KR102632400B1 - Gas processing system for vessel and gas processing method using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스를 연료로 사용하는 선박의 연료 공급 시스템이 적용된 설비에서 부분 재액화 시스템의 기액분리기의 초과 압력을 제어하도록 구성되는 선박용 가스처리 시스템 및 이를 이용한 선박용 가스처리 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 액화천연가스 및 상기 액화천연가스로부터 발생된 증발가스를 저장하고 있는 저장탱크와, 상기 저장탱크에서 배출되는 증발가스를 연료로서 사용하는 엔진을 포함하는 선박용 가스처리 시스템으로서, 상기 저장탱크 내에서 발생한 증발가스를 공급받아 압축하는 압축기와; 상기 압축기에서 압축된 증발가스를 연료로서 공급받아 사용하는 상기 엔진과; 상기 압축기에서 압축된 증발가스 중 상기 엔진에 공급되지 않은 일부의 증발가스를, 상기 압축기에 공급되기 전의 증발가스와 열교환함으로써 냉각시키기 위한 열교환기와; 상기 열교환기에서 냉각된 증발가스를 감압시키는 팽창밸브와; 상기 팽창밸브를 통과하면서 감압되어 적어도 부분적으로 액화된 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하기 위한 기액분리기와; 상기 기액분리기의 압력을 수신하여 수신된 압력과 기준압력을 비교하여 상기 열교환기와 상기 기액분리기 사이의 라인에 설치된 밸브를 조절하는 제 1 컨트롤러를 포함하는, 선박용 가스처리 시스템이 제공될 수 있다.
The present invention relates to a marine gas processing system configured to control excess pressure of a gas-liquid separator of a partial reliquefaction system in a facility equipped with a marine fuel supply system that uses gas as fuel, and a marine gas processing method using the same.
According to one embodiment of the present invention, a marine gas processing system comprising a storage tank storing liquefied natural gas and boil-off gas generated from the liquefied natural gas, and an engine using the boil-off gas discharged from the storage tank as fuel. The system includes a compressor that receives and compresses the boil-off gas generated in the storage tank; the engine receiving and using evaporative gas compressed by the compressor as fuel; a heat exchanger for cooling some of the boil-off gas compressed by the compressor that is not supplied to the engine by exchanging heat with boil-off gas before being supplied to the compressor; an expansion valve that depressurizes the boil-off gas cooled in the heat exchanger; a gas-liquid separator for separating the decompressed and at least partially liquefied boil-off gas while passing through the expansion valve into a gas component and a liquid component; A marine gas processing system may be provided, including a first controller that receives the pressure of the gas-liquid separator and compares the received pressure with a reference pressure to control a valve installed in the line between the heat exchanger and the gas-liquid separator.

Description

선박용 가스처리 시스템 및 이를 이용한 선박용 가스처리 방법{GAS PROCESSING SYSTEM FOR VESSEL AND GAS PROCESSING METHOD USING THE SAME}Marine gas processing system and marine gas processing method using the same {GAS PROCESSING SYSTEM FOR VESSEL AND GAS PROCESSING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 선박용 가스처리 시스템 및 이를 이용한 선박용 가스처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스를 연료로 사용하는 선박의 연료 공급 시스템이 적용된 설비에서 부분 재액화 시스템의 기액분리기의 초과 압력을 제어하도록 구성되는 선박용 가스처리 시스템 및 이를 이용한 선박용 가스처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a marine gas processing system and a marine gas processing method using the same, and more specifically, to control the excess pressure of the gas-liquid separator of the partial reliquefaction system in facilities equipped with the fuel supply system of ships that use gas as fuel. It relates to a marine gas processing system and a marine gas processing method using the same.

LNG 운반선 등의 액화가스 운반선은, 액화가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 이 액화가스를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해, 액화가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히, '화물창'이라 함)를 포함한다.Liquefied gas carriers such as LNG carriers are intended to carry liquefied gas on the sea and unload this liquefied gas at land-based destinations. For this purpose, they are equipped with storage tanks (commonly referred to as 'cargo holds') that can withstand the extremely low temperatures of liquefied gas. includes).

천연가스의 액화온도는 상압에서 약 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압에서 -163℃ 보다 약간만 높아도 증발된다. 종래의 LNG 운반선의 경우를 예를 들어 설명하면, LNG 운반선의 LNG 저장탱크는 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG에 지속적으로 전달되므로, LNG 운반선에 의해 LNG를 수송하는 도중에 LNG가 LNG 저장탱크 내에서 지속적으로 기화되어 LNG 저장탱크 내에 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 발생한다.The liquefaction temperature of natural gas is extremely low at about -163°C at normal pressure, so LNG evaporates even if the temperature is only slightly higher than -163°C at normal pressure. Taking the case of a conventional LNG carrier as an example, although the LNG storage tank of the LNG carrier is insulated, external heat is continuously transferred to the LNG, so LNG is damaged during transport by the LNG carrier. LNG is continuously vaporized within the storage tank, generating boil-off gas (BOG; Boil-Off Gas) within the LNG storage tank.

발생된 증발가스는 저장탱크 내의 압력을 증가시키며 선박의 요동에 따라 액화가스의 유동을 가속시켜 구조적인 문제를 야기시킬 수 있기 때문에, 증발가스의 발생을 억제할 필요가 있다.The generated boil-off gas increases the pressure in the storage tank and can cause structural problems by accelerating the flow of liquefied gas due to the rocking of the ship, so it is necessary to suppress the generation of boil-off gas.

또한, 증발가스는 LNG의 손실이므로 LNG의 수송효율에 있어서 증발가스의 억제 혹은 재액화는 중요한 문제이다.In addition, since boil-off gas is a loss of LNG, suppressing or re-liquefaction of boil-off gas is an important issue in the transportation efficiency of LNG.

종래, 액화가스 운반선의 저장탱크 내에서의 증발가스를 억제 및 처리하기 위해, 증발가스를 저장탱크의 외부로 배출시켜 소각해 버리는 방법, 증발가스를 저장탱크의 외부로 배출시켜 재액화 장치를 통해 재액화시킨 후 다시 저장탱크로 복귀시키는 방법, 선박의 추진기관에서 사용되는 연료로서 증발가스를 사용하는 방법, 저장탱크의 내부압력을 높게 유지함으로써 증발가스의 발생을 억제하는 방법 등이 단독으로 혹은 복합적으로 사용되고 있었다.Conventionally, in order to suppress and treat the boil-off gas in the storage tank of a liquefied gas carrier, there is a method of discharging the boil-off gas to the outside of the storage tank and incinerating it, or discharging the boil-off gas outside the storage tank through a re-liquefaction device. A method of re-liquefying it and then returning it to the storage tank, a method of using boil-off gas as fuel used in a ship's propulsion engine, and a method of suppressing the generation of boil-off gas by maintaining a high internal pressure of the storage tank can be used alone or It was being used in combination.

증발가스 재액화 장치가 탑재된 종래의 선박의 경우, 저장탱크의 적정 압력 유지를 위해 저장탱크 내부의 증발가스를 저장탱크 외부로 배출시켜 재액화 장치를 통해 재액화시키게 된다. 이때, 배출된 증발가스는 냉동 사이클을 포함하는 재액화 장치에서 초저온으로 냉각된 냉매, 예를 들어 질소냉매, 혼합냉매 등과의 열교환을 통해 재액화된 후 저장탱크로 복귀된다.In the case of a conventional ship equipped with a boil-off gas re-liquefaction device, the boil-off gas inside the storage tank is discharged to the outside of the storage tank and re-liquefied through the re-liquefaction device in order to maintain the appropriate pressure in the storage tank. At this time, the discharged evaporation gas is reliquefied through heat exchange with a refrigerant cooled to a very low temperature in a reliquefaction device including a refrigeration cycle, such as nitrogen refrigerant or mixed refrigerant, and then returned to the storage tank.

종래 DFDE 추진시스템을 탑재한 LNG 운반선의 경우, 재액화 설비를 설치하지 않고 증발가스 압축기와 가열만을 통해 증발가스를 처리한 후 DFDE에 연료로서 공급하여 증발가스를 소비하였기 때문에 엔진의 연료 필요량이 증발가스의 발생량보다 적을 때는 증발가스를 가스연소기(GCU; Gas Combustion Unit)에서 연소시켜 버리거나 대기중으로 버릴(venting) 수밖에 없는 문제가 있었다.In the case of LNG carriers equipped with the conventional DFDE propulsion system, the boil-off gas was processed only through a boil-off gas compressor and heating without installing a re-liquefaction facility, and then supplied as fuel to the DFDE to consume the boil-off gas, so the fuel requirement for the engine was reduced by boil-off gas. When the amount of gas generated was less than the amount of gas generated, there was a problem that the boil-off gas had no choice but to be burned in a gas combustion unit (GCU) or vented into the atmosphere.

그리고 종래 재액화 설비와 저속 디젤 엔진을 탑재한 LNG 운반선은 재액화 설비를 통해 BOG를 처리할 수 있음에도 불구하고 질소가스를 이용한 재액화 장치 운전의 복잡성으로 인해 전체 시스템의 제어가 복잡하고 상당한 양의 동력이 소모되는 문제가 있었다.In addition, although LNG carriers equipped with conventional reliquefaction facilities and low-speed diesel engines can process BOG through the reliquefaction facility, the control of the entire system is complicated due to the complexity of operating the reliquefaction device using nitrogen gas and requires a significant amount of energy. There was a problem with power consumption.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하고자, 저장탱크에서 배출된 증발가스를 가압한 후 대부분은 선박 엔진의 연료로 사용하고 나머지 일부는 저장탱크로부터 새롭게 배출되는 증발가스의 냉열로 액화시켜 저장탱크로 복귀시킴으로써, 증발가스를 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 방법이 제안되었다.In order to solve the above-mentioned problem, the boil-off gas discharged from the storage tank is pressurized and most of it is used as fuel for the ship engine, and the remaining part is liquefied with the cold heat of the boil-off gas newly discharged from the storage tank and returned to the storage tank. , a method to efficiently use boil-off gas was proposed.

이러한 방법을 활용하여 증발가스를 처리할 때, 저장탱크에서 배출된 증발가스를 고압으로 가압한 후 냉각하고, 계속해서 저압으로 감압하는 과정을 거쳐야 하며, 증발가스의 감압을 위해 팽창밸브(예컨대 J-T 밸브)를 설치한다.When treating boil-off gas using this method, the boil-off gas discharged from the storage tank must be pressurized to high pressure, cooled, and then go through the process of decompressing it to low pressure. To depressurize the boil-off gas, an expansion valve (e.g. J-T valve).

열 교환기 및 팽창밸브를 거쳐서 저온으로 액화된 유체는 기액분리기(Liquid/Gas Separator)로 들어간 후 액체 및 기체로 분리되어 액체는 저장탱크로 회수되고, 기체는 기액분리기에서 기체 라인 파이프를 통해 열교환기의 저압 라인 입구로 전달되고, 이는 고압 압축기 입구도 재순환된다.After passing through the heat exchanger and expansion valve, the low-temperature liquefied fluid enters the liquid/gas separator and is separated into liquid and gas. The liquid is returned to the storage tank, and the gas is transferred from the gas-liquid separator through the gas line pipe to the heat exchanger. is delivered to the low pressure line inlet, which is also recycled to the high pressure compressor inlet.

고압 압축기 입구로 재순환된 기체가 부분 재액화 시스템의 기액분리기로 공급됨으로, 이의 안정적인 제어는 고압 압축기 압력의 안정적인 제어에 영향을 미친다.Since the gas recycled to the high-pressure compressor inlet is supplied to the gas-liquid separator of the partial reliquefaction system, its stable control affects the stable control of the high-pressure compressor pressure.

따라서, 부분 재액화 시스템의 액체/기체 분리기의 압력을 안정적으로 제어할 수 있는 시스템이 요구된다.Therefore, a system that can stably control the pressure of the liquid/gas separator of the partial reliquefaction system is required.

본 발명의 목적은, 가스를 연료로 사용하는 선박의 연료 공급 시스템이 적용된 설비에서 부분 재액화 시스템의 기액분리기의 초과 압력을 제어하도록 구성되는 선박용 가스처리 시스템 및 이를 이용한 선박용 가스처리 방법을 제공함에 있다.The purpose of the present invention is to provide a marine gas processing system configured to control the excess pressure of the gas-liquid separator of the partial reliquefaction system in facilities equipped with a fuel supply system for ships that use gas as fuel, and a marine gas processing method using the same. there is.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 액화천연가스 및 상기 액화천연가스로부터 발생된 증발가스를 저장하고 있는 저장탱크와, 상기 저장탱크에서 배출되는 증발가스를 연료로서 사용하는 엔진을 포함하는 선박용 가스처리 시스템으로서, 상기 저장탱크 내에서 발생한 증발가스를 공급받아 압축하는 압축기와; 상기 압축기에서 압축된 증발가스를 연료로서 공급받아 사용하는 상기 엔진과; 상기 압축기에서 압축된 증발가스 중 상기 엔진에 공급되지 않은 일부의 증발가스를, 상기 압축기에 공급되기 전의 증발가스와 열교환함으로써 냉각시키기 위한 열교환기와; 상기 열교환기에서 냉각된 증발가스를 감압시키는 팽창밸브와; 상기 팽창밸브를 통과하면서 감압되어 적어도 부분적으로 액화된 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하기 위한 기액분리기와; 상기 기액분리기의 압력을 수신하여 수신된 압력과 기준압력을 비교하여 상기 열교환기와 상기 기액분리기 사이의 라인에 설치된 밸브를 조절하는 제 1 컨트롤러를 포함하는, 선박용 가스처리 시스템이 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a storage tank storing liquefied natural gas and boil-off gas generated from the liquefied natural gas, and an engine using the boil-off gas discharged from the storage tank as fuel. A marine gas processing system comprising: a compressor that receives and compresses the boil-off gas generated in the storage tank; the engine receiving and using evaporative gas compressed by the compressor as fuel; a heat exchanger for cooling some of the boil-off gas compressed by the compressor that is not supplied to the engine by exchanging heat with boil-off gas before being supplied to the compressor; an expansion valve that depressurizes the boil-off gas cooled in the heat exchanger; a gas-liquid separator for separating the decompressed and at least partially liquefied boil-off gas while passing through the expansion valve into a gas component and a liquid component; A marine gas processing system may be provided, including a first controller that receives the pressure of the gas-liquid separator and compares the received pressure with a reference pressure to control a valve installed in the line between the heat exchanger and the gas-liquid separator.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 가스처리 시스템은 상기 기준압력보다 높은 최대압력으로 설정되어 있는 제 2 컨트롤러를 더 포함하고, 상기 제 2 컨트롤러는 상기 밸브의 개도가 최대 개도인 경우 상기 기액분리기의 압력이 상기 최대압력에 도달하는지 여부를 판단하여, 상기 기액분리기의 압력이 상기 최대압력에 도달하면 상기 팽창밸브의 개도를 조절할 수 있다.The marine gas processing system according to an embodiment of the present invention further includes a second controller set to a maximum pressure higher than the reference pressure, and the second controller controls the gas-liquid separator when the opening degree of the valve is the maximum opening degree. By determining whether the pressure reaches the maximum pressure, the opening degree of the expansion valve can be adjusted when the pressure of the gas-liquid separator reaches the maximum pressure.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 가스처리 시스템은 가장 낮은 압력값을 선택하기 위한 로이어 선택기를 더 포함하며, 상기 로이어 선택기는 상기 기액분리기의 압력값과, 상기 저장탱크 압력 컨트롤러로부터 수신된 저장탱크의 압력값과, 상기 엔진의 압력컨트롤러로부터 수신된 엔진에 공급되는 연료의 압력값 중에서 선택된 가장 낮은 압력값을 상기 팽창밸브에 전달할 수 있다.The marine gas processing system according to an embodiment of the present invention further includes a Royer selector for selecting the lowest pressure value, wherein the Royer selector selects the pressure value of the gas-liquid separator and the pressure value received from the storage tank pressure controller. The lowest pressure value selected from the pressure value of the storage tank and the pressure value of the fuel supplied to the engine received from the pressure controller of the engine may be transmitted to the expansion valve.

상기 팽창밸브는 두개의 라인을 따라 병렬로 연결될 수 있다.The expansion valve may be connected in parallel along two lines.

상기 제 2 컨트롤러는 상기 기액분리기의 압력이 상기 최대압력보다 높아지면 상기 팽창밸브의 개도를 낮추어 상기 기액분리기로 유입되는 유체의 압력을 조절할 수 있다.When the pressure of the gas-liquid separator becomes higher than the maximum pressure, the second controller may adjust the pressure of the fluid flowing into the gas-liquid separator by lowering the opening degree of the expansion valve.

상기 기액분리기에서 분리된 액체 성분은 상기 저장탱크로 복귀할 수 있다.The liquid component separated in the gas-liquid separator may be returned to the storage tank.

상기 기액분리기에서 분리된 기체 성분은 상기 압축기로 공급되는 증발가스에 합류될 수 있다.The gas component separated in the gas-liquid separator may join the boil-off gas supplied to the compressor.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 액화천연가스 및 상기 액화천연가스로부터 발생된 증발가스를 저장하고 있는 저장탱크와, 상기 저장탱크에서 배출되는 증발가스를 연료로서 사용하는 엔진을 포함하는 선박용 가스처리 시스템을 이용한 선박용 가스처리 방법으로서, 기액분리기의 압력을 수신하는 단계; 및 상기 수신된 압력과 기준압력을 비교하여 열교환기와 상기 기액분리기 사이의 라인에 설치된 밸브를 조절하는 단계를 포함하는, 선박용 가스처리 시스템을 이용한 선박용 가스처리 방법이 제공될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, marine gas processing comprising a storage tank storing liquefied natural gas and boil-off gas generated from the liquefied natural gas, and an engine using the boil-off gas discharged from the storage tank as fuel. A marine gas processing method using a system, comprising: receiving pressure from a gas-liquid separator; A marine gas processing method using a marine gas processing system may be provided, including the step of comparing the received pressure and the reference pressure to adjust a valve installed in the line between the heat exchanger and the gas-liquid separator.

상기 조절하는 단계는 상기 밸브의 개도가 최대 개도인 경우 상기 기액분리기의 압력이 상기 기준압력보다 높게 설정된 최대압력에 도달하는지 여부를 판단하여, 상기 기액분리기의 압력이 상기 최대압력에 도달하면 팽창밸브의 개도를 조절할 수 있다.The adjusting step determines whether the pressure of the gas-liquid separator reaches the maximum pressure set higher than the reference pressure when the opening degree of the valve is the maximum opening degree, and when the pressure of the gas-liquid separator reaches the maximum pressure, the expansion valve The opening degree can be adjusted.

상기 조절하는 단계는 상기 기액분리기의 압력값과, 상기 저장탱크 압력 컨트롤러로부터 수신된 저장탱크의 압력값과, 상기 엔진의 압력컨트롤러로부터 수신된 엔진에 공급되는 연료의 압력값 중에서 로이어 선택기에 의해 선택된 가장 낮은 압력값으로 상기 팽창밸브의 개도를 조절할 수 있다.The adjusting step is performed by a Royer selector among the pressure value of the gas-liquid separator, the pressure value of the storage tank received from the storage tank pressure controller, and the pressure value of the fuel supplied to the engine received from the pressure controller of the engine. The opening degree of the expansion valve can be adjusted to the selected lowest pressure value.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 액화천연가스 및 상기 액화천연가스로부터 발생된 증발가스를 저장하고 있는 저장탱크와, 상기 저장탱크에서 배출되는 증발가스를 연료로서 사용하는 엔진을 포함하는 선박용 가스처리 시스템을 이용한 선박용 가스처리 방법으로서, 고압 압축기로부터 전달된 압축 기체를 열교환기 및 팽창밸브를 거쳐 기체를 액화시키는 부분 재액화 시스템의 기액 분리기의 압력이 미리 설정된 최대압력내에 유지되도록 상기 팽창밸브에 상기 기액분리기의 압력값, 상기 저장탱크의 압력값 및 상기 엔진에 공급되는 연료의 압력값 중에서 가장 낮은 압력값을 전달하여 상기 기액분리기에 유입되는 유체의 압력을 조절하는, 선박용 가스처리 시스템을 이용한 선박용 가스처리 방법이 제공될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, marine gas including a storage tank storing liquefied natural gas and boil-off gas generated from the liquefied natural gas, and an engine using the boil-off gas discharged from the storage tank as fuel. A marine gas processing method using a processing system, wherein the pressure of the gas-liquid separator of the partial re-liquefaction system, which liquefies the compressed gas delivered from a high-pressure compressor through a heat exchanger and an expansion valve, is maintained within a preset maximum pressure. Using a marine gas processing system that controls the pressure of the fluid flowing into the gas-liquid separator by transmitting the lowest pressure value among the pressure value of the gas-liquid separator, the pressure value of the storage tank, and the pressure value of the fuel supplied to the engine. A gas processing method for ships may be provided.

본 발명의 실시예에 따르면, 가스를 연료로 사용하는 선박의 연료 공급 시스템이 적용된 설비에서 부분 재액화 시스템의 기액분리기의 초과 압력을 제어하도록 구성되는 선박용 가스처리 시스템이 제공될 수 있다. 이와 같은 기액분리기의 안정적인 압력 제어를 통해 재액화 성능의 유지 및 향상효과를 기대할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a marine gas processing system configured to control excess pressure of a gas-liquid separator of a partial reliquefaction system in a facility equipped with a fuel supply system for a vessel that uses gas as fuel can be provided. Maintaining and improving reliquefaction performance can be expected through stable pressure control of such a gas-liquid separator.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 가스처리 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 가스처리 시스템을 이용한 선박용 가스처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a schematic configuration diagram of a marine gas processing system according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram for explaining a marine gas processing method using a marine gas processing system according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 선박용 가스처리 시스템은, 선체의 내부에 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크를 설치한 해상 구조물에 적용될 수 있다.The marine gas processing system according to the present invention can be applied to marine structures equipped with a storage tank capable of storing liquefied gas inside the hull.

극저온 상태의 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크가 마련된 해상 구조물의 예로서는 액화가스 운반선 이외에도 LNG RV (Regasification Vessel)와 같은 선박이나 LNG FSRU (Floating Storage and Regasification Unit), LNG FRU (Floating and Regasification Unit), LNG FPSO (Floating, Production, Storage and Off-loading), FSPP (Floating Storage Power Plant), BMPP (Barge Mounted Power Plant)와 같은 플랜트 등을 들 수 있다.Examples of offshore structures equipped with storage tanks capable of storing liquefied gas at extremely low temperatures include, in addition to liquefied gas carriers, ships such as LNG RV (Regasification Vessel), LNG FSRU (Floating Storage and Regasification Unit), LNG FRU (Floating and Regasification Unit), These include plants such as LNG FPSO (Floating, Production, Storage and Off-loading), FSPP (Floating Storage Power Plant), and BMPP (Barge Mounted Power Plant).

LNG RV는 자력 항해 및 부유가 가능한 액화천연가스 운반선에 LNG 재기화 설비를 설치한 것이고, LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 액화천연가스를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 액화천연가스를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 구조물이고, LNG FRU는 저장기능이 생략된 채 별도의 저장탱크와 협력하여 사용되면서 해상에서 액화천연가스를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 구조물이고, LNG FPSO는 채굴된 천연가스를 해상에서 정제한 후 직접 액화시켜 저장탱크 내에 저장하고, 필요시 이 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨싣기 위해 사용되는 구조물이다. 그리고 FSPP는 해상에 부유된 선체에 LNG 저장탱크와 발전설비를 탑재하여 해상에서 전기를 생산하기 위해 사용되는 구조물이고, BMPP는 바지선에 발전설비를 탑재하여 해상에서 전기를 생산하기 위해 사용되는 구조물이다.The LNG RV is an LNG regasification facility installed on a liquefied natural gas carrier capable of sailing and floating under its own power, and the LNG FSRU stores liquefied natural gas unloaded from an LNG carrier in a storage tank at sea far from land and then regasifies it as needed. It is a structure that vaporizes liquefied natural gas and supplies it to onshore customers. LNG FRU is a structure that vaporizes liquefied natural gas at sea and supplies it to onshore customers while omitting the storage function and is used in cooperation with a separate storage tank. LNG FPSO is a structure used to purify mined natural gas at sea, liquefy it directly, store it in a storage tank, and transfer the LNG stored in this storage tank to an LNG transport ship when necessary. FSPP is a structure used to produce electricity at sea by mounting an LNG storage tank and power generation facilities on a hull floating at sea, and BMPP is a structure used to produce electricity at sea by mounting power generation facilities on a barge. .

본 명세서에서 선박이란, LNG 운반선과 같은 액화가스 운반선, LNG RV 등을 비롯하여, LNG FPSO, LNG FSRU, LNG FRU, FSPP, BMPP 등의 구조물까지도 모두 포함하는 개념이다.In this specification, a ship is a concept that includes all liquefied gas carriers such as LNG carriers, LNG RVs, etc., as well as structures such as LNG FPSO, LNG FSRU, LNG FRU, FSPP, and BMPP.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 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. 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.

도 1에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 선박용 가스처리 시스템의 개략 구성도가 도시되어 있다.Figure 1 shows a schematic configuration diagram of a marine gas processing system according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1에는, 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 선박 엔진으로서, 고압 천연가스 분사 엔진, 예컨대 MEGI 엔진을 설치한 LNG 운반선에 본 발명의 선박용 가스처리 시스템이 적용된 예가 도시되어 있지만, 본 발명의 선박용 가스처리 시스템은 액화가스 저장탱크가 설치된 모든 종류의 선박, 즉 LNG 운반선, LNG RV 등을 비롯하여, FSPP, BMPP, LNG FRU, LNG FPSO, LNG FSRU와 같은 해상 플랜트에 적용될 수 있다.Figure 1 shows an example of the marine gas processing system of the present invention being applied to an LNG carrier equipped with a high-pressure natural gas injection engine, such as a MEGI engine, as a marine engine that can use natural gas as fuel. However, the marine gas processing system of the present invention is shown. The treatment system can be applied to all types of ships equipped with liquefied gas storage tanks, such as LNG carriers, LNG RVs, etc., as well as offshore plants such as FSPP, BMPP, LNG FRU, LNG FPSO, and LNG FSRU.

본 발명의 제1 실시예에 따른, 선박용 가스처리 시스템에 따르면, 액화가스를 저장하는 저장탱크(111)에서 발생되어 배출된 증발가스(NBOG)는, 증발가스 공급라인(L1)을 따라 이송되어 압축기(113)에서 압축된 후 메인엔진(101) (예컨대 MEGI 엔진과 같은 고압 천연가스 분사 엔진)에 공급된다. 증발가스는 압축기(113)에 의해 대략 150 내지 400 bara 정도의 고압으로 압축된 후 메인엔진(101)에 연료로서 공급될 수 있다.According to the marine gas processing system according to the first embodiment of the present invention, the boil-off gas (NBOG) generated and discharged from the storage tank 111 for storing liquefied gas is transported along the boil-off gas supply line (L1). After being compressed in the compressor 113, it is supplied to the main engine 101 (eg, a high-pressure natural gas injection engine such as a MEGI engine). The boil-off gas may be compressed to a high pressure of approximately 150 to 400 bara by the compressor 113 and then supplied as fuel to the main engine 101.

저장탱크는 LNG 등의 액화가스를 극저온 상태로 저장할 수 있도록 밀봉 및 단열 방벽을 갖추고 있지만, 외부로부터 전달되는 열을 완벽하게 차단할 수는 없다. 그에 따라 저장탱크(111) 내에서는 액화가스의 증발이 지속적으로 이루어지며, 증발가스의 압력을 적정한 수준으로 유지하기 위해 증발가스 배출라인(L1)을 통하여 저장탱크(111) 내부의 증발가스를 배출시킨다.Storage tanks are equipped with sealing and insulating barriers to store liquefied gases such as LNG at extremely low temperatures, but they cannot completely block heat transmitted from the outside. Accordingly, evaporation of the liquefied gas continues within the storage tank 111, and in order to maintain the pressure of the evaporation gas at an appropriate level, the evaporation gas inside the storage tank 111 is discharged through the evaporation gas discharge line (L1). I order it.

저장탱크(111)의 내부에는 필요시 LNG를 저장탱크의 외부로 배출시키기 위해 배출 펌프(112)가 설치된다. 저장탱크(111)는 선박 내에 하나 이상 포함될 수 있으며, 극저온 상태의 액화가스를 저장할 수 있다면 멤브레인형이나 독립형 등 어떤 종류의 것도 사용될 수 있다.A discharge pump 112 is installed inside the storage tank 111 to discharge LNG to the outside of the storage tank when necessary. One or more storage tanks 111 may be included in the ship, and any type, such as a membrane type or an independent type, may be used as long as it can store liquefied gas in a cryogenic state.

압축기(113)는, 하나 이상의 압축단(114)과, 압축되면서 온도가 상승한 증발가스를 냉각시키기 위한 하나 이상의 중간 냉각기(도시생략)를 포함할 수 있다. 압축기(113)는 예를 들어 증발가스를 150 내지 400 bara 정도의 고압으로 압축하도록 구성될 수 있다. 도 1에서는 5개의 압축단(114)을 포함하는 다단 압축기가 예시되어 있지만, 압축단과 중간 냉각기의 개수는 필요에 따라 변경될 수 있다. 또한, 하나의 압축기 내에 복수개의 압축 실린더가 배열된 구조 이외에, 복수개의 압축기를 직렬로 연결한 구조를 가지도록 변경될 수도 있다.The compressor 113 may include one or more compression stages 114 and one or more intermediate coolers (not shown) for cooling the boil-off gas whose temperature has risen while being compressed. For example, the compressor 113 may be configured to compress boil-off gas to a high pressure of about 150 to 400 bara. In Figure 1, a multi-stage compressor including five compression stages 114 is illustrated, but the number of compression stages and intercoolers may be changed as needed. Additionally, in addition to having a structure in which a plurality of compression cylinders are arranged within one compressor, it can also be changed to have a structure in which a plurality of compressors are connected in series.

압축기(113)에서 압축된 증발가스는 증발가스 공급라인(L1)을 통하여 메인엔진(101)에 공급되는데, 메인엔진에서 필요로 하는 연료의 필요량에 따라 압축된 증발가스 전부를 메인엔진에 공급할 수도 있고, 압축된 증발가스 중 일부만을 메인엔진에 공급할 수도 있다.The boil-off gas compressed in the compressor 113 is supplied to the main engine 101 through the boil-off gas supply line (L1). Depending on the amount of fuel required by the main engine, all of the compressed boil-off gas may be supplied to the main engine. Also, only part of the compressed evaporation gas can be supplied to the main engine.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 저장탱크(111)로부터 배출되어 압축기(113)에서 압축되는 증발가스(즉, 저장탱크에서 배출된 증발가스 전체)를 제1 스트림이라 할 때, 증발가스의 제1 스트림을 압축 후에 제2 스트림과 제3 스트림으로 나누어, 제2 스트림은 고압 천연가스 분사 엔진에 연료로서 공급하고 제3 스트림은 액화시켜 저장탱크로 복귀시키도록 구성할 수 있다.In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, when the boil-off gas discharged from the storage tank 111 and compressed in the compressor 113 (i.e., the entire boil-off gas discharged from the storage tank) is referred to as the first stream, the boil-off gas The first stream may be divided into a second stream and a third stream after compression, the second stream may be supplied as fuel to a high-pressure natural gas injection engine, and the third stream may be liquefied and returned to the storage tank.

이때, 제2 스트림은 증발가스 공급라인(L1)을 통해 메인엔진(101)에 공급되고, 제3 스트림은 증발가스 복귀라인(L3)을 통해 저장탱크(111)로 복귀된다. 압축된 증발가스의 제3 스트림을 액화시켜 저장탱크(111)로 복귀시킬 수 있도록 증발가스 복귀라인(L3)에는 열교환기(121)가 설치된다. 열교환기(121)에서는 압축된 증발가스의 제3 스트림을 저장탱크(111)로부터 배출된 후 압축기(113)로 공급되는 증발가스의 제1 스트림과 열교환시킨다.At this time, the second stream is supplied to the main engine 101 through the boil-off gas supply line (L1), and the third stream is returned to the storage tank 111 through the boil-off gas return line (L3). A heat exchanger 121 is installed in the boil-off gas return line (L3) to liquefy the third stream of compressed boil-off gas and return it to the storage tank 111. In the heat exchanger 121, the third stream of compressed boil-off gas is discharged from the storage tank 111 and then exchanges heat with the first stream of boil-off gas supplied to the compressor 113.

압축된 증발가스의 제3 스트림은 압축되기 전의 증발가스의 제1 스트림으로부터 냉열을 공급받아 냉각될 수 있다. 이와 같이 열교환기(121)에서는 저장탱크(111)로부터 배출된 직후의 극저온의 증발가스와 압축기(113)에서 압축된 고압 및 고온 상태의 증발가스를 열교환시켜 이 고압 및 고온 상태의 증발가스를 냉각시킨다.The third stream of compressed boil-off gas may be cooled by receiving cold heat from the first stream of boil-off gas before compression. In this way, the heat exchanger 121 exchanges heat between the extremely low temperature boil-off gas immediately discharged from the storage tank 111 and the high-pressure and high-temperature boil-off gas compressed in the compressor 113 to cool the high-pressure and high-temperature boil-off gas. I order it.

열교환기(121)에서 냉각된 증발가스(LBOG)는 팽창밸브(V06, V07) 및 아이솔레이션 밸브(V08, V09, V10, V11)를 통과하면서 감압되어 기액 혼합상태로 기액분리기(123)에 공급된다. 팽창밸브(V06, V07) 및 아이솔레이션 밸브(V08, V09, V10, V11)를 통과하면서 고압 상태(예컨대 300 내지 350 barg)의 LBOG는 저압 상태(예컨대 2 내지 10 barg)로 감압될 수 있다. 팽창밸브(V06, 07)는 두개의 라인을 따라 병렬로 연결되어 있다.The boil-off gas (LBOG) cooled in the heat exchanger 121 is depressurized while passing through the expansion valves (V06, V07) and the isolation valves (V08, V09, V10, and V11) and is supplied to the gas-liquid separator 123 in a gas-liquid mixed state. . The LBOG in a high pressure state (e.g., 300 to 350 barg) may be reduced to a low pressure state (e.g., 2 to 10 barg) while passing through the expansion valves (V06, V07) and the isolation valves (V08, V09, V10, and V11). Expansion valves (V06, 07) are connected in parallel along two lines.

제 1 컨트롤러(151)는 기액분리기(123)의 압력을 측정하는 압력 측정센서(150)에 의해 측정된 기액분리기(123)의 압력을 수신하고, 수신된 압력과 미리 설정된 기준압력(예를 들면 3.5barG)을 비교하여 수신된 압력이 기준압력보다 높은지 여부를 판단한다. 기준압력은 2barG 내지 10barG에서 정해질 수 있으며 바람직하게는 3.5barG로 정해질 수 있다.The first controller 151 receives the pressure of the gas-liquid separator 123 measured by the pressure measurement sensor 150, which measures the pressure of the gas-liquid separator 123, and uses the received pressure and a preset reference pressure (e.g. 3.5barG) to determine whether the received pressure is higher than the reference pressure. The reference pressure can be set at 2 barG to 10 barG, and is preferably set at 3.5 barG.

제 1 컨트롤러(151)는 증발가스 재순환라인(L5)에 설치된 제4밸브(V04)의 개도를 조절할 수 있다.The first controller 151 can control the opening degree of the fourth valve (V04) installed in the evaporation gas recirculation line (L5).

제 1 컨트롤러(151)는 기액분리기(123)의 압력이 기준압력보다 높으면 제4밸브(V04)를 열고, 낮으면 제4밸브(V04)를 닫는다.The first controller 151 opens the fourth valve (V04) when the pressure of the gas-liquid separator 123 is higher than the reference pressure, and closes the fourth valve (V04) when it is lower.

제 1 컨트롤러(151)의 기준압력보다 높은 최대압력(예를 들면, 4.5barG)으로 설정되는 제 2 컨트롤러(152)는 기액분리기(123)의 압력이 최대압력에 도달되면 동작하여 압력을 낮춘다.The second controller 152, which is set to a maximum pressure (for example, 4.5 barG) higher than the reference pressure of the first controller 151, operates when the pressure of the gas-liquid separator 123 reaches the maximum pressure to lower the pressure.

정상 운전시 제 1 컨트롤러(151)가 기액분리기(123) 압력을 조절하지만, 기액분리기(123) 내부 기체 생성량이 많아질 경우 압력은 계속 올라가게 되고, 제4밸브(V04)를 100% 열릴 수 있다. 이와 같이 제4밸브(V04)를 100% 연 경우, 제4밸브(V04)는 더 이상 기체 압력을 제어할 수 없으므로, 압력은 지속적으로 높아져 제 2 컨트롤러(152)의 최대압력에 도달하게 되면 이때 제 2 컨트롤러(152)가 동작하여 압력을 낮춘다.During normal operation, the first controller 151 controls the pressure of the gas-liquid separator 123, but if the amount of gas produced inside the gas-liquid separator 123 increases, the pressure continues to rise, and the fourth valve (V04) cannot be opened 100%. there is. In this way, when the fourth valve (V04) is opened 100%, the fourth valve (V04) can no longer control the gas pressure, so the pressure continues to increase and reaches the maximum pressure of the second controller (152). The second controller 152 operates to lower the pressure.

즉 제 2 컨트롤러(152)가 작동하게 되면 제 2 컨트롤러(152)는 로이어 선택기(LS: ower Selector)에 기액분리기(123)의 압력값을 보낸다.That is, when the second controller 152 operates, the second controller 152 sends the pressure value of the gas-liquid separator 123 to the lower selector (LS).

로이어 선택기(LS)는 기액분리기(123)의 압력값, 저장탱크(111)의 압력값 및 MEGI 엔진(101)에 공급되는 연료의 압력값 중에서 가장 낮은 압력값을 팽창밸브(V06, V07)에 전달한다. 팽창밸브(V06, V07)는 리던던시 개념으로 둘 중에 하나만 사용하도록 선택기(S: Selector)에 의해 미리 선택된다. 저장탱크(111)의 압력값은 저장탱크(111) 주변에 설치된 저장탱크 압력 컨트롤러(111a)에 의해 수신될 수 있고, MEGI 엔진(101)에 공급되는 연료의 압력값은 MEGI 엔진(101) 주변에 설치된 MEGI 엔진 압력 컨트롤러(153)에 의해 수신될 수 있다.The Royer selector (LS) sends the lowest pressure value among the pressure value of the gas-liquid separator 123, the pressure value of the storage tank 111, and the pressure value of the fuel supplied to the MEGI engine 101 to the expansion valves (V06, V07). deliver it to The expansion valves (V06, V07) are pre-selected by the selector (S) so that only one of them is used as a redundancy concept. The pressure value of the storage tank 111 may be received by the storage tank pressure controller 111a installed around the storage tank 111, and the pressure value of the fuel supplied to the MEGI engine 101 may be received around the MEGI engine 101. It can be received by the MEGI engine pressure controller 153 installed in.

따라서 기액분리기(123) 내부 압력이 제 2 컨트롤러(152)의 내부 설정압력(최대압력) 보다 높아질 경우 제 2 컨트롤러(152)는 팽창밸브(V06, V07)의 개도를 낮추게 된다. 이는 기액분리기(123)로 유입되는 유체의 압력을 줄임으로 기액분리기(123)내 기체의 생성량을 줄일 수 있다.Therefore, when the internal pressure of the gas-liquid separator 123 becomes higher than the internal set pressure (maximum pressure) of the second controller 152, the second controller 152 lowers the opening degree of the expansion valves (V06 and V07). This can reduce the amount of gas produced in the gas-liquid separator 123 by reducing the pressure of the fluid flowing into the gas-liquid separator 123.

냉각 및 감압됨에 따라 적어도 부분적으로 액화된 증발가스는 기액분리기(123)에서 기체와 액체 성분이 분리되어, 액체성분, 즉 LNG는 증발가스 복귀라인(L3)을 통해 저장탱크(111)로 이송되고, 기체성분, 즉 증발가스는 증발가스 재순환라인(L5)을 통해 저장탱크(111)로부터 배출되어 압축기(113)로 공급되는 증발가스에 합류될 수 있다. 더욱 상세하게는, 증발가스 재순환라인(L5)은 기액분리기(123)의 상단으로부터 연장되어 증발가스 공급라인(L1)에서 열교환기(121)보다 상류측 또는 하류측(도시생략)에 연결될 수 있다.As the boil-off gas is at least partially liquefied as it cools and depressurizes, the gas and liquid components are separated in the gas-liquid separator 123, and the liquid component, that is, LNG, is transferred to the storage tank 111 through the boil-off gas return line (L3). , The gas component, that is, the boil-off gas, can be discharged from the storage tank 111 through the boil-off gas recirculation line (L5) and join the boil-off gas supplied to the compressor 113. More specifically, the boil-off gas recirculation line (L5) extends from the top of the gas-liquid separator 123 and can be connected to the upstream or downstream side (not shown) of the heat exchanger 121 in the boil-off gas supply line (L1). .

액체 성분은, 저장탱크(111)에 복귀하도록 구성되는 이외에도, 별도의 탱크(도시생략)에 공급되어 저장되도록 구성될 수 있다. 또한, 기액분리기(123)에서 기체 성분과 액체 성분을 분리하지 않고, 팽창된 증발가스를 기액분리기(123)를 거치지 않고(즉, 기액분리기를 시스템에 포함시키지 않고) 곧바로 저장탱크(111)에 복귀시키도록 시스템이 구성될 수도 있다.In addition to being configured to return to the storage tank 111, the liquid component may be configured to be supplied and stored in a separate tank (not shown). In addition, without separating the gas component and the liquid component in the gas-liquid separator 123, the expanded boil-off gas is directly sent to the storage tank 111 without passing through the gas-liquid separator 123 (i.e., without including the gas-liquid separator in the system). The system may be configured to revert.

위에서는 설명의 편의상 열교환기(121)가 증발가스 복귀라인(L3)에 설치된 것으로 설명하였으나, 실제로 열교환기(121)에서는 증발가스 공급라인(L1)을 통해 이송되고 있는 증발가스의 제1 스트림과 증발가스 복귀라인(L3)을 통해 이송되고 있는 증발가스의 제3 스트림 사이에 열교환이 이루어지고 있으므로, 열교환기(121)는 증발가스 공급라인(L1)에 설치된 것이기도 하다.Above, for convenience of explanation, the heat exchanger 121 was described as being installed in the boil-off gas return line (L3), but in reality, the heat exchanger 121 is used to connect the first stream of boil-off gas being transported through the boil-off gas supply line (L1) and the heat exchanger 121. Since heat exchange occurs between the third stream of boil-off gas being transported through the boil-off gas return line (L3), the heat exchanger 121 is also installed in the boil-off gas supply line (L1).

한편, 저장탱크(111)에서 발생하는 증발가스의 양이 고압 천연가스 분사 엔진에서 요구하는 연료량보다 많아 잉여의 증발가스가 발생할 것으로 예상되는 경우에는, 압축기(13)에서 압축된 혹은 단계적으로 압축되고 있는 도중의 증발가스를, 증발가스 분기라인(L7, L8)을 통하여 분기시켜 증발가스 소비수단에서 사용할 수 있다. 증발가스 소비수단으로서는 메인엔진(101)에 비해 상대적으로 낮은 압력의 천연가스를 연료로서 사용할 수 있는 보조엔진(103)이나 GCU(105) 등이 설치될 수 있다. 보조엔진(103)으로서는 DF엔진(DFDG), 가스 터빈 등이 사용될 수 있다.On the other hand, if the amount of boil-off gas generated in the storage tank 111 is greater than the amount of fuel required by the high-pressure natural gas injection engine, and excess boil-off gas is expected to be generated, it is compressed or step-wise compressed in the compressor 13. The boil-off gas in transit can be branched through the boil-off gas branch lines (L7, L8) and used in the boil-off gas consumption means. As a means of consuming boil-off gas, an auxiliary engine 103 or a GCU 105 that can use natural gas at a relatively low pressure as fuel compared to the main engine 101 may be installed. As the auxiliary engine 103, a DF engine (DFDG), a gas turbine, etc. may be used.

증발가스 분기라인(L8)은 압축기(113)에서 다단-압축되고 있는 도중의 증발가스를 분기해 낼 수 있도록 증발가스 공급라인(L1)으로부터 분기된다. 예를 들어 2단 압축된 BOG를 분기시켜 보조엔진(103)으로 공급할 수 있지만, 이는 예시일 뿐이며 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 증발가스 분기라인(L8)은 1단 혹은 3단 압축된 BOG를 분기할 수 있도록 구성되거나, 다단 압축기의 모든 압축단을 통과한 BOG를 분기할 수 있도록 구성될 수도 있다. 다만, 보조엔진인 DF엔진은 요구 압력이 메인엔진인 MEGI 엔진에 비해 낮기 때문에 압축기(113)의 후단에서 고압으로 압축된 상태의 BOG를 분기해 낼 경우에는 BOG의 압력을 다시 낮춘 후 보조엔진에 공급해야 하므로 비효율적일 수 있다.The boil-off gas branch line (L8) is branched from the boil-off gas supply line (L1) so as to branch off the boil-off gas that is being multistage-compressed in the compressor (113). For example, the two-stage compressed BOG can be branched and supplied to the auxiliary engine 103, but this is only an example and does not limit the present invention. For example, the boil-off gas branch line L8 may be configured to branch BOG compressed in one or three stages, or may be configured to branch BOG that has passed through all compression stages of a multi-stage compressor. However, since the required pressure of the DF engine, which is an auxiliary engine, is lower than that of the MEGI engine, which is the main engine, when the BOG compressed at high pressure is branched off at the rear end of the compressor (113), the pressure of the BOG is lowered again and then applied to the auxiliary engine. It can be inefficient because it has to be supplied.

이상 설명한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 가스처리 시스템에 의하면, LNG 운반선의 화물(즉, LNG) 운반시 발생되는 증발가스를, 엔진의 연료로서 사용하거나 재액화시켜 다시 저장탱크로 복귀시켜 저장할 수 있기 때문에, GCU 등에서 소모하여 버려지는 증발가스의 양을 감소시키거나 없게 할 수 있게 되고, 질소 등의 냉매를 사용하는 재액화 장치를 설치할 필요 없이 증발가스를 재액화하여 처리할 수 있게 된다.According to the marine gas processing system according to a preferred embodiment of the present invention as described above, the boil-off gas generated when transporting cargo (i.e., LNG) of an LNG carrier is used as fuel for an engine or is re-liquefied and returned to the storage tank. Because it can be stored, it is possible to reduce or eliminate the amount of boil-off gas consumed and discarded in GCU, etc., and to re-liquefy and process the boil-off gas without the need to install a re-liquefaction device using refrigerants such as nitrogen. do.

또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 가스처리 시스템 및 처리 방법에 의하면, 질소냉매나 혼합냉매 등의 냉매를 사용하는 재액화 장치(예컨대, 질소냉매 냉동 사이클이나 혼합냉매 냉동 사이클 등)가 설치될 필요가 없으므로, 냉매를 공급 및 저장하기 위한 설비를 추가로 설치할 필요가 없어, 전체 시스템을 구성하기 위한 초기 설치비와 운용비용을 절감할 수 있다.In addition, according to the marine gas processing system and processing method according to a preferred embodiment of the present invention, a reliquefaction device (for example, a nitrogen refrigerant refrigeration cycle or a mixed refrigerant refrigeration cycle, etc.) using a refrigerant such as a nitrogen refrigerant or a mixed refrigerant may be installed. Since there is no need to install additional equipment to supply and store refrigerant, the initial installation and operating costs for constructing the entire system can be reduced.

지금까지는 저장탱크(111) 내에 저장된 액화가스, 즉 LNG로부터 발생한 증발가스를 처리하는 가스처리 시스템의 일부 구성에 대해 설명하였으며, 이하에서는 저장탱크(111) 내에 저장된 액화가스를 처리하는 가스처리 시스템의 나머지 구성에 대해 설명한다.So far, some configurations of the gas processing system for processing the liquefied gas stored in the storage tank 111, that is, the boil-off gas generated from LNG, have been described. Hereinafter, the gas processing system for processing the liquefied gas stored in the storage tank 111 will be described. The remaining configuration is explained.

도 1에 도시된 바람직한 실시예의 선박용 가스처리 시스템은, 메인엔진(101)으로서 고압 천연가스 분사 엔진, 예컨대 MEGI 엔진을 포함하고 있으며, 보조엔진(103)으로서 DF엔진(DF Generator; DFDG)을 포함할 수 있다. 통상, 메인엔진은 선박의 운항을 위해 추진용으로 사용되고, 보조엔진은 선박 내부에 설치된 각종 장치 및 설비에 전력을 공급하기 위해 발전용으로 사용되지만, 본 발명은 메인엔진과 보조엔진의 용도에 의해 한정되는 것은 아니다. 메인엔진과 보조엔진은 각각 복수개가 설치될 수 있다.The marine gas processing system of the preferred embodiment shown in FIG. 1 includes a high-pressure natural gas injection engine, such as a MEGI engine, as the main engine 101, and a DF Generator (DFDG) as the auxiliary engine 103. can do. Normally, the main engine is used for propulsion to operate the ship, and the auxiliary engine is used for power generation to supply power to various devices and facilities installed inside the ship. However, the present invention is based on the use of the main engine and the auxiliary engine. It is not limited. Multiple main engines and multiple auxiliary engines may be installed.

본 발명에 따른 선박용 가스처리 시스템은, 엔진들(즉, 메인엔진인 MEGI 엔진과 보조엔진인 DF엔진)에 대해 저장탱크(111)에 수용되어 있는 천연가스(즉, 기체 상태의 증발가스(BOG)와 액체 상태의 액화가스(LNG))를 연료로서 공급할 수 있도록 구성된다.The marine gas processing system according to the present invention uses natural gas (i.e., gaseous boil-off gas (BOG)) stored in the storage tank 111 for the engines (i.e., the MEGI engine, which is the main engine, and the DF engine, which is the auxiliary engine). ) and liquid liquefied gas (LNG)) as fuel.

전술한 바와 같이, 기체 상태의 증발가스를 연료가스로서 공급하기 위해 본 발명의 선박용 가스처리 시스템은, 저장탱크(111)에 수용되어 있는 BOG를 메인엔진(101)에 공급하는 BOG 주 공급라인으로서의 증발가스 공급라인(L1)과, 이 증발가스 공급라인(L1)으로부터 분기하여 증발가스를 보조엔진(103)에 공급하는 BOG 부 공급라인으로서의 증발가스 분기라인(L8)을 포함한다.As described above, in order to supply gaseous boil-off gas as fuel gas, the marine gas processing system of the present invention uses a BOG main supply line that supplies BOG contained in the storage tank 111 to the main engine 101. It includes a boil-off gas supply line (L1) and a boil-off gas branch line (L8) as a BOG sub-supply line that branches off from the boil-off gas supply line (L1) and supplies boil-off gas to the auxiliary engine (103).

또, 액체 상태의 액화가스(예컨대, LNG)를 연료가스로서 공급하기 위해 본 발명의 선박용 가스처리 시스템은, 저장탱크(111)에 수용되어 있는 액화가스를 메인엔진에 공급하는 LNG 주 공급라인(L23)과, 이 LNG 주 공급라인(L23)으로부터 분기하여 액화가스를 보조엔진(103)에 공급하는 LNG 부 공급라인(L24)을 포함한다.In addition, in order to supply liquefied gas (e.g., LNG) in a liquid state as fuel gas, the marine gas processing system of the present invention uses an LNG main supply line ( L23) and an LNG secondary supply line (L24) that branches off from the LNG main supply line (L23) and supplies liquefied gas to the auxiliary engine (103).

본 발명에 따르면, 증발가스 공급라인(L1)에는 BOG를 압축하기 위한 압축기(113)가 설치되고, LNG 주 공급라인(L23)에는 LNG를 압축하기 위한 고압펌프(143)가 설치된다. 고압펌프(143)는 리던던시 요건을 충족시키기 위해 2개가 병렬로 설치될 수 있다.According to the present invention, a compressor 113 for compressing BOG is installed in the boil-off gas supply line (L1), and a high-pressure pump 143 for compressing LNG is installed in the LNG main supply line (L23). Two high pressure pumps 143 may be installed in parallel to meet redundancy requirements.

LNG 주 공급라인(L23)에는, 저장탱크(111)의 내부에 설치되어 LNG를 저장탱크(111)의 외부로 배출시키기 위한 배출펌프(112)와, 이 배출펌프(112)에서 1차적으로 압축된 LNG를 MEGI 엔진에서 요구하는 압력까지 2차적으로 압축시키기 위한 고압펌프(143)가 설치되어 있다. 배출펌프(112)는 각 저장탱크(111)마다 내부에 하나씩 설치될 수 있다.The LNG main supply line (L23) includes a discharge pump 112 installed inside the storage tank 111 to discharge LNG to the outside of the storage tank 111, and primary compression in the discharge pump 112. A high-pressure pump 143 is installed to secondarily compress the LNG to the pressure required by the MEGI engine. One discharge pump 112 may be installed inside each storage tank 111.

전술한 바와 같이, MEGI 엔진에서 요구하는 연료가스의 압력은 150 내지 400 bara(절대압력) 정도의 고압이다.As described above, the fuel gas pressure required by the MEGI engine is high pressure of about 150 to 400 bara (absolute pressure).

액화가스를 저장하는 저장탱크(111)에서 배출펌프(112)를 통해 배출된 LNG는, LNG 주 공급라인(L23)을 따라 이송되어 고압펌프(143)에 공급된다. 계속해서 LNG는 고압펌프(143)에서 고압으로 압축된 후 온도조절기(144)에 공급되어 가열된다. 메인엔진에서 요구하는 온도로 가열처리된 LNG는 연료로서 메인엔진, 예컨대 MEGI 엔진에 공급된다. MEGI 엔진에서 요구하는 압력은 천연가스(LNG 및 BOG), 즉 메탄의 임계압력(대략 50bara)보다 높기 때문에, 고압으로 압축된 천연가스는 초임계 상태, 즉 기체도 아니고 액체도 아닌 상태이다.LNG discharged from the storage tank 111 for storing liquefied gas through the discharge pump 112 is transported along the LNG main supply line (L23) and supplied to the high pressure pump 143. Subsequently, the LNG is compressed to high pressure in the high pressure pump 143 and then supplied to the temperature controller 144 to be heated. LNG, heated to the temperature required by the main engine, is supplied as fuel to the main engine, such as the MEGI engine. Because the pressure required by the MEGI engine is higher than the critical pressure of natural gas (LNG and BOG), i.e. methane (approximately 50 bara), natural gas compressed to high pressure is in a supercritical state, that is, neither a gas nor a liquid.

보조엔진인 DF엔진에 연료가스를 공급하기 위한 부 LNG 공급라인(L24)은 주 LNG 공급라인(L23)으로부터 분기된다. 더욱 상세하게는, 부 LNG 공급라인(L24)은 고압펌프(143)에서 압축되기 전의 LNG를 분기해 낼 수 있도록 주 LNG 공급라인(L23)으로부터 분기된다.The secondary LNG supply line (L24) for supplying fuel gas to the DF engine, which is an auxiliary engine, branches off from the main LNG supply line (L23). More specifically, the secondary LNG supply line (L24) branches off from the main LNG supply line (L23) so as to branch off LNG before being compressed in the high pressure pump (143).

부 LNG 공급라인(L24)에는 히터(145)가 설치되어, 연료로서 공급되는 LNG의 온도를 DF엔진에서 요구하는 값으로 조절할 수 있다. 이 과정에서 LNG는 기화될 수 있다.A heater 145 is installed in the secondary LNG supply line (L24), so that the temperature of LNG supplied as fuel can be adjusted to the value required by the DF engine. During this process, LNG may be vaporized.

본 발명에 따르면, 엔진들(메인엔진(101) 및 보조엔진(103))에 연료가스를 공급하는 경로가 2개로 이루어진다. 즉, 연료가스로서의 증발가스는 압축기(113)를 통해 압축된 후 엔진에 공급될 수도 있고, 연료가스로서의 액화가스는 고압펌프(143) 및 온도조절기(144)를 통해 압축 및 가열된 후 엔진에 공급될 수도 있다.According to the present invention, there are two paths for supplying fuel gas to the engines (main engine 101 and auxiliary engine 103). That is, the evaporation gas as fuel gas may be supplied to the engine after being compressed through the compressor 113, and the liquefied gas as fuel gas may be compressed and heated through the high pressure pump 143 and the temperature controller 144 and then supplied to the engine. may be supplied.

특히 LNG 운반선, LNG RV 등과 같은 선박은, LNG를 생산지로부터 소비지로 수송하기 위해 사용되므로, 생산지에서 소비지로 운항할 때에는 저장탱크에 LNG를 가득 적재한 레이든(Laden) 상태로 운항하고, LNG를 하역한 후 다시 생산지로 돌아갈 때에는 저장탱크가 거의 비어있는 밸러스트(Ballast) 상태로 운항한다. 레이든 상태에서는 LNG의 양이 많아 상대적으로 증발가스 발생량도 많고, 밸러스트 상태에서는 LNG의 양이 적어 상대적으로 증발가스 발생량도 적다.In particular, ships such as LNG carriers and LNG RVs are used to transport LNG from production sites to consumption sites, so when sailing from production sites to consumption sites, they operate in a Laden state with the storage tank fully loaded with LNG, and then unload the LNG. When returning to the production site, the storage tank is operated in an almost empty ballast state. In the Raiden state, the amount of LNG is large, so the amount of boil-off gas generated is relatively high, and in the ballast state, the amount of LNG is small, so the amount of boil-off gas generated is relatively small.

저장탱크의 용량, 외부 온도 등의 조건에 따라 다소 차이가 있으나, 예를 들어, LNG의 저장탱크 용량이 대략 130,000㎥ 내지 350,000㎥ 인 경우에 발생되는 증발가스의 양은, 레이든시 대략 3 내지 4 ton/h 이고, 밸러스트시 대략 0.3 내지 0.4 ton/h 이다. 또한, 엔진들에서 요구하는 연료가스의 양은, MEGI 엔진의 경우에는 대략 1 내지 4 ton/h (평균 약 1.5 ton/h)이고, DF엔진(DFDG)의 경우에는 대략 0.5 ton/h 이다. 한편, 최근에는 저장탱크의 단열성능이 향상됨에 따라 BOR(Boil Off Rate)이 점차 낮아지고 있는 추세이므로, BOG의 발생량도 감소하는 추세이다.There are some differences depending on conditions such as storage tank capacity and external temperature, but for example, when the LNG storage tank capacity is approximately 130,000 ㎥ to 350,000 ㎥, the amount of boil-off gas generated is approximately 3 to 4 tons in Raiden. /h, and is approximately 0.3 to 0.4 ton/h during ballast. Additionally, the amount of fuel gas required by the engines is approximately 1 to 4 ton/h (average approximately 1.5 ton/h) for MEGI engines and approximately 0.5 ton/h for DF engines (DFDG). Meanwhile, recently, as the insulation performance of storage tanks has improved, BOR (Boil Off Rate) has been gradually decreasing, so the amount of BOG generation is also decreasing.

따라서, 본 발명의 가스처리 시스템과 같이 압축기 라인(즉, 도 1에서의 L1 및 L8)과 고압펌프 라인(즉, 도 1에서의 L23 및 L24)이 함께 갖춰진 경우, 증발가스의 발생량이 많은 레이든 상태에서는 압축기 라인을 통해 엔진들에 연료가스를 공급하고, 증발가스의 발생량이 적은 밸러스트 상태에서는 고압펌프 라인을 통해 엔진들에 연료가스를 공급하는 것이 바람직하다.Therefore, in the case where a compressor line (i.e., L1 and L8 in FIG. 1) and a high-pressure pump line (i.e., L23 and L24 in FIG. 1) are equipped together as in the gas processing system of the present invention, a large amount of evaporation gas is generated. It is desirable to supply fuel gas to the engines through a compressor line in a ballast state, and to supply fuel gas to the engines through a high-pressure pump line in a ballast state with low evaporation gas generation.

일반적으로, MEGI 엔진에서 요구하는 150 내지 400 bara(절대압력) 정도의 고압까지 압축기에 의하여 기체(BOG)를 압축하기 위해 필요한 에너지는 펌프에 의해 액체(LNG)를 압축하기 위해 필요한 에너지보다 상당히 많은 에너지가 요구되고, 고압으로 기체를 압축하기 위한 압축기는 상당히 고가이고 부피 역시 많이 차지하므로, 압축기 라인 없이 고압펌프 라인만을 사용하는 것이 경제적일 것으로 생각될 수 있다. 예를 들어, 다단으로 구성된 한 세트의 압축기를 구동시켜 MEGI 엔진에 연료를 공급하기 위해서는 2MW의 전력이 소비되는데, 고압펌프를 사용하면 100kW의 전력만이 소비된다. 그러나, 레이든 상태에서 고압펌프 라인만을 사용하여 엔진들에 연료가스를 공급할 경우, 저장탱크에서 지속적으로 발생하는 BOG를 처리하기 위해 BOG를 재액화시키기 위한 재액화 장치가 반드시 필요하며, 이 재액화 장치에서 소모하는 에너지를 함께 고려할 경우, 압축기 라인과 고압펌프 라인을 함께 설치하여 레이든 상태에서는 압축기 라인을 통해 연료가스를 공급하고 밸러스트 상태에서는 고압펌프 라인을 통해 연료가스를 공급하는 것이 유리할 수 있다.In general, the energy required to compress gas (BOG) by a compressor to the high pressure of 150 to 400 bara (absolute pressure) required by a MEGI engine is significantly more than the energy required to compress liquid (LNG) by a pump. Since energy is required and the compressor for compressing gas to high pressure is quite expensive and takes up a lot of volume, it may be considered economical to use only the high pressure pump line without the compressor line. For example, 2MW of power is consumed to drive a set of multi-stage compressors to supply fuel to the MEGI engine, but when a high pressure pump is used, only 100kW of power is consumed. However, when fuel gas is supplied to engines using only the high-pressure pump line in a raided state, a re-liquefaction device to re-liquefy the BOG is necessary to deal with the BOG continuously generated in the storage tank, and this re-liquefaction device is required. When considering the energy consumed together, it may be advantageous to install a compressor line and a high-pressure pump line together to supply fuel gas through the compressor line in a raid state and supply fuel gas through a high-pressure pump line in a ballast state.

한편, 밸러스트 상태와 같이, 저장탱크에서 발생하는 증발가스의 양이 MEGI 엔진에서 요구하는 연료량에 미치지 못하는 경우, 다단 압축기에서 증발가스를 MEGI 엔진에서 요구하는 고압까지 압축시키기 않고, 다단 압축되는 도중에 증발가스 분기라인(L8)을 통해 증발가스를 분기시켜 DF엔진에서 연료로서 사용하는 것이 효율적일 수 있다. 즉, 예를 들어 5단 압축기 중 2단째의 압축 실린더만을 거쳐 증발가스를 DF엔진에 공급한다면, 나머지 3단의 압축 실린더는 공회전된다. 5단 압축기 전체를 구동시켜 증발가스를 압축시킬 경우 요구되는 전력이 2MW인 반면, 2단까지만 사용하고 나머지 3단을 공회전시킬 경우 요구되는 전력은 600kW이고, 고압펌프를 통해 MEGI 엔진에 연료를 공급할 경우 요구되는 전력은 100kW이다. 그러므로, 밸러스트 상태와 같이 BOG 발생량이 MEGI 엔진에서의 연료 필요량보다 적은 경우에는 BOG는 DF엔진 등에서 전량 소비하고 고압펌프를 통해 LNG를 연료로서 공급하는 것이 에너지 효율 측면에서 유리할 수도 있다.On the other hand, when the amount of boil-off gas generated in the storage tank does not reach the amount of fuel required by the MEGI engine, such as in the ballast state, the boil-off gas is not compressed in the multi-stage compressor to the high pressure required by the MEGI engine, and evaporates during multi-stage compression. It can be efficient to branch off the boil-off gas through the gas branch line (L8) and use it as fuel in the DF engine. That is, for example, if evaporative gas is supplied to the DF engine through only the second stage compression cylinder of a five-stage compressor, the remaining third stage compression cylinders idle. If the entire 5-stage compressor is driven to compress the evaporation gas, the power required is 2MW, whereas if only the 2nd stage is used and the remaining 3rd stage is left idling, the power required is 600kW, and fuel can be supplied to the MEGI engine through a high-pressure pump. In this case, the required power is 100kW. Therefore, in cases where the amount of BOG generated is less than the fuel requirement in the MEGI engine, such as in a ballast state, it may be advantageous in terms of energy efficiency to consume the entire amount of BOG in the DF engine and supply LNG as fuel through a high pressure pump.

그러나, 필요에 따라서는, BOG 발생량이 MEGI 엔진에서의 연료 필요량보다 적은 경우에도 압축기를 통해 BOG를 MEGI 엔진에 연료로서 공급하면서 부족한 양만큼 LNG를 강제기화시켜 공급할 수도 있다. 한편, 밸러스트 상태에서는 BOG의 발생량이 적으므로, BOG를 발생할 때마다 배출시켜 소비하는 대신, 저장탱크가 일정한 압력에 도달할 때까지 BOG를 배출시키지 않고 모아두었다가 간헐적으로 배출시켜 DF엔진 혹은 MEGI 엔진에 연료로서 공급할 수도 있다.However, if necessary, even when the amount of BOG generated is less than the fuel requirement in the MEGI engine, BOG can be supplied as fuel to the MEGI engine through a compressor and the insufficient amount of LNG can be forcibly vaporized and supplied. Meanwhile, in the ballast state, the amount of BOG generated is small, so instead of discharging and consuming BOG whenever it is generated, BOG is collected without being discharged until the storage tank reaches a certain pressure, and then discharged intermittently to be used in the DF engine or MEGI engine. It can also be supplied as fuel.

또한, 장비의 수리 및 교체가 용이하지 않은 선박에서는 비상시를 감안하여 중요한 설비를 2개씩 설치할 것이 요구된다(redundancy; 즉, 이원화 설계). 즉, 선박에서는, 주 설비와 동일한 기능을 수행할 수 있는 여분의 설비를 설치하여, 주 설비의 정상동작시에는 여분의 설비를 대기상태로 두고, 주 구성 장비의 고장시 그 기능을 인계받아 수행할 수 있도록 중요한 설비를 중복 설계할 것이 요구된다. 이원화 설계가 요구되는 설비로서는 주로 회전구동되는 설비, 예를 들어 압축기나 펌프 등을 들 수 있다.Additionally, on ships where it is not easy to repair or replace equipment, it is required to install two important facilities in consideration of emergencies (redundancy; i.e., dual design). In other words, on a ship, extra equipment that can perform the same function as the main equipment is installed, and when the main equipment is operating normally, the spare equipment is placed on standby, and when the main equipment fails, it takes over the function. It is required to design important facilities overlapping to enable this. Equipment that requires dual design mainly includes rotationally driven equipment, such as compressors and pumps.

이와 같이, 선박에는, 평소에는 사용되지 않으면서 오로지 이원화 요구조건만을 만족시키기 위해 각종 설비가 이중으로 설치될 필요가 있는데, 2개의 압축기 라인을 사용하는 가스처리 시스템은 압축기의 설치에 많은 비용과 공간이 소요되고 사용시에 많은 에너지가 소모되는 문제가 있고, 2개의 고압펌프 라인을 사용하는 가스처리 시스템은 증발가스의 처리(즉, 재액화)에 많은 에너지가 소모되는 문제가 있을 수 있다. 그에 비해 한 개의 압축기 라인과 한 개의 고압펌프 라인을 함께 설치한 본 발명의 가스처리 시스템은 어느 한쪽의 공급라인에 문제가 발생하더라도 다른 쪽 공급라인을 통해 정상적인 운항을 계속할 수 있고, 고가의 압축기를 적게 사용하면서 증발가스의 발생량에 따라 최적의 연료가스 공급 방식을 적절하게 선택하여 운용할 수 있어 최초 건조시 비용은 물론 운용비용도 절감할 수 있게 된다.In this way, on ships, various facilities need to be installed in duplicate in order to satisfy only the dualization requirements while not being used in normal times. A gas processing system using two compressor lines requires a lot of cost and space for compressor installation. There is a problem that a lot of energy is consumed when using this gas, and a gas processing system using two high-pressure pump lines may have a problem that a lot of energy is consumed in processing (i.e., reliquefaction) evaporation gas. In contrast, the gas processing system of the present invention, which installs one compressor line and one high-pressure pump line together, can continue normal operation through the other supply line even if a problem occurs in one supply line, and can eliminate expensive compressors. It is possible to select and operate the optimal fuel gas supply method appropriately according to the amount of evaporative gas generated while using less, thereby reducing not only the initial drying cost but also the operating cost.

도 1에 도시된 바와 같은, 본 발명의 선박용 가스처리 시스템을 사용할 경우, LNG 운반선의 화물(즉, LNG) 운반시 발생되는 증발가스를, 엔진의 연료로서 사용하거나 재액화시켜 다시 저장탱크로 복귀시켜 저장할 수 있기 때문에, GCU 등에서 소모하여 버려지는 증발가스의 양을 감소시키거나 없게 할 수 있게 되고, 질소 등 별도의 냉매를 사용하는 재액화 장치를 설치할 필요 없이 증발가스를 재액화하여 처리할 수 있게 된다.As shown in FIG. 1, when using the marine gas processing system of the present invention, the boil-off gas generated when transporting cargo (i.e., LNG) of an LNG carrier is used as fuel for an engine or is re-liquefied and returned to the storage tank. Because it can be stored, it is possible to reduce or eliminate the amount of boil-off gas consumed and discarded in the GCU, etc., and the boil-off gas can be re-liquefied and treated without the need to install a re-liquefaction device that uses a separate refrigerant such as nitrogen. There will be.

본 발명에 따르면, 저장탱크의 용량이 커져 증발가스의 발생량은 많아지고 엔진의 성능이 개선되어 필요한 연료량은 감소하는 최근의 추세에도 불구하고, 엔진의 연료로서 사용하고 남는 증발가스는 재액화시켜 다시 저장탱크로 복귀시킬 수 있기 때문에 증발가스의 낭비를 막을 수 있게 된다.According to the present invention, despite the recent trend of increasing the capacity of the storage tank, increasing the amount of evaporative gas generated and reducing the amount of fuel required as engine performance is improved, the evaporative gas remaining after being used as engine fuel is re-liquefied and reused. Since it can be returned to the storage tank, waste of evaporative gas can be prevented.

특히 본 발명에 의하면, 별도의 냉매를 사용하는 재액화 장치(즉, 질소냉매 냉동 사이클이나 혼합냉매 냉동 사이클 등)가 설치될 필요가 없으므로, 냉매를 공급 및 저장하기 위한 설비를 추가로 설치할 필요가 없어, 전체 시스템을 구성하기 위한 초기 설치비와 운용비용을 절감할 수 있다.In particular, according to the present invention, there is no need to install a reliquefaction device using a separate refrigerant (i.e., a nitrogen refrigerant refrigeration cycle or a mixed refrigerant refrigeration cycle, etc.), so there is no need to install additional equipment for supplying and storing the refrigerant. Therefore, the initial installation and operating costs for configuring the entire system can be reduced.

미설명부호 LIT-A는 기액분리기 레벨 조절 측정 센서, LIT-B, 기액분리기 레벨 High 측정 센서, LIC-A는 기액분리기 레벨 컨트롤러, V01는 제1밸브, V02는 제2밸브, V03은 제3밸브, V05는 제5밸브, V12는 제12밸브이다.Non-explanatory code: LIT-A is a gas-liquid separator level control measurement sensor, LIT-B is a gas-liquid separator level high measurement sensor, LIC-A is a gas-liquid separator level controller, V01 is the first valve, V02 is the second valve, and V03 is the third. Valve, V05 is the 5th valve, V12 is the 12th valve.

도 2에는 선박용 가스처리 시스템을 이용한 선박용 가스처리 방법을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.Figure 2 shows a diagram for explaining a method of treating marine gas using a marine gas processing system.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 제 1 컨트롤러(151)는 기액분리기(123)의 압력을 측정하는 압력 측정센서(150)에 의해 측정된 기액분리기(123)의 압력을 수신한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the first controller 151 receives the pressure of the gas-liquid separator 123 measured by the pressure measurement sensor 150 that measures the pressure of the gas-liquid separator 123.

제 1 컨트롤러(151)는 수신된 기액분리기(123)의 압력과 미리 설정된 기준압력을 비교하여 수신된 압력이 기준압력보다 높은지 여부를 판단한다.The first controller 151 compares the received pressure of the gas-liquid separator 123 with a preset reference pressure and determines whether the received pressure is higher than the reference pressure.

제 1 컨트롤러(151)는 수신된 기액분리기(123)의 압력이 기준압력보다 작은 경우 증발가스 재순환라인(L5)에 설치된 제4밸브(V04)를 닫도록 제어하고, 수신된 기액분리기(123)의 압력이 기준압력보다 큰 경우 제4밸브(V04)를 열도록 제어하다.The first controller 151 controls the fourth valve (V04) installed in the evaporation gas recirculation line (L5) to close when the pressure of the received gas-liquid separator 123 is less than the standard pressure, and the received gas-liquid separator 123 If the pressure is greater than the standard pressure, the fourth valve (V04) is controlled to open.

이와 같이 제 1 컨트롤러(151)에 의해 기액분리기(123)의 압력을 제어하는 중에 제 1 컨트롤러(151)에 의해 제4밸브(V04)가 최대로 개방되었음에도 불구하고 기액분리기(123)의 압력이 기준압력보다 큰 경우, 제 1 컨트롤러(151)의 기준압력보다 높은 최대압력을 설정하여 압력을 제어하는 제 2 컨트롤러(152)에 의해 기액분리기(123)의 압력이 최대압력에 도달하지 여부를 판단한다.In this way, while the pressure of the gas-liquid separator 123 is controlled by the first controller 151, the pressure of the gas-liquid separator 123 is increased even though the fourth valve (V04) is opened to the maximum by the first controller 151. If it is greater than the standard pressure, the second controller 152, which controls the pressure by setting a maximum pressure higher than the standard pressure of the first controller 151, determines whether the pressure of the gas-liquid separator 123 has reached the maximum pressure. do.

제 2 컨트롤러(152)에 의해 기액분리기(123)의 압력이 최대압력에 도달된 경우 제 2 컨트롤러(152)는 로이어 선택기(LS: ower Selector)에 기액분리기(123)의 압력값을 보낸다.When the pressure of the gas-liquid separator 123 reaches the maximum pressure by the second controller 152, the second controller 152 sends the pressure value of the gas-liquid separator 123 to the lower selector (LS).

로이어 선택기(LS)는 기액분리기(123)의 압력값, 저장탱크(111)의 압력값 및 MEGI 엔진(101)에 공급되는 연료의 압력값 중에서 가장 낮은 압력값을 팽창밸브(V06, V07)에 전달한다.The Royer selector (LS) sends the lowest pressure value among the pressure value of the gas-liquid separator 123, the pressure value of the storage tank 111, and the pressure value of the fuel supplied to the MEGI engine 101 to the expansion valves (V06, V07). deliver it to

2개의 팽창밸브(V06, V07) 중 선택된 하나의 팽창밸브에 인가된 가장 낮은 압력값에 따라 기액분리기(123)로 유입되는 유체의 압력을 줄일 수 있다. 이에 따라 기액분리기(123) 내 기체의 생성량을 줄일 수 있어, 결국 기액분리기(123) 내부 압력을 안정적으로 제어할 수 있다. 이와 같은 기액분리기(123)의 안정적인 압력제어는 고압압축기 압력의 안정적인 제어에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 재액화 성능의 유지 및 향상효과를 기대할 수 있다.The pressure of the fluid flowing into the gas-liquid separator 123 can be reduced according to the lowest pressure value applied to one of the two expansion valves (V06, V07) selected. Accordingly, the amount of gas generated in the gas-liquid separator 123 can be reduced, and ultimately, the internal pressure of the gas-liquid separator 123 can be stably controlled. Such stable pressure control of the gas-liquid separator 123 not only affects the stable control of the high pressure compressor pressure, but can also be expected to maintain and improve reliquefaction performance.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As such, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but of course, various modifications are possible without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims described below as well as equivalents to these claims.

101 : 메인 엔진 111 : 저장탱크
121 : 열교환기 123 ; 기액분리기
150 : 압력 측정기 151 : 제 1 컨트롤러
152 : 제 2 컨트롤러 153 : MEGI 엔진 압력 컨트롤러
LS : 로이어 선택기 S : 선택기
101: main engine 111: storage tank
121: heat exchanger 123; gas liquid separator
150: pressure meter 151: first controller
152: Second controller 153: MEGI engine pressure controller
LS: lower selector S: selector

Claims (11)

액화천연가스 및 상기 액화천연가스로부터 발생된 증발가스를 저장하고 있는 저장탱크와, 상기 저장탱크에서 배출되는 증발가스를 연료로서 사용하는 엔진을 포함하는 선박용 가스처리 시스템으로서,
상기 저장탱크 내에서 발생한 증발가스를 증발가스 공급라인을 통해 공급받아 압축하는 압축기와;
상기 압축기에서 압축된 증발가스를 연료로서 공급받아 사용하는 상기 엔진과;
상기 압축기에서 압축된 증발가스 중 상기 엔진에 공급되지 않은 일부의 증발가스를 증발가스 복귀라인을 통해 복귀시켜, 상기 압축기에 공급되기 전의 증발가스와 열교환함으로써 냉각시키기 위한 열교환기와;
상기 열교환기에서 냉각된 증발가스를 감압시키는 팽창밸브와;
상기 팽창밸브를 통과하면서 감압되어 적어도 부분적으로 액화된 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하기 위한 기액분리기와;
상기 기액분리기의 상단으로부터 연장되어 상기 증발가스 공급라인에 연결되는 증발가스 재순환라인과;
상기 기액분리기의 압력을 수신하여 수신된 압력과 기준압력을 비교하여 상기 증발가스 재순환라인에 설치된 밸브의 개도를 조절하는 제 1 컨트롤러와;
상기 기준압력보다 높은 최대압력으로 설정되어 있는 제 2 컨트롤러;
를 포함하고,
상기 제 2 컨트롤러는 상기 밸브의 개도가 최대 개도인 경우 상기 기액분리기의 압력이 상기 최대압력에 도달하는지 여부를 판단하여, 상기 기액분리기의 압력이 상기 최대압력보다 높아지면 상기 팽창밸브의 개도를 낮추어 상기 기액분리기로 유입되는 유체의 압력을 조절하는, 선박용 가스처리 시스템.
A marine gas processing system comprising a storage tank storing liquefied natural gas and boil-off gas generated from the liquefied natural gas, and an engine that uses the boil-off gas discharged from the storage tank as fuel,
A compressor that receives the boil-off gas generated in the storage tank through a boil-off gas supply line and compresses it;
the engine receiving and using evaporative gas compressed by the compressor as fuel;
a heat exchanger for cooling some of the boil-off gas compressed by the compressor that is not supplied to the engine by returning it through a boil-off gas return line and exchanging heat with the boil-off gas before being supplied to the compressor;
an expansion valve that depressurizes the boil-off gas cooled in the heat exchanger;
a gas-liquid separator for separating the boil-off gas that is depressurized and at least partially liquefied while passing through the expansion valve into a gas component and a liquid component;
a boil-off gas recirculation line extending from the top of the gas-liquid separator and connected to the boil-off gas supply line;
a first controller that receives the pressure of the gas-liquid separator and compares the received pressure with a reference pressure to adjust the opening degree of the valve installed in the boil-off gas recirculation line;
a second controller set to a maximum pressure higher than the reference pressure;
Including,
The second controller determines whether the pressure of the gas-liquid separator reaches the maximum pressure when the opening degree of the valve is the maximum opening degree, and lowers the opening degree of the expansion valve when the pressure of the gas-liquid separator becomes higher than the maximum pressure. A gas processing system for ships that regulates the pressure of fluid flowing into the gas-liquid separator.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
가장 낮은 압력값을 선택하기 위한 로이어 선택기를 더 포함하며,
상기 로이어 선택기는 상기 기액분리기의 압력값과, 상기 저장탱크 압력 컨트롤러로부터 수신된 저장탱크의 압력값과, 상기 엔진의 압력컨트롤러로부터 수신된 엔진에 공급되는 연료의 압력값 중에서 선택된 가장 낮은 압력값을 상기 팽창밸브에 전달하는, 선박용 가스처리 시스템.
In claim 1,
Further comprising a Royer selector for selecting the lowest pressure value,
The Royer selector selects the lowest pressure value selected from among the pressure value of the gas-liquid separator, the pressure value of the storage tank received from the storage tank pressure controller, and the pressure value of fuel supplied to the engine received from the pressure controller of the engine. A gas processing system for ships that delivers to the expansion valve.
청구항 3에 있어서,
상기 팽창밸브는 두개의 라인을 따라 병렬로 연결되는, 선박용 가스처리 시스템.
In claim 3,
A marine gas processing system in which the expansion valve is connected in parallel along two lines.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 기액분리기에서 분리된 액체 성분은 상기 저장탱크로 복귀하는, 선박용 가스처리 시스템.
In claim 1,
The liquid component separated in the gas-liquid separator is returned to the storage tank.
청구항 1에 있어서,
상기 기액분리기에서 분리된 기체 성분은 상기 압축기로 공급되는 증발가스에 합류되는, 선박용 가스처리 시스템.
In claim 1,
A gas processing system for ships, wherein the gas component separated in the gas-liquid separator joins the boil-off gas supplied to the compressor.
액화천연가스 및 상기 액화천연가스로부터 발생된 증발가스를 저장하고 있는 저장탱크와, 상기 저장탱크에서 증발가스 공급라인으로 배출되는 증발가스를 연료로서 사용하는 엔진을 포함하는 선박용 가스처리 시스템을 이용한 선박용 가스처리 방법으로서,
기액분리기의 압력을 수신하는 단계;
상기 수신된 압력과 기준압력을 제 1 컨트롤러에서 비교하여 상기 기액분리기의 상단으로부터 연장되어 상기 증발가스 공급라인에 연결되는 증발가스 재순환라인에 설치된 밸브의 개도를 조절하는 단계; 및
상기 밸브의 개도가 최대 개도인 경우 상기 기액분리기의 압력이 사전설정된 최대압력에 도달하는지 여부를 제 2 컨트롤러에서 판단하여, 상기 기액분리기의 압력이 상기 최대압력보다 높아지면 팽창밸브의 개도를 낮추어 상기 기액분리기로 유입되는 유체의 압력을 조절하는 단계
를 포함하는, 선박용 가스처리 시스템을 이용한 선박용 가스처리 방법.
A vessel using a marine gas processing system including a storage tank storing liquefied natural gas and boil-off gas generated from the liquefied natural gas, and an engine using the boil-off gas discharged from the storage tank to the boil-off gas supply line as fuel. As a gas processing method,
Receiving the pressure of the gas-liquid separator;
Comparing the received pressure and the reference pressure in a first controller to adjust the opening degree of a valve installed in a boil-off gas recirculation line extending from the top of the gas-liquid separator and connected to the boil-off gas supply line; and
When the opening degree of the valve is the maximum opening degree, the second controller determines whether the pressure of the gas-liquid separator reaches the preset maximum pressure, and when the pressure of the gas-liquid separator becomes higher than the maximum pressure, the opening degree of the expansion valve is lowered to Step of controlling the pressure of the fluid flowing into the gas-liquid separator
A marine gas processing method using a marine gas processing system, including.
삭제delete 청구항 8에 있어서,
상기 팽창밸브의 개도를 낮추는 것은 상기 기액분리기의 압력값과, 상기 저장탱크 압력 컨트롤러로부터 수신된 저장탱크의 압력값과, 상기 엔진의 압력 컨트롤러로부터 수신된 엔진에 공급되는 연료의 압력값 중에서 로이어 선택기에 의해 선택된 가장 낮은 압력값으로 상기 팽창밸브의 개도를 조절하는, 선박용 가스처리 시스템을 이용한 선박용 가스처리 방법.
In claim 8,
Lowering the opening degree of the expansion valve is determined by selecting the pressure value of the gas-liquid separator, the pressure value of the storage tank received from the storage tank pressure controller, and the pressure value of the fuel supplied to the engine received from the pressure controller of the engine. A marine gas processing method using a marine gas processing system, wherein the opening degree of the expansion valve is adjusted to the lowest pressure value selected by a selector.
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