KR20140084832A

KR20140084832A - 엔진룸의 냉각 해수를 통한 ｌｎｇ 기화 시스템

Info

Publication number: KR20140084832A
Application number: KR1020120154764A
Authority: KR
Inventors: 이상우
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-07-07

Abstract

엔진룸의 냉각 해수를 통한 LNG 기화 시스템이 개시된다. 본 발명의 엔진룸의 냉각 해수를 통한 LNG 기화 시스템은, LNG를 연료로 사용하는 선박의 메인엔진에 공급되는 LNG의 기화 시스템에 있어서, LNG를 공급받아 기화시키는 고압 기화기; 및 엔진룸에서 배출되는 가열된 냉각 해수를 고압 기화기로 공급하는 해수 공급 유로를 포함하되, 냉각 해수는 고압 기화기에 공급되어 열 매체로 순환되며 LNG를 기화시키는 것을 특징으로 한다.

Description

엔진룸의 냉각 해수를 통한 ＬＮＧ 기화 시스템{LNG Vaporizing System Using Cooling Sea Water From Engine Room}

본 발명은 엔진룸의 냉각 해수를 통한 LNG 기화 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진룸에서 배출되는 가열된 냉각 해수를 고압 기화기로 공급하여 이를 열 매체로 LNG를 기화시켜, LNG를 연료로 사용하는 선박의 메인엔진에 연료로 공급하는 엔진룸의 냉각 해수를 통한 LNG 기화 시스템에 관한 것이다.

천연가스(natural gas)는 메탄(methane)을 주성분으로 하고, 소량의 에탄(ethane), 프로판(propane) 등을 포함하는 화석연료로서, 최근 다양한 기술 분야에서 저공해 에너지원으로서 각광받고 있다.

천연가스는 경제성이 있고 친환경적인 에너지로 많이 소비되고 있으나, 기체인 천연가스 상태로 이송하기에는 부피가 커서 운송 및 저장 효율이 떨어진다.

이러한 점을 보완하기 위해, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG) 상태로 운송 및 저장하는 방법이 제시되었다. 액화천연가스는 메탄을 주성분으로 한 천연가스를 대기압에서 -163℃의 극저온 상태로 냉각시켜 그 부피를 600분의 1로 줄인 무색 투명한 초저온 액체로서, 기체상태보다 수송성과 저장성이 우수한 것으로 알려져 있다.

LNG는 엔진 또는 발전 등의 연료로 공급하기에 앞서 기화시켜야 한다. 이를 위해 LNG를 연료로 이용하는 시스템에는 -163℃의 극저온 상태인 LNG에 열에너지를 공급하여 기화시키는 기화기(vaporizer) 또는 히터(heater)가 마련될 수 있다. 기화기나 히터에 열에너지를 공급하기 위해서 전기 등의 에너지가 필요하다.

도 1에는 고압의 가스를 연료로 사용하는 엔진에, LNG를 기화시켜 공급하는 연료 공급 시스템을 개략적으로 도시한다.

도 1에 도시된 바와 같이 LNG는 석션 드럼(10)을 거쳐, 펌프(20)로 압축되어 기화기(30)로 공급된다. 기화기(30)에서는 보일러로부터 스팀, 배기가스의 폐열을 공급받거나 직접 LNG를 히터로 가열하여 LNG를 기화시켜 엔진에 연료로 공급하게 된다.

고압의 가스를 연료로 사용하는 엔진인 고압가스엔진에서는, 액화연료를 가압하고 가열시켜 고온 및 고압 상태로 엔진에 공급하여야 하므로 기화기나 히터는 더욱 많은 에너지를 필요로 하게 된다.

본 발명은 액화연료를 기화시키는 열 에너지를 전기 등을 사용하지 않고, 엔진룸에서 배출되는 가열된 해수를 고압 기화기에 공급하여 이를 열 매체로 하여 LNG를 기화시켜 엔진에 공급할 수 있는 시스템을 제안함으로써, 보일러 등의 열 공급원을 요하지 않아 비용면에서 경제적이고 시스템의 크기도 줄일 수 있도록 하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, LNG를 연료로 사용하는 선박의 메인엔진에 공급되는 LNG의 기화 시스템에 있어서,

LNG를 공급받아 기화시키는 고압 기화기; 및

엔진룸에서 배출되는 가열된 냉각 해수를 상기 고압 기화기로 공급하는 해수 공급 유로를 포함하되,

상기 냉각 해수는 상기 고압 기화기에 공급되어 열 매체로 순환되며 상기 LNG를 기화시키는 것을 특징으로 하는 엔진룸의 냉각 해수를 통한 LNG 기화 시스템이 제공된다.

엔진룸의 냉각 해수를 통한 LNG 기화 시스템은, 상기 가열 해수 공급 유로에 마련되며 상기 냉각 해수를 상기 고압 기화기로 펌핑하는 부스터 펌프와, 상기 냉각 해수를 상기 고압 기화기로부터 배출시키는 해수 배출 유로를 더 포함할 수 있다.

엔진룸의 냉각 해수를 통한 LNG 기화 시스템은, 상기 고압 기화기로 LNG를 공급하는 LNG 공급 배관과, 상기 LNG 공급 배관에 마련되는 고압 펌프를 더 포함할 수 있다.

엔진룸의 냉각 해수를 통한 LNG 기화 시스템은, 상기 LNG 공급 배관에서 상기 고압 펌프 전단에 마련되는 석션 드럼(Suction drum)을 더 포함할 수 있다.

상기 메인엔진은 ME-GI 엔진일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, LNG를 연료로 사용하는 선박의 메인엔진에 공급되는 LNG의 기화 방법에 있어서,

엔진룸에서 배출되는 가열된 냉각 해수를 고압 기화기로 공급하고, 상기 냉각 해수를 열 매체로 상기 LNG를 기화시켜 상기 메인엔진에 연료로 공급하는 것을 특징으로 하는 엔진룸의 냉각 해수를 통한 LNG 기화 방법이 제공된다.

본 발명의 엔진룸의 냉각 해수를 통한 LNG 기화 시스템은, 엔진룸에서 배출되는 가열된 해수를 고압 기화기에 공급하여 이를 열 매체로 하여 LNG를 기화시켜 엔진에 공급할 수 있는 시스템을 제안함으로써, 액화연료를 기화시키는 열 에너지를 전기 등을 사용하지 않으며, 보일러 등의 열 공급원을 요하지 않아 비용면에서 경제적이고 시스템의 크기도 줄일 수 있다.

도 1은 가스를 연료로 사용하는 엔진에 LNG를 기화시켜 연료로 공급하는 연료 공급 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진룸의 냉각 해수를 통한 LNG 기화 시스템을 개략적으로 도시한다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진룸(ER)의 냉각 해수를 통한 LNG 기화 시스템을 개략적으로 도시한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 엔진룸(ER)의 냉각 해수를 통한 LNG 기화 시스템은, LNG를 연료로 사용하는 선박의 메인엔진에 공급되는 LNG의 기화 시스템에 있어서, LNG를 공급받아 기화시키는 고압 기화기(100)와, 엔진룸(ER)에서 배출되는 가열된 냉각 해수를 고압 기화기(100)로 공급하는 해수 공급 유로(200)를 포함하되, 냉각 해수는 고압 기화기(100)에 공급되어 열 매체로 순환되며 LNG를 기화시킬 수 있다.

본 실시예에서, 메인엔진은 ME-GI 엔진일 수 있다.

ME-GI (Main Engine Gas Injection) 엔진은 고압가스엔진으로, LNG를 연료로 공급할 때에는 고압으로 가압 후 이를 가열하여 공급하게 된다. LNG는 가압하여 100bara 이상, 바람직하게는 150 내지 400bara의 고압이 된다.

이와 같은 고압의 LNG는 초임계 상태가 되는데, 초임계 상태의 유체는 액체와 기체로 구분할 수 없는 상태로써, 분자의 밀도는 액체에 가깝지만 점성도는 낮아 기체에 가까운 성질을 가지며, 확산이 빨라 열전도성이 높고, 반응성이 높다. ME-GI 엔진은 이와 같은 초임계 유체의 특성을 이용하여 반응성이 높은 고압 천연가스를 사용함으로써 구동속도와 효율성을 높인 엔진이라 볼 수 있다.

본 실시예는, 가열 해수 공급 유로(200)에 마련되며 냉각 해수를 고압 기화기(100)로 펌핑하는 부스터 펌프(Booster pump, 250)와, 냉각 해수를 고압 기화기(100)로부터 배출시키는 해수 배출 유로(300)를 더 포함할 수 있다.

본 시스템은 선박에 마련될 수 있다.

선박 내 Sea chest(SC)로부터 해수 펌프(SP)로 해수를 펌핑하여 엔진룸(ER)의 FW(fresh water) 쿨러(미도시)에 냉각수로 공급한다. 쿨러를 순환하고 배출되는 가열된 냉각 해수를 부스터 펌프(250)에서 펌핑하여 해수 공급 유로(200)를 통해 Cargo Compressor Room(CR)에 있는 고압 기화기(100)로 공급하게 된다.

해수는 엔진룸(ER)에 공급될 때 30℃ 내외의 온도에서 FW 쿨러를 거치면 45℃ 내외로 가열되는데, 이러한 가열된 냉각 해수가 고압 기화기(100)에 열 매체로써 공급되어 고압의 LNG와 열 교환하며 열 에너지를 LNG에 전달한다.

본 실시예는, 고압 기화기(100)로 LNG를 공급하는 LNG 공급 배관(400)과, LNG 공급 배관(400)에 마련되는 고압 펌프(410)와, LNG 공급 배관(400)에서 고압 펌프(410) 전단에 마련되는 석션 드럼(Suction drum, 420)을 더 포함할 수 있다.

선박의 화물창에 저장된 LNG는 석션 드럼(420)에 일시적으로 저장되었다가, 고압 펌프(410)에서 100bara 이상, 바람직하게는 150 내지 400bara의 고압으로 가압되어 초임계 상태로서 고압 기화기(100)로 공급된다. 고압 기화기(100)에서 고압의 LNG는 엔진룸(ER)으로부터 공급되는 가열된 냉각 해수로부터 열 에너지를 공급받아 기화되어 ME-GI 엔진에 연료로 공급된다. 이때 고압의 LNG는 초임계 상태이므로, 고압 기화기(100)에서 기화된다고 표현하였으나 액체에서 기체로의 가시적인 상 변화를 나타내는 것은 아니다.

엔진룸(ER)에서 배출되는 가열된 냉각 해수를 고압 기화기(100)로 공급하고, 냉각 해수를 열 매체로 LNG를 기화시켜 메인엔진에 연료로 공급하는 것을 특징으로 하는 엔진룸(ER)의 냉각 해수를 통한 LNG 기화 방법이 제공된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 실시예의 엔진룸(ER)의 냉각 해수를 통한 LNG 기화 시스템은 엔진룸(ER)에서 배출되는 가열된 해수를 고압 기화기(100)에 공급하여 이를 열 매체로 하여 LNG를 기화시켜 엔진에 공급할 수 있도록 한다. 이와 같은 LNG 기화 시스템을 통해, 액화연료를 기화시키는 열 에너지를 공급하기 위한 전기 등의 별도의 에너지원을 사용하지 않으며, 시스템 구성에 보일러나 히터 등의 장치를 요하지 않아 비용면에서 경제적이고 시스템의 크기도 줄일 수 있게 된다.

또한 엔진룸(ER)에서 배출되는 가열 해수는 배출 시 온도가 45℃ 내외로 LNG에 열 에너지를 공급하여 기화시키는 데는 충분하지만, 보일러 등에서 공급되는 고온의 스팀이나 직접 고압의 LNG를 가열하는 히터에 비해 저온으로 공정이 진행되므로 공정의 안전성을 확보할 수 있게 한다.

이와 같은 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

ER: 엔진룸
100: 고압 기화기
200: 해수 공급 유로
250: 부스터 펌프
300: 해수 배출 유로
400: LNG 공급 배관
410: 고압 펌프
420: 석션 드럼

Claims

LNG를 연료로 사용하는 선박의 메인엔진에 공급되는 LNG의 기화 시스템에 있어서,
LNG를 공급받아 기화시키는 고압 기화기; 및
엔진룸에서 배출되는 가열된 냉각 해수를 상기 고압 기화기로 공급하는 해수 공급 유로를 포함하되,
상기 냉각 해수는 상기 고압 기화기에 공급되어 열 매체로 순환되며 상기 LNG를 기화시키는 것을 특징으로 하는 엔진룸의 냉각 해수를 통한 LNG 기화 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 가열 해수 공급 유로에 마련되며 상기 냉각 해수를 상기 고압 기화기로 펌핑하는 부스터 펌프; 및
상기 냉각 해수를 상기 고압 기화기로부터 배출시키는 해수 배출 유로를 더 포함하는 엔진룸의 냉각 해수를 통한 LNG 기화 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 고압 기화기로 LNG를 공급하는 LNG 공급 배관;
상기 LNG 공급 배관에 마련되는 고압 펌프를 더 포함하는 엔진룸의 냉각 해수를 통한 LNG 기화 시스템.
제 3항에 있어서,
상기 LNG 공급 배관에서 상기 고압 펌프 전단에 마련되는 석션 드럼(Suction drum)을 더 포함하는 엔진룸의 냉각 해수를 통한 LNG 기화 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 메인엔진은 ME-GI 엔진인 것을 특징으로 하는 엔진룸의 냉각 해수를 통한 LNG 기화 시스템.
LNG를 연료로 사용하는 선박의 메인엔진에 공급되는 LNG의 기화 방법에 있어서,
엔진룸에서 배출되는 가열된 냉각 해수를 고압 기화기로 공급하고, 상기 냉각 해수를 열 매체로 상기 LNG를 기화시켜 상기 메인엔진에 연료로 공급하는 것을 특징으로 하는 엔진룸의 냉각 해수를 통한 LNG 기화 방법.