KR20090036379A - 액화천연가스 수송선의 연료가스 공급시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액화천연가스 재기화 장치에서 만들어진 고압의 천연가스를 부족한 엔진의 연료가스로 활용하는 액화천연가스 수송선의 연료가스 공급시스템에 관한 것으로, 액화천연가스를 재기화시키는 재기화장치, 상기 재기화 장치에서 기화된 천연가스를 하역지로 공급하는 천연가스 공급라인을 포함하는 재기화 회로와; 저장 탱크 및 엔진에 연결되며, 상기 저장 탱크 내에서 발생한 기화가스를 엔진에 연료로 공급하는 기화가스 공급라인, 상기 기화가스 공급라인에 설치되며 상기 기화가스를 압축하는 압축부, 상기 압축부에서 압축된 기화가스에 열을 공급하는 가열부를 포함하는 기화가스 연료공급회로 및; 일측이 상기 재기화 회로의 천연가스 공급라인에 연결되고 타측이 상기 기화가스 연료공급회로의 기화가스 공급라인에 연결되는 천연가스 연료공급라인, 상기 천연가스 연료공급라인에 설치되며 상기 천연가스의 압력을 조절하는 압력조절부가 형성된 천연가스 연료공급회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 수송선의 연료가스 공급시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면 강제기화부 대신에 재기화장치의 고압의 천연가스를 활용하여 부족한 연료가스를 엔진에 보충함으로써 강제기화가스를 엔진의 작동에 요구되는 압력과 온도로 맞추기 위한 별도의 에너지 소요를 감소할 수 있는 이점이 있다.

액화천연가스, 재기화시스템, 연료가스 공급

Description

액화천연가스 수송선의 연료가스 공급시스템{Fuel supplying system for Liquefied Natural Gas Carrier}

본 발명은 액화천연가스 수송선의 연료가스 공급시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 재기화 장치에서 만들어진 고압의 천연가스를 부족한 엔진의 연료가스로 활용하는 액화천연가스 수송선의 연료가스 공급시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 액화천연가스는 통상적으로 액화천연가스 운반선의 극저온 탱크 내에서 액체상태로 저장되어 운반되는데, 이는 기체상태로 운반하는 경우 보다 많은 양의 가스를 한 번에 운반할 수 있기 때문이다. 그러나, 액화천연가스가 극저온 상태로 보관되더라도 기화현상이 발생하게 되고, 많은 양의 가스가 기화되면 탱크의 압력이 높아져 탱크가 파손될 위험이 높아지게 된다.

이에 탱크가 파손되는 것을 방지하기 위해 기화된 가스를 다시 액화시키는 방법을 고려 할 수 있으나, 이 경우에는 비용이 상당히 소요된다. 따라서 저장탱크에서 기화된 가스를 선박 추진을 위한 연료로 사용한다.

도 1은 종래의 액화천연가스 수송선의 연료가스 공급시스템을 도시한 것이다.

일반적으로 엔진(E)에 연료로 공급되는 자연기화가스와 강제기화가스는 각각 다른 루트로 엔진에 공급된다.

강제기화가스가 엔진에 공급되는 루트를 먼저 설명하면, 도 1에서 도시한 바와 같이 종래의 액화천연가스 수송선의 연료가스 공급시스템은 강제기화기(21)및 미스트분리기(22)를 통해 강제기화가스를 만드는 강제기화부(20)가 구비된다. 상기 강제기화기(21)는 저장탱크(T)내에서 발생하는 자연기화가스로 엔진의 연료요구량을 만족시킬 수 없는 경우 강제로 액화가스를 기화시켜 엔진(E)에 연료가스로 공급한다.

먼저 저장탱크(T)내부에 있는 펌프(P1)를 구동하여 저장탱크(T)에 저장된 액화가스를 상기 강제기화기(21)에 공급한다. 상기 강제기화기(21)를 거친 가스는 미스트분리기(22)로 유입된다. 상기 미스트분리기(22)는 상기 강제기화기(21)에서 발생하는 미스트를 제거하는 역할을 한다. 미스트는 엔진에 유입되는 경우 엔진작동에 문제가 생기기 때문에 상기 미스트분리기(22)를 사용하여 미스트를 바로 제거해 주어야 한다.

상기 미스트분리기(22)를 거친 가스는 가열부(40)로 유입된다.

상기 가열부(40)는 상기 미스트분리기(22)를 지난 가스의 온도를 엔진의 작동에 요구되는 온도까지 높여준다. 상기 미스트분리기(22)를 지난 가스의 온도 및 압력은 엔진의 연료로 쓰이기에는 매우 낮기 때문에 상기 가열부(40)및 압축기(30) 를 통해 엔진에 쓰일 수 있도록 가스를 가열,가압한다.

한편 저장탱크(T)내에서 자연 기화된 가스가 엔진으로 공급되는 루트를 살펴보면, 저장탱크(T)내에서 발생한 자연기화가스는 기화가스 공급라인(10)을 통해 압축기(30)로 유입된다. 자연기화가스는 엔진의 작동에 요구되는 압력에 미치지 못하기 때문에 상기 압축기(30)를 통해 자연기화가스의 압력을 높여준다.

이와 같이 상기 압축기(30)는 필요에 따라 각각 자연기화가스 및 강제기화가스의 압력을 높여줌으로써 저장탱크(T)내의 압력 및 강제기화부(20)의 압력을 조절하는 역활을 한다.

상기 압축기(30)를 지난 자연기화가스는 상기 가열부(40)에 유입되어 엔진의 작동에 요구되는 온도까지 가열된다.

그러나 위와 같은 강제기화부(20)가 부가된 연료가스 공급시스템은 엔진의 작동을 위해 요구되는 압력과 온도를 맞추기 위하여 별도의 에너지가 소모되어 전체적인 재기화 수송선의 시스템 효율이 떨어지고 상기 압축기(30)가 저장탱크(T)내의 압력뿐만 아니라 강제기화부(20)쪽 연료가스 공급라인의 압력도 압축기를 제어하는데 변수로 작용하기 때문에 압축기 제어로직이 복잡해지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 엔진에서 요구하는 연료가스의 모자라는 부분을 강제기화가스가 아닌 재기화장치를 통해 연료가스를 공급받는 액화천연가스 수송선의 연료가스 공급시스템을 제공하는데 있다.

상기와 같은 과제는 액화천연가스를 재기화시키는 재기화장치, 상기 재기화 장치에서 기화된 천연가스를 하역지로 공급하는 천연가스 공급라인을 포함하는 재기화 회로와; 저장 탱크 및 엔진에 연결되며, 상기 저장 탱크 내에서 발생한 기화가스를 엔진에 연료로 공급하는 기화가스 공급라인, 상기 기화가스 공급라인에 설치되며 상기 기화가스를 압축하는 압축부, 상기 압축부에서 압축된 기화가스에 열을 공급하는 가열부를 포함하는 기화가스 연료공급회로 및; 일측이 상기 재기화 회로의 천연가스 공급라인에 연결되고 타측이 상기 기화가스 연료공급회로의 기화가스 공급라인에 연결되는 천연가스 연료공급라인, 상기 천연가스 연료공급라인에 설치되며 상기 천연가스의 압력을 조절하는 압력조절부가 형성된 천연가스 연료공급회로:를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 수송선의 연료가스 공급시스템에 의해 실현된다.

바람직하게는, 상기 천연가스 연료공급회로에는 상기 압력조절부를 통과한 천연가스를 엔진의 연료로 이용하도록, 상기 가열부로 공급될 천연가스의 온도를 예비가열하는 온도조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 액화천연가스 수송선의 연료가스 공급시스템은 강제기화부 대신에 재기화장치의 고압의 천연가스를 활용하여 부족한 연료가스를 엔진에 보충함으로써 강제기화가스를 엔진의 작동에 요구되는 압력으로 맞추기 위한 별도의 에너지 소요를 감소할 수 있다.

또한, 압축기가 저장탱크내의 압력만을 제어하기 때문에 압축기 제어로직이 단순화되고 압축기의 크기를 줄일 수 있으며 압축기에서 소모되는 전력양을 줄일 수 있는 이점이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는, 본 발명에 따른 액화천연가스 수송선의 연료가스 공급시스템의 일 실시예의 구성을 나타낸 구성도이다.

도 2에서 도시한 바와 같이, 일 실시예는 액화천연가스를 재기화시키는 재기화장치(110), 상기 재기화 장치에서 기화된 천연가스를 하역지(P)로 공급하는 천연가스 공급라인(120)을 포함하는 재기화 회로(100)와; 저장 탱크(T) 및 엔진(E)에 연결되며, 상기 저장 탱크(T)내에서 발생한 기화가스를 엔진(E)에 연료로 공급하는 기화가스 공급라인(210), 상기 기화가스 공급라인(210)에 설치되며 상기 기화가스를 압축하는 압축기(220), 상기 압축기(220)에서 압축된 기화가스에 열을 공급하는 가열부(230)를 포함하는 기화가스 연료공급회로(200) 및; 일측이 상기 재기화 회로(100)의 천연가스 공급라인(120)에 연결되고 타측이 상기 기화가스 연료공급회로(200)의 기화가스 공급라인(210)에 연결되는 천연가스 연료공급라인(310), 상기 천연가스 연료공급라인(310)에 설치되며 상기 천연가스의 압력을 조절하는 압력조절부(320)가 형성된 천연가스 연료공급회로(300);를 포함하여 구성된다.

최근 소비지에 액화천연가스의 재기화를 위한 영구적인 재기화설비를 설치하는 대신에 하역하기 전 미리 수송선에서 액화천연가스를 재기화 할 수 있는 재기화 설비들이 많이 제안되어 사용되고 있다.

일 실시예가 구비된 액화천연가스의 수송선의 경우도 액화천연가스를 재기화하기 위한 재기화 회로가 설치된 수송선으로서 재기화 중 수송선의 전력 생산을 위한 연료가스를 재기화 회로에서 재기화된 고압의 천연가스를 활용하여 사용하는 것을 특징으로 한다.

도 2에서 도시한 바와 같이, 선박의 전력 생산을 위해 엔진에 공급되는 연료가스는 기본적으로 저장탱크(T)내에서 발생하는 자연기화가스(NBOG)를 기화가스 공급라인(210)을 통해 엔진(E)에 공급된다.(기화가스 연료공급회로:200)

앞서 설명한 바와 같이, 자연기화가스는 엔진에서 연료로 쓰이기에는 압력과 온도가 낮은 상태이다.

따라서 상기 기화가스 공급라인(210)에 압축기(220)와 가열부(230)를 설치하 여 엔진의 작동에 요구되는 온도와 압력을 갖도록 자연기화가스를 압축하고 가열한다.

한편, 저장탱크(T)의 액화천연가스(LNG)는 펌프(P2,P3)에 의해 재기화장치(110)에 유입되고 상기 재기화장치(110)는 열교환을 통하여 액화천연가스(LNG)를 천연가스(BG)로 기화시킨다. 이렇게 기화된 천연가스는 천연가스 공급라인(120)을 통해 하역지(P)로 이송된다.(재기화 회로:100)

액화천연가스 수송선의 전력 발전을 하는데 있어 엔진에 연료가스로 자연기화가스만으로 충분하지 못한 경우, 일 실시예는 천연가스 연료공급회로(300)를 통해 고압의 천연가스를 연료가스로 활용한다.

상기 천연가스 연료공급회로(300)는 천연가스 연료공급라인(310)이 상기 재기화 회로(100)의 천연가스 공급라인(120)에서 바이패스하여 상기 기화가스 연료공급회로(200)의 기화가스 공급라인(210)에 연결됨으로써 형성된다.

상기 천연가스 공급라인(120)의 재기화된 천연가스의 압력은 약 100bar 정도로, 엔진에서 요구하는 연료가스의 압력에 비해 매우 크다.

따라서 상기 천연가스를 엔진에서 요구하는 연료가스로 사용하기 위해서는 압력을 조절할 필요가 있다. 이에 상기 천연가스 연료공급라인(310)상에 압력조절부(320)를 설치하여 기화된 천연가스의 압력을 엔진에서 요구하는 압력으로 낮춘다.

상기 압력조절부(320)는 상기 천연가스 연료공급라인(310)에 압력감소밸브 및 오리피스(orifice)(미도시)등이 설치된 별도의 유로를 설치하여 구성 될 수 있 다. 압력감소밸브의 개폐를 조정하여 엔진에서 사용될 재기화된 천연가스의 유량조절 및 압력조절을 수행한다.

위와 같이 일 실시예는 종래기술과 달리 연료가스 공급라인의 압력제어는 압축기(220)가 아니라 압력조절부(320)에서 이루어 지고 있다.

한편, 위와 같이 감압한 재기화된 천연가스는 온도가 압력과 함께 낮아지게 되므로 엔진에서 연료가스로 사용하기 위해서는 온도를 높일 필요가 있다. 필요에 따라 천연가스 연료공급라인(310)상에 별도의 온도조절부(330)를 설치하여 상기 가열부(230)에 들어가기 전에 재기화된 천연가스를 예비가열하여 엔진에서 요구하는 천연가스의 온도를 맞춘다.

지금까지 살펴본 일 실시예의 연료가스 공급시스템은 종래의 연료가스 공급시스템과 달리 강제기화부가 존재하지 않기 때문에 압축기(220)를 제어하는데 있어서 저장탱크(T)내의 압력만을 고려하는 것이 가능하여 압축기 제어로직을 단순화 할 수 있는 것이 특징이다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명은 고압의 연료가스를 요구하는 다양한 형태의 엔진 또는 가스터빈에 적용 될 수 있으며, 본 발명의 기술 분야의 당업자라면 첨부된 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 예 및 수정 예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

도 1은 종래의 액화천연가스 수송선의 연료가스 공급시스템을 도시한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 액화천연가스 수송선의 연료가스 공급시스템의 일 실시예의 구성을 나타낸 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 재기화 회로 110: 재기화장치

120: 천연가스 공급라인 200: 기화가스 연료공급회로

210: 기화가스 공급라인 220: 압축기

230: 가열부 300: 천연가스 연료공급회로

310: 천연가스 연료공급라인 320: 압력조절부

330: 온도조절부

Claims (2)

1. 액화천연가스를 재기화시키는 재기화장치, 상기 재기화장치에서 기화된 천연가스를 하역지로 공급하는 천연가스 공급라인을 포함하는 재기화 회로와;

   저장 탱크 및 엔진에 연결되며, 상기 저장 탱크 내에서 발생한 기화가스를 엔진에 연료로 공급하는 기화가스 공급라인, 상기 기화가스 공급라인에 설치되며 상기 기화가스를 압축하는 압축부, 상기 압축부에서 압축된 기화가스에 열을 공급하는 가열부를 포함하는 기화가스 연료공급회로 및;

   일측이 상기 재기화 회로의 천연가스 공급라인에 연결되고 타측이 상기 기화가스 연료공급회로의 기화가스 공급라인에 연결되는 천연가스 연료공급라인, 상기 천연가스 연료공급라인에 설치되며 상기 천연가스의 압력을 조절하는 압력조절부가 형성된 천연가스 연료공급회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 수송선의 연료가스 공급시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 천연가스 연료공급회로에는

   상기 압력조절부를 통과한 천연가스를 엔진의 연료로 이용하도록, 상기 가열부로 공급될 천연가스의 온도를 예비가열하는 온도조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 수송선의 연료가스 공급시스템.

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