KR20120059350A - Liquefied Natural Gas Supply System for Marine Vessel or Offshore Plant - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A LNG fuel supply system for ships is provided to easily control a balance of the total heat capacity by controlling the temperature of engine coolants using seawater even the seawater temperature is changed. CONSTITUTION: A LNG fuel supply system for ships comprises a LNG fuel tank(100), a high pressure pump(110), a high pressure carburetor(120), a high-pressure fuel gas vessel(130), a gas pressure control valve(131), and a gas condenser(150). The high pressure pump compresses LNG in the LNG fuel tank at the pressure required in a high-pressure gas injection engine(140). The high pressure carburetor supplies fuel gas to the high-pressure gas injection engine with vaporizing the compressed LNG. If the gas pressure in the high-pressure gas injection engine is changed, the high-pressure fuel gas vessel supplies the evaporative gas to the high-pressure gas injection engine in order to perform a gas buffering function. The gas pressure control valve controls the pressure of the high-pressure fuel gas vessel. The gas condenser is supplied with gas discharged from the gas pressure control valve and the evaporative gas generated from an upper part of the LNG fuel tank. The gas condenser returns the gas to the LNG fuel tank with condensing the gas.

Description

선박의 액화천연가스 연료 공급 시스템{Liquefied Natural Gas Supply System for Marine Vessel or Offshore Plant}Liquefied Natural Gas Supply System for Marine Vessel or Offshore Plant}

선박의 액화천연가스 연료 공급 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가압형 LNG연료탱크 혹은 LNG연료 출구가 아래로 향하는 저압형 LNG 연료탱크를 사용하고, LNG를 압축, 기화 후에 가스용기 혹은 체적이 큰 배관에 저장하여 고압가스 분사엔진의 연료가스로서 공급하면서 가스용기의 압력을 자동 조절하게 하여 부하변동에서도 원활한 연료가스 공급이 이루어지도록 하며, 기화기의 열원으로 사용되는 담수를 엔진 냉각수, 엔진 폐열 및 해수를 이용한 복합 열교환방식으로 열교환하게 하여 에너지를 절감할 수 있도록 하며 탱크에서 자연 발생한 가스를 고압의 LNG 분사 등을 이용하여 응축시킴으로써 연료탱크의 압력을 유지할 수 있도록 한 선박의 액화천연가스 연료 공급 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a liquefied natural gas fuel supply system and method of a ship, and more specifically, a pressurized LNG fuel tank or a low pressure LNG fuel tank having an LNG fuel outlet directed downward, and after compressing and vaporizing LNG, a gas container or volume It stores in this large pipe and supplies it as fuel gas of high-pressure gas injection engine to automatically adjust the pressure of the gas container so that the fuel gas can be supplied smoothly even under load fluctuations. Supplying liquefied natural gas fuel from a vessel to maintain the pressure of the fuel tank by condensing the naturally occurring gas in the tank by using high pressure LNG injection, etc. It's about the system.

선박에서 LNG를 연료로 사용하는 경우가 LNG운반선을 제외하고는 전무하였으나 근래 이산화탄소 배출(Emission) 제한 규정 등 배출가스 환경 규제에 의해 친환경 연료로 각광을 받고 있는 천연액화가스(LNG)를 연료로 사용하는 선박이 등장하였으며 계속 늘어나는 추세에 있다.Although LNG is not used as a fuel in ships, except for LNG carriers, the use of natural liquefied gas (LNG), which has been spotlighted as an environmentally friendly fuel due to emission gas environmental regulations such as carbon dioxide emission restrictions, has recently been used. Ships have emerged and are on the rise.

현재 근해를 운항하는 여객 및 화물 운반선이나 플랫폼 서플라이 베셀(Platform Supply Vessel)등 짧은 구간 운행하는 선박에 LNG를 연료로 사용하는 선박이 있으며, 현재 압력 용기형 저장 탱크에 LNG를 저장(약 5bar)하고 잠수형(Submerged Type)을 이용하여 중간 버퍼 탱크(Buffer Tank)로 이송한 뒤 다시 고압의 펌프(Pump)를 이용하여 기화기를 거쳐 직접 구동 엔진이나 발전기 엔진으로 이송한다.Currently, there are vessels that use LNG as fuel for short-haul vessels such as offshore passengers and cargo carriers or platform supply vessels, and currently store LNG in pressure vessel-type storage tanks (about 5 bar). Submerged type is used to transfer to the intermediate buffer tank, and then the high pressure pump is used to pass the carburetor to the direct drive engine or the generator engine.

직접 구동 엔진의 경우 약 200 ~ 250bar의 고압이 사용되며 선박의 크기나 요구하는 추력에 따라 4 ~ 6ton/h의 연료가 사용되는데 이때 사용되는 연료 가스는 LNG저장 탱크 내부의 LNG를 가압하여 강제 기화시켜서 사용한다.In the case of the direct drive engine, a high pressure of about 200 to 250 bar is used, and a fuel of 4 to 6 ton / h is used depending on the size of the vessel or the required thrust, and the fuel gas used is pressurized LNG in the LNG storage tank and forced vaporization. To use.

발전기 엔진을 사용하는 경우 약 5~6bar의 비교적 낮은 압력의 Gas가 사용되며 이때 사용되는 연료가스는 저압펌프를 사용하여 기화시켜 이용하거나 LNG를 저장하는 가압용기로부터 발생하는 가스를 그대로 이용하는 방식을 사용한다.
When using a generator engine, gas of relatively low pressure of about 5 ~ 6bar is used, and the fuel gas used here is vaporized by using a low pressure pump or using gas generated from a pressurized container that stores LNG as it is. do.

종래의 선박의 연료가스 공급 시스템으로서, 10-2008-0020356호가 알려져 있다.(이하, '종래기술' 이라 칭함)As a fuel gas supply system of a conventional ship, 10-2008-0020356 is known (hereinafter referred to as 'prior art').

도 1은 종래기술에 의한 선박의 연료가스 공급 시스템의 구성도이다. 도시된 바와 같이, 선박의 연료가스 공급 시스템은 선박의 고압가스 분사엔진에 연료가스를 공급하기 위한 것이다.1 is a configuration diagram of a fuel gas supply system of a ship according to the prior art. As shown, the ship's fuel gas supply system is for supplying fuel gas to the ship's high pressure gas injection engine.

종래 기술의 연료가스 공급 시스템은, 선박의 LNG 연료탱크(1)로부터 LNG를 빼내어서 고압가스 분사엔진으로 공급하는 연료가스 공급라인(L1)을 설치하고, 상기 연료가스 공급라인(L1)에는 상기 LNG탱크(1) 내부에 설치되는 1차펌프(2), 1차 펌프(2)의 후단에 설치되는 압력조절밸브(11), 상기 연료가스 공급라인(L1)의 도중에, LNG를 LNG 연료탱크(1)로부터 빼내어지는 증발가스와 열교환시키는 열교환기(3), 상기 열교환기(3)의 후단에 설치되어 고압으로 가압하는 2차펌프(4), 2차펌프(4) 후단에 설치되어 LNG를 재기화시키는 히터(5), 2차펌프의 양단 압력조절을 위한 압력조절밸브(11) 및 압력계(13), 상기 히터(5)의 양단 압력을 조절하는 온도조절밸브(12) 및 온도계(15)로 구성된다.The fuel gas supply system of the prior art is provided with a fuel gas supply line (L1) for extracting LNG from the LNG fuel tank (1) of the ship to supply to the high-pressure gas injection engine, the fuel gas supply line (L1) In the middle of the primary pump 2 installed inside the LNG tank 1, the pressure control valve 11 installed at the rear end of the primary pump 2, and the fuel gas supply line L1, LNG is transferred to the LNG fuel tank. Heat exchanger (3) for heat exchange with boil-off gas extracted from (1), secondary pump (4) installed at the rear end of the heat exchanger (3) and pressurized to high pressure, and installed at the rear end of the secondary pump (4) Heater (5) for regasifying the pressure, pressure control valve 11 and pressure gauge (13) for controlling the pressure at both ends of the secondary pump, temperature control valve (12) and thermometer (15) for adjusting the pressure at both ends of the heater (5) It is composed of

그리고, 상기 LNG 탱크(1)의 상부로부터 증발가스를 빼내어서 LNG 연료탱크(1)의 일측으로 복귀시키는 증발가스 액화라인(L2)이 설치된다. 상기 증발가스 액화라인(L2)에는 증발가스 압축기(6), 압축기(6) 후단에 설치되는 냉각기(7), 냉각기(7)의 후단과 압축기(6)의 전단 사이의 압력을 조절하는 압력조절밸브(11) 및 압력계(13), 상기 냉각기(7)에서 출력되는 냉각된 증발가스를 상기 열교환기(3)를 통과시키고 열교환기(3)에서 열교환된 가스를 팽창시켜 액화시킨후 LNG탱크로로 복귀시키는 팽창밸브(12a) 및 압력계(13)로 구성된다.Then, the boil-off gas liquefaction line (L2) for removing the boil-off gas from the upper portion of the LNG tank 1 to return to one side of the LNG fuel tank (1) is installed. The evaporation gas liquefaction line (L2) is a pressure control for adjusting the pressure between the evaporation gas compressor (6), the cooler (7) installed at the rear end of the compressor (6), the rear end of the cooler (7) and the front end of the compressor (6). The cooled evaporated gas output from the valve 11, the pressure gauge 13, and the cooler 7 passes through the heat exchanger 3, expands and liquefies the heat exchanged gas in the heat exchanger 3, and then into an LNG tank. It consists of an expansion valve 12a and a pressure gauge 13 which return to.

이와 같이 구성된 종래기술은, 열교환기(3)에서, LNG는 증발가스와의 열교환에 의해 온도가 상승되어 고압가스 분사엔진으로 공급되고, 증발가스는 LNG와의 열교환에 의해 액화되어 LNG 연료탱크(1)로 복귀된다.In the prior art configured as described above, in the heat exchanger (3), the LNG is heated up by heat exchange with the boil-off gas and supplied to the high-pressure gas injection engine, and the boil-off gas is liquefied by heat-exchange with the LNG fuel tank (1). Return to).

LNG탱크(1) 내의 LNG는 1차펌프(2)에 의해 펌핑되어 열교환기(3)에 공급되고, 열교환기(3)에서는 증발가스 액화라인(L2)을 통과하는 증발가스와 연료공급라인(L1)의 LNG가 열교환되어 연료공급라인(L1)의 LNG는 온도가 상승되고, 증발가스는 온도가 내려가게 되며, 증발가스는 팽창밸브(12a)를 통과하면서 액화되어 복귀된다. 연료공급라인(L1)의 LNG는 2차펌프(4)에서 고압으로 가압되고, 재기화장치의 히터(5)를 통화하여 가스로 재기화되어 연료가스 추진수단인 고압가스 분사엔진으로 공급된다.
The LNG in the LNG tank 1 is pumped by the primary pump 2 and supplied to the heat exchanger 3, and in the heat exchanger 3, the boil-off gas and fuel supply line passing through the boil-off gas liquefaction line L2 ( The LNG of L1 is heat-exchanged and the LNG of the fuel supply line L1 is raised in temperature, the evaporated gas is lowered in temperature, and the boiled gas is liquefied and returned through the expansion valve 12a. The LNG of the fuel supply line (L1) is pressurized to a high pressure in the secondary pump (4), is passed through the heater (5) of the regasification device is regasified into gas and supplied to the high-pressure gas injection engine that is the fuel gas propulsion means.

그런데, 상기 종래기술(특허출원번호 '10-2008-0020356'호)은 LNG연료 탱크 내부에 1차펌프 즉, 저압 펌프를 설치하고 이를 다시 가압하는 2차 펌프를 설치하면서 설치 비용이 증가하고, 아울러 펌프의 직렬 운전을 수행하면서 1차 측 펌프의 오작동에 의하여 2차 측 펌프에 손상을 줄 수 있는 위험을 내포하고 있다.By the way, the prior art (patent application No. '10 -2008-0020356 ') installs a primary pump, that is, a low-pressure pump installed inside the LNG fuel tank, the installation cost increases while installing a secondary pump to pressurize it again, In addition, while performing the series operation of the pump, there is a risk of damaging the secondary pump by the malfunction of the primary pump.

또한, 상기 종래기술은, 연료 탱크 내부에서 발생하는 증발 가스를 압축기를 통하여 압축하고 압축되면서 고온이 된 가스를 다시 냉각수로 냉각한 뒤 1차 측 펌프에서 토출한 LNG와 열교환기에서 간접적으로 열교환함으로써 재액화를 시키는 방식을 이용하여 증발가스를 처리하고자 함으로써 설치 비용이 증가하고 운전에 어려움이 크다.In addition, the prior art, by compressing the evaporated gas generated in the fuel tank through a compressor and by cooling the gas which has become high temperature while being compressed again with cooling water and indirect heat exchange in the heat exchanger with LNG discharged from the primary pump By treating the boil-off gas by using the reliquefaction method, the installation cost is increased and the operation is difficult.

또한, 상기 종래기술은, 2차 펌프에 의해 가압된 LNG를 기화하기 위한 수단으로 히터(5)를 설치한 것으로 재기화를 위한 히터 구동에 따른 에너지 소비로 인하여 운전비용이 증가되는 단점이 있다.In addition, the prior art, the heater 5 is installed as a means for vaporizing the LNG pressurized by the secondary pump has the disadvantage that the operating cost is increased due to the energy consumption of the heater driving for regasification.

또한, 상기 종래기술은, 이중연료를 사용하는 발전기 즉 저압의 가스를 연료로 사용하는 발전기에서는 고압가스를 사용할 수 없으며, 이를 위해서는 별도의 감압 설비를 구성해야 한다.In addition, the prior art, a generator using a double fuel, that is, a generator using a low-pressure gas as a fuel can not use the high-pressure gas, for this purpose it must be configured a separate decompression facility.

또한, 상기 종래기술은, 히터(5)에서 재기화된 가스를 연료가스 추진수단인 고압가스 분사엔진으로 직접 공급하는 것으로 구성되어 있고, 고압가스 분사엔진의 부하변동에 따른 압력변동을 유지하기 위한 설비나 방법이 없어 부하 변동에 따른 압력이나 유량 조절이 문제점이 있다.In addition, the prior art is composed of supplying the gas regasified in the heater (5) directly to the high-pressure gas injection engine that is the fuel gas propulsion means, for maintaining the pressure fluctuation caused by the load change of the high-pressure gas injection engine There is no problem in controlling pressure or flow rate due to load fluctuation because there is no equipment or method.

또한, 상기 종래기술에서 LNG탱크(1)를 기존 가압형(5bar ~ 10bar) 연료탱크로 사용하는 경우에도, 열교환기(3)를 통과하여야 하기 때문에 열교환기(3)의 전단에서 고압으로 가압할 수 없으므로, 열교환기(3)의 앞뒤에 저압의 1차펌프와, 고압의 2차펌프를 별도로 설치하여 운영하는데 1차 저압 펌프를 LNG 연료 탱크 내부에 잠수형으로 설치함으로써 설비 비용의 증가와 더불어 고장 수리에 어려움이 많다.
In addition, even when using the LNG tank (1) in the conventional pressurized type (5bar ~ 10bar) fuel tank in the prior art, because the heat exchanger (3) must pass through the high pressure at the front end of the heat exchanger (3). Since the low pressure primary pump and the high pressure secondary pump are installed and operated separately before and after the heat exchanger 3, the primary low pressure pump is installed in the LNG fuel tank in a submersible manner, thereby increasing the equipment cost and causing a breakdown. Difficult to repair

본 발명의 목적은, LNG탱크를 가압형 탱크를 사용하거나 혹은 LNG 연료 출구가 아래로 향하는 저압형 LNG 연료탱크를 사용하여 탱크 내부에 잠수되는 저압 펌프를 없애고, 하나의 고압 펌프만으로 가압하여 분사엔진 측으로 연료를 공급할 수 있도록 한 선박의 액화천연가스 연료 공급 시스템을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to remove the low pressure pump submerged in the tank by using a pressurized tank or a low pressure LNG fuel tank with the LNG fuel outlet facing downward, pressurized by only one high pressure pump injection engine It is to provide a liquefied natural gas fuel supply system of a ship that can supply fuel to the side.

또한 본 발명은, 고압 재기화 장치와 고압가스 분사엔진 사이에 기화된 가스를 저장하여 고압가스 분사엔진으로 보내면서 버퍼기능을 하도록 고압연료가스용기나 체적이 큰 배관을 설치하여 고압가스 분사엔진의 부하변동에 따른 압력변동을 유지하여 안전운전이 가능하도록 한 선박의 액화천연가스 연료 공급 시스템을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention, by installing a high-pressure fuel gas container or a large volume pipe to store the vaporized gas between the high-pressure regasification device and the high-pressure gas injection engine to send a buffer function to the high-pressure gas injection engine of the high-pressure gas injection engine It is to provide a liquefied natural gas fuel supply system of a ship that enables the safe operation by maintaining the pressure fluctuation according to the load fluctuation.

또한 기존에는 고압의 가스분사엔진의 부하 변동으로 남는 가스를 대기 중으로 방출하거나, 소각해야 하지만 본 발명에서는 고압펌프에서 토출되는 LNG에 의해서, 연료탱크에서 자연 발생하는 가스와 고압가스 분사엔진의 부하변동으로 인해 남는 가스를 고압텀트에서 송출되어 분사된 LNG와 직접 열교환하여 온도를 낮추어 재액화시키는 방법을 사용함으로써 연료 낭비를 막을 수 있도록 하기 위한 것이다.In addition, in the present invention, the gas remaining in the load of the high-pressure gas injection engine must be discharged to the atmosphere or incinerated, but in the present invention, by the LNG discharged from the high-pressure pump, the load fluctuation of the naturally occurring gas in the fuel tank and the high-pressure gas injection engine This is to prevent fuel waste by using a method of directly exchanging the remaining gas is discharged from the high pressure tum and injected directly with LNG injected by lowering the temperature.

또한 본 발명은, 고압펌프에서 토출된 LNG를 재기화하는데 사용되는 열원으로써 담수를 사용하여 엔진의 냉각수 및 엔진의 폐열과 열교환됨으로써 초기 엔진 구동 및 엔진의 부하변동에 있어서의 운전을 용이하게 함과 동시에 초기 재기화 열원 설계를 쉽게 하고 부수적인 추가 설비를 감소시키기 위한 것이다.
In addition, the present invention, by using the fresh water as a heat source used to regasify the LNG discharged from the high-pressure pump heat exchange with the cooling water of the engine and the waste heat of the engine to facilitate the operation of the initial engine driving and the load change of the engine and At the same time, it is to ease the initial regasification heat source design and to reduce the additional additional equipment.

본 발명에 의한 선박의 액화천연가스 연료 공급 시스템은,The liquefied natural gas fuel supply system of a ship according to the present invention,

4 ~ 10bar 가스압력에서 연료용 LNG를 저장하고 단열기능을 구비하거나, 0.7bar 보다 낮은 저압에서 연료용 LNG를 저장하고 단열기능을 구비하여 LNG 배출구가 최저 위치가 되게 설치되는 LNG 연료탱크와;An LNG fuel tank for storing fuel LNG at 4 to 10 bar gas pressure and having a heat insulation function, or for storing LNG for fuel at a low pressure lower than 0.7 bar and having a heat insulation function, such that an LNG outlet is installed at a minimum position;

상기 LNG연료 탱크보다 낮은 위치에 설치되어 LNG 연료탱크로부터 LNG를 빼내어서 고압가스 분사엔진에서 요구되는 압력으로 LNG를 압축하는 고압펌프와;A high pressure pump installed at a lower position than the LNG fuel tank to extract LNG from the LNG fuel tank and compress the LNG to a pressure required by the high pressure gas injection engine;

상기 고압펌프에서 압축된 LNG를 기화시키는 고압 기화기와;A high pressure vaporizer for vaporizing the LNG compressed by the high pressure pump;

상기 고압 기화기에서 기화된 가스를 저장하여 고압가스 분사엔진으로 보내는 고압연료가스 용기 및 A high pressure fuel gas container for storing the gas vaporized in the high pressure vaporizer and sending the gas to the high pressure gas injection engine;

상기 고압연료가스 용기의 압력을 조절하기 위한 가스압력조절밸브를 포함하고 가스압축기를 포함하지 않도록 구성됨을 특징으로 한다.
It characterized in that it comprises a gas pressure control valve for regulating the pressure of the high-pressure fuel gas container and does not include a gas compressor.

또한, 본 발명은 상기 LNG연료탱크의 상부에서 발생되는 증발가스와, 상기 고압연료가스 용기의 가스압력조절밸브로부터 배기되는 가스를 유입받아 상기 고압펌프로부터 공급되는 LNG를 분사하여 열교환을 통하여 응축시켜 상기 LNG연료 탱크로 복귀시키는 가스응축기를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
In addition, the present invention receives the boil-off gas generated in the upper portion of the LNG fuel tank and the gas exhausted from the gas pressure control valve of the high-pressure fuel gas container injects LNG supplied from the high-pressure pump to condense through heat exchange Characterized in that it further comprises a gas condenser for returning to the LNG fuel tank.

또한, 본 발명은 상기 고압형 LNG 연료 탱크의 상부에서 발생되는 증발가스의 일부를 이중연료보일러(DF Boiler)로 가스량을 조절하여 공급하는 보일러 가스 유량 제어밸브와 온도를 높이기 위한 히터를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
In addition, the present invention further includes a boiler gas flow rate control valve for supplying a portion of the boil-off gas generated in the upper portion of the high-pressure LNG fuel tank by adjusting the gas amount to a double fuel boiler (DF Boiler) and a heater for increasing the temperature. Characterized in that configured.

또한, 본 발명은 상기 고압 기화기의 열원으로 담수를 사용하고, 고압 기화기를 통과하여 냉각된 담수를 고압가스 분사엔진의 엔진냉각수와 해수에 의해 열교환하는 복합 열교환기와; 상기 복합 열교환기를 통과한 담수와 엔진 냉각수를 혼합하는 담수 혼합탱크와; 상기 담수혼합 탱크에서 혼합된 담수를 분기시켜 상기 고압가스 분사엔진의 엔진냉각수로 공급하여 상기 복합열교환기로 순환시키는 엔진냉각수 펌프 및 상기 담수혼합 탱크에서 혼합된 담수를 상기 고압 기화기로 순환시키는 담수 펌프를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.In addition, the present invention comprises a combined heat exchanger using fresh water as a heat source of the high-pressure vaporizer, the heat exchanged fresh water cooled through the high-pressure vaporizer by the engine cooling water and sea water of the high-pressure gas injection engine; A fresh water mixing tank for mixing fresh water passing through the complex heat exchanger and engine cooling water; An engine coolant pump for branching the mixed freshwater from the freshwater mixing tank and supplying the engine coolant to the high-pressure gas injection engine to circulate the mixed heat exchanger, and a freshwater pump for circulating the freshwater mixed in the freshwater mixing tank to the high pressure vaporizer. Characterized in that further comprises.

또한, 상기 복합 열교환기는, 상기 고압 기화기에서 냉각된 담수를 통과시키는 담수라인과, 상기 고압가스 분사엔진의 냉각수를 통과시키는 엔진 냉각수 라인과, 외부로부터 해수를 유입되는 해수를 통과시켜 상기 담수라인의 냉각된 담수와 열교환시키는 해수라인이 포함되어 구성됨을 특징으로 한다.The complex heat exchanger may include a fresh water line through which fresh water cooled by the high pressure vaporizer passes, an engine coolant line through which cooling water from the high pressure gas injection engine passes, and sea water from which sea water is introduced from the outside of the fresh water line. It characterized in that it comprises a sea water line for heat exchange with the cooled fresh water.

또한, 담수혼합탱크에서 출력되는 담수를 상기 고압가스 분사엔진의 배기가스에 의해 가열하는 배기가스 폐열 회수장치와, 상기 배기가스 폐열 회수장치를 통과한 담수를 상기 담수혼합탱크에서 출력되는 담수와 혼합하여 상기 담수 펌프로 공급하는 제2담수혼합탱크를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
In addition, the waste gas waste heat recovery device for heating the fresh water output from the fresh water mixing tank by the exhaust gas of the high-pressure gas injection engine, and the fresh water passed through the waste gas waste heat recovery device and mixed with the fresh water output from the fresh water mixing tank. It characterized in that it further comprises a second freshwater mixing tank to supply to the freshwater pump.

또한, 본 발명은 상기 고압가스 분사엔진의 배기가스에 의해 담수를 가열하여 증기를 생성하는 폐열회수장치와, 상기 폐열회수장치에서 발생된 증기에 의해 구동되어 전기를 생산하는 증기 발전기와, 상기 증기발전기를 통과한 증기를 응축시키는 응축기와, 응축기에서 응축된 담수를 저장하는 저장탱크 및 저장탱크의 담수를 상기 폐열회수장치로 순환하는 순환펌프와, 상기 고압 기화기에서 냉각되어 상기 복합 열교환기로 보내지는 냉각된 담수중 일부를 분기시켜 상기 응축기를 통과시켜 증기를 응축시켜 열교환하고 상기 담수혼합탱크로 공급하는 증기 응축기 냉각수 유량 제어밸브를 더 포함시켜 구성됨을 특징으로 한다.
In addition, the present invention is a waste heat recovery device for generating steam by heating fresh water by the exhaust gas of the high-pressure gas injection engine, a steam generator driven by the steam generated in the waste heat recovery device to generate electricity, and the steam A condenser for condensing the steam passed through the generator, a storage tank for storing the fresh water condensed in the condenser, a circulation pump for circulating the fresh water of the storage tank to the waste heat recovery device, and is cooled in the high-pressure vaporizer and sent to the complex heat exchanger It characterized in that it further comprises a steam condenser cooling water flow rate control valve for branching a portion of the cooled fresh water to pass through the condenser to condense the steam to heat exchange and supply to the fresh water mixing tank.

본 발명은 해수를 이용하여 복합 열교환기를 통과하는 재기화용 담수 및 엔진의 냉각수 온도를 제어함으로써 해수 온도가 많이 변하더라도 전체 열 용량의 밸런스를 쉽게 조절할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of easily adjusting the balance of the total heat capacity even if the seawater temperature is changed by controlling the fresh water for regasification and the cooling water of the engine passing through the complex heat exchanger using seawater.

또한, 종래기술과는 달리 LNG연료 탱크를 가압형으로 쓰거나 탱크의 배치를 고압펌프 보다 높게 유지함으로써 1차 저압펌프를 없앨 수 있는 효과가 있다.In addition, unlike the prior art, by using the LNG fuel tank as a pressurized type or by maintaining the arrangement of the tank higher than the high pressure pump there is an effect that can eliminate the primary low pressure pump.

또한 고압의 연료가스탱크를 설치하여 가스분사엔진의 부하 변동에 따라 원할 히 연료를 공급할 수 있는 효과가 있다.In addition, by installing a high-pressure fuel gas tank, it is possible to supply fuel smoothly according to the load variation of the gas injection engine.

또한, 종래기술과는 달리 가압형 LNG연료 탱크에서 발생하는 자연 발생가스(Boil-off Gas, BOG)를 탱크의 내부 압력으로 밀어서 열교환기를 거쳐 가스를 연료로 사용하는 발전기의 엔진으로 보내는 방법을 택함으로써 압축기와 냉각기를 대신할 수 있는 효과가 있다.In addition, unlike the prior art, a method of pushing a boil-off gas (BOG) generated from a pressurized LNG fuel tank to the internal pressure of the tank and passing the heat exchanger to an engine of a generator using gas as fuel is selected. As a result, the compressor and the cooler can be replaced.

또한 기존에는 고압의 가스분사엔진의 부하 변동으로 남는 가스를 대기 중으로 방출하거나 소각해야 하지만 본 발명에서는 고압펌프에서 토출되는 LNG를 이용하여 LNG연료탱크에서 자연 발생하는 가스와 직접 열교환하여 재액화시키는 방법을 사용함으로써 연료 낭비를 막을 수 있는 효과가 있다.In addition, conventionally, the gas remaining in the load fluctuation of the high-pressure gas injection engine must be discharged or incinerated into the atmosphere, but in the present invention, a method of directly liquefying by directly heat-exchanging with gas naturally occurring in an LNG fuel tank using LNG discharged from a high-pressure pump By using it, it is possible to prevent fuel waste.

또한, 고압펌프에서 토출된 LNG를 재기화하는데 사용되는 열원으로써 담수를 사용하되, 이 담수는 해수 및 엔진의 냉각수와 혼합하여 열 교환하는 복합 열교환을 통하여 온도조절이 됨으로써 초기 엔진 구동 및 엔진의 부하변동에 있어서의 운전을 용이하게 함과 동시에 초기 재기화 열원 설계를 쉽게 하고 추가 설비를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
In addition, fresh water is used as a heat source used to regasify the LNG discharged from the high pressure pump, and the fresh water is controlled by temperature through a complex heat exchange in which heat is exchanged by mixing with sea water and cooling water of the engine. It facilitates operation in fluctuations, and at the same time has the effect of facilitating initial regasification heat source design and reducing additional equipment.

도 1은 종래기술에 의한 선박의 연료가스 공급 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 선박의 액화천연가스 연료 공급 시스템 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 선박의 액화천연가스 연료 공급 시스템의 폐열회수 시스템을 이용하는 구성도.
도 4는 본 발명에 의한 선박의 액화천연가스 연료 공급 시스템의 폐열 회수 시스템을 이용하는 다른 실시예 구성도.1 is a configuration diagram of a fuel gas supply system of a ship according to the prior art.
2 is a configuration diagram of a liquefied natural gas fuel supply system of a ship according to the present invention.
Figure 3 is a block diagram using the waste heat recovery system of the liquefied natural gas fuel supply system of the ship according to the present invention.
Figure 4 is another embodiment configuration using the waste heat recovery system of the liquefied natural gas fuel supply system of the ship according to the present invention.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 의한 선박의 액화천연가스 연료 공급 시스템 구성도이고, 도 3은 본 발명에 의한 선박의 액화천연가스 연료 공급 시스템의 폐열회수 시스템을 이용하는 구성도이다.2 is a configuration diagram of a liquefied natural gas fuel supply system of a ship according to the present invention, Figure 3 is a configuration diagram using a waste heat recovery system of a liquefied natural gas fuel supply system of a ship according to the present invention.

이에 도시된 바와 같이,As shown therein,

내부 또는 외부에 단열수단을 구비하고, LNG배출구가 최저위치가 되게 구성된 형태로 설치된 LNG 연료탱크(100)와;An LNG fuel tank 100 having internal or external insulation means and installed in such a manner that the LNG outlet is configured to be at a lowest position;

상기 LNG연료 탱크(100)보다 낮은 위치에 설치되어 LNG 연료탱크(100)로부터 LNG를 빼내어서 고압가스 분사엔진(140)에서 요구되는 압력으로 LNG를 압축하는 고압펌프(110)와;A high pressure pump (110) installed at a lower position than the LNG fuel tank (100) to extract LNG from the LNG fuel tank (100) to compress LNG to a pressure required by the high pressure gas injection engine (140);

상기 고압펌프(110)에서 압축된 LNG를 기화시키는 고압 기화기(120)와;A high pressure vaporizer (120) for vaporizing LNG compressed by the high pressure pump (110);

상기 고압 기화기(120)에서 기화된 가스를 저장하여 고압가스 분사엔진(140)으로 보내는 고압연료가스 용기(130) 및 The high pressure fuel gas container 130 for storing the gas vaporized in the high pressure vaporizer 120 and sends it to the high pressure gas injection engine 140 and

상기 고압연료가스 용기(130)의 압력을 조절하기 위한 가스압력조절밸브(131)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.Characterized in that it comprises a gas pressure control valve 131 for adjusting the pressure of the high-pressure fuel gas container 130.

상기 LNG 연료탱크(100)는, LNG를 4 ~ 10bar의 압력으로 저장하는 가압형 연료 탱크 또는 0.7bar 이하의 압력으로 LNG를 저장하는 저압형 연료탱크중 어느것을 사용하여도 되나, LNG 연료 배출구가 최하부에 위치되어 내부에 펌프를 사용하지 않고 LNG를 배출시킬 수 있는 구성이면 된다. The LNG fuel tank 100 may use either a pressurized fuel tank for storing LNG at a pressure of 4 to 10 bar or a low pressure fuel tank for storing LNG at a pressure of 0.7 bar or less. It may be located at the bottom and can be configured to discharge LNG without using a pump inside.

이와 같은 본 발명은 LNG 연료탱크(100)내에 저장된 LNG를 고압가스 고압펌프(110)에 의해 고압가스 분사엔진(140)에서 요구되는 압력 예를 들어 100 ~ 300bar(게이지압)로 압축한다. 압축된 LNG는 고압 기화기(120)를 통하여 기화되고, 기화된 가스는 고압 연료가스 용기(130)에 저장되면서 고압가스 분사엔진(140)으로 가스 연료를 공급하게 된다.In the present invention as described above, the LNG stored in the LNG fuel tank 100 is compressed by a high pressure gas high pressure pump 110 to a pressure required by the high pressure gas injection engine 140, for example, 100 to 300 bar (gauge pressure). The compressed LNG is vaporized through the high pressure vaporizer 120, and the vaporized gas is stored in the high pressure fuel gas container 130 to supply gas fuel to the high pressure gas injection engine 140.

본 발명에서의 가장 큰 특징으로 고압 기화기(120)와 고압가스 분사엔진(140) 사이에 고압 연료가스 용기(130)를 설치하고, 고압 연료가스 용기(130)에는 가스압력조절밸브(131)를 설치하였다는 점에서 큰 특징이 있다.In the present invention, the high-pressure fuel gas container 130 is installed between the high-pressure vaporizer 120 and the high-pressure gas injection engine 140, and the high-pressure fuel gas container 130 has a gas pressure control valve 131. There is a big feature in that it is installed.

여기서 고압 연료가스 용기(130)는 별도의 용기 형태의 용기를 사용할 수도 있고, 기화기와 고압가스 분사엔진(140) 사이의 배관을 체적이 큰 배관으로 설치하여 가스 완충기능을 할 수 있는 완충 배관으로 구성될 수도 있다.In this case, the high pressure fuel gas container 130 may use a container having a separate container shape, and the pipe between the vaporizer and the high pressure gas injection engine 140 may be installed as a large volume pipe to buffer the gas. It may be configured.

가스연료를 공급받아 구동되는 고압가스 분사엔진(140)은 부하량에 따라 공급받는 가스량이 달라질 수도 있으며, 이 경우 기화기에서 직접 엔진으로 가스를 공급한다면, 엔진 부하량에 의해 변동되는 가스 소모량이 달라지기 때문에 가스 압력변화가 발생되어 기화기나 엔진측에 무리를 줄 수 있고 극단적으로는 안전사고 위험도 존재한다.The high-pressure gas injection engine 140 driven by receiving gas fuel may have a different amount of gas supplied according to the load, and in this case, if the gas is directly supplied from the carburetor to the engine, the gas consumption varies depending on the engine load. Gas pressure changes can occur that can overburden the carburetor or the engine, and there is an extreme risk of a safety accident.

이에 따라 본 발명에서는 고압 기화기(120)와 고압가스 분사엔진(140) 사이에 고압 연료가스 용기(130)(혹은 큰 체적을 갖는 배관)를 설치하고 가스압력조절밸브(131)를 설치함으로써, 고압가스 분사엔진(140)의 부하변동에 따라 가스 압력이 변동되어도 고압 연료가스 용기(130)에서 완충기능을 수행하게 되고, 압력이 설정된 압력 이상으로 높아지면, 압력계에 의해 상기 가스압력조절밸브(131)가 작동되어 설정압력 이하로 유지될 수 있도록 가스를 배기시키는 기능을 한다.Accordingly, in the present invention, by installing a high-pressure fuel gas container 130 (or a pipe having a large volume) between the high-pressure vaporizer 120 and the high-pressure gas injection engine 140, by installing a gas pressure control valve 131, Even if the gas pressure is changed according to the load change of the gas injection engine 140, the high pressure fuel gas container 130 performs a buffer function, and when the pressure is higher than the set pressure, the gas pressure regulating valve 131 is operated by a pressure gauge. ) Acts to exhaust the gas so that it can be maintained below the set pressure.

여기서 상기 가스압력조절밸브(131)를 통해서 배기되는 과잉 가스는 대기중으로 배기시킬 수도 있지만 본 발명에서는 가스 응축기를 통해서 회수하는 방법을 사용한다.Here, the excess gas exhausted through the gas pressure control valve 131 may be exhausted into the atmosphere, but the present invention uses a method of recovering the gas through a gas condenser.

따라서, 가스 완충기능으로 안전운전이 확보될 수 있는 것이다.Therefore, the safe operation can be secured by the gas buffer function.

상기 고압 기화기(130)는 통상의 기화장치를 이용할 수 있으며, LNG기화를 위한 열원으로서, 담수 또는 해수를 히터나 다른 열원으로 가열시켜 기화기로 순환시키는 방식을 이용한다. 본 발명에서는 담수를 이용하여 기화시키는 방식을 실시예로서 제시한다.
The high-pressure vaporizer 130 may use a conventional vaporization device, as a heat source for LNG vaporization, using a method of circulating the fresh water or sea water with a heater or another heat source to circulate to the vaporizer. In the present invention, a method of vaporizing using fresh water is shown as an example.

한편, 상기 LNG 연료탱크(100)는, 가압형 탱크로서, 4 ~ 10bar의 압력으로 LNG를 저장하거나, 저압형으로 0.7bar 이항의 압력으로 저장하고, 내부 또는 외부에 단열수단을 설치하여 액화 상태를 유지시키는 LNG 연료탱크를 설치한다. 그리고, LNG 배출구가 최저 위치가 되게 구성하고, LNG 연료탱크(100)보다 낮은 위치에 상기 고압펌프(110)를 설치함으로써, LNG 연료탱크(100)의 액화 상태의 LNG가 고압 펌프(110)로 자연스럽게 유입되고, 고압펌프(110)에서 압축될 수 있도록 구성한 것이다. LNG 연료 탱크(100)는 4 ~ 10bar의 압력으로 LNG를 저장할 수 있는 가압형 LNG 연료 탱크를 사용하는데, 고압 펌프(110)에서 고압가스 분사엔진(140)에서 요구되는 200 ~ 250bar의 가스 압력으로 압축시킬때 빠르게 압축시킬 수 있도록 LNG 연료 탱크(100)를 사용한다. 즉, 별도의 1차 펌프를 사용하지 않고서도 LNG 연료 탱크(100) 로부터 액화 LNG를 배출시켜 고압펌프(110)에서 압축할 수 있게 되는 것이다.Meanwhile, the LNG fuel tank 100 is a pressurized tank, which stores LNG at a pressure of 4 to 10 bar, or stores at a pressure of 0.7 bar or less at a low pressure type, and installs an insulating means inside or outside to liquefy the state. Install an LNG fuel tank to keep it. The LNG outlet is configured to have a minimum position, and the high pressure pump 110 is installed at a position lower than the LNG fuel tank 100 so that the LNG in the liquefied state of the LNG fuel tank 100 is transferred to the high pressure pump 110. It is naturally introduced and configured to be compressed in the high pressure pump (110). The LNG fuel tank 100 uses a pressurized LNG fuel tank capable of storing LNG at a pressure of 4 to 10 bar, with a gas pressure of 200 to 250 bar required by the high pressure gas injection engine 140 in the high pressure pump 110. When compressing, the LNG fuel tank 100 is used so that it can be quickly compressed. That is, liquefied LNG can be discharged from the LNG fuel tank 100 without using a separate primary pump to be compressed in the high pressure pump 110.

결국, 본 발명은 종래기술과는 달리 LNG연료 탱크를 가압형을 쓰거나 탱크의 배치를 고압펌프 보다 높게 유지함으로써 1차 저압펌프를 없앨 수 있는 효과가 있다. 또한 고압의 연료가스탱크를 설치하여 가스분사엔진의 부하 변동에 따라 원할 히 연료를 공급할 수 있는 효과가 있다.
As a result, the present invention has the effect of eliminating the primary low-pressure pump by using a pressurized type of LNG fuel tank or maintaining the arrangement of the tank higher than the high-pressure pump, unlike the prior art. In addition, by installing a high-pressure fuel gas tank, it is possible to supply fuel smoothly according to the load variation of the gas injection engine.

또한, 본 발명에서는, 상기 LNG 연료 탱크(100)의 상부에서 발생되는 가스를 응축시켜 LNG 연료탱크(100) 내로 복귀시키도록 가스 응축수단이 더 포함되어 구성된다.In the present invention, the gas condensation means is further included to condense the gas generated in the upper portion of the LNG fuel tank 100 to return to the LNG fuel tank 100.

상기 가스 응축수단은, 상기 LNG연료탱크(100)의 상부에서 발생되는 증발가스와, 상기 고압연료가스 용기(130)의 가스압력조절밸브(131)로부터 배기되는 가스를 유입받아 상기 고압펌프(110)로부터 공급되는 압축된 LNG가스에 의한 열교환을 통하여 응축시켜 상기 LNG연료 탱크(100)로 복귀시키는 가스응축기(150)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The gas condensing means receives the evaporated gas generated from the upper portion of the LNG fuel tank 100 and the gas exhausted from the gas pressure control valve 131 of the high pressure fuel gas container 130 to receive the high pressure pump 110. It is characterized in that it further comprises a gas condenser 150 to condense through heat exchange by the compressed LNG gas supplied from the return to the LNG fuel tank (100).

여기서, 상기 LNG 연료탱크(100)와 상기 가스 응축기(150) 사이에는 LNG 연료탱크(100)의 압력을 조절하기 위한 LNG 연료 탱크 압력조절밸브(101)가 설치되고, LNG 연료 탱크 압력조절밸브(101)는 LNG 연료 탱크(100)의 압력에 의해 자동조절되도록 구성된다.Here, the LNG fuel tank pressure control valve 101 for controlling the pressure of the LNG fuel tank 100 is installed between the LNG fuel tank 100 and the gas condenser 150, LNG fuel tank pressure control valve ( 101 is configured to be automatically adjusted by the pressure of the LNG fuel tank 100.

가스 응축기(150)는 상기 LNG 연료탱크 압력조절밸브(101) 및 상기 고압연료가스 용기(130)의 가스압력조절밸브(131)를 통해서 유입되는 가스를 고압펌프(110)에서 가스 응축기 LNG유량제어밸브(111)를 통해서 유입받는 압축된 LNG에 의해 열교환하여 응축시킨다. The gas condenser 150 controls the gas condenser LNG flow rate from the high pressure pump 110 to the gas flowing through the LNG fuel tank pressure control valve 101 and the gas pressure control valve 131 of the high pressure fuel gas container 130. Heat condensed by the compressed LNG introduced through the valve 111.

가스 응축기(150)와 상기 LNG 연료탱크(100)와의 사이에는 가스 응축 순환펌프(151)가 설치되어 가스 응축기에서 생성된 LNG를 상기 LNG 연료탱크(100)로 순환시킨다.A gas condensation circulation pump 151 is installed between the gas condenser 150 and the LNG fuel tank 100 to circulate the LNG generated in the gas condenser to the LNG fuel tank 100.

그러므로, 본 발명에서는 상기 LNG 연료탱크(100)에서 발생되는 가스를 응축기를 통해 응축시켜 회수하고, 또한 상기 고압 연료가스 용기(130)의 가스압력조절밸브(131)에서 배기되는 가스를 응축기를 통해 응축시켜 회수할 수 있으므로, 연료 낭비를 줄이고, 상기 LNG 연료탱크(100)의 압력 변동에 자동으로 대응할 수 있으며, 상기 고압 연료가스 용기(130)의 압력 변동에도 자동 대응할 수 있게 된다.Therefore, in the present invention, the gas generated in the LNG fuel tank 100 is condensed and recovered through the condenser, and the gas exhausted from the gas pressure control valve 131 of the high pressure fuel gas container 130 is transferred through the condenser. Since it can be recovered by condensation, it is possible to reduce fuel waste, to automatically cope with pressure fluctuations of the LNG fuel tank 100, and to cope with pressure fluctuations of the high pressure fuel gas container 130 automatically.

또한 기존에는 고압의 가스분사엔진의 부하 변동으로 남는 가스를 대기 중으로 방출하지만 본 발명에서는 고압펌프에서 토출되는 LNG와 LNG연료탱크에서 자연 발생하는 가스와 열교환하여 재액화시키는 방법을 사용함으로써 연료 낭비를 막을 수 있는 효과가 있다.
In addition, while the gas is released to the atmosphere by the fluctuation of the load of the high-pressure gas injection engine in the present invention in the present invention to prevent fuel waste by using a method of heat liquefaction with the gas generated naturally in the LNG and LNG fuel tank discharged from the high pressure pump. It can be effective.

또한, LNG 연료 탱크(100)의 증발가스를 응축하기 위한 라인을 설치하지 않고 증발가스를 처리하는 방법으로, 본 발명은, 상기 LNG 연료탱크(100)에서 발생되는 가스를 이중연료 보일러(160)로 공급하도록 보일러 가스 유량 제어밸브(161)를 포함하여 설치한다. 이와 같이 이중연료 보일러(160)를 사용하는 경우에 상기 LNG 연료탱크(100)에서 발생된 가스를 연료로서 공급할 수 있도록 한 것이다.In addition, as a method of treating the boil-off gas without installing a line for condensing the boil-off gas of the LNG fuel tank 100, the present invention, the gas generated in the LNG fuel tank 100 is a double fuel boiler 160 Boiler gas flow control valve 161 is installed to be supplied with. As such, when the dual fuel boiler 160 is used, the gas generated in the LNG fuel tank 100 may be supplied as fuel.

이는 종래기술과는 달리 가압형 LNG연료 탱크에서 발생하는 자연 발생가스(Boil-off Gas, BOG)를 탱크의 내부 압력으로 밀어서 열교환기를 거쳐 가스를 연료로 사용하는 발전기의 엔진으로 보내는 방법을 택함으로써 가스 응축기를 별도로 구성하지 않아도 된다.
Unlike the prior art, this method pushes the boil-off gas (BOG) generated from the pressurized LNG fuel tank to the internal pressure of the tank and passes the heat exchanger to the engine of the generator using the gas as fuel. There is no need to configure a gas condenser separately.

본 발명에서는 고압 기화기(120)의 열원으로서 담수 열교환수단(200)을 이용한다. 담수 열교환수단(200)은 다양한 실시 형태를 가질 수 있으나,본 발명에서는 폐열 회수 시스템과 연동시켜 담수를 가열하는 방법 및 해수를 이용하여 담수를 가열하는 방법을 병합하여 구성됨을 특징으로 한다.In the present invention, the fresh water heat exchange means 200 is used as a heat source of the high pressure vaporizer 120. Freshwater heat exchange means 200 may have various embodiments, but the present invention is characterized in that it is configured by combining the method of heating freshwater in conjunction with the waste heat recovery system and the method of heating freshwater using seawater.

본 발명은 상기 고압 기화기(120)의 열원으로 담수를 사용하고, 고압 기화기(120)를 통과하여 냉각된 담수를 고압가스 분사엔진(140)의 엔진냉각수와 해수에 의해 열교환하는 복합 열교환기(210)와;The present invention uses a fresh water as a heat source of the high-pressure vaporizer 120, the complex heat exchanger 210 for heat-exchanging the fresh water cooled through the high-pressure vaporizer 120 by the engine cooling water and sea water of the high-pressure gas injection engine 140 )Wow;

상기 복합 열교환기(210)를 통과한 담수와 엔진 냉각수를 혼합하는 담수 혼합탱크(220)와;A fresh water mixing tank 220 for mixing fresh water passing through the complex heat exchanger 210 and engine cooling water;

상기 담수혼합 탱크(220)에서 혼합된 담수를 분기시켜 상기 고압가스 분사엔진(140)의 엔진냉각수로 공급하여 상기 복합열교환기(210)로 순환시키는 엔진냉각수 펌프(250) 및An engine coolant pump 250 for branching the mixed fresh water from the freshwater mixing tank 220 to supply the engine coolant of the high-pressure gas injection engine 140 to circulate the mixed heat exchanger 210.

상기 담수혼합 탱크(220)에서 혼합된 담수를 상기 고압 기화기(120)로 순환시키는 담수 펌프(240)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
It characterized in that it comprises a fresh water pump 240 for circulating the fresh water mixed in the fresh water mixing tank 220 to the high-pressure vaporizer (120).

이와 같은 담수 열교환수단(200)은,Such freshwater heat exchange means 200,

복합 열교환기(210)에서 상기 고압기화기(120)를 거쳐 냉각된 담수와 상기 고압가스 분사엔진(140)의 엔진 냉각수가 열교환이 이루어지고, 복합 열교환기(210)를 통과한 담수와 엔진 냉각수는 담수 혼합탱크(220)에서 혼합된다. 즉, 복합 열교환기(210)에서 열교환되면서 온도차를 줄인 담수와 엔진 냉각수는 담수 혼합탱크(220)에서 혼합된다.The fresh water cooled through the high pressure vaporizer 120 in the composite heat exchanger 210 and the engine coolant of the high pressure gas injection engine 140 are heat exchanged, and the fresh water and the engine coolant that have passed through the composite heat exchanger 210 are It is mixed in the fresh water mixing tank 220. That is, the fresh water and the engine cooling water having the temperature difference reduced while being heat exchanged in the complex heat exchanger 210 are mixed in the fresh water mixing tank 220.

상기 담수 혼합탱크(220)의 출수구에서 분기된 담수는 엔진 냉각수 펌프(250)를 통해 상기 고압가스 분사엔진(140)의 엔진 냉각수로 공급되어 엔진을 거친후, 상기 복합 열교환기(210)로 순환된다.Fresh water branched from the outlet of the freshwater mixing tank 220 is supplied to the engine cooling water of the high-pressure gas injection engine 140 through the engine cooling water pump 250, passes through the engine, and then circulates to the complex heat exchanger 210. do.

그리고, 상기 담수 혼합탱크(220)에서 출수된 담수는 LNG 가열을 위한 담수펌프(240)를 통해 펌핑되어 상기 고압 기화기(210)로 순환된다.In addition, the fresh water discharged from the freshwater mixing tank 220 is pumped through the freshwater pump 240 for LNG heating and circulated to the high pressure vaporizer 210.

따라서, 고압 기화기(120)의 열원으로서 사용되는 담수는, 복합교환기(210)를 거치면서 엔진냉각수와 열교환 된 후, 담수 혼합탱크(220)에서 혼합되면서 가열되어 고압 기회기(120)로 순환되고, 엔진 냉각수는 복합 열교환기(210), 담수 혼합탱크(220)를 거쳐 냉각된 후 엔진으로 순환된다.
Therefore, the fresh water used as the heat source of the high pressure vaporizer 120 is heat-exchanged with the engine cooling water while passing through the composite exchanger 210, and then heated and mixed in the fresh water mixing tank 220 to circulate to the high pressure opportunity machine 120. The engine coolant is circulated to the engine after cooling through the composite heat exchanger 210 and the fresh water mixing tank 220.

또한, 상기 복합 열교환기(210)는, 상기 고압 기화기(120)에서 냉각된 담수를 통과시키는 담수라인과, 상기 고압가스 분사엔진(140)의 엔진 냉각수를 통과시키는 엔진 냉각수 라인과, 외부로부터 유입되는 해수를 통과시켜 상기 담수라인의 냉각된 담수와 열교환시키는 해수라인이 더 포함되어 구성됨을 특징으로 한다.In addition, the complex heat exchanger 210, a fresh water line for passing the fresh water cooled in the high-pressure vaporizer 120, an engine coolant line for passing the engine coolant of the high-pressure gas injection engine 140, and the inflow from the outside Passing sea water is characterized in that it further comprises a sea water line for heat exchange with the cooled fresh water of the fresh water line.

복합 열교환기(210)에서 냉각된 담수를 이용하여 엔진의 냉각수를 냉각하고 그 열을 이용하여 LNG를 기화시키는데 사용한다. 만약 기화에 사용되는 LNG량이 작은 경우, 엔진의 냉각수를 충분히 냉각시킬 수 없으므로 이때 해수를 이용하여 엔진 냉각수를 냉각시키고, 반대로 기화에 사용되는 LNG량이 많아서 엔진의 냉각수로 기화에 사용되는 담수를 데우지 못하는 경우 해수를 이용하여 담수를 가열하도록 함으로서 복합 가열이 이루어지도록 한 것이다.The fresh water cooled in the composite heat exchanger 210 is used to cool the engine's cooling water and use the heat to vaporize the LNG. If the amount of LNG used for vaporization is small, the engine's cooling water cannot be cooled sufficiently. At this time, the engine cooling water is cooled using sea water. On the contrary, the amount of LNG used for vaporization cannot be used to warm the fresh water used for vaporization with the engine's cooling water. In this case, by using the sea water to heat the fresh water is to make a complex heating.

이는 해수를 이용하여 복합 열교환기를 통과하는 재기화용 담수 및 엔진의 냉각수 온도를 제어함으로써 해수 온도가 많이 변하더라도 전체 열 용량의 밸런스를 쉽게 조절할 수 있도록 한 것이다.
This is to control the balance of the total heat capacity even if the seawater temperature is changed by controlling the regasification fresh water and the cooling water temperature of the engine passing through the complex heat exchanger using seawater.

또한, 상기 담수혼합탱크(220)에서 출력되는 담수를 분기시켜 펌핑하는 폐열회수 담수 펌프(260)와;In addition, the waste heat recovery fresh water pump 260 for branching and pumping the fresh water output from the fresh water mixing tank 220;

상기 폐열회수 담수 펌프(260)에 의해 펌핑된 담수를 상기 고압가스 분사엔진(140)의 배기가스에 의해 가열하는 배기가스 폐열 회수장치(270)와;An exhaust gas waste heat recovery device 270 for heating the fresh water pumped by the waste heat recovery fresh water pump 260 by exhaust gas of the high-pressure gas injection engine 140;

상기 배기가스 폐열 회수장치(270)를 통과하면서 가열된 담수를 상기 담수혼합탱크(220)에서 출력되는 담수와 혼합하여 상기 담수 펌프(240)로 공급하는 제2담수혼합탱크(230)를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.Further comprising a second freshwater mixing tank 230 for mixing the freshwater heated while passing through the waste gas waste heat recovery device 270 with the freshwater output from the freshwater mixing tank 220 to supply to the freshwater pump 240. Characterized in that configured.

이와 같이 폐열 회수 시스템을 이용하여 담수를 가열하여 LNG 기화용 담수를 순환 시킴으로써, 폐열 회수에 의한 에너지 절약 효과가 있으며, 엔진 냉각수만으로 LNG 기화에 필요한 열원을 확보하기 어려운 경우 폐열회수 시스템을 활용함으로써 더욱 효과적으로 LNG 기화에 필요한 열원을 확보할 수 있게 된다.As such, by using the waste heat recovery system, fresh water is heated to circulate fresh water for LNG vaporization, thereby saving energy due to waste heat recovery, and in the case where it is difficult to secure a heat source necessary for LNG vaporization using only engine cooling water, by utilizing the waste heat recovery system. Effectively, it is possible to secure a heat source for LNG vaporization.

이와 같이 고압펌프에서 토출된 LNG를 재기화하는데 사용되는 열원으로써 담수를 사용하되, 이 담수는 해수 및 엔진의 냉각수와 혼합하여 열 교환하는 복합 열교환을 통하여 온도조절이 됨으로써 초기 엔진 구동 및 엔진의 부하변동에 있어서의 운전을 용이하게 함과 동시에 초기 재기화 열원 설계를 쉽게 하고 추가 설비를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
In this way, fresh water is used as a heat source used to regasify the LNG discharged from the high pressure pump, and this fresh water is controlled by temperature through a complex heat exchange in which heat is exchanged by mixing with sea water and cooling water of the engine. It facilitates operation in fluctuations, and at the same time has the effect of facilitating initial regasification heat source design and reducing additional equipment.

또한, 본 발명의 폐열 회수 시스템을 이용하는 다른 실시예로서, 도 4는 본 발명에 의한 선박의 액화천연가스 연료 공급 시스템의 폐열 회수 시스템을 이용하는 다른 실시예 구성도이다.In addition, as another embodiment using the waste heat recovery system of the present invention, Figure 4 is a configuration diagram of another embodiment using the waste heat recovery system of the liquefied natural gas fuel supply system of the ship according to the present invention.

상기 고압 기화기(120)의 열원으로 담수를 사용하고, 고압 기화기(120)를 통과하여 냉각된 담수를 고압가스 분사엔진(140)의 엔진냉각수에 의해 열교환하는 복합 열교환기(210)와;A complex heat exchanger (210) using fresh water as a heat source of the high pressure vaporizer (120), and heat-exchanging fresh water cooled through the high pressure vaporizer (120) by the engine coolant of the high pressure gas injection engine (140);

상기 복합 열교환기(210)를 통과한 담수와 엔진 냉각수를 혼합하는 담수 혼합탱크(220)와;A fresh water mixing tank 220 for mixing fresh water passing through the complex heat exchanger 210 and engine cooling water;

상기 담수혼합 탱크(220)에서 혼합된 담수를 분기시켜 상기 고압가스 분사엔진(140)의 엔진냉각수로 공급하여 상기 복합열교환기(210)로 순환시키는 엔진냉각수 펌프(250) 및An engine coolant pump 250 for branching the mixed fresh water from the freshwater mixing tank 220 to supply the engine coolant of the high-pressure gas injection engine 140 to circulate the mixed heat exchanger 210.

상기 담수혼합 탱크(220)에서 혼합된 담수를 상기 고압 기화기(120)로 순환시키는 담수 펌프(240)와;A fresh water pump 240 for circulating fresh water mixed in the fresh water mixing tank 220 to the high pressure vaporizer 120;

상기 고압가스 분사엔진(140)의 배기가스에 의해 담수를 가열하여 증기를 생성하는 폐열회수장치(270)와;A waste heat recovery device 270 for generating fresh water by heating fresh water by exhaust gas of the high-pressure gas injection engine 140;

상기 폐열회수장치(270)에서 발생된 증기에 의해 구동되어 전기를 생산하는 증기 발전기(280)와;A steam generator 280 driven by steam generated by the waste heat recovery device 270 to generate electricity;

상기 증기발전기(280)를 통과한 증기를 응축시키는 응축기(290)와;A condenser 290 for condensing the steam passing through the steam generator 280;

응축기(290)에서 응축된 담수를 저장하는 응축수 저장탱크(300)와;A condensate storage tank 300 for storing fresh water condensed in the condenser 290;

상기 응축수 저장탱크(300)의 담수를 상기 폐열회수장치(270)로 순환하는 순환펌프(310)와;A circulation pump 310 circulating fresh water of the condensate storage tank 300 to the waste heat recovery device 270;

상기 고압 기화기(120)를 통과하면서 냉각되어 상기 복합 열교환기(210)로 보내지는 냉각된 담수중 일부를 분기시켜 상기 응축기(290)를 통과시켜 열교환하고 상기 담수혼합탱크(220)로 공급하는 증기 응축기 냉각수 유량 제어밸브(320)를 더 포함시켜 구성됨을 특징으로 한다.The steam is cooled while passing through the high-pressure vaporizer 120 to branch a portion of the cooled fresh water sent to the complex heat exchanger 210 to pass through the condenser 290 to heat exchange and supply to the fresh water mixing tank 220. It characterized in that the condenser cooling water flow control valve 320 further comprises.

상기 복합 열교환기(210)는, 상기 고압 기화기(120)에서 냉각된 담수를 통과시키는 담수라인과, 상기 고압가스 분사엔진(140)의 엔진 냉각수를 통과시키는 엔진 냉각수 라인과, 외부로부터 유입되는 해수를 통과시켜 상기 담수라인의 냉각된 담수와 열교환시키는 해수라인이 더 포함되어 구성됨을 특징으로 한다.
The complex heat exchanger 210, a fresh water line for passing the fresh water cooled in the high-pressure vaporizer 120, an engine coolant line for passing the engine cooling water of the high-pressure gas injection engine 140, and seawater introduced from the outside Passing through the seawater line for heat exchange with the cooled fresh water of the freshwater line is characterized in that it is configured to further comprise.

이와 같은 폐열 회수시스템을 이용하는 다른 실시예는, 담수를 폐열 회수장치(270)에 의해 가열하여 증기를 발생하고 증기에 의해 터빈을 돌려 발전하는 증기 발전기(280)를 구동시키고, 증기 발전기(280)를 통과한 증기를 응축기(290)에서 응축시켜 응축수 저장탱크(300)를 통한 후 순환 펌프(310)에 의해 상기 폐열 회수장치(270)로 순환되도록 구성되는 폐열 회수 시스템을 이용하여 LNG 기화에 필요한 열원을 보충하기 위한 것이다.Another embodiment using such a waste heat recovery system is to heat the fresh water by the waste heat recovery device 270 to generate steam and to drive the steam generator 280 to generate electricity by turning the turbine by steam, steam generator 280 Condensation of the steam passed through the condenser 290 through the condensate storage tank 300 and then circulated by the circulation pump 310 to the waste heat recovery device 270 using the waste heat recovery system configured for LNG vaporization To replenish the heat source.

이러한 폐열 회수시스템의 응축기(290)에 상기 고압 기화기(120)에서 LNG를 기화시키면서 냉각된 담수를 증기 응축기 냉각수 유량 제어밸브(320)를 통해서 응축기(290)로 공급하고, 응축기(290)에서 열교환으로 증기 발전기(280)를 통과한 증기는 응축시키고, 증기 응축기 냉각수 유량 제어밸브(320)를 통해 공급된 담수는 가열하여 담수 혼합탱크(220)로 회수 시킨다.The fresh water cooled while vaporizing LNG in the high-pressure vaporizer 120 to the condenser 290 of the waste heat recovery system is supplied to the condenser 290 through the steam condenser cooling water flow control valve 320, and the heat exchange in the condenser 290 The steam passing through the steam generator 280 is condensed, and the fresh water supplied through the steam condenser cooling water flow control valve 320 is heated to recover the fresh water mixing tank 220.

따라서, 고압 기화기(120)에서 LNG 기화에 다른 열교환으로 냉각된 담수는, 복합 열교환기(210)에서 엔진 냉각수와 열교환된 후, 담수 혼합 탱크(220)에서 엔진 냉각수와 혼합된다. 이때 상기 증기 응축기 냉각수 유량 제어밸브(320)를 통해서 증기 발전기(280)를 구동시키기 위한 폐열 회수 시스템의 응축기(290)로 공급되어 열교환되고 가열된 담수가 상기 담수 혼합탱크(220)에 공급되어 혼합된다.Therefore, the fresh water cooled by heat exchange different from LNG vaporization in the high pressure vaporizer 120 is heat-exchanged with the engine cooling water in the complex heat exchanger 210 and then mixed with the engine cooling water in the fresh water mixing tank 220. At this time, the steam condenser cooling water flow control valve 320 is supplied to the condenser 290 of the waste heat recovery system for driving the steam generator 280, the heat exchanged and heated fresh water is supplied to the fresh water mixing tank 220 and mixed do.

그러므로, 엔진냉각수와 폐열회수시스템에 의해 냉각된 담수를 가열하여 냉진 냉각수와 혼합시킴으로써 에너지를 절약할 수 있으며, 복합 열교환기(210)에는 해수 라인을 더 포함시켜 기화시키는 LNG량에 의해 변동되는 가열 열원을 해수를 통해 보충하도록 구성함으로써 더욱 효과적이고 안정적인 LNG기화 열원을 확보할 수 있게 되는 것이다.
Therefore, it is possible to save energy by heating the fresh water cooled by the engine cooling water and the waste heat recovery system and mixing it with the cold cooling water, and the heat exchanger 210 further includes a seawater line to heat the fluctuations by the amount of LNG to vaporize. By configuring the heat source to be supplemented by seawater, it is possible to obtain a more effective and stable LNG vaporization heat source.

100 : LNG 연료 탱크 101 : LNG 연료 탱크 압력조절밸브
110 : 고압 펌프 111 : 가스 응축기 LNG유량 제어밸브
120 : 고압 기화기 130 : 고압연료 가스용기
131 : 가스압력조절밸브 140 : 고압가스 분사엔진
150 : 가스 응축기 151 : 가스 응축 순환펌프
160 : 이중연료 보일러 161 : 보일러 가스 유량제어밸브
200 : 담수 열교환수단 210 : 복합 열교환기
220 : 담수 혼합탱크 230 : 제2담수 혼합탱크
240 : 담수 펌프 250 : 엔진 냉각수 펌프
260 : 폐열회수 담수 펌프 270 : 폐열 회수장치
280 : 증기 발전기 290 : 응축기
300 : 응축수 저장탱크 310 : 담수 순환 펌프
320 : 증기 응축기 냉각수 유량 제어밸브100: LNG fuel tank 101: LNG fuel tank pressure control valve
110: high pressure pump 111: gas condenser LNG flow control valve
120: high pressure vaporizer 130: high pressure fuel gas container
131: gas pressure control valve 140: high pressure gas injection engine
150: gas condenser 151: gas condensation circulation pump
160: dual fuel boiler 161: boiler gas flow control valve
200: fresh water heat exchange means 210: composite heat exchanger
220: freshwater mixing tank 230: second freshwater mixing tank
240: fresh water pump 250: engine coolant pump
260: waste heat recovery freshwater pump 270: waste heat recovery device
280: steam generator 290: condenser
300: condensate storage tank 310: fresh water circulation pump
320: steam condenser cooling water flow control valve

Claims (3)

선박의 액화천연가스 연료 공급 시스템에 있어서,
연료용 LNG를 저장하는 LNG 연료탱크(100)와;
상기 LNG연료 탱크(100)의 LNG를 빼내어서 고압가스 분사엔진(140)에서 요구되는 압력으로 LNG를 압축하는 고압펌프(110)와;
상기 고압펌프(110)에서 압축된 LNG를 기화시켜 상기 고압가스 분사엔진(140)으로 연료가스를 공급하는 고압 기화기(120)와;
상기 고압가스 분사엔진(140)의 가스압력 변동시 가스 완충기능을 수행할 수 있도록 고압 기화기(120)에서 기화된 완충시켜 상기 고압가스 분사엔진(140)으로 공급하는 고압연료가스 용기(130)와;
상기 고압연료가스 용기(130)의 압력을 조절하기 위한 가스압력조절밸브(131)와;
상기 LNG연료탱크(100)의 상부에서 발생되는 증발가스와, 상기 고압연료가스 용기(130)의 가스압력조절밸브(131)로부터 배기되는 가스를 유입받아 상기 고압펌프(110)로부터 공급되는 압축된 LNG를 분사하여 직접적인 열교환을 통하여 응축시켜 상기 LNG연료 탱크(100)로 복귀시키는 가스응축기(150)를 포함하여 구성되며,
상기 LNG 연료탱크(100)는,
내부 또는 외부에 단열수단을 구비하고, LNG 연료 배출구가 최저위치가 되게 설치되어 4 ~ 10bar의 압력으로 LNG를 저장하는 가압형 LNG 연료탱크로 구성되고,
상기 고압 기화기(120)는, 담수를 열원으로 이용하여 고압펌프(110)에서 압축된 LNG를 기화시키도록 구성되고,
상기 고압 기화기(120)를 통과하면서 냉각된 담수를 가열하여 상기 고압 기화기(120)로 순환시키는 담수 열교환수단(200)을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 선박의 액화천연가스 연료 공급 시스템.
In the LNG fuel supply system of the ship,
An LNG fuel tank 100 for storing fuel LNG;
A high pressure pump 110 for extracting LNG from the LNG fuel tank 100 to compress LNG to a pressure required by the high pressure gas injection engine 140;
A high pressure vaporizer (120) for vaporizing LNG compressed by the high pressure pump (110) to supply fuel gas to the high pressure gas injection engine (140);
A high-pressure fuel gas container 130 for buffering vaporized in the high-pressure vaporizer 120 and supplying the high-pressure gas injection engine 140 to perform a gas buffer function when the gas pressure of the high-pressure gas injection engine 140 changes. ;
A gas pressure control valve 131 for controlling the pressure of the high pressure fuel gas container 130;
The compressed gas supplied from the high pressure pump 110 receives the evaporated gas generated from the upper portion of the LNG fuel tank 100 and the gas exhausted from the gas pressure control valve 131 of the high pressure fuel gas container 130. It comprises a gas condenser 150 for injecting LNG to condense through direct heat exchange to return to the LNG fuel tank 100,
The LNG fuel tank 100,
Insulated means are provided inside or outside, the LNG fuel outlet is installed to the lowest position consists of a pressurized LNG fuel tank for storing LNG at a pressure of 4 ~ 10bar,
The high pressure vaporizer 120 is configured to vaporize the LNG compressed by the high pressure pump 110 using fresh water as a heat source,
Liquefied natural gas fuel supply system of the ship characterized in that it further comprises a fresh water heat exchange means for heating the cooled fresh water while passing through the high pressure vaporizer (120) to circulate to the high pressure vaporizer (120).
제 1 항에 있어서, 상기 LNG 연료탱크(100)는
내부 또는 외부에 단열수단을 구비하고, LNG 연료 배출구가 최저위치가 되게 설치되어 0.7bar 이하의 압력으로 LNG를 저장하는 LNG 연료탱크로 구성된 것을 특징으로 하는 선박의 액화천연가스 연료 공급 시스템.
The method of claim 1, wherein the LNG fuel tank 100
A LNG supply tank for ships, comprising an LNG fuel tank having internal or external insulation means and installed so that the LNG fuel outlet is at a minimum position and storing LNG at a pressure of 0.7 bar or less.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 담수 열교환수단(200)은
상기 고압 기화기(120)에서 LNG와의 열교환을 위한 열원으로 담수를 사용하고, 상기 고압 기화기(120)에서 냉각된 담수를 통과시키는 담수라인과, 상기 고압가스 분사엔진(140)의 엔진 냉각수를 통과시키는 엔진 냉각수 라인과, 외부로부터 유입되는 해수를 통과시켜 상기 담수라인의 냉각된 담수와 열교환시키는 해수라인이 포함되어 상기 냉각된 담수를 열교환에 의해 가열하는 복합 열교환기(210)와;
상기 복합 열교환기(210)를 통과한 담수와 엔진 냉각수를 혼합하는 담수 혼합탱크(220)와;
상기 담수혼합 탱크(220)에서 혼합된 담수를 분기시켜 상기 고압가스 분사엔진(140)의 엔진냉각수로 공급하여 상기 복합열교환기(210)로 순환시키는 엔진냉각수 펌프(250)와;
상기 담수혼합 탱크(220)에서 혼합된 담수를 상기 고압 기화기(120)로 순환시키는 담수 펌프(240)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 선박의 액화천연가스 연료 공급 시스템.

According to claim 1 or 2, wherein the fresh water heat exchange means 200
Fresh water is used as a heat source for heat exchange with LNG in the high pressure vaporizer 120, and a fresh water line through which fresh water cooled by the high pressure vaporizer 120 passes, and an engine cooling water of the high pressure gas injection engine 140. A complex heat exchanger (210) including an engine cooling water line and a seawater line through which seawater introduced from the outside passes through the cooled fresh water of the freshwater line, thereby heating the cooled fresh water by heat exchange;
A fresh water mixing tank 220 for mixing fresh water passing through the complex heat exchanger 210 and engine cooling water;
An engine coolant pump 250 for branching the mixed freshwater from the freshwater mixing tank 220 to supply the engine coolant of the high pressure gas injection engine 140 to circulate the mixed heat exchanger 210;
Liquefied natural gas fuel supply system comprising a fresh water pump 240 for circulating the fresh water mixed in the fresh water mixing tank 220 to the high-pressure vaporizer (120).

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