KR20110090038A - 연료가스 공급장치 - Google Patents

연료가스 공급장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20110090038A
KR20110090038A KR1020100009604A KR20100009604A KR20110090038A KR 20110090038 A KR20110090038 A KR 20110090038A KR 1020100009604 A KR1020100009604 A KR 1020100009604A KR 20100009604 A KR20100009604 A KR 20100009604A KR 20110090038 A KR20110090038 A KR 20110090038A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
line
fuel gas
storage tank
heat exchanger
fuel
Prior art date
Application number
KR1020100009604A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101168299B1 (ko
Inventor
김승혁
조기헌
김진모
최재호
이종철
Original Assignee
삼성중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성중공업 주식회사 filed Critical 삼성중공업 주식회사
Priority to KR1020100009604A priority Critical patent/KR101168299B1/ko
Publication of KR20110090038A publication Critical patent/KR20110090038A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101168299B1 publication Critical patent/KR101168299B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/38—Apparatus or methods specially adapted for use on marine vessels, for handling power plant or unit liquids, e.g. lubricants, coolants, fuels or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B17/00—Vessels parts, details, or accessories, not otherwise provided for
    • B63B17/0027—Tanks for fuel or the like ; Accessories therefor, e.g. tank filler caps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0203—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
    • F02M21/0215—Mixtures of gaseous fuels; Natural gas; Biogas; Mine gas; Landfill gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/023—Valves; Pressure or flow regulators in the fuel supply or return system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0245—High pressure fuel supply systems; Rails; Pumps; Arrangement of valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/06—Apparatus for de-liquefying, e.g. by heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/04—Arrangement or mounting of valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/05—Regasification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/06—Fluid distribution
    • F17C2265/066—Fluid distribution for feeding engines for propulsion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0102—Applications for fluid transport or storage on or in the water
    • F17C2270/0105—Ships
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

연료가스 공급장치가 개시된다. 선체에 탑재된 가스구동용 엔진에 연료가스를 공급하기 위한 연료가스 공급장치로서, 액화연료가스를 저장하는 저장탱크; 상기 저장탱크에 저장된 액화연료가스를 상기 가스구동용 엔진 측으로 이송하도록 상기 저장탱크와 상기 가스구동용 엔진을 연결하는 연료공급라인; 상기 연료공급라인 상에 설치되는 열교환기; 및 상기 저장탱크의 하부공간으로부터 상기 열교환기를 경유하여 상기 저장탱크의 상부공간을 연결하는 가압라인을 포함하고, 상기 연료공급라인 및 상기 가압라인은 상호 독립적인 것을 특징으로 하는 연료가스 공급장치는 하나의 열교환기를 통해 액화연료가스를 기화함으로써 열효율이 좋고, 설치비용이 저렴하고, 공간활용도가 향상될 수 있다. 또한, 선박에서 발생되는 폐열을 사용하여 열교환이 이루어짐으로써, 에너지효율이 향상될 수 있다. 또한, 연료공급라인 및 가압라인이 상호 독립적으로 형성됨으로써 가스구동용 엔진으로 이송되는 연료가스와 저장탱크의 연료가스 압력을 용이하게 조절할 수 있다.

Description

연료가스 공급장치{Fuel gas supplying apparatus}
본 발명은 연료가스 공급장치 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.
최근 환경문제로 인해 유해물질을 적게 배출하는 천연가스를 이용하여 구동되는 선박이 건조되고 있다. 특히, 승객들이 탑승하는 유람선, 페리 및 로펙스(ropax)선 등은 가스구동 엔진의 필요성이 대두되고 있다.
현재 연료가스용 엔진에 연료가스를 공급하기 위한 연료가스 공급시스템은 대부분 엔진가스용 엔진에서 요구하는 일정 이상의 압력을 얻기 위해 펌프나 컴프레서 등의 압축기를 사용한다. 이러한 압축기의 사용은 연료가스 공급시스템의 단가를 상승시키고, 연료가스 공급시스템의 설치과정을 복잡하게 만든다는 문제가 있다.
또한, 한국등록특허 제10-2009-0021179호에는 가스구동선박용 연료시스템이 개시되어 있다. 여기서, 가스구동선박용 연료시스템은 연료 공급을 위한 제 1 열교환기와 압력탱크 내 압력 형성을 위한 제 2 열교환기를 독자적으로 사용하고 있다.
이 경우, 독자적인 열교환기를 두 개를 사용하기 때문에 가스구동선박용 연료시스템의 열효율이 떨어지고, 설치비용이 상승하고, 공간활용도가 떨어지는 문제가 있었다.
또한, 미국등록특허 제6799429호에는 극저온 액체 분배 시스템이 개시되어 있다. 여기서, 극저온 액체 분배 시스템은 공기 열교환기를 사용하여 탱크에 저장된 극저온 액체를 기화시킨다. 기화된 가스의 일부분은 연료공급라인을 통해 가스가 요구되는 지점으로 이송된다. 기화된 가스의 다른 일부분은 연료공급라인 상에서 분기된 분기관을 통해 탱크로 회수되어 탱크를 가압한다.
이 경우, 탱크를 가압하기 위한 분기라인이 연료공급라인으로부터 분기되어 형성되기 때문에, 연료공급라인을 통해 이송되는 유량과 분기라인을 통해 이송되는 유량을 적절하게 조절할 수 없는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 연료가스 공급장치의 열효율이 좋고, 설치비용이 저렴하고, 공간활용도가 향상되도록 구성된 연료가스 공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 가스구동용 엔진으로 이송되는 연료가스와 저장탱크의 연료가스 압력을 용이하게 조절할 수 있도록 구성된 연료가스 공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 선체에 탑재된 가스구동용 엔진에 연료가스를 공급하기 위한 연료가스 공급장치로서, 액화연료가스를 저장하는 저장탱크; 상기 저장탱크에 저장된 액화연료가스를 상기 가스구동용 엔진 측으로 이송하도록 상기 저장탱크와 상기 가스구동용 엔진을 연결하는 연료공급라인; 상기 연료공급라인 상에 설치되는 열교환기; 및 상기 저장탱크의 하부공간으로부터 상기 열교환기를 경유하여 상기 저장탱크의 상부공간을 연결하는 가압라인을 포함하고, 상기 연료공급라인 및 상기 가압라인은 상호 독립적인 것을 특징으로 하는 연료가스 공급장치가 제공된다.
상기 열교환기는 상기 선체 내부에서 발생된 폐열을 사용하여 작동할 수 있다.
상기 가압라인으로부터 분기하여, 상기 저장탱크의 상부공간과 연결되는 감압라인; 상기 감압라인 상에 설치되고, 상기 저장탱크의 하부공간으로부터 액화 가스를 상기 저장탱크의 상부공간으로 이송하는 펌프; 상기 가압라인과 상기 감압라인을 연결하는 감압분기밸브; 및 상기 감압라인의 하류측에 배치되고, 상기 감압라인을 통해 이송된 액화연료가스를 스프레이 형태로 분사하는 분사부를 더 포함할 수 있다.
상기 저장탱크에 액화연료가스를 보충하기 위한 연료보충라인을 더 포함하고, 상기 연료보충라인은 주라인 및 보조라인으로 분기되고, 상기 주라인과 상기 보조라인은 보충분기밸브에 의해 연결되고, 상기 주라인은 상기 저장탱크의 하부공간과 연결되고, 상기 보조라인은 상기 저장탱크의 상부공간과 연결되고, 상기 주라인 및 상기 보조라인에는 각각 주라인 유량조절밸브 및 보조라인 유량조절밸브가 설치되고, 상기 보조라인의 하류측에는 상기 보조라인을 통해 이송되는 액화연료가스를 스프레이 형태로 분사하는 분사부가 설치될 수 있다.
상기 가압라인으로부터 분기하고, 상기 보조라인 상에서 상기 보조라인 유량조절밸브의 하류측과 연결되는 감압라인; 상기 감압라인 상에 설치되고, 상기 저장탱크로부터 액화연료가스를 상기 저장탱크의 상부공간으로 이송하는 펌프; 및 상기 가압라인과 상기 감압라인을 연결하는 감압분기밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 저장탱크에는 상기 저장탱크의 상부공간으로부터 상기 저장탱크의 외부로 연장되는 제 1 배출라인; 및 상기 제 1 배출라인 상에 설치되는 배출라인밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 보충분기밸브, 상기 감압분기밸브 및 상기 배출라인밸브를 조절하는 밸브 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 저장탱크에 인접 배치되어 상기 저장탱크의 외측면 일부와 함께 기밀 공간을 형성하는 기밀 구획부를 더 포함하고, 상기 열교환기, 상기 가압라인, 상기 감압라인 및 상기 제 1 배출라인은 상기 기밀 구획부의 내부에 위치할 수 있다.
상기 저장탱크는 내부탱크 및 외부탱크를 포함하는 이중탱크 구조로 이루어지고, 상기 외부탱크에는 상기 내부탱크 및 외부탱크의 사이공간과 외부를 연결하는 개구부가 형성되고, 상기 개구부에는 상기 개구부를 밀폐시키기 위한 커버가 설치되고, 상기 개구부 및 상기 커버는 상기 기밀 구획부 내부에 위치할 수 있다.
상기 기밀 구획부에 설치되고, 상기 제 1 배출라인으로부터 배출되는 연료가스를 상기 기밀 구획부 내부에서 상기 선박의 외부로 배출시키는 제 2 배출라인; 및 상기 제 2 배출라인에 설치되는 팬을 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 배출라인은 상기 연료공급라인 상에서 상기 열교환기의 하류측과 연결될 수 있다.
상기 열교환기에는 열매체 공급라인 및 열매체 배출라인이 설치되고, 상기 열매체 공급라인에는 열매체 조절밸브가 설치되고, 상기 연료공급라인 상에서 상기 제 1 배출라인의 연결부위의 하류측에는 상기 연료공급라인을 따라 이동하는 연료가스의 온도를 측정하고, 측정된 값에 따라 상기 열매체 조절밸브를 조절하는 열매체 조절부가 설치될 수 있다.
상기 저장탱크는 복수이고, 상기 연료공급라인은 상기 열교환기의 상류측에서 분기되어 상기 각 저장탱크와 연결되고, 상기 가압라인은 상기 열교환기의 하류측 및 상기 열교환기의 상류측에서 각각 분기되어 상기 각 저장탱크와 연결될 수 있다.
상기 각 저장탱크에는 각각 액화연료가스를 보충하기 위한 연료보충라인이 설치되고, 상기 각 연료보충라인은 주라인 및 보조라인으로 분기되고, 상기 각 주라인과 상기 각 보조라인은 보충분기밸브에 의해 연결되고, 상기 각 주라인 및 상기 각 보조라인에는 주라인 유량조절밸브 및 보조라인 유량조절밸브가 설치되고, 상기 각 보조라인의 하류측에는 상기 각 보조라인을 통해 이송되는 액화연료가스를 스프레이 형태로 분사하는 분사부가 설치되고, 상기 각 연료보충라인은 상호 연결될 수 있다.
상기 각 저장탱크에 인접 배치되어 상기 각 저장탱크의 외측면 일부와 함께 기밀 공간을 형성하는 기밀 구획부를 더 포함하고, 상기 열교환기는 상기 기밀 구획부의 내부에 위치할 수 있다.
상기 복수의 저장탱크 중 어느 하나와 인접 배치되어 상기 인접 배치된 저장탱크의 외측면 일부와 함께 기밀 공간을 형성하는 기밀 구획부를 더 포함하고, 상기 열교환기는 상기 기밀 구획부의 내부에 위치할 수 있다.
상기 각 저장탱크와 이격 배치되고 내부에 기밀 공간을 형성하는 기밀 구획부를 더 포함하고, 상기 열교환기는 상기 기밀 구획부의 내부에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선체; 상기 선체에 탑재되는 가스구동용 엔진; 및 상기 가스구동용 엔진에 연료가스를 공급하기 위한 상기 연료가스 공급장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박이 제공된다.
본 발명에 따르면, 하나의 열교환기를 통해 액화연료가스를 기화함으로써 열효율이 좋고, 설치비용이 저렴하고, 공간활용도가 향상될 수 있다.
또한, 선박에서 발생되는 폐열을 사용하여 열교환이 이루어짐으로써, 에너지효율이 향상될 수 있다.
또한, 연료공급라인 및 가압라인이 상호 독립적으로 형성됨으로써 가스구동용 엔진으로 이송되는 연료가스와 저장탱크의 연료가스 압력을 용이하게 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료가스 공급장치를 포함하는 선박을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료가스 공급장치의 개략적인 도면이고,
도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료가스 공급장치를 나타내는 도면이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료가스 공급장치를 나타내는 도면이고,
도 5 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료가스 공급장치의 작동상태를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일하거나 대응하는 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료가스 공급장치(2)를 포함하는 선박을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 선박(1)은 선체(5)와, 가스구동용 엔진(80)과, 연료가스 공급장치(2)를 포함한다.
가스구동용 엔진(80) 및 연료가스 공급장치(2)는 선체(5)의 엔진룸(6)에 탑재된다. 연료가스 공급장치(2)는 가스구동용 엔진(80)에 연료가스를 공급한다. 여기서, 연료가스는 천연가스(natural gas)일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료가스 공급장치(2)의 개략적인 도면이다. 도 2를 참조하면, 연료가스 공급장치(2)는 저장탱크(10), 연료공급라인(20), 열교환기(30), 가압라인(40)을 포함한다.
저장탱크(10)는 가스구동용 엔진(80)의 연료로 사용되는 액화연료가스를 저장하기 위한 구성으로서, 내부탱크(11)와 외부탱크(12)를 포함하는 이중벽 구조로 이루어진다. 이에 따라, 저장탱크(10)에 저장된 액화연료가스가 저장탱크(10)로부터 누출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 2를 참조하면, 저장탱크(10)의 외부탱크(12)에는 개구부(13)가 형성된다. 저장탱크(10)를 제작하는 과정에서 개구부(13)를 통해 내부탱크(11)와 외부탱크(12) 사이 공간으로부터 공기를 배출시켜 내부탱크(11)와 외부탱크(12) 사이 공간을 진공상태로 만든다.
이 후, 개구부(13)를 통해 진공상태인 내부탱크(11)와 외부탱크(12) 사이 공간에 단열물질인 펄라이트를 주입하고, 개구부(13)에 커버(14)를 설치하여 내부탱크(11)와 외부탱크(12) 사이 공간을 밀폐시킨다.
저장탱크(10)의 하부공간은 액화연료가스로 채워진다. 저장탱크(10)의 상부공간은 액화연료가스의 일부가 기화된 연료가스로 채워진다. 여기서, 저장탱크의 하부공간은 액화연료가스가 채워지는 부분이고, 저장탱크의 상부공간은 저장탱크의 하부공간의 상측에 위치하는 부분으로서 상호 상대적인 개념이다.
저장탱크(10)는 연료공급라인(20)에 의해 가스구동용 엔진(80)과 연결된다. 저장탱크(10)에 저장된 액화연료가스는 연료공급라인(20)을 통해 가스구동용 엔진(80)측으로 이송된다.
보다 상세히, 저장탱크(10)의 상부공간에 위치하는 연료가스는 저장탱크(10)의 하부공간에 위치하는 액화연료가스를 가압한다. 이에 따라, 저장탱크(10)에 수용된 액화연료가스는 연료공급라인(20)을 통해 가스구동용 엔진(80)측으로 이송된다. 이에 관한 자세한 설명은 후술한다.
연료공급라인(20) 상에는 열교환기(30)가 설치된다. 열교환기(30)는 쉘 앤드 튜브 타입(shell and tube type) 또는 컴팩트 타입(compact type)일 수 있다. 이와 같은 열교환기(30)는 공기 열교환기에 비해 효율이 좋다.
연료공급라인(20)을 따라 이송되는 액화연료가스는 열교환기(30)를 지나면서 기화된다. 열교환기(30)를 경유하여 기화된 연료가스는 가스구동용 엔진(80)으로 공급된다.
열교환기(30)에는 액화연료가스를 기화시키기 위해 필요한 열을 공급하는 열매체가 제공된다. 이를 위해, 열교환기(30)에는 열매체 공급라인(31) 및 열매체 배출라인(32)이 설치된다.
열매체는 선박(1)에서 발생되는 폐열을 이용한 물일 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 연료가스 공급장치(2)는 선박(1)에서 발생되는 폐열을 이용함으로써 에너지를 절감하고 운용비용을 절감할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 저장탱크(10)로부터 가스구동용 엔진(80) 측으로 액화연료가스를 이송하기 위해 저장탱크(10)의 상부공간에 위치하는 연료가스의 압력은 소정의 값(a1)(이하, 제 1 설정값(a1)이라 한다) 이상으로 유지되어야 한다. 여기서, 제 1 설정값(a1)은 저장탱크(10)로부터 액화연료가스를 가스구동용 엔진(80) 측으로 이송하기 위해 요구되는 최소압력을 의미한다.
예를 들어, 제 1 설정값(a1)이 5bar인 경우, 저장탱크(10)의 액화연료가스를 가스구동용 엔진(80) 측으로 이송하기 위해 저장탱크(10)의 상부공간에 위치하는 연료가스의 압력은 제 1 설정값(a1) 이상으로 유지되어야 한다.
그런데, 저장탱크(10)에 수용된 액화연료가스가 열교환기(30) 측으로 이송됨에 따라, 액화연료가스의 양은 감소하고, 저장탱크의 상부공간의 부피는 상대적으로 증가한다. 이에 따라, 저장탱크(20)의 상부공간에 위치하는 연료가스의 압력은 감소하고, 액화연료가스를 가스구동용 엔진(80) 측으로 이송하기 위한 압력이 감소하게 된다.
이를 해결하기 위해, 저장탱크(10)의 하부공간과 저장탱크(10)의 상부공간은 가압라인(40)에 의해 연결된다. 가압라인(40)은 저장탱크(10)의 하부공간으로부터 열교환기(30)를 경유하여 저장탱크(10)의 상부공간으로 연장된다.
저장탱크(10) 내부에 수용된 액화연료가스는 자중에 의해 가압라인(40)을 따라 열교환기(30) 측으로 이송된다. 이 경우, 저장탱크(10)의 하부공간으로부터 열교환기(30) 측으로 연장된 가압라인(40)의 일부 영역은 저장탱크(10)의 바닥면 보다 낮게 배치된다.
열교환기(30) 측으로 이송된 액화연료가스는 열교환기(30)를 지나면서 기화된다. 열교환기(30)를 경유하여 기화된 연료가스는 가압라인(40)을 따라 저장탱크(10)의 상부공간으로 이송된다.
이 경우, 저장탱크(10) 바닥면의 액화연료가스의 유체정역학적 압력이 저장탱크(10)의 연료가스의 압력보다 높게 형성되기 때문에 열교환기(30)에 의해 기화된 연료가스는 저장탱크(10)의 상부공간으로 이송된다.
가압라인(40)에 의해 저장탱크(10)의 상부공간으로 이송된 연료가스는 가스구동용 엔진(80) 측으로 액화연료가스를 이송함에 따라 감소되는 연료가스의 압력을 보상한다.
따라서, 저장탱크(10)의 상부공간에 위치하는 연료가스의 압력은 제 1 설정값(a1) 이상으로 유지되고, 저장탱크(10)에 수용된 액화연료가스는 지속적으로 가스구동용 엔진(80) 측으로 이송될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 연료공급라인(20) 및 가압라인(40)은 상호 독립적이다. 즉, 연료공급라인(20) 및 가압라인(40)은 어느 하나가 다른 하나로부터 분기되어 형성되지 않고, 상호 독립적으로 제작되어 배치된다.
이에 따라, 연료공급라인(20)을 통해 가스구동용 엔진(80) 측으로 이송되는 액화연료가스의 양과 가압라인(40)을 통해 이송되는 연료가스의 양이 독립적으로 조절되고, 효과적으로 조절될 수 있다.
본 실시예에 따른 연료가스 공급장치(20)는 감압라인(50), 펌프(51), 감압분기밸브(52), 분사부(53)를 더 포함할 수 있다. 감압라인(50)은 가압라인(40)으로부터 분기하여 저장탱크(10)의 상부공간과 연결된다.
감압라인(50) 상에는 펌프(51)가 설치된다. 펌프(51)는 저장탱크(10)의 내부에 수용된 액화연료가스가 저장탱크(10)의 상부로 이송되도록 작동한다. 감압라인(50)의 하류측에는 분사부(53)가 배치된다. 분사부(53)는 다수의 분사노즐(미도시)이 구비된다. 감압라인(50)을 통해 유입된 액화연료가스는 분사노즐을 통해 스프레이 형태로 분사된다.
감압라인(50)은 감압분기밸브(52)에 의해 가압라인(40)과 연결된다. 감압분기밸브(52)는 3방향 제어밸브 타입으로서, 저장탱크(10)의 내부에 수용된 액화연료가스가 열교환기(30) 측으로만 이송되거나 저장탱크(10)의 상부 측으로만 이송되도록 작동한다.
보다 상세히, 연료가스를 공급하는 과정에서 저장탱크(10)가 안정성을 유지하기 위해서는 저장탱크(10)의 상부공간에 위치하는 연료가스의 압력이 소정의 값(a2)(이하, 제 2 설정값(a2)이라 한다)을 초과하지 않아야 한다. 여기서, 제 2 설정값(a2)은 저장탱크(10)가 안정적으로 견딜 수 있는 최대허용압력을 의미한다.
예를 들어, 제 2 설정값(a2)이 8bar라고 가정할 때, 연료가스를 공급하는 과정에서 저장탱크(10)의 압력이 제 2 설정값(a2)을 초과하지 않으면, 감압분기밸브(52)는 저장탱크(10)의 액화연료가스가 열교환기(30) 측으로만 이송되도록 작동된다.
이 후, 저장탱크(10)의 압력이 제 2 설정값(a2)을 초과하면, 감압분기밸브(52)는 저장탱크(10)의 액화연료가스가 감압라인(50)을 통해 이송되도록 작동된다.
이 경우, 이송된 액화연료가스는 분사부(53)를 통해 스프레이 형태로 분사된다. 이에 따라, 저장탱크(10)의 상부공간에 위치하는 연료가스는 분사된 액화연료가스에 의해 다시 액화되고, 저장탱크(10)의 상부공간에 위치하는 연료가스의 압력은 낮아지고, 저장탱크(10)의 압력이 제 2 설정값(a2) 이하로 조정된다.
본 실시예에 따르면, 저장탱크(10)는 저장탱크(10)의 외부에 위치하는 액화연료가스 보충부(90)로부터 액화연료가스를 보충 받는다. 여기서, 액화연료가스 보충부(90)는 선체(5)와 별개로 선체(5)의 외부에 배치될 수 있고, 선체(5)에 설치될 수 있다.
저장탱크(10)에는 액화연료가스 보충부(90)와 저장탱크(10)를 연결하는 연료보충라인(91)이 설치된다. 도 2를 참조하면, 연료보충라인(91)은 액화연료가스 보충부(90)로부터 저장탱크(10) 측으로 연장되고, 연장되는 과정에서 주라인(93) 및 보조라인(94)으로 분기된다.
주라인(93)은 저장탱크(10)의 하부와 연결되고, 보조라인(94)은 저장탱크(10)의 상부와 연결된다. 이 경우, 주라인(93)과 보조라인(94)에는 각각 유량을 조절하기 위한 주라인 유량조절밸브(96) 및 보조라인 유량조절밸브(97)가 설치된다.
보조라인(94)의 하류측에는 액화연료가스 보충부(90)로부터 이송된 액화연료가스를 스프레이 형태로 분사하는 분사부(53)가 설치된다. 분사부(53)는 다수의 분사노즐이 구비된다. 보조라인(94)을 통해 유입된 액화연료가스는 분사노즐을 통해 스프레이 형태로 분사된다.
주라인(93) 및 보조라인(94)은 보충분기밸브(95)에 의해 연결된다. 보충분기밸브(95)는 3방향 제어밸브 타입으로서, 액화연료가스 보충부(90)로부터 보충되는 액화연료가스가 주라인(93) 측으로만 이송되거나 보조라인(94) 측으로만 이송되도록 작동한다.
예를 들어, 제 2 설정값(a2)이 8bar라고 가정할 때, 액화연료가스를 보충하는과정에서 저장탱크(10)의 압력이 제 2 설정값(a2)을 초과하지 않으면, 보충분기밸브(95)는 보충되는 액화연료가스가 주라인(93)을 통해 저장탱크(10)로 이송되도록 작동된다.
이 후, 저장탱크(10)의 압력이 제 2 설정값(a2)을 초과할 것으로 예상되면, 보충분기밸부(95)는 보충되는 액화연료가스가 보조라인(94)을 통해 이송되도록 작동된다.
이 경우, 이송된 액화연료가스는 분사부(53)를 통해 스프레이 형태로 분사된다. 이에 따라, 저장탱크(10)의 상부공간에 위치하는 연료가스는 분사된 액화연료가스에 의해 다시 액화되고, 저장탱크(10)의 상부공간에 위치하는 연료가스의 압력은 낮아지고, 저장탱크(10)의 압력이 제 2 설정값(a2) 이하로 조정된다.
본 실시예에 따르면, 감압라인(50)은 보조라인(94)과 연결된다. 이 경우, 감압라인(50)은 보조라인 유량조절밸브(96)의 하류측과 연결된다. 이에 따라 감압라인 및 보조라인은 각각 일부분을 공유하면서 저장탱크(10)의 상부로 연장되고, 감압라인(50) 및 보조라인(94)은 각각 하류측에 배치되는 분사부(53)를 공유한다.
다만, 감압라인이 보조라인과 일부를 공유하지 않고 독립적으로 제작되어 배치될 수 있다. 이 경우, 감압라인 및 보조라인은 각각 그 하류측에 개별적인 분사부가 배치될 수 있다.
본 실시예에 따른 연료가스 공급장치(2)는 저장탱크(10)의 상부로부터 저장탱크(10)의 외부로 연장되는 제 1 배출라인(60) 및 제 1 배출라인(60) 상에 설치되는 배출라인밸브(61)를 더 포함한다.
저장탱크(10)의 압력이 과도하게 증가하여 제 2 설정값(a2)을 초과하는 경우, 배출라인밸브(61)는 제 1 배출라인(60)을 통해 저장탱크(10)로부터 연료가스가 배출되고 저장탱크(10)의 압력이 감소하도록 작동된다.
본 실시예에 따른 연료가스 공급장치(2)는 밸브 제어부(45)를 더 포함할 수 있다. 밸브 제어부(45)는 연료가스 공급장치(2)가 가스구동용 엔진(80)에 연료가스를 공급하는 과정에서 감압분기밸브(52)를 제어한다.
보다 상세히, 밸브 제어부(45)는 저장탱크(10)의 상부공간에 위치하는 연료가스의 압력을 측정하고, 측정값을 제 2 설정값(a2)과 비교한다. 측정값이 제 2 설정값(a2)을 초과하지 않으면, 밸브 제어부(45)는 저장탱크(10)의 액화연료가스가 가압라인(40)을 따라 열교환기(30) 측으로만 이송되도록 감압분기밸브(52)를 조절한다. 측정값이 제 2 설정값(a2)을 초과하면, 밸브 제어부(45)는 저장탱크(10)의 액화연료가스가 감압라인(50)으로만 이송되도록 감압분기밸브(52)를 조절한다.
밸브 제어부(45)는 연료가스 공급장치(2)에 액화연료가스를 보충하는 과정에서 보충분기밸브(95)를 제어한다. 보다 상세히, 밸브 제어부(45)는 저장탱크(10)의 상부공간에 위치하는 연료가스의 압력을 측정하고, 제 2 설정값(a2)과 비교한다.
측정값이 제 2 설정값(a2)을 초과하지 않으면, 밸브 제어부(45)는 저장탱크(10)의 액화연료가스가 주라인(96)을 따라 이송되도록 보충분기밸브(95)를 조절한다. 측정값이 제 2 설정값(a2)을 초과하면, 밸브 제어부(45)는 저장탱크(10)의 액화연료가스가 보조라인(97)으로만 이송되도록 보충분기밸브(95)를 조절한다.
밸브 제어부(45)는 연료가스 공급장치(2)가 가스구동용 엔진(80)에 연료가스를 공급하는 과정에서 배출라인밸브(61)를 제어한다. 보다 상세히, 밸브 제어부(45)는 저장탱크(10)의 상부공간에 위치하는 연료가스의 압력을 측정하고, 측정값을 제 1 설정값(a1) 및 제 2 설정값(a2)과 비교한다. 측정값이 제 1 설정값(a1)을 초과하지 않으면, 밸브 제어부(45)는 배출라인 밸브(61)를 폐쇄시킨다. 측정값이 제 2 설정값(a2)을 초과하면, 밸브 제어부(45)는 배출라인밸브(61)를 개방시킨다.
다만, 본 실시예에 따른 밸브 제어부(45)는 감압분기밸브(52), 보충분기밸브(95) 및 배출라인밸브(61)를 모두 제어하는 것으로 설명되어 있으나, 이는 예시에 불과하며, 감압분기밸브(52), 보충분기밸브(95) 및 배출라인밸브(61)는 각각 별개의 제어부에 의해 조절될 수 있다.
본 실시예에 따른 연료가스 공급장치(2)는 저장탱크(10)에 인접 배치되는 기밀 구획부(70)를 더 포함한다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 기밀 구획부(70)는 저장탱크(10)의 외측면 일부와 함께 기밀 공간을 형성한다.
열교환기(30), 가압라인(40), 감압라인(50) 및 제 1 배출라인(60)은 기밀 구획부(70)의 내부에 위치한다. 기밀 구획부(70)는 그 내부에 기밀 공간이 형성된다. 저장탱크(10) 내부의 압력을 조절하는 과정에서 제 1 배출라인(60)을 통해 배출되는 기화된 연료가스는 기밀 구획부(70)의 기밀공간에 수용된다.
이에 따라, 기밀 구획부(70) 내부에 수용된 연료가스는 기밀 구획부(70) 내부에서 연료가스 공급장치(2)가 탑재되는 엔진룸(6)(도 1 참조)으로 확산되는 것이 방지되고, 엔진룸(6) 전체의 오염이 방지된다.
이와 관련하여, 저장탱크(10)의 외부탱크(12)에 형성된 개구부(13)는 기밀 구획부(70)의 내부에 위치한다. 내부탱크(11)가 손상되어 연료가스가 새는 경우 내부탱크(11)와 외부탱크(12) 사이 공간의 압력이 증가하고, 증가된 압력에 의해 개구부(13)를 밀폐시킨 커버(14)가 개구부(13)로부터 분리된다.
이 경우, 내부탱크(11)와 외부탱크(12) 사이에 수용된 단열물질인 펄라이트가 기밀 구획부(70)의 내부로 배출되어 엔진룸 전체가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 연료가스 공급장치(2)는 기밀 구획부(70)에 설치되는 제 2 배출라인(66) 및 제 2 배출라인(66)에 설치되는 팬(67)을 더 포함할 수 있다. 제 2 배출라인(66)은 기밀 구획부(70)의 내부로부터 선박(1)의 외부로 연장되고, 팬(67)은 기밀 구획부(70)의 내부에 수용된 연료가스가 제 2 배출라인(66)을 따라 선박(1)의 외부로 이동하기 위한 구동력을 제공한다.
이 경우, 제 2 배출라인(66)은 기밀 구획부(70)의 내부에서 다른 라인들과 연결됨이 없이 독자적으로 설치되기 때문에, 시공이 간편하고, 설치비용을 절감할 수 있다.
이하, 도 2을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 연료가스 공급장치의 작동에 대해 살펴본다.
연료가스 공급과정
연료가스 공급과정은 저장탱크(10)의 하부공간에 액화연료가스가 채워지고, 액화연료가스의 일부가 기화되어 저장탱크(10)의 상부공간에 위치하는 상태에서 이루어질 수 있다. 이 경우, 저장탱크(10)의 상부공간에 위치하는 연료가스의 압력은 제 1 설정값(a1) 이상, 제 2 설정값(a2) 이하가 되도록 유지된다.
저장탱크(10)의 상부공간에 위치하는 연료가스의 압력에 의해 저장탱크(10)에 수용된 액화연료가스가 열교환기(30) 측으로 이송된다. 이 경우, 열교환기(30) 측으로 이송된 액화연료가스는 열매체 공급라인(31)을 통해 공급되는 열매체와 열교환을 하면서 기화된다. 기화된 연료가스는 가스구동용 엔진(80)으로 공급된다.
이와 같은 과정에서 저장탱크(10)에 수용된 액화연료가스는 자중에 의해 열교환기(30) 측으로 이송되어 기화된다. 열교환기(30)를 경유하여 기화된 연료가스는 저장탱크(10)의 상부공간으로 이송된다. 이에 따라, 저장탱크(10)의 연료가스의 압력은 제 1 설정값(a1) 이상으로 유지될 수 있다.
이 후, 저장탱크(10)의 상부공간에 위치하는 연료가스의 압력이 제 2 설정값(a2)을 초과하는 경우, 감압분기밸브(52)는 저장탱크(10)에 수용된 액화연료가스가 열교환기(30) 측으로 이송되지 않고 감압라인(50)을 따라 저장탱크(10)의 상부공간으로 이송되도록 작동한다.
이 경우, 이송된 액화연료가스는 감압라인(50)의 하측에 배치된 분사부(53)를 통해 스프레이 형태로 분사된다. 스프레이 형태로 분사된 액화연료가스에 의해 저장탱크(10)의 상부공간에 위치하는 연료가스의 일부가 액화되고, 저장탱크(10)의 압력이 제 2 설정값(a2) 이하로 감소하게 된다.
또한, 저장탱크(10)의 상부공간에 위치하는 연료가스의 압력이 제 2 설정값(a2)을 초과하는 경우, 배출라인밸브(61)가 개방되고 저장탱크(10)의 상부공간에 위치하는 연료가스가 배출라인(60)을 통해 저장탱크(10)의 외부로 배출될 수 있다. 이에 따라, 저장탱크(10)의 압력이 제 2 설정값(a2) 이하로 감소하게 된다.
연료가스 보충과정
저장탱크(10)에 액화연료가스를 보충하는 경우, 연료가스 공급장치(2)는 연료보충라인(91)을 통해 액화연료가스 보충부(90)와 연결된다. 이 경우, 연료가스 공급장치(2)는 가스구동용 엔진(80)으로 연료가스를 공급하지 않는다.
연료가스 공급장치(2)가 액화연료가스 보충부(90)와 연결되면, 액화연료가스 보충부(90)로부터 저장탱크(10)로 액화연료가스가 이송된다. 이 경우, 보충분기밸브(95)는 주라인(93) 측 통로가 개방되고, 보조라인(94) 측 통로가 폐쇄되도록 작동한다.
이와 같은 과정에서, 저장탱크(10)의 상부에 위치하는 연료가스의 압력이 과도하게 상승하여 제 2 설정값(a2)을 초과하는 경우, 보충분기밸브(95)는 주라인(93) 측 통로가 폐쇄되고, 보조라인(94) 측 통로가 개방되도록 작동한다.
이 경우, 액화연료가스는 보조라인(94)을 따라 저장탱크(10)로 이송되고, 보조라인(94)의 하측에 배치된 분사부(95)를 통해 스프레이 형태로 분사된다. 스프레이 형태로 분사된 액화연료가스는 저장탱크(10)의 상부공간에 위치하는 연료가스의 일부를 액화시킴으로써, 저장탱크(10)의 압력이 제 2 설정값(a2) 이하로 조정된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료가스공급장치(102)를 나타내는 도면이다. 본 실시예에 따른 연료가스공급장치(102)는 도 2의 제 1 배출라인(60)이 연료공급라인(20)과 연결되도록 구성된다.
도 3을 참조하여 보다 상세히 설명하면, 제 1 배출라인(160)은 저장탱크(110)의 상부공간으로부터 연료공급라인(120)으로 연장된다. 제 1 배출라인(160)은 연료공급라인(120) 상에서 열교환기(130)의 하류측과 연결된다.
본 실시예에 따르면, 제 1 배출라인(160)을 통해 연료공급라인(120) 측으로 이송된 연료가스는 열교환기(130)를 경유하여 이송된 연료가스와 혼합된다. 이에 따라, 제 1 배출라인(160)을 통해 배출되는 연료가스를 가스구동용 엔진(180)에서 사용할 수 있고, 저장탱크(110)에 수용된 연료가스를 낭비없이 효율적으로 사용할 수 있다.
제 1 배출라인(160)을 통해 이송된 연료가스는 열교환기(130)를 경유하여 이송된 연료가스에 비해 온도가 낮다. 이에 따라, 가스구동용 엔진(180)으로 공급되는 연료가스의 온도가 가스구동용 엔진(180)에서 요구되는 연료가스의 온도에 비해 낮아질 수 있다.
이를 해결하기 위해, 열매체 공급라인(131) 상에는 열매체의 유량을 조절하는 열매체 조절밸브(133)가 설치된다. 연료공급라인(120) 상에는 열매체 조절부(123)가 설치된다. 열매체 조절부(123)는 제 1 배출라인(160)의 연결부위에서 하류측에 배치된다.
열매체 조절부(123)는 혼합된 연료가스의 온도를 측정한다. 측정된 온도가 가스구동용 엔진(180)에서 요구하는 연료가스의 온도에 미치지 못하는 경우, 열매체 조절부(123)는 보다 많은 양의 열매체가 열교환기(130) 측으로 이송되도록 열매체 조절밸브(133)를 조절한다.
이에 따라, 열교환기(130)를 경유하여 이송된 연료가스는 온도가 상승하고, 가스구동용 엔진(180)에서 요구되는 온도로 조정된 혼합된 연료가스는 가스구동용 엔진(180)으로 공급될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료가스공급장치를 나타내는 도면이다. 본 실시예에 따른 연료가스 공급장치(202)는 앞선 실시예(도 2 참조)의 저장탱크(10)를 복수개 포함하도록 구성된다. 이와 관련하여, 도 4에서는 설명의 편의상 저장탱크(210a, 210b)가 두 개인 경우를 도시하였으나 이는 예시에 불과하고, 이하 설명되는 본 실시예에 따른 연료가스 공급장치(202)는 세 개 이상의 저장탱크를 포함하는 경우에도 적용 가능하다.
도 4를 참조하여 연료가스 공급장치(202)를 보다 상세히 설명하면, 연료가스 공급장치(202)는 상호 이격된 제 1 저장탱크(210a) 및 제 2 저장탱크(210b)를 포함한다.
연료공급라인(220)은 열교환기(230)의 상류측에서 분기되어 제 1 저장탱크(210a) 및 제 2 저장탱크(210b)로 연장될 수 있다. 가압라인(240)은 열교환기(230)의 하류측 및 열교환기(230)의 상류측에서 각각 분기되어 제 1 저장탱크(210a) 및 제 2 저장탱크(210b)로 연장될 수 있다.
도 4를 참조하면, 연료공급라인(220) 중에서 제 1 저장탱크(210a) 및 제 2 저장탱크(210b)로 분기된 분기라인 상에는 각각 제 1 연료공급라인 밸브(221a) 및 제 2 연료공급라인 밸브(221b)가 설치될 수 있다.
가압라인(240) 중에서 제 1 저장탱크(210a) 및 제 2 저장탱크(210b)로 분기된 분기라인 상에는 각각 제 1 가압라인 밸브(241a), 제 2 가압라인 밸브(241b), 제 3 가압라인 밸브(241c) 및 제 4 가압라인 밸브(241d)가 설치될 수 있다.
제 1 저장탱크(210a) 및 제 2 저장탱크(210b)에는 각각 액화연료가스를 보충하기 위한 제 1 연료보충라인(291a) 및 제 2 연료보충라인(291b)이 설치된다. 제 1 연료보충라인(291a)은 제 1 주라인(293a) 및 제 1 보조라인(294a)으로 분기되고, 제 1 주라인(293a)과 제 1 보조라인(294a)은 제 1 보충분기밸브(295a)에 의해 연결된다.
제 1 주라인(293a) 및 제 1 보조라인(294a)에는 각각 제 1 주라인 유량조절밸브(296a) 및 제 1 보조라인 유량조절밸브(297a)가 설치된다. 제 1 보조라인(294a)의 하류측에는 제 1 보조라인(294a)을 통해 이송되는 액화연료가스를 스프레이 형태로 분사하는 제 1 분사부(253a)가 설치된다.
제 2 연료보충라인(291b)은 제 2 주라인(293b) 및 제 2 보조라인(294b)으로 분기되고, 제 2 주라인(293b)과 제 2 보조라인(294b)은 제 2 보충분기밸브(295b)에 의해 연결된다.
제 2 주라인(293b) 및 제 2 보조라인(294b)에는 각각 제 2 주라인 유량조절밸브(296b) 및 제 2 보조라인 유량조절밸브(297b)가 설치된다. 제 2 보조라인(294b)의 하류측에는 제 2 보조라인(294b)을 통해 이송되는 액화연료가스를 스프레이 형태로 분사하는 제 2 분사부(253b)가 설치된다.
본 실시예에 따르면, 제 1 연료보충라인(291a) 및 제 2 연료보충라인(291b)은 액화연료가스 보충부(290)와 연결된 주연료보충라인(291c)으로부터 분기된다. 이에 따라, 제 1 연료보충라인(291a) 및 제 2 연료보충라인(291b)은 상호 유체소통 가능하게 연결된다.
본 실시예에 따른 연료가스 공급장치(202)는 각 저장탱크(210a, 210b)에 인접 배치되어 각 저장탱크의 외측면 일부와 함께 기밀 공간을 형성하는 기밀 구획부(270)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 열교환기(230)는 기밀 구획부(270)의 내부에 배치될 수 있다.
본 실시예에 따른 연료가스 공급장치(202)는 복수의 저장탱크(210a, 210b)를 포함하기 때문에 하나의 저장탱크에 문제가 발생하면 다른 저장탱크를 사용할 수 있고, 가스구동용 엔진(280)에 공급해야 할 가스의 양에 따라 여러 개를 동시에 사용하거나 하나만을 사용할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 연료가스 공급장치(202)는 운용상 편리하다.
본 실시예에 따른 연료가스 공급장치(202)의 각 저장탱크(210a, 210b)는 연료공급라인(220) 및 가압라인(240)의 일부를 공유하기 때문에 설치비가 절감될 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료가스 공급장치의 작동상태를 나타내는 도면이다. 이하 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 실시예에 따른 연료가스 공급장치가 작동하는 과정을 살펴본다.
여기서, 연료가스 공급장치(202)가 제 1 저장탱크(210a)만을 사용하고, 제 1 저장탱크(210a)의 연료가스 압력이 제 2 저장탱크(210b)의 연료가스 압력에 비해 높게 유지된다고 가정한다.
이 경우, 제 1 연료공급라인 밸브(221a), 제 1 가압라인 밸브(241a) 및 제 3 가압라인 밸브(241c)는 열리고, 제 2 연료공급라인 밸브(221b), 제 2 가압라인 밸브(241b) 및 제 4 가압라인 밸브(241d)는 닫힌다. 또한, 제 1 주라인 유량조절밸브(296a) 및 제 1 보조라인 유량조절밸브(297a)는 닫힌다.
본 실시예에 따르면, 제 1 저장탱크(210a)의 연료가스 압력이 제 1 설정값(a1) 이상으로 유지된다. 도 5에서 알 수 있는 바와 같이 제 1 저장탱크(210a)의 액화연료가스는 제 1 저장탱크(210a)의 연료가스 압력에 의해 연료공급라인(220)을 따라 열교환기(230) 측으로 이송된다. 이송된 액화연료가스는 열교환기(230)를 경유하면서 기화되고 가스구동용 엔진(280)으로 공급된다.
이러한 과정에서 제 1 저장탱크(210a)의 액화연료가스의 일부가 가압라인(240)을 따라 열교환기(230)를 경유하여 기화된다. 기화된 연료가스는 제 1 저장탱크(210a)의 상부공간으로 이송되고, 이송된 연료가스에 의해 제 1 저장탱크(210a)의 연료가스 압력은 제 1 설정값(a1) 이상으로 유지될 수 있다.
이 후, 연료가스 공급장치(202)가 가스구동용 엔진(280)으로 연료가스를 공급하는 과정에서 제 1 저장탱크(210a)의 압력이 제 2 설정값(a2)을 초과할 정도로 상승할 수 있다.
이 경우, 도 6에서 알 수 있는 바와 같이 제 1 가압라인 밸브(241a) 및 제 4 가압라인 밸브(241d)는 열리고, 제 2 가압라인 밸브(241b) 및 제 3 가압라인 밸브(241c)는 닫힌다. 이 경우, 제 1 저장탱크(210a)의 상부공간에 위치하는 연료가스가 제 2 저장탱크(210b)의 하부공간으로 이송된다.
이송된 연료가스는 제 2 저장탱크(210b)의 액화연료가스에 의해 냉각되어 다시 액화된다. 따라서, 제 1 저장탱크(210a)의 연료가스 압력은 제 2 설정값(a2) 이하로 감소할 수 있다.
이 후, 연료가스 공급장치(202)가 가스구동용 엔진(280)으로 연료가스를 공급하는 과정에서 사용되지 않는 제 2 저장탱크(210b)의 압력이 필요이상으로 상승할 수 있다.
이 경우, 도 7에서 알 수 있는 바와 같이 제 1 주라인 유량조절밸브(296a) 및 제 2 보조라인 유량조절밸브(297b)는 열리고, 제 1 보조라인 유량조절밸브(297a) 및 제 2 주라인 유량조절밸브(296b)는 닫힌다.
이에 따라, 제 1 저장탱크(210a)의 액화연료가스는 제 1 주라인(293a)을 통해 제 2 연료보충라인(291b)을 경유하여 제 2 보조라인(294b) 측으로 이송된다. 이송된 액화연료가스는 제 2 분사부(253b)에 의해 스프레이 형태로 제 2 저장탱크(210b)의 상부공간에 분사된다.
분사된 액화연료가스는 제 2 저장탱크(210b)의 상부공간에 위치하는 연료가스의 일부를 액화시킴으로써 제 2 저장탱크(210b)의 연료가스 압력은 감소한다.
한편, 다른 실시예에 따르면, 기밀 구획부(270)는 도 8에서 도시된 바와 같이 복수의 저장탱크(210a, 210b) 중 일부인 제 1 저장탱크(210a)에 인접 배치되고, 제 1 저장탱크(210a)의 외측면 일부와 함께 기밀 공간을 형성할 수 있다. 이 경우, 열교환기(230)는 기밀 구획부(270)의 내부에 위치할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 기밀 구획부(270)는 도 9에서 도시된 바와 같이 복수의 저장탱크(210a, 210b)와 이격 배치될 수 있다. 이 경우, 기밀 구획부(270)의 내부에는 기밀 공간이 형성되고, 기밀 구획부(270)의 내부에 열교환기(230)가 위치할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예들에 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.
2 : 연료가스 공급장치 5 : 선체
10 : 저장탱크 20 : 연료공급라인
30 : 열교환기 40 : 가압라인
50 : 감압라인 60 : 제 1 배출라인

Claims (17)

  1. 선박에 포함된 가스구동용 엔진에 연료가스를 공급하기 위한 연료가스 공급장치로서,
    액화연료가스를 저장하는 저장탱크;
    상기 저장탱크에 저장된 액화연료가스를 상기 가스구동용 엔진 측으로 이송하도록 상기 저장탱크와 상기 가스구동용 엔진을 연결하는 연료공급라인;
    상기 연료공급라인 상에 설치되는 열교환기; 및
    상기 저장탱크의 하부공간으로부터 상기 열교환기를 경유하여 상기 저장탱크의 상부공간을 연결하는 가압라인을 포함하고,
    상기 연료공급라인 및 상기 가압라인은 상호 독립적인 것을 특징으로 하는 연료가스 공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는 상기 선박 내부에서 발생된 폐열을 사용하여 작동하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가압라인으로부터 분기하여, 상기 저장탱크의 상부공간과 연결되는 감압라인;
    상기 감압라인 상에 설치되고, 상기 저장탱크의 하부공간으로부터 액화 가스를 상기 저장탱크의 상부공간으로 이송하는 펌프;
    상기 가압라인과 상기 감압라인을 연결하는 감압분기밸브; 및
    상기 감압라인의 하류측에 배치되고, 상기 감압라인을 통해 이송된 액화연료가스를 스프레이 형태로 분사하는 분사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 저장탱크에 액화연료가스를 보충하기 위한 연료보충라인을 더 포함하고,
    상기 연료보충라인은 주라인 및 보조라인으로 분기되고,
    상기 주라인과 상기 보조라인은 보충분기밸브에 의해 연결되고,
    상기 주라인은 상기 저장탱크의 하부공간과 연결되고,
    상기 보조라인은 상기 저장탱크의 상부공간과 연결되고,
    상기 주라인 및 상기 보조라인에는 각각 주라인 유량조절밸브 및 보조라인 유량조절밸브가 설치되고,
    상기 보조라인의 하류측에는 상기 보조라인을 통해 이송되는 액화연료가스를 스프레이 형태로 분사하는 분사부가 설치되는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가압라인으로부터 분기하고, 상기 보조라인 상에서 상기 보조라인 유량조절밸브의 하류측과 연결되는 감압라인;
    상기 감압라인 상에 설치되고, 상기 저장탱크로부터 액화연료가스를 상기 저장탱크의 상부공간으로 이송하는 펌프; 및
    상기 가압라인과 상기 감압라인을 연결하는 감압분기밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 저장탱크에는 상기 저장탱크의 상부공간으로부터 상기 저장탱크의 외부로 연장되는 제 1 배출라인; 및
    상기 제 1 배출라인 상에 설치되는 배출라인밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보충분기밸브, 상기 감압분기밸브 및 상기 배출라인밸브를 조절하는 밸브 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 저장탱크에 인접 배치되어 상기 저장탱크의 외측면 일부와 함께 기밀 공간을 형성하는 기밀 구획부를 더 포함하고,
    상기 열교환기, 상기 가압라인, 상기 감압라인 및 상기 제 1 배출라인은 상기 기밀 구획부의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 저장탱크는 내부탱크 및 외부탱크를 포함하는 이중탱크 구조로 이루어지고,
    상기 외부탱크에는 상기 내부탱크 및 외부탱크의 사이공간과 외부를 연결하는 개구부가 형성되고,
    상기 개구부에는 상기 개구부를 밀폐시키기 위한 커버가 설치되고,
    상기 개구부 및 상기 커버는 상기 기밀 구획부 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 기밀 구획부에 설치되고, 상기 제 1 배출라인으로부터 배출되는 연료가스를 상기 기밀 구획부 내부에서 상기 선박의 외부로 배출시키는 제 2 배출라인; 및
    상기 제 2 배출라인에 설치되는 팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제 1 배출라인은 상기 연료공급라인 상에서 상기 열교환기의 하류측과 연결되는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 열교환기에는 열매체 공급라인 및 열매체 배출라인이 설치되고,
    상기 열매체 공급라인에는 열매체 조절밸브가 설치되고,
    상기 연료공급라인 상에서 상기 제 1 배출라인의 연결부위의 하류측에는 상기 연료공급라인을 따라 이동하는 연료가스의 온도를 측정하고, 측정된 값에 따라 상기 열매체 조절밸브를 조절하는 열매체 조절부가 설치되는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 저장탱크는 복수이고,
    상기 연료 공급라인은 상기 열교환기의 상류측에서 분기되어 상기 각 저장탱크와 연결되고,
    상기 가압라인은 상기 열교환기의 하류측 및 상기 열교환기의 상류측에서 각각 분기되어 상기 각 저장탱크와 연결되는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 각 저장탱크에는 액화연료가스를 보충하기 위한 연료보충라인이 설치되고,
    상기 각 연료보충라인은 주라인 및 보조라인으로 분기되고,
    상기 각 주라인과 상기 각 보조라인은 보충분기밸브에 의해 연결되고,
    상기 각 주라인 및 상기 각 보조라인에는 주라인 유량조절밸브 및 보조라인 유량조절밸브가 설치되고,
    상기 각 보조라인의 하류측에는 상기 각 보조라인을 통해 이송되는 액화연료가스를 스프레이 형태로 분사하는 분사부가 설치되고,
    상기 각 연료보충라인은 상호 연결된 것을 특징으로 하는 연료가스 공급장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 각 저장탱크에 인접 배치되고 상기 각 저장탱크의 외측면 일부와 함께 기밀 공간을 형성하는 기밀 구획부를 더 포함하고,
    상기 열교환기는 상기 기밀 구획부의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 저장탱크 중 일부와 인접 배치되고, 상기 인접 배치된 저장탱크의 외측면 일부와 함께 기밀 공간을 형성하는 기밀 구획부를 더 포함하고,
    상기 열교환기는 상기 기밀 구획부의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 각 저장탱크와 이격 배치되고 내부에 기밀 공간을 형성하는 기밀 구획부를 더 포함하고,
    상기 열교환기는 상기 기밀 구획부의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급장치.
KR1020100009604A 2010-02-02 2010-02-02 연료가스 공급장치 KR101168299B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100009604A KR101168299B1 (ko) 2010-02-02 2010-02-02 연료가스 공급장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100009604A KR101168299B1 (ko) 2010-02-02 2010-02-02 연료가스 공급장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110090038A true KR20110090038A (ko) 2011-08-10
KR101168299B1 KR101168299B1 (ko) 2012-07-25

Family

ID=44927894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100009604A KR101168299B1 (ko) 2010-02-02 2010-02-02 연료가스 공급장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101168299B1 (ko)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101303619B1 (ko) * 2012-05-21 2013-09-11 주식회사 크리오스 선박 엔진용 엘엔지 연료 공급시스템
KR20140056438A (ko) * 2012-10-25 2014-05-12 현대중공업 주식회사 원유 엔진의 연료유 공급 시스템
KR20160064875A (ko) * 2014-11-28 2016-06-08 삼성중공업 주식회사 연료 공급 시스템
KR20160064874A (ko) * 2014-11-28 2016-06-08 삼성중공업 주식회사 연료 공급 시스템
KR20160075961A (ko) * 2014-12-19 2016-06-30 삼성중공업 주식회사 연료공급시스템
US9851052B2 (en) 2012-05-14 2017-12-26 Hyundai Heavy Industries Co., Ltd. Method and system for treating a liquefied gas
EP3095685B1 (en) * 2014-01-07 2018-10-17 Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. Apparatus and method for supplying fuel gas in ship
CN111469982A (zh) * 2020-05-26 2020-07-31 中国船舶工业集团公司第七0八研究所 一种双燃料集装箱运输船下沉式加气站

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102002951B1 (ko) * 2018-01-29 2019-07-24 주식회사 파나시아 Lng 연료공급시스템
KR101995464B1 (ko) * 2018-01-29 2019-07-05 주식회사 파나시아 Lng 연료공급시스템
KR101995462B1 (ko) * 2018-01-29 2019-07-04 주식회사 파나시아 Lng 연료공급시스템
KR102007363B1 (ko) 2018-02-21 2019-08-05 부산대학교 산학협력단 Lng 추진 선박의 기화가스 저장형 극저온 연료탱크

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2837783B1 (fr) 2002-03-26 2004-05-28 Alstom Installation pour la fourniture de combustible gazeux a un ensemble de production energetique d'un navire de transport de gaz liquefie
KR200402676Y1 (ko) * 2005-09-23 2005-12-05 현대중공업 주식회사 액화천연가스 운반선에서 중간매질 순환방식의천연가스열교환기 열원공급장치
KR100835090B1 (ko) * 2007-05-08 2008-06-03 대우조선해양 주식회사 Ｌｎｇ 운반선의 연료가스 공급 시스템 및 방법

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9851052B2 (en) 2012-05-14 2017-12-26 Hyundai Heavy Industries Co., Ltd. Method and system for treating a liquefied gas
KR101303619B1 (ko) * 2012-05-21 2013-09-11 주식회사 크리오스 선박 엔진용 엘엔지 연료 공급시스템
KR20140056438A (ko) * 2012-10-25 2014-05-12 현대중공업 주식회사 원유 엔진의 연료유 공급 시스템
EP3095685B1 (en) * 2014-01-07 2018-10-17 Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. Apparatus and method for supplying fuel gas in ship
KR20160064875A (ko) * 2014-11-28 2016-06-08 삼성중공업 주식회사 연료 공급 시스템
KR20160064874A (ko) * 2014-11-28 2016-06-08 삼성중공업 주식회사 연료 공급 시스템
KR20160075961A (ko) * 2014-12-19 2016-06-30 삼성중공업 주식회사 연료공급시스템
CN111469982A (zh) * 2020-05-26 2020-07-31 中国船舶工业集团公司第七0八研究所 一种双燃料集装箱运输船下沉式加气站
CN111469982B (zh) * 2020-05-26 2024-01-26 中国船舶工业集团公司第七0八研究所 一种双燃料集装箱运输船下沉式加气站

Also Published As

Publication number Publication date
KR101168299B1 (ko) 2012-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101168299B1 (ko) 연료가스 공급장치
CN101952635B (zh) 天然气供应方法和装置
KR101927585B1 (ko) 가스 재기화 시스템을 구비하는 선박
CN103328877B (zh) 用于加压输送低温液化物料的设备
WO2012043259A1 (ja) 舶用燃料供給システム
JP6689997B2 (ja) ガス再気化システムを備える船舶
JP2010534308A (ja) タンクに加圧ガスを充填する方法
KR20060124759A (ko) 해상선박의 가스공급 구조 및 해상선박내로의 가스공급방법
WO2017000072A1 (en) Multi-vessel fluid storage and delivery system
KR102384294B1 (ko) 가스 재기화 시스템 및 이를 포함하는 선박
EP3088792A1 (en) Liquefied fuel gas evaporation promoting device and fuel gas supply system for ships
CN106170658A (zh) 用于对车辆燃料箱中的低温燃料进行排放和重新填充的系统
KR102610000B1 (ko) 발전 유닛으로 연료를 공급하는 장치와 방법
JP5773943B2 (ja) 船舶、ガス燃料供給設備、ガス燃料供給設備の運転方法
JP2008019719A (ja) 液化ガス燃料用貯留装置
KR102189079B1 (ko) 선박의 가스 처리 시스템
CN111649229B (zh) 一种lng加注船加注系统及lng加注船舱压控制方法
EP3593030B1 (en) A liquefied gas tank arrangement and method of operating a liquefied gas tank arrangement
US20230383911A1 (en) Cryogenic Fluid Dispensing System and Method
KR20230132702A (ko) 극저온 펌프 냉각을 위한 장치 및 방법
KR20170078014A (ko) 선박의 가스 처리 시스템
WO2021031196A1 (zh) Lng燃料供气系统及船舶
CN117469587A (zh) 一种轻量化液氢输送装置及方法
KR20230170501A (ko) 연료 이송 시스템
WO2019031073A1 (ja) 熱交換システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150710

Year of fee payment: 4