KR20120067577A - Apparatus for liquefaction of boiloff gas and fuel supplying system including the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus for liquefaction of boil-off gas and a fuel feeding system including thereof are provided to reduce weight and establishment area of the apparatus for liquefaction of boil-off gas. CONSTITUTION: An apparatus for liquefaction of boil-off gas(10) is for re-liquefying evaporative gas of a LNG storage tank(3). A BOG compressor(16) compresses evaporative gas generated from the LNG storage tank. A condenser(14) heat-exchanges with refrigerant in order for the evaporative gas to be liquefied by the BOG compressor. In the condenser, the evaporative gas generated from the LNG storage tank, the compressed evaporative gas, and the compacted refrigerant are heat-exchanged.

Description

증발가스 재액화 장치 및 이를 포함하는 연료 공급 시스템{APPARATUS FOR LIQUEFACTION OF BOILOFF GAS AND FUEL SUPPLYING SYSTEM INCLUDING THE SAME}Evaporating gas reliquefaction apparatus and fuel supply system including the same {APPARATUS FOR LIQUEFACTION OF BOILOFF GAS AND FUEL SUPPLYING SYSTEM INCLUDING THE SAME}

본 발명은 증발가스 재액화 장치 및 이를 포함하는 연료 공급 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a boil-off gas reliquefaction apparatus and a fuel supply system including the same.

오늘날 다양하게 사용되고 있는 천연가스는 통상적으로 액화 상태에서 장거리 수송된다. 이를 위해, 액화천연가스(LNG)는 상압에서 -162 ℃ 이하의 극저온상태로 액화되어 LNG 운반선을 이용하여 이송된다. Natural gas, which is in wide use today, is typically transported over long distances in a liquefied state. To this end, liquefied natural gas (LNG) is liquefied to a cryogenic state of -162 ℃ or less at normal pressure and transported using an LNG carrier.

이러한 극저온상태의 액화천연가스는 외부와의 온도차이에 의해 열을 받게 되며 지속적으로 증발가스(BOG, or boil-off gas)가 발생하게 되는데, 최근에는 이러한 증발가스를 재액화하여 저장탱크로 돌려보내는 증발가스 재액화 시스템이 개발되어 자원의 낭비를 줄이고 있다. The liquefied natural gas in the cryogenic state is heated by a temperature difference from the outside and generates boil-off gas (BOG) continuously. Recently, the liquefied natural gas is liquefied and returned to the storage tank. Outgoing evaporative gas reliquefaction systems have been developed to reduce waste of resources.

이와 같은 증발가스 재액화 시스템은, 액화천연가스 저장탱크에서 발생하는 BOG를 압축하는 압축기와 상기 압축기에 의해 압축된 BOG를 응축시키기 위한 응축기를 포함하며, 상기 응축기에 의해 재액화된 BOG를 상기 저장탱크로 돌려보내는 방식으로 구성된다. The boil-off gas reliquefaction system includes a compressor for compressing BOG generated in a liquefied natural gas storage tank and a condenser for condensing the BOG compressed by the compressor, and storing the BOG reliquefied by the condenser. Configured to return to the tank.

그러나, 종래의 증발가스 재액화 시스템은 가격이 고가이며, 가격이 저렴한 상온용 BOG 압축기를 사용하기 위해 저장탱크에서 발생한 BOG를 상온으로 가열하는 별도의 가열기가 설치되거나, BOG가 상기 상온용 BOG 압축기를 통과하기 전에 BOG의 냉열을 회수하기 위한 별도의 열교환기가 필요하였다. 이 경우, 별도의 가열기나 열교환기를 설치하기 위한 공간이 필요하며, 설치공간과 무게가 제한될 수 밖에 없는 선박에서는 상기 시스템을 적용하는데 문제가 있었다. However, the conventional boil-off gas reliquefaction system is expensive, and in order to use a low-cost BOG compressor for a low temperature, a separate heater for heating the BOG generated from the storage tank to room temperature is installed, or BOG is a BOG compressor for the normal temperature A separate heat exchanger was needed to recover the cold heat of the BOG before passing through. In this case, a space for installing a separate heater or heat exchanger is required, and there is a problem in applying the system in a ship in which installation space and weight are limited.

따라서, 현재 사용되고 있는 고가의 증발가스 재액화 시스템을 대체하여 증발 가스의 발생을 억제하고 버려지는 증발가스의 냉열을 회수할 수 있는 시스템이 요구되고 있다.
Therefore, there is a demand for a system capable of restoring the generation of the boil-off gas and recovering the cold heat of the boil-off gas, which is replaced by the expensive boil-off gas reliquefaction system currently used.

본 발명은, 증발가스의 냉열을 회수할 수 있으며 증발가스 재액화 장치의 무게와 설치면적을 줄일 수 있는 증발가스 재액화 장치 및 이를 포함하는 연료 공급 시스템을 제공하는 것이다.
The present invention is to provide a boil-off gas reliquefaction apparatus and a fuel supply system including the same can recover the cold heat of the boil-off gas and reduce the weight and installation area of the boil-off gas reliquefaction apparatus.

본 발명의 일 측면에 따르면, LNG 저장탱크의 증발가스를 재액화시키기 위한 증발가스 재액화 장치로서, 상기 LNG 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 압축하는 BOG 압축기; 및 상기 BOG 압축기에 의해 압축된 상기 증발가스가 액화되도록 냉매와 열교환시키는 응축기를 포함하는 증발가스 재액화 장치가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, an evaporation gas reliquefaction apparatus for reliquefying the boil-off gas of the LNG storage tank, BOG compressor for compressing the boil-off gas generated in the LNG storage tank; And a condenser for exchanging heat with a refrigerant to liquefy the boil-off gas compressed by the BOG compressor.

이때, 응축기에서는, LNG 저장탱크에서 발생하는 증발가스, 압축된 증발가스 및 냉매가 서로 열교환될 수 있다. At this time, in the condenser, the boil-off gas, the compressed boil-off gas and the refrigerant generated in the LNG storage tank may be heat-exchanged with each other.

또한, BOG 압축기는, 복수 개의 압축기를 포함할 수 있다. In addition, the BOG compressor may include a plurality of compressors.

또한, BOG 압축기의 하류에는 압축된 증발가스를 냉각시키는 BOG 냉각기를 더 포함할 수 있다. Further, downstream of the BOG compressor may further include a BOG cooler for cooling the compressed boil-off gas.

또한, 응축기에서는, BOG 압축기에서 압축된 증발가스가 LNG 저장탱크에서 발생하는 증발가스 및 냉매와 서로 카운터커런트 흐름(countercurrent flow)을 통해 열교환될 수 있다.In the condenser, the boil-off gas compressed in the BOG compressor may be heat-exchanged with the boil-off gas and the refrigerant generated in the LNG storage tank through a countercurrent flow.

또한, 응축기는, 멀티스트림 열교환기(multi-stream heat exchanger)일 수 있다. The condenser may also be a multi-stream heat exchanger.

또한, 응축기에 연결되며 냉매를 압축 및 팽창하는 냉각시스템을 더 포함할 수 있다. The apparatus may further include a cooling system connected to the condenser and compressing and expanding the refrigerant.

또한, 냉매는 질소일 수 있다.
In addition, the refrigerant may be nitrogen.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 증발가스 재액화 장치와; 상기 증발가스 재액화 장치의 상기 응축기에서 액화되는 상기 증발가스를 고압으로 가압하는 고압펌프; 및 상기 고압펌프에서 가압된 상기 증발가스를 기화하는 기화기를 포함하는 연료 공급 시스템이 제공될 수 있다. According to another aspect of the invention, the boil-off gas reliquefaction apparatus; A high pressure pump pressurizing the boil-off gas liquefied in the condenser of the boil-off gas reliquefaction apparatus to a high pressure; And a vaporizer for vaporizing the boil-off gas pressurized by the high pressure pump.

이때, 기화기에서 기화된 증발가스는 엔진의 연료로 공급될 수 있다. At this time, the vaporized gas evaporated in the vaporizer may be supplied as a fuel of the engine.

또한, 응축기에서 액화된 증발가스는 150bar 내지 300bar로 가압될 수 있다. In addition, the boil-off gas liquefied in the condenser may be pressurized to 150bar to 300bar.

또한, 기화기는, 고압펌프에서 가압된 증발가스를 BOG 압축기에서 압축된 상기 증발가스와 열교환시킬 수 있다. In addition, the vaporizer may heat exchange the boil-off gas pressurized in the high-pressure pump with the boil-off gas compressed in the BOG compressor.

또한, 증발가스 재액화 장치는, 응축기에 연결되며 냉매를 압축 및 팽창하는 냉각시스템을 더 포함하며, 기화기는, 고압펌프에서 가압된 증발가스를 냉각시스템에서 압축된 냉매와 열교환시킬 수 있다.
In addition, the boil-off gas reliquefaction apparatus further includes a cooling system connected to the condenser and compresses and expands the refrigerant, and the vaporizer may heat exchange the boil-off gas pressurized by the high pressure pump with the refrigerant compressed in the cooling system.

본 발명의 실시예에 따르면, 액화천연가스 저장탱크에서 발생하는 저온의 증발가스의 냉열을 회수하는 열교환기를 별도로 두지 않고 응축기 내에 형성함으로써, 증발가스의 냉열을 회수할 수 있으며 증발가스 재액화 장치의 무게와 설치면적을 줄일 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, by forming a heat exchanger for recovering the cold heat of the low-temperature evaporated gas generated in the liquefied natural gas storage tank in the condenser, it is possible to recover the cold heat of the boil-off gas and the The weight and footprint can be reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치를 나타낸 시스템도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 방법을 나타낸 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템을 나타낸 시스템도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템의 다른 변형예를 나타낸 시스템도. 1 is a system diagram showing a boil-off gas reliquefaction apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart showing a boil-off gas reliquefaction method according to an embodiment of the present invention.
3 is a system diagram showing a fuel supply system according to an embodiment of the present invention.
4 is a system diagram showing another modification of the fuel supply system according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하, 본 발명에 따른 증발가스 재액화 장치 및 이를 포함하는 연료 공급 시스템을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
Hereinafter, an evaporative gas reliquefaction apparatus and a fuel supply system including the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are provided with the same reference numerals. And duplicate description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치를 나타낸 시스템도이다. 도 1을 참조하면, LNG 저장탱크(3), 증발가스 재액화 장치(10) 제1 배관(12), 응축기(14), 제1 통로(14a), 제2 통로(14b), 제3 통로(14c), 제4 통로(14d), BOG 압축기(16), BOG 냉각기(18), 제2 배관(20), 제3 배관(22), 팽창 밸브(24), 냉각시스템(30), 냉매 압축기(32), 냉매 냉각기(34) 및 냉매 팽창기(36), 제4 배관(38), 제5 배관(40)이 도시되어 있다. 1 is a system diagram showing a boil-off gas reliquefaction apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the LNG storage tank 3, the boil-off gas reliquefaction apparatus 10, the first pipe 12, the condenser 14, the first passage 14a, the second passage 14b, and the third passage 14c, 4th passage 14d, BOG compressor 16, BOG cooler 18, 2nd piping 20, 3rd piping 22, expansion valve 24, cooling system 30, refrigerant Compressor 32, refrigerant cooler 34 and refrigerant expander 36, fourth piping 38, fifth piping 40 are shown.

본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치(10)는, LNG 저장탱크(3)의 증발가스(BOG, or boil-off gas)를 재액화시키기 위한 증발가스 재액화 장치로서, 상기 LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스를 압축하는 BOG 압축기(16); 및 상기 BOG 압축기(16)에 의해 압축된 상기 증발가스가 액화되도록 냉매와 열교환시키는 응축기(14)를 포함할 수 있다. 이때, LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스 및 BOG 압축기(16)에서 압축된 증발가스는, 응축기(14) 내에서 응축기(14)의 냉매가 서로 열교환될 수 있다. The boil-off gas reliquefaction apparatus 10 according to an embodiment of the present invention is an boil-off gas reliquefaction apparatus for re-liquefying boil-off gas (BOG) of the LNG storage tank 3, the LNG BOG compressor 16 for compressing the boil-off gas generated in the storage tank (3); And a condenser 14 for exchanging heat with a refrigerant to liquefy the boil-off gas compressed by the BOG compressor 16. In this case, the boil-off gas generated in the LNG storage tank 3 and the boil-off gas compressed by the BOG compressor 16 may exchange heat with each other in the condenser 14.

응축기(14)는, 일종의 열교환기로서, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 배관(12)과 제2 배관(20)의 일단부 간을 서로 연결하는 제1 통로(14a); 제2 배관(20)의 타단부와 제3 배관(22) 간을 서로 연결하는 제2 통로(14b); 제4 배관(38)의 일단부와 제5 배관(40)의 일단부를 서로 연결하는 제3 통로(14c); 및 제4 배관(38)의 타단부와 제5 배관(40)의 타단부를 서로 연결하는 제4 통로(14d)를 응축기(14)의 내부에 포함하여 구성될 수 있다. The condenser 14 is a kind of heat exchanger, and as shown in FIG. 1, a first passage 14a connecting one end of the first pipe 12 and the second pipe 20 to each other; A second passage 14b connecting the other end of the second pipe 20 and the third pipe 22 to each other; A third passage 14c connecting one end of the fourth pipe 38 and one end of the fifth pipe 40 to each other; And a fourth passage 14d connecting the other end of the fourth pipe 38 and the other end of the fifth pipe 40 to each other in the condenser 14.

이때, 제1 통로(14a)와 제2 통로(14b)는, 응축기(14) 내부를 통과하는 각각의 유체흐름이 서로 반대방향이 되도록 인접하여 설치될 수 있다. 동일하게, 제2 통로(14b)와 제3 통로(14c)는, 응축기(14) 내부를 통과하는 각각의 유체흐름이 서로 반대방향이 되도록 인접하여 설치될 수 있다. 마찬가지로, 제3 통로(14c)와 제4 통로(14d)는, 응축기(14) 내부를 통과하는 각각의 유체흐름이 서로 반대방향이 되도록 인접하여 설치될 수 있다.In this case, the first passage 14a and the second passage 14b may be installed adjacent to each other so that the fluid flows through the condenser 14 in opposite directions. Similarly, the second passage 14b and the third passage 14c may be provided adjacent to each other so that the fluid flows through the condenser 14 in opposite directions. Similarly, the third passage 14c and the fourth passage 14d may be provided adjacent to each other so that the fluid flows through the condenser 14 in opposite directions.

즉, LNG 저장탱크(3)에서 뻗어 나온 제1 배관(12)이 응축기(14)의 일측면을 통과하여 응축기(14)의 제1 통로(14a)에 연결될 수 있으며, 이렇게 제1 배관(12)과 연결된 제1 통로(14a)가 응축기(14)의 상측면을 통과하여 외부의 제2 배관(20)의 일단부에 연결될 수 있다. 그리고, 제2 배관(20)의 타단부는 도 1에 도시된 바와 같이 BOG 압축기(16)와 BOG 냉각기(18)를 경유하여 다시 응축기(14)의 상측면을 통해 응축기(14)의 제2 통로(14b)에 연결될 수 있으며, 이렇게 제2 배관(20)의 타단부와 연결된 제2 통로(14b)가 응축기(14)의 하측면을 통과하여 외부의 제3 배관(22)과 연결될 수 있다. That is, the first pipe 12 extending from the LNG storage tank 3 may be connected to the first passage 14a of the condenser 14 by passing through one side of the condenser 14, and thus the first pipe 12. The first passage 14a connected to) may pass through the upper surface of the condenser 14 and be connected to one end of the external second pipe 20. And, the other end of the second pipe 20, as shown in Figure 1 via the BOG compressor 16 and the BOG cooler 18 again through the upper side of the condenser 14, the second of the condenser 14 The second passage 14b connected to the other end of the second pipe 20 may be connected to the external third pipe 22 by passing through the lower side of the condenser 14. .

참고로, 도 1에 도시된 바와 같이, LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스는 실선의 화살표방향을 따라 응축기(14) 내부를 관통하여 순환하는 구조를 가짐을 알 수 있다. For reference, as shown in FIG. 1, it can be seen that the boil-off gas generated in the LNG storage tank 3 has a structure that circulates through the condenser 14 along the arrow direction of the solid line.

응축기(14)는, 별도의 가열기나 열교환기를 통해 -120 ℃ 내지 -100 ℃ 정도의 저온의 증발가스를 상온 상태로 만들어 압축기에 공급하는 종래의 방식과 달리, LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 저온의 증발가스와 BOG 압축기(16)를 통과하면서 압축되는 상온의 증발가스를 서로 열교환시키는 동시에 후술할 냉매 압축기(32)를 통과하면서 압축된 고압상온의 냉매를 상기 저온의 증발가스 및 상기 상온의 증발가스와 응축기(14) 내부에서 서로 열교환시킴으로써 LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 상기 저온의 증발가스의 냉열을 회수하는 역할을 한다. The condenser 14 is generated from the LNG storage tank 3 unlike the conventional method of supplying a low temperature evaporated gas of about -120 ° C to -100 ° C to room temperature through a separate heater or heat exchanger and supplying it to a compressor. While exchanging the low-temperature evaporated gas and the normal-temperature evaporated gas compressed while passing through the BOG compressor 16, the high-pressure normal-temperature refrigerant compressed while passing through the refrigerant compressor 32, which will be described later, By heat-exchanging the inside of the boil-off gas and the condenser 14, it serves to recover the cold heat of the low-temperature boil-off gas generated in the LNG storage tank (3).

즉, 상기 저온의 증발가스, 상기 상온의 증발가스 및 상기 고압상온의 냉매가서로 엇갈리게 흐르는 방식, 즉 카운터커런트(countercurrent flow)흐름을 통해 열교환됨으로써, LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 상기 저온의 증발가스의 냉열을 회수할 수 있다. That is, the low-temperature evaporation gas, the normal-temperature evaporation gas and the high-pressure room temperature refrigerant flow alternately, that is, by heat exchange through a countercurrent flow, thereby producing the low temperature generated in the LNG storage tank 3. The cold heat of the boil-off gas can be recovered.

참고로, LNG 저장탱크(3)에서 기화하여 발생하는 증발가스는 -120 ℃ 내지 -100 ℃ 정도의 저온 상태이므로, 이런 저온의 기체를 상온으로 가열하지 않고 바로 BOG 압축기(16)로 보내는 경우 BOG 압축기(16)에 열적 스트레스(thermal stress)가 작용하여 BOG 압축기(16)의 블레이드(blade, 미도시)가 변형되거나 파손되는 문제가 발생할 수 있다. For reference, since the boil-off gas generated by vaporization in the LNG storage tank 3 is at a low temperature of about -120 ° C. to -100 ° C., when the low temperature gas is sent directly to the BOG compressor 16 without being heated to room temperature, BOG Thermal stress may be applied to the compressor 16 to deform or break the blade of the BOG compressor 16.

이외에도, 응축기(14)는, 후술할 냉각시스템(30)을 통해 순환하는 극저온의 냉매를 응축기(14)의 내부로 순환시킴으로써, BOG 압축기(16)를 통과하면서 압축된 상온의 증발가스를 극저온의 냉매와 응축기(14) 내부에서 서로 열교환시키는 역할을 한다. 이를 통해, BOG 압축기(16)를 통과하면서 고압으로 압축된 상온의 증발가스는, 응축기(14) 내부를 통과하면서 -162 ℃ 이하의 극저온 상태로 액화될 수 있다.In addition, the condenser 14 circulates the cryogenic refrigerant circulating through the cooling system 30, which will be described later, into the condenser 14, thereby allowing the evaporated gas compressed at room temperature to pass through the BOG compressor 16. The refrigerant and the condenser 14 serve to heat exchange with each other. Through this, the boil-off gas at room temperature compressed at high pressure while passing through the BOG compressor 16 may be liquefied to a cryogenic state of −162 ° C. or less while passing through the condenser 14.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 이렇게 액화된 증발가스는 제3 배관(22) 상에 설치되는 후술할 팽창밸브(24)에 의해 -165 ℃ 이하의 극저온 상태로 재차 액화될 수 있다. In addition, as illustrated in FIG. 1, the liquefied boil-off gas may be liquefied again at a cryogenic state of −165 ° C. or lower by an expansion valve 24 to be described later installed on the third pipe 22.

응축기(14)는, LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스를 38 ℃ 내지 40 ℃ 의 상온으로 변환하여 BOG 압축기(16)로 배출되도록 열교환시킬 수 있으며, BOG 압축기(16)에서 압축된 증발가스를 -162 ℃ 의 극저온으로 변환하여 제3 배관(22)으로 배출되도록 열교환시킬 수 있다. 또한, 응축기(14)는, 도 1에 도시된 바와 같이 화살표방향으로 냉각시스템(30)을 순환하는 냉매를 38 ℃ 내지 40 ℃ 의 상온으로 변환하여 후술할 냉매 압축기(32)로 배출되도록 열교환시킬 수 있으며, 냉매 압축기(32)에서 압축된 냉매는 -100 ℃ 내지 -120 ℃ 의 저온으로 변환하여 후술할 냉매 팽창기(36)로 배출되도록 열교환시킬 수 있다. The condenser 14 may convert the boil-off gas generated in the LNG storage tank 3 into a room temperature of 38 ° C. to 40 ° C. and heat it to be discharged to the BOG compressor 16. The gas may be converted to a cryogenic temperature of −162 ° C. and heat exchanged so as to be discharged to the third pipe 22. In addition, the condenser 14 converts the refrigerant circulating in the cooling system 30 in the direction of the arrow as shown in FIG. The refrigerant compressed in the refrigerant compressor 32 may be converted into a low temperature of −100 ° C. to −120 ° C. to be heat-exchanged so as to be discharged to the refrigerant expander 36 to be described later.

여기서, 응축기(14)는 멀티스트림 열교환기(multi-stream heat exchanger)일 수 있다. 구체적으로, 본 실시예를 구현하기 위해 적용될 수 있는 응축기(14)의 형태로는, ALPEMA (the brazed aluminum plate-fin heat exchanger manufacturers' association)의 멀티스트림 알루미늄 플레이트-핀 열교환기(multi-stream brazed aluminum plate-fin heat exchanger)가 사용될 수 있다. Here, the condenser 14 may be a multi-stream heat exchanger. Specifically, in the form of a condenser 14 that can be applied to implement the present embodiment, a multi-stream brazed aluminum plate-fin heat exchanger of the brazed aluminum plate-fin heat exchanger manufacturers' association (ALPEMA) aluminum plate-fin heat exchangers can be used.

이러한 열교환기는, 여러 개의 플레이트(plate)가 서로 적층되어 형성되는 몸체부와, 상기 각각의 플레이트 사이에 여러 개의 핀(fin)이 평행으로 나열되어 복수의 통로(passage)를 형성함으로써 응축기(14)를 구현할 수 있다. 이렇게 형성된 복수의 플레이트 각각의 사이로는 설계조건에 따라 다양한 조합으로 유체, 즉 증발가스나 냉매를 교차되게 흘려 보낼 수 있다. 즉, A가 차가운 유체이고 B와 C가 뜨거운 유체인 경우, A, B, C, A, B, C와 같은 순서로 차가운 유체와 뜨거운 유체를 서로 교차시키는 조합으로 각각의 유체가 각각의 플레이트 사이에서 서로 교차되어 열교환이 일어나도록 설계할 수 있다. 이때, 각각의 유체의 흐름은 서로에 대해 반대방향이 되도록, 즉 역류 흐름(countercurrent flow)이 되도록 구현될 수 있다. Such a heat exchanger includes a body part formed by stacking several plates with each other, and a plurality of fins arranged in parallel between each plate to form a plurality of passages, thereby forming a condenser 14. Can be implemented. Between each of the plurality of plates formed in this way it is possible to flow the fluid, e. That is, if A is a cold fluid and B and C are hot fluids, each fluid is placed between each plate in a combination that crosses the cold and hot fluids in the same order as A, B, C, A, B, C. It can be designed so that the heat exchange takes place by crossing each other at. In this case, the flows of the respective fluids may be implemented to be in opposite directions with respect to each other, that is, countercurrent flow.

또한, 이렇게 형성되는 응축기(14)는, 응축기(14)의 몸체부 상측면과 하측면을 상하로 통과하는 유체의 흐름뿐만 아니라 몸체부의 측면을 통한 유체의 유입이나 배출도 가능할 수 있다. In addition, the condenser 14 formed as described above may be capable of introducing or discharging fluid through the side of the body as well as the flow of the fluid passing up and down the upper and lower body portions of the condenser 14.

이렇게 형성되는 응축기(14)의 동작원리를 설명하면 다음과 같다. 예를 들어, 응축기(14)는, 5개의 플레이트가 서로 적층되어 형성되는 몸체부와, 상기 몸체부의 각각의 플레이트 사이에 여러 개의 핀이 평행으로 나열되어 복수의 통로를 형성함으로써 응축기(14)를 구현할 수 있다. 이때, 5개의 플레이트들 사이에 형성되는 공간은, 각각 제1 통로(14a), 제2 통로(14b), 제3 통로(14c), 제4 통로(14d)로 사용될 수 있다. Referring to the operation principle of the condenser 14 is formed as follows. For example, the condenser 14 includes a body portion formed by stacking five plates with each other, and a plurality of fins are arranged in parallel between each plate of the body portion to form a plurality of passages. Can be implemented. In this case, the space formed between the five plates may be used as the first passage 14a, the second passage 14b, the third passage 14c, and the fourth passage 14d, respectively.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, LNG 저장탱크(3)에서 발생하여 응축기(14)의 일측면을 통해 유입되는 -120 ℃ 내지 -100 ℃ 정도의 증발가스는, 제1 통로(14a)를 흐르면서 38 ℃ 내지 40 ℃ 의 상온으로 변환하여 응축기(14)의 상측면을 통해 BOG 압축기(16)로 배출될 수 있다. 또한, BOG 압축기(16)와 BOG 냉각기(18)를 경유하면서 압축냉각된 40 ℃ 내지 42 ℃ 정도의 증발가스는, 다시 응축기(14)의 상측면을 통해 제2 통로(14b)로 유입되며 제2 통로(14b)를 흐르는 동안 제3 통로(14c)를 역류하여 흐르는 냉매와 열교환됨으로써 -162 ℃ 이하의 극저온상태로 액화될 수 있다. 이와 같이 재액화된 증발가스는, 응축기(14) 하측면을 통해 외부의 제3 배관(22)으로 배출될 수 있다. That is, as shown in Figure 1, the evaporation gas of about -120 ° C to -100 ° C generated in the LNG storage tank 3 and introduced through one side of the condenser 14, the first passage (14a) It may be discharged to the BOG compressor 16 through the upper side of the condenser 14 by converting to room temperature of 38 ℃ to 40 ℃ flowing. In addition, the boil-off gas of about 40 ° C. to 42 ° C., which is compression-cooled while passing through the BOG compressor 16 and the BOG cooler 18, again flows into the second passage 14b through the upper side of the condenser 14. While flowing through the two passages 14b, the third passage 14c may be liquefied to a cryogenic state of −162 ° C. or lower by heat exchange with the refrigerant flowing in the counter flow. The evaporated gas re-liquefied as described above may be discharged to the external third pipe 22 through the lower side of the condenser 14.

BOG 압축기(16)는, 제2 배관(20) 상에 설치되는 장치로서, 제1 배관(12)과 응축기(14)를 통과하면서 열교환에 인해 상온상압 상태로 변화된 증발가스를 고압으로 압축하여 다시 응축기(14)로 보내는 역할을 한다. The BOG compressor 16 is a device installed on the second pipe 20. The BOG compressor 16 passes through the first pipe 12 and the condenser 14, compresses the evaporated gas changed to a normal temperature and normal pressure state due to heat exchange, and then compresses it to a high pressure. It serves to send to the condenser (14).

상온상압 상태의 증발가스를 BOG 압축기(16)를 통해 고압으로 압축하는 과정을 거치는 이유는, 응축기(14)에서의 증발가스 재액화 효율성을 높이기 위함이다. 즉, 응축기(14) 내에서 상온의 증발가스를 극저온의 냉매와 열교환시키기 전에 상기 증발가스를 먼저 고압으로 압축함으로써 증발가스 액화 효율을 향상시킬 수 있다. The reason for undergoing the process of compressing the boil-off gas at room temperature and atmospheric pressure to high pressure through the BOG compressor 16 is to increase the efficiency of the boil-off gas reliquefaction in the condenser 14. That is, the liquefaction efficiency of the boil-off gas can be improved by first compressing the boil-off gas to high pressure before exchanging the boil-off gas at room temperature with the cryogenic refrigerant in the condenser 14.

이러한 BOG 압축기(16)는, 복수 개의 압축기를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치(10)는 한 개의 BOG 압축기(16)를 예로 들어 도시하였으나, 그 형태는 이에 한정되지 않는다. The BOG compressor 16 may be configured to include a plurality of compressors. That is, although the boil-off gas reliquefaction apparatus 10 according to the present embodiment shows one BOG compressor 16 as an example, the form is not limited thereto.

참고로, LNG 저장탱크(3)에서 갓 기화되어 배출되는 증발가스, 즉 제1 배관(12)을 통과하여 응축기(14)의 일측면으로 유입되는 증발가스는, 압력이 1bar 정도이고 온도는 -120 ℃ 내지 -100 ℃ 정도이다. 이것이, 응축기(14)의 상측면을 통과하여 BOG 압축기(16)를 거치면서 압력이 4bar 내지 8bar 정도로 가압될 수 있다. For reference, the boil-off gas freshly vaporized and discharged from the LNG storage tank 3, that is, the boil-off gas flowing through the first pipe 12 to one side of the condenser 14, has a pressure of about 1 bar and a temperature of − It is about 120 to -100 degreeC. This may be pressurized to about 4 bar to 8 bar while passing through the BOG compressor 16 through the upper side of the condenser 14.

물론, 이러한 압력과 온도는 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 예시에 불과하며, LNG 저장탱크(3), 제1 배관(12) 및 제2 배관(20)의 단열 상태와 응축기(14) 및 BOG 압축기(16)의 성능에 따라 그 압력과 온도는 가변적일 수 있다. Of course, these pressures and temperatures are just one example to help understanding of the present invention, the insulation state of the LNG storage tank 3, the first pipe 12 and the second pipe 20 and the condenser 14 and Depending on the performance of the BOG compressor 16 its pressure and temperature may vary.

한편, 본 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치(10)는, BOG 압축기(16)의 하류에 위치하며 BOG 압축기(16)에서 압축된 증발가스를 냉각시키는 BOG 냉각기(18)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the boil-off gas reliquefaction apparatus 10 according to the present embodiment may further include a bog cooler 18 positioned downstream of the bog compressor 16 and cooling the boil-off gas compressed by the bog compressor 16. have.

BOG 압축기(16)를 통과하면서 압축되는 증발가스, 즉 제2 배관(20)을 통과하는 증발가스는 압력과 함께 온도도 같이 상승하게 된다. 이렇게 고온으로 압축된 증발가스는, 냉매를 순환시킴으로써 상기 증발가스를 재액화시켜야 하는 냉각시스템(30)에 냉동부하로 작용하게 된다. 이를 방지하기 위해, BOG 냉각기(18)가 BOG 압축기(16)와 응축기(14) 간의 제2 배관(20) 상에 설치될 수 있다. The boil-off gas that is compressed while passing through the BOG compressor 16, that is, the boil-off gas passing through the second pipe 20, rises in temperature with pressure. The boil-off gas compressed to a high temperature acts as a refrigeration load on the cooling system 30 to liquefy the boil-off gas by circulating a refrigerant. To prevent this, a BOG cooler 18 may be installed on the second piping 20 between the BOG compressor 16 and the condenser 14.

BOG 냉각기(18)는, BOG 압축기(16)의 하류에 위치하도록 제2 배관(20) 상에 설치될 수 있으며, BOG 압축기(16)에서 압축되어 온도가 상승한 증발가스의 온도를 낮추는 역할을 한다. 이때, 압축된 증발가스의 온도는 41 ℃ 정도의 상온으로 냉각될 수 있다. 이를 통해, 압축으로 인해 온도가 상승한 증발가스를 재액화하는데 따른 냉각시스템(30)의 냉동부하를 낮출 수 있다. The BOG cooler 18 may be installed on the second pipe 20 so as to be located downstream of the BOG compressor 16, and serves to lower the temperature of the boil-off gas compressed by the BOG compressor 16 to raise the temperature. . At this time, the temperature of the compressed boil-off gas may be cooled to about 41 ° C. Through this, it is possible to lower the refrigeration load of the cooling system 30 to re-liquefy the boil-off gas temperature rise due to compression.

이러한 BOG 냉각기(18)는, BOG 압축기(16)와 마찬가지로 여러 개의 냉각기를 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 각각의 BOG 냉각기(18)는 각각의 BOG 압축기(16) 하류에 하나씩 배치되는 식으로 구성될 수 있다. The BOG cooler 18 may be configured to include a plurality of coolers like the BOG compressor 16. In this case, each BOG cooler 18 may be configured such that one is disposed downstream of each BOG compressor 16.

즉, 첫 번째 BOG 압축기(16)를 통과하면서 상승한 증발가스의 온도를 첫 번째 BOG 냉각기(18)에서 낮추고, 이렇게 압축 냉각된 증발가스를 두 번째 BOG 압축기(16)에서 한 단계 더 압축한 후 두 번째 BOG 냉각기(18)를 통해 상승한 온도를 낮추는 방식으로, 각각 복수개의 BOG 압축기(16)와 BOG 냉각기(18)이 교차되어 구성될 수 있다. That is, the temperature of the boil-off gas rising while passing through the first BOG compressor 16 is lowered in the first BOG cooler 18, and the compressed-cooled boil-off gas is further compressed in the second BOG compressor 16, and then The plurality of BOG compressors 16 and the BOG coolers 18 may be configured to cross each other by lowering the temperature raised through the second BOG cooler 18.

이렇게 단계적으로 반복하여 고압으로 압축 냉각된 증발가스는, 앞서 상술한 바와 같이 팽창밸브(24)에 의해 고압의 증발가스가 저압으로 팽창됨으로써 -165 ℃ 이하의 극저온상태로 액화될 수 있다. The boil-off gas compressed and compressed at high pressure repeatedly in steps may be liquefied to a cryogenic state of −165 ° C. or lower by expanding the boil-off gas of high pressure to low pressure by the expansion valve 24 as described above.

즉, 에어컨에 사용되는 원리와 마찬가지로 고압으로 압축된 증발가스가 저압으로 팽창하는 과정, 즉 증발가스가 압력에서 해방되어 증발하는 과정에서 주위의 열을 흡수함으로써 온도가 내려가는 원리를 이용한 것이다. That is, like the principle used in the air conditioner, the process of expanding the evaporation gas compressed at high pressure to a low pressure, that is, the evaporation gas is released from the pressure by using the principle that the temperature is lowered by absorbing the heat around.

참고로, 본 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치(10)에 의한 증발가스의 압력 및 온도를 예시적으로 설명하면 다음과 같다. 이하에서 기재되는 증발가스의 압력 및 온도는 하나의 예에 불과하며 본 발명은 이들의 수치에 한정되지 않음은 물론이다. For reference, the pressure and temperature of the boil-off gas by the boil-off gas reliquefaction apparatus 10 according to the present embodiment will be described as follows. The pressure and temperature of the boil-off gas described below are just one example, and the present invention is not limited to these numerical values.

BOG 압축기(16)를 통과하면서 고압으로 압축된 증발가스는, 응축기(14)의 상측면을 통과하여 응축기(14)의 내부로 이송됨과 동시에, LNG 저장탱크(3)에서 배출되어 응축기(14)의 일측면을 통해 유입되는 1bar, -120 ℃ 내지 -100 ℃ 정도의 증발가스와 응축기(14) 내에서 열교환됨으로써 냉열을 회수하여 고압으로 압축된 증발가스의 온도를 낮출 수 있다. 이와 동시에, LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스는 응축기(14) 내부를 통과하면서 38 ℃ 내지 40 ℃ 정도의 상온으로 가열됨으로써, BOG 압축기(16)에 열적 스트레스가 작용하는 것을 방지할 수 있다. The boil-off gas compressed at high pressure while passing through the BOG compressor 16 is transferred to the inside of the condenser 14 through the upper side of the condenser 14 and discharged from the LNG storage tank 3 to condense 14. 1bar, which is introduced through one side of the heat exchanger in the condenser 14 and the evaporation gas of about -120 ℃ to -100 ℃ can recover the cold heat to lower the temperature of the compressed boiled gas at high pressure. At the same time, the boil-off gas generated in the LNG storage tank 3 is heated to a room temperature of about 38 ° C. to 40 ° C. while passing through the condenser 14, thereby preventing thermal stress from acting on the BOG compressor 16. have.

한편, 본 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치(10)는, 응축기(14)에 연결되며 냉매를 압축 및 팽창시키는 냉각시스템(30)을 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the boil-off gas reliquefaction apparatus 10 according to the present embodiment may further include a cooling system 30 connected to the condenser 14 to compress and expand the refrigerant.

냉각시스템(30)은, 응축기(14)에서 증발가스를 응축하기 위해 사용되는 냉매를 압축, 냉각 및 팽창시키기 위한 장치로서, 냉매 압축기(32), 냉매 냉각기(34) 및 냉매 팽창기(36) 등을 포함하여 구성될 수 있다. The cooling system 30 is a device for compressing, cooling, and expanding a refrigerant used for condensing boil-off gas in the condenser 14, and includes a refrigerant compressor 32, a refrigerant cooler 34, a refrigerant expander 36, and the like. It may be configured to include.

이때, 본 실시예에서 사용되는 냉매는 질소일 수 있다. In this case, the refrigerant used in the present embodiment may be nitrogen.

질소 냉매의 1기압 하에서의 액화 온도는 -162 ℃ 보다 낮은 -192 ℃ 이므로, 1기압 이상의 고압에서 -162 ℃ 이하의 액체 질소를 만들 수 있도록 냉매 압축기(32)와 냉매 냉각기(34)를 구성함으로써 BOG 압축기(16)를 통해 압축된 증발가스를 응축기(14)에서 재액화시킬 수 있는 냉매를 구성할 수 있다. Since the liquefaction temperature under 1 atmosphere of the nitrogen refrigerant is -192 ° C lower than -162 ° C, the refrigerant compressor 32 and the refrigerant cooler 34 are configured to produce liquid nitrogen below -162 ° C at a high pressure of 1 atmosphere or more. A refrigerant capable of reliquefying the boil-off gas compressed through the compressor 16 in the condenser 14 may be configured.

참고로, 질소를 액화시켜 -162℃ 이하의 액체 질소 냉매를 형성할 수 있도록 하는 냉매압축기(32) 및 냉매 응축기(36)의 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 구성할 수 있는 다양한 방법을 이용하여 구성하는 것이 가능할 것이다. For reference, the configuration of the refrigerant compressor 32 and the refrigerant condenser 36 to liquefy nitrogen to form a liquid nitrogen refrigerant of −162 ° C. or lower may be configured by those skilled in the art to which the present invention pertains. It will be possible to construct using.

본 발명에 있어서, LNG boil-off gas와 같은 증발가스를 액화시킬 수 있는 냉매라면, 질소 냉매 이외의 다양한 냉매가 사용될 수 있으며, 이와 같은 냉매의 종류 등에 의하여 본 발명의 사상이 제한되는 것은 아니다. In the present invention, as long as it is a refrigerant capable of liquefying boil-off gas such as LNG boil-off gas, various refrigerants other than nitrogen refrigerant may be used, and the idea of the present invention is not limited by the kind of such refrigerant.

냉매 압축기(32)는, 냉각시스템(30)의 일부로서, 증발가스를 응축하기 위해 냉각시스템(30)에 사용되는 냉매를 압축하는 역할을 한다. 즉, 냉매 압축기(32)는 응축기(14)의 상측면을 통해 배출되는 38 ℃ 내지 40 ℃ 정도의 상온의 냉매를 압축하여 응축기(14)로 돌려보내는 역할을 한다. 이를 위해, 냉매 압축기(32)는 도 1에 도시된 바와 같이 제4 배관(38) 도중에 설치될 수 있다.The refrigerant compressor 32 serves as a part of the cooling system 30 to compress the refrigerant used in the cooling system 30 to condense the boil-off gas. That is, the refrigerant compressor 32 serves to compress the refrigerant at room temperature of about 38 ° C. to about 40 ° C. discharged through the upper side of the condenser 14, and return it to the condenser 14. To this end, the refrigerant compressor 32 may be installed in the middle of the fourth pipe 38 as shown in FIG. 1.

이러한 냉매 압축기(32)는, 냉매를 고압으로 압축하기 위해 복수의 냉매 압축기(32)로 이루어질 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치(10)는 한 개의 냉매 압축기(32)를 예로 들어 도시하였으나, 그 형태는 이에 한정되지 않는다. The refrigerant compressor 32 may be composed of a plurality of refrigerant compressors 32 to compress the refrigerant at a high pressure. That is, although the boil-off gas reliquefaction apparatus 10 according to the present embodiment shows one refrigerant compressor 32 as an example, the form is not limited thereto.

참고로, 응축기(14)의 제2 통로(14b)를 통과하는 증발가스의 유체흐름과 반대방향이 되도록 응축기(14)의 제3 통로(14c)를 흐르는 냉매는, 상기 증발가스와의 열교환을 통해 38 ℃ 내지 40 ℃ 정도의 상온으로 가열된 후 응축기(14)의 상측면을 빠져 나와 다시 냉매 압축기(32)에서 35bar 내지 50bar로 가압되어 냉매 냉각기(34)로 보내질 수 있다. For reference, the refrigerant flowing through the third passage 14c of the condenser 14 so as to be in a direction opposite to the fluid flow of the boil-off gas passing through the second passage 14b of the condenser 14 may exchange heat with the boil-off gas. After heated to a room temperature of about 38 ℃ to 40 ℃ through the upper side of the condenser 14 can be sent back to the refrigerant cooler 34 to 35 bar to 50 bar in the refrigerant compressor 32 again.

물론, 이러한 압력과 온도는 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 예시에 불과하며, 제4 배관(38)의 단열 상태와 응축기(14) 및 냉매 압축기(32)의 성능에 따라 그 압력과 온도는 가변적일 수 있다. Of course, such pressure and temperature is just one example to help understanding of the present invention, and the pressure and temperature may vary depending on the insulation state of the fourth pipe 38 and the performance of the condenser 14 and the refrigerant compressor 32. It can be variable.

냉매 냉각기(34)는, BOG 냉각기(18)와 마찬가지로 복수 개로 구성될 수 있으며, 냉매 압축기(32)에 의해 압축되어 온도가 상승한 냉매의 온도를 낮추는 역할을 한다. 이때, 압축된 냉매의 온도는 41 ℃ 정도의 상온으로 냉각될 수 있다. Refrigerant cooler 34, like the BOG cooler 18 may be composed of a plurality, it serves to lower the temperature of the refrigerant compressed by the refrigerant compressor 32, the temperature rises. At this time, the temperature of the compressed refrigerant may be cooled to room temperature of about 41 ℃.

냉매 냉각기(34)에 의해 상온으로 냉각된 고압의 냉매는, 응축기(14)의 제4 통로(14d)로 보내져 -100 ℃ 내지 -120 ℃ 정도의 저온으로 냉각된 후 응축기(14)의 타측면을 통해 외부의 냉매 팽창기(36)로 공급될 수 있다. 이때, 제3 통로(14c)와 제4 통로(14d)는, 응축기(14) 내부를 통과하는 각각의 유체흐름이 서로 반대방향이 되도록 인접하여 설치될 수 있다.The high pressure refrigerant cooled to room temperature by the refrigerant cooler 34 is sent to the fourth passage 14d of the condenser 14, cooled to a low temperature of about -100 ° C to -120 ° C, and then the other side of the condenser 14. It may be supplied to the external refrigerant expander 36 through. In this case, the third passage 14c and the fourth passage 14d may be adjacent to each other so that the fluid flows through the condenser 14 in opposite directions.

냉매 팽창기(36)는, 제5 배관(40) 도중에 설치될 수 있으며, 응축기(14)의 제4 통로(14d)를 통해 배출되는 저온고압의 냉매를 저압으로 팽창시킴으로써 -165 ℃ 정도의 극저온으로 냉각시켜 응축기(14)의 제3 통로(14c)로 다시 보내는 역할을 한다. The refrigerant expander 36 may be installed in the middle of the fifth pipe 40, and expands to a low pressure at a low temperature of about −165 ° C. by expanding the low temperature high pressure refrigerant discharged through the fourth passage 14d of the condenser 14 to low pressure. It cools and sends it back to the third passage 14c of the condenser 14.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치(10)는, LNG 정장탱크(3)에서 발생하는 증발가스를 예열하기 위한 별도의 열교환기나 가열기의 설치 없이, 냉각시스템(30)의 응축기(14)를 통해 LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스의 냉열을 회수함으로써, 버려지는 증발가스 냉열의 활용을 극대화할 수 있으며 선박에 장착되는 증발가스 재액화 장치의 무게와 설치 면적을 줄일 수 있다.
As described above, the boil-off gas reliquefaction apparatus 10 according to an embodiment of the present invention, without the installation of a separate heat exchanger or heater for preheating the boil-off gas generated in the LNG tank 3, the cooling system 30 By recovering the cold heat of the boil-off gas generated in the LNG storage tank (3) through the condenser 14 of the, it is possible to maximize the utilization of the heat of the boil-off boil-off boil off gas and the weight and installation area of the boil-off gas Can be reduced.

이상에서는 본 발명의 일 측면에 따른 증발가스 재액화 장치(10)에 대해 설명하였으며, 이하에서는 상기 증발가스 재액화 장치(10)를 이용하여 증발가스를 재액화하는 본 발명의 다른 측면에 따른 증발가스 재액화 방법에 대해 설명하도록 한다. In the above description of the boil-off gas reliquefaction apparatus 10 according to an aspect of the present invention, the following evaporation according to another aspect of the present invention to re-liquefy the boil-off gas using the boil-off gas reliquefaction apparatus 10 Describe the gas reliquefaction method.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 방법을 나타낸 순서도이다. 2 is a flow chart showing a method of re-liquefaction of boil-off gas according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 방법은, LNG 저장탱크(3)의 증발가스를 재액화시키기 위한 증발가스 재액화 방법으로서, 상기 LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스를 BOG 압축기(16)에서 압축하는 단계(S10); 및 상기 BOG 압축기(16)에 의해 압축된 상기 증발가스가 액화되도록 응축기(14)에서 냉매와 열교환하는 단계(S20)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스, 상기 BOG 압축기(16)에 의해 압축된 상기 증발가스 및 상기 냉매는, 응축기(14) 내에서 서로 열교환될 수 있다. Evaporation gas re-liquefaction method according to an embodiment of the present invention, a method of re-liquefaction of the boil-off gas for re-liquefying the boil-off gas of the LNG storage tank (3), BOG boil off gas generated in the LNG storage tank (3) Compressing in the compressor (16) (S10); And heat-exchanging heat with the refrigerant in the condenser 14 so that the boil-off gas compressed by the BOG compressor 16 is liquefied. In this case, the boil-off gas generated in the LNG storage tank 3, the boil-off gas and the refrigerant compressed by the BOG compressor 16 may be heat-exchanged with each other in the condenser 14.

본 실시예의 경우, 증발가스 재액화 장치(10)에 대한 구성 및 작용은 전술한 실시예와 동일 또는 상응하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다. In the case of the present embodiment, since the configuration and operation of the boil-off gas reliquefaction apparatus 10 is the same as or corresponding to the above-described embodiment, a description thereof will be omitted.

참고로, 도 1에 도시된 바와 같이, LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스는 실선의 화살표방향을 따라 응축기(14) 내부를 관통하여 순환하는 구조를 가짐을 알 수 있다. For reference, as shown in FIG. 1, it can be seen that the boil-off gas generated in the LNG storage tank 3 has a structure that circulates through the condenser 14 along the arrow direction of the solid line.

먼저, LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스를 BOG 압축기(16)에서 고압으로 압축할 수 있다(S10). First, the boil-off gas generated in the LNG storage tank 3 can be compressed to a high pressure in the BOG compressor 16 (S10).

이때, LNG 저장탱크(3)에서 기화하여 발생하는 증발가스는 -120 ℃ 내지 -100 ℃ 정도의 저온 상태이므로, 상기 LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 저온의 증발가스를 BOG 압축기(16)에 공급하기 전에, 상기 증발가스를 BOG 압축기(16)를 통과하면서 압축된 상온의 증발가스와 응축기(14) 내에서 서로 열교환시킬 수 있다. At this time, since the boil-off gas generated by vaporization in the LNG storage tank 3 is at a low temperature of about -120 ° C to -100 ° C, the low-temperature boil-off gas generated in the LNG storage tank 3 is transferred to the BOG compressor 16. Before supplying, the boil-off gas may be heat-exchanged with the boil-off gas at a reduced temperature and the condenser 14 while passing through the BOG compressor 16.

이와 같이, LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 -120 ℃ 내지 -100 ℃ 정도의 증발가스를 BOG 압축기(16)를 통과하면서 압축된 상온의 증발가스와 응축기(14) 내에서 서로 열교환시킴으로써, LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스의 냉열을 회수함과 동시에 BOG 압축기(16)에 의해 고압으로 압축된 증발가스의 온도를 낮출 수 있다.In this way, the boil-off gas of about -120 ° C to -100 ° C generated in the LNG storage tank 3 is exchanged with each other in the condenser 14 and the compressed boil-off gas at room temperature while passing through the BOG compressor 16. The temperature of the boil-off gas compressed to high pressure by the BOG compressor 16 can be reduced while recovering the cold heat of the boil-off gas generated in the storage tank 3.

다음으로, BOG 압축기(16)에 의해 압축된 증발가스가 액화되도록 응축기(14)내에서 냉매와 열교환시킬 수 있다(S20). Next, it is possible to heat exchange with the refrigerant in the condenser 14 so that the boil-off gas compressed by the BOG compressor 16 is liquefied (S20).

상술한 바와 같이, BOG 압축기(16)를 통과하면서 고압으로 압축된 증발가스를LNG 저장탱크(3)에서 배출되어 응축기(14)의 일측면을 통해 유입되는 1bar, -120 ℃ 내지 -100 ℃ 정도의 증발가스와 응축기(14) 내에서 열교환시킴으로써 고압으로 압축된 증발가스의 온도를 낮춤과 동시에, 응축기(14) 내부를 통과하는 냉각시스템(30)의 냉매를 순환시킴으로써 BOG 압축기(16)에 의해 압축된 증발가스를 액화시킬 수 있다. As described above, 1 bar, -120 ° C. to -100 ° C., which is discharged from the LNG storage tank 3 through the BOG compressor 16 and compressed at high pressure, is introduced through one side of the condenser 14. The BOG compressor 16 circulates the refrigerant of the cooling system 30 passing through the condenser 14 while lowering the temperature of the boil-off gas compressed to high pressure by heat exchange in the condenser 14. The compressed boil-off gas can be liquefied.

즉, 본 실시예의 응축기(14)에 의해, LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스는 38 ℃ 내지 40 ℃ 의 상온으로 변환하여 BOG 압축기(16)로 배출되도록 열교환시킬 수 있으며, BOG 압축기(16)에서 압축된 증발가스는 -162 ℃ 의 극저온으로 변환하여 제3 배관(22)으로 배출되도록 열교환시킬 수 있다. 또한, 응축기(14)는, 도 1에 도시된 바와 같이 화살표방향으로 냉각시스템(30)을 순환하는 냉매를 38 ℃ 내지 40 ℃ 의 상온으로 변환하여 후술할 냉매 압축기(32)로 배출되도록 열교환시킬 수 있으며, 냉매 압축기(32)에서 압축된 냉매는 -100 ℃ 내지 -120 ℃ 의 저온으로 변환하여 후술할 냉매 팽창기(36)로 배출되도록 열교환시킬 수 있다. That is, by the condenser 14 of the present embodiment, the boil-off gas generated in the LNG storage tank 3 may be converted into a room temperature of 38 ° C to 40 ° C to be heat-exchanged to be discharged to the BOG compressor 16, and the BOG compressor ( The boil-off gas compressed in 16 may be converted to cryogenic temperature of −162 ° C. to be discharged to the third pipe 22. In addition, the condenser 14 converts the refrigerant circulating in the cooling system 30 in the direction of the arrow as shown in FIG. The refrigerant compressed in the refrigerant compressor 32 may be converted into a low temperature of −100 ° C. to −120 ° C. to be heat-exchanged so as to be discharged to the refrigerant expander 36 to be described later.

이를 위해, 응축기(14)로는 멀티스트림 열교환기가 사용될 수 있다. 멀티스트림 열교환기는, 전술한 실시예에서 제시한 바와 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다. For this purpose, a multistream heat exchanger may be used as the condenser 14. Since the multi-stream heat exchanger is the same as the embodiment described above, a detailed description thereof will be omitted.

본 실시예에 따른 증발가스 재액화 방법은, 응축기(14)에 연결되며 냉매를 압축 및 팽창시키는 냉각시스템(30)을 더 포함할 수 있다. The boil-off gas reliquefaction method according to the present embodiment may further include a cooling system 30 connected to the condenser 14 to compress and expand the refrigerant.

이하, 냉각시스템(30)의 구성 및 효과에 대해서는 전술한 실시예에서 제시한 바와 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.Hereinafter, since the configuration and effects of the cooling system 30 are the same as those described in the above-described embodiment, detailed description thereof will be omitted.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 방법은, LNG 정장탱크(3)에서 발생하는 증발가스를 예열하기 위한 별도의 열교환기나 가열기의 설치 없이, 냉각시스템(30)의 응축기(14)를 통해 LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스의 냉열을 회수함으로써, 버려지는 증발가스 냉열의 활용을 극대화할 수 있으며 선박에 장착되는 증발가스 재액화 장치의 무게와 설치 면적을 줄일 수 있다.
As described above, the method for re-liquefying the boil-off gas according to the embodiment of the present invention includes a condenser of the cooling system 30 without installing a separate heat exchanger or heater for pre-heating the boil-off gas generated in the LNG tank 3. By recovering the cold heat of the boil-off gas generated in the LNG storage tank (3) through 14), it is possible to maximize the utilization of the boil-off boil-off gas and reduce the weight and installation area of the boil-off gas re-liquefaction device mounted on the vessel. have.

이상에서는 본 발명의 다른 측면에 따른 증발가스 재액화 방법에 대해 설명하였으며, 이하에서는 상기 증발가스 재액화 장치(10)를 포함하는 본 발명의 또 다른 측면에 따른 연료 공급 시스템(100)에 대해 설명하도록 한다. In the above description of the method for re-liquefying the boil-off gas according to another aspect of the present invention, the following describes the fuel supply system 100 according to another aspect of the present invention including the boil-off gas re-liquefaction apparatus 10. Do it.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템을 나타낸 시스템도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템의 다른 변형예를 나타낸 시스템도이다. 3 is a system diagram showing a fuel supply system according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a system diagram showing another modified example of the fuel supply system according to an embodiment of the present invention.

도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 배관(12), 응축기(14), 제1 통로(14a), 제2 통로(14b), 제3 통로(14c), 제4 통로(14d), BOG 압축기(16), BOG 냉각기(18), 제2 배관(20), 제3 배관(22), 냉매 압축기(32), 냉매 냉각기(34) 및 냉매 팽창기(36), 제4 배관(38), 제5 배관(40), 고압펌프(50), 기화기(52), 엔진(60)이 도시되어 있다. 3 and 4, the first pipe 12, the condenser 14, the first passage 14a, the second passage 14b, the third passage 14c, the fourth passage 14d, and the BOG Compressor 16, BOG cooler 18, second piping 20, third piping 22, refrigerant compressor 32, refrigerant cooler 34 and refrigerant expander 36, fourth piping 38, A fifth pipe 40, a high pressure pump 50, a vaporizer 52, and an engine 60 are shown.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템(100)은, LNG 저장탱크(3)에서 발생하는 증발가스를 압축하는 BOG 압축기(16)와, 상기 BOG 압축기(16)에 의해 압축된 상기 증발가스가 액화되도록 냉매와 열교환시키는 응축기(14)를 포함하여 구성되는 증발가스 재액화 장치(10); 상기 증발가스 재액화 장치(10)의 상기 응축기(14)에서 액화되는 상기 증발가스를 가압하는 고압펌프(50); 및 상기 고압펌프(50)에서 가압된 상기 증발가스를 기화하는 기화기(52)를 포함할 수 있다. 이때, 기화기(52)에서 기화된 증발가스는 엔진(60)의 연료로 공급될 수 있다. Fuel supply system 100 according to an embodiment of the present invention, the BOG compressor 16 for compressing the boil-off gas generated in the LNG storage tank 3, and the boil-off gas compressed by the BOG compressor 16 An evaporating gas reliquefaction apparatus 10 including a condenser 14 for exchanging heat with a refrigerant so that the liquid is liquefied; A high pressure pump (50) for pressurizing the boil-off gas liquefied in the condenser (14) of the boil-off gas reliquefaction device (10); And a vaporizer 52 for vaporizing the boil-off gas pressurized by the high pressure pump 50. At this time, the evaporated gas vaporized in the vaporizer 52 may be supplied as a fuel of the engine 60.

본 실시예의 경우, 증발가스 재액화 장치(10)에 대한 구성 및 작용은 전술한 실시예와 동일 또는 상응하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다. In the case of the present embodiment, since the configuration and operation of the boil-off gas reliquefaction apparatus 10 is the same as or corresponding to the above-described embodiment, a description thereof will be omitted.

고압펌프(50)는, 응축기(14)에서 액화된 증발가스를 엔진(60)에 고압으로 공급하기 위해 상기 증발가스의 압력을 높여주는 장치로서, 응축기(14)의 하류에 설치될 수 있다. The high pressure pump 50 is a device for increasing the pressure of the boil-off gas in order to supply the boil-off gas liquefied in the condenser 14 to the engine 60 at high pressure, and may be installed downstream of the condenser 14.

본 실시예에서는, 응축기(14)에서 액화된 증발가스가 고압펌프(50)를 통과하면서 150bar 내지 300bar의 고압으로 가압될 수 있다. In this embodiment, the boil-off gas liquefied in the condenser 14 may be pressurized to a high pressure of 150 bar to 300 bar while passing through the high pressure pump 50.

기화기(52)는, 고압펌프(50)에 의해 고압으로 가압된 증발가스를 기화시키기 위해 열을 가하는 일종의 가열기로서, 고압펌프(50)의 하류에 설치될 수 있다. The vaporizer 52 is a kind of heater that applies heat to vaporize the boil-off gas pressurized to a high pressure by the high-pressure pump 50, it may be installed downstream of the high-pressure pump 50.

이를 위해, 기화기(52)는, 상온의 증발가스가 흐르는 제2 배관(20)과 인접하게 설치될 수 있다. 즉, 응축기(14)에서 액화된 후 고압펌프(50)에서 가압된 저온고압의 증발가스를 상온의 증발가스가 흐르는 제2 배관(20)과 열교환시킴으로써, 고압으로 가압된 증발가스의 냉열을 회수할 수 있을 뿐만 아니라 제2 배관(20)을 흐르는 상온의 증발가스의 온도를 냉각시킬 수 있다. To this end, the vaporizer 52 may be installed adjacent to the second pipe 20 through which the evaporating gas at room temperature flows. That is, the low temperature and high pressure evaporation gas pressurized by the high pressure pump 50 after being liquefied in the condenser 14 is heat-exchanged with the second pipe 20 through which the evaporation gas flows at room temperature, thereby recovering the cold heat of the high pressure pressurized evaporation gas. In addition, the temperature of the boil-off gas at room temperature flowing through the second pipe 20 can be cooled.

기화기(52)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 고압펌프(50)에서 가압된 증발가스를 BOG 압축기(16)에서 압축된 증발가스, 즉 제2 배관(20)을 흐르는 상온의 증발가스와 열교환시킬 수 있다. As shown in FIG. 3, the vaporizer 52 includes the boil-off gas pressurized by the high-pressure pump 50 and the boil-off gas compressed at the BOG compressor 16, that is, the boil-off gas at room temperature flowing through the second pipe 20. It can be heat exchanged.

이외에도, 도 4에 도시된 바와 같이, 기화기(52)는 고압펌프(50)에서 가압된 증발가스를 냉각시스템(30)에서 압축된 냉매, 즉 제4 배관(38)을 흐르는 상온의 냉매와 열교환시킬 수 있다. In addition, as shown in FIG. 4, the vaporizer 52 exchanges heat of the boil-off gas pressurized by the high pressure pump 50 with the refrigerant compressed in the cooling system 30, that is, the refrigerant at room temperature flowing through the fourth pipe 38. You can.

이와 같이, 기화기(52)에서 기화된 고압의 증발가스는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 엔진(60)의 연료로 공급될 수 있다. As such, the high-pressure evaporated gas vaporized in the vaporizer 52 may be supplied to the fuel of the engine 60 as illustrated in FIGS. 3 and 4.

엔진(60)은, 예를 들어 선박에 장착되며 LNG, LPG 등과 같은 액화연료가스를 연료로 사용하는 고압가스 분사엔진일 수 있다.
The engine 60 may be, for example, a high pressure gas injection engine mounted on a ship and using liquefied fuel gas such as LNG, LPG, or the like as a fuel.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to embodiments of the present invention, those skilled in the art may variously modify the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. And can be changed.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.Many embodiments other than the above-described embodiments are within the scope of the claims of the present invention.

3 : LNG 저장탱크 10 : 증발가스 재액화 장치
12 : 제1 배관 14 : 응축기
14a : 제1 통로 14b : 제2 통로
14c : 제3 통로 14d : 제4 통로
16 : BOG 압축기 18 : BOG 냉각기
20 : 제2 배관 22 : 제3 배관
24 : 팽창 밸브 30 : 냉각시스템
32 : 냉매 압축기 34 : 냉매 냉각기
36 : 냉매 팽창기 38 : 제4 배관
40 : 제5 배관 50 : 고압펌프
52 : 기화기 100 : 연료 공급 시스템3: LNG storage tank 10: boil-off gas reliquefaction apparatus
12: first pipe 14: condenser
14a: first passage 14b: second passage
14c: third passage 14d: fourth passage
16: BOG Compressor 18: BOG Cooler
20: second pipe 22: third pipe
24 expansion valve 30 cooling system
32: refrigerant compressor 34: refrigerant cooler
36: refrigerant expander 38: fourth pipe
40: fifth pipe 50: high pressure pump
52: carburetor 100: fuel supply system

Claims (11)

LNG 저장탱크의 증발가스를 재액화시키기 위한 증발가스 재액화 장치로서,
상기 LNG 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 압축하는 BOG 압축기; 및
상기 BOG 압축기에 의해 압축된 상기 증발가스가 액화되도록 냉매와 열교환시키는 응축기를 포함하며,
상기 응축기에서는 상기 LNG 저장탱크에서 발생하는 증발가스, 압축된 상기 증발가스 및 상기 냉매가 서로 열교환되는 것을 특징으로 하는 증발가스 재액화 장치.
Evaporative gas reliquefaction apparatus for reliquefying the boil-off gas of the LNG storage tank,
BOG compressor for compressing the boil-off gas generated in the LNG storage tank; And
A condenser for exchanging heat with a refrigerant to liquefy the boil-off gas compressed by the BOG compressor,
The condenser boil-off gas reliquefaction apparatus, characterized in that the boil-off gas generated in the LNG storage tank, the compressed boil-off gas and the refrigerant is heat-exchanged with each other.
제1항에 있어서,
상기 BOG 압축기는,
복수 개의 압축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발가스 재액화 장치.
The method of claim 1,
The BOG compressor,
Evaporating gas reliquefaction apparatus comprising a plurality of compressors.
제2항에 있어서,
상기 BOG 압축기의 하류에는 압축된 상기 증발가스를 냉각시키는 BOG 냉각기를 더 포함하는 증발가스 재액화 장치.
The method of claim 2,
Downstream of the BOG compressor further comprises a BOG cooler for cooling the compressed boil off gas.
제1항에 있어서,
상기 응축기에서는,
상기 BOG 압축기에서 압축된 상기 증발가스가 상기 LNG 저장탱크에서 발생하는 증발가스 및 상기 냉매와 서로 카운터커런트 흐름(countercurrent flow)을 통해 열교환되는 것을 특징으로 하는 증발가스 재액화 장치.
The method of claim 1,
In the condenser,
And the boil-off gas compressed in the BOG compressor exchanges heat with the boil-off gas generated in the LNG storage tank and the refrigerant through a countercurrent flow.
제4항에 있어서,
상기 응축기는,
멀티스트림 열교환기(multi-stream heat exchanger)인 것을 특징으로 하는 증발가스 재액화 장치.
The method of claim 4, wherein
The condenser,
Evaporative gas reliquefaction apparatus, characterized in that the multi-stream heat exchanger (multi-stream heat exchanger).
제1항에 있어서,
상기 응축기에 연결되며, 상기 냉매를 압축 및 팽창하는 냉각시스템을 더 포함하는 증발가스 재액화 장치.
The method of claim 1,
And a cooling system connected to the condenser and compressing and expanding the refrigerant.
제6항에 있어서,
상기 냉매는 질소인 것을 특징으로 하는 증발가스 재액화 장치.
The method of claim 6,
Evaporating gas reliquefaction apparatus, characterized in that the refrigerant is nitrogen.
상기 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 증발가스 재액화 장치와;
상기 증발가스 재액화 장치의 상기 응축기에서 액화되는 상기 증발가스를 고압으로 가압하는 고압펌프; 및
상기 고압펌프에서 가압된 상기 증발가스를 기화하는 기화기를 포함하며,
상기 기화기에서 기화된 상기 증발가스는 엔진의 연료로 공급되는 것을 특징으로 하는 연료 공급 시스템
An evaporative gas reliquefaction apparatus according to any one of claims 1 to 5;
A high pressure pump pressurizing the boil-off gas liquefied in the condenser of the boil-off gas reliquefaction apparatus to a high pressure; And
It includes a vaporizer for vaporizing the boil-off gas pressurized in the high pressure pump,
The boil-off gas vaporized in the vaporizer is supplied to the fuel of the engine fuel supply system, characterized in that
제8항에 있어서,
상기 응축기에서 액화된 상기 증발가스는 150bar 내지 300bar로 가압되는 것을 특징으로 하는 연료 공급 시스템.
The method of claim 8,
And the boil-off gas liquefied in the condenser is pressurized to 150 bar to 300 bar.
제8항에 있어서,
상기 기화기는,
상기 고압펌프에서 가압된 상기 증발가스를 상기 BOG 압축기에서 압축된 상기 증발가스와 열교환시키는 것을 특징으로 하는 연료 공급 시스템.
The method of claim 8,
The carburetor,
And exchanging the boil-off gas pressurized by the high-pressure pump with the boil-off gas compressed in the BOG compressor.
제8항에 있어서,
상기 증발가스 재액화 장치는, 상기 응축기에 연결되며 상기 냉매를 압축 및 팽창하는 냉각시스템을 더 포함하며,
상기 기화기는,
상기 고압펌프에서 가압된 상기 증발가스를 상기 냉각시스템에서 압축된 상기 냉매와 열교환시키는 것을 특징으로 하는 연료 공급 시스템. The method of claim 8,
The boil-off gas reliquefaction apparatus further includes a cooling system connected to the condenser and compressing and expanding the refrigerant,
The carburetor,
And heat-exchanging the boil-off gas pressurized by the high pressure pump with the refrigerant compressed by the cooling system.
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