KR20120041559A - 배열 재생형 가스엔진 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배열 재생형 가스엔진 시스템에 관한 것이다. 이는 LNG공급라인을 통해 LNG를 공급받아 작동하는 가스엔진과; 하나의 폐회로를 이루며 그 내부에 작동유체를 갖는 작동유체순환라인과, 상기 작동유체순환라인에 설치되며 작동유체를 순환시키는 펌프와, 상기 가스엔진으로부터 배출되는 연소가스와 작동유체를 열교환시켜 작동유체의 온도를 상승시키는 배열회수부를 구비하는 배열재생장치와; 상기 배열재생장치에 의해 가열된 작동유체를, 상기 LNG공급라인을 통해 가스엔진으로 주입되는 LNG와 열교환시켜, 가스엔진으로 주입되는 LNG를 일정온도 범위내의 기화된 상태로 유지시키는 열교환장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배열 재생형 가스엔진 시스템{Exhaust heat recycling gas engine system}
본 발명은 배열 재생형 가스엔진 시스템에 관한 것이다.
최근 CO2, NOx, SOx 등에 의한 환경오염 문제가 대두됨에 따라 해양기계 분야에서도 LNG추진 선박에 대한 요구가 증가하고 있다. LNG추진선박은 LNG를 연료로 사용하는 가스엔진이 적용된 선박으로서, 상기 가스엔진에는 LNG저장탱크에서 나오는 BOG(Boil-Off-Gas)를 그대로 끌어 사용하는 타입이나, 액화상태의 LNG를 펌프로 가압한 후 고압분사 하는 MEGI와 같은 타입의 것이 있다. 상기한 전자의 타입은 LNG수송선의 경우가 아니면 적용하기가 어렵다.
한편, 상기 후자의 경우에는 LNG를 가압하는 펌프와 기화장치가 별도로 필요하며 LNG를 상변화시키는데 에너지 손실이 불가피하다는 단점을 갖는다.
도 1에 상기한 후자의 경우에 해당하는 종래 LNG추진 가스엔진 시스템의 문제점을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도시한 바와같이, 종래의 가스엔진 시스템은, LNG저장탱크(11)에 저장되어 있는 액체상태의 LNG를 펌핑하여 연료가스공급라인(15)을 통해 열교환기(17)로 보내는 1차펌프(13)와, 상기 열교환기(17)를 통과한 LNG를 LNG엔진(27)측으로 다시 한번 가압하는 2차펌프(23)와, 상기 2차펌프(23)를 통과한 LNG를 가열하여 기체상태로 변화시키는 히터(25)를 포함한다.
또한 상기 열교환기(17)에는 증발가스회수라인(19)이 통과한다. 상기 증발가스회수라인(19)은 저장탱크(11) 상부에 모여있는 기체상태의 천연가스 즉 NG를 열교환을 통해 액화시켜 저장탱크(11)로 다시 보내는 통로로서, 상기 2차펌프(23)로 이동하는 LNG와 열교환 한다.
여하튼, 상기한 바와같이, 종래의 가스엔진 시스템은, 엔진(27)에 공급되는 LNG를 기체 상태로 변화시키기 위하여 히터(25)가 사용된다. LNG의 생산단계에서부터 엔진에 주입되는 단계까지 고려한다면, 시추된 기체상태의 NG를 액화시키기 위하여 에너지가 소모되었고, 액화된 LNG를 다시 기화시키는데 에너지가 소모된 것이다. LNG를 기체상태로 기화시키기 위해, 애초 기체상태의 NG를 액화시킨 셈이 되는 것이다. 이는 매우 불합리한 프로세스로서 필요없는 에너지를 소모하여 전체적인 효율을 떨어뜨리는 원인이 된다.
본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 엔진의 연소시 발생하는 고온의 배열을 이용하여 엔진에 주입되는 LNG를 기화시킬 수 있음은 물론 더 나아가 터어빈을 작동시켜 에너지를 생산할 수 있고, 또한 가스엔진으로 공급되는 과급공기도 LNG 자체의 온도를 이용하여 냉각하므로 시스템의 에너지효율이 매우 뛰어난 배열 재생형 가스엔진 시스템을 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배열 재생형 가스엔진 시스템은, LNG공급라인을 통해 LNG를 공급받아 작동하는 가스엔진과; 하나의 폐회로를 이루며 그 내부에 작동유체를 갖는 작동유체순환라인과, 상기 작동유체순환라인에 설치되며 작동유체를 순환시키는 펌프와, 상기 가스엔진으로부터 배출되는 연소가스와 작동유체를 열교환시켜 작동유체의 온도를 상승시키는 배열회수부를 구비하는 배열재생장치와; 상기 배열재생장치에 의해 가열된 작동유체를, 상기 LNG공급라인을 통해 가스엔진으로 주입되는 LNG와 열교환시켜, 가스엔진으로 주입되는 LNG를 일정온도 범위내의 기화된 상태로 유지시키는 열교환장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배열회수부는; 상기 가스엔진의 연소가스가 통과하는 배기가스라인과, 작동유체순환라인의 사이에 설치되어, 연소가스와 작동유체를 열교환시킴으로써 작동유체가 가열 팽창되게 하는 하나 이상의 배열교환기를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배열교환기의 하류측에는, 배열교환기에 의해 가열 팽창된 작동유체를 통과시키며 동력을 발생하는 터어빈이 배치된 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 배열재생장치에는; 상기 열교환장치를 통과한 LNG의 온도를 감지하는 센서와, 상기 작동유체순환라인에 구비되며, 상기 열교환장치를 통해 LNG에 열을 방출한 후 배열회수부를 향하는 작동유체와, 배열회수부를 통과하며 가열된 작동유체를 열교환시키는 복열기와, 상기 복열기를 통과한 작동유체가 경유하는 믹서와, 상기 복열기와 배열회수부의 사이에 위치하는 작동유체분류기와, 상기 작동유체순환라인으로부터 분기되어 상기 작동유체분류기와 믹서를 연결하는 분기관과, 상기 분기관에 설치되며 상기 센서로부터 전달받은 온도정보에 의해 작동하는 것으로서, 상기 작동유체분류기를 경유한 자신의 통과유량을 조절하여, 복열기를 통과하는 유량을 제어함으로써, 믹서를 통과한 작동유체의 온도를 조절하는 유량제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스엔진 시스템에는, 가스엔진으로 공급되는 공기를 압축하는 과급기가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 과급기와 가스엔진의 사이에는, 압축공기를 가스엔진으로 유도하는 과급공기공급라인이 위치하고, 상기 과급공기공급라인에는, 과급공기를 냉각시키는 냉각수단이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각수단은, 상기 과급공기공급라인을 통과하는 공기를 해수 또는 청수와 열교환시키는 제 1열교환기를 갖는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 냉각수단에는, 상기 제 1열교환기를 통해 1차로 냉각된 공기를, 상기 열교환장치를 통과한 작동유체와 열교환시켜 2차로 냉각시키는 제 2열교환기가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 과급기에는 외부의 공기를 과급기로 유도하는 공기공급라인이 더 연결되고, 상기 공기공급라인에는 상기 과급기로 향하는 공기를, 상기 열교환장치를 통과한 작동유체와 열교환하여 냉각시키는 제 2열교환기가 구비된 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 배열 재생형 가스엔진 시스템은, 엔진의 연소시 발생하는 고온의 배열을 이용하여 엔진에 주입되는 LNG를 기화시킬 수 있음은 물론 더 나아가 터어빈을 작동시켜 에너지를 생산할 수 있고, 또한 가스엔진으로 공급되는 과급공기도 LNG 자체의 온도를 이용하여 냉각하므로 시스템의 에너지효율이 매우 뛰어나다.
도 1은 종래 LNG추진 가스엔진 시스템의 문제점을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 배열 재생형 가스엔진 시스템을 나타내 보인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 배열 재생형 가스엔진 시스템을 도시한 구성도이다.
이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 배열 재생형 가스엔진 시스템을 나타내 보인 구성도이다.
기본적으로 본 실시예에 따른 배열 재생형 가스엔진 시스템은, 별도의 추가장치나 에너지 소모 없이, 가스엔진(27)으로 공급되는 LNG를 기체상태로 변화시킴과 아울러 과급공기를 냉각하여 최상의 엔진 효율을 얻기 위한 것이다.
도 2에 도시한 바와같이, 본 실시예에 따른 배열 재생형 가스엔진 시스템은, LNG공급라인(35)을 통해 LNG저장탱크(11)로부터 LNG를 공급받는 가스엔진(27)과, 작동유체가 순환하는 폐회로를 이루며 상기 가스엔진(27)으로부터 발생하는 배열을 전달받고 전달받은 열을 열교환장치(33)를 통해 가스엔진(27)으로 공급되는 LNG를 기화시키는 배열재생장치와, 상기 가스엔진(27)에 압축공기를 공급하는 과급기(37) 등을 포함한다.
상기 LNG공급라인(35)은 LNG펌프(31)의 작동시 액체상태의 LNG를 가스엔진(27)으로 유도하는 파이프라인이다. 또한 상기 LNG공급라인(35)과 작동유체순환라인(41)의 사이에는 상기한 열교환장치(33)가 위치한다. 상기 열교환장치(33)는, 액체상태의 LNG에 작동유체의 열을 전달하여 기체상태로 기화시키는 열교환기이다. LNG는 상기 열교환장치(33)를 통과하며 기체상태로 변화되는 것이다.
아울러, 상기 열교환장치(33)와 가스엔진(27)의 사이에는 센서(67)가 구비된다. 상기 센서(67)는 가스엔진(27)으로 공급되는 LNG의 온도를 센싱하여 후술할 유량제어기(57)로 실시간 전달하여, 유량제어기(57)로 하여금 LNG의 공급온도를 제어하게 한다.
상기 가스엔진(27)이 작동함에 따라 가스엔진(27)으로부터 발생하는 연소가스는 배기가스라인(65)을 따라 외부로 배출되거나 이코노마이저(53)로 이동한다. 상기 이코노마이저(53)는 일반적인 것이다.
상기 배기가스라인(65)에는 과급기(37)와 제 1,2배열회수부(49,51)가 접한다. 상기 과급기(37)는 배기가스라인(65)을 따라 배출되는 연소가스에 의해 동작하여 공기를 압축하는 것이고, 제 1,2배열회수부(49,51)는 연소가스의 열을 빼앗아 작동유체를 가열 팽창시키는 것이다. 상기 과급기(37)와 제 1,2배열회수부(49,51)에 대해서는 후술하기로 한다.
한편, 상기 배열재생장치는, 폐회로를 이루며 그 내부에 작동유체를 갖는 작동유체순환라인(41)과, 상기 작동유체순환라인(41)에 설치되며 작동유체를 화살표 방향으로 순환시키는 펌프(39)와, 두 개의 배열회수부(49,51)와, 상기 작동유체순환라인(41)으로부터 분기된 후 다시 합쳐지는 분기관(41a)과, 상기 작동유체순환라인(41)과 분기관(41a)이 만나는 지점에 위치하는 작동유체분류기(55)와, 상기 분기관(41a)에 설치되며 상기 센서(67)로부터 신호를 받아 작동하는 유량제어기(57)와, 상기 유량제어기(57)와 병렬 배치되는 복열기(47)와, 상기 복열기(47)와 유량제어기(57)를 통과한 작동유체가 합쳐지는 믹서(59)를 포함한다. 상기 작동유체분류기(55)로서 3-way 밸브를 적용할 수도 있고, 경우에 따라 배관에 사용되는 T자형 유니언(T-union)을 사용할 수도 있다.
상기 배열재생장치는 랭킨사이클 시스템으로서, 상기 작동유체는, 작동유체순환라인(41)을 순환하면서 기체와 액체의 상변화를 반복한다. 상기 작동유체로서, 암모니아, CO2, C2H2, C7H8, C8H16, R11, R113, R12, R123, R134a 등을 사용할 수 있다.
상기 가압펌프(39)의 하류지점에는 제 2열교환기(43)와 복열기(47)가 위치한다. 상기 제 2열교환기(43)는 엔진으로 공급되는 과급공기를 냉각하기 위한 것으로서 이에 대해서는 후술된다.
상기 복열기(47)는 제 1,2배열회수부(49,51)를 통과하기 전의 작동유체와, 통과한 후의 작동유체를 열교환시키는 것이다. 상기 복열기(47)가 있음으로 해서, 제 1배열회수부(49)로 이동하는 작동유체의 온도가 상승하여 배열회수효율이 증가하고, 믹서(59)를 경유하는 작동유체의 온도가 적절히 하강하여 A지점에서의 온도를 효과적으로 제어할 수 있다.
상기 제 2열교환기(43)와 복열기(47)를 차례로 통과한 작동유체는 유동을 계속하여 제 1배열회수부(49)를 통과한다. 상기 제 1배열회수부(49)는 배기가스라인(65)과 열교환하는 제 1배열교환기(49a)와, 상기 제 1배열교환기(49a)를 거치며 기체상태로 팽창한 작동유체에 의해 회전하며 에너지를 생산하는 제 1터어빈(49b)으로 이루어진다.
상기 제 1배열교환기(49a)는 배기가스라인(65)을 통과하는 연소가스의 열을 전달받아 작동유체를 가열하는 역할을 하는 것으로서, 열교환방식은 경우에 따라 얼마든지 달라질 수 있다.
상기 제 1터어빈(49b)을 통과한 작동유체는 제 2배열교환기(51a)를 거치면서 다시 가열 팽창하며 제 2터어빈(51b)을 회전시킨다. 제 2터어빈(51b)도 제 1터어빈(49b)과 마찬가지로 동력을 발생한다. 상기 제 1,2터어빈(49b,51b)에서 생산된 동력은 필요한 곳으로 전달되어 사용한다.
상기 제 2터어빈(51b)을 통과한 작동유체는 계속 유동하여 작동유체분류기(55)를 만난다. 상기 작동유체분류기(55)는 작동유체를 갈라, 작동유체를 화살표 a 방향과 b방향으로 분류시킨다. 상기 화살표 a방향과 b방향으로 향하는 유량은 작동유체분류기(55)의 개방정도를 조절하여 결정되며 이는 유량제어기(57)에 의해 결정된다.
상기한 바와같이, 상기 작동유체분류기(55)의 일측 출구는 분기관(41a)에 이어진다. 상기 분기관(41a)은 화살표 b방향으로 유출되는 작동유체를 내부 유동시켜 믹서(59)로 보내는 통로이다.
상기한 바와같이 분기관(41a)에는 유량제어기(57)가 설치된다. 상기 유량제어기(57)는 상기 센서(67)로부터 전달받은 온도정보를 기초로, 작동유체분류기(55)의 개방정도를 조절함으로써 복열기(47)로 가는 유량과 유량제어기(57)로 가는 유량을 조절하는 것이다.
상기한 복열기(47)를 통과하는 작동유체는 복열기(47)를 통과하면서 열을 빼앗기므로, 화살표 a방향으로 가는 작동유체의 유량이 많을수록 믹서(59)에서 합쳐진 작동유체의 온도는 낮다. 즉 열교환장치(33)로 가는 작동유체의 온도는 낮다.
따라서 상기 A지점의 온도가 설정치보다 낮은 경우, 화살표 b방향으로 흐르는 유량을 증가시키고 a방향으로 유동하는 유량을 감소시켜, 열교환장치(33)에서의 고온열원의 온도를 상승시킴으로써 A지점의 온도를 올린다. 반대로 A지점의 온도가 필요 이상으로 높다면 복열기(47)로 흐르는 유량을 증가시키고 화살표 b방향의 유량을 감소시켜, 열교환장치(33) 내부에서의 고온열원의 온도를 낮추어 A지점은 온도를 하강시킬 수 있다.
한편, 상기 과급기(37)는, 배기가스라인(65)을 통과하는 연소가스에 의해 작동하는 터어빈(37a)과, 상기 터어빈(37a)에 종동하여 외부의 공기를 흡입 압축하는 컴프레셔(37b)로 이루어진다. 상기 컴프레셔(37b)에 의해 압축된 공기는 과급공기공급라인(63)을 통해 가스엔진(37)의 실린더 내부로 공급된다.
상기 과급공기공급라인(63)을 따라 이동하는 공기는 냉각부(61)에 의해 40℃ 내지 45℃의 온도로 냉각된다.
상기 냉각부(61)는, 과급공기공급라인(63)을 통과하는 공기를 외부의 청수나 해수와 열교환시키는 제 1열교환기(45)와, 상기 제 1열교환기(45)를 통과한 공기를 다시 한번 냉각하는 제 2열교환기(43)를 포함한다. 상기 제 2열교환기는, 과급공기를 상기 복열기(47)로 향하는 작동유체와 접촉시켜 과급공기의 온도를 낮추는 것이다.
결국 과급공기는 상기 제 1,2열교환기(45,43)에 의해 원하는 온도 범위로 냉각된 상태로 실린더에 공급되어 가스엔진(27)의 효율을 상승시킨다.
도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 배열 재생형 가스엔진 시스템을 도시한 구성도이다.
이하, 상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리킨다.
제 2실시예에 따른 배열 재생형 가스엔진 시스템은, 상기한 제 1실시예와 대비하여 제 1,2열교환기(45,43)의 위치만 다르다.
도 3을 참조하면, 외부의 공기를 과급기내의 컴프레셔(37b)로 유도하는 공기공급라인(64)이 과급기(37)에 연결되어 있음을 알 수 있다. 아울러 상기 공기공급라인(64)에는 제 2열교환기(43)가 설치되어 있다.
상기 제 2열교환기(43)는 과급기(37)로 향하는 공기를 작동유체와 열교환하여 냉각시키는 역할을 한다. 상기 제 2열교환기(43)가 과급기(37)의 상류지점에 배치되므로 과급기(37)로 공급되는 공기는 미리 냉각된 상태이다.
상기 제 2열교환기(43)에 의해 일차로 냉각된 공기는 컴프레셔(37b)를 통과하며 압축된 후, 제 1열교환기(45)를 거치면서 다시 한번 냉각된 상태로 가스엔진(27)의 실린더로 공급된다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
11:LNG저장탱크　　　 13:1차펌프　　　　　　　 15:연료가스공급라인
17:열교환기　　　　　　 19:증발가스회수라인 23:2차펌프
25:히터　　　　　　　　　　 27:LNG엔진　　　　　　　 31:LNG펌프
33:열교환장치　　　　 35:LNG공급라인　　　 37:과급기
37a:터어빈　　　　　　　 37b:컴프레셔　　　　　 39:가압펌프
41:작동유체순환라인　 41a:분기관　　　　 43:제 2열교환기
45:제 1열교환기　　 47:복열기　　　　　　　　 49:제 1배열회수부
49a:제 1배열교환기 49b:제 1터어빈　　 51:제 2배열회수부
51a:제 2배열교환기 51b:제 2터어빈　　 53:이코노마이저
55:작동유체분류기　57:유량제어기　　　　 59:믹서
61:냉각부　　　　　　　　 63:과급공기공급라인　　 64:공기공급라인
65:배기가스라인　　 67:온도센서

Claims (9)

  1. LNG공급라인을 통해 LNG를 공급받아 작동하는 가스엔진과;
    하나의 폐회로를 이루며 그 내부에 작동유체를 갖는 작동유체순환라인과, 상기 작동유체순환라인에 설치되며 작동유체를 순환시키는 펌프와, 상기 가스엔진으로부터 배출되는 연소가스와 작동유체를 열교환시켜 작동유체의 온도를 상승시키는 배열회수부를 구비하는 배열재생장치와;
    상기 배열재생장치에 의해 가열된 작동유체를, 상기 LNG공급라인을 통해 가스엔진으로 주입되는 LNG와 열교환시켜, 가스엔진으로 주입되는 LNG를 일정온도 범위내의 기화된 상태로 유지시키는 열교환장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배열 재생형 가스엔진 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 배열회수부는;
    상기 가스엔진의 연소가스가 통과하는 배기가스라인과 작동유체순환라인의 사이에 설치되어, 연소가스와 작동유체를 열교환시킴으로써 작동유체가 가열 팽창되게 하는 하나 이상의 배열교환기를 갖는 것을 특징으로 하는 배열 재생형 가스엔진 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 배열교환기의 하류측에는, 배열교환기에 의해 가열 팽창된 작동유체를 통과시키며 동력을 발생하는 터어빈이 배치된 것을 특징으로 하는 배열 재생형 가스엔진 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 배열재생장치에는;
    상기 열교환장치를 통과한 LNG의 온도를 감지하는 센서와,
    상기 작동유체순환라인에 구비되며, 상기 열교환장치를 통해 LNG에 열을 방출한 후 배열회수부를 향하는 작동유체와 배열회수부를 통과하며 가열된 작동유체를 열교환시키는 복열기와,
    상기 복열기를 통과한 작동유체가 경유하는 믹서와,
    상기 복열기와 배열회수부의 사이에 위치하는 작동유체분류기와,
    상기 작동유체순환라인으로부터 분기되어 상기 작동유체분류기와 믹서를 연결하는 분기관과,
    상기 분기관에 설치되며 상기 센서로부터 전달받은 온도정보에 의해 작동하는 것으로서, 상기 작동유체분류기를 경유한 자신의 통과유량을 조절하여 복열기를 통과하는 유량을 제어함으로써, 믹서를 통과한 작동유체의 온도를 조절하는 유량제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 배열 재생형 가스엔진 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 가스엔진 시스템에는,
    가스엔진으로 공급되는 공기를 압축하는 과급기가 더 구비된 것을 특징으로 하는 배열 재생형 가스엔진 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 과급기와 가스엔진의 사이에는, 압축공기를 가스엔진으로 유도하는 과급공기공급라인이 위치하고,
    상기 과급공기공급라인에는, 과급공기를 냉각시키는 냉각수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 배열 재생형 가스엔진 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 냉각수단은,
    상기 과급공기공급라인을 통과하는 공기를 해수 또는 청수와 열교환시키는 제 1열교환기를 갖는 것을 특징으로 하는 배열 재생형 가스엔진 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 냉각수단에는,
    상기 제 1열교환기를 통해 1차로 냉각된 공기를, 상기 열교환장치를 통과한 작동유체와 열교환시켜 2차로 냉각시키는 제 2열교환기가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 배열 재생형 가스엔진 시스템.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 과급기에는 외부의 공기를 과급기로 유도하는 공기공급라인이 더 연결되고,
    상기 공기공급라인에는 상기 과급기로 향하는 공기를, 상기 열교환장치를 통과한 작동유체와 열교환하여 냉각시키는 제 2열교환기가 구비된 것을 특징으로 하는 배열 재생형 가스엔진 시스템.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101397734B1 (ko) * 2013-03-20 2014-05-20 현대중공업 주식회사 Lng 연료 공급 시스템
KR101397809B1 (ko) * 2013-03-20 2014-05-20 현대중공업 주식회사 Lng 연료 공급 시스템
CN105190003A (zh) * 2013-05-13 2015-12-23 罗伯特·博世有限公司 用于使液化天然气（lng）蒸发的系统
CN107941028A (zh) * 2017-12-06 2018-04-20 中国科学技术大学 具有有机朗肯循环的烧结冷却废气余热发电系统
KR101951568B1 (ko) * 2017-10-30 2019-05-20 두산중공업 주식회사 액화 천연 가스의 냉열을 이용한 부유식 복합 발전 시스템
KR20190080353A (ko) * 2017-12-28 2019-07-08 대우조선해양 주식회사 선박의 연소용 공기 냉각 시스템 및 방법
CN113756997A (zh) * 2021-10-06 2021-12-07 石荣明 一种用于含有氨气的气体透气的氨水循环系统和方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104929580B (zh) * 2015-05-26 2017-08-25 中国石油集团渤海石油装备制造有限公司 一种洗井清蜡车及其清蜡方法
KR20240040267A (ko) 2022-09-21 2024-03-28 삼성중공업 주식회사 동력 발생 시스템

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008008224A (ja) 2006-06-29 2008-01-17 Denso Corp 廃熱利用装置
US8132411B2 (en) 2008-11-06 2012-03-13 Air Products And Chemicals, Inc. Rankine cycle for LNG vaporization/power generation process

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101397734B1 (ko) * 2013-03-20 2014-05-20 현대중공업 주식회사 Lng 연료 공급 시스템
KR101397809B1 (ko) * 2013-03-20 2014-05-20 현대중공업 주식회사 Lng 연료 공급 시스템
CN105190003A (zh) * 2013-05-13 2015-12-23 罗伯特·博世有限公司 用于使液化天然气（lng）蒸发的系统
EP2997247A1 (de) * 2013-05-13 2016-03-23 Robert Bosch GmbH System zur verdampfung von verflüssigtem erdgas (lng)
KR101951568B1 (ko) * 2017-10-30 2019-05-20 두산중공업 주식회사 액화 천연 가스의 냉열을 이용한 부유식 복합 발전 시스템
CN107941028A (zh) * 2017-12-06 2018-04-20 中国科学技术大学 具有有机朗肯循环的烧结冷却废气余热发电系统
CN107941028B (zh) * 2017-12-06 2023-08-29 中国科学技术大学 具有有机朗肯循环的烧结冷却废气余热发电系统
KR20190080353A (ko) * 2017-12-28 2019-07-08 대우조선해양 주식회사 선박의 연소용 공기 냉각 시스템 및 방법
CN113756997A (zh) * 2021-10-06 2021-12-07 石荣明 一种用于含有氨气的气体透气的氨水循环系统和方法

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