KR200436336Y1 - Pressure control system for dual fuel engine of a ship for transporting liquefied gas - Google Patents
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Abstract
본 고안은 LNG(액화천연가스)를 운반하는 선박에 설치되어 액화가스의 저장탱크로부터 발생하는 BOG(Boil-off gas) 및 액화가스를 강제로 증발시킨 증발가스를 선박의 주연료가 되는 중유와 함께 엔진의 연료로 교대 사용할 수 있도록 한 DF 엔진(Dual fuel engine: 이중연료엔진)에 있어, BOG 및 증발가스를 DF 엔진으로 공급하는 배관상에 버퍼탱크를 설치하여 DF 엔진으로 공급되는 연료의 압력을 연소에 가장 적합한 5.1±0.2 bar의 범위내로 일정하게 조정시킬 수 있도록 함으로서, 가스운반용 선박의 운항시 보다 안정적인 엔진 작동을 보장할 수 있도록 함과 동시에 엔진의 작동에 따른 에너지의 낭비와 엔진 결함을 최소화시킬 수 있도록 한 가스운반선의 이중연료엔진용 압력보상시스템에 관한 것이다.The present invention is installed on a ship carrying LNG (liquefied natural gas) and the heavy oil that is the main fuel of the vessel and the boil-off gas (BOG) and liquefied gas forcibly evaporated from the storage tank of the liquefied gas In dual fuel engine (DDF) engine, which can be used as fuel for engine, the pressure of fuel supplied to DF engine by installing buffer tank on pipe to supply BOG and evaporative gas to DF engine Can be adjusted to within the range of 5.1 ± 0.2 bar, which is most suitable for combustion, to ensure more stable engine operation during operation of gas transport vessels, while at the same time avoiding waste of energy and engine defects caused by engine operation. It relates to a pressure compensation system for dual fuel engines in gas carriers that can be minimized.
이를 위하여 본 고안은, LNG(액화천연가스)가 저장되는 저장탱크(1)의 내부에는 액화가스(2)의 공급펌프(4)가 설치되고, 상기 공급펌프(4)로부터 연장되는 공급라인(5)이 강제증발기(8)를 거쳐 가스히터(15)와 연결 설치되며, 상기 저장탱크(1)의 상단부에 구비된 BOG(Boil-off gas) 탱크(3)로부터 연장되는 배출라인(12)이 2단 저용량 압축기(13)를 거쳐 상기 공급라인(5)과 함께 가스히터(15)와 연결 설치되고, 상기 가스히터(15)로부터 배출된 연료가 연료공급라인(18) 및 연료분배라인(24)을 거쳐 가스운반선용 DF(Dual fuel: 이중 연료) 엔진(22)으로 공급되도록 한 시스템에 있어서, 상기 연료공급라인(18)과 연료분배라인(24)의 사이에는 가스히터(15)로부터 배출되는 연료의 압력을 5.1±0.2 bar의 범위내로 일정하게 조정시 키기 위한 버퍼탱크(Buffer tank)(19)가 설치되는 것을 특징으로 한다.To this end, the present invention, the supply pump 4 of the liquefied gas (2) is installed in the storage tank (1) in which LNG (liquefied natural gas) is stored, the supply line (extended from the supply pump 4 ( 5) is connected to the gas heater 15 via the forced evaporator (8), discharge line 12 extending from the BOG (Boil-off gas) tank (3) provided on the upper end of the storage tank (1) The two stage low capacity compressor 13 is connected to the gas heater 15 together with the supply line 5, and the fuel discharged from the gas heater 15 is supplied to the fuel supply line 18 and the fuel distribution line ( In a system configured to be supplied to a dual fuel (DF) engine 22 for a gas carrier via a gas heater 15, a gas heater 15 is disposed between the fuel supply line 18 and the fuel distribution line 24. Buffer tank (19) is installed to adjust the pressure of the discharged fuel within the range of 5.1 ± 0.2 bar constant It is done.
LNG, 가스운반선, 이중연료엔진(Dual fuel engine), 버퍼탱크 LNG, gas carriers, dual fuel engines, buffer tanks
Description
도 1은 가스운반선에 설치되는 종래의 연료공급시스템을 나타내는 배관도.1 is a piping diagram showing a conventional fuel supply system installed on a gas carrier.
도 2는 본 고안에 의한 가스운반선의 이중연료엔진용 압력보상시스템을 나타내는 배관도.2 is a piping diagram showing a pressure compensation system for a double fuel engine of a gas carrier according to the present invention.
도 3은 본 고안에 적용되는 버퍼탱크의 일실시예를 나타내는 측단면도.Figure 3 is a side cross-sectional view showing an embodiment of a buffer tank applied to the present invention.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
1 : 저장탱크 2 : 액화가스 3 : BOG 탱크1: storage tank 2: liquefied gas 3: BOG tank
4 : 공급펌프 5 : 공급라인 5a,16 : 리턴라인4: supply pump 5:
5b,16a : 리턴밸브 6 : 공급밸브 7 : 보조공급라인5b, 16a: Return valve 6: Supply valve 7: Auxiliary supply line
7a : 보조공급밸브 8 : 강제증발기 9 : 혼합기7a: auxiliary supply valve 8: forced evaporator 9: mixer
10 : 데미스터 11 : 온도센서 12 : 배출라인10: Demister 11: Temperature sensor 12: Discharge line
13 : 2단 저용량 압축기 14 : 메인밸브 15 : 가스히터13: 2-stage low capacity compressor 14: Main valve 15: Gas heater
17 : 기계실 18 : 연료공급라인 19 : 버퍼탱크17: machine room 18: fuel supply line 19: buffer tank
19a : 케이싱 19b : 스크린 19c : 압력조정판19a:
19d : 정압실 21 : 엔진실 22 : DF 엔진19d: Constant pressure chamber 21: Engine chamber 22: DF engine
23 : 연소기 24 : 연료분배라인 25 : 개폐밸브23: combustor 24: fuel distribution line 25: on-off valve
26 : 압력계 27 : 바이패스라인 27a : 바이패스밸브26
본 고안은 LNG(액화천연가스)를 운반하는 선박에 설치되어 액화가스의 저장탱크로부터 발생하는 BOG(Boil-off gas) 및 액화가스를 강제로 증발시킨 증발가스를 선박의 주연료가 되는 중유와 함께 엔진의 연료로 교대 사용할 수 있도록 한 DF 엔진(Dual fuel engine: 이중연료엔진)에 있어, BOG 및 증발가스를 DF 엔진으로 공급하는 배관상에 버퍼탱크를 설치하여 DF 엔진으로 공급되는 연료의 압력을 연소에 가장 적합한 5.1±0.2 bar의 범위내로 일정하게 조정시킬 수 있도록 함으로서, 가스운반용 선박의 운항시 보다 안정적인 엔진 작동을 보장할 수 있도록 함과 동시에 엔진의 작동에 따른 에너지의 낭비와 엔진 결함을 최소화시킬 수 있도록 한 가스운반선의 이중연료엔진용 압력보상시스템에 관한 것이다.The present invention is installed on a ship carrying LNG (liquefied natural gas) and the heavy oil that is the main fuel of the vessel and the boil-off gas (BOG) and liquefied gas forcibly evaporated from the storage tank of the liquefied gas In dual fuel engine (DDF) engine, which can be used as fuel for engine, the pressure of fuel supplied to DF engine by installing buffer tank on pipe to supply BOG and evaporative gas to DF engine Can be adjusted to within the range of 5.1 ± 0.2 bar, which is most suitable for combustion, to ensure more stable engine operation during operation of gas transport vessels, while at the same time avoiding waste of energy and engine defects caused by engine operation. It relates to a pressure compensation system for dual fuel engines in gas carriers that can be minimized.
일반적으로 LNG(액화천연가스)를 운반하는 가스운반선에 구비된 저장탱크의 경우, 모스형이나 메인브레인형과 같은 저장탱크의 형상에 관계없이 통상적으로 하루동안 개략 0.1% 내지 3%에 달하는 량의 LNG가 저장탱크를 싸고 있는 절연체를 통한 외부열의 유입 결과로 증발되며, 이러한 LNG 휘발가스(BOG: Boil-off gas)의 량이 많아질 경우 저장탱크 내부의 압력이 증가되어 탱크의 폭발과 같은 위험한 상황을 초래하게 된다.In general, storage tanks provided in gas carriers carrying LNG (liquefied natural gas) generally have an amount of approximately 0.1% to 3% per day regardless of the shape of the storage tank such as Moss type or main brain type. LNG is evaporated as a result of the inflow of external heat through the insulator surrounding the storage tank, and when the amount of LNG boil-off gas (BOG) increases, the pressure inside the storage tank increases, which is dangerous such as an explosion of the tank. Will result.
상기와 같이 LNG 저장탱크의 내부에서 발생하는 휘발가스의 경우 전형적으로 선박의 보일러나 발전기에 의한 동력을 발생시키기 위한 보조연료원으로 사용되어져 왔으나, 최근에 들어 LNG 운반선의 설계는 스팀구동에 따른 터빈 엔진보다는 오히려 디젤 엔진을 적용하고 있는 추세이므로, 저장탱크의 내부에서 발생한 휘발가스를 회수하여 LNG로 재액화시킨 다음, 이를 다시 저장탱크로 보내는 재액화시스템이 가스운반용 선박에 주로 적용되고 있다.As described above, in the case of volatile gas generated in the LNG storage tank, it has been used as an auxiliary fuel source for generating power by a boiler or a generator of a ship, but in recent years, the design of an LNG carrier has a turbine according to steam driving. Since diesel engines are being used rather than engines, a reliquefaction system that recovers volatile gas generated in the storage tank, reliquefyes it into LNG, and sends it back to the storage tank, is mainly applied to a gas transportation vessel.
그러나, 상기와 같은 재액화시스템은 LNG 휘발가스의 재액화에 따른 이점보다 질소냉각장치를 포함하는 재액화시스템의 설비 및 운전에 따른 경비의 지출이 훨씬 크게 되는 불합리한 문제점이 있었을 뿐만 아니라, 이러한 관점에서 최근에 들어 LNG 저장탱크로부터 발생하는 휘발가스 및 액화가스를 강제로 증발시킨 증발가스를 디젤 선박의 주연료가 되는 중유와 함께 엔진의 연료로 교대 사용할 수 있도록 한 DF 엔진(Dual fuel engine: 이중연료엔진)이 개발됨에 따라 LNG 휘발가스 및 그 증발가스의 연료화가 다시금 부각되고 있다.However, such a reliquefaction system has not only had an unreasonable problem that the expense of the equipment and operation of the reliquefaction system including the nitrogen cooling device is much greater than the advantage of the reliquefaction of the LNG volatile gas, as well as this point of view In recent years, DF engines have been able to alternately use boil-off gas, which has been forcibly evaporated from liquefied gas and liquefied gas from LNG storage tanks, as fuel for engines along with heavy oil as the main fuel of diesel ships. With the development of fuel engines, the fueling of LNG volatile gas and its boil-off gas is emerging again.
상기와 같이 LNG 휘발가스 및 그 증발가스를 선박 엔진의 연료로 사용하기 위한 종래의 연료공급시스템은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, LNG 화물탱크(20)의 상단측에 구비되어 휘발가스가 저장되는 가스돔(30)으로부터 연장되는 배관이 정속모터(40)에 의하여 구동하는 제 1 및/또는 제 2 저용량 압축기(Low duty compressor)(50)(180)와 가스가열기(60)를 거쳐 엔진실(80)의 보일러(90)와 연결 설치되며, 상기 제 1 저용량 압축기(50)와 가스가열기(60)의 사이에는 증발가스의 역류를 방지하기 위한 체크밸브(170)가 설치된다.As described above, a conventional fuel supply system for using LNG volatile gas and its boil-off gas as fuel of a ship engine is provided on the upper side of the
이와 동시에, 상기 화물탱크(20)의 바닥부에 장착되어 LNG를 공급시키기 위 한 스트립 스프레이 펌프(100)로부터 연장되는 배관이 기화기(150)로서의 강제증발기(Forcing Vaporizer)를 거쳐 상기 가스가열기(60)로부터 연장되는 배관과 연결된 다음 엔진실(80)의 보일러(90)와 연결 설치되며, 이와 같이 가스가열기(60) 및 기화기(150)로부터 연장되는 각각의 배관이 하나의 배관으로 연결되어 엔진실(80)로 연장되는 부분에는 주밸브(70)가 설치되어 있다.At the same time, the pipe which is mounted at the bottom of the
또한, 상기 스트립 스프레이 펌프(100)로부터 연장되는 배관상에는 펌핑된 LNG 중 유량조절밸브(120)를 통과하고 남은 나머지 LNG를 압력조절밸브(110)를 거쳐 화물탱크(20)로 회수하기 위한 회수라인(130)이 설치되며, 상기 기화기(150)의 이후에는 유량조절밸브(120)로부터 온도조절밸브(140)를 구비하는 상태로 연장되는 다른 배관이 연결되어 액상의 LNG를 그 증발가스와 혼합시키기 위한 혼합기(160)가 설치된 구성으로 이루어진다.(국내 특허공개번호 2003-73975호 참조)In addition, on the pipe extending from the
그러나, 상기와 같은 구성으로 이루어지는 종래의 연료공급시스템을 DF 엔진용 연료공급시스템으로 적용시키게 되면, 휘발가스의 압축기(50)(180)와 강제증발기로서의 기화기(150)가 연료의 공급을 위하여 병렬로 운전되는 조건하에서, LNG 운반선의 운항시 압축기(50)(180) 및 기화기(150)의 불안정한 저부하 운전 또는 압축기(50)(180)로부터 공급되는 휘발가스와 기화기(150)로부터 공급되는 증발가스의 압력이 불규칙한 간섭을 일으키게 되는 것과 같은 각종 요인으로 인하여, DF 엔진으로 공급되는 연료의 압력을 일정한 수준으로 유지시키기가 어려운 상황이 발생하게 된다.However, when the conventional fuel supply system having the above configuration is applied to the fuel supply system for the DF engine, the
다시 말해서, DF 엔진을 통하여 그 점도가 비교적 높은 비압축성 유체인 중 유를 연료로 공급할 경우에는, 실린더로 주입되는 연료의 압력을 연소에 가장 적합한 범위내로 용이하게 유지시킬 수 있지만, LNG 휘발가스나 그 증발가스와 같은 압축성 유체를 연료로 주입할 경우에는, 압축기(50)(180)나 기화기(150)의 불안정한 저부하 운전상황 또는 휘발가스와 증발가스의 공급압력이 서로 간섭을 일으키게 되는 것과 같은 각종 요인으로 인하여, 실린더로 주입되는 연료의 압력이 연소에 가장 적합한 5.1±0.2 bar의 범위를 순간적으로 크게 벗어나는 상황이 자주 발생하게 된다는 것이다.In other words, in the case of supplying heavy oil, which is an incompressible fluid having a relatively high viscosity through a DF engine, the pressure of the fuel injected into the cylinder can be easily maintained within the most suitable range for combustion, but LNG volatile gas or its In the case of injecting a compressive fluid such as boil-off gas into the fuel, various conditions such as unstable low load operation of the
상기와 같이 DF 엔진의 실린더로 주입되는 연료의 압력이 5.1±0.2 bar의 범위를 크게 벗어남에 따라 연료의 공급 압력에 따른 편차가 크게 되면, 실린더로 주입된 연료가 연소실의 내부에서 제대로 연소되지 못함에 따라 엔진의 정상적인 작동 및 선박의 안정적인 운항에 지장을 초래하는 문제점이 있었고, 연료의 공급압력에 따른 편차가 커짐으로 인하여 DF 엔진에 구비되는 각종 연료주입계통과 연료분사계통 및 연료점화계통에 불규칙적인 부하가 걸리게 되어 선박의 운항중에 엔진의 결함이 쉽게 발생하는 문제점이 있었다.As described above, when the pressure of the fuel injected into the cylinder of the DF engine is greatly out of the range of 5.1 ± 0.2 bar, and the deviation according to the supply pressure of the fuel is large, the fuel injected into the cylinder does not combust properly in the combustion chamber. According to the present invention, there was a problem that caused the normal operation of the engine and stable operation of the ship, and irregularities in various fuel injection systems, fuel injection systems, and fuel ignition systems provided in the DF engine due to the large variation in the supply pressure of the fuel. There was a problem that the engine load is easily generated while the phosphorus load is applied.
뿐만 아니라, 실린더 내부에서 연료의 연소불능 또는 연료의 과밀주입에 따른 불완전 연소가 자주 발생함으로 인하여, LNG 휘발가스 및 그 증발가스를 보다 효율적으로 연료화시켜 에너지의 낭비를 방지토록 한다는 측면에서 바람직하지 못한 문제점을 야기시켰으며, 이로 인하여 LNG 휘발가스를 회수하여 LNG로 재액화시키도록 한 종래의 재액화시스템과 비교할 경우에도 그 실용성과 경제성이 저하되는 문제점이 있었다.In addition, due to the incombustible combustion of fuel or incomplete combustion due to over-injection of fuel frequently inside the cylinder, LNG volatilization and its boil-off gas are more efficiently fueled to prevent waste of energy. This caused a problem, and thus, there was a problem in that the practicality and economical efficiency were deteriorated even when compared with a conventional reliquefaction system which recovers LNG volatile gas and reliquefies it into LNG.
본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안에 의한 가스운반선의 이중연료엔진용 압력보상시스템은 BOG 및 증발가스를 DF 엔진으로 공급하는 배관상에 버퍼탱크를 설치하여 DF 엔진으로 공급되는 연료의 압력을 연소에 가장 적합한 5.1±0.2 bar의 범위내로 일정하게 조정시킬 수 있도록 함으로서, 가스운반용 선박의 운항시 보다 안정적인 엔진 작동을 보장할 수 있도록 함과 동시에 엔진의 작동에 따른 에너지의 낭비와 엔진 결함을 최소화시킬 수 있도록 하는 것을 그 기술적인 과제로 한다.The present invention was devised to solve the above conventional problems, the pressure compensation system for a double fuel engine of the gas carrier ship according to the present invention by installing a buffer tank on the pipe for supplying BOG and boil-off gas to the DF engine By adjusting the pressure of the fuel supplied to the DF engine within the range of 5.1 ± 0.2 bar, which is most suitable for combustion, it is possible to ensure more stable engine operation during operation of the gas carrier ship and to maintain the engine operation. The technical challenge is to minimize the waste of energy and engine failure.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 고안은, LNG가 저장되는 저장탱크의 내부에 액화가스의 공급펌프가 설치되고, 상기 공급펌프로부터 연장되는 공급라인이 강제증발기를 거쳐 가스히터와 연결 설치되며, 상기 저장탱크의 상단부에 구비된 BOG(Boil-off gas) 탱크로부터 연장되는 배출라인이 2단 저용량 압축기를 거쳐 상기 공급라인과 함께 가스히터와 연결 설치되고, 상기 가스히터로부터 배출된 연료가 연료공급라인 및 연료분배라인을 거쳐 가스운반선용 DF(Dual fuel: 이중 연료) 엔진으로 공급되도록 한 시스템에 있어서, 상기 연료공급라인과 연료분배라인의 사이에는 가스히터로부터 배출되는 연료의 압력을 5.1±0.2 bar의 범위내로 일정하게 조정시키기 위한 버퍼탱크(Buffer tank)가 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 버퍼탱크는 연료공급라인이 연결되는 케이싱의 일측 내부로부터 이물질의 제거를 위한 스크린과, 일정한 간격을 두고 지그재그 형태로 배열되는 다수 개의 압력조정판이 케이싱의 내부 공간을 따라 순차적으로 삽입 설치되는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above technical problem, the supply pump of liquefied gas is installed in the storage tank in which the LNG is stored, the supply line extending from the supply pump is connected to the gas heater via a forced evaporator, A discharge line extending from the BOG (Boil-off gas) tank provided in the upper end of the storage tank is connected to the gas heater with the supply line through a two-stage low capacity compressor, the fuel discharged from the gas heater is supplied with fuel In a system configured to supply a dual fuel (DF) engine for a gas carrier via a line and a fuel distribution line, the pressure of the fuel discharged from the gas heater is 5.1 ± 0.2 between the fuel supply line and the fuel distribution line. It is characterized in that a buffer tank (Buffer tank) for constant adjustment within the range of the bar, the buffer tank is connected to the fuel supply line A screen for removing foreign matter from one side of the casing, and a plurality of pressure adjusting plates arranged in a zigzag form at regular intervals are sequentially inserted along the inner space of the casing.
이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the present invention for achieving the above object will be described in detail.
도 2는 본 고안에 의한 가스운반선의 이중연료엔진용 압력보상시스템을 나타내는 배관도이고, 도 3은 본 고안에 적용되는 버퍼탱크의 일실시예를 나타내는 측단면도이다.2 is a piping diagram showing a pressure compensation system for a double fuel engine of a gas carrier according to the present invention, Figure 3 is a side cross-sectional view showing an embodiment of a buffer tank applied to the present invention.
본 고안에 의한 가스운반선의 이중연료엔진용 압력보상시스템은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, LNG가 저장되는 저장탱크(1)의 내부에는 액화가스(2)의 공급펌프(4)가 설치되고, 상기 공급펌프(4)로부터 연장되는 공급라인(5)이 강제증발기(8)를 거쳐 가스히터(15)와 연결 설치되며, 상기 저장탱크(1)의 상단부에 구비된 BOG(Boil-off gas) 탱크(3)로부터 연장되는 배출라인(12)이 2단 저용량 압축기(13)를 거쳐 상기 공급라인(5)과 함께 가스히터(15)와 연결 설치된다.In the pressure compensation system for a dual fuel engine of a gas carrier according to the present invention, as shown in FIG. 2, a
그리고, 상기 공급펌프(4)로부터 연장되는 공급라인(5)상에는 유량조절밸브로서의 공급밸브(6)를 거쳐 강제증발기(8)로 공급되고 남은 나머지 LNG를 저장탱크(1)로 회수하기 위하여 리턴밸브(5b)가 구비된 리턴라인(5a)이 설치됨과 동시에, 강제증발기(8)를 거쳐 연장되는 공급라인(5)상에는 LNG 증발가스를 액상의 LNG와 혼합시키기 위한 혼합기(9) 및 증발가스에 포함된 액립(液粒)을 제거시키기 위한 데미스터(Demister)(10)가 각각 설치된다.Then, on the supply line (5) extending from the supply pump (4) is supplied to the forced evaporator (8) via a supply valve (6) as a flow control valve to return the remaining LNG to the storage tank (1) A
상기와 같이 혼합기(9)에서 LNG 증발가스를 액상의 LNG와 혼합시켜 액상의 LNG를 추가적으로 증발시킴으로서 강제증발기(8)의 부하를 경감시킬 수 있도록, 공급밸브(6)의 이전에 해당하는 공급라인(5)으로부터 보조공급라인(7)이 분기되어 혼합기(9)와 연결 설치되고, 상기 보조공급라인(7)상에는 데미스터(10)를 거쳐 공급되는 증발가스의 온도센서(11)로부터 입력된 신호에 의하여 보조공급라인(7)의 개폐를 조절하는 보조공급밸브(7a)가 설치되어 있다.As described above, in order to reduce the load on the forced
또한, 상기 BOG 탱크(3)로부터 연장되는 배출라인(12)상에도 LNG 휘발가스를 액상의 LNG와 혼합시키기 위한 혼합기(9) 및 휘발가스에 포함된 액립을 제거시키기 위한 데미스터(Demister)(10)가 각각 설치되며, 상기 배출라인(12)상에 설치되는 혼합기(9)에는 공급밸브(6)의 이전에 해당하는 공급라인(5)으로부터 분기되는 또 다른 보조공급라인(7)이 연결되고, 상기 보조공급라인(7)상에는 데미스터(10)를 거쳐 공급되는 휘발가스의 온도센서(11)로부터 입력된 신호에 의하여 보조공급라인(7)의 개폐를 조절하는 보조공급밸브(7a)가 설치되어 있다.In addition, on the
또한, 상기 2단 저용량 압축기(13)를 거쳐 가스히터(15)측으로 연장되는 배출라인(12)으로부터는 가스히터(15)의 직전방에 설치되는 유량조절밸브로서의 메인밸브(14)를 거쳐 가스히터(15)로 공급되고 남은 나머지 휘발가스를 BOG 탱크(3)와 혼합기(9)의 사이에 해당하는 배출라인(12)측으로 배출시키기 위하여 바이패스밸브(27a)를 구비하는 바이패스라인(27)이 분기되며, 상기 가스히터(15)를 거쳐 기계실(17)로부터 엔진실(21)로 연장되는 연료공급라인(18)으로부터는 리턴밸브(16a)를 구비하는 가스연료의 리턴라인(16)이 분기되어 메인밸브(14)의 전방측 배관라인과 연결 설치되어 있다.In addition, from the
상기와 같은 구성으로 이루어지는 전체적인 연료공급시스템은 도 1에 도시된 종래의 연료공급시스템과 그 맥락이 거의 유사하며, 단지 차이가 있는 점은 본 고안에 의한 연료공급시스템의 경우 2단 저용량 압축기(13)로부터 연장되는 배출라인(12)이 가스히터(15)를 거친 다음 공급라인(5)과 연결되는 것이 아니라, 2단 저용량 압축기(13)를 거친 배출라인(12)이 강제증발기(8)를 거친 공급라인(5)과 먼저 연결된 다음, 이와 같이 연결된 배관라인이 가스히터(15)와 연결된다는 것이다.The overall fuel supply system having the above configuration is almost the same in context as the conventional fuel supply system shown in FIG. 1, and the only difference is that the fuel supply system according to the present invention has a two-stage
상기와 같이 2단 저용량 압축기(13)를 거친 배출라인(12)과 강제증발기(8)를 거친 공급라인(5)이 가스히터(15)의 이전에서 먼저 연결되도록 하는 이유는, DF 엔진(22)의 연소실로 공급되는 가스연료의 온도를 총괄적으로 제어토록 함과 동시에, 상기 가스히터(15)가 본 고안의 요부를 이루는 버퍼탱크(19)와 함께 연료의 공급압력을 조정하는 기능을 수행할 수 있도록 함으로서, 가스연료의 온도와 공급압력을 보다 더 효과적으로 제어할 수 있도록 하기 위한 것이다.As described above, the
그리고, 본 고안에 의한 압력보상시스템의 요부를 이루는 버퍼탱크(Buffer tank)(19)는 가스히터(15)로부터 배출된 연료가 연료공급라인(18) 및 연료분배라인(24)을 거쳐 가스운반선용 DF(Dual fuel: 이중 연료) 엔진(22)이나 보일러의 연소기(23)로 공급되도록 한 것에 있어서, 상기 연료공급라인(18)과 연료분배라인(24)의 사이에 설치되어 가스히터(15)로부터 배출되는 연료의 압력을 5.1±0.2 bar의 범위내로 일정하게 조정시키도록 한 것이며, 휘발가스의 배출라인(12)과 증발가스의 공급라인(5) 및 연료분배라인(24)에는 각각의 라인을 통과하는 가스의 압력을 외부로 표시할 수 있도록 압력계(26)가 설치되어 있다.And, the buffer tank (19) forming the main portion of the pressure compensation system according to the present invention is the fuel discharged from the
즉, 2단 저용량 압축기(13)와 강제증발기(8)를 병렬로 운전하여 연료의 공급압력이 1차 세팅되도록 한 조건하에서, 2단 저용량 압축기(13)나 강제증발기(8)의 저부하 운전상황 또는 2단 저용량 압축기(13)로부터 연장되는 배출라인(12)과 강제증발기(8)로부터 연장되는 공급라인(5)을 유동하는 휘발가스와 증발가스의 공급압력이 서로 상이하게 되는 것과 같은 각종 요인으로 인하여, 가스히터(15)로부터 배출되는 가스연료의 압력이 연소에 가장 적합한 5.1±0.2 bar의 범위를 순간적으로 크게 벗어날 경우, 이러한 압력편차를 버퍼탱크(19)의 내부에서 완화시켜 연료분배라인(24)으로 공급되는 연료의 압력을 연소에 가장 적합한 5.1±0.2 bar의 범위내로 조정시키게 된다는 것이다.That is, the low load operation of the two-stage
상기와 같은 기능을 달성할 수 있는 것이라면 버퍼탱크(19)는 여러 가지 구조의 것을 사용할 수 있으나 그 대표적인 예로는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 연료공급라인(18)이 연결되는 케이싱(19a)의 일측(도면상 좌측) 내부로부터 이물질의 제거를 위한 스크린(19b)과, 일정한 간격을 두고 지그재그 형태로 배열되는 다수 개의 압력조정판(19c)이 케이싱(19a)의 내부 공간을 따라 순차적으로 삽입 설치되고, 연료분배라인(24)이 연결되는 케이싱(19a)의 타측(도면상 우측) 내부공간은 정압실(定壓室)(19d)을 형성토록 한 것이다.If it is possible to achieve the above function, the
그리고, DF 엔진(22)과 함께 설치되는 상기 연소기(23)는 강제증발기(8)의 작동을 위한 스팀의 공급 또는 선박에 탑승한 승무원의 생활을 위한 난방이나 온수 공급을 위한 보일러에 설치되는 것으로서 연료분배라인(24)에 의하여 DF 엔진(22)과 병렬식으로 연결되며, 연소기(23)측 연료분배라인(24)에는 가스연료의 선택적인 공급을 위한 개폐밸브(25)가 설치되는 바, 상기 개폐밸브(25)는 DF 엔진(22)측 연료분배라인(24)에도 설치될 수 있다.The
이하, 상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 고안의 작용관계를 도 2를 참조하여 상세하게 설명하며, 강제증발기(8)를 통한 증발가스의 공급계통 및 2단 저용량 압축기(13)를 통한 휘발가스의 공급계통은 종래의 기술내용에서도 알 수 있는 바와 같이 가스운반용 선박에 적재된 LNG를 연료로 사용하기 위하여 일반적으로 적용되는 사항이므로, 이후의 작용관계에 대한 설명은 본 고안의 요부를 중심으로 설명하고자 한다.Hereinafter, the working relationship of the present invention having the above-described configuration will be described in detail with reference to FIG. 2, and the supply of volatile gas through the forced
먼저, 가스운반용 선박을 항구에 접안시킨 상태에서 저장탱크(1)의 내부에 LNG를 액화 및 적재시킨 다음, 이와 같이 액화가스(2)의 적재가 완료된 선박을 항구로부터 출항시키게 되는 데, 선박이 항구를 출항하는 초기 시점에서는 비교적 큰 동력이 필요하므로 이 시점에서는 선박에 적재된 중유를 연료로 사용하여 DF 엔진(22)을 가동시키게 된다.First, LNG is liquefied and loaded into the
상기와 같이 선박에 적재된 중유를 연료로 사용하여 DF 엔진(22)을 가동시킬 경우에는 LNG를 이용한 연료공급시스템의 작동은 이루어지지 아니하며, 선박이 항구를 떠나 어느 정도의 기간동안 운항하게 됨으로서 선박의 정속운항이 가능하게 됨과 동시에, 저장탱크(1)에 저장된 액화가스(2)로부터 LNG 휘발가스가 연료의 사용이 가능할 정도의 양으로 발생하게 되면, 중유를 이용한 연료공급을 차단시킴과 동시에 LNG를 이용한 연료공급시스템을 가동시키게 된다.When the
상기와 같이 LNG를 이용한 연료공급시스템을 가동시키게 되면, 저장탱크(1) 의 내부에 설치된 공급펌프(4)로부터 공급라인(5)을 통하여 액화가스(2)가 강제증발기(8)로 공급되며, 이로 인하여 액화가스(2)가 강제증발기(8)의 내부에서 증발된 다음 공급라인(5)을 따라 가스히터(15)로 공급됨과 동시에, BOG 탱크(3)로부터 배출된 휘발가스가 2단 저용량 압축기(13)로 공급되어 가압된 다음 배출라인(12)을 따라 증발가스와 함께 가스히터(15)로 공급된다.When operating the fuel supply system using the LNG as described above, the liquefied gas (2) is supplied to the forced evaporator (8) through the supply line (5) from the supply pump (4) installed inside the storage tank (1) Due to this, the liquefied gas (2) is evaporated inside the forced evaporator (8) and then supplied to the gas heater (15) along the supply line (5), and at the same time, the volatile gas discharged from the BOG tank (3) It is supplied to the
따라서, DF 엔진(22)으로 공급되는 연료의 압력 상승은 강제증발기(8)와 2단 저용량 압축기(13)에 의하여 1차적으로 달성되지만, 강제증발기(8)와 2단 저용량 압축기(13)가 병렬로 운전되는 조건하에서 압축성 유체인 가스의 특성상 강제증발기(8)나 2단 저용량 압축기(13)의 저부하 운전상황 또는 2단 저용량 압축기(13)로부터 연장되는 배출라인(12)과 강제증발기(8)로부터 연장되는 공급라인(5)을 유동하는 휘발가스와 증발가스의 공급압력이 서로 상이하게 되는 것과 같은 각종 요인으로 인하여, 가스히터(15)로 유입되는 휘발가스 및 증발가스의 압력이 수시로 변동하게 된다.Thus, the pressure rise of the fuel supplied to the
상기와 같이 가스히터(15)로 유입되는 휘발가스 및 증발가스의 압력이 연소에 가장 적합한 5.1±0.2 bar의 범위를 순간적으로 크게 벗어날 경우, 상기 가스히터(15)의 내부에서 압력편차의 조정이 일차적으로 이루어질 수는 있으나, 가스히터(15)의 주된 기능은 휘발가스 및 증발가스의 온도를 연소에 적합하도록 상승시키는 것이므로, 가스히터(15)로부터 배출되는 가스연료의 압력편차는 본 고안에 의한 버퍼탱크(19)에 의하여 실질적으로 조정된다.As described above, when the pressures of the volatile gas and the boil-off gas flowing into the
즉, 가스히터(15)로부터 배출되는 가스연료의 압력이 연소에 가장 적합한 5.1±0.2 bar의 범위를 상,하로 크게 벗어나더라도, 가스연료가 버퍼탱크(19)의 케이싱(19a) 내부로 유입되어 스크린(19b)을 통과한 다음 압력조정판(19c)을 지그재그 형태로 선회하는 과정에서 가스연료의 압력편차가 안정적으로 조정되며, 이로 인하여 버퍼탱크(19)의 정압실(19d) 내부에 저장되는 가스연료가 5.1±0.2 bar의 일정한 압력을 유지할 수 있게 된다.That is, even if the pressure of the gas fuel discharged from the
따라서, 버퍼탱크(19)와 연결된 연료분배라인(24)으로 배출되는 연료가 큰 편차없이 연소에 가장 적합한 압력으로 유지됨에 따라, DF 엔진(22)의 실린더 내부에서 연료의 안정적인 연소가 지속적으로 이루어질 수 있게 되며, 이로 인하여 DF 엔진(22)의 정상적인 작동 및 선박의 안정적인 운항이 가능하게 되고, DF 엔진(22)에 구비되는 각종 연료주입계통과 연료분사계통 및 연료점화계통에 걸리는 불규칙적인 부하를 최소화시켜 선박의 운항중에 발생할 수 있는 엔진 결함 또한 방지할 수 있게 된다.Therefore, as the fuel discharged to the
뿐만 아니라, DF 엔진(22)의 실린더 내부에서 연료의 연소불능 또는 연료의 과밀주입에 따른 불완전 연소가 거의 발생하지 않기 때문에, LNG 휘발가스 및 그 증발가스를 보다 효율적으로 연료화시켜 에너지의 낭비를 방지토록 하는 측면에 크게 기여할 수 있게 되고, 이로 인하여 LNG 휘발가스를 회수하여 LNG로 재액화시키도록 한 종래의 재액화시스템과 비교할 경우에도 그 실용성과 경제성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.In addition, since incombustibility of fuel or incomplete combustion due to over-injection of fuel hardly occurs in the cylinder of the
상기와 같이 본 고안에 의한 가스운반선의 이중연료엔진용 압력보상시스템은 BOG 및 증발가스를 DF 엔진으로 공급하는 배관상에 버퍼탱크를 설치하여 DF 엔진으로 공급되는 연료의 압력을 연소에 가장 적합한 5.1±0.2 bar의 범위내로 일정하게 조정시킬 수 있도록 함으로서, DF 엔진의 실린더 내부에서 연료의 안정적인 연소가 지속적으로 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있고, 이로 인하여 DF 엔진의 정상적인 작동 및 선박의 안정적인 운항을 가능토록 하는 효과가 있는 동시에, DF 엔진에 구비되는 각종 연료주입계통과 연료분사계통 및 연료점화계통에 걸리는 불규칙적인 부하를 최소화시켜 선박의 운항중에 발생할 수 있는 엔진 결함 또한 방지토록 하는 효과가 있다.As described above, the pressure compensation system for the dual fuel engine of the gas carrier according to the present invention is installed with a buffer tank on the pipe for supplying BOG and boil-off gas to the DF engine, and 5.1 is most suitable for combustion of the pressure of the fuel supplied to the DF engine. By allowing constant adjustment within the range of ± 0.2 bar, it is effective to ensure stable combustion of fuel inside the cylinder of the DF engine, thereby enabling normal operation of the DF engine and stable operation of the ship. At the same time, it minimizes irregular loads on various fuel injection systems, fuel injection systems, and fuel ignition systems provided in the DF engine, thereby preventing engine defects that may occur during operation of the ship.
뿐만 아니라, DF 엔진의 실린더 내부에서 연료의 연소불능 또는 연료의 과밀주입에 따른 불완전 연소가 거의 발생하지 않기 때문에, LNG 휘발가스 및 그 증발가스를 보다 효율적으로 연료화시켜 에너지의 낭비를 방지토록 하는 측면에 크게 기여할 수 있는 효과가 있고, 이로 인하여 LNG 휘발가스를 회수하여 LNG로 재액화시키도록 한 종래의 재액화시스템과 비교할 경우에도 그 실용성과 경제성을 크게 향상시키는 효과가 있다.In addition, since incombustibility of fuel or incomplete combustion due to over-injection of fuel hardly occurs in the cylinder of the DF engine, LNG volatilization gas and its boil-off gas are fueled more efficiently to prevent waste of energy. There is an effect that can greatly contribute to this, because of this, even compared with the conventional reliquefaction system to recover the LNG volatile gas to LNG, it has the effect of greatly improving the practicality and economics.
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