KR102610291B1 - Fuel supply system of eco-friendly ship and ship including the same - Google Patents

Fuel supply system of eco-friendly ship and ship including the same Download PDF

Info

Publication number
KR102610291B1
KR102610291B1 KR1020210122083A KR20210122083A KR102610291B1 KR 102610291 B1 KR102610291 B1 KR 102610291B1 KR 1020210122083 A KR1020210122083 A KR 1020210122083A KR 20210122083 A KR20210122083 A KR 20210122083A KR 102610291 B1 KR102610291 B1 KR 102610291B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ammonia
fuel
engine
gas
fuel supply
Prior art date
Application number
KR1020210122083A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20220034713A (en
Inventor
정다희
최선
이성원
Original Assignee
에이치디한국조선해양 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 에이치디한국조선해양 주식회사 filed Critical 에이치디한국조선해양 주식회사
Publication of KR20220034713A publication Critical patent/KR20220034713A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102610291B1 publication Critical patent/KR102610291B1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • B63H21/38—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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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

Abstract

본 발명은 암모니아 가스와 엔진연료를 혼합하여 엔진에 공급하는 친환경 선박의 연료 공급 시스템에 관한 것으로, 고체암모늄이 저장되는 고체암모늄 저장탱크; 상기 고체암모늄을 가열하여 상기 암모니아 가스와 이산화탄소 가스를 생성하는 제1 히터; 상기 암모니아 가스와 이산화탄소 가스를 상기 엔진연료와 열교환하여 상기 암모니아 가스를 암모니아 액체로 변환하는 열교환기; 및 상기 암모니아 액체를 상기 이산화탄소 가스와 분리하는 분리기;를 포함할 수 있다.The present invention relates to an eco-friendly ship fuel supply system that mixes ammonia gas and engine fuel and supplies it to the engine, comprising: a solid ammonium storage tank in which solid ammonium is stored; a first heater that heats the solid ammonium to generate the ammonia gas and carbon dioxide gas; A heat exchanger that exchanges heat with the ammonia gas and carbon dioxide gas with the engine fuel to convert the ammonia gas into ammonia liquid; and a separator that separates the ammonia liquid from the carbon dioxide gas.

Description

친환경 선박의 연료 공급 시스템 및 이를 포함하는 선박{FUEL SUPPLY SYSTEM OF ECO-FRIENDLY SHIP AND SHIP INCLUDING THE SAME}Eco-friendly ship fuel supply system and ships including the same {FUEL SUPPLY SYSTEM OF ECO-FRIENDLY SHIP AND SHIP INCLUDING THE SAME}

본 발명은 친환경 선박의 연료 공급 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.The present invention relates to an eco-friendly ship fuel supply system and a ship including the same.

전 세계적으로 대기오염이 심각해지고 대기오염으로 기후변화가 일어나고 있다. 선박에서 배출되는 오염물질이 대기오염에 미치는 영향이 크기 때문에, 대기오염을 줄이기 위해 국제해사기구(IMO:International Maritime Organization), 유럽연합, 미국 등은 선박으로부터 배출되는 오염물질에 대한 규제를 강화하고 있다.Air pollution is becoming serious around the world, and climate change is occurring due to air pollution. Because pollutants emitted from ships have a significant impact on air pollution, in order to reduce air pollution, the International Maritime Organization (IMO), the European Union, and the United States are strengthening regulations on pollutants emitted from ships. there is.

향후 선박의 온실가스 배출 규제가 2050년까지 주요 기점마다 단계적으로 강화됨에 따라, 기존의 엔진 및 연료만으로는 오염물질에 대한 규제를 준수하기 어려울 것으로 전망된다.As regulations on greenhouse gas emissions from ships will be strengthened step by step at each major point until 2050, it is expected that it will be difficult to comply with regulations on pollutants with existing engines and fuel alone.

따라서 강화된 선박 온실가스의 배출 규제가 적용됨에 따라, 현재 사용되는 기존 화석연료의 사용이 어려울 것으로 예상되며, 앞으로 강화될 규제를 만족시킬 수 있는 대체연료의 발굴이 매우 시급하다. 대체연료로서, 암모니아(NH3), 바이오연료(Biofuel), 태양에너지, 풍력에너지 등과 같은 비화석연료가 고려되고 있는 실정이다.Therefore, as strengthened ship greenhouse gas emission regulations are applied, it is expected that it will be difficult to use existing fossil fuels currently used, and it is very urgent to discover alternative fuels that can satisfy the regulations that will be strengthened in the future. As alternative fuels, non-fossil fuels such as ammonia (NH 3 ), biofuel, solar energy, wind energy, etc. are being considered.

그 중에서 암모니아는 생산, 저장, 운송 및 공급이 가능한 화학물질로서, 암모니아를 연료로 사용하는 암모니아 선박이 개발되고 있다.Among them, ammonia is a chemical that can be produced, stored, transported and supplied, and ammonia ships that use ammonia as fuel are being developed.

기존 암모니아 선박은 암모니아 연료를 액체로 저장하는데, 암모니아는 상온보다 낮은 끓는점(대기압 기준, -33℃)을 가지므로, 암모니아를 액체로 저장하기 위해서는 암모니아 저장탱크도 일정 사양을 갖춰야 한다. 또한, 암모니아를 액체 상태로 유지하기 위해 탱크 내부를 저온 상태로 유지해야 하므로, 저장탱크를 냉각해야 하고 냉각하는 과정에서 많은 에너지가 소비된다.Existing ammonia ships store ammonia fuel as a liquid. Since ammonia has a boiling point lower than room temperature (at atmospheric pressure, -33°C), ammonia storage tanks must also meet certain specifications to store ammonia as a liquid. In addition, since the inside of the tank must be maintained at a low temperature to maintain ammonia in a liquid state, the storage tank must be cooled, and a lot of energy is consumed in the cooling process.

또한, 액체 암모니아의 저장탱크는 탱크 내에서 증발 기체가 발생할 수 있어, 상기 증발 기체로 인해 저장탱크 내부 압력이 상승하여 탱크가 폭발할 위험이 있으며, 액체 암모니아가 탱크 외부로 유출될 경우에 폭발이 일어날 수 있으며, 암모니아의 독성으로 인한 인명피해의 위험이 있다.In addition, the storage tank of liquid ammonia may generate evaporated gas within the tank, and the pressure inside the storage tank increases due to the evaporated gas, which poses a risk of the tank exploding. If the liquid ammonia leaks out of the tank, an explosion may occur. This can happen, and there is a risk of casualties due to the toxicity of ammonia.

이와 같이 기존 암모니아 선박은 액체 암모니아 연료를 저장하고, 암모니아 연료를 엔진에 공급하는데 있어, 설비 비용과 운영 비용 측면에서 효율성이 떨어지며, 시설의 안전성도 떨어진다.In this way, existing ammonia ships are less efficient in terms of facility and operating costs in storing liquid ammonia fuel and supplying ammonia fuel to engines, and the safety of the facility is also low.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 고체암모늄을 이용하여 암모니아 연료를 공급함으로써, 비용 효율과 시설의 안전성을 증진시킬 수 있는 친환경 선박의 연료 공급 시스템을 제공하기 위한 것이다.The present invention was created to solve the problems of the prior art as described above, and the purpose of the present invention is to supply fuel for eco-friendly ships that can improve cost efficiency and safety of facilities by supplying ammonia fuel using solid ammonium. This is to provide a system.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

본 발명에 따른 친환경 선박의 연료 공급 시스템은, 암모니아 가스와 엔진연료를 혼합하여 엔진에 공급하는 친환경 선박의 연료 공급 시스템에 있어서, 고체암모늄이 저장되는 고체암모늄 저장탱크; 상기 고체암모늄을 가열하여 상기 암모니아 가스와 이산화탄소 가스를 생성하는 제1 히터; 상기 암모니아 가스와 이산화탄소 가스를 상기 엔진연료와 열교환하여 상기 암모니아 가스를 암모니아 액체로 변환하는 열교환기; 및 상기 암모니아 액체를 상기 이산화탄소 가스와 분리하는 분리기;를 포함할 수 있다.The fuel supply system for eco-friendly ships according to the present invention includes a solid ammonium storage tank in which solid ammonium is stored; a first heater that heats the solid ammonium to generate the ammonia gas and carbon dioxide gas; A heat exchanger that exchanges heat with the ammonia gas and carbon dioxide gas with the engine fuel to convert the ammonia gas into ammonia liquid; and a separator that separates the ammonia liquid from the carbon dioxide gas.

구체적으로, 상기 분리기 하류에 구비되어 상기 암모니아 액체를 기체로 변환하는 제2 히터를 더 포함할 수 있다.Specifically, it may further include a second heater provided downstream of the separator to convert the ammonia liquid into gas.

구체적으로, 상기 엔진으로 상기 엔진연료를 공급하는 연료 공급라인을 구비하고, 상기 연료 공급라인에서 분기되어 상기 열교환기로 상기 엔진연료를 공급하는 연료 분기라인을 구비할 수 있다.Specifically, it may be provided with a fuel supply line that supplies the engine fuel to the engine, and a fuel branch line branched from the fuel supply line to supply the engine fuel to the heat exchanger.

구체적으로, 상기 고체암모늄은 탄산 암모늄 또는 중탄산 암모늄일 수 있다.Specifically, the solid ammonium may be ammonium carbonate or ammonium bicarbonate.

본 발명에 따른 선박은, 상기 친환경 선박의 연료 공급 시스템을 구비할 수 있다.The ship according to the present invention may be equipped with the eco-friendly ship fuel supply system.

본 발명의 친환경 선박의 연료 공급 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.The eco-friendly ship fuel supply system of the present invention has the following effects.

본 발명에 따른 친환경 선박의 연료 공급 시스템은 고체암모늄을 이용하여 엔진에 암모니아를 공급함으로써 비용 효율과 시설의 안전성을 증진시킬 수 있다.The eco-friendly ship fuel supply system according to the present invention can improve cost efficiency and facility safety by supplying ammonia to the engine using solid ammonium.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 종래의 액체 암모니아 연료 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 연료 공급 시스템을 나타낸 도면이다.Figure 1 is a diagram showing a conventional liquid ammonia fuel supply system.
Figure 2 is a diagram showing a fuel supply system according to the present invention.

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.The objectives, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. In this specification, when adding reference numbers to components in each drawing, it should be noted that identical components are given the same number as much as possible even if they are shown in different drawings. Additionally, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

도 1은 종래의 액체 암모니아 연료 공급 시스템(1)을 나타낸 도면이다.Figure 1 is a diagram showing a conventional liquid ammonia fuel supply system (1).

도 1을 참조하면, 종래의 액체 암모니아 연료 공급 시스템(1)은, 액체 암모니아 저장탱크(10), 히터(20), 열교환기(30), 연료 저장탱크(40), 기화기(50), 믹서(60) 및 엔진(70)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the conventional liquid ammonia fuel supply system 1 includes a liquid ammonia storage tank 10, a heater 20, a heat exchanger 30, a fuel storage tank 40, a vaporizer 50, and a mixer. (60) and engine (70).

액체 암모니아 저장탱크(10)에는 암모니아가 저장된다. 암모니아는 암모니아수 형태의 액체 상태로 보관될 수 있다. Ammonia is stored in the liquid ammonia storage tank 10. Ammonia can be stored in liquid form in the form of ammonia water.

연료 저장탱크(40)에는 엔진연료가 저장될 수 있다.Engine fuel may be stored in the fuel storage tank 40.

종래의 액체 암모니아 연료 공급 시스템(1)은, 연료 저장탱크(40)에 저장되는 엔진연료와 액체 암모니아 저장탱크(10)에 저장되는 암모니아를 엔진(70)의 연료로써 사용할 수 있다. 이때 엔진연료와 암모니아는 엔진(70)으로 선택적으로 공급되거나 또는 함께 공급될 수 있다.The conventional liquid ammonia fuel supply system 1 can use the engine fuel stored in the fuel storage tank 40 and the ammonia stored in the liquid ammonia storage tank 10 as fuel for the engine 70. At this time, engine fuel and ammonia may be selectively supplied to the engine 70 or supplied together.

액체 암모니아는 히터(20)를 통해 기화되어 엔진(70)으로 공급된다. 연료 저장탱크(40)로부터 공급되는 엔진연료도 기화기(50)에서 기화되어 엔진(70)으로 공급된다. 상기 암모니아와 엔진연료는, 엔진(70)으로 공급되기 전 또는 엔진(70)으로 공급된 이후 연소되기 전에 골고루 섞이도록 혼합되는 과정을 거칠 수 있다.Liquid ammonia is vaporized through the heater 20 and supplied to the engine 70. Engine fuel supplied from the fuel storage tank 40 is also vaporized in the carburetor 50 and supplied to the engine 70. The ammonia and engine fuel may be mixed evenly before being supplied to the engine 70 or after being supplied to the engine 70 and before combustion.

열교환기(30)는 액체 암모니아 저장탱크(10)에서 발생된 증발기체를 연료 저장탱크(40)의 엔진연료와 열교환시켜, 증발기체를 액화시키며 기화되기 전에 엔진연료의 온도를 높일 수 있다.The heat exchanger 30 can heat-exchange the evaporated gas generated in the liquid ammonia storage tank 10 with the engine fuel in the fuel storage tank 40, liquefying the evaporated gas, and increasing the temperature of the engine fuel before evaporation.

도 2는 본 발명에 따른 연료 공급 시스템(2)을 나타낸 도면이다.Figure 2 is a diagram showing the fuel supply system 2 according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 연료 공급 시스템(2)은, 고체암모늄 저장탱크(100), 제1 히터(200), 열교환기(300), 연료 저장탱크(400), 분리기(500), 기화기(600), 제2 히터(700), 믹서(800) 및 엔진(900)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the fuel supply system 2 of the present invention includes a solid ammonium storage tank 100, a first heater 200, a heat exchanger 300, a fuel storage tank 400, a separator 500, It includes a carburetor 600, a second heater 700, a mixer 800, and an engine 900.

고체암모늄 저장탱크(100)에는 고체암모늄이 저장된다. 고체암모늄은 암모니아 가스를 발생시킬 수 있는 탄산 암모늄, 중탄산 암모늄 등의 고형 암모니아 화합물을 나타낸다. Solid ammonium is stored in the solid ammonium storage tank 100. Solid ammonium refers to solid ammonia compounds such as ammonium carbonate and ammonium bicarbonate that can generate ammonia gas.

고체암모늄 저장탱크(100)는 2 내지 3 바의 내압을 갖는 저장탑으로서, 상기 저장탑은 사일로 형태일 수 있다. 상기 고체암모늄 저장탱크(100)에는 제1 히터(200)로 전달되는 고체암모늄의 양을 조절할 수 있는 수단(미도시)이 마련될 수 있다.The solid ammonium storage tank 100 is a storage tower with an internal pressure of 2 to 3 bar, and the storage tower may be in the form of a silo. The solid ammonium storage tank 100 may be provided with a means (not shown) for controlling the amount of solid ammonium delivered to the first heater 200.

연료 저장탱크(400)에는 엔진연료가 저장될 수 있다. 연료 저장탱크(40)에 저장되는 엔진연료는 HFO(High sulfur Feul Oil), LSFO(Low Sulphur Fuel Oil), ULSFO(Ultra-Low Sulphur Fuel Oil), MGO(Marine Gas Oil), LNG(Liquefied Natural Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), LEG(Liquefied Ethylene Gas), MeOH(methanol), DME(dimethyl ether) 등의 기존에 사용되는 연료일 수 있으며, 상기 엔진연료는 바람직하게는 LNG일 수 있다.Engine fuel may be stored in the fuel storage tank 400. Engine fuel stored in the fuel storage tank 40 includes HFO (High sulfur fuel oil), LSFO (Low sulfur fuel oil), ULSFO (Ultra-Low Sulfur Fuel Oil), MGO (Marine Gas Oil), and LNG (Liquefied Natural Gas). ), LPG (Liquefied Petroleum Gas), LEG (Liquefied Ethylene Gas), MeOH (methanol), DME (dimethyl ether), etc., and the engine fuel may be LNG.

고체암모늄 저장탱크(100)에 저장되는 고체암모늄은 제1 히터(200)에서 가열되어 암모니아 가스와 이산화탄소 가스로 분리된다.Solid ammonium stored in the solid ammonium storage tank 100 is heated in the first heater 200 and separated into ammonia gas and carbon dioxide gas.

일 예로서, 고체암모늄 중 탄산 암모늄이 열분해되어 암모니아가 생성되는 반응식은 다음과 같다.As an example, the reaction equation in which ammonium carbonate among solid ammoniums is thermally decomposed to produce ammonia is as follows.

(NH4)2CO3 ↔ 2NH3 +CO2 +H2O(NH 4 ) 2 CO 3 ↔ 2NH 3 +CO 2 +H 2 O

고체암모늄의 열분해 과정에서 물이 생성될 수 있으며, 생성된 물은 제1 히터(200)에서 분리되어 저장되거나 배출될 수 있다.Water may be generated during the thermal decomposition of solid ammonium, and the generated water may be separated from the first heater 200 and stored or discharged.

제1 히터(200)는 고체암모늄을 암모니아 가스로 변환하기 위해서 60℃ 이상으로 가열하는 것이 바람직하다.The first heater 200 preferably heats the solid ammonium to 60°C or higher in order to convert it into ammonia gas.

제1 히터(200)에서 변환된 암모니아 가스는 제1 암모니아 가스 공급라인(L5)을 통해 열교환기(300)를 지나서 분리기(500)로 공급된다. 상기 분리기(500)에서 낮은 온도의 암모니아(액상과 기상 혼합 상태)가 배출되고, 상기 암모니아는 제2 히터(700)를 거쳐 제2 암모니아 가스 공급라인(L6)을 통해 믹서(800)에 공급된다. 연료 저장탱크(400)에 저장된 엔진연료는 연료 공급라인(L2)을 통해 기화기(600)를 지나 기체상태로 믹서(800)에 공급된다. 믹서(800)에서 엔진연료와 암모니아 가스가 혼합된다. 상기 혼합 가스를 엔진(900)의 연료로 사용할 수 있다. The ammonia gas converted in the first heater 200 passes through the heat exchanger 300 through the first ammonia gas supply line (L5) and is supplied to the separator 500. Low-temperature ammonia (a mixture of liquid and gas phase) is discharged from the separator 500, and the ammonia is supplied to the mixer 800 through the second heater 700 and the second ammonia gas supply line (L6). . The engine fuel stored in the fuel storage tank 400 passes through the carburetor 600 through the fuel supply line (L2) and is supplied to the mixer 800 in a gaseous state. Engine fuel and ammonia gas are mixed in the mixer 800. The mixed gas can be used as fuel for the engine 900.

제어밸브(V1)는 열교환기(300)에서 고체암모늄과 열교환하는 엔진연료의 양을 조절하게 되는데 제어밸브(V1)의 개도는 믹서(800) 후단의 온도 및 엔진 로드에 따른 연료 필요량에 따라 조절할 수 있다. The control valve (V1) controls the amount of engine fuel that exchanges heat with solid ammonium in the heat exchanger (300). The opening degree of the control valve (V1) can be adjusted according to the temperature at the rear of the mixer (800) and the amount of fuel required according to the engine load. You can.

엔진연료와 암모니아 가스는 엔진(900)으로 선택적으로 공급될 수 있다. 암모니아 가스의 공급을 조절하기 위해 제1 암모니아 가스 공급라인(L5) 또는 제2 암모니아 가스 공급라인(L6)에 밸브(미도시)를 구비할 수 있으며, 고체 암모늄의 양을 조절하기 위해 고체 암모늄 저장탱크에 고체 암모늄의 공급량을 조절하는 수단(미도시)을 구비할 수 있다.Engine fuel and ammonia gas can be selectively supplied to the engine 900. A valve (not shown) may be provided in the first ammonia gas supply line (L5) or the second ammonia gas supply line (L6) to control the supply of ammonia gas, and the solid ammonium is stored to control the amount of solid ammonium. The tank may be provided with a means (not shown) for controlling the supply amount of solid ammonium.

연료 공급라인(L2)에서 열교환기(300)로 엔진연료가 일부 분기할 수 있다. 열교환기(300)는 제1 히터(200)로부터 나온 암모니아 가스 및 이산화탄소 가스와 연료 공급라인(L2)에서 분기된 연료 분기라인(L4)의 엔진연료를 열교환한다. Some engine fuel may branch from the fuel supply line (L2) to the heat exchanger (300). The heat exchanger 300 exchanges heat between the ammonia gas and carbon dioxide gas generated from the first heater 200 and the engine fuel in the fuel branch line (L4) branched from the fuel supply line (L2).

연료 저장탱크(400)에 저장된 엔진연료는 극저온의 액체로, 상기 암모니아 가스 및 이산화탄소 가스 보다 낮은 온도 상태에 있다. 상기 엔진연료는 바람직하게 LNG 연료이며, LNG 연료의 경우 끓는점이 -163℃이므로, 상기 끓는점보다 저온에서 유지되므로 LNG 연료의 냉열을 이용해서 암모니아 가스를 냉각할 수 있다.The engine fuel stored in the fuel storage tank 400 is a cryogenic liquid and has a lower temperature than the ammonia gas and carbon dioxide gas. The engine fuel is preferably LNG fuel, and since the boiling point of LNG fuel is -163°C, the ammonia gas can be cooled using the cold heat of the LNG fuel because it is maintained at a lower temperature than the boiling point.

암모니아 가스의 끓는점은 -33℃이고 이산화탄소 가스의 끓는점은 -78℃이므로, 암모니아 가스와 이산화탄소 가스의 끓는점 차이를 이용하여 열교환 과정에서 암모니아 가스만 선택적으로 액화할 수 있다.The boiling point of ammonia gas is -33℃ and the boiling point of carbon dioxide gas is -78℃, so only ammonia gas can be selectively liquefied during the heat exchange process by using the boiling point difference between ammonia gas and carbon dioxide gas.

분리기(500)는 열교환기(300)에서 나온 암모니아 액체와 이산화탄소 가스를 분리한다. 분리기(500)의 하류에서는 암모니아 액체가 배출된다. 분리기 하류의 암모니아 액체는 제2 암모니아 가스 공급라인(L6)을 통해 제2 히터(700)로 공급된다. 상기 제2 히터(700)는 암모니아 액체를 가열하여 암모니아 액체를 암모니아 가스로 재변환한다.The separator 500 separates the ammonia liquid and carbon dioxide gas released from the heat exchanger 300. Ammonia liquid is discharged downstream of separator 500. The ammonia liquid downstream of the separator is supplied to the second heater 700 through the second ammonia gas supply line (L6). The second heater 700 heats the ammonia liquid and reconverts the ammonia liquid into ammonia gas.

분리기(500) 상류에서는 이산화탄소 가스가 배출될 수 있고, 상기 이산화탄소 가스는 외부로 배출되거나, 온실가스의 저감을 위해서 선박에 구비되는 별도의 설비(미도시)에 저장될 수 있다.Carbon dioxide gas may be emitted upstream of the separator 500, and the carbon dioxide gas may be discharged to the outside or stored in a separate facility (not shown) provided on the ship to reduce greenhouse gases.

믹서(800)는 암모니아 가스와 기화된 엔진연료가 엔진(900)에 공급되기 전 또는 엔진(900)으로 공급된 이후 연소되기 전에 골고루 섞이도록 혼합할 수 있다.The mixer 800 can mix the ammonia gas and vaporized engine fuel so that they are evenly mixed before being supplied to the engine 900 or after being supplied to the engine 900 and before combustion.

엔진(900)은 암모니아와 LNG 등의 엔진연료를 모두 연료로 사용할 수 있는 DF 엔진(Dual Fuel 엔진)일 수 있고, 상기 엔진(900)은 선박의 추진엔진 또는 발전엔진 일 수 있다.The engine 900 may be a DF engine (Dual Fuel Engine) that can use both engine fuels such as ammonia and LNG as fuel, and the engine 900 may be a ship's propulsion engine or power generation engine.

암모니아는 무탄소 연료로 연소 반응시 질소와 물만 생성되고 이산화탄소의 발생이 없기 때문에(반응식: 4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O), 선박 온실가스 배출 규제에 대응이 가능하다.Ammonia is a carbon-free fuel that produces only nitrogen and water during combustion and does not generate carbon dioxide (reaction formula: 4NH 3 + 3O 2 → 2N 2 + 6H 2 O), so it can respond to ship greenhouse gas emissions regulations.

엔진(900)에서 연료 저장탱크(400)에 저장된 엔진연료와 암모니아가 혼합된 연료가 연소시 CxHy + 4NH3 + (3+z)O2 → xCO2 + 2N2 + (6+y/2)H2O 의 반응식을 가진다. 암모니아와 혼합된 엔진연료는 암모니아로 대체된만큼 이산화탄소의 발생을 줄일 수 있다. When the fuel mixed with engine fuel and ammonia stored in the fuel storage tank 400 is burned in the engine 900, C x H y + 4NH 3 + (3+z)O 2 → xCO 2 + 2N 2 + (6+y /2) It has the reaction formula of H 2 O. Engine fuel mixed with ammonia can reduce carbon dioxide emissions to the extent that it is replaced by ammonia.

본 발명은 앞서 설명된 실시예 외에도, 상기 실시예들의 조합 및 상기 실시예 중 적어도 어느 하나와 공지기술의 조합에 의해 발생하는 실시예들을 모두 포괄한다. In addition to the embodiments described above, the present invention encompasses combinations of the above embodiments and embodiments resulting from a combination of at least one of the above embodiments and known techniques.

이와 같이 본 발명에 따른 연료 공급 시스템(2)은, 고체암모늄을 분해하여 암모니아 연료를 공급할 수 있으므로, 불안정한 액체 암모니아를 저장하여 암모니아 연료를 공급하는 것과 대비하였을 때 연료 공급 시스템의 저장 안전성을 증진시킬 수 있다.As such, the fuel supply system 2 according to the present invention can supply ammonia fuel by decomposing solid ammonium, thereby improving the storage safety of the fuel supply system when compared to supplying ammonia fuel by storing unstable liquid ammonia. You can.

또한, 본 발명에 따른 연료 공급 시스템(2)에 있어서, 암모니아 공급원인 고체암모늄은 암모니아로의 기화율이 낮아 저장탱크에서 누출되어도 고체상태로 존재하므로 고체암모늄의 누출로 인한 인명사고의 위험이 낮다.In addition, in the fuel supply system (2) according to the present invention, solid ammonium, which is a source of ammonia, has a low evaporation rate into ammonia and remains in a solid state even if it leaks from the storage tank, so there is a low risk of casualties due to leakage of solid ammonium. .

또한, 본 발명에 따른 연료 공급 시스템(2)은, 고체암모늄을 저장하므로 액체 암모니아를 저장하기 위해 필요한 내압성을 갖는 저장탱크를 구비할 필요가 없고, 상기 저장탱크 내부를 저온으로 유지할 필요가 없으므로 액체 암모니아를 저장하여 암모니아 연료를 공급하는 것과 대비하였을 때 설비 비용과 운영 비용을 절감할 수 있다.In addition, since the fuel supply system 2 according to the present invention stores solid ammonium, there is no need to provide a storage tank with the pressure resistance necessary to store liquid ammonia, and there is no need to maintain the inside of the storage tank at a low temperature, so the liquid ammonia is stored in the fuel supply system 2 according to the present invention. Compared to storing ammonia and supplying ammonia fuel, facility and operating costs can be reduced.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, this is for the purpose of specifically explaining the present invention, and the present invention is not limited thereto, and can be understood by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. It would be clear that modifications and improvements are possible.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications or changes of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be made clear by the appended claims.

1: 종래의 액체 암모니아 연료 공급 시스템
2: 본 발명에 따른 연료 공급 시스템
10: 액체 암모니아 저장탱크 20: 히터
30, 300: 열교환기 40, 400: 연료 저장탱크
50, 600: 기화기 60, 800: 믹서
70, 900: 엔진
100: 고체암모늄 저장탱크 200: 제1 히터
500: 분리기 700: 제2 히터
L1: 액체 암모니아 공급 라인 L2: 연료 공급라인
L3: 증발기체 순환라인 L4: 연료 분기라인
L5: 제1 암모니아 가스 공급라인 L6: 제2 암모니아 가스 공급라인
L7: 이산화탄소 배출라인
V1: 제어밸브1: Conventional liquid ammonia fuel supply system
2: Fuel supply system according to the present invention
10: Liquid ammonia storage tank 20: Heater
30, 300: heat exchanger 40, 400: fuel storage tank
50, 600: vaporizer 60, 800: mixer
70, 900: Engine
100: solid ammonium storage tank 200: first heater
500: Separator 700: Second heater
L1: Liquid ammonia supply line L2: Fuel supply line
L3: Evaporative gas circulation line L4: Fuel branch line
L5: First ammonia gas supply line L6: Second ammonia gas supply line
L7: Carbon dioxide discharge line
V1: Control valve

Claims (5)

암모니아 가스와 엔진연료를 혼합하여 엔진에 공급하는 친환경 선박의 연료 공급 시스템에 있어서,
고체암모늄이 저장되는 고체암모늄 저장탱크;
상기 고체암모늄을 가열하여 상기 암모니아 가스와 이산화탄소 가스를 생성하는 제1 히터;
상기 암모니아 가스와 이산화탄소 가스를 상기 엔진연료와 열교환하여 상기 암모니아 가스를 암모니아 액체로 변환하는 열교환기; 및
상기 암모니아 액체를 상기 이산화탄소 가스와 분리하는 분리기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 선박의 연료 공급 시스템.In the eco-friendly ship fuel supply system that mixes ammonia gas and engine fuel and supplies it to the engine,
A solid ammonium storage tank where solid ammonium is stored;
a first heater that heats the solid ammonium to generate the ammonia gas and carbon dioxide gas;
A heat exchanger that exchanges heat with the ammonia gas and carbon dioxide gas with the engine fuel to convert the ammonia gas into ammonia liquid; and
A separator for separating the ammonia liquid from the carbon dioxide gas. An eco-friendly ship fuel supply system comprising a. 제 1 항에 있어서,
상기 분리기 하류에 구비되어 상기 암모니아 액체를 기체로 변환하는 제2 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 선박의 연료 공급 시스템.According to claim 1,
An eco-friendly ship fuel supply system, further comprising a second heater provided downstream of the separator to convert the ammonia liquid into gas. 제 1 항에 있어서,
상기 엔진으로 상기 엔진연료를 공급하는 연료 공급라인을 구비하고,
상기 연료 공급라인에서 분기되어 상기 열교환기로 상기 엔진연료를 공급하는 연료 분기라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 친환경 선박의 연료 공급 시스템.According to claim 1,
Provided with a fuel supply line that supplies the engine fuel to the engine,
A fuel supply system for an eco-friendly ship, comprising a fuel branch line branched from the fuel supply line to supply the engine fuel to the heat exchanger. 제 1 항에 있어서,
상기 고체암모늄은 탄산 암모늄 또는 중탄산 암모늄인 것을 특징으로 하는 친환경 선박의 연료 공급 시스템.According to claim 1,
An eco-friendly ship fuel supply system, wherein the solid ammonium is ammonium carbonate or ammonium bicarbonate. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 상기 친환경 선박의 연료 공급 시스템을 구비한 선박.A ship equipped with the eco-friendly ship fuel supply system of any one of claims 1 to 4.
KR1020210122083A 2020-09-11 2021-09-13 Fuel supply system of eco-friendly ship and ship including the same KR102610291B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20200116588 2020-09-11
KR1020200116588 2020-09-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220034713A KR20220034713A (en) 2022-03-18
KR102610291B1 true KR102610291B1 (en) 2023-12-06

Family

ID=80936874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210122083A KR102610291B1 (en) 2020-09-11 2021-09-13 Fuel supply system of eco-friendly ship and ship including the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102610291B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114776488B (en) * 2022-04-22 2023-12-19 招商局金陵鼎衡船舶(扬州)有限公司 Marine natural gas and ammonia dual-purpose energy supply system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101527719B1 (en) * 2013-10-14 2015-06-11 한국기계연구원 An ammonia gas generator by using solid ammonium salt
KR102239301B1 (en) * 2016-06-07 2021-04-09 한국조선해양 주식회사 Floating marine structure with electric power generator
KR102046494B1 (en) * 2017-12-14 2019-11-19 주식회사 포스코 Apparatus for refining reducing gas and apparatus for manufacturing molten iron comprising the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220034713A (en) 2022-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102111503B1 (en) Fuel Supply System of Eco-friendly Ship
KR102111525B1 (en) Fuel Supply System of Eco-Friendly Ship
US11149662B2 (en) Zero emission propulsion systems and generator sets using ammonia as fuel
JP7311624B2 (en) Ship fuel supply system
KR102196449B1 (en) A Treatment System of Liquefied Gas
US20090193780A1 (en) Power Generation System for a Marine Vessel
CN114458444B (en) Ship liquid ammonia supply system and ammonia fuel power ship
KR102397721B1 (en) Fuel Gas Supply System and Ship Having the Same
KR102610291B1 (en) Fuel supply system of eco-friendly ship and ship including the same
KR102298854B1 (en) Fuel Gas Supply System for a Ship
US9097208B2 (en) Cryogenic pump system for converting fuel
KR102578402B1 (en) Boil-Off Gas Proceeding System for Liquefied Hydrogen Carrier
JP3239000U (en) Marine fuel supply system
KR101302012B1 (en) Hydrogen-Mixed Fuel Supplying Apparatus and Vessel Having the Same
KR101924151B1 (en) Fuel supply system for engine of ship
KR102578403B1 (en) Boil-Off Gas Proceeding System for Liquefied Hydrogen Carrier
Rizzuto et al. Ammonia as an alternative fuel for large passenger ships: benefits and challenges
KR20210036696A (en) Exhaust gas treatment equipment for ship
KR102589457B1 (en) Fuel Supply System And Method Ammonia Fueled Ship
WO2024018873A1 (en) Floating body
KR20230136865A (en) Power Generation System and Liquefied Hydrogen Carrier
KR20230094423A (en) BOG re-liquefaction apparatus and method of liquid hydrogen hybrid propulsion system of LNG carrier
KR20210152341A (en) Volatile organic compounds treatment system and ship having the same
KR20210152639A (en) Volatile organic compounds treatment system and ship having the same
KR20220161589A (en) Fuel gas supply system and method for ship

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right