KR102670766B1 - System and Method for Controlling Pressure of Liquefied Gas Carrier - Google Patents
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Abstract
본 발명의 액화가스 운반선의 액화가스 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 처리하는데 있어서, 증발가스 수요처의 부하 변동에 따라 증발가스의 압력 변화를 효과적으로 제어하기 위한 액화가스 운반선의 압력 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액화가스 운반선의 압력 제어 시스템은, 하나 이상 마련되며 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크; 상기 액화가스 저장탱크에서 생성된 증발가스를 연료로 사용하는 엔진을 포함하여 상기 액화가스 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 처리하는 증발가스 처리부;를 포함하는 액화가스 운반선에 있어서, 상기 액화가스 운반선과 탈부착이 가능한 연결부를 가지며, 상기 증발가스를 개질하여 수소를 생성하는 이동식 개질부; 및 상기 액화가스 운반선에 마련되며, 상기 증발가스 처리부로 공급되는 증발가스의 압력 변화를 감지하고, 상기 이동식 개질부로 공급되는 증발가스의 유량을 제어하는 제어수단;을 더 포함한다. In treating the boil-off gas generated from the liquefied gas storage tank of the liquefied gas carrier of the present invention, the pressure control system and method of the liquefied gas carrier for effectively controlling the pressure change of the boil-off gas according to the change in the load of the boil-off gas demander. will be.
The pressure control system of a liquefied gas carrier according to the present invention includes one or more liquefied gas storage tanks that store liquefied gas; In the liquefied gas carrier comprising: a boil-off gas processing unit that includes an engine that uses the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank as fuel and processes the boil-off gas discharged from the liquefied gas storage tank, the liquefied gas carrier and A movable reformer having a detachable connection and generating hydrogen by reforming the boil-off gas; And a control means provided on the liquefied gas carrier, detecting a change in pressure of the boil-off gas supplied to the boil-off gas processing unit, and controlling the flow rate of the boil-off gas supplied to the mobile reforming unit.
Description
본 발명의 액화가스 운반선의 액화가스 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 처리하는데 있어서, 증발가스 수요처의 부하 변동에 따라 증발가스의 압력 변화를 효과적으로 제어하기 위한 액화가스 운반선의 압력 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다. In treating the boil-off gas generated from the liquefied gas storage tank of the liquefied gas carrier of the present invention, the pressure control system and method of the liquefied gas carrier for effectively controlling the pressure change of the boil-off gas according to the change in the load of the boil-off gas demander. will be.
액화가스 공급처에서 액화가스 운반선에 마련되는 액화가스 저장탱크에 액화가스를 하역(loading)하고, 액화가스 저장탱크에 액화가스가 실린 액화가스 운반선은 해상 운항하여 액화가스 수요처로 이동한다. 액화가스 운반선은 터미널에 정박(anchoring)하여, 액화가스 저장탱크에 저장되어 있는 액화가스를 액화가스 수요처에 하역(unloading)한다. The liquefied gas supplier unloads the liquefied gas into the liquefied gas storage tank provided on the liquefied gas carrier, and the liquefied gas carrier loaded with liquefied gas in the liquefied gas storage tank sails at sea and moves to the liquefied gas demand place. The liquefied gas carrier anchors at the terminal and unloads the liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank to the liquefied gas consumer.
이처럼, 액화가스 운반선은 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 공급처 또는 수요처에서 하역하는 동안, 짧게는 반나절에서 길게는 일주일까지 터미널에 정박하면서 대기해야 한다. 액화가스를 하역하는 동안에 대량의 증발가스가 발생하게 되고, 이 때 생성된 증발가스는 액화가스 저장탱크의 압력을 안전하게 유지하기 위해 액화가스 저장탱크로부터 배출시켜 처리해야 한다. In this way, liquefied gas carriers must dock and wait at the terminal for as little as half a day to as long as a week while unloading the liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank at the supply or demand site. While unloading liquefied gas, a large amount of boil-off gas is generated, and the boil-off gas generated at this time must be discharged from the liquefied gas storage tank and treated to safely maintain the pressure of the liquefied gas storage tank.
종래에는 선박이 운항 중일 때에는 증발가스를 추진용 엔진 및 발전용 엔진의 연료로서 사용하는 한편, 액화가스 운반선이 정박해 있는 동안에는 추진용 엔진이 작동하지 않으므로 증발가스를 발전용 엔진(DFGE; Dual Fuel Generator Engine)의 연료로만 공급할 수 있었다. Conventionally, when a ship is in operation, boil-off gas is used as fuel for propulsion engines and power generation engines, while while a liquefied gas carrier is at anchor, the propulsion engine does not operate, so boil-off gas is used as fuel for power generation engines (DFGE; Dual Fuel). It could only be supplied as fuel for the generator engine.
또한, 엔진의 연료 요구량을 초과하는 양의 증발가스는 선박에 탑재되는 재액화 장치를 이용하여 재액화시켜 회수하였다. 그러나 증발가스의 양이 많아 재액화 장치의 용량을 초과하게 되면, 전량 재액화시켜 처리할 수 없다. 이 경우에는 GCU(Gas Combustion Unit)에서 연소시켜 소모시켜 처리할 수 밖에 없어 증발가스를 낭비하고 있었다. In addition, boil-off gas in an amount exceeding the fuel requirement of the engine was recovered by re-liquefaction using a re-liquefaction device mounted on the ship. However, if the amount of boil-off gas is large and exceeds the capacity of the reliquefaction device, the entire amount cannot be reliquefied and processed. In this case, the evaporative gas was wasted as it had no choice but to be disposed of by combustion in the GCU (Gas Combustion Unit).
엔진 및 재액화 장치에서 처리할 수 없는 양의 증발가스를 유효하게 사용하기 위한 대안으로, 증발가스를 개질하여 수소를 생성함으로써 증발가스를 친환경적으로 처리하는 방법을 고려할 수 있다. 그러나, 증발가스를 개질하여 처리하는 경우를 대비하고자 선박에 개질장치를 싣고 다니는 것은 매우 비효율적이다. As an alternative to effectively use the amount of boil-off gas that cannot be processed by engines and reliquefaction devices, an environmentally friendly method of treating boil-off gas by reforming the boil-off gas to generate hydrogen can be considered. However, it is very inefficient to carry a reforming device on a ship in preparation for reforming and processing boil-off gas.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 개선하고자 하는 것을 목적으로 하며, 특히, 액화가스 운반선에서 발생하는 증발가스를 개질하여 수소를 생성하고 저장함으로써 증발가스를 효율적으로 처리하고, 증발가스 수요처로 공급되는 증발가스의 압력 변동을 안전하게 제어할 수 있는 액화가스 운반선의 압력 제어 시스템 및 방법을 제공하고자 한다. Therefore, the present invention aims to improve the above-mentioned problems, and in particular, the boil-off gas is efficiently processed by reforming the boil-off gas generated from a liquefied gas carrier to generate and store hydrogen, and the boil-off gas is supplied to consumers. The aim is to provide a pressure control system and method for a liquefied gas carrier that can safely control pressure fluctuations of boil-off gas.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 하나 이상 마련되며 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크; 상기 액화가스 저장탱크에서 생성된 증발가스를 연료로 사용하는 엔진을 포함하여 상기 액화가스 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 처리하는 증발가스 처리부;를 포함하는 액화가스 운반선에 있어서, 상기 액화가스 운반선과 탈부착이 가능한 연결부를 가지며, 상기 증발가스를 개질하여 수소를 생성하는 이동식 개질부; 및 상기 액화가스 운반선에 마련되며, 상기 증발가스 처리부로 공급되는 증발가스의 압력 변화를 감지하고, 상기 이동식 개질부로 공급되는 증발가스의 유량을 제어하는 제어수단;을 더 포함하는, 액화가스 운반선의 압력 제어 시스템이 제공된다. According to one aspect of the present invention for achieving the above-described object, there is provided at least one liquefied gas storage tank for storing liquefied gas; In the liquefied gas carrier comprising: a boil-off gas processing unit that includes an engine that uses the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank as fuel and processes the boil-off gas discharged from the liquefied gas storage tank, the liquefied gas carrier and A movable reformer having a detachable connection and generating hydrogen by reforming the boil-off gas; And a control means provided on the liquefied gas carrier, detecting a change in pressure of the boil-off gas supplied to the boil-off gas treatment unit, and controlling the flow rate of the boil-off gas supplied to the mobile reformer. A pressure control system is provided.
바람직하게는, 상기 증발가스 처리부는, 증발가스를 상기 엔진에서 요구하는 압력으로 압축하여 공급하는 압축기; 및 증발가스를 재액화시켜 상기 액화가스 저장탱크로 회수하는 재액화부;를 포함하고, 상기 제어수단은, 상기 압축기에서 압축된 압축 증발가스를 상기 엔진, 재액화부 및 이동식 개질부 중 어느 하나 이상으로 분배공급하는 제어부;를 포함할 수 있다.Preferably, the boil-off gas processing unit includes a compressor that compresses and supplies boil-off gas to a pressure required by the engine; and a re-liquefaction unit that re-liquefies the boil-off gas and returns it to the liquefied gas storage tank, wherein the control means transfers the compressed boil-off gas compressed in the compressor to one or more of the engine, the re-liquefaction unit, and the mobile reformer. It may include a control unit that distributes and supplies.
바람직하게는, 상기 이동식 개질부는, 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스 폐열을 회수하고 상기 증발가스를 개질반응시켜 수소를 생성하는 개질기; 및 상기 배기가스 폐열을 보조하는 수단으로서, 상기 증발가스를 연소시켜 연소가스를 생성하고, 상기 연소가스의 연소열을 개질기로 공급하는 연소기;를 포함할 수 있다.Preferably, the mobile reforming unit includes a reformer that recovers waste heat of exhaust gas discharged from the engine and generates hydrogen by reforming the boil-off gas; And as a means for assisting the waste heat of the exhaust gas, it may include a combustor that burns the boil-off gas to generate combustion gas and supplies combustion heat of the combustion gas to a reformer.
바람직하게는, 상기 제어수단은, 상기 연소기로 공급되는 증발가스의 유량을 조절할 수 있는 연소 유량 조절밸브; 상기 엔진으로 공급되는 증발가스의 압력 변화를 측정하는 압력 측정부; 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 온도를 측정하는 온도 측정부; 상기 압력 측정부의 측정값에 따라 상기 연소기로 공급 가능한 증발가스의 유량을 산출하고, 상기 연소 유량 조절밸브의 개도율 제어 신호를 생성하는 제1 신호부; 상기 온도 측정부의 측정값에 따라 상기 개질기에 보충할 열량을 생산하기 위해 필요한 증발가스의 유량을 산출하고, 상기 연소 유량 조절밸브의 개도율 제어 신호를 생성하는 제4 신호부; 및 상기 제1 신호부와 제4 신호부의 개도율 제어 신호를 비교하여 상기 연소 유량 조절밸브의 개도율을 결정하여 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.Preferably, the control means includes: a combustion flow rate control valve capable of controlling the flow rate of boil-off gas supplied to the combustor; a pressure measuring unit that measures pressure changes in evaporative gas supplied to the engine; a temperature measuring unit that measures the temperature of exhaust gas discharged from the engine; a first signal unit that calculates a flow rate of boil-off gas that can be supplied to the combustor according to the measured value of the pressure measurement unit and generates an opening rate control signal of the combustion flow rate control valve; a fourth signal unit that calculates a flow rate of boil-off gas necessary to produce heat to replenish the reformer according to the measured value of the temperature measurement unit and generates an opening rate control signal of the combustion flow rate control valve; and a control unit that determines and controls the opening rate of the combustion flow rate control valve by comparing the opening rate control signals of the first signal section and the fourth signal section.
바람직하게는, 상기 제어수단은, 상기 재액화부로 공급되는 증발가스의 유량을 조절하는 재액 유량 조절밸브; 상기 엔진으로 공급되는 증발가스의 압력 변화를 측정하는 압력 측정부; 및 상기 압력 측정부의 측정값에 따라 상기 재액화부로 공급할 증발가스의 유량을 산출하고, 상기 재액 유량 조절밸브의 개도율 제어 신호를 생성하는 제2 신호부;를 포함할 수 있다.Preferably, the control means includes: a re-liquid flow rate control valve for controlling the flow rate of boil-off gas supplied to the re-liquefaction unit; a pressure measuring unit that measures pressure changes in evaporative gas supplied to the engine; and a second signal unit that calculates the flow rate of boil-off gas to be supplied to the re-liquefaction unit according to the measured value of the pressure measurement unit and generates an opening rate control signal of the re-liquefaction flow rate control valve.
바람직하게는, 상기 제어수단은, 상기 개질기로 공급되는 증발가스의 유량을 조절하는 개질 유량 조절밸브; 상기 엔진으로 공급되는 증발가스의 압력 변화를 측정하는 압력 측정부; 및 상기 압력 측정부의 측정값에 따라 상기 개질기로 공급할 증발가스의 유량을 산출하고, 상기 개질 유량 조절밸브의 개도율 제어 신호를 연산하는 제3 신호부;를 포함할 수 있다. Preferably, the control means includes: a reforming flow rate control valve that controls the flow rate of boil-off gas supplied to the reformer; a pressure measuring unit that measures pressure changes in evaporative gas supplied to the engine; and a third signal unit that calculates a flow rate of boil-off gas to be supplied to the reformer according to the measured value of the pressure measurement unit and calculates an opening rate control signal of the reforming flow rate control valve.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 액화가스 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 처리하는 단계;를 포함하며, 상기 증발가스를 처리하는 단계는, 상기 증발가스를 엔진의 연료로 공급하는 단계; 및 상기 액화가스 저장탱크 및 엔진이 마련되는 액화가스 운반선에 연결된 이동식 개질부에 상기 증발가스를 공급하여, 개질반응에 의해 수소를 생성하는 단계;를 포함하고, 상기 연료로 공급하는 단계에서 상기 엔진으로 공급되는 증발가스의 압력 변화를 측정하는 단계; 및 상기 압력 변화를 측정하는 단계에서 측정한 압력 변화에 따라 상기 이동식 개질부로 공급하는 증발가스의 유량을 제어하는 단계;를 더 포함하는, 액화가스 운반선의 압력 제어 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention for achieving the above-described object, it includes the step of treating boil-off gas discharged from a liquefied gas storage tank, and the step of treating the boil-off gas includes converting the boil-off gas into fuel for the engine. supplying to; And supplying the boil-off gas to a mobile reformer connected to a liquefied gas carrier on which the liquefied gas storage tank and the engine are provided, thereby generating hydrogen through a reforming reaction. In the step of supplying the fuel, the engine Measuring the pressure change of the boil-off gas supplied to; And controlling the flow rate of boil-off gas supplied to the mobile reformer according to the pressure change measured in the step of measuring the pressure change. A method of controlling the pressure of a liquefied gas carrier is provided, further comprising a.
바람직하게는, 상기 증발가스를 처리하는 단계는, 상기 증발가스를 엔진에서 요구하는 압력으로 압축하는 단계; 상기 압축된 증발가스를 재액화시켜 상기 액화가스 저장탱크로 회수하는 재액화 단계; 및 상기 압축된 증발가스를, 상기 연료로 공급하는 단계, 재액화 단계 및 상기 수소를 생성하는 단계 중 어느 하나 이상으로 분배하여 공급하는 단계;를 포함할 수 있다.Preferably, the step of treating the boil-off gas includes: compressing the boil-off gas to a pressure required by the engine; A re-liquefaction step of re-liquefying the compressed boil-off gas and returning it to the liquefied gas storage tank; And it may include distributing and supplying the compressed boil-off gas to one or more of the step of supplying the fuel, the step of reliquefaction, and the step of generating the hydrogen.
바람직하게는, 상기 수소를 생성하는 단계는, 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 폐열을 공급하는 단계; 및 상기 배기가스의 폐열을 보조하는 수단으로서, 상기 증발가스를 연소시켜 연소가스를 생성하고, 연소가스의 연소열을 공급하는 연소단계;를 포함할 수 있다.Preferably, the step of generating hydrogen includes: supplying waste heat of exhaust gas discharged from the engine; And as a means for assisting the waste heat of the exhaust gas, it may include a combustion step of burning the boil-off gas to generate combustion gas and supplying combustion heat of the combustion gas.
바람직하게는, 상기 유량을 제어하는 단계는, 상기 연료로 공급하는 단계로 공급하는 증발가스의 압력 변화을 측정하는 압력 측정단계; 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 온도를 측정하는 온도 측정단계; 상기 압력 측정단계에서 측정한 측정값에 따라 상기 연소단계로 공급할 수 있는 증발가스의 유량을 산출하는 제1 신호단계; 상기 온도 측정단계에서 측정한 측정값에 따라, 상기 수소를 생성하는 단계로 공급하는 배기가스의 폐열에 보충해야 할 열량을 생산하기 위해 필요한 증발가스의 유량을 산출하는 제4 신호단계; 및 상기 제1 신호단계와 제4 신호단계에서 산출한 증발가스의 유량을 비교하여 상기 연소단계로 공급할 증발가스 유량을 결정하여 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.Preferably, the step of controlling the flow rate includes: a pressure measuring step of measuring a change in pressure of the boil-off gas supplied to the step of supplying the fuel; A temperature measurement step of measuring the temperature of exhaust gas discharged from the engine; A first signal step for calculating the flow rate of boil-off gas that can be supplied to the combustion step according to the measured value in the pressure measurement step; A fourth signal step for calculating the flow rate of boil-off gas necessary to produce the amount of heat to supplement the waste heat of the exhaust gas supplied to the hydrogen generating step, according to the measured value in the temperature measuring step; And it may include a step of comparing the flow rate of the boil-off gas calculated in the first signal step and the fourth signal step to determine and control the flow rate of the boil-off gas to be supplied to the combustion step.
바람직하게는, 상기 유량을 제어하는 단계는, 상기 연료로 공급하는 단계로 공급하는 증발가스의 압력 변화를 측정하는 압력 측정단계; 상기 압력 측정단계에서 측정한 측정값에 따라 상기 재액화 단계로 공급할 증발가스의 유량을 산출하는 제2 신호단계; 및 상기 압력 측정단계에서 측정한 측정값에 따라 상기 수소를 생성하는 단계로 공급할 증발가스의 유량을 산출하는 제3 신호단계;를 포함할 수 있다. Preferably, the step of controlling the flow rate includes: a pressure measuring step of measuring a change in pressure of the boil-off gas supplied to the step of supplying the fuel; A second signal step for calculating the flow rate of boil-off gas to be supplied to the reliquefaction step according to the measured value in the pressure measurement step; And a third signal step of calculating the flow rate of the boil-off gas to be supplied to the hydrogen generating step according to the measured value in the pressure measuring step.
본 발명에 따른 액화가스 운반선의 압력 제어 시스템 및 방법은, 액화가스를 하역하는 동안 선박이 정박하고 있는 터미널에 이동식 개질장치 유닛(mobile reforming system unit)을 구비해두거나, 또는 터미널에 개질장치를 탑재한 개질 전용 바지선을 정박해두고, 액화가스 운반선이 터미널에 정박하는 동안 연결하여, 액화가스 운반선에서 처리할 수 있는 용량을 초과하는 양만큼의 증발가스를 개질하여 청정 에너지원인 수소를 생성할 수 있다. The pressure control system and method of a liquefied gas carrier according to the present invention includes equipping a mobile reforming system unit at the terminal where the ship is anchored while unloading liquefied gas, or mounting a reforming device at the terminal. By anchoring a barge dedicated to reforming and connecting it to a liquefied gas carrier while it is docked at the terminal, an amount of boil-off gas exceeding the capacity that can be handled by the liquefied gas carrier can be reformed to generate hydrogen, a clean energy source. .
종래의 이동식 개질장치는, 엔진의 부하 변동에 대해, 개질기 연소 챔버의 온도에 따라 연소기(버너)가 수직으로 이동하는 장치를 포함하여, 버너의 이동을 통해 개질기에 공급되는 열량을 제어하는 것만이 가능하였다. The conventional mobile reformer includes a device in which the combustor (burner) moves vertically according to the temperature of the reformer combustion chamber in response to changes in engine load, and only controls the amount of heat supplied to the reformer through movement of the burner. It was possible.
그러나 본 발명에 따르면, 엔진의 부하 변동에 따라 재액화부 및 개질장치로 공급되는 증발가스의 유량 변동(즉, 부하 변동(load variation))이 발생하더라도, 시스템 전체의 압력을 안정적으로 제어할 수 있으며, 엔진, 재액화부, 개질장치, 연소기 등 각 증발가스 소비처로 공급되는 증발가스의 유량을 최적화할 수 있다.However, according to the present invention, even if the flow rate of the boil-off gas supplied to the reliquefaction unit and the reformer (i.e., load variation) changes due to changes in the load of the engine, the pressure of the entire system can be stably controlled. , the flow rate of boil-off gas supplied to each boil-off gas consumer, such as the engine, reliquefaction unit, reformer, and combustor, can be optimized.
특히, 엔진의 배기가스 온도와 엔진 상류의 압력을 고려하여, 최적 유량의 증발가스가 개질기 및 연소기에 공급되도록 함으로써, 엔진의 초기 가동이나 엔진의 트립, 부하 변동이 발생하는 비정상 상태에서도 안정적으로 시스템을 운전할 수 있다. In particular, by considering the engine exhaust gas temperature and the pressure upstream of the engine, the optimal flow rate of evaporative gas is supplied to the reformer and combustor, so that the system is stable even under abnormal conditions such as initial operation of the engine, engine trip, or load fluctuation. can drive.
또한, 개질장치에서 요구하는 열량이 배기가스의 열량만으로 부족한 경우에는, 재기화 가스를 연소시켜 부족한 열량을 보충해줄 수 있고, 부족한 열량을 생성하기 위하여, 엔진의 배기가스 온도와 엔진 상류의 압력을 고려하여 최적 유량의 증발가스가 연소열 생성에 사용될 수 있도록 한다. In addition, if the amount of heat required by the reformer is insufficient from the heat of the exhaust gas alone, the insufficient amount of heat can be compensated for by burning regasification gas. In order to generate the insufficient amount of heat, the temperature of the exhaust gas of the engine and the pressure upstream of the engine can be adjusted. Considering this, ensure that the optimal flow rate of evaporative gas can be used to generate combustion heat.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 운반선의 압력 제어 시스템의 구성을 간략하게 도시한 도면이다. Figure 1 is a diagram briefly illustrating the configuration of a pressure control system for a liquefied gas carrier 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 실시예를 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 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 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. 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. 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.
후술하는 본 발명의 실시예에서 액화가스는, LNG(Liquefied Natural Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등 탄화수소계열일 수 있고 또한 수소를 포함하는 화합물, 예를 들어 암모니아(NH3) 등의 액화가스일 수 있다. 후술하는 실시예에서 액화가스는 LNG인 것을 예로 들어 설명하기로 한다.In the embodiments of the present invention described later, the liquefied gas is LNG (Liquefied Natural Gas), LEG (Liquefied Ethane Gas), LPG (Liquefied Petroleum Gas), Liquefied Ethylene Gas, and Liquefied Propylene Gas. It may be a hydrocarbon series or a compound containing hydrogen, for example, a liquefied gas such as ammonia (NH 3 ). In the embodiments described later, the liquefied gas will be LNG as an example.
또한, 후술하는 본 발명의 실시예들에서 선박은, 액화가스를 저장하는 저장탱크가 마련되는 모든 종류의 선박일 수 있다. 대표적으로 LNG 운반선(LNG Carrier), 액체수소 운반선, LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading), LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit)와 같이 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물도 포함될 수 있다. Additionally, in the embodiments of the present invention described later, the ship may be any type of ship provided with a storage tank for storing liquefied gas. Representative examples include ships with self-propulsion capabilities such as LNG carriers, liquid hydrogen carriers, and LNG RVs (Regasification Vessels), as well as LNG FPSOs (Floating Production Storage Offloading) and LNG FSRUs (Floating Storage Regasification Units). Marine structures that do not have capabilities but are floating at sea may also be included.
또한, 후술하는 본 발명의 일 실시예에 있어서 선박은, 액화가스 및 액화가스에서 발생하는 증발가스를 연료로 사용할 수 있는 엔진이 설치되거나 액화가스 또는 증발가스를 선내 기관의 연료로 사용하는 모든 종류의 액화가스 연료 선박(LFS; Liquefied gas Fueled Ship)일 수 있다. In addition, in an embodiment of the present invention described later, the ship is equipped with an engine that can use liquefied gas and boil-off gas generated from the liquefied gas as fuel, or is equipped with any type of engine that uses liquefied gas or boil-off gas as fuel for the ship's engine. It may be a liquefied gas fueled ship (LFS).
이하, 본 발명을 설명하는데 있어서 선박은, LNG를 엔진의 연료로 사용할 수 있는 LNG 운반선인 것을 예로 들어 설명하기로 한다. Hereinafter, in explaining the present invention, an LNG carrier that can use LNG as engine fuel will be described as an example.
또한, 후술하는 본 발명의 일 실시예에 있어서 엔진은, MGO(Marine Gas Oil)와 같은 연료유와, LNG를 기화시켜 얻은 천연가스 또는 증발가스를 선택적으로 연료로서 사용할 수 있고, 필요에 따라서는 연료유와 천연가스 또는 증발가스를 혼합하여 연료로 사용할 수 있는 이중연료 엔진일 수 있다. In addition, in an embodiment of the present invention described later, the engine can selectively use fuel oil such as MGO (Marine Gas Oil) and natural gas or boil-off gas obtained by vaporizing LNG as fuel, and if necessary, It may be a dual-fuel engine that can be used as fuel by mixing fuel oil and natural gas or boil-off gas.
이중연료 엔진은, 고압가스 분사엔진, 중압가스 분사엔진 및 저압가스 분사엔진 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. The dual fuel engine may include any one or more of a high-pressure gas injection engine, a medium-pressure gas injection engine, and a low-pressure gas injection engine.
고압가스 분사엔진은 약 100 bar 내지 400 bar, 또는 약 150 bar 이상, 바람직하게는 약 300 bar의 가스 연료를 사용하는 엔진, 예를 들어 ME-GI 엔진인 것을 예로 들어 설명한다. 또한, 중압가스 분사엔진은 약 10 bar 내지 20 bar, 바람직하게는 약 16 bar의 가스 연료를 사용하는 엔진, 예를 들어 X-DF 엔진일 수 있으며, 저압가스 분사엔진은 약 5 bar 내지 10 bar, 바람직하게는 약 6.5 bar의 가스 연료를 사용하는 엔진, 예를 들어 DF 엔진이나 DFDG 엔진, 또는 DFGE 엔진 등일 수 있다. The high-pressure gas injection engine will be described as an engine using gas fuel of about 100 bar to 400 bar, or about 150 bar or more, preferably about 300 bar, for example, a ME-GI engine. In addition, the medium pressure gas injection engine may be an engine using gas fuel of about 10 bar to 20 bar, preferably about 16 bar, for example, an X-DF engine, and the low pressure gas injection engine may be an engine using gas fuel of about 5 bar to 10 bar. , preferably an engine using gaseous fuel at about 6.5 bar, for example, a DF engine, a DFDG engine, or a DFGE engine.
후술하는 본 발명의 일 실시예에서 엔진은 추진용 메인엔진과 발전용 엔진을 포함하며, 추진용 메인엔진으로는 ME-GI 엔진이 적용되고 발전용 엔진으로는 DFGE가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.In an embodiment of the present invention described later, the engine includes a main engine for propulsion and an engine for power generation, and the ME-GI engine is applied as the main engine for propulsion and the DFGE is applied as an engine for power generation. Do this.
이하, 도 1을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 운반선의 압력 제어 시스템 및 방법을 설명한다. Hereinafter, with reference to FIG. 1, a pressure control system and method for a liquefied gas carrier according to an embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 운반선의 압력 제어 시스템은, 하나 이상 마련되며 화물로서 LNG를 저장하는 LNG 저장탱크(100)와, LNG를 연료로 사용하는 엔진(120)과, 엔진(120)으로부터 배기가스를 대기 중으로 방출시키는 배기가스 라인(EL)과, LNG 저장탱크(100)로부터 배출되는 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)를 유효 에너지로서 회수하여 처리하는 증발가스 처리부를 포함한다. The pressure control system of a liquefied gas carrier according to an embodiment of the present invention is provided with one or more
본 실시예의 증발가스 처리부는, 증발가스를 엔진(120)에서 요구하는 압력으로 압축하여 엔진(120)에 공급하는 압축기(110)와, 증발가스를 재액화시켜 LNG 저장탱크(100)로 회수하는 재액화부(200)와, 증발가스를 개질하여 수소를 생성하는 이동식 개질부(500)를 포함한다. The boil-off gas processing unit of this embodiment includes a
본 실시예의 LNG 저장탱크(100), 엔진(120), 압축기(110), 재액화부(200) 및 후술하는 제어수단들은 본 실시예에 따른 액화가스 운반선에 탑재되는 것일 수 있고, 이동식 개질부(500)는 액화가스 운반선이 정박하는 터미널에 구비되거나, 또는 액화가스 운반선이 계류하는 해상이나 터미널 근처로 이동가능한 바지선에 구비된 것일 수 있다. The
즉, 본 실시예에 따른 이동식 개질부(500)는, 본 실시예에 따른 액화가스 운반선과 연결할 수 있는 다수의 연결부를 가지고, 본 실시예에 따른 액화가스 운반선은 이동식 개질부(500)와 연결할 수 있는 다수의 연결부를 가지며, 액화가스 운반선이 계류 또는 정박할 때 액화가스 운반선의 연결부와 이동식 개질부(500)의 연결부가 상호 연결되어 액화가스 운반선에서 발생하는 증발가스의 처리를 이동식 개질부(500)에서 지원해줄 수 있다. That is, the mobile reforming
본 실시예에서는 액화가스 운반선과 이동식 개질부(500)가 연결된 상태를 기준으로 설명하기로 한다. 따라서, 액화가스 운반선은 정박 또는 계류한 상태로서 추진용 메인엔진은 작동하지 않고 발전용 엔진만 작동하는 상태로서, 이하 엔진(120)이라 함은 발전용 엔진을 의미하는 것이다. In this embodiment, the description will be based on the state in which the liquefied gas carrier and the
본 실시예에 따르면, LNG 저장탱크(100)로부터 배출되는 증발가스가 압축기(110)로 공급되도록 LNG 저장탱크(100)와 압축기(110)를 연결하는 증발가스 라인(BL)과, 압축기(110)에서 압축된 압축 증발가스가 엔진(120)으로 공급되도록 압축기(110)와 엔진(120)을 연결하는 연료 공급라인(FL)과, 압축기(110)에서 압축된 압축 증발가스가 재액화부(200)로 공급되도록 압축기(110)와 재액화부(200)를 연결하는 재액화 라인(LL)과, 압축기(110)에서 압축된 압축 증발가스가 이동식 개질부(500)로 공급되도록 압축기(110)와 이동식 개질부(500)를 연결하는 개질라인(RL) 및 연소라인(CL)을 포함한다. According to this embodiment, the boil-off gas line (BL) connecting the
본 실시예의 증발가스는 증발가스 라인(BL)을 통해 LNG 저장탱크(100)로부터 배출되어 압축기(110)로 공급되고, 압축기(110)에서 압축된 후, 연료 공급라인(FL), 재액화 라인(LL), 개질라인(RL) 및 연소라인(CL) 중 어느 하나 이상의 라인으로 분기되어 공급되며, 각 라인으로 분기되어 공급되는 증발가스의 유량은 후술하는 제어수단에 의해 제어된다. In this embodiment, the boil-off gas is discharged from the
본 실시예의 재액화부(200)는, 압축기(110)에서 압축된 압축 증발가스를 증발가스 라인(BL)을 통해 LNG 저장탱크(100)로부터 압축기(110)로 공급되는 압축 전 증발가스와의 열교환에 의해 냉각시키는 열교환기(210)와, 열교환기(210)에서 냉각된 압축 증발가스를 기액분리하는 분리기(220)를 더 포함한다. The
또한, 재액화부(200)는 열교환기(210)에서 냉각된 압축 증발가스를 팽창시켜 과냉각시키는 재액 유량 조절밸브(230)를 더 포함할 수 있다. 재액 유량 조절밸브(230)는 줄-톰슨 밸브로서, 줄-톰슨 효과에 의해 압축 증발가스를 팽창시켜 압력을 낮춤과 동시에 온도도 낮아지게 할 수 있다. In addition, the
재액 유량 조절밸브(230)는 후술하는 제어수단의 일부로서, 엔진(120)으로 유입되는 증발가스의 유량, 즉 재액화부(200)로 유입되는 유량 변화에 따라 재액 유량 조절밸브(230)의 개도율이 제어되어 재액화 유량이 조절될 수 있다. The ash flow
재액 유량 조절밸브(230)는 열교환기(210)와 분리기(220) 사이에 배치된다. 따라서, 분리기(220)는 재액 유량 조절밸브(230)에 의해 과냉각된 증발가스를 기액분리할 수 있다. The liquid
열교환기(210)에서 열교환하면서 냉각된 압축 증발가스는 재액화 라인(LL)을 통해 분리기(220)로 공급되고, 열교환기(210)에서 열교환에 의해 압축 증발가스를 냉각시키면서 냉열이 회수되어 온도가 상승한 압축 전 증발가스는 증발가스 라인(BL)을 통해 압축기(110)로 공급된다. The compressed boil-off gas cooled while exchanging heat in the
분리기(220)에서 기액분리된 액체 상태의 재액화 증발가스는 재액화 라인(LL)을 통해 LNG 저장탱크(100)로 회수될 수 있고, 분리기(220)에서 기액분리된 기체 상태의 미응축 증발가스는 분리기(220)와 열교환기(210) 상류의 증발가스 라인(BL)을 연결하는 플래시 가스 라인(LL1)을 통해 열교환기(210)로 공급되는 압축 전 증발가스 흐름에 합류될 수 있다.The re-liquefied evaporation gas in the liquid state separated from the gas-liquid in the
본 실시예의 이동식 개질부(500)는, 일단에 액화가스 운반선의 개질라인(RL)과 탈부착가능한 연결부가 구비되는 수소라인(HL)과, 수소라인(HL)의 타단과 연결되며 수소라인(HL)을 통해 이송받은 증발가스를 개질(reforming)하여 개질반응에 의해 수소를 생성하는 개질기(510)와, 개질기(510)로부터 배출되는 개질반응의 생성물로부터 수소 기체만을 선택적으로 분리하는 흡착기(520)와, 흡착기(520)에서 분리된 수소를 저장하는 수소 저장용기(530)와, 개질기(510)로 개질반응에 필요한 열에너지를 공급해주는 연소기(540)를 포함한다.The
본 실시예의 흡착기(520)는, PSA(Pressure Swing Adsoprtion) 방식 또는 TSA(Temperature Swing Adsorption) 방식으로 개질반응물로부터 수소 기체를 분리하는 장치일 수 있다. The
본 실시예의 연소기(540)는, 공기라인(AL)을 통해 공급받은 공기와, 액화가스 운반선으로부터 공급받은 증발가스의 연소반응에 의해 연소열을 생성한다. The
또한, 본 실시예에 따른 이동식 개질부(500)는, 일단에 액화가스 운반선의 배기가스 라인(EL)으로부터 분기되는 배기가스 분기라인(EL1)과 탈부착이 가능한 연결부가 마련되고, 타단은 개질기(510)와 연결되어 배기가스 분기라인(EL1)을 통해 이송받은 배기가스의 폐열을 개질기(510)로 공급하는 제1 열원라인(ML1)과, 일단에 액화가스 운반선의 연소라인(CL)과 탈부착이 가능한 연결부가 마련되고, 타단은 연소기(540)와 연결되어 연소라인(CL)을 통해 이송받은 증발가스를 연소기(540)의 연료로서 공급하며, 개질기(510)까지 연장되어 연소기(540)에서 생성된 연소가스의 연소열을 개질기(510)로 공급하는 제2 열원라인(ML2)을 더 포함한다. In addition, the
즉, 본 실시예의 개질기(510)는, 연소기(540)에서 생성된 연소열 및 엔진(120)의 배기가스 폐열 중 어느 하나 이상의 열에너지를 공급받아 개질반응에 사용할 수 있다. That is, the
개질기(510)에서 개질반응에 필요한 열에너지로 사용되면서 온도가 낮아진 배기가스 또는 연소가스는 대기 중으로 방출될 수 있다. Exhaust gas or combustion gas whose temperature has been lowered as it is used as heat energy required for the reforming reaction in the
본 실시예의 개질기(510)는, 제1 열원라인(ML1)을 통해 공급받은 배기가스의 폐열을 우선적으로 사용하되, 엔진(120)의 부하가 낮은 경우 등 배기가스의 폐열이 개질반응에 충분하지 않을 경우, 연소기(540)로부터 연소가스를 공급받을 수 있으며, 연소가스가 배기가스의 부족한 열에너지를 보충할 수 있다. The
본 실시예의 연소기(540)는 개질기(510)에 열에너지를 공급하는 엔진(120)의 보조적인 수단으로서, 개질반응의 열에너지가 엔진(120)의 배기가스 폐열만으로 부족한 경우에만 작동할 수 있다. The
즉, 본 실시예에 따르면, 평상시에는 증발가스가 연소기(540)로는 공급되지 않고 엔진(120), 재액화부(200) 및 개질기(510)로 분배되어 공급되는데, 연소기(540)에서 증발가스 수요가 발생하게 되면 엔진(120)과 재액화부(200)로 공급되는 증발가스의 유량 변동 즉, 압력 변동이 일어나거나 적절한 유량이 공급되지 않아 장비의 트립이 발생할 가능성이 있다. That is, according to this embodiment, in normal times, boil-off gas is not supplied to the
따라서, 증발가스의 수요처인 엔진(120), 재액화부(200), 개질기(510) 및 연소기(540)의 부하 변동에 따라 압력 제어가 요구되며, 압력 변동을 최소화하기 위해서는 연소기(540)에서 증발가스의 수요가 발생하였을 때 연소기(540)에서 요구하는 최소 유량의 증발가스가 연소기(540)로 공급되도록 제어해야 한다. Therefore, pressure control is required according to load changes in the
본 실시예에 따르면, 증발가스 수요처의 부하 변동에 따른 시스템의 압력 변동을 안정적으로 제어하기 위한 제어수단을 더 포함한다. According to this embodiment, it further includes control means for stably controlling pressure fluctuations in the system according to load fluctuations of the boil-off gas demand source.
본 실시예의 제어수단은, 재액화 라인(LL)에 마련되며 개폐제어에 의해 재액화부(200)로 공급되는 증발가스의 유량을 조절할 수 있는 재액 유량 조절밸브(230)와, 개질라인(RL)에 마련되며 개폐제어에 의해 개질기(510)로 공급되는 증발가스의 유량을 조절할 수 있는 개질 유량 조절밸브(330)와, 연소라인(CL)에 마련되며 연소기(540)로 공급되는 증발가스의 유량을 조절할 수 있는 연소 유량 조절밸브(340)를 포함한다. The control means of this embodiment is provided in the re-liquefaction line (LL) and includes a re-liquefaction flow
또한, 본 실시예의 제어수단은, 연료 공급라인(FL)에 마련되며 엔진(120)으로 공급되는 증발가스의 압력 또는 압력 변화를 측정하는 압력 측정부(310)와, 배기가스 라인(EL)에 마련되며 엔진(120)으로부터 배출되는 배기가스의 온도를 측정하는 온도 측정부(320)를 더 포함한다. In addition, the control means of this embodiment is provided in the fuel supply line (FL) and includes a pressure measuring unit 310 that measures the pressure or pressure change of the evaporative gas supplied to the
본 실시예에 따르면, 압력 측정부(310)에서 측정한 측정값에 따라 엔진(120)에서 소모되는 증발가스의 유량 변동을 계측하고, 엔진(120)으로 공급되는 증발가스의 유량 변동에 따라 재액 유량 조절밸브(230), 개질 유량 조절밸브(330) 및 연소 유량 조절밸브(340)의 개도를 제어하여, 재액화부(200), 개질기(510) 및 연소기(540)로 공급하는 증발가스의 유량을 조절할 수 있다.According to this embodiment, the change in the flow rate of the boil-off gas consumed by the
또한, 본 실시예의 제어수단은, 압력 측정부(310)의 측정값에 따라 연소기(540)로 공급 가능한 증발가스의 유량을 연산하여 연소 유량 조절밸브(340)의 개도율 제어 신호를 생성하는 제1 신호부(410)와, 압력 측정부(310)의 측정값에 따라 재액화부(200)로 공급 가능한 증발가스의 유량을 연산하여 재액 유량 조절밸브(230)의 개도율 제어 신호를 생성하는 제2 신호부(420)와, 압력 측정부(310)의 압력 측정값에 따라 개질기(510)로 공급 가능한 증발가스의 유량을 연산하여 개질 유량 조절밸브(330)의 개도율 제어 신호를 연산하는 제3 신호부(430)를 포함한다. In addition, the control means of this embodiment calculates the flow rate of boil-off gas that can be supplied to the
또한, 본 실시예의 제어수단은, 온도 측정부(320)의 온도 측정값에 따라 연소기(540)로 공급해야 할 증발가스의 유량을 연산하여 연소 유량 조절밸브(340)의 개도율 제어 신호를 생성하는 제4 신호부(440)와, 제1 신호부(410) 및 제4 신호부(440)의 제어 신호를 수신하여 연소기(540)로 공급할 증발가스의 최적량을 연산하여 연소 유량 조절밸브(340)의 개도율을 제어하는 제어부(400)를 포함한다. In addition, the control means of this embodiment calculates the flow rate of the boil-off gas to be supplied to the
이와 같이 본 실시예의 제어부(400)는, 압력 측정부(310)에 의해 계측된 엔진(120)의 증발가스 소모량 변화를 기준으로, 연소기(540)에 공급할 수 있는 증발가스 유량을 계산하고, 온도 측정부(320)에 의해 측정한 배기가스의 온도 측정값을 기준으로 개질기(510)에서 배기가스의 폐열로 충족하지 못하는 열량을 추산하여, 연소기(540)로 공급해야 할 증발가스의 유량을 계산하여, 연소기(540)에 공급할 최적의 증발가스 유량을 계산하며, 그에 맞게 연소 유량 조절밸브(340)의 개도율을 제어한다. In this way, the
이와 같이 본 발명에 따르면, 액화가스 운반선의 계류 또는 정박 중에 이동식 개질부(500)를 이용하여 엔진(120) 및 재액화부(200)에서 처리할 수 있는 증발가스량을 초과하는 양만큼의 증발가스를 이용하여 수소를 생성할 수 있다. In this way, according to the present invention, while the liquefied gas carrier is moored or anchored, an amount of boil-off gas exceeding the amount of boil-off gas that can be processed by the
또한, 이동식 개질부(500)를 이용하여 수소를 생성하는 과정에서, 엔진(120)이나 개질기(510) 등 증발가스 수요처의 부하 변동에 따른 압력 변동으로 인하여 발생하는 장비의 트립 가능성 등의 문제점을 해결하기 위해 제어수단을 구비한다. In addition, in the process of generating hydrogen using the
제어수단을 이용하여 엔진(120), 재액화부(200), 개질기(510) 및 연소기(540)로 공급하는 증발가스의 양을 최적화함으로써, 원활한 엔진(120)의 운용을 가능하게 하고, 액화가스 운반선이 이동식 개질부(500)와 원활하게 연계(interface)할 수 있다. By optimizing the amount of boil-off gas supplied to the
특히, 상술한 제어수단 및 제어로직에 의해 시스템의 초기 가동이나 엔진(120)의 트립 발생시에도 안정적으로 시스템을 운용할 수 있다. In particular, the above-mentioned control means and control logic allow the system to be operated stably even during initial operation of the system or when a trip of the
또한, 엔진(120) 상류의 압력 측정값과, 엔진(120)의 배기가스 온도 측정값을 기준으로 제어부(400)를 활용하여 최적 유량의 증발가스를 연소기(540)에 공급할 수 있다. In addition, evaporative gas at an optimal flow rate can be supplied to the
또한, 엔진(120) 상류에서 압력 또는 압력 변화를 측정하여 측정값을 기준으로 엔진(120)으로 공급되는 증발가스 유량 변화에 따fms 개질 유량 조절밸브(330)의 개도율을 제어함으로써 개질기(510)로 공급되는 증발가스의 유량 및 압력을 조절하고, 개질기(510)로 공급되는 증발가스의 유량 변동에 따라 재액 유량 조절밸브(230)의 개도율을 제어하여 엔진(120)의 트립을 방지할 수 있다. In addition, the pressure or pressure change upstream 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.
100 : LNG 저장탱크 BL : 증발가스 라인
110 : 압축기 FL : 연료 공급라인
120 : 엔진 LL : 재액화 라인
200 : 재액화부 LL1 : 플래시 가스 라인
210 : 열교환기 RL : 개질라인
220 : 분리기 CL : 연소라인
230 : 재액 유량 조절밸브 EL : 배기가스 라인
310 : 압력 측정부 EL1 : 배기가스 분기라인
320 : 온도 측정부 HL : 수소 라인
330 : 개질 유량 조절밸브 ML1 : 제1 열원라인
340 : 연소 유량 조절밸브 ML2 : 제2 열원라인
400 : 제어부 AL : 공기 라인
410 : 제1 신호부
420 : 제2 신호부
430 : 제3 신호부
440 : 제4 신호부
500 : 이동식 개질부
510 : 개질기
520 : 흡착기
530 : 수소 저장용기
540 : 연소기(버너)100: LNG storage tank BL: Boil-off gas line
110: Compressor FL: Fuel supply line
120: Engine LL: Reliquefaction line
200: Reliquefaction unit LL1: Flash gas line
210: Heat exchanger RL: Reforming line
220: Separator CL: Combustion line
230: Ash liquid flow control valve EL: Exhaust gas line
310: Pressure measuring unit EL1: Exhaust gas branch line
320: Temperature measuring unit HL: Hydrogen line
330: Reforming flow control valve ML1: First heat source line
340: Combustion flow control valve ML2: Second heat source line
400: Control unit AL: Air line
410: 1st signal unit
420: 2nd signal unit
430: Third signal unit
440: 4th signal unit
500: Mobile reformer
510: reformer
520: adsorber
530: Hydrogen storage container
540: Combustor (burner)
Claims (11)
상기 액화가스 저장탱크에서 생성된 증발가스를 연료로 사용하는 엔진을 포함하여 상기 액화가스 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 처리하는 증발가스 처리부;를 포함하는 액화가스 운반선에 있어서,
상기 액화가스 운반선과 탈부착이 가능한 연결부를 가지며, 상기 증발가스를 개질하여 수소를 생성하는 이동식 개질부; 및
상기 액화가스 운반선에 마련되며, 상기 증발가스 처리부로 공급되는 증발가스의 압력 변화를 감지하고, 상기 이동식 개질부로 공급되는 증발가스의 유량을 제어하는 제어수단;을 포함하고,
상기 제어수단은,
상기 이동식 개질부로 공급되는 증발가스의 유량을 조절할 수 있는 연소 유량 조절밸브;
상기 엔진으로 공급되는 증발가스의 압력 변화를 측정하는 압력 측정부;
상기 압력 측정부의 측정값에 따라 상기 이동식 개질부로 공급 가능한 증발가스의 유량을 산출하고, 상기 연소 유량 조절밸브의 개도율 제어 신호를 생성하는 제1 신호부;
상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 온도를 측정하는 온도 측정부;
상기 온도 측정부의 측정값에 따라 상기 이동식 개질부에 보충할 열량을 생산하기 위해 필요한 증발가스의 유량을 산출하고, 상기 연소 유량 조절밸브의 개도율 제어 신호를 생성하는 제4 신호부; 및
상기 제1 신호부와 제4 신호부의 개도율 제어 신호를 비교하여 상기 연소 유량 조절밸브의 개도율을 결정하여 제어하는 제어부;를 포함하는, 액화가스 운반선의 압력 제어 시스템. One or more liquefied gas storage tanks provided to store liquefied gas;
In a liquefied gas carrier including an engine that uses the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank as fuel, and a boil-off gas processing unit that processes the boil-off gas discharged from the liquefied gas storage tank,
A movable reformer having a detachable connection to the liquefied gas carrier and generating hydrogen by reforming the boil-off gas; and
A control means provided on the liquefied gas carrier, detecting a change in the pressure of the boil-off gas supplied to the boil-off gas treatment unit, and controlling the flow rate of the boil-off gas supplied to the mobile reformer;
The control means is,
A combustion flow rate control valve capable of controlling the flow rate of boil-off gas supplied to the mobile reformer;
a pressure measuring unit that measures pressure changes in evaporative gas supplied to the engine;
a first signal unit that calculates a flow rate of boil-off gas that can be supplied to the mobile reformer according to the measured value of the pressure measurement unit and generates an opening rate control signal of the combustion flow rate control valve;
a temperature measuring unit that measures the temperature of exhaust gas discharged from the engine;
a fourth signal unit that calculates a flow rate of boil-off gas necessary to produce heat to be replenished in the mobile reformer according to the measured value of the temperature measurement unit and generates an opening rate control signal of the combustion flow rate control valve; and
A control unit that determines and controls the opening rate of the combustion flow control valve by comparing the opening rate control signals of the first signal section and the fourth signal section.
상기 증발가스 처리부는,
증발가스를 상기 엔진에서 요구하는 압력으로 압축하여 공급하는 압축기; 및
증발가스를 재액화시켜 상기 액화가스 저장탱크로 회수하는 재액화부;를 포함하고,
상기 제어수단은,
상기 압축기에서 압축된 압축 증발가스를 상기 엔진, 재액화부 및 이동식 개질부 중 어느 하나 이상으로 분배공급하는 제어부;를 포함하는, 액화가스 운반선의 압력 제어 시스템. In claim 1,
The evaporation gas processing unit,
A compressor that compresses and supplies evaporative gas to the pressure required by the engine; and
It includes a re-liquefaction unit that re-liquefies the boil-off gas and returns it to the liquefied gas storage tank,
The control means is,
A pressure control system for a liquefied gas carrier comprising: a control unit that distributes and supplies the compressed boil-off gas compressed in the compressor to one or more of the engine, the re-liquefaction unit, and the mobile reformer.
상기 이동식 개질부는,
상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스 폐열을 회수하고 상기 증발가스를 개질반응시켜 수소를 생성하는 개질기; 및
상기 배기가스 폐열을 보조하는 수단으로서, 상기 증발가스를 연소시켜 연소가스를 생성하고, 상기 연소가스의 연소열을 개질기로 공급하는 연소기;를 포함하는, 액화가스 운반선의 압력 제어 시스템. In claim 1,
The mobile reforming unit,
A reformer that recovers waste heat from exhaust gas discharged from the engine and generates hydrogen by reforming the boil-off gas; and
As a means for assisting the exhaust gas waste heat, a combustor that burns the boil-off gas to generate combustion gas and supplies combustion heat of the combustion gas to a reformer. A pressure control system for a liquefied gas carrier.
상기 제어수단은,
상기 재액화부로 공급되는 증발가스의 유량을 조절하는 재액 유량 조절밸브;
상기 엔진으로 공급되는 증발가스의 압력 변화를 측정하는 압력 측정부; 및
상기 압력 측정부의 측정값에 따라 상기 재액화부로 공급할 증발가스의 유량을 산출하고, 상기 재액 유량 조절밸브의 개도율 제어 신호를 생성하는 제2 신호부;를 포함하는, 액화가스 운반선의 압력 제어 시스템.In claim 2,
The control means is,
A re-liquid flow rate control valve that controls the flow rate of boil-off gas supplied to the re-liquefaction unit;
a pressure measuring unit that measures pressure changes in evaporative gas supplied to the engine; and
A pressure control system for a liquefied gas carrier, including a second signal unit that calculates the flow rate of boil-off gas to be supplied to the re-liquefaction unit according to the measured value of the pressure measurement unit and generates an opening rate control signal of the re-liquefaction flow rate control valve. .
상기 제어수단은,
상기 개질기로 공급되는 증발가스의 유량을 조절하는 개질 유량 조절밸브;
상기 엔진으로 공급되는 증발가스의 압력 변화를 측정하는 압력 측정부; 및
상기 압력 측정부의 측정값에 따라 상기 개질기로 공급할 증발가스의 유량을 산출하고, 상기 개질 유량 조절밸브의 개도율 제어 신호를 연산하는 제3 신호부;를 포함하는, 액화가스 운반선의 압력 제어 시스템.In claim 3,
The control means is,
A reforming flow rate control valve that controls the flow rate of boil-off gas supplied to the reformer;
a pressure measuring unit that measures pressure changes in evaporative gas supplied to the engine; and
A pressure control system for a liquefied gas carrier comprising; a third signal unit that calculates the flow rate of boil-off gas to be supplied to the reformer according to the measured value of the pressure measurement unit and calculates an opening rate control signal of the reforming flow rate control valve.
상기 증발가스를 처리하는 단계는,
상기 증발가스를 엔진의 연료로 공급하는 단계;
상기 액화가스 저장탱크 및 엔진이 마련되는 액화가스 운반선에 연결된 이동식 개질부에 상기 증발가스를 공급하여, 개질반응에 의해 수소를 생성하는 단계;
상기 연료로 공급하는 단계에서 상기 엔진으로 공급되는 증발가스의 압력 변화를 측정하는 단계; 및
상기 압력 변화를 측정하는 단계에서 측정한 압력 변화에 따라 상기 이동식 개질부로 공급하는 증발가스의 유량을 제어하는 단계;를 포함하고,
상기 유량을 제어하는 단계는,
상기 연료로 공급하는 단계로 공급하는 증발가스의 압력 변화를 측정하는 압력 측정단계;
상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 온도를 측정하는 온도 측정단계;
상기 압력 측정단계에서 측정한 측정값에 따라 상기 수소를 생성하는 단계로 공급할 수 있는 증발가스의 유량을 산출하는 제1 신호단계;
상기 온도 측정단계에서 측정한 측정값에 따라, 상기 수소를 생성하는 단계로 공급하는 배기가스의 폐열에 보충해야 할 열량을 생산하기 위해 필요한 증발가스의 유량을 산출하는 제4 신호단계; 및
상기 제1 신호단계와 제4 신호단계에서 산출한 증발가스의 유량을 비교하여 상기 수소를 생성하는 단계로 공급할 증발가스 유량을 결정하여 제어하는 단계;를 더 포함하는, 액화가스 운반선의 압력 제어 방법. It includes the step of treating boil-off gas discharged from the liquefied gas storage tank,
The step of processing the boil-off gas is,
Supplying the evaporative gas as fuel for the engine;
supplying the boil-off gas to a mobile reformer connected to a liquefied gas carrier equipped with the liquefied gas storage tank and an engine, thereby producing hydrogen through a reforming reaction;
Measuring the pressure change of evaporative gas supplied to the engine in the step of supplying the fuel; and
Comprising: controlling the flow rate of boil-off gas supplied to the mobile reformer according to the pressure change measured in the step of measuring the pressure change,
The step of controlling the flow rate is,
A pressure measuring step of measuring the pressure change of the boil-off gas supplied to the step of supplying the fuel;
A temperature measurement step of measuring the temperature of exhaust gas discharged from the engine;
A first signal step for calculating the flow rate of boil-off gas that can be supplied to the hydrogen generating step according to the measured value in the pressure measuring step;
A fourth signal step for calculating the flow rate of boil-off gas necessary to produce the amount of heat to supplement the waste heat of the exhaust gas supplied to the hydrogen generating step, according to the measured value in the temperature measuring step; and
A pressure control method of a liquefied gas carrier further comprising; comparing the flow rate of the boil-off gas calculated in the first signal step and the fourth signal step to determine and control the flow rate of the boil-off gas to be supplied to the hydrogen generating step. .
상기 증발가스를 처리하는 단계는,
상기 증발가스를 엔진에서 요구하는 압력으로 압축하는 단계;
상기 압축된 증발가스를 재액화시켜 상기 액화가스 저장탱크로 회수하는 재액화 단계; 및
상기 압축된 증발가스를, 상기 연료로 공급하는 단계, 재액화 단계 및 상기 수소를 생성하는 단계 중 어느 하나 이상으로 분배하여 공급하는 단계;를 포함하는, 액화가스 운반선의 압력 제어 방법. In claim 7,
The step of processing the boil-off gas is,
Compressing the evaporative gas to the pressure required by the engine;
A re-liquefaction step of re-liquefying the compressed boil-off gas and returning it to the liquefied gas storage tank; and
A method of controlling the pressure of a liquefied gas carrier comprising: distributing and supplying the compressed boil-off gas to one or more of the step of supplying the fuel, the step of re-liquefaction, and the step of generating the hydrogen.
상기 수소를 생성하는 단계는,
상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 폐열을 공급하는 단계; 및
상기 배기가스의 폐열을 보조하는 수단으로서, 상기 증발가스를 연소시켜 연소가스를 생성하고, 연소가스의 연소열을 공급하는 연소단계;를 포함하는, 액화가스 운반선의 압력 제어 방법.In claim 7,
The step of generating hydrogen is,
supplying waste heat from exhaust gas discharged from the engine; and
As a means of assisting the waste heat of the exhaust gas, a combustion step of burning the boil-off gas to generate combustion gas and supplying combustion heat of the combustion gas; A pressure control method of a liquefied gas carrier comprising a.
상기 유량을 제어하는 단계는,
상기 연료로 공급하는 단계로 공급하는 증발가스의 압력 변화를 측정하는 압력 측정단계;
상기 압력 측정단계에서 측정한 측정값에 따라 상기 재액화 단계로 공급할 증발가스의 유량을 산출하는 제2 신호단계; 및
상기 압력 측정단계에서 측정한 측정값에 따라 상기 수소를 생성하는 단계로 공급할 증발가스의 유량을 산출하는 제3 신호단계;를 포함하는, 액화가스 운반선의 압력 제어 방법.In claim 8,
The step of controlling the flow rate is,
A pressure measuring step of measuring the pressure change of the boil-off gas supplied to the step of supplying the fuel;
A second signal step for calculating the flow rate of boil-off gas to be supplied to the reliquefaction step according to the measured value in the pressure measurement step; and
A third signal step of calculating the flow rate of boil-off gas to be supplied to the hydrogen generating step according to the measured value in the pressure measuring step. A method of controlling the pressure of a liquefied gas carrier comprising a.
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KR1020220107777A KR102670766B1 (en) | 2022-08-26 | System and Method for Controlling Pressure of Liquefied Gas Carrier |
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KR20240029679A KR20240029679A (en) | 2024-03-06 |
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