KR20100035223A - 이종연료 디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 연료공급시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이종연료 디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 연료공급시스템에 관한 것으로 특히, 공지된 연료공급시스템에 있어서; 고압 압축기의 출구와 연결된 강제기화천연가스 액적 분리기의 기체 배출 배관에 질소 유량 제어 밸브 및 이산화탄소 유량 제어 밸브를 각각 구비한 질소 혹은 이산화탄소 공급 배관은 더 연결하고, 상기 질소 혹은 이산화탄소 공급 배관 상에는 연료가스 압력 제어 밸브 혹은 유량 제어 밸브와 연료가스 압력 제어기 혹은 유량 제어기와 연결된 질소 혹은 이산화탄소 유량 제어기를 설치하되, 상기 질소 혹은 이산화탄소 유량 제어기와 질소 유량 제어 밸브 및 이산화탄소 유량 제어 밸브 사이에는 질소 혹은 이산화탄소 유량 제어 선택기를 부가 설치하여, 상기 강제기화천연가스 가열기가 공급하는 강제기화천연가스의 압력 혹은 유량에 따라 연료가스 압력 혹은 유량 제어기를 통해 계측된 연료가스 압력 혹은 유량에 따라 질소 혹은 이산화탄소를 비례적으로 공급할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

따라서, 질소 및 이산화탄소와 같은 불활성 기체를 연료가스에 혼합하여 연료가스의 메탄가를 높여 줌으로써 이종연료 디젤엔진의 비 이상적인 폭발현상을 미연에 방지할 수 있고, 질소 및 이산화탄소와 같은 불활성 기체를 연료가스에 혼합함으로써 메탄가가 증가되어 -163℃의 액화천연가스를 연료가스로 공급하기 위해 -100℃이하로 가열하여 액화천연가스로부터 고탄소가의 부탄과 펜탄을 강제기화천연가스 가열기와 분리기를 통해 제거하는 공정이 필요하지 않게 되므로, 강제기화 천연가스 가열기로 공급되는 액화천연가스를 -50℃이상에서 완전 증발시켜 연료가스로 사용할 수 있어 강제기화천연가스 액적 분리기를 통해 배출되는 고탄소가의 부탄과 펜탄 액적이 형성되지 않게 되며, 강제기화천연가스 액적 분리기에서 생성되는 응축물의 발생을 제거하여 액적을 화물창으로 이송하는 액적 배출배관의 크기를 줄일 수 있고 지속적인 예냉 공정이 필요하지 않게 되는 것이다.

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Description

이종연료 디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 연료공급시스템{Fuel Gas Supply System for LNG carrier using duel fuel diesel electric propulsion engine}

본 발명은 이종연료 디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 연료공급시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이종연료 디젤엔진 추진기관에 연료가스를 공급하기 위해 설치된 자연기화천연가스 압축기와 강제기화천연가스 기화기로 구성된 연료공급시스템에 질소 혹은 이산화탄소를 주입하여, 화물창에서 공급하는 액화천연가스를 강제기화천연가스 기화기에서 가열하여 강제기화천연가스 액적 분리기를 통해 분리한 연료가스에 질소 혹은 이산화탄소를 유량제어밸브를 통해 공급하는 방식을 통해, 고탄소가의 연료가스가 공급될 경우 이종연료 추진기관에서 발생하는 비 이상적 폭발현상을 방지하고, 연료가스의 메탄가를 증가시켜 이종연료추진기관의 연소효율을 증가시킬 수 있도록 발명한 것이다.

다시 말해서, 본 발명은 질소 및 이산화탄소와 같은 불활성 기체를 연료가스에 혼합하여 연료가스의 메탄가를 높임으로써 이종연료 디젤엔진의 비 이상적인 폭발현상을 방지할 수 있고, 또 질소 및 이산화탄소와 같은 불활성 기체를 연료가스 에 혼합하여 메탄가를 증가시키게 되면 -163℃의 액화천연가스를 연료가스로 공급하기 위해 -100℃이하로 가열하여 액화천연가스로부터 고탄소가의 부탄과 펜탄을 강제기화천연가스 가열기와 분리기를 통해 제거하는 공정이 필요하지 않게 되므로, 강제기화천연가스 가열기로 공급되는 액화천연가스를 -50℃이상에서 완전 증발시켜 연료가스로 사용하므로 강제기화천연가스 액적 분리기를 통해 배출되는 고탄소가의 부탄과 펜탄 액적이 형성되지 않으며, 또한 강제기화천연가스 액적 분리기에서 생성되는 응축물의 발생을 제거하여 액적을 화물창으로 이송하는 액적 배출배관의 크기를 줄이고 지속적인 예냉 공정이 필요하지 않은 이종연료 디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 연료공급시스템에 관한 것이다.

일반적으로 이종연료 디젤엔진으로 추진되는 액화천연가스 운반선은 화물창 내에서 자연적으로 기화되어 발생되는 자연 기화 천연가스와 화물창에 저장하고 있는 액화천연가스를 가열하여 발생하는 강제기화천연가스를 압축하여 연료가스로 공급받아 선반추진에 필요한 추진력을 확보하고 있다.

이때, 액화천연가스를 가열하여 생산하는 강제기화천연가스는 부탄 혹은 펜탄과 같이 탄소가가 높은 물질이 포함되어 있기 때문에 이러한 고탄소가의 연료가스가 이종연료 디젤엔진에 공급될 경우 비 이상적인 폭발현상에 의해 연소성능이 저하되는 현상이 발생한다.

그런데, 종래에는 이종연료 디젤엔진 추진기관의 연료가스로 공급되는 강제 기화천연가스를 강제기화천연가스 가열기를 통해 특정온도(예를 들어 -100℃이하)로 가열시켜 강제기화천연가스 액적 분리기를 통해 부탄 혹은 펜탄과 같은 고탄소가의 물질을 분리시켜 연료가스로 공급하도록 구성되어 있다.

그러나, 상기에서와 같은 종래의 방식은 강제기화천연가스로부터 고탄소가의 부탄 혹은 펜탄을 분리하기 위해 액화천연가스를 혼합하여 특정 온도로 일정하게 제어해야 하고, 강제 기화 액적 분리기를 통해 물리적으로 고탄소가의 부탄 혹은 펜탄이 포함된 액적을 분리하여 화물창으로 이송해야 한다.

이때, 액화천연가스를 강제 기화 액적 분사기를 통해 강제기화천연가스의 온도를 제어하기 위해서는 액화천연가스를 공급하는 배관의 예냉 공정이 요구되므로, 초기 기동 운전 시 즉각적인 운전이 힘들며, 분사방식에 의한 온도제어는 액화천연가스와 강제기화천연가스를 완벽히 혼합시키기 힘들어 많은 양의 액화천연가스를 필요로 하고, 또한 강제기화천연가스 액적 분리기에 의해 액적을 완벽히 분리하기 어렵기 때문에 강제기화천연가스를 연료가스로 사용할 때는 이종연료 디젤엔진의 비 이상적 폭발현상이 발생할 가능성이 높아진다.

또한, 강제 기화 액적 분리기에서 분리된 고탄소가의 액적은 액적 배출배관을 통해 화물창으로 이송하는 과정에 부분 증발하므로 액화천연가스에 의한 지속적인 예냉 공정이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 질소 및 이산화탄소와 같은 불활성 기체를 연료가스에 혼합하여 연료가스의 메탄가를 높이는 방식을 통해 이종연료 디젤엔진의 비 이상적인 폭발현상을 미연에 방지할 수 있는 이종연료 디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 연료공급시스템을 제공하는데 주된 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 질소 및 이산화탄소와 같은 불활성 기체를 연료가스에 혼합함으로써 메탄가가 증가되어 -163℃의 액화천연가스를 연료가스로 공급하기 위해 -100℃이하로 가열하여 액화천연가스로부터 고탄소가의 부탄과 펜탄을 강제기화천연가스 가열기와 분리기를 통해 제거하는 공정이 필요하지 않게 되므로, 강제기화천연가스 가열기로 공급되는 액화천연가스를 -50℃이상에서 완전 증발시켜 연료가스로 사용할 수 있어 강제기화천연가스 액적 분리기를 통해 배출되는 고탄소가의 부탄과 펜탄 액적이 형성되지 않는 액화천연가스 운반선을 위한 연료공급시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 강제기화천연가스 액적 분리기에서 생성되는 응축물의 발생을 제거하여 액적을 화물창으로 이송하는 액적 배출배관의 크기를 줄일 수 있고 지속적인 예냉 공정이 필요하지않는 액화천연가스 운반선을 위한 연료공급시스템을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료공급시스템은, 자연기화천연가스 유입부와 이종연료 디젤기관의 연료가스 공급부 사이에는 자연기화천연가스 액적 분무기와 분리기를 포함하여 자연기화천연가스 온도 유량 제어 밸브, 저압 압축기, 고압 압축기, 연료가스 가열기 보조 및 주 온도 제어 밸브, 연료가스 가열기, 연료가스 온도 제어기 및 연료가스 압력 제어기 혹은 유량 제어기가 설치되고, 고압가스 유입부와 천연가스 응축물 배출구 사이에는 자연기화천연가스 액적 배출기 수위 제어기를 구비하고 자연기화천연가스 액적 분리기와 연결된 자연기화천연가스 액적 배출기와 자연기화천연가스 액적 분리기 수위 제어 밸브가 설치되며, 액화천연가스 유입부와 천연가스 응축물 배출부 사이에는 액화천연가스 공급 펌프와 연료가스 압력 제어 밸브 혹은 유량 제어 밸브, 강제기화천연가스 가열기, 강제기화천연가스 액적 분무기, 강제기화천연가스 온도 제어기, 강제기화천연가스 액적 분리기 수위 제어기를 구비하고 상기 고압 압축기의 출구와 연결된 강제기화천연가스 액적 분리기 및 강제기화천연가스 액적 분리기 수위 제어 밸브가 설치되되, 상기 액화천연가스 공급 펌프의 출구와 자연기화천연가스 액적 분무기 및 강제기화천연가스 액적 분무기 사이에는 각각 자연기화천연가스 온도 제어 밸브와 강제기화천연가스 온도 제어 밸브가 설치되고, 공급열원 유입부로부터 유입되는 열원은 강제기화천연가스 가열기와 연료가스 가열기를 통해 회수열원 배출구로 유입된 구성을 갖고 이종연료 디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선에 설치된 연료공급시스템에 있어서;

상기 고압 압축기의 출구와 연결된 강제기화천연가스 액적 분리기의 기체 배출 배관에 질소 유량 제어 밸브 및 이산화탄소 유량 제어 밸브를 각각 구비한 질소 혹은 이산화탄소 공급 배관은 더 연결하고, 상기 질소 혹은 이산화탄소 공급 배관 상에는 연료가스 압력 제어 밸브 혹은 유량 제어 밸브와 연료가스 압력 제어기 혹은 유량 제어기와 연결된 질소 혹은 이산화탄소 유량 제어기를 설치하되, 상기 질소 혹은 이산화탄소 유량 제어기와 질소 유량 제어 밸브 및 이산화탄소 유량 제어 밸브 사이에는 질소 혹은 이산화탄소 유량 제어 선택기를 부가 설치하여, 상기 강제기화천연가스 가열기가 공급하는 강제기화천연가스의 압력 혹은 유량에 따라 연료가스 압력 혹은 유량 제어기를 통해 계측된 연료가스 압력 혹은 유량에 따라 질소 혹은 이산화탄소를 비례적으로 공급할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 연료공급시스템에 의하면, 첫째 질소 및 이산화탄소와 같은 불활성 기체를 연료가스에 혼합하여 연료가스의 메탄가를 높여 줌으로써 이종연료 디젤엔진의 비 이상적인 폭발현상을 미연에 방지할 수 있고, 둘째 질소 및 이산화탄소와 같은 불활성 기체를 연료가스에 혼합함으로써 메탄가가 증가되어 -163℃의 액화천연가스를 연료가스로 공급하기 위해 -100℃이하로 가열하여 액화천연가스로부터 고탄소가의 부탄과 펜탄을 강제기화천연가스 가열기와 분리기를 통해 제거하는 공정이 필요하지 않게 되므로, 강제기화천연가스 가열기로 공급되는 액화천연가스를 -50℃이상에서 완전 증발시켜 연료가스로 사용할 수 있어 강제기화천연가스 액적 분리기를 통해 배출되는 고탄소가의 부탄과 펜탄 액적이 형성되지 않게 되며, 셋째 강제기화천연가스 액적 분리기에서 생성되는 응축물의 발생을 제거하여 액적을 화물창으로 이송하는 액적 배출배관의 크기를 줄일 수 있고 지속적인 예냉 공정이 필요하지 않게 되는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 연료공급시스템의 블록 구성도를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명 연료공급시스템은, 자연기화천연가스 유입부(100)와 이종연료 디젤기관의 연료가스 공급부(500) 사이에는 자연기화천연가스 액적 분무기(1)와 자연기화천연가스 액적 분리기(2)를 포함하여 자연기화천연가스 온도 제어 밸브(30), 저압 압축기(4), 고압 압축기(5), 연료가스 가열기 보조 온도 제어 밸브(26), 연소가스 가열기 주 온도 제어 밸브(27), 연료가스 가열기(10), 상기 연료가스 가열기 보조 온도 제어 밸브(26)와 연소가스 가열기 주 온도 제어 밸브(27)의 구동을 제어하는 연료가스 온도 제어기(34) 및 연료가스 압력 제어기 혹은 유량 제어기(35)가 설치되고, 고압가스 유입부(200)와 천연가스 응축물 배출구(600) 사이에는 자연기화천연가스 액적 배출기 수위 제어기(31)를 구비하고 상기 자연기화천연가스 액적 분리기(2)와 연결된 자연기화천연가스 액적 배출기(3)와 상기 자연기화천연가스 액적 배출기 수위 제어기(31)에 의해 그 구동이 제어되는 자연기화천연 가스 액적 분리기 수위 제어 밸브(24)가 설치되며, 액화천연가스 유입부(300)와 천연가스 응축물 배출부(600) 사이에는 액화천연가스 공급 펌프(6)와 연료가스 압력 제어 밸브 혹은 유량 제어 밸브(23), 강제기화천연가스 가열기(7), 강제기화천연가스 액적 분무기(8), 강제기화천연가스 온도 제어기(32), 강제기화천연가스 액적 분리기 수위 제어기(33)를 구비하고 상기 고압 압축기(5)의 출구와 연결된 강제기화천연가스 액적 분리기(9) 및 상기 강제기화천연가스 액적 분리기 수위 제어기(33)에 의해 그 구동이 제어되는 강제기화천연가스 액적 분리기 수위 제어 밸브(25)가 설치되어 있으며, 상기 액화천연가스 공급 펌프(6)의 출구와 자연기화천연가스 액적 분무기(1) 및 강제기화천연가스 액적 분무기(8) 사이에는 각각 자연기화천연가스 온도 제어 밸브(21)와 강제기화천연가스 온도 제어 밸브(22)가 설치되고, 공급열원 유입부(400)로부터 유입되는 열원은 강제기화천연가스 가열기(7)와 연료가스 가열기(10)를 통해 회수열원 배출구(700)로 유입되는 구성을 갖고 이종연료 디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선에 설치된 연료공급시스템에 있어서;

상기 고압 압축기(5)의 출구와 연결된 강제기화천연가스 액적 분리기(9)의 기체 배출 배관에 질소 유량 제어 밸브(28) 및 이산화탄소 유량 제어 밸브(29)를 각각 구비한 질소 혹은 이산화탄소 공급 배관(40)은 더 연결하고, 상기 질소 혹은 이산화탄소 공급 배관(40) 상에는 연료가스 압력 제어 밸브 혹은 유량 제어 밸브(23)와 연료가스 압력 제어기 혹은 유량 제어기(35)와 연결된 질소 혹은 이산화탄소 유량 제어기(36)를 설치하되, 상기 질소 혹은 이산화탄소 유량 제어기(36)와 질소 유량 제어 밸브(28) 및 이산화탄소 유량 제어 밸브(29) 사이에는 질소 혹은 이산화탄소 유량 제어 선택기(37)를 부가 설치하여, 상기 강제기화천연가스 가열기(7)에서 공급되는 강제기화천연가스의 압력 혹은 유량에 따라 연료가스 압력 혹은 유량 제어기를 통해 계측된 연료가스 압력 혹은 유량에 따라 질소 혹은 이산화탄소를 비례적으로 공급시켜 줄 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

여기서 미설명 부호 800은 질소 공급부이고, 900은 이산화탄소 공급부이다.

이와 같이 구성된 본 발명 액화천연가스 운반선을 위한 연료공급시스템에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 공지된 이종연료 디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선에 설치된 연료공급시스템에 있어서, 고압 압축기(5)의 출구와 연결된 강제기화천연가스 액적 분리기(9)의 기체 배출 배관에 질소 유량 제어 밸브(28) 및 이산화탄소 유량 제어 밸브(29)를 각각 구비한 질소 혹은 이산화탄소 공급 배관(40)은 더 연결하고, 상기 질소 혹은 이산화탄소 공급 배관(40) 상에는 연료가스 압력 제어 밸브 혹은 유량 제어 밸브(23)와 연료가스 압력 제어기 혹은 유량 제어기(35)와 연결된 질소 혹은 이산화탄소 유량 제어기(36)를 설치하되, 상기 질소 혹은 이산화탄소 유량 제어기(36)와 질소 유량 제어 밸브(28) 및 이산화탄소 유량 제어 밸브(29) 사이에는 질소 혹은 이산화탄소 유량 제어 선택기(37)를 부가 설치하여, 상기 강제기화천연가스 가열기(7)에서 공급되는 강제기화천연가스의 압력 혹은 유량에 따라 연료가스 압력 혹은 유량 제어기를 통해 계측된 연료가스 압력 혹은 유량에 따라 질소 혹은 이산화탄소를 비례적으로 공급시켜 줄 수 있도록 한 것을 주요기술 구성요소로 한다.

이때, 상기한 공지된 이종연료 디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선에 설치된 연료공급시스템은, 자연기화천연가스 유입부(100)와 이종연료 디젤기관의 연료가스 공급부(500) 사이에 자연기화천연가스 액적 분무기(1)와 자연기화천연가스 액적 분리기(2)를 포함하여 자연기화천연가스 온도 제어 밸브(30), 저압 압축기(4), 고압 압축기(5), 연료가스 가열기 보조 온도 제어 밸브(26), 연소가스 가열기 주 온도 제어 밸브(27), 연료가스 가열기(10), 상기 연료가스 가열기 보조 온도 제어 밸브(26)와 연소가스 가열기 주 온도 제어 밸브(27)의 구동을 제어하는 연료가스 온도 제어기(34) 및 연료가스 압력 제어기 혹은 유량 제어기(35)가 설치된 구성을 갖는다.

또, 고압가스 유입부(200)와 천연가스 응축물 배출구(600) 사이에는 자연기화천연가스 액적 배출기 수위 제어기(31)를 구비하고 상기 자연기화천연가스 액적 분리기(2)와 연결된 자연기화천연가스 액적 배출기(3)와 상기 자연기화천연가스 액적 배출기 수위 제어기(31)에 의해 그 구동이 제어되는 자연기화천연가스 액적 분리기 수위 제어 밸브(24)가 설치된 구성을 갖는다.

또한, 액화천연가스 유입부(300)와 천연가스 응축물 배출부(600) 사이에는 액화천연가스 공급 펌프(6)와 연료가스 압력 제어 밸브 혹은 유량 제어 밸브(23), 강제기화천연가스 가열기(7), 강제기화천연가스 액적 분무기(8), 강제기화천연가스 온도 제어기(32), 강제기화천연가스 액적 분리기 수위 제어기(33)를 구비하고 상기 고압 압축기(5)의 출구와 연결된 강제기화천연가스 액적 분리기(9) 및 상기 강제기화천연가스 액적 분리기 수위 제어기(33)에 의해 그 구동이 제어되는 강제기화천연 가스 액적 분리기 수위 제어 밸브(25)가 설치된 구성을 갖되, 상기 액화천연가스 공급 펌프(6)의 출구와 자연기화천연가스 액적 분무기(1) 및 강제기화천연가스 액적 분무기(8) 사이에는 각각 자연기화천연가스 온도 제어 밸브(21)와 강제기화천연가스 온도 제어 밸브(22)가 설치된 구성을 갖는다.

뿐만 아니라, 공급열원 유입부(400)로부터 유입되는 열원은 강제기화천연가스 가열기(7)와 연료가스 가열기(10)를 통해 회수열원 배출구(700)로 유입되는 구성을 갖는다.

이들 구성 중 대표적인 몇 가지의 구성요소에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 자연기화천연가스 액적 분무기(1)는 자연기화천연가스 유입부(100)에서 공급되는 자연기화천연가스를 분무시켜 냉각하고, 냉각에 사용되지 않은 자연기화천연가스는 액적 상태로 자연기화천연가스 액적 분리기(2)를 통해 분리된다.

또, 상기 자연기화천연가스 온도 제어기(30)는 자연기화천연가스 액적 분리기(2)에서 분리되어 저압 압축기(4)로 공급되는 자연기화천연가스의 온도를 조절하기 위하여 자연기화천연가스 온도 제어 밸브(21)의 개폐량을 조절해 주는 역할을 수행한다.

또한, 상기 저압 압축기(4)와 고압 압축기(5)는 자연기화천연가스 온도 제어 밸브(21)를 통해 공급된 액화천연가스와 자연기화천연가스 유입부(100)를 통해 공급된 자연기화천연가스가 혼합되어 액적 분리기(2)를 통해 분리된 기체상태의 자연 기화천연가스가 저압 및 고압을 통해 순차적으로 압축시켜 주는 기능을 수행한다.

그리고, 상기 연료가스가열기(10)는 추진기관에 공급해야 하는 연료가스의 온도는 0-50℃ 사이의 상온상태(통상 30℃로 제어)를 유지해야 하므로, 저압 및 고압 압축기(4)(5)를 통해 공급되는 연료가스의 온도가 저온일 경우, 가열하여 공급하는 역할을 수행한다.

한편, 자연기화천연가스 액적 배출기 수위 제어기(31)를 구비하고 상기 자연기화천연가스 액적 분리기(2)와 연결된 자연기화천연가스 액적 배출기(3)는 자연기화천연가스 액적 분리기(2)에서 분리된 응축물을 자연기화천연가스 액적 배출기에 저장한 후, 고압가스 유입부(200)에서 공급한 고압가스를 이용하여 자연기화천연가스 액적배출장치에 저장된 액적을 상기 자연기화천연가스 액적 배출기 수위 제어기(31)에 의해 구동이 제어되는 자연기화천연가스 액적 분리기 수위 제어 밸브(24)를 통해 천연가스 응축물 배출구(600) 측으로 전달하게 된다.

그리고, 상기 액화천연가스 공급 펌프(6)는 액화천연가스 유입부(300)를 통해 공급되는 액화천연가스를 펌핑하여 자연기화천연가스 온도 제어 밸브(21)와 강제기화천연가스 온도 제어밸브(22) 및 연료가스 압력 제어 밸브 혹은 유량 제어 밸브(23)를 통해 각각 자연기화천연가스 액적 분무기(1)와 강제천연가스 액적 분무기(8) 및 강제기화천연가스 가열기(7) 측으로 강제 송급시켜 주는 역할을 수행한다.

또, 상기 강제기화천연가스 온도 제어밸브(22)는 액화천연가스가 고온일 경우, 저온의 액화천연가스를 공급하여 혼합시켜 주어 액화천연가스의 온도를 떨어뜨 려 주는 역할을 수행하고, 상기 연료가스 압력 제어 밸브 혹은 유량 제어 밸브(23)는 추진기관의 출력량에 따라 필요한 연료가스의 양을 조절해 주는 역할을 하게 되는데, 이때 연료가스의 양을 조절하는 방법은 연료가스 공급 배관 내의 압력을 제어하는 간접 제어방식과, 유량계에 의해 유량을 제어 직접제어 방식이 있다.

또한, 상기 강제기화천연가스 액적 분리기 수위 제어 밸브(25)는 강제기화천연가스 액적 분리기(9)에 의해 분리된 액상의 수위에 따라 강제기화천연가스 액적 분리기 수위 제어기(33)의 제어를 받아 그 개폐량이 제어된 형태에서 상기 액상을 화물창의 천연가스 응축물 포집기 측으로 이송시켜 준다.

그리고, 상기 연료가스 가열기 주 온도 제어 밸브(27)와 연료가스 가열기 보조 온도 제어 밸브(26)는 연료가스 가열기(10) 후단의 온도에 따라 반비례적으로 제어되어 온도를 조절하게 되는데, 예를 들어 온도가 높을 때는 주 온도 제어 밸브가 닫히고 보조 온도 제어 밸브가 열리며 온도가 낮을 때는 반대로 움직여 온도를 조절하게 된다.

또, 상기 강제기화천연가스 온도 제어기(32)를 설명하기에 앞서 액화천연가스 중에 포함된 고탄소가 물질을 분리하기 위해서는 액화천연가스를 기액 혼합물 상태로 가열해야 하며, 강제기화천연가스 가열기(7)에서 과열된 액화천연가스는 강제기화천연가스 온도 제어 밸브(22)에 의해 적절한 온도 조절이 이루어져야 하는데, 이를 강제기화천연가스 온도 제어기에 의해 수행한다.

또한, 상기 연료가스 온도 제어기(34)는: 연료가스 가열기 주 온도 제어 밸브(27)와 보조 온도 제어 밸브(26)를 분배 제어하는 기능을 수행하고, 상기 연료가 스 압력 제어기 혹은 유량 제어기(35)는 추진기관의 출력량에 맞게 연료가스의 공급유량을 제어하는 기능을 수행하며, 상기 회수열원 배출구(700)를 통해 배출되는 회수열원은 강제기화천연가스 가열기(7) 및 연료가스 가열기(10)의 열원으로 공급된 열원(통상 스팀)을 회수한다.

한편, 본 발명이 적용된 액화천연가스 운반선의 화물창에 저장된 액화천연가스는 액화천연가스 공급펌프(6)로부터 강제기화천연가스 유량 제어 밸브(23)을 통해 강제기화천연가스 가열기(7)로 공급되며, 강제기화천연가스 가열기(6)를 통해 과열된 강제기화천연가스는 강제기화천연가스 액적 분무기(8)를 통해 냉각되고, 냉각에 사용되지 않은 액화천연가스는 액적 상태로 강제기화천연가스 액적 분리기(9)를 통해 분리된다.

이렇게 분리된 기체는 고압 압축기(5)의 출구와 연결된 기체 배출 배관을 통해 연료가스 가열기(10)로 이송되는데, 이때 상기 강제기화천연가스 액적 분리기(9)의 기체 배출 배관부에 별도의 질소 유량 제어 밸브(28)과 이산화탄소 유량 제어 밸브(29)를 설치하여 연결하고, 강제기화천연가스 가열기(7)에서 공급해 주는 강제기화천연가스의 유량을 연료가스 공급 압력 혹은 공급 유량 제어기(35)를 통해 계측하여, 질소 혹은 이산화탄소 유량 제어 선택기(37)를 통해 운전자가 질소 혹은 이산화탄소를 선택하면 이를 이종연료 디젤엔진의 연료가스와 비례적으로 공급하게 된다.

따라서, 질소 및 이산화탄소와 같은 불활성 기체를 연료가스에 혼합하여 연료가스의 메탄가를 높여 줄 수 있어 이종연료 디젤엔진의 비 이상적인 폭발현상을 미연에 방지할 수 있고, 또 질소 및 이산화탄소와 같은 불활성 기체를 연료가스에 혼합함으로써 메탄가가 증가되어 -163℃의 액화천연가스를 연료가스로 공급하기 위해 -100℃이하로 가열하여 액화천연가스로부터 고탄소가의 부탄과 펜탄을 강제기화천연가스 가열기와 분리기를 통해 제거하는 공정이 필요하지 않게 되므로 강제기화천연가스 가열기로 공급되는 액화천연가스를 -50℃이상에서 완전 증발시켜 연료가스로 사용할 수 있어 강제기화천연가스 액적 분리기를 통해 배출되는 고탄소가의 부탄과 펜탄 액적이 형성되지 않게 되며, 또한 강제기화천연가스 액적 분리기에서 생성되는 응축물의 발생을 제거하여 액적을 화물창으로 이송하는 액적 배출배관의 크기를 줄일 수 있고 지속적인 예냉 공정이 필요하지 않게 되는 것이다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

도 1은 본 발명 연료공급시스템의 블록 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 자연기화천연가스 액적 분무기 2 : 자연기화천연가스 액적 분리기

3 : 자연기화천연가스 액적 배출기 4 :　 저압 압축기

5 :　고압 압축기 6 : 액화천연가스 공급 펌프

7 : 강제기화천연가스 가열기 8 : 강제기화천연가스 액적 분무기

9 : 강제기화천연가스 액적 분리기 10 : 연료가스 가열기

21 : 자연기화천연가스 온도 제어 밸브

22 : 강제기화천연가스 온도 제어 밸브

23 : 연료가스 압력 제어 밸브 혹은 유량 제어 밸브

24 : 자연기화천연가스 액적 분리기 수위 제어 밸브

25 :　강제기화천연가스 액적 분리기 수위 제어 밸브

26 :　연료가스 가열기 보조 온도 제어 밸브

27 : 연료가스 가열기 주 온도 제어 밸브

28 :　질소 유량 제어 밸브 29 : 이산화탄소 유량 제어 밸브

30 : 자연기화천연가스 온도 제어기

31 : 자연기화천연가스 액적 배출기 수위 제어기

32 : 강제기화천연가스 온도 제어기

33 : 자연기화천연가스 액적 분리기 수위 제어기

34 : 연료가스 온도 제어기

35 :　연료가스 압력 제어기 혹은 유량 제어기

36 :　질소 혹은 이산화탄소 유량 제어기

37 :　질소 혹은 이산화탄소 유량 제어 선택기

40 : 질소 혹은 이산화탄소 공급 배관

100:　 자연기화천연가스 유입부 200 : 고압가스 유입부

300 : 액화천연가스 유입부 400 : 공급열원 유입부

500 : 이종연료 디젤기관의 연료가스 공급부

600 : 천연가스 응축물 배출구 700 : 회수열원 배출구

800 :　 질소 공급부 900 :　 이산화탄소 공급부

Claims (1)

1. 자연기화천연가스 유입부와 이종연료 디젤기관의 연료가스 공급부 사이에는 자연기화천연가스 액적 분무기와 분리기를 포함하여 자연기화천연가스 온도 제어 밸브, 저압 압축기, 고압 압축기, 연료가스 가열기 보조 및 주 온도 제어 밸브, 연료가스 가열기, 연료가스 온도 제어기 및 연료가스 압력 제어기 혹은 유량 제어기가 설치되고, 고압가스 유입부와 천연가스 응축물 배출구 사이에는 자연기화천연가스 액적 배출기 수위 제어기를 구비하고 자연기화천연가스 액적 분리기와 연결된 자연기화천연가스 액적 배출기와 자연기화천연가스 액적 분리기 수위 제어 밸브가 설치되며, 액화천연가스 유입부와 천연가스 응축물 배출부 사이에는 액화천연가스 공급 펌프와 연료가스 압력 제어 밸브 혹은 유량 제어 밸브, 강제기화천연가스 가열기, 강제기화천연가스 액적 분무기, 강제기화천연가스 온도 제어기, 강제기화천연가스 액적 분리기 수위 제어기를 구비하고 상기 고압 압축기의 출구와 연결된 강제기화천연가스 액적 분리기 및 강제기화천연가스 액적 분리기 수위 제어 밸브가 설치되되, 상기 액화천연가스 공급 펌프의 출구와 자연기화천연가스 액적 분무기 및 강제기화천연가스 액적 분무기 사이에는 각각 자연기화천연가스 온도 제어 밸브와 강제기화천연가스 온도 제어 밸브가 설치되고, 공급열원 유입부로부터 유입되는 열원은 강제기화천연가스 가열기와 연료가스 가열기를 통해 회수열원 배출구로 유입된 구성을 갖고 이종연료 디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선에 설치된 연료공급시스템에 있어서;

   상기 고압 압축기의 출구와 연결된 강제기화천연가스 액적 분리기의 기체 배출 배관에 질소 유량 제어 밸브 및 이산화탄소 유량 제어 밸브를 각각 구비한 질소 혹은 이산화탄소 공급 배관은 더 연결하고, 상기 질소 혹은 이산화탄소 공급 배관 상에는 연료가스 압력 제어 밸브 혹은 유량 제어 밸브와 연료가스 압력 제어기 혹은 유량 제어기와 연결된 질소 혹은 이산화탄소 유량 제어기를 설치하되, 상기 질소 혹은 이산화탄소 유량 제어기와 질소 유량 제어 밸브 및 이산화탄소 유량 제어 밸브 사이에는 질소 혹은 이산화탄소 유량 제어 선택기를 부가 설치하여, 상기 강제기화천연가스 가열기가 공급하는 강제기화천연가스의 압력 혹은 유량에 따라 연료가스 압력 혹은 유량 제어기를 통해 계측된 연료가스 압력 혹은 유량에 따라 질소 혹은 이산화탄소를 비례적으로 공급할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 이종연료 디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 연료공급시스템.

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