KR20110018181A

KR20110018181A - 연료가스 공급시스템

Info

Publication number: KR20110018181A
Application number: KR1020090075844A
Authority: KR
Inventors: 김승혁; 이종철; 조기헌
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2009-08-17
Filing date: 2009-08-17
Publication date: 2011-02-23

Abstract

연료가스 공급시스템이 개시된다. LNG저장탱크 내부에서 발생된 BOG(Boil-Off Gas)를 압축하는 압축기, 압축기에서 압축된 BOG를 LNG로 재액화시키는 응축기, 응축기에서 액화된 LNG 중에서 LNG저장탱크로 이송될 일부를 냉각시키는 과냉각기, 응축기에서 액화된 LNG 중에서 LNG저장탱크로 이송되지 않는 나머지를 압축하는 고압펌프, 고압펌프에서 압축된 LNG를 가열하여 기화시키는 기화기를 포함하는 연료가스 공급시스템은, LNG의 과냉각 및 사용처로 공급되는 LNG의 기화에 소모되는 에너지를 최소화하여 연료가스 공급시스템의 효율을 높일 수 있다.

BOG, 연료가스, 과냉각

Description

연료가스 공급시스템{Fuel gas supply system}

본 발명은 연료가스 공급시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, LNG저장탱크 내의 BOG를 엔진에 연료로 공급하는 연료가스 공급시스템에 관한 것이다.

액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 LNG라 한다.)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 섭씨 -162도로 냉각해 그 부피를 6백분의 1로 줄인 무색 투명한 극저온 액체를 말한다.

이에 따라, LNG를 운반하는 LNG운반선은, LNG를 극저온 상태로 저장탱크 내에 저장하여 운반한다. 그런데, 운반 과정에서 저장탱크와 외부 사이에는 지속적으로 열전달이 발생하므로, 저장탱크 안의 LNG가 기화되어 BOG(boil-off gas)가 발생된다.

저장탱크에 BOG의 량이 많아질 경우 저장탱크 내부의 압력이 증가되어 저장탱크가 파손될 위험이 높아지게 되므로 이를 제거할 필요가 있다. 이를 위해, BOG를 재액화하여 다시 저장탱크로 돌려 보내거나, 재액화된 BOG를 선박을 추진하기 위한 연료가스로 사용하기도 한다.

도 1은 종래기술에 따라 BOG를 연료가스로 공급하는 연료가스 공급시스템을 나타낸 도면이다.

도 1에 나타난 바와 같이, 종래기술에 따른 연료가스 공급시스템은, BOG를 엔진 등의 사용처로 공급하기 위하여, BOG를 재액화 후에 가압하고 이를 다시 기화함으로써 고압의 가스를 사용처로 이송한다.

구체적으로, LNG저장탱크에서 발생한 BOG를 압축기(10)를 통하여 압축하고, 압축된 BOG와 냉각시스템(35)의 극저온 냉매를 응축기(30)에서 서로 열교환시켜 압축된 BOG를 LNG로 재액화시킨다. 그리고, 고압펌프(40) 및 기화기(50)를 통하여, 일부의 재액화된 LNG를 사용처 이송에 요구되는 압력과 온도를 가지는 가스로 변화시켜 엔진 등으로 공급한다.

한편, 나머지 LNG는 LNG저장탱크로 다시 저장한다. 여기서, LNG저장탱크로 돌아가는 LNG가 압력감소로 인해 재기화되는 것을 방지하기 위하여, 응축기(30)는 BOG를 재액화한 후에 LNG 전부를 과냉각시킨다.

이에 따라, 종래기술에 따른 연료가스 공급시스템은, BOG를 재액화시킬 뿐만 아니라 LNG를 과냉각하므로 많은 동력이 소요되는 문제점이 있다. 또한, 과냉각된 LNG를 다시 가열하여 기화시키므로, 기화기(50)가 많은 열량을 소모하는 문제점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 LNG의 과냉각 및 사용처로 공급되는 LNG의 기화에 소모되는 에너지를 최소화하는 연료가스 공급시스템을 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, LNG저장탱크 내부에서 발생된 BOG(Boil-Off Gas)를 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축된 BOG를 LNG로 재액화시키는 응축기, 상기 응축기에서 액화된 LNG 중에서 상기 LNG저장탱크로 이송될 일부를 냉각시키는 과냉각기, 상기 응축기에서 액화된 LNG 중에서 상기 LNG저장탱크로 이송되지 않는 나머지를 압축하는 고압펌프, 상기 고압펌프에서 압축된 LNG를 가열하여 기화시키는 기화기를 포함하는 연료가스 공급시스템가 제공된다.

상기 과냉각기에 냉각열을 제공하는 냉매를 공급하는 냉각시스템을 더 포함하고, 상기 응축기는, 상기 과냉각기에서 사용한 냉매와 상기 압축기에서 압축된 BOG를 열교환하여 BOG를 재액화시킬 수 있다.

상기 응축기 및 상기 과냉각기에 냉매를 분배하여 공급하는 냉각시스템을 더 포함할 수 있다.

상기 냉각시스템은, 질소냉매를 제공하는 질소냉각시스템을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 연료가스 공급시스템은, LNG저장탱크로 다시 저장되는 LNG만을 과냉각함으로써, LNG의 과냉각 및 사용처로 공급되는 LNG의 기화에 소모되는 에너지를 최소화하여 연료가스 공급시스템의 효율을 높일 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료가스 공급시스템을 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료가스 공급시스템은, 압축기(110), 응축기(120), 과냉각기(130), 고압펌프(140) 및 기화기(150)를 포함한다.

압축기(110)는 LNG저장탱크 내부에서 발생된 BOG를 압축하는 부분이다. LNG저장탱크에서 발생된 BOG가 압축됨으로써, 단위부피당 BOG의 밀도가 높아져서 후술한 응축기(120)에서 BOG와 냉매 간의 열전달 효율이 높아진다.

응축기(120)는 압축기(110)에서 압축된 BOG를 재액화시켜 LNG로 변환하는 부 분으로, BOG와 냉매를 열교환시켜 BOG를 액화시킨다. 이를 위해, 응축기(120)는 BOG 재액화에 필요한 냉매를 공급하는 냉각시스템(135)과 연결될 수 있다.

구체적으로, BOG를 액화하기 위해서는 -162도 이하의 극저온의 냉매를 사용하므로, 극저온 열교환기가 이용될 수 있다. 그리고, 극저온 열교환기는 극저온의 냉각열을 가지는 질소냉매를 제공하는 질소냉각시스템과 연결될 수 있다.

특히, 본 실시예의 응축기(120)는 후술할 과냉각기(130)에서 사용한 냉매를 압축기(110)에서 압축된 BOG와 열교환시켜 BOG를 재액화시킨다. LNG를 과냉각시키기 위해 사용한 냉매는 여전히 BOG 포화점 이하의 온도이므로, 이러한 냉매를 재활용하여 BOG를 액화시킬 수 있다. 또한, 도 3에 나타난 본 발명의 다른 실시예와 같이, 냉각시스템(235)에서 응축기(220) 및 과냉각기(230)에 냉매를 분배하여, 응축에 필요한 냉매를 공급할 수도 있다.

여기서, 응축기(120)에 냉매를 공급하는 상기의 2가지 형태는 BOG의 발생량 및 과냉각이 필요한 LNG량에 따라 선택적으로 적용될 수 있다. 따라서, 2가지 실시형태 간에 우열이 존재하는 것은 아니다.

과냉각기(130)는 응축기(120)에서 액화된 LNG 중에서, LNG저장탱크로 다시 이송될 일부를 냉각시키는 부분이다. 종래의 시스템과 달리, 본 실시예의 과냉각기(130)는 LNG저장탱크로 다시 이송될 일부만을 과냉각시키므로, 과냉각에 소모되는 에너지를 절감할 수 있다.

여기서, 과냉각기(130)에 필요한 냉각열을 전달하기 위하여, 과냉각기(130) 는 상술한 질소냉매를 제공하는 질소냉각시스템(135)와 연결될 수 있다.

고압펌프(140)는 응축기(120)에서 재액화된 LNG 중에서, 엔진 등의 사용처 필요한 일부를 이송에 필요한 압력으로 압축하는 부분이다. 즉, LNG저장탱크로 다시 이송되지 않는 나머지를 압축하는 부분이다.

사용처에 가스를 공급하기 위해서는 고압의 가스가 필요하다. 그리고, 고압의 가스를 생성하는 방법으로 LNG를 압축한 후에 기화시키는 방법이 유용하다. 고압펌프(140)는 LNG를 압축함으로써, 이 후 과정에서 기화된 가스가 이송에 필요한 압력을 가지도록 하는 역할을 한다. 여기서, 극저온의 LNG를 압축할 수 있도록, 극저온용 고압펌프(140)가 사용된다.

기화기(150)는 고압펌프(140)에서 압축된 LNG을 가열하여 기화시키는 부분이다. 고압펌프(140)에서 압축된 LNG를 가열하여, 압축된 LNG를 사용처로의 이송에 적합한 고압의 가스로 변환한다. 종래의 시스템과 달리, 본 실시예의 기화기(150)에는 과냉각되지 않은 LNG가 이송되므로, 종래에 비해 적은 에너지로 LNG를 기화할 수 있다. 이에 따라, 엔진 폐열 등의 재생에너지 만으로도 LNG를 기화시킬 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 연료가스 공급시스템은 응축기(120)에서 압축된 BOG를 연료공급용과 재저장용으로 분기하여 처리하므로, 불필요한 과냉 각과 가열작업을 하지 않아서 연료가스 공급시스템의 효율을 크게 높일 수 있다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 연료가스 공급시스템에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

도 1은 종래기술에 따라 BOG를 연료가스로 공급하는 연료가스 공급시스템을 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료가스 공급시스템을 나타낸 도면.

도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료가스 공급시스템을 나타낸 도면.

-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-

10, 110, 210: 압축기

30, 120, 220: 응축기

130, 230: 과냉각기

135, 235: 냉각시스템

140, 240: 고압펌프

150, 250: 기화기

Claims

LNG저장탱크 내부에서 발생된 BOG(Boil-Off Gas)를 압축하는 압축기;

상기 압축기에서 압축된 BOG를 LNG로 재액화시키는 응축기;

상기 응축기에서 액화된 LNG 중에서, 상기 LNG저장탱크로 이송될 일부를 냉각시키는 과냉각기;

상기 응축기에서 액화된 LNG 중에서, 상기 LNG저장탱크로 이송되지 않는 나머지를 압축하는 고압펌프; 및

상기 고압펌프에서 압축된 LNG를 가열하여 기화시키는 기화기를 포함하는 연료가스 공급시스템.
제1항에 있어서,

상기 과냉각기에 냉각열을 제공하는 냉매를 공급하는 냉각시스템을 더 포함하고,

상기 응축기는, 상기 과냉각기에서 사용한 냉매와 상기 압축기에서 압축된 BOG를 열교환하여 BOG를 재액화시키는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급시스템.
제1항에 있어서,

상기 응축기 및 상기 과냉각기에 냉매를 분배하여 공급하는 냉각시스템을 더 포함하는 연료가스 공급시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 냉각시스템은, 질소냉매를 제공하는 질소냉각시스템을 더 포함하는 연료가스 공급 시스템.