엔진 상류 중 연료저장탱크(T)로 공급하게 된다.
본 실시예에서 엔진은 액화가스를 연료로 공급받는 것으로 일 예를 들면, LPG와 디젤을 연료로 공급받는 Dual Fuel Engine, MAN D&T사(社) ME-LGIP engine일 수 있다. 액화가스는 고압펌프와 열교환기를 거쳐 엔진에 필요한 온도 및 압력, 예를 들어 LPG와 디젤을 연료로 공급받는 Dual Fuel Engine의 경우 50 bar, 30 내지 55℃ 정도로 엔진에 공급될 수 있고, 이 경우 리턴라인을 통해 연료저장탱크로 재순환되는 액화가스의 온도와 압력은 45 bar, 60℃ 정도일 수 있다. 재순환되는 액화가스는 밸브 및 세퍼레이터 등의 장치를 거치면서 감온 및 감압되어 연료저장탱크로 공급된다.
액화가스를 저장하는 연료저장탱크(T)는 선박의 데크 상부 또는 하부에 설치될 수 있으며, 데크 상부에 설치되는 경우 대기 온도변화에 따라 탱크 내부의 압력이 변화할 수 있으므로, 50bar 내외의 고압에도 견딜 수 있는 탱크로 마련할 수 있으며, 예를 들어 type-C tank일 수 있다.
특히 본 제1 실시예에서는, 연료저장탱크의 포화압력을 감지하는 압력센서(500a)를 마련하여, 압력센서에서 감지된 연료저장탱크의 포화압력에 따라 가스처리라인(GLa)에 마련된 압력조절밸브(V1a)를 제어하여 세퍼레이터(100a)의 압력을 조절하게 된다.
압력조절밸브(V1a)는 가스처리라인을 통해 BOG 처리수단으로 배출되는 기체를 조절함으로써 세퍼레이터의 압력을 압력센서에서 감지된 연료저장탱크의 포화압력보다 약간 높게, 보다 구체적으로는 0.1 내지 3 bar, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 2 bar 정도 높게 유지하도록 제어한다.
예를 들어 Dual Fuel Engine의 경우 50 bar, 30 내지 55℃ 정도로 엔진에 액화가스가 공급된 경우, 리턴라인을 통해 연료저장탱크로 재순환되는 액화가스의 온도와 압력은 45 bar, 60℃ 정도이고, 기온이 0℃ 라면 압력센서에서 감지된 연료저장탱크의 포화압력은 4.7 bar 내외이고 압력조절밸브는 세퍼레이터의 압력을 5.7 bar 내외로 제어하게 된다. 기온이 45℃ 라면 압력센서에서 감지된 연료저장탱크의 포화압력은 15.4 bar 내외이고 압력조절밸브는 세퍼레이터의 압력을 16.4 bar 내외로 제어하게 된다.
본 실시예는 이와 같이 세퍼레이터의 압력을 연료저장탱크의 포화압력보다 약간 높게 제어함으로써, 세퍼레이터에서 분리된 액체는 별도의 펌핑 없이 연료저장탱크로 이송될 수 있고, 추가 펌프 설치 비용 및 운용 비용을 절감할 수 있다.
한편, 리턴라인(RLa)에서 세퍼레이터의 상류에는 세퍼레이터로 도입되는 액화가스의 압력을 제어하는 컨트롤밸브(V2a)가, 세퍼레이터의 하류에는 수위조절밸브(V3a)가 각각 마련된다.
세퍼레이터에는 세퍼레이터의 수위를 감지하는 레벨센서(600a)가 마련된다. 레벨센서에서 감지된 세퍼레이터의 수위에 의해 수위조절밸브(V3a)가 개폐되어, 세퍼레이터 내부의 수위가 조절된다.
세퍼레이터와 수위조절밸브를 거치면서 액화가스는 외부 기온 내외의 온도와 연료저장탱크의 포화압력으로 연료저장탱크로 재순환되므로, 연료저장탱크로 공급되더라도 급격한 압력 변화로 인한 플래싱을 방지할 수 있다. 따라서 연료저장탱크의 용량을 줄일 수 있어 시스템 설치 비용을 절감할 수 있고, 선내 공간확보에도 기여할 수 있다.
다음으로, 도 3에 도시된 제2 실시예의 시스템은 다음과 같이 구성될 수 있다.
제2 실시예의 시스템 또한 전술한 제1 실시예와 마찬가지로, 연료저장탱크(T)로부터 엔진(E)으로 액화가스가 펌프(300b)와 열교환기(400b)를 거쳐 공급되는 연료공급라인(FLb), 엔진의 하류로부터 엔진의 상류로 연결되어 액화가스를 재순환시키는 리턴라인(RLb), 리턴라인에 마련되어 재순환되는 액화가스를 기액분리하는 세퍼레이터(100b), BOG를 처리하는 BOG 처리수단(200b)을 포함하며, 리턴라인으로부터 세퍼레이터의 하류에서 분기된 가스처리라인(GLb(을 통해 세퍼레이터에서 분리된 기체는 BOG 처리수단으로 공급되고, 재순환되는 액화가스 중 세퍼레이터에서 분리된 액체만이 엔진의 상류로 공급된다.
전술한 제1 실시예와 달리 본 제2 실시예에서는 연료공급라인의 펌프를, 적어도 2개 이상의 단위펌프(310, 320)를 포함하여 다단으로 구성된 펌프로 마련한다.
또한, 본 제2 실시예에서는 연료공급라인(FLb)에 압력센서(500b)를 마련하여 단위펌프(310, 320) 중 적어도 일부를 거쳐 압축된 액화가스의 포화압력을 감지한다.
가스처리라인(GLb)에 마련된 압력조절밸브(V1b)는 압력센서에서 감지된 액화가스의 압력에 따라 제어되어 세퍼레이터(100b)의 압력이 조절되고, 세퍼레이터에서 분리된 액체는 연료공급라인(FLb)에서 압력센서(500b)가 마련된 지점으로 이송된다.
즉, 본 제2 실시예에서는 세퍼레이터에서 분리된 액체를 연료저장탱크가 아닌 엔진 상류의 연료공급라인(FLb)으로 재순환시킴으로써, 재순환된 액화가스가 연료저장탱크로 도입되면서 발생할 수 있는 플래싱을 방지할 수 있다. 따라서 연료저장탱크의 용량을 줄일 수 있어 시스템 설치 비용을 절감할 수 있고, 선내 공간확보에도 기여할 수 있다.
또한, 재순환되는 액화가스는 세퍼레이터와 수위조절밸브 등의 장치를 거쳐 2개 이상의 단위펌프를 포함하는 펌프의 중간 stage로 이송되므로, 펌프 중 일부만을 거쳐 엔진으로 공급될 수 있으므로 펌프의 구동에 따른 전기 소모 및 운용 비용을 줄일 수 있어 경제적이다.
다른 구성은 전술한 제1 실시예와 공통되므로, 중복된 설명은 생략한다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 것이다.
T: 연료저장탱크
E: 엔진
FLa, FLb: 연료공급라인
RLa, RLb: 리턴라인
GLa, GLb: 가스처리라인
100a, 100b: 세퍼레이터
200a, 200b: BOG 처리수단
300a, 300b: 펌프
400a, 400b: 열교환기
500a, 500b: 압력센서
600a, 600b: 레벨센서
V1a, V1b: 압력조절밸브
V2a, V2b: 컨트롤밸브
V3a, V3b: 수위조절밸브

Claims (13)

  1. 선박에 마련되어 선내 엔진으로 공급될 액화가스를 저장하는 연료저장탱크;
    상기 연료저장탱크로부터 상기 엔진으로 상기 액화가스가 공급되는 연료공급라인;
    상기 엔진의 하류로부터 상기 엔진의 상류로 연결되어 상기 액화가스를 재순환시키는 리턴라인;
    상기 리턴라인에 마련되어 재순환되는 상기 액화가스를 기액분리하는 세퍼레이터;
    상기 선박에 마련되어 상기 액화가스로부터 발생하는 BOG를 처리하는 BOG 처리수단;
    상기 리턴라인으로부터 상기 세퍼레이터의 하류에서 분기되어 상기 세퍼레이터에서 분리된 기체를 상기 BOG 처리수단으로 공급하는 가스처리라인;
    상기 가스처리라인에 마련되는 압력조절밸브; 및
    상기 리턴라인에서 상기 세퍼레이터의 상류에 마련되어 상기 세퍼레이터로 도입되는 상기 액화가스의 압력을 제어하는 컨트롤밸브; 를 포함하며,
    상기 압력조절밸브에서 상기 BOG 처리수단으로 배출되는 기체를 조절하여 상기 세퍼레이터의 압력을 제어하고,
    재순환되는 상기 액화가스 중 상기 세퍼레이터에서 분리된 액체만이 상기 엔진의 상류로 공급되는 것을 특징으로 하는 액화가스추진 선박의 연료공급시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 BOG 처리수단은 상기 BOG를 재액화시키는 재액화장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스추진 선박의 연료공급시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 연료공급라인에는
    상기 연료저장탱크로부터 공급되는 상기 액화가스를 상기 엔진에서 필요한 연료공급압력으로 압축하는 펌프; 및
    상기 펌프에서 압축된 상기 액화가스를 가열하는 열교환기; 가 마련되는 것을 특징으로 하는 액화가스추진 선박의 연료공급시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 연료저장탱크의 포화압력을 감지하는 압력센서;를 더 포함하는 액화가스추진 선박의 연료공급시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 압력조절밸브는 상기 세퍼레이터의 압력을 상기 압력센서에서 감지된 상기 연료저장탱크의 포화압력보다 0.1 내지 3 bar 높게 유지하여, 상기 세퍼레이터에서 분리된 액체는 별도의 펌핑 없이 상기 연료저장탱크로 이송되는 것을 특징으로 하는 액화가스추진 선박의 연료공급시스템.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 펌프는 적어도 2개 이상의 단위펌프를 포함하여 다단으로 구성되고,
    상기 연료공급라인에 마련되어 상기 단위펌프 중 적어도 일부를 거쳐 압축된 상기 액화가스의 포화압력을 감지하는 압력센서;를 더 포함하는 액화가스추진 선박의 연료공급시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 압력조절밸브는 상기 압력센서에서 감지된 상기 액화가스의 압력에 따라 제어되어 상기 세퍼레이터의 압력이 조절되고,
    상기 세퍼레이터에서 분리된 액체는 상기 연료공급라인에서 상기 압력센서가 마련된 지점으로 이송되는 것을 특징으로 하는 액화가스추진 선박의 연료공급시스템.
  9. 제 5항 또는 7항에 있어서,
    상기 세퍼레이터의 수위를 감지하는 레벨센서; 및
    상기 리턴라인에서 상기 세퍼레이터의 하류에 마련되는 수위조절밸브; 를 더 포함하는 액화가스추진 선박의 연료공급시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 수위조절밸브는 상기 레벨센서에서 감지된 상기 세퍼레이터의 수위에 의해 개폐되어, 상기 세퍼레이터 내부의 수위가 조절되는 것을 특징으로 하는 액화가스추진 선박의 연료공급시스템.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
KR1020180101808A 2018-08-29 2018-08-29 액화가스추진 선박의 연료공급시스템 및 방법 KR102538465B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180101808A KR102538465B1 (ko) 2018-08-29 2018-08-29 액화가스추진 선박의 연료공급시스템 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180101808A KR102538465B1 (ko) 2018-08-29 2018-08-29 액화가스추진 선박의 연료공급시스템 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200025039A KR20200025039A (ko) 2020-03-10
KR102538465B1 true KR102538465B1 (ko) 2023-05-30

Family

ID=69801394

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180101808A KR102538465B1 (ko) 2018-08-29 2018-08-29 액화가스추진 선박의 연료공급시스템 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102538465B1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102311540B1 (ko) * 2020-05-12 2021-10-14 주식회사 트랜스가스솔루션 Lpg 운반선의 연료 공급 시스템 및 방법
JP7485796B2 (ja) * 2020-06-18 2024-05-16 ハンファ オーシャン カンパニー リミテッド 液化ガス運搬船の燃料供給システム及び燃料供給方法
KR102327410B1 (ko) * 2020-06-18 2021-11-17 대우조선해양 주식회사 액화가스 운반선의 연료공급시스템 및 방법
KR102333072B1 (ko) * 2020-06-18 2021-12-01 대우조선해양 주식회사 액화가스 운반선의 연료공급시스템 및 방법
KR102351600B1 (ko) * 2020-09-17 2022-01-18 대우조선해양 주식회사 액화가스 운반선의 연료공급시스템 및 방법
KR102397725B1 (ko) * 2020-11-11 2022-05-16 대우조선해양 주식회사 선박의 연료 공급 시스템 및 방법
KR102418128B1 (ko) * 2020-12-07 2022-07-11 대우조선해양 주식회사 선박의 연료공급시스템 및 방법
KR102503175B1 (ko) * 2021-04-27 2023-02-27 한국조선해양 주식회사 암모니아를 연료로 이용하는 선박
KR102483407B1 (ko) * 2021-06-30 2022-12-29 대우조선해양 주식회사 선박용 연료 공급 시스템 및 동 시스템을 구비한 선박
KR102581642B1 (ko) * 2021-09-27 2023-09-25 한화오션 주식회사 선박의 암모니아 배출 시스템 및 방법
KR102600605B1 (ko) * 2021-10-28 2023-11-10 한화오션 주식회사 선박의 암모니아 연료공급시스템

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101818526B1 (ko) * 2016-12-30 2018-02-21 대우조선해양 주식회사 선박용 엔진의 연료 공급 방법 및 시스템
KR101854229B1 (ko) * 2016-10-28 2018-05-04 삼성중공업 주식회사 선박의 연료가스 공급시스템

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150077911A (ko) * 2013-12-30 2015-07-08 현대중공업 주식회사 액화가스 처리 시스템
KR102099999B1 (ko) * 2015-12-28 2020-04-10 현대중공업 주식회사 액화가스 처리 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101854229B1 (ko) * 2016-10-28 2018-05-04 삼성중공업 주식회사 선박의 연료가스 공급시스템
KR101818526B1 (ko) * 2016-12-30 2018-02-21 대우조선해양 주식회사 선박용 엔진의 연료 공급 방법 및 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200025039A (ko) 2020-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102538465B1 (ko) 액화가스추진 선박의 연료공급시스템 및 방법
KR102538933B1 (ko) 액화가스추진 선박의 연료공급시스템 및 방법
KR101559403B1 (ko) 재액화 전력 소비량을 절감하기 위한 증발가스 처리장치 및방법
JP5932985B2 (ja) Ｌｐｇボイルオフガスを液化するための燃料としてのｌｎｇの使用
KR102450533B1 (ko) 휘발성 유기화합물 처리 시스템 및 선박
JP7485796B2 (ja) 液化ガス運搬船の燃料供給システム及び燃料供給方法
KR102539439B1 (ko) 액화가스추진 선박의 연료공급시스템 및 방법
KR20220080774A (ko) 선박의 연료공급시스템 및 방법
KR102552635B1 (ko) 선박의 질소 퍼징 시스템 및 방법
KR102327410B1 (ko) 액화가스 운반선의 연료공급시스템 및 방법
KR102333072B1 (ko) 액화가스 운반선의 연료공급시스템 및 방법
KR101606562B1 (ko) 증발가스 처리장치 및 방법
KR102189807B1 (ko) 증발가스 처리장치
KR102539435B1 (ko) 액화가스추진 선박의 연료공급시스템 및 방법
KR102370608B1 (ko) 증발가스 처리 시스템의 제어 시스템
KR102654823B1 (ko) 선박의 연료공급시스템 및 방법
KR20220036446A (ko) 액화가스 운반선의 연료공급시스템 및 방법
KR102239827B1 (ko) 선박용 연료가스 공급 시스템 및 방법
KR102654824B1 (ko) 선박의 연료공급시스템 및 방법
KR101996288B1 (ko) 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법
KR102376278B1 (ko) 액화가스 운반선의 연료공급시스템 및 방법
KR20220033067A (ko) 선박용 연료 공급 시스템 및 동 시스템을 구비한 선박
KR102542458B1 (ko) 액화가스추진 선박의 연료공급시스템 및 방법
KR102351600B1 (ko) 액화가스 운반선의 연료공급시스템 및 방법
KR102499810B1 (ko) 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant