KR102632391B1 - Fuel supply system for ship - Google Patents
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Abstract
선박의 연료 공급 시스템이 개시된다.
상기 선박의 연료 공급 시스템은, 액화가스를 저장하는 저장탱크; 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스를 압축시키는 추가압축기; 상기 추가압축기에 의해 압축된 증발가스를 다단계로 압축시키는 다단압축부; 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스를 냉매로, 상기 다단압축부에 의해 압축된 증발가스를 열교환시켜 냉각시키는 열교환기; 및 상기 열교환기에 의해 냉각된 유체를 팽창시키는 팽창수단;을 포함하고, 상기 다단압축부는, 제1 압축기 및 제2 압축기의 2단으로 구성되며, 상기 다단압축부에 의해 압축된 증발가스의 일부 또는 전부는 고압엔진으로 보내지고, 상기 다단압축부에 의해 압축된 증발가스 중 상기 고압엔진에서 사용되지 않은 잉여 증발가스는 상기 열교환기로 보내진다.The ship's fuel supply system is initiated.
The ship's fuel supply system includes a storage tank for storing liquefied gas; An additional compressor that compresses the boil-off gas discharged from the storage tank; a multi-stage compression unit that compresses the boil-off gas compressed by the additional compressor in multiple stages; a heat exchanger that cools the boil-off gas discharged from the storage tank by heat-exchanging the boil-off gas compressed by the multi-stage compression unit with a refrigerant; and expansion means for expanding the fluid cooled by the heat exchanger, wherein the multi-stage compression unit is composed of two stages of a first compressor and a second compressor, and a portion of the boil-off gas compressed by the multi-stage compression unit or All of it is sent to the high-pressure engine, and among the boil-off gases compressed by the multi-stage compression unit, the excess boil-off gas that is not used in the high-pressure engine is sent to the heat exchanger.
Description
본 발명은, 엔진에 공급되는 연료를 고압으로 압축시키는 시스템을 최적화시킬 수 있는, 선박의 연료 공급 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel supply system for a ship that can optimize a system for compressing fuel supplied to an engine to high pressure.
근래, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 가스를 저온에서 액화시킨 액화가스는 가스에 비해 부피가 매우 작아지므로 저장 및 이송 효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 또한, 액화천연가스를 비롯한 액화가스는 액화공정 중에 대기오염 물질을 제거하거나 줄일 수 있어, 연소시 대기오염 물질 배출이 적은 친환경 연료로도 볼 수 있다. Recently, the consumption of liquefied gas such as liquefied natural gas (LNG) is rapidly increasing worldwide. Liquefied gas, which is made by liquefying gas at low temperature, has a much smaller volume than gas, so it has the advantage of increasing storage and transportation efficiency. In addition, liquefied gas, including liquefied natural gas, can remove or reduce air pollutants during the liquefaction process, so it can be viewed as an eco-friendly fuel with low emissions of air pollutants during combustion.
액화천연가스는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -163℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 가진다. 따라서, 천연가스를 액화시켜 이송할 경우 매우 효율적으로 이송할 수 있게 된다.Liquefied natural gas is a colorless and transparent liquid obtained by liquefying natural gas containing methane as a main component by cooling it to about -163°C, and has a volume of about 1/600 of that of natural gas. Therefore, when natural gas is liquefied and transported, it can be transported very efficiently.
그러나 천연가스의 액화 온도는 상압 -163 ℃의 극저온이므로, 액화천연가스는 온도변화에 민감하여 쉽게 증발된다. 이로 인해 액화천연가스를 저장하는 저장탱크에는 단열처리를 하지만, 외부의 열이 저장탱크에 지속적으로 전달되므로 액화천연가스 수송과정에서 저장탱크 내에서는 지속적으로 액화천연가스가 자연 기화되면서 증발가스(Boil-Off Gas, BOG)가 발생한다. 이는 에탄 등 다른 저온 액화가스의 경우에도 마찬가지이다.However, since the liquefaction temperature of natural gas is extremely low at -163°C at normal pressure, liquefied natural gas is sensitive to temperature changes and easily evaporates. For this reason, the storage tank that stores liquefied natural gas is insulated, but external heat is continuously transferred to the storage tank, so during the transportation of liquefied natural gas, liquefied natural gas is continuously naturally vaporized within the storage tank, producing boil-off gas (boil). -Off Gas, BOG) occurs. This is also true for other low-temperature liquefied gases such as ethane.
증발가스는 일종의 손실로서 수송효율에 있어서 중요한 문제이다. 또한, 저장탱크 내에 증발가스가 축적되면 탱크 내압이 과도하게 상승할 수 있어, 심하면 탱크가 파손될 위험도 있다. 따라서, 저장탱크 내에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위한 다양한 방법이 연구되는데, 최근에는 증발가스의 처리를 위해, 증발가스를 재액화하여 저장탱크로 복귀시키는 방법, 증발가스를 선박의 엔진 등 연료소비처의 에너지원으로 사용하는 방법 등이 사용되고 있다.Evaporation gas is a type of loss and is an important issue in transportation efficiency. In addition, if evaporation gas accumulates in the storage tank, the pressure inside the tank may increase excessively, and in severe cases, there is a risk of tank damage. Therefore, various methods are being studied to treat boil-off gas generated within the storage tank. Recently, for the treatment of boil-off gas, a method of re-liquefying the boil-off gas and returning it to the storage tank, using the boil-off gas as fuel for ship engines, etc. Methods such as using it as an energy source for consumers are being used.
증발가스를 재액화하기 위한 방법으로는 별도의 냉매를 이용한 냉동 사이클을 구비하여 증발가스를 냉매와 열교환하여 재액화하는 방법, 및 별도의 냉매가 없이 증발가스 자체를 냉매로 하여 재액화하는 방법 등이 있다. 특히, 후자의 방법을 채용한 시스템을 부분 재액화 시스템(Partial Re-liquefaction System, PRS)이라고 한다.Methods for re-liquefying the boil-off gas include a method of re-liquefying the boil-off gas by heat-exchanging it with a refrigerant using a refrigeration cycle using a separate refrigerant, and a method of re-liquefying the boil-off gas itself as a refrigerant without a separate refrigerant. There is. In particular, the system employing the latter method is called the Partial Re-liquefaction System (PRS).
한편, 일반적으로 선박에 사용되는 엔진 중 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 엔진으로 DFDE, ME-GI 엔진, X-DF 엔진 등의 가스연료엔진이 있다.Meanwhile, among engines generally used in ships, engines that can use natural gas as fuel include gas fuel engines such as DFDE, ME-GI engines, and X-DF engines.
DFDE은, 발전용으로 사용되며, 4행정으로 구성된다. 비교적 저압인 6.5 bara 정도의 압력을 가지는 천연가스를 연소공기 입구에 주입하여, 피스톤이 올라가면서 압축을 시키는 오토 사이클(Otto Cycle)을 채택하고 있다.DFDE is used for power generation and consists of four strokes. The Otto Cycle is adopted in which natural gas, which has a relatively low pressure of about 6.5 bara, is injected into the combustion air inlet and compressed as the piston rises.
ME-GI 엔진은, 추진용으로 사용되며, 2행정으로 구성된다. 300 bara 부근의 고압 천연가스를 피스톤의 상사점 부근에서 연소실에 직접 분사하는 디젤 사이클(Diesel Cycle)을 채택하고 있다.The ME-GI engine is used for propulsion and consists of two strokes. The diesel cycle is adopted in which high-pressure natural gas around 300 bara is directly injected into the combustion chamber near the top dead center of the piston.
X-DF 엔진은, 추진용으로 사용되며, 2행정으로 구성된다. 16 bara 정도의 중압 천연가스를 연료로 사용하며, 오토 사이클을 채택하고 있다.The X-DF engine is used for propulsion and consists of two strokes. It uses medium pressure natural gas of about 16 bara as fuel and adopts the Otto cycle.
본 발명은, 고압엔진이 요구하는 압력으로 천연가스를 압축시키는 다단압축부를, 2단으로 구성되도록 최적화시키는, 선박의 연료 공급 시스템을 제공하고자 한다.The present invention seeks to provide a ship fuel supply system that optimizes the multi-stage compression unit, which compresses natural gas to the pressure required by a high-pressure engine, to be composed of two stages.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스를 저장하는 저장탱크; 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스를 압축시키는 추가압축기; 상기 추가압축기에 의해 압축된 증발가스를 다단계로 압축시키는 다단압축부; 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스를 냉매로, 상기 다단압축부에 의해 압축된 증발가스를 열교환시켜 냉각시키는 열교환기; 및 상기 열교환기에 의해 냉각된 유체를 팽창시키는 팽창수단;을 포함하고, 상기 다단압축부는, 제1 압축기 및 제2 압축기의 2단으로 구성되며, 상기 다단압축부에 의해 압축된 증발가스의 일부 또는 전부는 고압엔진으로 보내지고, 상기 다단압축부에 의해 압축된 증발가스 중 상기 고압엔진에서 사용되지 않은 잉여 증발가스는 상기 열교환기로 보내지는, 선박의 연료 공급 시스템이 제공된다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, a storage tank for storing liquefied gas; An additional compressor that compresses the boil-off gas discharged from the storage tank; a multi-stage compression unit that compresses the boil-off gas compressed by the additional compressor in multiple stages; a heat exchanger that cools the boil-off gas discharged from the storage tank by heat-exchanging the boil-off gas compressed by the multi-stage compression unit with a refrigerant; and expansion means for expanding the fluid cooled by the heat exchanger, wherein the multi-stage compression unit is composed of two stages of a first compressor and a second compressor, and a portion of the boil-off gas compressed by the multi-stage compression unit or All of the boil-off gas is sent to the high-pressure engine, and the excess boil-off gas not used in the high-pressure engine among the boil-off gas compressed by the multi-stage compression unit is sent to the heat exchanger.
상기 선박의 연료 공급 시스템은, 상기 팽창수단 후단에 설치되어 재액화된 액화가스와 기체 상태의 증발가스를 분리하는 기액분리기를 더 포함할 수 있다.The fuel supply system of the ship may further include a gas-liquid separator installed at a rear end of the expansion means to separate the re-liquefied liquefied gas and the boil-off gas in a gaseous state.
상기 선박의 연료 공급 시스템은, 상기 저장탱크 내부의 액화가스를 가압시키는 펌프; 및 상기 펌프에 의해 가압된 액화가스를 기화시키는 기화기;를 더 포할 수 있고, 상기 기화기에 의해 기화된 가스는 상기 고압엔진의 연료로 공급될 수 있다.The ship's fuel supply system includes a pump that pressurizes the liquefied gas inside the storage tank; and a vaporizer for vaporizing the liquefied gas pressurized by the pump, and the gas vaporized by the vaporizer can be supplied as fuel for the high-pressure engine.
상기 기액분리기에 의해 분리된 증발가스는, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스와 합류되어, 상기 열교환기에서 냉매로 사용될 수 있다.The boil-off gas separated by the gas-liquid separator can be combined with the boil-off gas discharged from the storage tank and used as a refrigerant in the heat exchanger.
상기 추가압축기는 상기 제1 압축기 및 상기 제2 압축기보다 더 낮은 압력으로 유체를 압축시키는 압축기일 수 있다.The additional compressor may be a compressor that compresses fluid at a lower pressure than the first compressor and the second compressor.
상기 추가압축기에 의해 압축된 증발가스는 45℃, 6.5 bara 상태일 수 있다.The boil-off gas compressed by the additional compressor may be at 45°C and 6.5 bara.
상기 추가압축기에 의해 압축된 증발가스는, 일부가 분기되어 저압엔진으로 공급될 수 있다.A portion of the boil-off gas compressed by the additional compressor may be branched and supplied to the low-pressure engine.
상기 다단압축부에 의해 압축된 후 상기 열교환기로 보내지는 증발가스는 43℃, 300 bara일 수 있다.The boil-off gas compressed by the multi-stage compression unit and then sent to the heat exchanger may have a temperature of 43°C and 300 bara.
상기 고압엔진은 45℃, 300 bara의 가스를 연료로 사용할 수 있다.The high-pressure engine can use gas at 45°C and 300 bara as fuel.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 액화가스를 저장하는 저장탱크; 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스를 다단계로 압축시키는 다단압축부; 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스를 냉매로, 상기 다단압축부에 의해 압축된 증발가스를 열교환시켜 냉각시키는 열교환기; 및 상기 열교환기에 의해 냉각된 유체를 팽창시키는 팽창수단;을 포함하고, 상기 다단압축부는, 제1 압축기 및 제2 압축기의 2단으로 구성되며, 상기 다단압축부에 의해 압축된 증발가스의 일부 또는 전부는 고압엔진으로 보내지고, 상기 다단압축부에 의해 압축된 증발가스 중 상기 고압엔진에서 사용되지 않은 잉여 증발가스는 상기 열교환기로 보내지고, 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스의 압력이 6.6 bara인 것을 특징으로 하는, 선박의 연료 공급 시스템이 제공된다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, a storage tank for storing liquefied gas; A multi-stage compression unit that compresses the boil-off gas discharged from the storage tank in multiple stages; a heat exchanger that cools the boil-off gas discharged from the storage tank by heat-exchanging the boil-off gas compressed by the multi-stage compression unit with a refrigerant; and expansion means for expanding the fluid cooled by the heat exchanger, wherein the multi-stage compression unit is composed of two stages of a first compressor and a second compressor, and a portion of the boil-off gas compressed by the multi-stage compression unit or All of it is sent to the high-pressure engine, and among the boil-off gas compressed by the multi-stage compression unit, the excess boil-off gas not used in the high-pressure engine is sent to the heat exchanger, and the pressure of the boil-off gas discharged from the storage tank is 6.6 bara. A fuel supply system for a ship is provided, characterized in that.
상기 저장탱크는 고망간강을 포함하는 성분으로 이루어진 Type C 탱크일 수 있다.The storage tank may be a Type C tank made of a component containing high manganese steel.
상기 선박의 연료 공급 시스템은, 상기 팽창수단 후단에 설치되어 재액화된 액화가스와 기체 상태의 증발가스를 분리하는 기액분리기를 더 포함할 수 있고, 상기 기액분리기는 유체를 6.7 bara까지 저장한 후 배출할 수 있다.The fuel supply system of the ship may further include a gas-liquid separator installed at the rear end of the expansion means to separate the re-liquefied liquefied gas and gaseous boil-off gas, and the gas-liquid separator stores the fluid up to 6.7 bara and then can be discharged.
상기 기액분리기는 고망간강을 포함하는 성분으로 이루어진 Type C 기액분리기일 수 있다.The gas-liquid separator may be a Type C gas-liquid separator made of a component containing high manganese steel.
상기 기액분리기에 의해 분리된 증발가스는 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스와 합류되어 상기 열교환기에서 냉매로 사용될 수 있다.The boil-off gas separated by the gas-liquid separator can be combined with the boil-off gas discharged from the storage tank and used as a refrigerant in the heat exchanger.
상기 선박의 연료 공급 시스템은, 상기 열교환기와 상기 다단압축부 사이에 설치되는 가열기를 더 포함할 수 있다.The ship's fuel supply system may further include a heater installed between the heat exchanger and the multi-stage compression unit.
상기 가열기에 의해 가열된 증발가스는 일부가 분기되어 저압엔진으로 공급될 수 있다.A portion of the boil-off gas heated by the heater may be branched and supplied to the low-pressure engine.
상기 가열기에 의해 가열된 증발가스는 45℃, 6.5 bara 상태일 수 있다.The boil-off gas heated by the heater may be at 45°C and 6.5 bara.
상기 다단압축부에 의해 압축된 후 상기 열교환기로 보내지는 증발가스는 43℃, 300 bara 상태일 수 있다.The boil-off gas compressed by the multi-stage compression unit and then sent to the heat exchanger may be at 43°C and 300 bara.
상기 고압엔진은 45℃, 300 bara의 가스를 연료로 사용할 수 있다.The high-pressure engine can use gas at 45°C and 300 bara as fuel.
상기 선박의 연료 공급 시스템은, 상기 저장탱크 내부의 액화가스를 가압시키는 펌프; 및 상기 펌프에 의해 가압된 액화가스를 기화시키는 기화기;를 더 포함할 수 있고, 상기 기화기에 의해 기화된 가스는 상기 고압엔진의 연료로 공급될 수 있다.The ship's fuel supply system includes a pump that pressurizes the liquefied gas inside the storage tank; And it may further include a vaporizer for vaporizing the liquefied gas pressurized by the pump, and the gas vaporized by the vaporizer can be supplied as fuel for the high-pressure engine.
본 발명에 의하면, 종래에 5단으로 구성되던 다단압축부를 2단으로 구성할 수 있으므로, 장비를 설치하는데 들어가는 비용과 장비를 운용하는데 들어가는 비용을 절감할 수 있다.According to the present invention, the multi-stage compression unit, which conventionally consisted of 5 stages, can be configured into 2 stages, thereby reducing the cost of installing and operating the equipment.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 선박의 연료 공급 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 선박의 연료 공급 시스템의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a fuel supply system for a ship according to a first preferred embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram of a fuel supply system for a ship according to a second preferred embodiment of the present invention.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 선박의 연료 공급 시스템은, 천연가스를 연료로 사용하는 엔진을 탑재한 선박 및 액화가스 저장탱크를 포함하는 선박 등에 다양하게 응용되어 적용될 수 있다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the structure and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The ship fuel supply system of the present invention can be applied to a variety of applications, such as ships equipped with engines using natural gas as fuel and ships containing liquefied gas storage tanks. Additionally, the following examples may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
또한, 본 발명의 각 라인에서의 유체는, 시스템의 운용 조건에 따라, 액체 상태, 기액 혼합 상태, 기체 상태, 초임계유체 상태 중 어느 하나의 상태일 수 있다.Additionally, the fluid in each line of the present invention may be in any one of a liquid state, a gas-liquid mixture state, a gas state, and a supercritical fluid state, depending on the operating conditions of the system.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 선박의 연료 공급 시스템의 개략도이다. 도 1에 도시된 제1 실시예는 특히, 액화천연가스 운반선에 바람직하게 적용될 수 있다.1 is a schematic diagram of a fuel supply system for a ship according to a first preferred embodiment of the present invention. The first embodiment shown in FIG. 1 can be particularly preferably applied to a liquefied natural gas carrier.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 선박의 연료 공급 시스템은, 저장탱크(T), 열교환기(100), 추가압축기(900), 다단압축부(200), 및 팽창수단(300)을 포함한다.Referring to Figure 1, the fuel supply system of the ship of this embodiment includes a storage tank (T), a
본 실시예의 저장탱크(T)는, 액화천연가스 등의 액화가스를 극저온 상태로 저장할 수 있도록 밀봉 및 단열 방벽을 갖추고 있지만, 외부로부터 전달되는 열을 완벽하게 차단할 수는 없고, 저장탱크(T) 내에서는 액화가스의 증발이 지속적으로 이루어지며 내압이 상승할 수 있는데, 이러한 증발가스에 의한 압력의 과도한 상승을 막고, 적정한 수준의 내압을 유지하기 위해 저장탱크(T) 내부의 증발가스를 배출시킨다. 본 실시예의 저장탱크(T)로부터 배출되는 증발가스(도 1의 A1 지점)는, 대략 -130℃, 1.06 bara일 수 있다.The storage tank (T) of this embodiment is equipped with a sealing and insulating barrier so that liquefied gas such as liquefied natural gas can be stored in a cryogenic state, but it cannot completely block heat transmitted from the outside, and the storage tank (T) Evaporation of liquefied gas continues inside and the internal pressure may increase. In order to prevent excessive increase in pressure due to such evaporated gas and maintain the internal pressure at an appropriate level, the evaporated gas inside the storage tank (T) is discharged. . The boil-off gas discharged from the storage tank (T) of this embodiment (point A1 in FIG. 1) may be approximately -130°C and 1.06 bara.
본 실시예의 열교환기(100)는, 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스를 냉매로, 다단압축부(200)에 의해 압축된 증발가스를 열교환시켜 냉각시킨다. 저장탱크(T)로부터 배출된 후 열교환기(100)에서 냉매로 사용된 증발가스(도 1의 B1 지점)는, 대략 7℃, 1.04 bara일 수 있다. The
본 실시예의 추가압축기(900)는, 저장탱크(T)로부터 배출된 후 열교환기(100)에서 냉매로 사용된 증발가스를 압축시킨다. 본 실시예의 추가압축기(900)는 다단압축부(200)에 포함된 제1 압축기(210) 및 제2 압축기(220)보다 더 낮은 압력으로 유체를 압축시키는 압축기일 수 있다.The
본 실시예의 추가압축기(900)에 의해 압축된 증발가스(도 1의 C1 지점)는, 대략 45℃, 6.5 bara일 수 있다.The boil-off gas compressed by the
본 실시예에 의하면, 추가압축기(900)에 의해 압축된 증발가스는, 일부가 분기되어 저압엔진으로 공급되고, 나머지는 다단압축부(200)로 공급될 수 있으며, 저압엔진은 대략 45℃, 6.5 bara의 가스를 연료로 사용하는 엔진일 수 있다.According to this embodiment, a portion of the boil-off gas compressed by the
본 실시예의 다단압축부(200)는, 저장탱크(T)로부터 배출된 후 열교환기(100)에서 냉매로 사용된 증발가스를, 고압엔진의 요구 압력까지 다단계로 압축시킨다. 본 실시예의 다단압축부(200)는 제1 압축기(210) 및 제2 압축기(220)를 포함하며, 종래에 5단으로 구성되던 것과는 달리 2단으로 구성된다.The
본 실시예의 다단압축부(200)에 의해 압축된 증발가스의 일부 또는 전부는 고압엔진으로 보내지고, 다단압축부(200)에 의해 압축된 증발가스 중 고압엔진에서 사용되지 않은 잉여 증발가스는 열교환기(100)로 보내져 재액화 과정을 거친다. 다단압축부(200)에 의해 압축된 후 열교환기(100)로 보내지는 증발가스는 대략 43℃, 300 bara일 수 있고(도 1의 D1 지점), 고압엔진은 대략 45℃, 300 bara의 가스를 연료로 사용하는 엔진일 수 있다.Part or all of the boil-off gas compressed by the
본 실시예의 팽창수단(300)은, 다단압축부(200)에 의해 압축된 후 열교환기(100)에서 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스를 냉매로 열교환되어 냉각된 유체를 팽창시킨다. 본 실시예의 팽창수단(300)은 줄-톰슨 밸브 등의 팽창밸브일 수 있다.The expansion means 300 of this embodiment expands the cooled fluid by heat-exchanging the evaporation gas discharged from the storage tank T in the
다단압축부(200)에 의한 압축 과정과, 열교환기(100)에 의한 냉각 과정과, 팽창수단(300)에 의한 팽창 과정을 거친 증발가스는 일부 또는 전부가 재액화된다.The boil-off gas that has undergone a compression process by the
본 실시예의 선박의 연료 공급 시스템은, 팽창수단(300) 후단에 설치되어 재액화된 액화가스와 기체 상태의 증발가스를 분리하는 기액분리기(400)를 더 포함할 수 있다.The ship's fuel supply system of this embodiment may further include a gas-
본 실시예의 기액분리기(400)에 의해 분리된 증발가스가 배출되는 라인 상에는 유체의 유량 및 개폐를 조절하는 제1 밸브(V1)가 설치될 수 있고, 본 실시예의 기액분리기(400)에 의해 분리된 액화가스가 배출되는 라인 상에는 유체의 유량 및 개폐를 조절하는 제2 밸브(V2)가 설치될 수 있다.A first valve (V1) that controls the flow rate and opening and closing of the fluid may be installed on the line through which the boil-off gas separated by the gas-
또한, 기액분리기(400)에 의해 분리된 증발가스는 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스와 합류되어 열교환기(100)에서 냉매로 사용될 수 있고, 기액분리기(400)에 의해 분리된 액화가스는 저장탱크(T)로 복귀될 수 있다. 기액분리기(400)에 의해 분리된 후 저장탱크(T)로 복귀되는 액화가스(도 1의 E1 지점)는, -161℃, 1.06 bara일 수 있다.In addition, the boil-off gas separated by the gas-
본 실시예의 선박의 연료 공급 시스템은, 저장탱크(T) 내부의 액화가스를 가압시키는 펌프(500), 및 펌프(500)에 의해 가압된 액화가스를 기화시키는 기화기(600)를 더 포함할 수 있다. The ship's fuel supply system of this embodiment may further include a
본 실시예의 펌프(500) 및 기화기(600)는, 저장탱크(T) 내부의 증발가스가 엔진에서 요구하는 양을 만족시키지 못할 때, 저장탱크(T) 내부의 액화가스를 기화시켜 엔진으로 공급하는 역할을 한다. 본 실시예에 의하면, 액화가스를 기화시킨 후 압축시키는 것이 아니라, 액화가스를 먼저 압축시킨 후 기화시키므로, 기체를 가압시키기 위한 압축기를 사용하지 않고 비교적 가격이 저렴하고 운용 비용이 적게 들어가는 펌프(500)를 사용할 수 있어 경제적이다.The
저장탱크(T)로부터 배출된 액화가스가 펌프(500) 및 기화기(600)를 통과하여 저압엔진 또는 고압엔진으로 보내지는 라인 상에는, 저압엔진과 고압엔진이 요구하는 압력 및 온도 조건을 맞추기 위한, 감압장치, 가압장치, 가열기 중 하나 이상이 설치될 수 있다.On the line where the liquefied gas discharged from the storage tank (T) passes through the
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 선박의 연료 공급 시스템의 개략도이다. 도 2에 도시된 제2 실시예는 특히, 액화천연가스를 선박의 추진 연료로 사용하는 선박에 바람직하게 적용될 수 있다.Figure 2 is a schematic diagram of a fuel supply system for a ship according to a second preferred embodiment of the present invention. The second embodiment shown in FIG. 2 can be particularly preferably applied to ships that use liquefied natural gas as a propulsion fuel for ships.
도 2에 도시된 제2 실시예의 선박의 연료 공급 시스템은, 도 1에 도시된 제1 실시예의 선박의 연료 공급 시스템에 비해, 추가압축기(900)를 포함하지 않고, 저장탱크(T)로부터 배출되는 증발가스의 압력이 대략 6.6 bara라는 점에서 차이점이 존재하며, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다. 전술한 제1 실시예의 선박의 연료 공급 시스템과 동일한 부재에 대하여는 자세한 설명은 생략한다.Compared to the fuel supply system of the ship of the first embodiment shown in FIG. 1, the fuel supply system of the ship of the second embodiment shown in FIG. 2 does not include an
도 2를 참조하면, 본 실시예의 선박의 연료 공급 시스템은, 제1 실시예와 마찬가지로, 저장탱크(T), 열교환기(100), 다단압축부(200), 및 팽창수단(300)을 포함한다. 단, 본 실시예의 선박의 연료 공급 시스템은, 제1 실시예와는 달리, 추가압축기(900)를 포함하지 않는다.Referring to FIG. 2, the ship's fuel supply system of this embodiment, like the first embodiment, includes a storage tank (T), a
본 실시예의 저장탱크(T)는, 제1 실시예와는 달리, 증발가스를 대략 6.6 bara까지 저장한 후 배출한다. 본 실시예의 저장탱크(T)는, 고망간강을 포함하는 성분으로 이루어진 Type C 탱크일 수 있다. 저장탱크(T)로부터 배출되는 증발가스(도 2의 A2 지점)는 대략 -130℃, 6.6 bara일 수 있다.Unlike the first embodiment, the storage tank T of this embodiment stores boil-off gas up to approximately 6.6 bara and then discharges it. The storage tank (T) of this embodiment may be a Type C tank made of a component containing high manganese steel. The boil-off gas discharged from the storage tank (T) (point A2 in FIG. 2) may be approximately -130°C and 6.6 bara.
본 실시예의 열교환기(100)는, 제1 실시예와 마찬가지로, 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스를 냉매로, 다단압축부(200)에 의해 압축된 증발가스를 열교환시켜 냉각시킨다.The
본 실시예의 다단압축부(200)는, 제1 실시예와 마찬가지로, 저장탱크(T)로부터 배출된 후 열교환기(100)에서 냉매로 사용된 증발가스를, 고압엔진의 요구 압력까지 다단계로 압축시킨다.Like the first embodiment, the
본 실시예의 다단압축부(200)는, 제1 실시예와 마찬가지로, 제1 압축기(210) 및 제2 압축기(220)를 포함하며, 종래에 5단으로 구성되던 것과는 달리 2단으로 구성되는데, 본 실시예의 다단압축부(200)를 2단으로 구성할 수 있는 것은, 저장탱크(T)로부터 배출되는 증발가스의 압력이 대략 6.6 bara 정도로, 종래의 저장탱크로부터 배출되는 증발가스의 압력인 대략 1.06 bara 보다 높기 때문이다.The
저장탱크(T)로부터 배출되어 열교환기(100)에서 냉매로 사용된 후 다단압축부(200)로 공급되는 증발가스(도 2의 B2 지점)는, 대략 45℃, 6.5 bara인 것이 바람직하며, B1 지점에서의 증발가스의 온도가 낮은 경우를 대비하여, 본 실시예의 선박의 연료 공급 시스템은, 열교환기(100)와 다단압축부(200) 사이에 설치되는 가열기(800)를 더 포함할 수 있다.The boil-off gas discharged from the storage tank (T), used as a refrigerant in the
본 실시예에 의하면, 저장탱크(T)로부터 배출되어 열교환기(100)에서 냉매로 사용된 증발가스(가열기(800)를 포함하는 경우 열교환기(100)에서 냉매로 사용된 후 가열기(800)에 의해 가열된 증발가스)는, 일부가 분기되어 저압엔진으로 공급되고, 나머지는 다단압축부(200)로 공급될 수 있으며, 저압엔진은 대략 45℃, 6.5 bara의 가스를 연료로 사용하는 엔진일 수 있다.According to this embodiment, the evaporation gas discharged from the storage tank (T) and used as a refrigerant in the heat exchanger 100 (if it includes the heater 800) is used as a refrigerant in the
본 실시예에 의하면, 제1 실시예와 마찬가지로, 다단압축부(200)에 의해 압축된 증발가스의 일부 또는 전부는 고압엔진으로 보내지고, 다단압축부(200)에 의해 압축된 증발가스 중 고압엔진에서 사용되지 않은 잉여 증발가스는 열교환기(100)로 보내져 재액화 과정을 거친다. 다단압축부(200)에 의해 압축된 후 열교환기(100)로 보내지는 증발가스(도 2의 C2 지점)는 대략 43℃, 300 bara일 수 있고, 고압엔진은 대략 45℃, 300 bara의 가스를 연료로 사용하는 엔진일 수 있다.According to this embodiment, as in the first embodiment, part or all of the boil-off gas compressed by the
본 실시예의 팽창수단(300)은, 제1 실시예와 마찬가지로, 다단압축부(200)에 의해 압축된 후 열교환기(100)에서 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스를 냉매로 열교환되어 냉각된 유체를 팽창시킨다. 본 실시예의 팽창수단(300)은 줄-톰슨 밸브 등의 팽창밸브일 수 있다.The expansion means 300 of this embodiment, like the first embodiment, cools the evaporation gas discharged from the storage tank T in the
다단압축부(200)에 의한 압축 과정과, 열교환기(100)에 의한 냉각 과정과, 팽창수단(300)에 의한 팽창 과정을 거친 증발가스는, 제1 실시예와 마찬가지로, 일부 또는 전부가 재액화된다.As in the first embodiment, the evaporated gas that has gone through the compression process by the
본 실시예의 선박의 연료 공급 시스템은, 제1 실시예와 마찬가지로, 팽창수단(300) 후단에 설치되어 재액화된 액화가스와 기체 상태의 증발가스를 분리하는 기액분리기(400)를 더 포함할 수 있다. 단, 본 실시예의 기액분리기(400)는, 제1 실시예와는 달리, 유체를 대략 6.7 bara까지 저장한 후 배출하며, 고망간강을 포함하는 성분으로 이루어진 Type C 기액분리기일 수 있다.The fuel supply system of the ship of this embodiment, like the first embodiment, may further include a gas-
본 실시예에 의하면, 제1 실시예와 마찬가지로, 기액분리기(400)에 의해 분리된 증발가스가 배출되는 라인 상에는 유체의 유량 및 개폐를 조절하는 제1 밸브(V1)가 설치될 수 있고, 기액분리기(400)에 의해 분리된 액화가스가 배출되는 라인 상에는 유체의 유량 및 개폐를 조절하는 제2 밸브(V2)가 설치될 수 있다.According to this embodiment, like the first embodiment, a first valve (V1) for controlling the flow rate and opening and closing of the fluid may be installed on the line through which the boil-off gas separated by the gas-
또한, 본 실시예에 의하면, 제1 실시예와 마찬가지로, 기액분리기(400)에 의해 분리된 증발가스는 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스와 합류되어 열교환기(100)에서 냉매로 사용될 수 있고, 기액분리기(400)에 의해 분리된 액화가스는 저장탱크(T)로 복귀될 수 있다. 기액분리기(400)에 의해 분리된 후 저장탱크(T)로 복귀되는 액화가스(도 2의 D2 지점)는, -161℃, 6.7 bara일 수 있다.In addition, according to this embodiment, like the first embodiment, the boil-off gas separated by the gas-
본 실시예의 선박의 연료 공급 시스템은, 제1 실시예와 마찬가지로, 저장탱크(T) 내부의 액화가스를 가압시키는 펌프(500), 및 펌프(500)에 의해 가압된 액화가스를 기화시키는 기화기(600)를 더 포함할 수 있다. The ship's fuel supply system of this embodiment, like the first embodiment, includes a
본 실시예의 펌프(500) 및 기화기(600)는, 제1 실시예와 마찬가지로, 저장탱크(T) 내부의 증발가스가 엔진에서 요구하는 양을 만족시키지 못할 때, 저장탱크(T) 내부의 액화가스를 기화시켜 엔진으로 공급하는 역할을 한다. 본 실시예에 의하면, 제1 실시예와 마찬가지로, 액화가스를 기화시킨 후 압축시키는 것이 아니라, 액화가스를 먼저 압축시킨 후 기화시키므로, 기체를 가압시키기 위한 압축기를 사용하지 않고 비교적 가격이 저렴하고 운용 비용이 적게 들어가는 펌프(500)를 사용할 수 있어 경제적이다.Like the first embodiment, the
저장탱크(T)로부터 배출된 액화가스가 펌프(500) 및 기화기(600)를 통과하여 저압엔진 또는 고압엔진으로 보내지는 라인 상에는, 제1 실시예와 마찬가지로, 저압엔진과 고압엔진이 요구하는 압력 및 온도 조건을 맞추기 위한, 감압장치, 가압장치, 가열기 중 하나 이상이 설치될 수 있다.On the line through which the liquefied gas discharged from the storage tank (T) passes through the
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.The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and it is obvious to those skilled in the art that the present invention can be implemented with various modifications or variations without departing from the technical gist of the present invention. It was done.
T : 저장탱크 V1, V2 : 밸브
100 : 열교환기 200 : 다단압축부
210, 220 : 압축기 300 : 팽창수단
400 : 기액분리기 500 : 펌프
600 : 기화기 800 : 가열기
900 : 추가압축기T: Storage tank V1, V2: Valve
100: heat exchanger 200: multi-stage compression unit
210, 220: Compressor 300: Expansion means
400: gas-liquid separator 500: pump
600: vaporizer 800: heater
900: Additional compressor
Claims (20)
상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스를 다단계로 압축시키는 다단압축부;
상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스를 냉매로, 상기 다단압축부에 의해 압축된 증발가스를 열교환시켜 냉각시키는 열교환기; 및
상기 열교환기에 의해 냉각된 유체를 팽창시키는 팽창수단;을 포함하고,
상기 다단압축부는, 제1 압축기 및 제2 압축기의 2단으로 구성되며,
상기 다단압축부에 의해 압축된 증발가스의 일부 또는 전부는 고압엔진으로 보내지고, 상기 다단압축부에 의해 압축된 증발가스 중 상기 고압엔진에서 사용되지 않은 잉여 증발가스는 상기 열교환기로 보내지고,
상기 고압엔진은 45℃, 300 bara의 가스를 연료로 사용하고,
상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스의 압력이 6.6 bara인 것을 특징으로 하는, 선박의 연료 공급 시스템.A storage tank for storing liquefied gas;
A multi-stage compression unit that compresses the boil-off gas discharged from the storage tank in multiple stages;
a heat exchanger that cools the boil-off gas discharged from the storage tank by heat-exchanging the boil-off gas compressed by the multi-stage compression unit with a refrigerant; and
It includes expansion means for expanding the fluid cooled by the heat exchanger,
The multi-stage compression unit consists of two stages: a first compressor and a second compressor,
Part or all of the boil-off gas compressed by the multi-stage compression unit is sent to the high-pressure engine, and surplus boil-off gas not used in the high-pressure engine among the boil-off gas compressed by the multi-stage compression unit is sent to the heat exchanger,
The high-pressure engine uses gas at 45°C and 300 bara as fuel,
A ship's fuel supply system, characterized in that the pressure of the boil-off gas discharged from the storage tank is 6.6 bara.
상기 팽창수단 후단에 설치되어 재액화된 액화가스와 기체 상태의 증발가스를 분리하는 기액분리기를 더 포함하는, 선박의 연료 공급 시스템.In claim 1,
A fuel supply system for a ship, further comprising a gas-liquid separator installed at a rear end of the expansion means to separate the re-liquefied liquefied gas and the gaseous boil-off gas.
상기 저장탱크 내부의 액화가스를 가압시키는 펌프; 및
상기 펌프에 의해 가압된 액화가스를 기화시키는 기화기;를 더 포함하고,
상기 기화기에 의해 기화된 가스는 상기 고압엔진의 연료로 공급되는, 선박의 연료 공급 시스템.In claim 1,
A pump that pressurizes the liquefied gas inside the storage tank; and
It further includes a vaporizer that vaporizes the liquefied gas pressurized by the pump,
The gas vaporized by the vaporizer is supplied as fuel for the high-pressure engine.
상기 기액분리기에 의해 분리된 증발가스는, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스와 합류되어, 상기 열교환기에서 냉매로 사용되는, 선박의 연료 공급 시스템.In claim 2,
The fuel supply system of a ship wherein the boil-off gas separated by the gas-liquid separator is combined with the boil-off gas discharged from the storage tank and used as a refrigerant in the heat exchanger.
상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스를 압축시키는 추가압축기를 더 포함하고,
상기 추가압축기에 의해 압축된 증발가스가 상기 다단압축부로 보내지는, 선박의 연료 공급 시스템.The method according to any one of claims 1 to 4,
It further includes an additional compressor that compresses the boil-off gas discharged from the storage tank,
A ship's fuel supply system in which the boil-off gas compressed by the additional compressor is sent to the multi-stage compression unit.
상기 추가압축기에 의해 압축된 증발가스는 45℃, 6.5 bara 상태인, 선박의 연료 공급 시스템.In claim 5,
The ship's fuel supply system where the boil-off gas compressed by the additional compressor is at 45°C and 6.5 bara.
상기 추가압축기에 의해 압축된 증발가스는, 일부가 분기되어 저압엔진으로 공급되는, 선박의 연료 공급 시스템.In claim 5,
A ship's fuel supply system in which the boil-off gas compressed by the additional compressor is partially branched and supplied to the low-pressure engine.
상기 다단압축부에 의해 압축된 후 상기 열교환기로 보내지는 증발가스는 43℃, 300 bara인, 선박의 연료 공급 시스템.The method according to any one of claims 1 to 4,
A ship's fuel supply system in which the boil-off gas compressed by the multi-stage compression unit and then sent to the heat exchanger is 43°C and 300 bara.
상기 추가압축기는 상기 제1 압축기 및 상기 제2 압축기보다 더 낮은 압력으로 유체를 압축시키는 압축기인, 선박의 연료 공급 시스템.In claim 5,
The additional compressor is a compressor that compresses fluid to a lower pressure than the first compressor and the second compressor.
상기 저장탱크는 고망간강을 포함하는 성분으로 이루어진 Type C 탱크인, 선박의 연료 공급 시스템.The method according to any one of claims 1 to 4,
The fuel supply system of a ship, wherein the storage tank is a Type C tank made of a component containing high manganese steel.
상기 기액분리기는 유체를 6.7 bara까지 저장한 후 배출하는, 선박의 연료 공급 시스템.In claim 2,
The gas-liquid separator is a ship's fuel supply system that stores fluid up to 6.7 bara and then discharges it.
상기 기액분리기는 고망간강을 포함하는 성분으로 이루어진 Type C 기액분리기인, 선박의 연료 공급 시스템.In claim 12,
The fuel supply system of a ship, wherein the gas-liquid separator is a Type C gas-liquid separator composed of a component containing high manganese steel.
상기 열교환기와 상기 다단압축부 사이에 설치되는 가열기를 더 포함하는, 선박의 연료 공급 시스템.The method according to any one of claims 1 to 4,
A fuel supply system for a ship, further comprising a heater installed between the heat exchanger and the multi-stage compression unit.
상기 가열기에 의해 가열된 증발가스는 일부가 분기되어 저압엔진으로 공급되는, 선박의 연료 공급 시스템.In claim 15,
A ship's fuel supply system in which a portion of the boil-off gas heated by the heater is branched and supplied to the low-pressure engine.
상기 가열기에 의해 가열된 증발가스는 45℃, 6.5 bara 상태인, 선박의 연료 공급 시스템.In claim 15,
The ship's fuel supply system where the boil-off gas heated by the heater is at 45°C and 6.5 bara.
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