KR102651092B1 - Fuel Supply System and Method for LNG Fueled Vessel - Google Patents
Fuel Supply System and Method for LNG Fueled Vessel Download PDFInfo
- Publication number
- KR102651092B1 KR102651092B1 KR1020170011188A KR20170011188A KR102651092B1 KR 102651092 B1 KR102651092 B1 KR 102651092B1 KR 1020170011188 A KR1020170011188 A KR 1020170011188A KR 20170011188 A KR20170011188 A KR 20170011188A KR 102651092 B1 KR102651092 B1 KR 102651092B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- gas
- fuel
- natural gas
- liquefied natural
- engine
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 198
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 claims abstract description 175
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 166
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 140
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 104
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 83
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 claims abstract description 44
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims description 42
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 24
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 23
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 23
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 23
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 22
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 19
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims description 5
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 12
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 8
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N isopentane Chemical compound CCC(C)C QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005380 natural gas recovery Methods 0.000 description 3
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- -1 diesel Substances 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N isobutane Chemical compound CC(C)C NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010759 marine diesel oil Substances 0.000 description 2
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- SYRIRLOOSKFSFC-UHFFFAOYSA-N butane Chemical compound CCCC.CCCC SYRIRLOOSKFSFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N dimethyl butane Natural products CCCC(C)C AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000002075 main ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229960003753 nitric oxide Drugs 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
- B63H21/38—Apparatus or methods specially adapted for use on marine vessels, for handling power plant or unit liquids, e.g. lubricants, coolants, fuels or the like
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B25/00—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
- B63B25/02—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
- B63B25/08—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
- B63B25/12—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed
- B63B25/16—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed heat-insulated
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
- B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
- B63H21/14—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven relating to internal-combustion engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
- F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
- F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
- F02M21/0203—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
- F02M21/0215—Mixtures of gaseous fuels; Natural gas; Biogas; Mine gas; Landfill gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
- F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
- F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
- F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C6/00—Methods and apparatus for filling vessels not under pressure with liquefied or solidified gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
- F17C9/02—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
-
- B63B2770/00—
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
- F17C2265/06—Fluid distribution
- F17C2265/066—Fluid distribution for feeding engines for propulsion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2270/00—Applications
- F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
- F17C2270/0102—Applications for fluid transport or storage on or in the water
- F17C2270/0105—Ships
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Abstract
본 발명은 액화천연가스를 연료로 하는 엔진이 적용된 선박에서, 컴프레서(Compressor)를 활용하지 않고 펌프와 재기화 설비를 이용하여 엔진의 연료 공급 조건에 맞추어 연료를 공급할 수 있도록 하는 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템은, 액화천연가스를 연료로 하며 오토 사이클(Otto Cycle)에 따라 작동하는 오토 사이클 엔진; 저장탱크로부터 액화천연가스를 배출시키는 연료 공급펌프; 상기 배출된 액화천연가스를 압축하는 고압펌프; 상기 고압펌프에 의해 압축된 액화천연가스를 기화시키는 기화기; 상기 기화기에서 기화된 천연가스를 단열팽창시키는 팽창밸브; 및 상기 팽창밸브에 의해 형성된 기액혼합물을 기액분리하는 기액분리기;를 포함하여, 상기 기액분리기에서 분리된 액체는 상기 저장탱크로 회수하고, 상기 기액분리기에서 분리된 기체는 상기 오토 사이클 엔진의 연료로 공급하여, 상기 오토 사이클 엔진으로 공급되는 천연가스 연료의 메탄가를 조절하는 것을 특징으로 한다.The present invention is a liquefied natural gas fuel ship that allows fuel to be supplied according to the fuel supply conditions of the engine by using a pump and regasification equipment without using a compressor in a ship equipped with an engine fueled by liquefied natural gas. It relates to a fuel supply system and method.
The fuel supply system for a liquefied natural gas fuel ship according to the present invention includes an Otto cycle engine that uses liquefied natural gas as fuel and operates according to the Otto cycle; A fuel supply pump that discharges liquefied natural gas from a storage tank; A high-pressure pump that compresses the discharged liquefied natural gas; A vaporizer that vaporizes liquefied natural gas compressed by the high-pressure pump; An expansion valve that adiabatically expands the natural gas vaporized in the vaporizer; and a gas-liquid separator that separates the gas-liquid mixture formed by the expansion valve. Including, the liquid separated in the gas-liquid separator is recovered to the storage tank, and the gas separated in the gas-liquid separator is used as fuel for the Otto cycle engine. It is characterized by controlling the methane value of the natural gas fuel supplied to the Otto cycle engine.
Description
본 발명은 액화천연가스를 연료로 하는 엔진이 적용된 선박에서, 컴프레서(Compressor)를 활용하지 않고 펌프와 재기화 설비를 이용하여 엔진의 연료 공급 조건에 맞추어 액화천연가스 연료를 공급할 수 있도록 하는 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention is a liquefied natural gas that allows ships equipped with engines using liquefied natural gas as fuel to supply liquefied natural gas fuel according to the fuel supply conditions of the engine by using a pump and regasification facility without using a compressor. Relates to a fuel supply system and method for gas-fueled ships.
일반적으로, 선박은 연료의 연소에 의해 동력을 발생시키는 엔진에 의해 추진력을 가지게 되는데, 선박의 연료로서 사용되는 경유, 중유, MDO(Marine Diesel Oil) 등의 연료유는 연소 과정에서 발생하는 다량의 유해물질로 인하여 환경오염을 유발하는 원인이 되고 있다. 최근 대기환경오염을 방지하기 위한 국제적인 규제가 강화되면서, 선박의 연료가 연료유에서 천연가스로 변경되는 추세이다. 천연가스는 황 함유량이 적어 연소시에 황화합물 및 검댕 물질을 생성하지 않아 비교적 친환경적이다. 이러한 추세에 맞추어 연료유와 함께 천연가스를 사용할 수 있는 이중연료 엔진이 개발되었다.In general, ships have propulsion power from engines that generate power through the combustion of fuel. Fuel oil such as diesel, heavy oil, and MDO (Marine Diesel Oil) used as ship fuel is a large amount of fuel generated during the combustion process. Harmful substances are causing environmental pollution. Recently, as international regulations to prevent air pollution have been strengthened, the fuel for ships is changing from fuel oil to natural gas. Natural gas has a low sulfur content and does not produce sulfur compounds or soot substances during combustion, making it relatively environmentally friendly. In response to this trend, a dual-fuel engine that can use natural gas along with fuel oil has been developed.
한편, 천연가스는 상온, 상압에서는 기체 상태로 그 부피가 너무 크기 때문에 저장을 위한 공간의 제약이 심하기 때문에, 통상 상압에서 약 -163℃의 극저온에서 액체 상태를 유지하는 특성을 이용하여 단열재로 처리된 특수 저장탱크에 극저온의 LNG를 상압의 액체 상태로 저장할 수 있다. On the other hand, natural gas is in a gaseous state at room temperature and pressure and its volume is so large that space for storage is severely limited, so it is usually treated as an insulator using its property of maintaining a liquid state at a cryogenic temperature of about -163°C at normal pressure. Cryogenic LNG can be stored in a liquid state at normal pressure in a special storage tank.
또한, 친환경 선박(Green-ship)으로 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)를 연료로 사용하는 선박(LFS; Liquefied Fueled Ship)이 개발되어 각국의 선급으로부터 공식인증(AIP; Approval In Principle)을 승인받아 환경 규제로 인한 청정에너지로의 전환 요구를 충족시키고 있다. 이러한 LFS는 LNG를 화물로써 운반하는 LNG 운반선뿐만 아니라, 컨테이너선, 탱커선 등을 비롯한 일반 상선에도 적용할 수 있는 기술이 개발되고 있다. In addition, as an eco-friendly ship (Green-ship), a ship (LFS; Liquefied Fueled Ship) that uses liquefied natural gas (LNG) as fuel has been developed and has received official certification (AIP; Approval In Principle) from each country's classification society. It has been approved and is meeting the demand for transition to clean energy due to environmental regulations. This LFS is being developed as a technology that can be applied not only to LNG carriers that transport LNG as cargo, but also to general merchant ships, including container ships and tankers.
일반적으로 선박에 사용되는 엔진 중 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 엔진은 MEGI엔진 및 DF(Dual Fuel)엔진이 있다.Among engines generally used in ships, engines that can use natural gas as fuel include MEGI engines and DF (Dual Fuel) engines.
ME-GI엔진은, 2행정으로 구성되며, 300bar 부근의 고압 천연가스를 피스톤의 상사점 부근에서 연소실에 직접 분사하는 디젤 사이클(Diesel Cycle)을 채택하고 있다.The ME-GI engine consists of two strokes and adopts the diesel cycle, which injects high-pressure natural gas around 300 bar directly into the combustion chamber near the top dead center of the piston.
디젤 사이클은, 상사점 부근에서 연소가 일어날 때의 압력이 일정한 정압 공정을 따르는데, 상승 행정시 연소 공기만을 실린더에 흡입하여, 흡입한 연소 공기를 높은 압축비로 단열 압축한다. 상사점에 이르러서는 압축 행정시의 단열 압축으로 인해 연소 공기가 상당히 높은 온도에 이르게 되며, 단열 압축된 연소 공기에 연료를 분사하면 높은 온도로 인해 자연 발화하게 된다.The diesel cycle follows a constant pressure process where the pressure when combustion occurs near top dead center is constant, and only combustion air is sucked into the cylinder during the upward stroke, and the sucked combustion air is adiabatically compressed at a high compression ratio. At top dead center, the combustion air reaches a considerably high temperature due to adiabatic compression during the compression stroke, and when fuel is injected into the adiabatically compressed combustion air, spontaneous combustion occurs due to the high temperature.
디젤 사이클에서 상사점에 이른 연소 공기가 이미 높은 압력임에도 불구하고 연료 분사에 의한 폭발로 압력이 더 높아지는 것을 방지하기 위해, 연료의 분사 압력을 적절하게 조절하여 상사점에서의 연료의 연소 압력을 일정하게 유지한다.In a diesel cycle, although the pressure of combustion air reaching top dead center is already high, the fuel injection pressure is appropriately adjusted to prevent the pressure from increasing further due to explosion due to fuel injection, so that the combustion pressure of the fuel at top dead center is maintained at a constant level. keep it that way
디젤 기관은 연료의 압축비가 높을수록 연소 효율이 증가하나, 폭발 압력을 고려하여 일반적으로 15 ~ 22 : 1 정도의 압축비로 연료를 압축시킨다.In diesel engines, combustion efficiency increases as the fuel compression ratio increases, but considering explosion pressure, the fuel is generally compressed at a compression ratio of about 15 to 22:1.
또한, 디젤 기관은, 압축 행정에서 공기만이 압축되기 때문에, 피스톤이 상사점에 이르기 전에 조기 착화가 일어나는 현상인 노킹(Knocking)은 원천적으로 발생하지 않는다.In addition, because only air is compressed in a diesel engine during the compression stroke, knocking, which is a phenomenon in which premature ignition occurs before the piston reaches top dead center, does not fundamentally occur.
DF엔진은, 4행정 또는 2행정으로 구성되며, 비교적 저압인 6.5bar 또는 18bar 정도의 압력을 가지는 천연가스를 연소공기 입구에 주입하여, 피스톤이 올라가면서 압축을 시키는 오토 사이클(Otto Cycle)을 채택하고 있다.The DF engine consists of a 4-stroke or 2-stroke engine and adopts the Otto Cycle, which injects natural gas with a relatively low pressure of about 6.5 bar or 18 bar into the combustion air inlet and compresses it as the piston rises. I'm doing it.
오토 사이클은, 상사점 부근에서 연소가 일어날 때의 부피가 일정한 정적 공정을 따르는데, 연료와 연소공기의 혼합기가 상승 행정 이전에 실린더 내로 유입되어 함께 압축된다. 실린더 내로 유입된 혼합기가 단열압축되며 온도가 상승되는데, 혼합기가 너무 높은 온도에 이르면 조기 착화가 일어날 수 있다. 따라서, 오토 사이클의 압축비는 디젤 사이클에 비하여 낮게 설정된다.The Otto cycle follows a static process where the volume is constant when combustion occurs near top dead center, and the mixture of fuel and combustion air is introduced into the cylinder and compressed together before the upward stroke. The mixture flowing into the cylinder is adiabatically compressed and its temperature rises. If the mixture reaches a temperature that is too high, early ignition may occur. Therefore, the compression ratio of the Otto cycle is set lower than that of the diesel cycle.
오토 사이클의 압축비가 비교적 낮게 설정되므로, 상사점에서 점화원에 의해 연료가 폭발할 때 높은 압력에 이르게 할 필요가 있으며, 연료를 최대한 짧은 시간 내에 폭발시키는 것이 기관의 효율을 높이는 데 도움이 된다.Since the compression ratio of the Otto cycle is set relatively low, it is necessary to reach a high pressure when the fuel explodes from the ignition source at top dead center, and exploding the fuel in the shortest possible time helps increase engine efficiency.
오토 사이클을 따르는 엔진은, 연료와 연소공기의 혼합기를 상승 행정 이전에 실린더 내로 유입시키므로, 점화원에 의해 점화가 되기 전에 조기 착화가 일어날 수 있고, 노킹 현상이 일어날 수 있다.In engines that follow the Otto cycle, the mixture of fuel and combustion air is introduced into the cylinder before the upward stroke, so early ignition may occur before ignition by the ignition source, and knocking may occur.
노킹 현상이 일어나면 기관의 효율이 낮아지고 엔진에 손상이 가해질 수도 있으므로, 오토 사이클을 따르는 엔진은 노킹 현상을 방지하도록 운전하는 것이 중요하다.If knocking occurs, engine efficiency may decrease and engine damage may occur, so it is important to operate engines that follow the Otto cycle to prevent knocking.
오토 사이클을 따르는 엔진에 사용되는 연료가 조기 착화되지 않는 성능, 즉 안티노킹(Anti-Knocking)은, 액체 연료의 경우에는 옥탄가(Octane Number)에 의해, 가스 연료의 경우에는 메탄가(Methane Number)에 의해 규정되며, DF 엔진의 경우에는 메탄가 80 이상을 요구한다.Anti-knocking, the ability to prevent premature ignition of fuel used in engines following the Otto cycle, is determined by the octane number in the case of liquid fuel and the methane number in the case of gaseous fuel. , and in the case of DF engines, a methane number of 80 or higher is required.
오토 사이클을 따르는 DF 엔진의 경우, 디젤 사이클을 따르는 ME-GI 엔진에 비해 효율은 더 낮으나, 연료의 연소 온도가 높지 않아 고열로 인해 발생하는 질소산화물(NOx)의 양이 적기 때문에, 현재 발효 중인 질소산화물 규제인 IMO Tier Ⅲ을 만족시킨다는 장점이 있다.In the case of the DF engine following the Otto cycle, the efficiency is lower compared to the ME-GI engine following the diesel cycle, but the combustion temperature of the fuel is not high and the amount of nitrogen oxides (NO x ) generated due to high heat is small, so it is currently in effect. It has the advantage of satisfying IMO Tier III, the current nitrogen oxide regulation.
이와 같이, 저장탱크에 저장된 LNG를 엔진에서 요구하는 사양에 맞추어 공급하기 위해서는 LNG 및 각 엔진의 특성을 고려한 각종 장비들과 연료 공급 시스템이 구성되어야 할 필요가 있다. In this way, in order to supply the LNG stored in the storage tank according to the specifications required by the engine, various equipment and a fuel supply system need to be configured in consideration of the characteristics of the LNG and each engine.
도 1은 종래의 LNG 운반선의 연료 공급 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다. Figure 1 is a schematic diagram illustrating the fuel supply system of a conventional LNG carrier.
도 1을 참조하면, 종래의 연료 공급 시스템은, 저장탱크(T)로부터 배출되는 증발가스를 엔진(E1, E2)으로 공급하는 증발가스 공급 시스템과 엔진(E1, E2)의 연료로 사용하고 남은 잉여 증발가스를 재액화시키는 재액화 시스템 및 저장탱크(T) 내부의 액화천연가스를 엔진(E1, E2)으로 공급하는 액화천연가스 공급 시스템을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a conventional fuel supply system includes a evaporative gas supply system that supplies evaporative gas discharged from a storage tank (T) to the engines (E1, E2), and a evaporative gas supply system that uses the evaporative gas as fuel for the engines (E1, E2) and uses the remaining gas as fuel for the engines (E1, E2). It may include a re-liquefaction system for re-liquefying excess boil-off gas and a liquefied natural gas supply system for supplying the liquefied natural gas inside the storage tank (T) to the engines (E1 and E2).
증발가스 공급 시스템은 다단압축기(200)를 포함하고, 액화천연가스 공급 시스템은, 제1 펌프(610), 제2 펌프(620), 기화기(700), 제1 가열기(810), 및 제2 감압장치(420)를 포함하며, 재액화 시스템은, 제1 열교환기(110), 제1 감압장치(410), 및 기액분리기(500)를 포함한다.The boil-off gas supply system includes a
다단압축기(200)는, 저장탱크(T)로부터 배출되는 증발가스를 다단계로 압축시키며, 다수개의 압축부(210, 220, 230, 240, 250) 및 압축부 후단에 압축부와 교대로 설치되는 다수개의 냉각기(310, 320, 330, 340, 350)를 포함하는데, 일반적으로 5개의 압축부 및 5개의 냉각부에 의해 5단으로 증발가스를 압축시키는 다단압축기가 사용된다.The
또한, 다단압축기(200)는 하나 또는 다수개의 분기라인을 포함할 수 있으며, 분기라인은 압축부를 통과하여 압축된 증발가스를 다시 압축부로 재공급함으로써 다단압축기(200)를 통과하는 증발가스의 압력과 유량을 조절하도록 한다. 예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같이, 분기라인은 제1 압축부(210) 후단에서 증발가스를 분기시켜 제1 압축부(210) 전단으로 공급하도록 하는 제1 분기라인(L1) 및 제5 압축부(250) 후단에서 증발가스를 분기시켜 제4 압축부(240) 전단으로 공급하도록 하는 제2 분기라인(L2)을 포함할 수 있다. In addition, the
다단압축기(200)의 모든 단계를 거쳐 압축된 증발가스는 제1 엔진(E1)으로 보내지고, 다단압축기(200)의 일부 단계만을 거쳐 압축된 증발가스는 중간에 분기되어(L3 라인) 제2 엔진(E2)으로 보내진다. 제1 엔진(E1)은 ME-GI엔진일 수 있고, 제2 엔진(E2)은 발전용 DF엔진일 수 있다.The boil-off gas compressed through all stages of the
제1 펌프(610)는, 저장탱크(T) 내부에 설치되어, 저장탱크(T)에 저장된 액화천연가스를 배출시키며, 제2 펌프(620)는, 제1 펌프(610)에 의해 저장탱크(T)로부터 배출된 액화천연가스를 제1 엔진(E1)의 요구 압력까지 압축시킨다.The
기화기(700)는, 제2 펌프(620)에 의해 압축된 액화천연가스를 강제 기화시킨다. 기화기(700)에 의해 강제 기화된 천연가스는, 일부는 제1 엔진(E1)으로 공급되고, 나머지는 제1 가열기(810)로 공급된다.The
제1 가열기(810)는, 기화기(700)에 의해 기화된 천연가스를 제2 엔진(E2)이 요구하는 온도로 가열하며, 제2 감압장치(420)는, 제1 가열기(810)에 의해 가열된 천연가스를 제2 엔진(E2)이 요구하는 압력으로 감압시킨다.The
도 1에는 기화기(700) 후단에 제1 가열기(810)가 설치되고, 제1 가열기(810) 후단에 제2 감압장치(420)가 설치된 것이 도시되어 있지만, 제1 가열기(810)와 제2 감압장치(420)와 설치 순서는 바뀔 수 있고, 기화기(700) 후단에 제2 감압장치(420)가 설치되고, 제2 감압장치(420) 후단에 제1 가열기(810)가 설치될 수도 있다.1 shows that the
제1 열교환기(110)는, 다단압축기(200)의 모든 단계를 거쳐 압축된 후 일부 분기된 증발가스(L5 라인)를, 저장탱크(T)로부터 배출되는 증발가스를 냉매로 열교환시켜 냉각시킨다. 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스 중, 제1 엔진(E1)이나 제2 엔진(E2)으로 공급되지 않고 남은 잉여 증발가스가, 제1 열교환기(110)로 공급되어 재액화 과정을 거치는 것이다.The
제1 감압장치(410)는, 다단압축기(200)에 의해 압축된 후 제1 열교환기(110)에 의해 냉각된 유체(L5 라인)를 팽창시킨다. 다단압축기(200)에 의한 압축 과정과, 제1 열교환기(110)에 의한 냉각 과정과, 제1 감압장치(410)에 의한 팽창 과정을 거친 증발가스는 일부 또는 전부가 재액화된다.The first
기액분리기(500)는, 다단압축기(200), 제1 열교환기(110), 및 제1 감압장치(410)를 통과하며 재액화된 액화천연가스와, 기체 상태로 남아있는 증발가스를 분리한다. 기액분리기(500)에 의해 분리된 액화천연가스는 저장탱크(T)로 복귀되고, 기액분리기(500)에 의해 분리된 기체 상태의 증발가스는, 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스와 합류되어 제1 열교환기(110)에서 냉매로 사용된다.The gas-
제2 엔진(E2)이 DF 엔진 등 오토 사이클을 따르는 엔진인 경우, 노킹이 발생하지 않도록 하기 위해 제2 엔진(E2)으로 공급되는 천연가스의 메탄가를 맞춰야 하는데, 액화천연가스 공급 시스템에 의해 강제 기화되는 천연가스의 경우, 증발가스 공급 시스템의 의해 공급되는 자연 기화된 증발가스보다 메탄가가 낮다.If the second engine (E2) is an engine that follows the Otto cycle, such as a DF engine, the methane value of the natural gas supplied to the second engine (E2) must be adjusted to prevent knocking, which is forced by the liquefied natural gas supply system. In the case of vaporized natural gas, the methane number is lower than that of naturally vaporized boil-off gas supplied by the boil-off gas supply system.
액화천연가스 공급 시스템에 의하면, 저장탱크(T) 하부에 설치된 제1 펌프(610)에 의해 저장탱크(T) 하부의 액화천연가스를 배출시켜 강제 기화시키므로, 비교적 비중이 큰 성분의 비율이 높기 때문이다.According to the liquefied natural gas supply system, the liquefied natural gas at the bottom of the storage tank (T) is discharged and forcibly vaporized by the
따라서, 특히 액화천연가스 공급 시스템의 기화기 등 재기화 설비에 의해 강제 기화되는 천연가스의 메탄가를 조절할 필요가 있으며, 본 발명은, 엔진의 연료로 공급되는 천연가스의 메탄가 등 오토 사이클 엔진이 요구하는 연료 가스의 사양을 만족할 수 있는 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.Therefore, there is a need to control the methane value of natural gas that is forcibly vaporized by regasification equipment, such as a vaporizer of a liquefied natural gas supply system, and the present invention provides the methane value required by the Otto cycle engine, such as the methane value of natural gas supplied as fuel for the engine. The aim is to provide a fuel supply system and method for liquefied natural gas fuel ships that can satisfy the specifications of fuel gas.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 액화천연가스를 연료로 하며 오토 사이클(Otto Cycle)에 따라 작동하는 오토 사이클 엔진; 저장탱크로부터 액화천연가스를 배출시키는 연료 공급펌프; 상기 배출된 액화천연가스를 압축하는 고압펌프; 상기 고압펌프에 의해 압축된 액화천연가스를 기화시키는 기화기; 상기 기화기에서 기화된 천연가스를 단열팽창시키는 팽창밸브; 및 상기 팽창밸브에 의해 형성된 기액혼합물을 기액분리하는 기액분리기;를 포함하여, 상기 기액분리기에서 분리된 액체는 상기 저장탱크로 회수하고, 상기 기액분리기에서 분리된 기체는 상기 오토 사이클 엔진의 연료로 공급하여, 상기 오토 사이클 엔진으로 공급되는 천연가스 연료의 메탄가를 조절하는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템이 제공된다. According to one aspect of the present invention for achieving the above-described object, an Otto cycle engine that uses liquefied natural gas as fuel and operates according to the Otto cycle; A fuel supply pump that discharges liquefied natural gas from a storage tank; A high-pressure pump that compresses the discharged liquefied natural gas; A vaporizer that vaporizes liquefied natural gas compressed by the high-pressure pump; An expansion valve that adiabatically expands the natural gas vaporized in the vaporizer; and a gas-liquid separator that separates the gas-liquid mixture formed by the expansion valve. Including, the liquid separated in the gas-liquid separator is recovered to the storage tank, and the gas separated in the gas-liquid separator is used as fuel for the Otto cycle engine. A fuel supply system for a liquefied natural gas fuel ship is provided, which controls the methane value of the natural gas fuel supplied to the Otto cycle engine.
바람직하게는, 상기 고압펌프에 의해 압축되고 기화기로 공급되는 액화천연가스와 상기 기액분리기에서 분리되어 저장탱크로 회수되는 액체를 열교환시키는 액화천연가스 쿨러;를 더 포함하고, 상기 액화천연가스 쿨러에서 상기 기화기로 공급되는 압축 액화천연가스는 가열시키고 상기 저장탱크로 회수되는 액체는 냉각시킬 수 있다. Preferably, it further includes a liquefied natural gas cooler that heat exchanges the liquefied natural gas compressed by the high-pressure pump and supplied to the vaporizer and the liquid separated from the gas-liquid separator and returned to the storage tank, and in the liquefied natural gas cooler The compressed liquefied natural gas supplied to the vaporizer can be heated and the liquid returned to the storage tank can be cooled.
바람직하게는, 상기 기액분리기에서 분리되어 상기 오토 사이클 엔진의 연료로 공급되는 천연가스 연료를 가열하는 연료가스 히터;를 더 포함하여, 상기 팽창밸브 및 상기 연료가스 히터를 통과한 천연가스 연료는 상기 오토 사이클 엔진에서 필요로 하는 온도를 가질 수 있다. Preferably, it further includes a fuel gas heater for heating the natural gas fuel separated from the gas-liquid separator and supplied as fuel for the Otto cycle engine, wherein the natural gas fuel passing through the expansion valve and the fuel gas heater is It can have the temperature required by the Otto cycle engine.
바람직하게는, 상기 오토 사이클 엔진은, 상기 선박의 추진용 엔진으로써 2-스트로크 엔진(2-Stroke Engine)인 X-DF 엔진; 및 상기 선박의 보조전력 생산용 엔진으로써 4-스트로크 엔진(4-Stroke Engine)인 DFDG(Dual Fuel Diesel Generator Engine);을 포함하고, 상기 연료가스 히터를 통과한 천연가스 연료는 상기 X-DF 엔진에서 필요로 하는 압력을 가질 수 있다.Preferably, the Otto cycle engine includes an X-DF engine, which is a 2-stroke engine as a propulsion engine for the ship; And a DFDG (Dual Fuel Diesel Generator Engine), which is a 4-stroke engine as an engine for producing auxiliary power of the ship, and the natural gas fuel passing through the fuel gas heater is used in the X-DF engine. can have the required pressure.
바람직하게는, 상기 DFDG로 공급할 천연가스 연료를 감압시키는 감압 밸브;를 더 포함하여, 상기 연료가스 히터 및 감압 밸브를 통과한 천연가스 연료는 상기 DFDG에서 필요로 하는 압력을 가질 수 있다.Preferably, it further includes a pressure reducing valve for reducing the pressure of the natural gas fuel to be supplied to the DFDG, so that the natural gas fuel passing through the fuel gas heater and the pressure reducing valve may have a pressure required by the DFDG.
바람직하게는, 상기 고압펌프 및 기화기를 통하여 상기 저장탱크로부터 액화천연가스가 상기 엔진으로 공급되도록 경로를 제공하는 액화천연가스 연료라인; 및 상기 저장탱크에서 발생하는 증발가스가 상기 엔진의 연료로써 공급되도록 경로를 제공하는 증발가스 연료라인;를 포함하고, 상기 증발가스 연료라인에는, 상기 증발가스를 압축시키는 컴프레서; 및 상기 컴프레서에서 압축에 의해 가열된 증발가스를 냉각시키는 중간냉각기;를 포함할 수 있다.Preferably, a liquefied natural gas fuel line providing a path for supplying liquefied natural gas from the storage tank to the engine through the high pressure pump and vaporizer; and an evaporative gas fuel line that provides a path so that evaporative gas generated in the storage tank is supplied as fuel for the engine, wherein the evaporative gas fuel line includes a compressor that compresses the evaporative gas; and an intermediate cooler that cools the boil-off gas heated by compression in the compressor.
바람직하게는, 상기 압축 및 냉각된 증발가스를 상기 기화기로 공급되는 압축 액화천연가스와 열교환시키는 증발가스 쿨러;를 더 포함하고, 상기 증발가스 쿨러에서는 상기 기화기로 공급되는 압축 액화천연가스가 가열되고, 상기 증발가스는 냉각될 수 있다. Preferably, the boil-off gas cooler heat-exchanges the compressed and cooled boil-off gas with the compressed liquefied natural gas supplied to the vaporizer, wherein the compressed liquefied natural gas supplied to the vaporizer is heated in the boil-off gas cooler. , the evaporation gas can be cooled.
바람직하게는, 상기 증발가스 쿨러에서 냉각된 압축 증발가스를 상기 기액분리기로 공급되는 기액혼합물과 동일한 압력으로 팽창시키는 증발가스 팽창밸브;를 더 포함할 수 있다.Preferably, it may further include an evaporation gas expansion valve that expands the compressed evaporation gas cooled in the evaporation gas cooler to the same pressure as the gas-liquid mixture supplied to the gas-liquid separator.
바람직하게는, 상기 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 처리하는 GCU(Gas Combustion Unit);을 더 포함할 수 있다. Preferably, it may further include a GCU (Gas Combustion Unit) that processes boil-off gas generated in the storage tank.
바람직하게는, 상기 오토 사이클 엔진의 부하 변동에 따라 상기 고압펌프, 기화기, 팽창밸브 및 기액분리기로 공급되는 또는 배출되는 유체의 온도, 압력 및 유량을 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다. Preferably, it may further include a control unit that controls the temperature, pressure, and flow rate of the fluid supplied to or discharged from the high pressure pump, carburetor, expansion valve, and gas-liquid separator according to load changes of the Otto cycle engine.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 1) 연료 공급펌프를 이용하여 저장탱크에 저장된 액화천연가스를 외부로 배출시키고 고압펌프를 이용하여 압축시키는 단계; 2) 상기 압축 액화천연가스를 기화기를 이용하여 기화시키는 단계; 3) 상기 기화된 천연가스를 팽창시키는 단계; 4) 상기 팽창에 의해 형성된 기액혼합물을 기액분리하는 단계; 및 5) 상기 기액분리된 액체는 상기 저장탱크로 재공급하고, 상기 기액분리된 기체를, 액화천연가스를 연료로 하고 오토 사이클에 따라 작동하는 오토 사이클 엔진으로 공급하는 단계;를 포함하여, 상기 저장탱크에 저장된 액화천연가스를 상기 오토 사이클 엔진에서 요구하는 온도, 압력 및 메탄가를 갖는 연료로써 공급할 수 있는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention for achieving the above-mentioned object, 1) discharging liquefied natural gas stored in a storage tank to the outside using a fuel supply pump and compressing it using a high-pressure pump; 2) vaporizing the compressed liquefied natural gas using a vaporizer; 3) expanding the vaporized natural gas; 4) separating the gas-liquid mixture formed by the expansion; and 5) resupplying the gas-liquid separated liquid to the storage tank, and supplying the gas-liquid separated gas to an Otto cycle engine that uses liquefied natural gas as fuel and operates according to the Otto cycle. A fuel supply method for a liquefied natural gas fuel ship is provided, which can supply liquefied natural gas stored in a storage tank as fuel having the temperature, pressure, and methane number required by the Otto cycle engine.
바람직하게는, (1-1) 상기 2)단계에서 상기 압축 액화천연가스를 기화시키기 전에, 상기 5)단계에서 저장탱크로 재공급되는 액체와 상기 압축 액화천연가스를 열교환시키는 단계;를 더 포함하여, 상기 압축 액화천연가스는 상기 저장탱크로 재공급되는 액체에 의해 가열시킨 후 기화시키고, 상기 저장탱크로 재공급되는 액체는 상기 압축 액화천연가스에 의해 냉각시킨 후 저장탱크로 공급할 수 있다. Preferably, (1-1) before vaporizing the compressed liquefied natural gas in step 2), heat exchanging the compressed liquefied natural gas with the liquid re-supplied to the storage tank in step 5). Thus, the compressed liquefied natural gas can be vaporized after being heated by the liquid re-supplied to the storage tank, and the liquid re-supplied to the storage tank can be cooled by the compressed liquefied natural gas and then supplied to the storage tank.
바람직하게는, 5-1) 상기 5)단계에서 기액분리되어 엔진으로 공급하는 기체 연료를 가열시키는 단계; 및 상기 오토 사이클 엔진의 부하 변동에 따라 상기 각 단계 중 어느 하나 이상의 단계에서 유체의 압력, 온도 및 유량을 제어하는 제어 단계;를 더 포함하여, 상기 5-1)단계를 통과한 유체는 상기 오토 사이클 엔진에서 요구하는 압력, 온도 및 메탄가를 가질 수 있다. Preferably, 5-1) heating the gaseous fuel separated from the gas-liquid in step 5) and supplied to the engine; and a control step of controlling the pressure, temperature, and flow rate of the fluid in one or more of the steps according to load changes of the Otto cycle engine. The fluid that has passed step 5-1) is It can have the pressure, temperature and methane number required by the cycle engine.
바람직하게는, 5-2) 상기 가열된 기체 연료를 감압시키는 단계;를 더 포함하여, 상기 5-2)단계를 통과한 유체는 상기 오토 사이클 엔진에서 요구하는 압력, 온도 및 메탄가를 가질 수 있다. Preferably, it further includes the step of depressurizing the heated gaseous fuel, and the fluid that has passed step 5-2) may have the pressure, temperature, and methane value required by the Otto cycle engine. .
바람직하게는, 상기 저장탱크에서 생성된 증발가스를 배출시켜 컴프레서에서 압축시키는 단계; 및 상기 압축 증발가스를 상기 오토 사이클 엔진의 연료로 공급하는 단계;를 더 포함하고, 상기 압축 증발가스는 상기 오토 사이클 엔진에서 필요로 하는 압력 및 온도를 가질 수 있다. Preferably, the step of discharging the boil-off gas generated in the storage tank and compressing it in a compressor; and supplying the compressed boil-off gas as fuel for the Otto cycle engine, wherein the compressed boil-off gas may have a pressure and temperature required for the Otto cycle engine.
바람직하게는, 상기 압축 증발가스를 팽창시키는 단계;를 더 포함하여, 상기 팽창된 증발가스를 상기 4)단계로 합류시켜 상기 오토 사이클 엔진의 연료로 공급할 수 있다. Preferably, the step of expanding the compressed boil-off gas may be further included, and the expanded boil-off gas may be supplied as fuel for the Otto cycle engine by joining the step 4).
바람직하게는, 상기 압축 증발가스와 상기 2)단계에서 기화기로 공급되는 압축 액화천연가스를 열교환시켜 압축 증발가스를 냉각시키는 단계;를 더 포함하여, 상기 압축 및 냉각된 증발가스를 상기 오토 사이클 엔진의 연료로 공급할 수 있다.Preferably, the step of cooling the compressed boil-off gas by heat exchanging the compressed boil-off gas and the compressed liquefied natural gas supplied to the vaporizer in step 2), further comprising converting the compressed and cooled boil-off gas to the Otto cycle engine. can be supplied as fuel.
본 발명에 따르면, 오토 사이클 엔진이 요구하는 연료 가스 사양을 만족하는 연료를 공급할 수 있으며 특히, 종래에 BOG 컴프레서를 사용하던 방식에 비해 고압펌프 및 재기화 설비를 사용함으로써 운전비용을 줄일 수 있고, 고압펌프와 재기화 설비는 BOG 컴프레서를 적용하는 것보다 장비의 설치 면적 및 설치되는 장비의 가격을 낮출 수 있다. According to the present invention, fuel that satisfies the fuel gas specifications required by the Otto cycle engine can be supplied, and in particular, operating costs can be reduced by using a high-pressure pump and regasification equipment compared to the conventional method of using a BOG compressor. High-pressure pumps and regasification facilities can reduce the installation area and cost of the installed equipment compared to applying a BOG compressor.
또한, 종래에는 고압펌프와 재기화 설비를 사용하더라도 오토 사이클 엔진의 경우에는 메탄가를 요구 수준 이상으로 맞출 수 없었으나, 엔진에서 요구하는 메탄가를 확보할 수 있다. In addition, conventionally, even with the use of a high-pressure pump and regasification equipment, the methane number could not be adjusted to the required level in the case of an Otto cycle engine, but the methane number required by the engine can be secured.
또한, 일부의 가스를 재액화하여 저장탱크에 재공급하므로 자연기화되는 BOG의 양을 최소화할 수 있다. In addition, since some of the gas is re-liquefied and re-supplied to the storage tank, the amount of naturally vaporized BOG can be minimized.
또한, 선박의 운항 중에는 엔진의 부하가 항상 변하는데 본 발명에 따르면, 이러한 변화에 맞게 연료 가스의 요구 유량을 온도, 압력을 유지하면서 공급할 수 있고, 특히, 고압펌프의 유량 제어 및 장비별 온도, 압력제어를 통하여 엔진 부하에 대해 유연한 대응으로 엔진 연료 요구 온도 및 압력을 일정하게 유지할 수 있다.In addition, the load of the engine always changes during the operation of the ship, and according to the present invention, the required flow rate of fuel gas can be supplied while maintaining the temperature and pressure according to these changes. In particular, the flow rate control of the high pressure pump and the temperature of each equipment, Through pressure control, the required engine fuel temperature and pressure can be maintained constant by responding flexibly to the engine load.
도 1은 종래의 LNG 운반선의 연료 공급 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다. Figure 1 is a schematic diagram illustrating the fuel supply system of a conventional LNG carrier.
Figure 2 is a schematic diagram illustrating a fuel supply system for a liquefied natural gas fuel ship according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the objectives achieved by practicing the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.Hereinafter, the structure and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Here, in adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that identical components are indicated with the same reference numerals as much as possible, even if they are shown in different drawings.
하기 실시예에서는 액화천연가스의 경우를 예로 들어 설명하지만, 본 발명은 다양한 액화가스에 적용될 수 있으며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있고, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.In the following examples, the case of liquefied natural gas is explained as an example, but the present invention can be applied to various liquefied gases, and the following examples can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is limited to the following examples. It doesn't work.
하기 실시예에서 각 유로를 흐르는 유체는, 시스템의 운용 조건에 따라, 기체상태, 기액혼합상태, 액체상태, 또는 초임계 유체 상태일 수 있다.In the following examples, the fluid flowing through each flow path may be in a gaseous state, a gas-liquid mixture state, a liquid state, or a supercritical fluid state, depending on the operating conditions of the system.
또한, 하기 실시예에서 선박은 액화천연가스를 화물로써 운반하는 액화천연가스 운반선(LNG Carrier)일 수 있고, 또는 액화천연가스를 저장하는 저장탱크를 갖춘 일반 상선일 수도 있으며, 따라서 본 실시예는 액화천연가스를 연료로써 공급받는 엔진이 마련되고 엔진에 의해 추진력을 갖거나 엔진을 구동하여 전력을 생산하여 사용할 수 있는 모든 선박에 적용할 수 있다. Additionally, in the following examples, the ship may be a liquefied natural gas carrier (LNG Carrier) that transports liquefied natural gas as cargo, or it may be a general merchant ship equipped with a storage tank for storing liquefied natural gas. Therefore, this embodiment It can be applied to any ship that has an engine supplied with liquefied natural gas as fuel and has propulsion from the engine or can generate electricity by driving the engine.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다. 이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템 및 방법을 설명하기로 한다.Figure 2 is a schematic diagram illustrating a fuel supply system for a liquefied natural gas fuel ship according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a fuel supply system and method for a liquefied natural gas fuel ship according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템은 도 2에 도시한 바와 같이, 액화천연가스를 저장하는 저장탱크(10) 내부에 저장된 액화천연가스를 엔진(ME, GE)으로 공급하는 액화천연가스 연료라인(LL)을 포함한다. As shown in FIG. 2, the fuel supply system for a liquefied natural gas fuel ship according to an embodiment of the present invention supplies liquefied natural gas stored inside a
본 실시예의 액화천연가스를 저장하는 저장탱크(10)는, 상압에서 극저온의 액화천연가스를 저장하도록 설계·제작되는 멤브레인(Membrane) 탱크 또는 상대적으로 고압에서 극저온의 액화천연가스를 저장하도록 설계·제작되는 Type C 탱크일 수 있으며, 설치 위치, 용량 등에 따라 선택할 수 있다. 단, 본 실시예의 저장탱크(10)는, 멤브레인 탱크인 것이 바람직하다.The
액화천연가스 연료라인(LL)을 따라 액화천연가스 연료를 공급받는 엔진은, 오토 사이클을 적용하는 오토 사이클 엔진(ME, GE)일 수 있다. The engine that receives liquefied natural gas fuel along the liquefied natural gas fuel line (LL) may be an Otto cycle engine (ME, GE) that applies the Otto cycle.
본 실시예에서, 오토 사이클 엔진은, 2-스트로크 DFME(2-Stroke Dual Fuel Main Engine)으로써 선박의 주 추진용 엔진인 X-DF 엔진(ME) 및 4-스트로크 DFDG(4-Stroke Dual Fuel Diesel Generator Engine)으로써 선박의 보조 전력 생산용 엔진(GE)을 포함할 수 있고, X-DF 엔진(ME)과 전력 생산용 엔진(GE)은 연료로써 공급받는 천연가스의 사양이 서로 상이하다. In this embodiment, the Otto cycle engine is a 2-stroke DFME (2-Stroke Dual Fuel Main Engine), which is a ship's main propulsion engine, an X-DF engine (ME) and a 4-stroke DFDG (4-Stroke Dual Fuel Diesel) Generator Engine) may include a ship's auxiliary power generation engine (GE), and the specifications of the natural gas supplied as fuel are different between the X-DF engine (ME) and the power generation engine (GE).
예를 들어, 본 실시예에서 X-DF 엔진(ME)은 약 18barg 내외, 약 0~60℃ 및 약 80 이상의 메탄가(Methane Number)를 갖는 천연가스 연료를 필요로 하고, 전력 생산용 엔진(GE)은 약 5barg 내외, 약 0~60℃ 및 약 80 이상의 메탄가를 갖는 천연가스 연료를 필요로 한다.For example, in this embodiment, the ) requires natural gas fuel of approximately 5 barg, approximately 0 to 60°C, and a methane number of approximately 80 or more.
따라서, 이와 같은 엔진(ME, GE)의 연료 가스 요구 조건을 만족하면서 엔진(ME, GE)으로 액화천연가스 연료를 공급하기 위해서는, 본 실시예에서는 극저온으로 상압에서 액체 상태로 저장되어 있는 액화천연가스를 가열 및 기화시키고, 압축하고, 메탄가를 조절해야만 한다. Therefore, in order to supply liquefied natural gas fuel to the engine (ME, GE) while satisfying the fuel gas requirements of such engines (ME, GE), in this embodiment, liquefied natural gas fuel stored in a liquid state at normal pressure at cryogenic temperature is used. The gas must be heated and vaporized, compressed, and the methane number controlled.
본 실시예의 액화천연가스 연료라인(LL) 상에는, 저장탱크(10)에 저장된 액화천연가스를 오토 사이클 엔진(ME, GE)이 필요로 하는 연료의 압력, 온도, 메탄가 등의 조건을 만족하는 연료 가스를 공급하기 위하여, 저장탱크(10)로부터 액화천연가스를 배출시키는 연료 공급펌프(11), 연료 공급펌프(11)에 의해 배출된 액화천연가스를 압축하는 고압펌프(20), 고압펌프(20)에 의해 압축된 액화천연가스를 기화시키는 기화기(30), 기화기(30)에서 기화된 천연가스를 단열팽창시키는 팽창밸브(40) 및 팽창밸브(40)에서 팽창에 의해 형성된 기액혼합물을 기액분리하는 기액분리기(50)가 마련된다. On the liquefied natural gas fuel line (LL) of this embodiment, the liquefied natural gas stored in the
본 실시예의 연료 공급펌프(11)는 저장탱크(10) 내부에 마련되는 것일 수 있고, 바람직하게는, 저장탱크(10) 내부에 하부, 저장탱크(10)의 바닥면 가까이에 설치될 수 있으며, 즉, 연료 공급펌프(11)는 저장탱크(10)의 가장 하부에 저장되어 있는 액화천연가스를 펌핑하여 고압펌프(20)로 공급한다.The
또한, 연료 공급펌프(11)는 저장탱크(10)에 저장된 액화천연가스를 저장탱크(10) 내부에서 고압펌프(20)까지 이송하며, 저장탱크(10)의 크기, 연료 공급펌프(11)와 고압펌프(20)를 연결하는 배관의 압력 강하, 엔진(ME, GE)으로 공급해야 하는 연료 가스의 양 등에 따라 토출압력과 유량이 결정될 수 있다.In addition, the
본 실시예의 고압펌프(20)는 연료 공급펌프(11)로부터 토출된 극저온의 액화천연가스를 고압으로 압축할 수 있다. 고압펌프(20)에 의해 액화천연가스는 고압으로 압축되면서 압축에 의해 온도가 상승하게 되며, 바람직하게는, 온도가 상승하더라도 액화천연가스는 액체 상태를 유지한다. The
예를 들어, 고압펌프(20)는 저장탱크(10)로부터 배출된 약 1.2bar, -163℃의 액화천연가스를 약 300bar의 압력으로 압축시키며, 고압펌프(20)에 의해 압축된 액화천연가스는 약 300bar, -154℃의 액체 상태일 수 있다. For example, the
또한, 본 실시예의 고압펌프(20)는, 피스톤(Piston) 타입일 수 있으며, 회전수를 조절하는 방식으로 유량을 조절할 수 있다.Additionally, the
본 실시예의 기화기(30)는 고압펌프(20)에서 고압으로 압축된 액화천연가스를 열원을 이용하여 가열시키는 일종의 열교환기로써, 기화기(30)에서 압축 액화천연가스는 열에너지를 얻어 적어도 일부 또는 전량이 가스 상태로 기화될 수 있다.The
예를 들어, 기화기(30)는 압축 액화천연가스를 약 -50℃의 온도로 가열시키며, 기화기(30)에서 기화된 천연가스는 약 300bar, -50℃의 상태일 수 있다.For example, the
기화기(30)에서 압축 액화천연가스를 가열하는 열원으로는, 스팀(Steam) 또는 글리콜 워터(Glycol Water)일 수 있고, 글리콜 워터는 해수 또는 선박 내 연소장치의 폐열(Waste Heat)을 회수하여 가열시킨 것일 수 있으나, 기화기(30)의 열원을 이에 한정하는 것은 아니다.The heat source for heating the compressed liquefied natural gas in the
본 실시예의 팽창밸브(40)는 기화기(30)를 통과한 고압의 천연가스를 단열팽창시키는 줄-톰슨 밸브(Joule-Thomson Valve)일 수 있고, 팽창밸브(40)를 통과하면서 고압의 천연가스는 팽창에 의해 냉각될 수 있으며, 유체의 온도 감소는 팽창밸브(40)를 통과하기 전과 통과한 후의 차이가 클 수록 더 크게 감소한다.The
본 실시예에서 팽창밸브(40)는 고압의 천연가스를 약 17bar까지 단열팽창시킬 수 있는 것일 수 있다. In this embodiment, the
예를 들어, 액화천연가스를 연료 가스로써 오토 사이클 엔진, 특히 X-DF 엔진(ME)으로 공급하고자 할 때에는, 기화기(30)를 통과한 고압의 천연가스를 약 17bar로 팽창시킬 수 있고, 팽창밸브(40)를 통과한 천연가스는 약 17bar, -102.5℃의 상태일 수 있으며, 팽창에 의해 냉각되면서 기액혼합물을 형성한다. For example, when attempting to supply liquefied natural gas as fuel gas to an Otto cycle engine, especially an X-DF engine (ME), the high-pressure natural gas that has passed through the
또한, 액화천연가스를 연료 가스로써 오토 사이클 엔진, 특히 전력 생산용 엔진(GE)으로 공급하고자 할 때에는, 기화기(30)를 통과한 고압의 천연가스를 약 7bar까지 팽창시킬 수 있고, 팽창밸브(40)를 통과한 천연가스는 약 7bar, -122.5℃의 기액혼합물 상태일 수 있다.In addition, when it is desired to supply liquefied natural gas as fuel gas to an Otto cycle engine, especially an electric power generation engine (GE), the high-pressure natural gas that has passed through the
본 실시예의 기액분리기(50)는 팽창밸브(40)에서 형성된 기액혼합물을 기액분리하며, 분리된 액체는 기액분리기(50)의 하부로부터 저장탱크(10) 내부로 연결된 액화천연가스 회수라인(RL)을 통해 저장탱크(10)로 회수되고, 분리된 기체는 기액분리기(50)의 상부로 연결되는 액화천연가스 연료라인(LL)을 따라 오토 사이클 엔진(ME, GE)으로 연료로써 공급된다.The gas-
본 실시예에서 기액분리기(50)는 엔진(ME, GE)으로 공급되는 연료 가스의 메탄가를 조절하는 수단이다. In this embodiment, the gas-
메탄가(Methane Number)란 노킹(Knocking) 현상에 대한 저항성을 수치로 나타낸 것으로, 노킹 현상이란, 연료와 연소공기가 혼합된 혼합기가 엔진의 실린더 내에서 피스톤의 상승 행정 시 압축되면서 비정상적으로 이른 시점에 자연발화 온도에 도달하여 폭발하는 현상을 말하며, 강한 소음과 충격을 동반하여 엔진의 수명을 단축하고 엔진 출력의 저하를 가져온다. 따라서, 엔진으로 공급되는 연료는, 엔진에서 요구하는 메탄가를 가지도록 조절하여 공급해주어야 한다. The methane number is a numerical representation of the resistance to knocking. The knocking phenomenon is when the mixture of fuel and combustion air is compressed during the upward stroke of the piston within the engine cylinder, and occurs at an abnormally early time. This refers to a phenomenon that explodes after reaching the spontaneous ignition temperature. It is accompanied by strong noise and shock, shortening the life of the engine and causing a decrease in engine output. Therefore, the fuel supplied to the engine must be adjusted to have the methane number required by the engine.
메탄가는 연료의 탄소수가 작을수록, 수소/탄소의 비가 클수록 증가하며, 메탄가가 크다는 것은 노킹 현상에 대한 저항성이 커진다고 할 수 있다. The methane number increases as the carbon number of the fuel decreases and the hydrogen/carbon ratio increases, and the higher the methane number, the greater the resistance to the knocking phenomenon.
본 실시예에서, 기액분리기(50)에서 분리되어 엔진(ME, GE)으로 연료로써 공급되는 기체 성분은 주로 메탄(CH4)으로 소량의 중탄화수소 성분을 포함할 수 있으며, 기액분리기(50)에서 분리되어 저장탱크(10)로 회수되는 액체 성분은 주로 에탄, 프로판, 부탄 등 중탄화수소 성분이다. In this embodiment, the gas component separated in the gas-
따라서, 본 실시예의 기액분리기(50)는 연료로 공급되는 성분이 주로 탄소수가 작은 메탄이 되도록 하기 때문에 메탄가가 높은 연료 가스를 엔진(ME, GE)으로 공급할 수 있다.Accordingly, the gas-
본 실시예에서는, 기액분리기(50)로 공급되는 기액혼합물, 기액분리기(50)에서 분리되어 액화천연가스 연료라인(LL)으로 배출되는 기체 성분 및 기액분리기(50)에서 분리되어 액화천연가스 회수라인(RL)으로 배출되는 액체 성분의 조성은 아래 표 1에 나타낸 바와 같이 운전될 수 있다. In this embodiment, the gas-liquid mixture supplied to the gas-
표 1에 나타낸 유체의 조성은 HYSYS 시뮬레이션에 의한 것이며, 연료 공급펌프(11)를 이용하여 공급된 약 1.2bar, -163℃, 500kg/hr의 액화천연가스임을 가정하여 시뮬레이션한 것이다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 기액분리기(50)로부터 분리배출되는 기체 성분에는 메탄의 농도가 높고 중탄화수소의 분율은 작으며, 액체 성분에는 중탄화수소의 분율이 높다.The composition of the fluid shown in Table 1 is based on HYSYS simulation, and is simulated assuming that it is liquefied natural gas at about 1.2 bar, -163°C, and 500 kg/hr supplied using the
또한, 표 1에 나타낸 조성은 주요 성분만을 표시하였고, 극소량 더 포함될 수 있는 노르말 부탄(n-Butane), 이소 펜탄(i-Pentane), 질소(Nitrogen, N2), 이산화탄소(Carbon Dioxide, CO2) 등의 분율은 생략하였으며, 따라서 표 1에 표시한 조성의 합이 반드시 1.0000이 되지 않을 수도 있다.In addition, the composition shown in Table 1 indicates only the main ingredients, and may contain additional small amounts of normal butane (n-Butane), isopentane (i-Pentane), nitrogen (N 2 ), and carbon dioxide (CO 2 ). ), etc., were omitted, so the sum of the compositions shown in Table 1 may not necessarily be 1.0000.
메탄가는 공급되는 연료 가스의 조성에 의해 결정되며, 액화천연가스는 메탄이 주성분이나, 에탄, 프로판, 부탄, 펜탄, 질소, 이산화탄소 등도 소량 포함되어 있기 때문에, 연료 가스 공급 시스템의 특성에 따라 공급되는 연료 가스의 조성이 달라질 수 있으며 그에 따라 메탄가도 달라진다.. The methane value is determined by the composition of the supplied fuel gas. The main component of liquefied natural gas is methane, but it also contains small amounts of ethane, propane, butane, pentane, nitrogen, and carbon dioxide, so it is supplied depending on the characteristics of the fuel gas supply system. The composition of the fuel gas may vary, and the methane value may vary accordingly.
본 실시예에 따르면, 연료 공급펌프(11)를 이용하여 저장탱크(10)의 가장 하부에 저장되어 있는 액화천연가스를 연료로써 이송하여 기화시키고 공급하므로, 상대적으로 저장탱크(10)에서 자연기화하여 발생하며 에탄, 프로판 등 중탄화수소의 몰 비율이 높은 증발가스보다 메탄가가 높기 때문에 더욱 적합한 연료를 공급할 수 있고, 고압펌프(20) 및 기화기(30)를 이용하여 액체 상태의 천연가스를 기화시켜, 상대적으로 고압의 연료를 필요로 하는 디젤 사이클 엔진이 아닌, 중압 또는 저압의 연료를 필요로 하는 오토 사이클 엔진의 연료로써 공급하더라도, 기액분리기(50)를 이용하여 메탄가를 조절하여 공급할 수도 있다. According to this embodiment, the liquefied natural gas stored at the bottom of the
본 실시예에 따르면, 도 2에 도시한 바와 같이, 기액분리기(50)에서 분리된 기체 성분이 연료 가스로써 엔진(ME, GE)으로 공급될 수 있으며, 기액분리기(50) 후단의 액화천연가스 연료라인(LL)에는 기액분리기(50)에서 분리되어 엔진(ME, GE)으로 공급되는 연료 가스를 엔진(ME, GE)에서 요구하는 온도로 가열하는 연료가스 히터(60)를 더 포함할 수 있다.According to this embodiment, as shown in FIG. 2, the gas component separated in the gas-
본 실시예에서, 엔진(ME, GE)으로 공급되는 연료가스는 연료가스 히터(60)에서 약 45℃로 가열될 수 있다. In this embodiment, the fuel gas supplied to the engines (ME, GE) can be heated to about 45°C in the
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서 액화천연가스 연료라인(LL)은 저장탱크(10)로부터 오토 사이클 엔진으로 연결되나, X-DF 엔진(ME)과 전력 생산용 엔진(GE)의 전단, 연료가스 히터(60)의 후단에서 각각의 엔진으로 분기되어 연결될 수 있고, 각 엔진에서 요구하는 조건에 맞는 연료 가스를 공급해줄 수 있다. 그러나 그 분기점은 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. In addition, as shown in FIG. 2, in this embodiment, the liquefied natural gas fuel line (LL) is connected from the
본 실시예에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 액화천연가스 연료라인(LL)이 저장탱크(10)로부터 X-DF 엔진(ME)으로 연결되고, 액화천연가스 연료라인(LL)으로부터 X-DF 엔진(ME)의 전단에서 분기되는 연료가스 분기라인(LB)이 더 연결되어, 액화천연가스 연료를 전력 생산용 엔진(GE)으로 공급할 수 있으며, 연료가스 분기라인(LB)에는 액화천연가스 연료라인(LL)으로부터 연료가스 분기라인(LB)으로 유입된 연료 가스의 압력을 전력 생산용 엔진(GE)의 연료 조건에 맞도록 감압시키는 감압밸브(70)가 더 마련될 수 있다. In this embodiment, as shown in FIG. 2, the liquefied natural gas fuel line (LL) is connected from the
즉, 저장탱크(10)에 저장된 액화천연가스를 액화천연가스 연료라인(LL)을 통해 압축, 기화, 팽창시켜 엔진(ME, GE)으로 공급하는데, 액화천연가스 연료라인(LL)이 저장탱크(10)로부터 오토 사이클 엔진(ME, GE)으로 연결되며, X-DF 엔진(ME)으로만 액화천연가스 연료를 공급하거나, X-DF 엔진(ME) 및 전력 생산용 엔진(GE)으로 연료 가스를 동시에 공급할 때에는, 고압펌프(20), 기화기(30), 팽창밸브(40) 등을 제어하여 연료 가스의 압력 및 온도가 X-DF 엔진(ME)의 연료 조건을 만족하도록 제어하고, 감압밸브(70)를 이용하여 전력 생산용 엔진(GE)으로 공급되는 연료 가스의 압력을 전력 생산용 엔진(GE)의 연료 조건에 맞도록 제어해줄 수 있다. That is, the liquefied natural gas stored in the
본 실시예에서, 액화천연가스 연료라인(LL)을 통하여 X-DF 엔진(ME)으로 공급되는 연료 가스는 약 17bar, 45℃일 수 있고, 액화천연가스 연료라인(LL)으로부터 연료가스 분기라인(LB)으로 분기되어 감압밸브(70)를 통과하여 전력 생산용 엔진(GE)으로 공급되는 연료가스는 약 6.5bar, 45℃일 수 있다. In this embodiment, the fuel gas supplied to the The fuel gas branched to (LB), passes through the
또한, 액화천연가스를 연료로써 액화천연가스 연료라인(LL)을 통하여 전력 생산용 엔진(GE)으로 공급하는 경우에는, 팽창밸브(40)에서 압축 및 기화된 천연가스를 약 7bar로 팽창시킬 수도 있다 .In addition, when liquefied natural gas is supplied as fuel to the power generation engine (GE) through the liquefied natural gas fuel line (LL), the compressed and vaporized natural gas can be expanded to about 7 bar in the
또한, 본 실시예에 따르면, 도 2에 도시한 바와 같이, 액화천연가스 연료공급라인(LL)에는 고압펌프(20)와 기화기(30) 사이에, 고압펌프(20)에서 압축된 액화천연가스와 기액분리기(50)에서 분리되어 액화천연가스 회수라인(RL)을 따라 저장탱크(10)로 회수되는 액체 성분을 열교환시키는 액화천연가스 쿨러(31)를 더 포함할 수 있다.In addition, according to this embodiment, as shown in FIG. 2, the liquefied natural gas compressed in the
예를 들어, 액화천연가스 쿨러(31)에서는 고압펌프(20)에서 압축된 약 300bar, -154℃의 압축 액화천연가스와, 기액분리기(50)에서 분리되어 저장탱크(10)로 회수되는 약 -122.5℃의 액체 성분이 열교환하여, 압축 액화천연가스는 기화기(40)로 공급되기 전에 예열되고, 액체 성분은 저장탱크(10)로 회수되기 전에 냉각된다. 액화천연가스 쿨러(31)에서 열교환 후 배출되어 기화기(40)로 공급되는 압축 액화천연가스는 약 300bar, -149.3℃로 가열되고, 열교환 후 배출되어 저장탱크(10)로 회수되는 액체 성분은 약 -140 내지 -152℃일 수 있다. For example, in the liquefied natural gas cooler (31), compressed liquefied natural gas of about 300 bar and -154°C compressed by the high pressure pump (20) and about The liquid component at -122.5°C exchanges heat, so that the compressed liquefied natural gas is preheated before being supplied to the vaporizer (40), and the liquid component is cooled before being returned to the storage tank (10). Compressed liquefied natural gas discharged after heat exchange in the liquefied natural gas cooler (31) and supplied to the vaporizer (40) is heated to about 300 bar and -149.3°C, and the liquid component discharged after heat exchange and recovered to the storage tank (10) is about It may be -140 to -152°C.
따라서, 본 실시예에 따르면, 기액분리기(50)에서 분리되며 저장탱크(10)로 재공급되는 액체 성분을 냉각시켜 더 낮은 온도로 저장탱크(10)로 회수할 수 있으므로, 저장탱크(10) 내에서 발생하는 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)의 양을 최소화할 수 있다. Therefore, according to this embodiment, the liquid component separated from the gas-
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템은, 액화천연가스를 고압펌프(20) 및 기화기(30)를 이용하여 엔진(ME, GE)으로 공급하는 액화천연가스 연료라인(LL)과 함께 저장탱크(10)에서 자연기화하여 발생하는 증발가스를 오토 사이클 엔진(ME, GE)의 연료로 공급하는 증발가스 연료라인(GL)을 더 포함할 수 있다. In addition, the fuel supply system for a liquefied natural gas fuel ship according to an embodiment of the present invention is a liquefied natural gas that supplies liquefied natural gas to engines (ME, GE) using a
본 실시예에서 증발가스 연료라인(GL)은 도 2에 도시한 바와 같이 저장탱크(10)로부터 액화천연가스 연료라인(LL)으로 연결될 수 있으며, 바람직하게는, 연료가스 히터(60) 후단으로 합류할 수 있다. In this embodiment, the boil-off gas fuel line (GL) may be connected from the
또한, 증발가스 연료라인(GL)은 증발가스 연료라인(GL)으로부터 분기되어 액화천연가스 연료라인(LL)의 기액분리기(50)로 연결되는 증발가스 분기라인(GB1)을 더 포함할 수 있으며, 증발가스 분기라인(GB1)에는 기액분리기(50)로 공급되는 유체를 단열팽창시키는 증발가스 팽창밸브(41)가 마련될 수 있다. In addition, the boil-off gas fuel line (GL) may further include a boil-off gas branch line (GB1) branched from the boil-off gas fuel line (GL) and connected to the gas-
증발가스 연료라인(GL)에는 저장탱크(10)로부터 배출된 증발가스를 압축하는 다단압축기(MC), 다단압축기(MC)에서 압축된 증발가스를 냉각시키는 증발가스 쿨러(32)가 마련될 수 있다.The evaporative gas fuel line (GL) may be provided with a multi-stage compressor (MC) that compresses the evaporative gas discharged from the
다단압축기(MC)는 증발가스를 다단으로 압축시키는 다수개의 컴프레서(Compressor)와, 각 컴프레서 후단에 마련되며 각 컴프레서에서 압축에 의해 온도가 상승한 증발가스를 냉각시키는 다수개의 중간냉각기(Inter-cooler)를 포함할 수 있다.A multi-stage compressor (MC) includes multiple compressors that compress boil-off gas in multiple stages, and a plurality of inter-coolers provided at the rear of each compressor to cool the boil-off gas whose temperature has risen due to compression in each compressor. may include.
본 실시예에서 다단압축기(MC)는 저장탱크(10)에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위한 수단이고, 또한, 상술한 고압펌프(20) 또는 기화기(30)의 고장 등 문제가 발생했을 경우에는 증발가스를 직접 또는 기액분리기(50)를 통과하여 전력 생산용 엔진(GE)으로 공급하기 위한 수단으로 마련될 수 있다. In this embodiment, the multi-stage compressor (MC) is a means for processing boil-off gas generated in the
본 실시예의 다단압축기(MC)는 2개의 컴프레서와 2개의 중간냉각기를 포함하여 증발가스를 2단계에 걸쳐 압축시키는 2단압축기 또는 1개의 컴프레서와 1개의 중간냉각기를 포함하여 증발가스를 1단계에 걸쳐 압축시키는 1단압축기일 수 있다.The multi-stage compressor (MC) of this embodiment is a two-stage compressor that includes two compressors and two intermediate coolers to compress the boil-off gas in two stages, or a two-stage compressor that includes one compressor and one intermediate cooler to compress the boil-off gas in one stage. It may be a single-stage compressor that compresses throughout.
본 실시예의 증발가스 쿨러(32)에서는 다단압축기(MC)에서 압축한 증발가스와 상술한 액화천연가스 연료라인(LL)에서 고압펌프(20)에서 의해 압축된 액화천연가스를 열교환시켜, 고압펌프(20)에서 압축된 액화천연가스의 냉열을 이용하여 다단압축기(MC)에서 압축된 증발가스를 냉각시킨다. The boil-off gas cooler 32 of this embodiment exchanges heat between the boil-off gas compressed in the multi-stage compressor (MC) and the liquefied natural gas compressed by the high-
즉, 증발가스 쿨러(32)에서는, 고압펌프(20)에서 압축된 압축 액화천연가스는 가열되어 배출되고, 다단압축기(MC)에서 압축된 압축 증발가스는 냉각되어 배출된다. That is, in the boil-off
바람직하게는, 증발가스 쿨러(32)는 상술한 액화천연가스 쿨러(31) 후단에 마련될 수 있다. 즉, 고압펌프(20)에서 압축된 압축 액화천연가스는, 액화천연가스 쿨러(31)에서 기액분리기(50)에서 분리되어 저장탱크(10)로 회수되는 재액화 천연가스와 열교환하여 1차 가열되고, 증발가스 쿨러(32)에서 다단압축기(MC)에서 압축된 압축 증발가스와 열교환하여 2차 가열된 후 기화기(30)로 공급될 수 있다. Preferably, the
또한, 본 실시예에서는, 압축 증발가스가 증발가스 쿨러(32)를 바이패스하여 증발가스 쿨러(32) 후단으로 합류하도록 하는 쿨러 우회라인(GB)을 더 포함할 수 있는데, 바람직하게는, 저장탱크(10)에서 자연기화하여 발생한 증발가스는 다단압축기(MC)에서 압축된 후 쿨러 우회라인(GB)을 따라 증발가스 쿨러(32)를 바이패스 하여 연료가스 히터(60) 후단으로 합류시키고, 고압펌프(20)의 운전 도중에 발생한 증발가스는, 다단압축기(MC)에서 압축된 후 증발가스 쿨러(32)에서 냉각된 후 증발가스 분기라인(GB1)을 따라 증발가스 팽창밸브(41)에서 팽창되어 기액분리기(50)로 합류할 수 있다. In addition, in this embodiment, the compressed evaporation gas may further include a cooler bypass line (GB) that allows the compressed evaporation gas to bypass the
증발가스 팽창밸브(41)는 상술한 액화천연가스 연료라인(LL)의 팽창밸브(40)와 같은 압력까지 팽창시킬 수 있어야 하며, 또한 증발가스 쿨러(32)에서 냉각된 증발가스는 액화천연가스 연료라인(LL)을 통해 기액분리기(50)로 공급되는 액화천연가스의 온도, 즉 본 실시예에서 약 -50℃까지 냉각시킬 수 있어야 한다. The boil-off
즉, 증발가스 분기라인(GB1)을 따라 기액분리기(50)로 공급되는 증발가스와 액화천연가스 연료라인(LL)을 따라 기액분리기(50)로 공급되는 액화천연가스는 동일한 압력 및 온도로 공급되어야 기액 분리 성능을 저해하지 않는다.That is, the boil-off gas supplied to the gas-
또한, 도시하지는 않았지만, 본 발명에 따른 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템은, 상술한 증발가스 연료라인(GL)을 마련하지 않고, 저장탱크(10)에서 발생한 증발가스를 처리하는 수단으로써 GCU(Gas Combustion Unit)을 마련할 수도 있다. 즉, 저장탱크(10)에서 발생한 증발가스를 오토 사이클 엔진의 연료로는 사용하지 않고 연소시켜 처리할 수도 있다. In addition, although not shown, the fuel supply system for a liquefied natural gas fuel ship according to the present invention uses GCU as a means of processing boil-off gas generated in the
상술한 바와 같이 본 발명의 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템 및 방법은, LFS, 특히 저압 2행정 이중연료유 엔진(2SDFME)과 이중 연료유 발전 엔진(DFDG)과 같은 오토 사이클 엔진이 적용된 선박에서 상기 엔진으로 연료가스를 공급하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 액화천연가스를 액체 상태에서 고압으로 압축하는 고압펌프(20)와 압축 액화천연가스를 기화시키는 기화기(30), 기화된 천연가스를 단열팽창시키는 팽창밸브(40) 및 팽창에 의해 형성된 기액혼합물을 기액분리하는 기액분리기(50)를 이용하여, 저압의 오토 사이클 엔진이 요구하는 연료 가스의 조건을 만족시켜 연료를 공급할 수 있고, 종래 증발가스 컴프레서를 활용하던 방식에 비해 고압펌프를 활용하므로 운전 비용 및 특히 전력 에너지 비용을 절약할 수 있고, 설치 면적과 설치 장비 비용을 절감할 수 있다. As described above, the fuel supply system and method for liquefied natural gas fuel ships of the present invention are LFS, especially ships equipped with Otto cycle engines such as low pressure two-stroke dual fuel oil engine (2SDFME) and dual fuel oil power generation engine (DFDG). It relates to a system and method for supplying fuel gas to the engine. According to the present invention, a high-pressure pump (20) that compresses liquefied natural gas from a liquid state to high pressure and a vaporizer (30) that vaporizes the compressed liquefied natural gas By using the
또한, 고압펌프(20)와 기화기(30)를 이용하여 저압의 오토 사이클 엔진으로 연료를 공급하더라도 메탄가를 조절할 수 있고, 기화시킨 일부의 가스는 재액화시켜 저장탱크(10)로 회수하므로 저장탱크(10)에서 자연기화되는 증발가스의 양을 최소화할 수 있다. In addition, the methane value can be adjusted even when fuel is supplied to a low-pressure Otto cycle engine using the high-
또한, 선박의 운항 중에는 엔진의 부하가 항상 변하게 되는데, 본 발명에 따르면, 도시하지 않은 제어부에 의해 고압펌프(20)의 유량을 제어하고, 시스템을 구성하는 각종 장치들의 온도 및 압력을 제어함으로써 엔진의 부하 변동에 맞추어 연료 가스의 요구 유량을 온도 및 압력을 쉽게 유지하면서 연료를 공급할 수 있다.In addition, the load of the engine always changes during the operation of the ship. According to the present invention, the flow rate of 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.
10 : 저장탱크
11 : 연료 공급펌프
20 : 고압펌프
30 : 기화기
40 : 팽창밸브
50 : 기액분리기
60 : 연료가스 히터
70 : 감압밸브
ME : 저압 2행정 이중연료유 엔진
GE : 이중연료유 발전엔진
LL : 액화천연가스 연료라인
RL : 액화천연가스 회수라인
31 : 액화천연가스 쿨러
32 : 증발가스 쿨러 10: storage tank
11: Fuel supply pump
20: high pressure pump
30: carburetor
40: Expansion valve
50: Gas-liquid separator
60: Fuel gas heater
70: pressure reducing valve
ME: Low-pressure two-stroke dual fuel oil engine
GE: Dual fuel oil power generation engine
LL: Liquefied natural gas fuel line
RL: Liquefied natural gas recovery line
31: Liquefied natural gas cooler
32: Evaporative gas cooler
Claims (17)
저장탱크로부터 배출된 액화천연가스를 압축하는 고압펌프;
상기 고압펌프에 의해 압축된 액화천연가스를 가열시키는 액화천연가스 쿨러;
상기 고압펌프에 의해 압축된 후 상기 액화천연가스 쿨러에 의해 가열된 유체를 가열시키는 증발가스 쿨러;
상기 증발가스 쿨러에 의해 가열된 유체를 기화시키는 기화기;
상기 기화기에서 기화된 천연가스를 팽창시키는 팽창밸브; 및
상기 팽창밸브에 의해 형성된 기액혼합물을 기액분리하는 기액분리기;를 포함하여,
상기 기액분리기에서 분리된 액체는 상기 저장탱크로 회수하고, 상기 기액분리기에서 분리된 기체는 상기 오토 사이클 엔진의 연료로 공급하여, 상기 오토 사이클 엔진으로 공급되는 천연가스 연료의 메탄가를 조절하고,
상기 액화천연가스 쿨러는, 상기 기액분리기에 의해 분리된 액체를, 상기 고압펌프에 의해 압축된 액화천연가스와 열교환시켜 냉각시킨 후 상기 저장탱크로 보내고,
상기 증발가스 쿨러는, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스를, 상기 고압펌프에 의해 압축된 후 상기 액화천연가스 쿨러에 의해 가열된 유체와 열교환시켜 냉각시키는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템.Otto cycle engine, which uses liquefied natural gas as fuel and operates according to the Otto cycle;
A high-pressure pump that compresses liquefied natural gas discharged from a storage tank;
A liquefied natural gas cooler that heats the liquefied natural gas compressed by the high pressure pump;
An evaporation gas cooler that heats the fluid compressed by the high-pressure pump and then heated by the liquefied natural gas cooler;
a vaporizer that vaporizes the fluid heated by the evaporation gas cooler;
An expansion valve that expands the natural gas vaporized in the vaporizer; and
Including a gas-liquid separator that separates the gas-liquid mixture formed by the expansion valve.
The liquid separated in the gas-liquid separator is recovered to the storage tank, and the gas separated in the gas-liquid separator is supplied as fuel for the Otto cycle engine to adjust the methane value of the natural gas fuel supplied to the Otto cycle engine,
The liquefied natural gas cooler cools the liquid separated by the gas-liquid separator by heat exchange with the liquefied natural gas compressed by the high-pressure pump and then sends it to the storage tank,
The evaporative gas cooler cools the evaporative gas discharged from the storage tank by exchanging heat with the fluid heated by the liquefied natural gas cooler after being compressed by the high-pressure pump.
상기 기액분리기에서 분리되어 상기 오토 사이클 엔진의 연료로 공급되는 천연가스 연료를 가열하는 연료가스 히터;를 더 포함하여,
상기 팽창밸브 및 상기 연료가스 히터를 통과한 천연가스 연료는 상기 오토 사이클 엔진에서 필요로 하는 온도를 갖는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템.In claim 1,
Further including a fuel gas heater that heats the natural gas fuel separated from the gas-liquid separator and supplied as fuel for the Otto cycle engine,
A fuel supply system for a liquefied natural gas fuel ship, wherein the natural gas fuel that has passed through the expansion valve and the fuel gas heater has a temperature required by the Otto cycle engine.
상기 오토 사이클 엔진은,
상기 선박의 추진용 엔진으로써 2-스트로크 엔진(2-Stroke Engine)인 X-DF 엔진; 및
상기 선박의 보조전력 생산용 엔진으로써 4-스트로크 엔진(4-Stroke Engine)인 DFDG(Dual Fuel Diesel Generator Engine);을 포함하고,
상기 연료가스 히터를 통과한 천연가스 연료는 상기 X-DF 엔진에서 필요로 하는 온도 및 압력을 갖는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템. In claim 3,
The Otto cycle engine,
An X-DF engine, a 2-stroke engine, as the propulsion engine of the ship; and
It includes a DFDG (Dual Fuel Diesel Generator Engine), which is a 4-stroke engine as an engine for producing auxiliary power for the ship,
A fuel supply system for a liquefied natural gas fuel ship, wherein the natural gas fuel that has passed through the fuel gas heater has the temperature and pressure required by the X-DF engine.
상기 DFDG로 공급할 천연가스 연료를 감압시키는 감압 밸브;를 더 포함하여,
상기 연료가스 히터 및 감압 밸브를 통과한 천연가스 연료는 상기 DFDG에서 필요로 하는 압력을 갖는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템. In claim 4,
Further including a pressure reducing valve that depressurizes the natural gas fuel to be supplied to the DFDG,
A fuel supply system for a liquefied natural gas fuel ship, wherein the natural gas fuel that has passed through the fuel gas heater and the pressure reducing valve has the pressure required by the DFDG.
상기 고압펌프 및 기화기를 통하여 상기 저장탱크로부터 액화천연가스가 상기 엔진으로 공급되도록 경로를 제공하는 액화천연가스 연료라인; 및
상기 저장탱크에서 발생하는 증발가스가 상기 엔진의 연료로써 공급되도록 경로를 제공하는 증발가스 연료라인;를 포함하고,
상기 증발가스 연료라인에는,
상기 증발가스를 압축시키는 컴프레서; 및
상기 컴프레서에서 압축에 의해 가열된 증발가스를 냉각시키는 중간냉각기;를 포함하는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템.According to any one of claims 1, 3, and 4,
A liquefied natural gas fuel line that provides a path to supply liquefied natural gas from the storage tank to the engine through the high pressure pump and vaporizer; and
It includes a evaporative gas fuel line that provides a path so that evaporative gas generated in the storage tank is supplied as fuel for the engine,
In the evaporation gas fuel line,
A compressor that compresses the boil-off gas; and
A fuel supply system for a liquefied natural gas fuel ship, including an intermediate cooler that cools the boil-off gas heated by compression in the compressor.
상기 증발가스 쿨러에서 냉각된 압축 증발가스를 상기 기액분리기로 공급되는 기액혼합물과 동일한 압력으로 팽창시키는 증발가스 팽창밸브;를 더 포함하는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템. In claim 1,
A fuel supply system for a liquefied natural gas fuel ship further comprising a evaporation gas expansion valve that expands the compressed evaporation gas cooled in the evaporation gas cooler to the same pressure as the gas-liquid mixture supplied to the gas-liquid separator.
상기 오토 사이클 엔진의 부하 변동에 따라 상기 고압펌프, 기화기, 팽창밸브 및 기액분리기로 공급되는 또는 배출되는 유체의 온도, 압력 및 유량을 제어하는 제어부;를 더 포함하는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템. In claim 8,
Fuel for liquefied natural gas fuel ships, further comprising a control unit that controls the temperature, pressure, and flow rate of the fluid supplied to or discharged from the high pressure pump, carburetor, expansion valve, and gas-liquid separator according to load changes of the Otto cycle engine. supply system.
상기 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 처리하는 GCU(Gas Combustion Unit);을 더 포함하는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템. According to any one of claims 1, 3, and 4,
A fuel supply system for a liquefied natural gas fuel ship, further comprising a GCU (Gas Combustion Unit) that processes boil-off gas generated in the storage tank.
2) 상기 1) 단계에서 상기 고압펌프에 의해 압축된 액화천연가스를 액화천연가스 쿨러에 의해 가열시키는 단계;
3) 상기 2) 단계에서 상기 액화천연가스 쿨러에 의해 가열된 유체를 증발가스 쿨러에 의해 가열시키는 단계;
4) 상기 3) 단계에서 상기 증발가스 쿨러에 의해 가열된 유체를 기화기에 의해 기화시키는 단계;
5) 상기 4) 단계에서 상기 기화기에 의해 기화된 천연가스를 팽창시키는 단계; 및
6) 상기 5) 단계의 팽창에 의해 형성된 기액혼합물을 기액분리기에 의해 기액분리하는 단계;를 포함하고,
7) 상기 6) 단계에서 기액분리된 액체는 상기 저장탱크로 보내고, 상기 6) 단계에서 기액분리된 기체는 오토 사이클 엔진에 공급하여, 상기 오토 사이클 엔진으로 공급되는 천연가스 연료의 메탄가를 조절하고,
상기 액화천연가스 쿨러는, 상기 기액분리기에 의해 분리된 액체를, 상기 고압펌프에 의해 압축된 액화천연가스와 열교환시켜 냉각시킨 후 상기 저장탱크로 보내고,
상기 증발가스 쿨러는, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스를, 상기 고압펌프에 의해 압축된 후 상기 액화천연가스 쿨러에 의해 가열된 유체와 열교환시켜 냉각시키는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 방법.1) Compressing the liquefied natural gas discharged from the storage tank using a high-pressure pump;
2) heating the liquefied natural gas compressed by the high pressure pump in step 1) using a liquefied natural gas cooler;
3) heating the fluid heated by the liquefied natural gas cooler in step 2) by an evaporation gas cooler;
4) vaporizing the fluid heated by the evaporation gas cooler in step 3) using a vaporizer;
5) expanding the natural gas vaporized by the vaporizer in step 4); and
6) separating the gas-liquid mixture formed by the expansion in step 5) using a gas-liquid separator;
7) The liquid separated from the gas-liquid in step 6) is sent to the storage tank, and the gas separated from the gas-liquid in step 6) is supplied to the Otto cycle engine to adjust the methane value of the natural gas fuel supplied to the Otto cycle engine. ,
The liquefied natural gas cooler cools the liquid separated by the gas-liquid separator by heat-exchanging it with the liquefied natural gas compressed by the high-pressure pump and then sends it to the storage tank,
The evaporation gas cooler cools the evaporation gas discharged from the storage tank by heat exchange with the fluid heated by the liquefied natural gas cooler after being compressed by the high-pressure pump.
6-1) 상기 6)단계에서 기액분리되어 상기 오토 사이클 엔진으로 공급하는 기체를 가열시키는 단계를 더 포함하는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 방법.In claim 11,
6-1) A fuel supply method for a liquefied natural gas fuel ship, further comprising the step of heating the gas separated from the gas-liquid in step 6) and supplied to the Otto cycle engine.
6-2) 상기 6-1) 단계에서 가열된 기체 연료를 감압시키는 단계를 더 포함하는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 방법.In claim 13,
6-2) A fuel supply method for a liquefied natural gas fuel ship, further comprising the step of depressurizing the gaseous fuel heated in step 6-1).
상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스는 컴프레서에 의해 압축된 후 상기 증발가스 쿨러로 보내지고,
상기 컴프레서에 의해 압축된 후 상기 증발가스 쿨러에 의해 냉각된 유체는 상기 오토 사이클 엔진의 연료로 공급되는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 방법.In claim 14,
The evaporative gas discharged from the storage tank is compressed by a compressor and then sent to the evaporative gas cooler,
A fuel supply method for a liquefied natural gas fuel ship, wherein the fluid compressed by the compressor and then cooled by the evaporative gas cooler is supplied as fuel for the Otto cycle engine.
상기 컴프레서에 의해 압축된 후 상기 증발가스 쿨러에 의해 냉각된 유체의 일부 또는 전부를 증발가스 팽창밸브에 의해 팽창시킨 후 상기 기액분리기로 보내는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 방법.In claim 15,
A fuel supply method for a liquefied natural gas fuel ship, in which part or all of the fluid compressed by the compressor and then cooled by the evaporation gas cooler is expanded by an evaporation gas expansion valve and then sent to the gas-liquid separator.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170011188A KR102651092B1 (en) | 2017-01-24 | 2017-01-24 | Fuel Supply System and Method for LNG Fueled Vessel |
SG11201906178YA SG11201906178YA (en) | 2017-01-24 | 2017-12-07 | System and method for supplying fuel in liquefied natural gas fueled ship |
CN201780084402.6A CN110248866B (en) | 2017-01-24 | 2017-12-07 | System and method for supplying fuel in an LNG fuel ship |
JP2019538154A JP7100041B2 (en) | 2017-01-24 | 2017-12-07 | Fuel supply system and fuel supply method for ships that use liquefied natural gas as fuel |
PCT/KR2017/014293 WO2018139753A1 (en) | 2017-01-24 | 2017-12-07 | System and method for supplying fuel in liquefied natural gas fueled ship |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170011188A KR102651092B1 (en) | 2017-01-24 | 2017-01-24 | Fuel Supply System and Method for LNG Fueled Vessel |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20180087017A KR20180087017A (en) | 2018-08-01 |
KR102651092B1 true KR102651092B1 (en) | 2024-03-26 |
Family
ID=62978605
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020170011188A KR102651092B1 (en) | 2017-01-24 | 2017-01-24 | Fuel Supply System and Method for LNG Fueled Vessel |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7100041B2 (en) |
KR (1) | KR102651092B1 (en) |
CN (1) | CN110248866B (en) |
SG (1) | SG11201906178YA (en) |
WO (1) | WO2018139753A1 (en) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210005520A (en) * | 2019-07-05 | 2021-01-14 | 만 에너지 솔루션즈, 필리알 아프 만 에너지 솔루션즈 에스이, 티스크란드 | Large two-stroke uniflow scavenged gaseous fueled engine |
KR102141086B1 (en) * | 2019-11-14 | 2020-08-05 | 주식회사 동화엔텍 | Space-intensive LNG Fuel Supply System for Small Scale Vessel |
KR102327410B1 (en) * | 2020-06-18 | 2021-11-17 | 대우조선해양 주식회사 | Fuel Supplying System And Method For Liquefied Gas Carrier |
JP2023529204A (en) * | 2020-06-18 | 2023-07-07 | デウ シップビルディング アンド マリン エンジニアリング カンパニー リミテッド | Fuel supply system and fuel supply method for liquefied gas carrier |
KR102333072B1 (en) * | 2020-06-18 | 2021-12-01 | 대우조선해양 주식회사 | Fuel Supplying System And Method For Liquefied Gas Carrier |
CN112078771A (en) * | 2020-08-03 | 2020-12-15 | 沪东中华造船(集团)有限公司 | BOG treatment power generation facility on LNG ship and LNG ship |
CN112046686B (en) * | 2020-08-03 | 2022-12-13 | 沪东中华造船(集团)有限公司 | Ethane transport ship non-liquefiable high-methane-content volatile gas treatment system |
KR20220031150A (en) | 2020-09-03 | 2022-03-11 | 대우조선해양 주식회사 | Fuel Supplying System And Method For Liquefied Gas Carrier |
KR102348832B1 (en) * | 2020-09-21 | 2022-01-07 | 현대중공업 주식회사 | gas treatment system and ship having the same |
FR3124830A1 (en) * | 2021-06-30 | 2023-01-06 | Gaztransport Et Technigaz | Gas supply system for appliances using high and low pressure gas |
CN113309638A (en) * | 2021-04-26 | 2021-08-27 | 安徽合力股份有限公司 | LNG engine fuel system |
US20230015757A1 (en) * | 2021-07-09 | 2023-01-19 | China Energy Investment Corporation Limited | System and method with boil-off management for liquefied gas storage |
CN114142061B (en) * | 2021-12-01 | 2024-03-08 | 上海船舶研究设计院(中国船舶工业集团公司第六0四研究院) | Shipboard hydrogen fuel preparation system and hydrogen production method thereof |
JP7385783B1 (en) | 2023-06-01 | 2023-11-22 | 三菱造船株式会社 | floating body |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3821506B2 (en) * | 1995-12-28 | 2006-09-13 | 大陽日酸株式会社 | Evaporative gas reliquefaction equipment for liquefied natural gas storage tanks |
US7155931B2 (en) * | 2003-09-30 | 2007-01-02 | Ortloff Engineers, Ltd. | Liquefied natural gas processing |
GB0329343D0 (en) * | 2003-12-18 | 2004-01-21 | Bp Exploration Operating | Process |
US20080190352A1 (en) * | 2007-02-12 | 2008-08-14 | Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. | Lng tank ship and operation thereof |
US20080276627A1 (en) * | 2007-05-08 | 2008-11-13 | Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. | Fuel gas supply system and method of a ship |
DE102007042158A1 (en) * | 2007-09-05 | 2009-03-12 | Man Diesel Se | Gas supply system for a gas-fueled internal combustion engine |
EP2693035A4 (en) * | 2011-03-22 | 2016-07-13 | Daewoo Shipbuilding&Marine Engineering Co Ltd | Method and system for supplying fuel to high-pressure natural gas injection engine |
CN104837724A (en) * | 2012-12-11 | 2015-08-12 | 大宇造船海洋株式会社 | Liquefied gas processing system for ship |
KR20140138018A (en) * | 2013-05-23 | 2014-12-03 | 대우조선해양 주식회사 | Hybrid fuel supply system and method for a ship engine |
US20140352330A1 (en) * | 2013-05-30 | 2014-12-04 | Hyundai Heavy Industries Co., Ltd. | Liquefied gas treatment system |
KR101640765B1 (en) * | 2013-06-26 | 2016-07-19 | 대우조선해양 주식회사 | System and method for treating boil-off gas for a ship |
JP5746301B2 (en) * | 2013-10-11 | 2015-07-08 | 三井造船株式会社 | Fuel gas supply system for liquefied gas carrier |
KR20150061276A (en) * | 2013-11-27 | 2015-06-04 | 대우조선해양 주식회사 | Cooling system for superconductor |
KR101904416B1 (en) * | 2014-04-02 | 2018-10-08 | 현대중공업 주식회사 | A Liquefied Gas Treatment System |
KR101857325B1 (en) * | 2014-05-23 | 2018-05-11 | 현대중공업 주식회사 | A Treatment System of Liquefied Gas |
CN104534277A (en) * | 2014-10-29 | 2015-04-22 | 沪东重机有限公司 | Gas supply system and method for outputting high-pressure gas and low-pressure gas simultaneously |
KR101654628B1 (en) * | 2015-02-13 | 2016-09-06 | 대우조선해양 주식회사 | Fuel Gas Supply System |
KR102189756B1 (en) * | 2015-03-19 | 2020-12-14 | 삼성중공업 주식회사 | Fuel gas supply system |
KR101772758B1 (en) * | 2015-04-07 | 2017-08-29 | 현대중공업 주식회사 | Treatment system of liquefied natural gas |
KR20160144876A (en) * | 2015-06-09 | 2016-12-19 | 현대중공업 주식회사 | Gas Treatment System |
-
2017
- 2017-01-24 KR KR1020170011188A patent/KR102651092B1/en active IP Right Grant
- 2017-12-07 JP JP2019538154A patent/JP7100041B2/en active Active
- 2017-12-07 CN CN201780084402.6A patent/CN110248866B/en active Active
- 2017-12-07 WO PCT/KR2017/014293 patent/WO2018139753A1/en active Application Filing
- 2017-12-07 SG SG11201906178YA patent/SG11201906178YA/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110248866B (en) | 2023-01-17 |
CN110248866A (en) | 2019-09-17 |
JP2020507703A (en) | 2020-03-12 |
WO2018139753A1 (en) | 2018-08-02 |
SG11201906178YA (en) | 2019-08-27 |
JP7100041B2 (en) | 2022-07-12 |
KR20180087017A (en) | 2018-08-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102651092B1 (en) | Fuel Supply System and Method for LNG Fueled Vessel | |
JP6461988B2 (en) | Evaporative gas treatment system | |
KR101386543B1 (en) | System for treating boil-off gas for a ship | |
KR101640768B1 (en) | Method for building a ship | |
KR101356003B1 (en) | System for treating boil-off gas for a ship | |
US20210129970A1 (en) | Boil-off gas re-liquefying device and method for ship | |
KR20140076490A (en) | System for treating a liquefied gas of a ship | |
KR20140138015A (en) | Hybrid fuel supply system for a ship engine | |
KR20150039427A (en) | A Treatment System of Liquefied Gas | |
KR101670872B1 (en) | Fuel Gas Supply System And Method For Ship Engine | |
KR20140075583A (en) | System for treating boil-off gas for a ship | |
KR102651898B1 (en) | Fuel Supply System and Method for LNG Fueled Vessel | |
KR101681715B1 (en) | Fuel Gas Supply System And Method For Ship Engine | |
KR20160113495A (en) | A Treatment System Of Liquefied Gas | |
KR20180087018A (en) | Fuel Supply System and Method for LNG Fueled Vessel | |
KR20160113493A (en) | A Treatment System Of Liquefied Gas | |
KR102104146B1 (en) | A Treatment System Of Liquefied Gas | |
KR20200144696A (en) | Boil-Off Gas Processing System and Method | |
KR101356004B1 (en) | Method for treating boil-off gas for a ship | |
KR20180093577A (en) | Fuel Supply System and Method of Engine for Vessel | |
KR102046600B1 (en) | Liquefied Gas Treatment System and Liquefied Gas Carrier having the same | |
KR102576202B1 (en) | Boil Off Gas Treatment System And Method For Ship | |
KR102657771B1 (en) | Boil-Off Gas Treatment System and Method for Ship | |
EP4342784A1 (en) | Power-saving type liquefied-gas-fuel ship and method for processing boil-off gas for liquefied-gas-fuel ship | |
KR102075259B1 (en) | Liquefied Gas Treatment System and Liquefied Gas Carrier having the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |