KR20110042911A - Fuel gas supplying system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 연료가스 공급 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, LNG 운반선 등의 추진 장치에 연료가스를 공급하기 위한 시스템을 단순화할 수 있는 연료가스 공급 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a fuel gas supply system. More specifically, the present invention relates to a fuel gas supply system capable of simplifying a system for supplying fuel gas to a propulsion device such as an LNG carrier.
일반적으로, 천연가스는 생산지에서 극저온으로 액화된 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 LNG라 함)의 상태로 만들어진 후 LNG 운반선에 의해 목적지까지 원거리에 걸쳐 수송된다.In general, natural gas is made in the form of liquefied natural gas (Liquefied Natural Gas, hereinafter referred to as LNG) at the production site, and then transported to a destination by an LNG carrier over a long distance.
천연가스의 액화온도는 상압 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압 -163℃ 보다 약간만 높아도 증발된다. LNG 운반선의 LNG 탱크의 경우 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG에 지속적으로 전달되므로, LNG 운반선에 의해 LNG를 수송하는 도중에 LNG는 LNG 탱크 내에서 지속적으로 기화하여 증발가스(Boil-Off Gas; BOG)가 발생한다.Since the liquefaction temperature of natural gas is a cryogenic temperature of -163 ° C at atmospheric pressure, LNG is evaporated even if the temperature is only slightly higher than -163 ° C. Although LNG tanks of LNG carriers are insulated, the external heat is continuously transferred to LNG. During transport of LNG by LNG carriers, LNG is continuously vaporized in the LNG tanks to produce boil-off gas. Off Gas; BOG) occurs.
LNG 운반선에서는, LNG 탱크 내에 증발가스가 축적되면 LNG 탱크 내의 압력이 과도하게 상승하므로, LNG 탱크 내에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위해 증발가스를 메인 추진 장치의 연료로서 사용하는 경우가 있으며, LNG 탱크 내에서 발 생하는 증발가스의 양이 메인 추진 장치에서 연료로서 사용되는 양을 초과하는 경우에는 이 초과분을 가스 연소기로 보내어서 소각하거나, 재액화장치에서 재액화하게 된다. LNG 운반선의 메인 추진 장치로는 ME-GI 엔진 또는 DFDE 시스템(Dual Fuel Diesel Electric propulsion system)이 사용될 수 있다. In LNG carriers, when boil-off gas accumulates in the LNG tank, the pressure in the LNG tank rises excessively. In some cases, the boil-off gas may be used as a fuel for the main propulsion device to treat boil-off gas generated in the LNG tank. If the amount of boil-off gas in the tank exceeds that used as fuel in the main propulsion unit, this excess is sent to the gas combustor for incineration or reliquefaction in the reliquefaction unit. The main propulsion device for LNG carriers may be a ME-GI engine or a Dual Fuel Diesel Electric propulsion system (DFDE).
LNG 탱크에 발생되는 증발가스의 배출 압력은 약 1 bar(바) 정도이므로, 이러한 증발가스를 메인 추진 장치에서 연료가스로 사용하기 위해서는 고압으로 압축해야 한다. ME-GI 엔진 또는 DFDE 시스템에서는 200 내지 300 bar(게이지압)의 압력으로 메인 추진 장치로 연료가스를 공급하기 위해 다단의 컴프레서(compressor)를 사용하여 증발가스를 압축하고 있다. Since the discharge pressure of the boil-off gas generated in the LNG tank is about 1 bar (bar), this boil-off gas must be compressed to high pressure to be used as fuel gas in the main propulsion system. In ME-GI engines or DFDE systems, evaporative gas is compressed using a multi-stage compressor to supply fuel gas to the main propulsion at a pressure of 200 to 300 bar (gauge pressure).
종래의 연료가스 공급 시스템에서는, 압축기 내로 유입되는 증발가스의 설계 온도를 설정해 두고, 일정한 온도의 증발가스가 유입되도록 하기 위해 압축기 전단에 예열기 또는 예냉기를 배치하여 증발가스의 온도를 조절하고 있다. 또한, 압축기 내로 유입되는 증발가스의 설계 압력을 설정해 두고, LNG 탱크에서 발생되는 증발가스의 압력이 일정한 수준에 도달하기 전에는 증발가스를 LNG 탱크 외부로 배출하지 않고 있었다. In the conventional fuel gas supply system, a design temperature of the boil-off gas flowing into the compressor is set, and a pre-heater or pre-cooler is arranged at the front of the compressor to adjust the temperature of the boil-off gas so that the boil-off gas of a constant temperature is introduced. In addition, the design pressure of the boil-off gas flowing into the compressor was set, and the boil-off gas was not discharged outside the LNG tank until the pressure of the boil-off gas generated in the LNG tank reached a certain level.
도 1은 종래의 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a schematic configuration of a fuel gas supply system of a conventional LNG carrier.
본 예에서는, 3단으로 구성된 비극저온용 컴프레서(Non-Cryogenic Compressor)(4a, 4b, 4c; 4)의 전단에 예열기[예를 들어, 히터(2)]가 설치되어 있다. In this example, a preheater (for example, the heater 2) is provided at the front end of the
LNG 탱크(1)에서 발생되는 증발가스는 LNG 탱크(1)가 완전히 충전되어 있을 때 약 -100℃ 이고, 컴프레서(4)의 설계시의 증발가스의 유입온도는 약 30℃ 이다. 따라서, 증발가스는 히터(2)를 통과하면서 약 30℃ 정도로 가열된 후, 컴프레서(4)로 유입된다. The boil-off gas generated in the LNG tank 1 is about -100 ° C when the LNG tank 1 is completely filled, and the inlet temperature of the boil-off gas in the design of the
다단으로 구성된 컴프레서(4)의 각각의 압축단 사이에는 중간냉각기(5a, 5b)가 배치되어, 압축에 의해 온도가 상승된 증발가스를 냉각하여 일정한 온도의 증발가스가 각각의 압축단으로 유입되게 하고 있다.
도 2는 종래의 다른 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.2 is a view showing a schematic configuration of a fuel gas supply system of another conventional LNG carrier.
본 예에서는, 컴프레서로서 극저온용 컴프레서(Cryogenic Compressor)(7a, 7b, 7c; 7)가 사용되고, 컴프레서(7)의 전단에는 예냉기(6)가 설치된다.In this example,
LNG 탱크(1)에서 발생되는 증발가스는 약 -100℃ 이고, 컴프레서(7)의 설계시의 증발가스의 유입온도는 약 -120℃ 이다. 따라서, 증발가스는 예냉기(6)를 통과하면서 약 -120℃ 정도로 냉각된 후, 컴프레서(7)로 유입된다. The boil-off gas generated in the LNG tank 1 is about -100 占 폚, and the inlet temperature of the boil-off gas in the design of the
예냉기(6)에서는 증발가스를 냉각시키기 위한 냉열원으로서 통상 LNG 탱크(1)에서 빼내어진 LNG를 이용한다. 증발가스와 열교환된 LNG(일부는 기화된다)는 기화되어 연료가스로 공급되거나 액화되어 LNG 탱크로 복귀된다. In the precooler 6, LNG extracted from the LNG tank 1 is usually used as a cooling heat source for cooling the boil-off gas. LNG (partly vaporized) heat-exchanged with the boil-off gas is vaporized and supplied as fuel gas or liquefied and returned to the LNG tank.
이와 같이, 종래의 고압가스 분사엔진의 연료가스 공급 시스템에서, 컴프레서의 전단에 예냉기를 설치할 경우에는 다단으로 구성된 극저온용 컴프레서가 사용되었다. 이와 달리, 컴프레서의 전단에 예열기를 설치할 경우에는 다단으로 구성 된 비극저온용 컴프레서가 사용되었다. As described above, in the fuel gas supply system of the conventional high-pressure gas injection engine, when a precooler is installed at the front of the compressor, a cryogenic compressor composed of multiple stages is used. In contrast, when a preheater is installed at the front of the compressor, a multi-stage non cryogenic compressor was used.
컴프레서 내로 유입되는 증발가스의 온도와 압력은 설계시에 이미 결정되어 있고, 따라서 이러한 온도와 압력에 맞는 증발가스가 컴프레서로 유입되도록 하고 있었다. 만일, 설계 온도를 벗어나는 증발가스가 컴프레서 내로 유입되면, 컴프레서의 출구단에서의 증발가스의 압력이 엔진에서 요구하는 압력과 편차가 발생하여 원하는 엔진 출력을 얻을 수 없는 문제점이 발생한다. The temperature and pressure of the boil-off gas flowing into the compressor have already been determined at design time, and thus the boil-off gas corresponding to the temperature and pressure has been introduced into the compressor. If the boil-off gas outside the design temperature is introduced into the compressor, the pressure of the boil-off gas at the outlet end of the compressor may be different from the pressure required by the engine, resulting in a problem that the desired engine output cannot be obtained.
이러한 이유로, 종래의 연료가스 공급 시스템에서 컴프레서의 전단에는 컴프레서 내로 유입되는 증발가스의 온도를 조절하기 위해 반드시 예냉기 또는 예열기가 배치되는 것이다. For this reason, in the conventional fuel gas supply system, a precooler or preheater is necessarily arranged at the front end of the compressor to control the temperature of the boil-off gas introduced into the compressor.
또한, 도 2에 도시된 실시예에서는, 예냉기에서 증발가스를 냉각시키기 위한 동력을 줄이기 위해 LNG 탱크에서 빼내어진 LNG의 냉열을 이용한다. 통상, LNG 탱크에서 발생되는 증발가스의 양은 엔진에서 필요한 연료가스의 양을 초과하는 수준이므로, LNG 탱크에서 빼내어진 LNG는 결국 버려지거나 액화되어 다시 LNG 탱크로 복귀되어야 한다. 기화된 LNG가 버려질 경우에는 소중한 에너지원이 낭비되는 결과가 되고, 액화되어 다시 LNG 탱크로 복귀되는 경우에는 전체 연료가스 공급 시스템이 복잡해져 제작비용이 증가되는 문제점이 있었다. In addition, in the embodiment shown in Figure 2, to reduce the power for cooling the boil-off gas in the precooler uses the cold heat of the LNG taken out of the LNG tank. In general, since the amount of boil-off gas generated in the LNG tank exceeds the amount of fuel gas required in the engine, the LNG removed from the LNG tank must eventually be discarded or liquefied and returned to the LNG tank. When vaporized LNG is discarded, valuable energy sources are wasted, and when liquefied and returned to the LNG tank, the entire fuel gas supply system is complicated, thereby increasing manufacturing costs.
또한, LNG 탱크(1) 내의 증발가스의 압력이 낮은 경우에는 컴프레서에서 설계된 증발가스의 압력에 못 미치므로, LNG 탱크(1) 내에 일정한 양의 증발가스가 발생할 때까지 기다려야 한다. 이 시간 동안에는, 증발가스를 고압가스 분사엔진의 연료가스로 사용하지 못하고, 다른 대체 연료를 사용해야 하므로 전체 연료가스 공급 시스템이 매우 복잡해지는 문제점이 있었다. In addition, when the pressure of the boil-off gas in the LNG tank (1) is low, it is less than the pressure of the boil-off gas designed in the compressor, it is necessary to wait until a certain amount of boil-off gas occurs in the LNG tank (1). During this time, the boil-off gas cannot be used as the fuel gas of the high-pressure gas injection engine, and another alternative fuel must be used, so that the entire fuel gas supply system has a problem of becoming very complicated.
따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 컴프레서의 작동과 관련된 예열기 또는 예냉기 없이 컴프레서 만으로 구성된 압축부를 갖는 연료가스 공급 시스템을 제공하고자 함에 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a fuel gas supply system having a compressor configured only of a compressor without a preheater or a precooler associated with the operation of the compressor.
본 발명의 일 태양에 따른 고압가스 분사엔진에 연료가스를 공급하는 시스템은, LNG 탱크의 상부에서 상기 고압가스 분사엔진까지 연결된 연료가스 공급라인에 설치되어 상기 LNG 탱크에서 발생되는 증발가스를 상기 고압가스 분사엔진에서 요구하는 압력으로 압축하는 압축부; 를 포함하고, 상기 압축부는 그 전단에 배치된 극저온용 컴프레서와, 그 후단에 배치된 다단의 비극저온용 컴프레서로 이루어지고, 상기 LNG 탱크에서 발생되는 증발가스는 바로 상기 극저온용 컴프레서로 유입되어 1차적으로 압축된 후, 상기 비극저온용 컴프레서로 유입되어 2차적으로 압축되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, a system for supplying fuel gas to a high pressure gas injection engine is installed in a fuel gas supply line connected from an upper portion of an LNG tank to the high pressure gas injection engine to supply evaporated gas generated in the LNG tank to the high pressure. Compression unit for compressing to the pressure required by the gas injection engine; It includes, the compression unit is composed of a cryogenic compressor disposed in the front end, and a multi-stage non-cryogenic compressor disposed in the rear end, the evaporated gas generated in the LNG tank is directly introduced into the cryogenic compressor 1 After being compressed differentially, it is introduced into the non cryogenic compressor and is characterized in that it is secondary compressed.
또한, 상기 LNG 탱크에서 발생되는 증발가스는 예열기 또는 예냉기를 거치지 않고 바로 상기 극저온용 컴프레서로 유입되는 것을 특징으로 한다.In addition, the boil-off gas generated in the LNG tank is characterized in that flowing directly into the cryogenic compressor without passing through a preheater or precooler.
또한, 상기 비극저온용 컴프레서의 각각의 압축단의 출구로 배출되는 증발가스의 압력 또는 온도에 따라 증발가스가 압축되는 단수를 가변적으로 조절하는 제어부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the controller for variably adjusting the number of stages in which the boil-off gas is compressed in accordance with the pressure or temperature of the boil-off gas discharged to the outlet of each compression stage of the non- cryogenic compressor; It characterized in that it further comprises.
또한, 상기 연료가스 공급라인에서 분기되어 상기 LNG 탱크의 하부로 연결된 증발가스 액화라인에 설치되어 증발가스를 재액화하는 재액화장치; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the re-liquefaction apparatus branched from the fuel gas supply line is installed in the boil-off gas liquefaction line connected to the lower portion of the LNG tank to re-liquefy the boil-off gas; It characterized in that it further comprises.
또한, 상기 재액화장치는 상기 압축부 후단의 연료가스 공급라인에서 분기되고, 상기 고압가스 분사엔진에서 연료가스로 사용되는 양을 초과하는 증발가스는 상기 재액화장치에서 재액화되어 LNG 탱크로 복귀되는 것을 특징으로 한다.In addition, the reliquefaction apparatus is branched from the fuel gas supply line at the rear end of the compression section, and the boil-off gas exceeding the amount used as the fuel gas in the high-pressure gas injection engine is re-liquefied in the reliquefaction apparatus and returned to the LNG tank. It is characterized by.
또한, 상기 압축부 후단에 배치된 냉각기를 더 포함하고, 상기 압축부의 출구로 배출되는 증발가스의 온도가 일정 온도 이상일 경우에는, 증발가스는 상기 냉각기에 의해 냉각된 후 상기 고압가스 분사엔진으로 유입되는 것을 특징으로 한다.The apparatus may further include a cooler disposed at a rear end of the compression unit, and when the temperature of the boil-off gas discharged to the outlet of the compression unit is higher than a predetermined temperature, the boil-off gas is cooled by the cooler and then flows into the high-pressure gas injection engine. It is characterized by.
또한, 상기 고압가스 분사엔진은 DFDE 시스템인 것을 특징으로 한다.In addition, the high-pressure gas injection engine is characterized in that the DFDE system.
본 발명의 다른 태양에 따른 고압가스 분사엔진에 연료가스를 공급하는 시스템은, 상기 LNG 탱크에서 발생되는 증발가스를 바로 극저온용 컴프레서로 유입하여 압축한 후, 압축된 증발가스를 다단의 비극저온용 컴프레서로 유입하여 상기 고압가스 분사엔진에서 요구하는 압력으로 압축하고, 상기 비극저온용 컴프레서의 각각의 압축단의 출구로 배출되는 증발가스의 압력 또는 온도에 따라서 증발가스가 압축되는 단수를 가변적으로 조절하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, a system for supplying fuel gas to a high-pressure gas injection engine includes directly compressing an evaporated gas generated in the LNG tank into a cryogenic compressor and then compressing the compressed evaporated gas into a multi-stage non-cold cryogenic engine. Compresses the compressor to the pressure required by the high-pressure gas injection engine, and variably adjusts the number of stages in which the boil-off gas is compressed according to the pressure or temperature of the boil-off gas discharged to the outlet of each compression stage of the non-cold-temperature compressor. Characterized in that.
또한, 상기 LNG 탱크에서 발생되는 증발가스는 예열기 또는 예냉기를 거치지 않고 바로 상기 극저온용 컴프레서로 유입되는 것을 특징으로 한다.In addition, the boil-off gas generated in the LNG tank is characterized in that flowing directly into the cryogenic compressor without passing through a preheater or precooler.
또한, 상기 고압가스 분사엔진에서 연료가스로 사용되는 양을 초과하는 증발가스는 재액화장치에서 재액화되어 LNG 탱크로 복귀되는 것을 특징으로 한다.In addition, the boil-off gas in excess of the amount used as the fuel gas in the high-pressure gas injection engine is characterized in that the reliquefaction in the reliquefaction apparatus is returned to the LNG tank.
본 발명에 따르면, 컴프레서의 작동과 관련된 예열기 또는 예냉기 없이 컴프레서 만으로 압축시스템을 구성함으로서, 전체 연료가스 공급 시스템의 구성 및 작동을 단순화하여 효율이 향상된 연료가스 공급 시스템을 제공하고자 함에 목적이 있다. According to the present invention, it is an object to provide a fuel gas supply system with improved efficiency by simplifying the configuration and operation of the entire fuel gas supply system by configuring the compression system without the preheater or precooler associated with the operation of the compressor.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements throughout. The same reference numerals in the drawings denote like elements throughout the drawings.
도 3은 본 발명에 따른 압축부를 갖는 고압가스 분사엔진에 연료가스를 공급하는 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.3 is a view showing a schematic configuration of a system for supplying fuel gas to a high pressure gas injection engine having a compression unit according to the present invention.
상기 연료가스 공급 시스템은, LNG 탱크(1), 압축부(20), 재액화장치(40)를 포함한다. The fuel gas supply system includes an LNG tank 1, a
상기 연료가스 공급 시스템에서, LNG 탱크(10) 상부에서부터 압축부(20)를 거쳐 고압가스 분사엔진으로 연결되어 압축된 증발가스가 연료가스로 공급되는 라인을 연료가스 공급라인(L1)이라고 한다. 한편, 상기 압축부(20) 후단에서 분기되어 재액화장치(40)를 거쳐 LNG 탱크(10) 하부로 연결되어 증발가스가 재액화되는 라인을 증발가스 액화라인(L2)이라 한다. In the fuel gas supply system, a line through which the compressed boil-off gas is supplied to the fuel gas by being connected to the high-pressure gas injection engine from the upper portion of the
상기 압축부(20)는 연료가스 공급라인(L1)에 설치되어 LNG 탱크(10)에서 발생되는 증발가스를 고압가스 분사엔진(이하, 엔진)에서 요구하는 압력으로 압축하는 역할을 한다. The
상기 압축부(20)는 그 전단에 배치된 극저온용 컴프레서(Cryogenic Compressor; 21)와, 그 후단에 배치된 다단의 비극저온용 컴프레서(Non-Cryogenic Compressor; 22)로 이루어진다. 상기 극저온용 컴프레서 및 비극저온용 컴프레서는 작동 가스의 온도에 따라 구분되는 것으로서 기술분야에 잘 알려져 있으며, 일반적으로 극저온용 컴프레서는 -200℃ ~ -40℃ 범위에서 작동되고, 비극저온용 컴프레서는 0℃ ~ 40℃ 범위에서 작동된다. The
종래 기술과 달리, 본 발명에서는 압축부(20)로 유입되는 증발가스를 냉각 또는 가열하여 온도를 일정하게 조절하기 위한 예냉기 또는 예열기가 연료가스 공급라인(L1)에 배치되지 않는다. 따라서, LNG 탱크(10)에서 발생되는 증발가스는 압축부(20)의 극저온용 컴프레서(21)로 바로 유입된다. 압축부(20)의 전단에 극저온용 컴프레서(21)가 배치되는 이유는 증발가스의 온도가 -120℃에서 -40℃ 정도로 낮기 때문이다. Unlike the prior art, in the present invention, a precooler or preheater for constantly controlling the temperature by cooling or heating the boil-off gas flowing into the
극저온용 컴프레서(21)에서 1차적으로 압축된 증발가스는 비극저온용 컴프레서(22)를 통과하면서 2차적으로 원하는 압력으로 압축되어 엔진으로 공급된다. 엔진으로 공급되는 증발가스의 압력은 예를 들어, 200 내지 300 bar(게이지압)의 고압력일 수 있다. The boil-off gas that is primarily compressed in the
LNG 탱크(10)에서 발생되는 증발가스의 양이 엔진에서 필요한 연료가스량을 초과하는 경우, 이러한 초과되는 양의 증발가스는 압축부(20) 후단의 연료가스 공급라인(L1)에서 분기되어, 재액화장치(40)에서 재액화되는 것이 바람직하다. 재액화된 증발가스는 LNG 탱크(10)로 복귀된다. If the amount of boil-off gas generated in the
이하에서는, 증발가스가 본 발명의 압축부(20)에서 압축되는 과정에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, a process in which the boil-off gas is compressed in the
LNG 탱크(10)에서 발생되는 증발가스의 온도는 -100℃ ~ -40℃ 까지 넓은 범위에 있게 된다. 즉, LNG 운반선의 LNG 탱크(10) 내에 충전된 LNG의 양에 따라 LNG 탱크(10)로부터 배출되는 증발가스의 온도와 압력은 변하게 된다. 예를 들어, LNG 탱크(10) 내에 LNG가 가득 충전된 경우에는 증발가스의 배출 온도는 -100℃ 정도가 된다. LNG 탱크(10) 내에 LNG가 일부만이 충전된 경우에는 증발가스의 온도는 -40℃ 정도로 높아질 수 있다. 이와 같이, LNG 탱크(10)로부터 배출되는 증발가스의 온도는 상당히 가변적이다. 또한, LNG 탱크(10)에서 발생되는 증발가스의 초기 배출 압력도 LNG 탱크(10) 내에 LNG가 충전된 정도에 따라 상당히 가변적이다. 예를 들어, LNG 탱크(10) 내에 LNG가 가득 충전된 경우, LNG 탱크(10)에서 발생되는 증발가스는 약 -100℃ 이고, 압력은 1 바 정도이다. The temperature of the boil-off gas generated in the
이러한 증발가스는 그 상태로 극저온용 컴프레서(21)로 유입되어 1차적으로 압축된다. 극저온용 컴프레서(21)로부터 배출되는 증발가스는 압축에 의해 0℃ 이상으로 온도가 상승되어, 비극저온용 컴프레서(22)로 유입된다. This boil-off gas is introduced into the
상기 비극저온용 컴프레서(22)는 예를 들어, 3단으로 구성된다. 즉, 비극저 온용 컴프레서(22)는 1단부(22a), 2단부(22b) 및 3단부(22c)로 구성된다. 상기 비극저온용 컴프레서(22)의 압축 단수는 필요에 따라 적절히 조절할 수 있다.The
상기 비극저온용 컴프레서(22)의 각각의 압축단(1단, 2단, 3단)의 출구로 배출되는 증발가스의 압력 또는 온도에 따라 증발가스가 압축되는 단수는 제어부에 의해 조절될 수 있다. The number of stages in which the boil-off gas is compressed according to the pressure or the temperature of the boil-off gas discharged to the outlet of each of the compression stages (1, 2, 3) of the
1단부(22a)에서 압축된 증발가스는 예를 들어, 20℃ 정도가 되어, 2단부(22b)로 들어간다. 2단부(22b)에서 압축된 증발가스는 예를 들어, 30℃ 정도가 되어, 3단부(22c)로 들어간다. 3단부(22c)에서 압축된 증발가스는 예를 들어, 40℃ 정도로 배출된다. 3단부(22c)에서 압축된 증발가스의 온도가 일정 온도 이상일 경우에는, 증발가스는 압축부(20) 후단의 냉각기(30)에서 냉각된 후 엔진으로 공급된다. The boil-off gas compressed at the
상기 비극저온용 컴프레서(22)의 3단부(22c)로부터 배출된 증발가스는 예를 들어, 약 6.5 바의 압력으로 엔진으로 공급되어 연료가스로 사용된다. The boil-off gas discharged from the
이와 달리, LNG 탱크(10)에서 발생되는 증발가스의 초기 압력과 온도가 달라져서, 2단부(22b)를 통과한 증발가스의 압력이 엔진에서 요구하는 압력인 6.5 바에 도달한 경우, 증발가스는 3단부(22c)를 통과하지 않고 바로 엔진으로 공급된다. 이는 LNG 탱크(10)로부터 발생되는 증발가스의 압력과 온도가 가변적이므로, 압축부(20)에서 압축된 후의 증발가스의 압력과 온도도 가변적이기 때문이다. On the contrary, when the initial pressure and temperature of the boil-off gas generated in the
종래 기술에서는 컴프레서의 전단에 예냉기 또는 예열기를 두고, 컴프레서 내로 유입되는 증발가스의 온도를 일정하게 유지하여, 컴프레서의 출구에서의 증발 가스의 압력을 엔진에서 요구하는 압력으로 조절하였다. In the prior art, a precooler or preheater is placed at the front of the compressor, and the temperature of the boil-off gas flowing into the compressor is kept constant to adjust the pressure of the boil-off gas at the outlet of the compressor to the pressure required by the engine.
그러나, 본 발명에서는 컴프레서로 유입되는 증발가스의 온도를 조절하지 않으므로, 예냉기 또는 예열기를 필요로 하지 않는다. 다만, 압축부(20)를 극저온용 컴프레서(21)와 비극저온용 컴프레서(22)로 구분하고, 비극저온용 컴프레서(22)의 압축단수를 증발가스의 압력에 따라 가변함으로써, 비극저온용 컴프레서(22)의 출구에서의 증발가스의 압력을 엔진에서 요구하는 압력으로 조절하고 있다. However, in the present invention, since the temperature of the boil-off gas flowing into the compressor is not controlled, no precooler or preheater is required. However, the
이러한 구성에 따르면, -120℃ 에서 36℃ 범위의 증발가스가 압축부(20)로 유입될 수 있고, 유입된 증발가스는 압축부(20)를 거치면서 엔진에서 요구하는 압력으로 압축될 수 있다. According to this configuration, the boil-off gas in the range of −120 ° C. to 36 ° C. may be introduced into the
따라서, 본 발명에서는 압축부(20)의 전단에 예냉기 또는 예열기를 설치할 필요가 없어, 전체 연료가스 공급 시스템의 구성 및 작동을 단순화하여 효율을 향상시킬 수 있다. Therefore, in the present invention, it is not necessary to install a precooler or a preheater at the front end of the
또한, 도 2에 도시된 종래의 실시예에서와 같이, 예냉기에서 증발가스를 냉각시키기 위해 LNG 탱크(10)에서 빼내어진 LNG의 냉열을 이용할 필요가 없다. 따라서, LNG 탱크(10)에서 빼내어진 LNG를 처리하기 위해 소중한 에너지원이 낭비되거나 전체 연료가스 공급 시스템이 복잡해지는 문제점도 해결할 수 있다. In addition, as in the conventional embodiment shown in FIG. 2, it is not necessary to use the cold heat of the LNG taken out 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.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention will be.
도 1은 종래의 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면.1 is a view showing a schematic configuration of a fuel gas supply system of a conventional LNG carrier.
도 2는 종래의 다른 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면.2 is a view showing a schematic configuration of a fuel gas supply system of another conventional LNG carrier.
도 3은 본 발명에 따른 압축부를 갖는 LNG 운반선의 연료가스 공급 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면.3 is a view showing a schematic configuration of a fuel gas supply system of an LNG carrier having a compression unit according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : LNG 탱크10: LNG tank
20 : 압축부20: compression unit
21 : 극저온용 컴프레서21 Cryogenic Compressor
22 : 비극저온용 컴프레서22: Non-Cryogenic Compressor
22a : 1단부22a: 1 end
22b : 2단부22b: 2 ends
22c : 3단부22c: 3 steps
30 : 냉각기30: cooler
40 : 재액화장치40: reliquefaction apparatus
L1 : 연료가스 공급라인L1: Fuel Gas Supply Line
L2 : 증발가스 액화라인L2: Boiler Gas Liquefaction Line
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IT202000003377A1 (en) * | 2020-02-19 | 2021-08-19 | Graf Ind S P A | FUEL SYSTEM FOR LIQUEFIED NATURAL GAS VEHICLES |
WO2021165880A1 (en) * | 2020-02-19 | 2021-08-26 | Graf S.P.A. | Fuelling system for liquefied natural gas vehicles |
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