KR20140137176A - Fuel Gas Supply System of Liquefied Natural Gas - Google Patents

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배성훈
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Abstract

The present invention relates to an LNG supply system, comprising a fuel supply line connected from an LNG storage tank to an engine; a pump for pressurizing LNG discharged from the LNG storage tank; a heat exchanger, which heats the LNG provided from the pump and provides the LNG to the engine; and a gas train unit, which is installed in a fuel supply line between the heat exchanger and the engine and is installed in one part of the engine. According to the present invention, the fuel supply line connected to the heat exchanger is combined to the inlet of a connection line in the body, and the fuel supply line connected to the engine is combined to the outlet of the connection line. The gas train unit can be separately manufactured to be standardized as the shape of a block so that a control valve and a pressure transmitter can be alternately installed in multiple penetrating holes equipped in the body. Therefore, installation time can be reduced. Also, the gas train unit can be installed in one part of the engine, so space efficiency can be maximized.

Description

LNG 연료 공급 시스템{Fuel Gas Supply System of Liquefied Natural Gas}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an LNG fuel supply system,

본 발명은 LNG 연료 공급 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an LNG fuel supply system.

선박은 대량의 광물이나 원유, 천연가스, 또는 몇천 개 이상의 컨테이너 등을 싣고 대양을 항해하는 운송수단으로서, 강철로 이루어져 있고 부력에 의해 수선면에 부유한 상태에서 프로펠러의 회전을 통해 발생되는 추력을 통해 이동한다.A ship is a means of transporting large quantities of minerals, crude oil, natural gas, or more than a thousand containers. It is made of steel and buoyant to float on the water surface. ≪ / RTI >

이러한 선박은 엔진을 구동함으로써 추력을 발생시키는데, 이때 엔진은 가솔린 또는 디젤을 사용하여 피스톤을 움직여서 피스톤의 왕복운동에 의해 크랭크 축이 회전되도록 함으로써, 크랭크 축에 연결된 샤프트가 회전되어 프로펠러가 구동되도록 하는 것이 일반적이었다.Such a vessel generates thrust by driving the engine. In this case, the engine uses gasoline or diesel to move the piston so that the crankshaft is rotated by the reciprocating motion of the piston, so that the shaft connected to the crankshaft is rotated to drive the propeller It was common.

그러나 최근에는, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)를 운반하는 LNG 운반선에서 LNG를 연료로 사용하여 엔진을 구동하는 LNG 연료공급 방식이 사용되고 있으며, 이와 같이 엔진의 연료로 LNG를 사용하는 방식은 LNG 운반선 외의 다른 선박에도 적용되고 있다.In recent years, however, LNG fuel supply systems for driving an engine using LNG as a fuel have been used in an LNG carrier carrying Liquefied Natural Gas (LNG) It is also applied to other ships.

일반적으로, LNG는 청정연료이고 매장량도 석유보다 풍부하다고 알려져 있고, 채광과 이송기술이 발달함에 따라 그 사용량이 급격히 증가하고 있다. 이러한 LNG는 주성분인 메탄을 1기압 하에서 -162℃도 이하로 온도를 내려서 액체 상태로 보관하는 것이 일반적인데, 액화된 메탄의 부피는 표준상태인 기체상태의 메탄 부피의 600분의 1 정도이고, 비중은 0.42로 원유비중의 약 2분의 1이 된다. Generally, it is known that LNG is a clean fuel and its reserves are more abundant than petroleum, and its usage is rapidly increasing as mining and transfer technology develops. This LNG is generally stored in a liquid state at a temperature of -162 ° C. or below under 1 atm. The volume of liquefied methane is about one sixth of the volume of methane in a gaseous state, The specific gravity is 0.42, which is about one half of that of crude oil.

그러나 엔진이 구동되기 위해 필요한 온도 및 압력 등은, 탱크에 저장되어 있는 LNG의 상태와는 다를 수 있다. 따라서 최근에는 액체 상태로 저장되는 LNG의 온도 및 압력 등을 제어하여 엔진에 공급하는 기술에 대하여, 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있다.However, the temperature and pressure required to drive the engine may be different from the state of the LNG stored in the tank. Therefore, in recent years, research and development have been made on the technology of controlling the temperature and pressure of the LNG stored in the liquid state and supplying the engine to the engine.

구체적으로 LNG 연료공급 방식은, LNG 저장탱크에 보관되어 있던 LNG를 펌프, 열교환기, 가스 트레인 유닛(gas train unit) 등으로 구성되는 LNG 연료 공급 시스템을 사용하여 온도나 압력을 변환하여 엔진에 공급함으로써 엔진이 구동되도록 할 수 있다.Specifically, the LNG fuel supply system converts LNG stored in the LNG storage tank into an LNG fuel supply system including a pump, a heat exchanger, and a gas train unit to supply the engine with the converted temperature or pressure So that the engine can be driven.

가스 트레인 유닛은, 열교환기와 엔진 사이의 연료 공급 라인 상에 복수 개의 제어밸브와 복수 개의 압력 트랜스미터로 구성되며, 엔진에 LNG를 공급하기 전에 LNG 안정성을 체크하여, 엔진에서 요구하는 최적의 LNG를 엔진에 공급할 수 있게 한다.The gas train unit is composed of a plurality of control valves and a plurality of pressure transmitters on the fuel supply line between the heat exchanger and the engine and checks the LNG stability before supplying the LNG to the engine, .

그런데 종래의 가스 트레인 유닛은, 엔진 부근의 바닥에 별도로 설치되어 있어, 공간 활용적인 측면에서 비효율적일 뿐만 아니라, 복수 개의 제어 밸브 및 복수 개의 압력 트랜스미터를 연료 공급라인에 직접 설치함으로써, 설치 작업의 어려움과 설치 공수가 과다 소요되는 등의 문제가 있었다.However, since the conventional gas train unit is separately provided on the floor near the engine, it is inefficient in terms of space utilization, and a plurality of control valves and a plurality of pressure transmitters are directly installed in the fuel supply line, And excessive installation work is required.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 가스 트레인 유닛을 엔진에 탑재시켜 공간 활용을 효율적으로 운용할 수 있게 하는 LNG 연료 공급 시스템을 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide an LNG fuel supply system capable of efficiently operating a space utilization by mounting a gas train unit on an engine .

본 발명의 다른 목적은, 가스 트레인 유닛을 블록 형태로 규격화하여 열교환기와 엔진 사이에 간편하게 설치할 수 있을 뿐만 아니라, 복수 개의 제어밸브 및 복수 개의 압력 트랜스미터의 설치를 용이하게 할 수 있어, 설치 공수를 절감할 수 있게 하는 LNG 연료 공급 시스템을 제공하기 위한 것이다.It is another object of the present invention to provide a gas turbine unit which can be easily installed between a heat exchanger and an engine by standardizing the gas train unit in a block form and can easily install a plurality of control valves and a plurality of pressure transmitters, And to provide an LNG fuel supply system that enables the LNG fuel supply system to operate.

본 발명의 일 측면에 따른 LNG 연료 공급 시스템은, LNG 저장탱크로부터 엔진까지 연결된 연료 공급 라인; 상기 LNG 저장탱크로부터 배출되는 LNG를 가압하는 펌프; 상기 펌프로부터 공급되는 LNG를 가열하여 상기 엔진에 공급하는 열교환기; 및 상기 열교환기와 상기 엔진 사이의 상기 연료 공급 라인에 구비되며, 상기 엔진의 일부분에 탑재 설치되는 가스 트레인 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.An LNG fuel supply system according to an aspect of the present invention includes a fuel supply line connected from an LNG storage tank to an engine; A pump for pressurizing the LNG discharged from the LNG storage tank; A heat exchanger for heating the LNG supplied from the pump and supplying the LNG to the engine; And a gas train unit provided in the fuel supply line between the heat exchanger and the engine, the gas train unit mounted on a part of the engine.

구체적으로, 상기 가스 트레인 유닛은, 몸체; 상기 몸체의 일측면으로부터 타측면까지 관통되며, 상기 열교환기로부터 상기 엔진으로 LNG를 공급하는 통로를 제공하는 연결 라인; 상기 몸체의 외주면으로부터 내주면까지 관통되며, 복수 개가 구비되는 관통홀; 상기 복수 개의 관통홀에 설치되는 제어 밸브; 및 상기 복수 개의 관통홀에 설치되는 압력 트랜스미터를 포함할 수 있다.Specifically, the gas train unit comprises: a body; A connecting line passing from one side of the body to the other side and providing a passage for supplying LNG from the heat exchanger to the engine; A through hole penetrating from an outer circumferential surface to an inner circumferential surface of the body and having a plurality of through holes; A control valve installed in the plurality of through holes; And a pressure transmitter installed in the plurality of through holes.

구체적으로, 상기 몸체는, 단면이 원통 형태 또는 다각형 형태이며, 받침대에 의해 상기 엔진의 일부분에 탑재 고정 설치되는 것을 포함할 수 있다.Specifically, the body may have a cylindrical shape or a polygonal shape in cross section and may be fixedly mounted on a part of the engine by a pedestal.

구체적으로, 상기 몸체는, 내주면과 외주면 사이는 단열부가 구비되는 것을 포함할 수 있다.Specifically, the body may include a heat insulating portion between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface.

구체적으로, 상기 단열부는, 진공 또는 단열재로 충진된 것을 포함할 수 있다.Specifically, the heat insulating portion may include one filled with a vacuum or a heat insulating material.

구체적으로, 상기 연결 라인은, 입구에 상기 열교환기와 연결되는 상기 연료 공급라인이 결합되고, 출구에 상기 엔진과 연결되는 상기 연료 공급라인이 결합되는 것을 포함할 수 있다.Specifically, the connection line may include coupling the fuel supply line connected to the heat exchanger at an inlet, and coupling the fuel supply line connected to the engine at an outlet.

구체적으로, 상기 제어 밸브와 상기 압력 트랜스미터는, 상기 복수 개의 관통홀에 교호적으로 설치되는 것을 포함할 수 있다.Specifically, the control valve and the pressure transmitter may be alternately installed in the plurality of through holes.

구체적으로, 상기 펌프는, 상기 LNG 저장탱크로부터 배출되는 LNG를 가압하는 부스팅 펌프; 및 상기 부스팅 펌프로부터 배출되는 상기 LNG를 고압으로 가압하는 고압 펌프를 포함할 수 있다.Specifically, the pump includes: a boosting pump for pressurizing the LNG discharged from the LNG storage tank; And a high-pressure pump that pressurizes the LNG discharged from the boosting pump to a high pressure.

본 발명에 따른 LNG 연료 공급 시스템은, 몸체에 구비된 연결 라인의 입구에 열교환기와 연결되는 연료 공급 라인을 결합시키고, 연결 라인의 출구에 엔진과 연결되는 연료 공급 라인을 결합시키고, 몸체에 구비된 복수 개의 관통홀에 제어 밸브 및 압력 트랜스미터를 교호적으로 설치할 수 있도록 가스 트레인 유닛을 블록 형태로 규격화되도록 별도로 제작할 수 있어, 설치 공수를 절감할 수 있고, 또한 가스 트레인 유닛을 엔진의 일부분에 설치할 수 있어, 공간 효율을 극대화시킬 수 있다.The LNG fuel supply system according to the present invention includes a fuel supply line connected to a heat exchanger at an inlet of a connection line provided in the body, a fuel supply line connected to an engine at an outlet of the connection line, The gas train unit can be separately manufactured so that the control valve and the pressure transmitter can be installed alternately in a plurality of through holes so that the gas train unit can be standardized in a block form. Thus, the number of installation spaces can be reduced and the gas train unit can be installed in a part of the engine So that the space efficiency can be maximized.

도 1은 종래의 LNG 연료 공급 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템에서 가스 트레인 유닛의 확대도이다.1 is a conceptual diagram of a conventional LNG fuel supply system.
2 is a conceptual diagram of an LNG fuel supply system according to an embodiment of the present invention.
3 is an enlarged view of a gas train unit in an LNG fuel supply system according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래의 LNG 연료 공급 시스템의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a conventional LNG fuel supply system.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 LNG 연료 공급 시스템(1)은, LNG 저장탱크(10), 엔진(20), 펌프(30), 열교환기(40), 가스 트레인 유닛(50)을 포함한다. 이때 펌프(30)는 부스팅 펌프(Boosting Pump; 31)와, 고압 펌프(High Pressure Pump; 32)를 포함할 수 있다. 이하 본 명세서에서, LNG는 편의상 액체 상태인 NG(Natural Gas) 뿐만 아니라 초임계 상태 등인 NG를 모두 포괄하는 의미로 사용될 수 있다.1, a conventional LNG fuel supply system 1 includes an LNG storage tank 10, an engine 20, a pump 30, a heat exchanger 40, and a gas train unit 50 do. At this time, the pump 30 may include a boosting pump 31 and a high pressure pump 32. In the present specification, LNG can be used to encompass both NG, which is a liquid state, and NG, which is a supercritical state, for the sake of convenience.

종래의 LNG 연료 공급 시스템(1)은, 부스팅 펌프(31)가 LNG 저장탱크(10)로부터 배출되는 LNG를 수 내지 수십 bar로 가압한 뒤, 고압 펌프(32)가 엔진(20)에서 요구하는 압력(일례로 200bar 내지 400bar)으로 LNG를 가압하여 열교환기(40)에 공급한다. 이후 열교환기(40)는 펌프(30)로부터 공급받은 LNG의 온도를 높여 엔진(20)에 공급되도록 할 수 있다. 이때 엔진(20)에 공급되는 LNG는 200 내지 400bar의 압력을 가지며 30 내지 60도의 온도를 갖는 초임계 상태일 수 있다.The conventional LNG fuel supply system 1 is configured such that the boosting pump 31 pressurizes the LNG discharged from the LNG storage tank 10 to several to several tens of bar and then the high pressure pump 32 The LNG is pressurized by pressure (for example, 200 bar to 400 bar) and supplied to the heat exchanger 40. The heat exchanger 40 can increase the temperature of the LNG supplied from the pump 30 to be supplied to the engine 20. At this time, the LNG supplied to the engine 20 has a pressure of 200 to 400 bar and may be in a supercritical state having a temperature of 30 to 60 degrees.

이때 고압 펌프(32)에는 일정한 유량의 LNG가 공급되어야 하며, 고압 펌프(32)가 요구하는 유량은 NPSHr(Net Positive Suction Head)로 표현된다. 고압 펌프(32)에 일정량의 LNG가 유입되지 않으면 공동현상(Cavitation)이 발생하여 고압 펌프(32)가 파손될 수 있으므로, 고압 펌프(32)의 요구 유량을 만족시키는 것이 매우 중요하다.At this time, a constant flow rate of LNG should be supplied to the high-pressure pump 32, and a flow demanded by the high-pressure pump 32 is represented by NPSHr (Net Positive Suction Head). If a certain amount of LNG is not introduced into the high-pressure pump 32, cavitation may occur and the high-pressure pump 32 may be damaged. Therefore, it is very important to satisfy the required flow rate of the high-pressure pump 32.

따라서 종래에는 고압 펌프(32)의 요구 유량을 지속적으로 만족시키기 위해, 고압 펌프(32)의 전단에 부스팅 펌프(31)를 배치하고, 부스팅 펌프(31)가 LNG 저장탱크(10)로부터 배출되는 LNG를 가압한 후 고압 펌프(32)에 전달하도록 함으로써, 고압 펌프(32)의 파손을 방지하였다.Therefore, in order to continuously satisfy the required flow rate of the high-pressure pump 32, the boosting pump 31 is disposed at the front end of the high-pressure pump 32 and the boosting pump 31 is discharged from the LNG storage tank 10 The LNG is pressurized and then delivered to the high-pressure pump 32, thereby preventing the high-pressure pump 32 from being damaged.

열교환기(40)는, 엔진(20)과 고압 펌프(32) 사이의 연료 공급 라인(21) 상에 마련되며, 고압 펌프(32)로부터 공급되는 LNG를 가열하여 엔진(20)에 공급할 수 있다.The heat exchanger 40 is provided on the fuel supply line 21 between the engine 20 and the high pressure pump 32 and can supply the LNG supplied from the high pressure pump 32 to the engine 20 .

가스 트레인 유닛(50)은, 열교환기(40)와 엔진(20) 사이의 연료 공급 라인(21)에 구비되며, 스탠바이 모드 및 LNG 공급 모드 시 작동되어 엔진(20)에서 요구되는 최적의 LNG를 열교환기(40)로부터 엔진(20)으로 공급할 수 있게 한다. 가스 트레인 유닛(50)은, 복수 개의 제어 밸브(51) 및 복수 개의 압력 트랜스미터(52)를 포함한다.The gas train unit 50 is provided in the fuel supply line 21 between the heat exchanger 40 and the engine 20 and is operated in the standby mode and the LNG supply mode to supply the optimum LNG required in the engine 20 To be supplied from the heat exchanger (40) to the engine (20). The gas train unit (50) includes a plurality of control valves (51) and a plurality of pressure transmitters (52).

그런데 종래의 가스 트레인 유닛(50)은, 엔진(20) 부근의 바닥에 별도로 설치되어 있어, 공간 활용적인 측면에서 비효율적일 뿐만 아니라, 복수 개의 제어밸브(51) 및 복수 개의 압력 트랜스미터(52)를 연료 공급 라인(21)에 직접 설치함으로써, 설치 작업의 어려움과 설치 공수가 과다 소요되는 등의 문제가 있었다.
However, since the conventional gas train unit 50 is separately installed on the floor near the engine 20, it is inefficient in terms of space utilization, and a plurality of control valves 51 and a plurality of pressure transmitters 52 There is a problem that the installation work is difficult and the installation air is excessively installed.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템의 개념도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템에서 가스 트레인 유닛의 확대도이다.FIG. 2 is a conceptual diagram of an LNG fuel supply system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an enlarged view of a gas train unit in an LNG fuel supply system according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료 공급 시스템(2)은, LNG 저장탱크(10), 엔진(20), 펌프(30), 열교환기(40), 가스 트레인 유닛(200)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서 LNG 저장탱크(10), 엔진(20), 펌프(30), 열교환기(40) 등은 종래의 LNG 연료 공급 시스템(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.2 and 3, an LNG fuel supply system 2 according to an embodiment of the present invention includes an LNG storage tank 10, an engine 20, a pump 30, a heat exchanger 40, , And a gas train unit (200). The LNG storage tank 10, the engine 20, the pump 30, the heat exchanger 40 and the like in the embodiment of the present invention have the same reference numerals as those of the conventional LNG fuel supply system 1 But it does not necessarily refer to the same configuration.

LNG 저장탱크(10)는, 엔진(20)에 공급될 LNG를 저장한다. LNG 저장탱크(10)는 LNG를 액체상태로 보관하여야 하는데, 이때 LNG 저장탱크(10)는 압력 탱크 형태를 가질 수 있다. The LNG storage tank 10 stores the LNG to be supplied to the engine 20. The LNG storage tank 10 must store the LNG in a liquid state, and the LNG storage tank 10 may have a pressure tank form.

LNG 저장탱크(10)는, 도시하지 않았지만, 외조 탱크, 내조 탱크, 단열부를 포함할 수 있다.Although not shown, the LNG storage tank 10 may include an outer tank, an inner tank, and a heat insulating portion.

외조 탱크는 LNG 저장탱크(10)의 외벽을 이루는 구조로서, 스틸로 형성될 수 있으며, 단면이 다각형 형태일 수 있다.The outer tank is a structure of the outer wall of the LNG storage tank 10, and may be formed of steel, and may have a polygonal cross section.

내조 탱크는, 외조 탱크의 내부에 구비되며, 서포트(Support)에 의해 외조 탱크의 내부에 지지 설치될 수 있으며, 스테인레스 재질로 형성될 수 있으며, 5bar 내지 10bar(일례로 6bar)의 압력을 견딜 수 있도록 설계될 수 있다.The bath tank is provided inside the bath tank, can be supported inside the bath tank by a support, can be formed of stainless steel, can withstand a pressure of 5 bar to 10 bar (for example, 6 bar) . ≪ / RTI >

단열부는, 내조 탱크와 외조 탱크의 사이에 구비되며 외부 열에너지가 내조 탱크로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 이때 단열부는 진공상태일 수 있다. 단열부를 진공으로 형성함에 따라, LNG 저장탱크(10)는 일반적인 탱크와 비교할 때 높은 압력에 더욱 효율적으로 견뎌낼 수 있다. 일례로 LNG 저장탱크(10)는 진공의 단열부를 통해 5bar 내지 20bar의 압력을 버텨낼 수 있다.
The heat insulating portion is provided between the inner tank and the outer tank and can prevent the external heat energy from being transmitted to the inner tank. At this time, the heat insulating portion may be in a vacuum state. By forming the thermal insulation in a vacuum, the LNG storage tank 10 can withstand higher pressures more efficiently compared to conventional tanks. For example, the LNG storage tank 10 can sustain a pressure of 5 to 20 bar through the vacuum insulation.

엔진(20)은, LNG 저장탱크(10)로부터 공급되는 LNG를 통해 구동되어 추력을 발생시킨다. 이때 엔진(20)은 MEGI 엔진일 수 있고, 이중연료 엔진일 수도 있다. 엔진(20)의 일부분에는 후술할 가스 트레인 유닛(200)이 탑재 설치될 수 있다.The engine 20 is driven through the LNG supplied from the LNG storage tank 10 to generate thrust. At this time, the engine 20 may be a MEGI engine or a dual fuel engine. A gas train unit 200 to be described later may be mounted on a part of the engine 20.

엔진(20)이 이중연료 엔진일 경우, LNG와 오일이 혼합되어 공급되지 않고 LNG 또는 오일이 선택적으로 공급될 수 있다. 이는 연소 온도가 상이한 두 물질이 혼합 공급되는 것을 차단하여, 엔진(20)의 효율이 떨어지는 것을 방지하기 위함이다.When the engine 20 is a dual fuel engine, LNG and oil may be selectively supplied without being mixed with the LNG. This is to prevent the mixture of two materials having different combustion temperatures from being mixed and to prevent the efficiency of the engine 20 from being lowered.

엔진(20)은 LNG의 연소에 의해 실린더(도시하지 않음) 내부의 피스톤(도시하지 않음)이 왕복운동 함에 따라, 피스톤에 연결된 크랭크 축(도시하지 않음)이 회전되고, 크랭크 축에 연결되는 샤프트(도시하지 않음)가 회전될 수 있다. 따라서 엔진(20) 구동 시 최종적으로 샤프트에 연결된 프로펠러(도시하지 않음)가 회전함에 따라, 선체가 전진 또는 후진하게 된다.As the piston 20 (not shown) in the cylinder (not shown) reciprocates due to the combustion of the LNG, the engine 20 rotates the crank shaft (not shown) connected to the piston, (Not shown) can be rotated. Therefore, as the propeller (not shown) connected to the shaft finally rotates when the engine 20 is driven, the hull is moved forward or backward.

물론 본 실시예에서 엔진(20)은 프로펠러를 구동하기 위한 엔진(20)일 수 있으나, 발전을 위한 엔진(20) 또는 기타 동력을 발생시키기 위한 엔진(20)일 수 있다. 즉 본 실시예는 엔진(20)의 종류를 특별히 한정하지 않는다. 다만 엔진(20)은 LNG의 연소에 의해 구동력을 발생시키는 내연기관일 수 있다.Of course, in the present embodiment, the engine 20 may be an engine 20 for driving a propeller, but it may be an engine 20 for generating electricity or an engine 20 for generating other power. That is, the present embodiment does not specifically limit the type of the engine 20. However, the engine 20 may be an internal combustion engine that generates a driving force by combustion of the LNG.

LNG 저장탱크(10)와 엔진(20) 사이에는 LNG를 전달하는 연료 공급 라인(21)이 설치될 수 있고, 연료 공급 라인(21)에는 후술할 펌프(30), 후술할 열교환기(40), 후술할 가스 트레인 유닛(200) 등이 구비되어 LNG가 엔진(20)에 공급되도록 할 수 있다.A fuel supply line 21 for transferring LNG can be installed between the LNG storage tank 10 and the engine 20. A pump 30 to be described later, a heat exchanger 40 to be described later, A gas train unit 200 to be described later, and the like, so that the LNG can be supplied to the engine 20.

이때 연료 공급 라인(21)에는 연료 공급 밸브(부호 도시하지 않음)가 설치되어, 연료 공급 밸브의 개도 조절에 따라 LNG의 공급량이 조절될 수 있다.
At this time, the fuel supply line 21 is provided with a fuel supply valve (not shown) so that the supply amount of the LNG can be adjusted according to the opening degree adjustment of the fuel supply valve.

펌프(30)는, 연료 공급 라인(21) 상에 마련되며, LNG 저장탱크(10)로부터 배출된 LNG를 고압으로 가압한다. 펌프(30)는 부스팅 펌프(31)와 고압 펌프(32)를 포함한다. The pump 30 is provided on the fuel supply line 21 and pressurizes the LNG discharged from the LNG storage tank 10 to a high pressure. The pump 30 includes a boosting pump 31 and a high-pressure pump 32.

부스팅 펌프(31)는, LNG 저장탱크(10)와 고압 펌프(32) 사이의 연료 공급 라인(21) 상에, 또는 LNG 저장탱크(10) 내에 구비될 수 있으며, 고압 펌프(32)에 충분한 양의 LNG가 공급되도록 하여 고압 펌프(32)의 공동현상(cavitation)을 방지한다. 또한 부스팅 펌프(31)는 LNG 저장탱크(10)로부터 LNG를 빼내어서 LNG를 수 내지 수십 bar 이내로 가압할 수 있으며, 부스팅 펌프(31)를 거친 LNG는 1bar 내지 25bar로 가압될 수 있다.The boosting pump 31 may be provided on the fuel supply line 21 between the LNG storage tank 10 and the high pressure pump 32 or in the LNG storage tank 10 and may be sufficient for the high pressure pump 32 So that positive LNG is supplied to prevent cavitation of the high-pressure pump 32. Also, the boosting pump 31 can pressurize the LNG from the LNG storage tank 10 to a pressure of several to several tens of bar, and the LNG through the boosting pump 31 can be pressurized to 1 to 25 bar.

LNG 저장탱크(10)에 저장된 LNG는 액체 상태에 놓여있다. 이때 부스팅 펌프(31)는 LNG 저장탱크(10)로부터 배출되는 LNG를 가압하여 압력 및 온도를 다소 높일 수 있으며, 부스팅 펌프(31)에 의해 가압된 LNG는 여전히 액체 상태일 수 있다.The LNG stored in the LNG storage tank 10 is in a liquid state. At this time, the boosting pump 31 may pressurize the LNG discharged from the LNG storage tank 10 to slightly increase the pressure and the temperature, and the LNG pressurized by the boosting pump 31 may still be in a liquid state.

이러한 부스팅 펌프(31)는, 고압 펌프(32)의 요구 유량을 지속적으로 만족시켜, 고압 펌프(32)가 원활하게 구동될 수 있도록 할 뿐만 아니라 고압 펌프(32)의 파손을 방지할 수 있는 중요한 역할을 한다.The boosting pump 31 continuously satisfies the required flow rate of the high-pressure pump 32 so that the high-pressure pump 32 can be smoothly driven, and also the important It plays a role.

고압 펌프(32)는, 부스팅 펌프(31)로부터 배출된 LNG를 고압으로 가압하여, 엔진(20)에 LNG가 공급되도록 한다. LNG는 LNG 저장탱크(10)로부터 약 10bar 정도의 압력으로 배출된 후 부스팅 펌프(31)에 의해 1차로 가압되는데, 고압 펌프(32)는 부스팅 펌프(31)에 의해 가압된 액체상태의 LNG를 2차로 가압하여, 후술할 열교환기(40)에 공급한다.The high-pressure pump 32 pressurizes the LNG discharged from the boosting pump 31 to a high pressure so that the LNG is supplied to the engine 20. The LNG is discharged from the LNG storage tank 10 at a pressure of about 10 bar and then primarily pressurized by the boosting pump 31. The high pressure pump 32 is supplied with the LNG in the liquid state pressurized by the boosting pump 31 And is supplied to the heat exchanger 40 to be described later.

이때 고압 펌프(32)는 LNG를 엔진(20)에서 요구하는 압력, 예를 들어 200bar 내지 400bar까지 가압하여 엔진(20)에 공급함으로써, 엔진(20)이 LNG를 통해 추력을 생산하도록 할 수 있다.At this time, the high-pressure pump 32 may pressurize the LNG to the engine 20 at a pressure required by the engine 20, for example, 200 to 400 bar, thereby causing the engine 20 to produce thrust through the LNG .

고압 펌프(32)는, 부스팅 펌프(31)로부터 배출되는 액체상태의 LNG를 고압으로 가압하되, LNG가 초임계점(Critical Point)보다 높은 온도 및 높은 압력을 갖는 초임계 상태가 되도록 상변화시킬 수 있다. 이때 초임계 상태인 LNG의 온도는 임계온도보다 상대적으로 높은 -20℃ 이하일 수 있다.The high pressure pump 32 is capable of phase-changing the LNG discharged from the boosting pump 31 to a supercritical state having a higher temperature and a higher pressure than the LNG at a high pressure have. At this time, the temperature of the supercritical LNG may be lower than -20 ° C, which is relatively higher than the critical temperature.

또는 고압 펌프(32)는, 액체 상태의 LNG를 고압으로 가압하여 과냉액체 상태로 변화시킬 수 있다. 여기서 과냉액체 상태의 LNG란 LNG의 압력이 임계압력보다 높고, 온도가 임계온도보다 낮은 상태이다.Or the high-pressure pump 32 can pressurize the LNG in a liquid state to a super-cooled liquid state by pressurizing it with a high pressure. Here, the LNG in the subcooled liquid state is a state in which the pressure of the LNG is higher than the critical pressure and the temperature is lower than the critical temperature.

구체적으로 고압 펌프(32)는, 부스팅 펌프(31)로부터 배출되는 액체상태의 LNG를 200bar 내지 400bar까지 고압으로 가압하되, LNG의 온도가 임계온도보다 낮은 온도가 되도록 하여, LNG를 과냉액체 상태로 상변화시킬 수 있다. 여기서, 과냉액체 상태인 LNG의 온도는, 임계온도보다 상대적으로 낮은 -140℃ 내지 -60℃일 수 있다.
Specifically, the high-pressure pump 32 pressurizes the liquid LNG discharged from the boosting pump 31 to a high pressure of 200 to 400 bar so that the temperature of the LNG becomes lower than the critical temperature, Phase change. Here, the temperature of the LNG in the subcooled liquid state may be -140 캜 to -60 캜, which is relatively lower than the critical temperature.

열교환기(40)는, 펌프(30)와 후술할 가스 트레인 유닛(200) 사이의 연료 공급 라인(21) 상에 마련되며, 펌프(30)로부터 공급되는 LNG를 가열한다. 열교환기(40)에 LNG를 공급하는 펌프(30)는 고압 펌프(32)일 수 있으며, 열교환기(40)는 과냉액체 상태 또는 초임계 상태의 LNG를 고압 펌프(32)에서 배출되는 압력인 200bar 내지 400bar를 유지하면서 가열시켜서, 30도 내지 60도의 초임계 상태의 LNG로 변환한 후 후술할 가스 트레인 유닛(200)을 통해 엔진(20)에 공급할 수 있다.The heat exchanger 40 is provided on the fuel supply line 21 between the pump 30 and a gas train unit 200 to be described later and heats the LNG supplied from the pump 30. The pump 30 for supplying the LNG to the heat exchanger 40 may be the high pressure pump 32 and the heat exchanger 40 may supply the LNG in the supercooled liquid state or the supercritical state to the high pressure pump 32 Heated to 200 to 400 bar, converted into LNG in a supercritical state of 30 to 60 degrees, and then supplied to the engine 20 through the gas train unit 200, which will be described later.

열교환기(40)는 보일러(도시하지 않음)를 통해 공급되는 스팀이나 글리콜 히터(도시하지 않음)로부터 공급되는 글리콜 워터를 이용하여 LNG를 가열하거나, 전기에너지를 이용하여 LNG를 가열할 수 있고, 또는 선박에 구비되어 있는 발전기나 기타 설비 등으로부터 발생되는 폐열을 이용하여 LNG를 가열할 수 있다.
The heat exchanger 40 can heat the LNG using the steam supplied through the boiler (not shown) or the glycol water supplied from the glycol heater (not shown), or use the electric energy to heat the LNG, Or the waste heat generated from a generator or other equipment provided on the ship can be used to heat the LNG.

가스 트레인 유닛(200)은, 열교환기(40)와 엔진(20) 사이의 연료 공급 라인(21)에 구비되되, 엔진(20)의 일부분에 탑재 설치되며, 엔진(20)에서 요구되는 최적의 LNG를 열교환기(40)로부터 엔진(20)으로 공급할 수 있게 한다. 가스 트레인 유닛(200)은, 몸체(210), 연결 라인(220), 관통홀(230), 제어 밸브(240), 압력 트랜스미터(250)를 포함한다.The gas train unit 200 is provided in the fuel supply line 21 between the heat exchanger 40 and the engine 20 and is mounted on a part of the engine 20, Thereby enabling the LNG to be supplied from the heat exchanger 40 to the engine 20. The gas train unit 200 includes a body 210, a connection line 220, a through hole 230, a control valve 240, and a pressure transmitter 250.

몸체(210)는, 후술할 연결 라인(220)을 형성하는 내주면과 후술할 제어 밸브(240) 및 압력 트랜스미터(250)가 설치되는 외주면을 갖도록 제작될 수 있으며, 단면이 원통 형태 또는 다각형 형태일 수 있다. 몸체(210)는, 받침대(211)에 의해 엔진(20)의 일부분에 탑재 고정 설치될 수 있다.The body 210 may be manufactured to have an inner circumferential surface forming a connection line 220 to be described later and an outer circumferential surface on which a control valve 240 and a pressure transmitter 250 to be described later are installed. . The body 210 can be mounted and fixed to a part of the engine 20 by a pedestal 211.

몸체(210)의 내주면과 외주면 사이는 단열부(212)가 구비될 수 있으며, 이때 단열부(212)는 진공 상태 또는 단열재로 충진된 상태일 수 있다. 여기서 단열재는 외부 열에너지가 후술할 연결 라인(220)으로 전달되는 것을 차단할 수 있는 물질로서, 본 발명의 실시예의 경우 일반적으로 사용되고 있는 단열재를 포함할 수 있으므로, 구체적인 종류에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
A heat insulating portion 212 may be provided between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the body 210. The heat insulating portion 212 may be in a vacuum state or filled with a heat insulating material. Here, the heat insulating material is a material that can prevent external heat energy from being transmitted to the connection line 220, which will be described later, and may include a heat insulating material generally used in the embodiment of the present invention. .

연결 라인(220)은, 몸체(210)의 일측면으로부터 타측면까지 관통되도록 형성될 수 있으며, 열교환기(40)로부터 엔진(20)으로 LNG를 공급하는 통로를 제공할 수 있다.The connection line 220 may be formed to penetrate from one side of the body 210 to the other side and may provide a passage for supplying the LNG from the heat exchanger 40 to the engine 20.

연결 라인(220)의 입구(221)에는 열교환기(40)와 연결되는 연료 공급라인(21)이 결합될 수 있으며, 연결 라인(220)의 출구(222)에는 엔진(20)과 연결되는 연료 공급라인(212)이 결합될 수 있다.
A fuel supply line 21 connected to the heat exchanger 40 may be coupled to the inlet 221 of the connection line 220 and a fuel 21 connected to the engine 20 may be connected to the outlet 222 of the connection line 220. [ The supply line 212 may be coupled.

관통홀(230)은, 몸체(210)의 외주면으로부터 내주면까지 관통되도록 형성될 수 있으며, 복수 개가 구비되어 후술할 제어 밸브(240) 및 압력 트랜스미터(250)가 설치될 수 있도록 한다.
The through hole 230 may be formed so as to extend from the outer circumferential surface to the inner circumferential surface of the body 210 and may include a plurality of control valves 240 and a pressure transmitter 250 to be described later.

이를 통해 본 실시예는, 연결 라인(220)과 관통홀(230)이 구비되는 몸체(210)를 블록 형태로 별도로 제작할 수 있고, 제작된 몸체(210)를 열교환기(40)와 엔진(20) 사이의 연료 공급라인(21)에 간편하게 결합시킬 수 있고, 또한 후술할 제어 밸브(240) 및 후술할 압력 트랜스미터(250) 역시 간편하게 설치할 수 있어, 설치 공수를 절감시킬 수 있다.The body 210 having the connection line 220 and the through hole 230 can be separately manufactured in the form of a block and the manufactured body 210 can be connected to the heat exchanger 40 and the engine 20 The control valve 240 and a pressure transmitter 250, which will be described later, can be easily installed, thus reducing the number of installation steps.

더욱이, 몸체(210)를 엔진(20)의 일부분에 설치할 수 있어, 공간 효율을 극대화시킬 수 있다.
Furthermore, since the body 210 can be installed in a part of the engine 20, the space efficiency can be maximized.

제어 밸브(240)는, 복수 개의 관통홀(230) 중에서 적어도 어느 하나에 설치될 수 있으며, 후술할 압력 트랜스미터(250)에 의해 자동적으로 개도 조절될 수 있다.
The control valve 240 may be installed in at least one of the plurality of through holes 230 and may be automatically opened and closed by a pressure transmitter 250 to be described later.

압력 트랜스미터(250)는, 복수 개의 관통홀(230) 중에서 적어도 어느 하나에 설치될 수 있으며, 연결 라인(220) 내부의 LNG 상태를 체크, 예를 들어 압력, 온도, 조성 등을 체크하여, 제어 밸브(240)의 개도가 조절될 수 있도록 한다.The pressure transmitter 250 may be installed in at least one of the plurality of through holes 230 to check the LNG state inside the connection line 220 and check the pressure, So that the opening degree of the valve 240 can be adjusted.

구체적으로 압력 트랜스미터(250)는, 실시간 또는 일정 시간 간격으로 체크한 LNG 상태 값과 엔진(20)에서 요구되는 설정 값을 비교하여 연결 라인(220) 내부의 LNG가 설정 값으로 유지되도록 제어 밸브(240)가 자동적으로 개도 조절될 수 있게 한다. 여기서 설정 값은, 일례로, 200bar 내지 400bar의 압력과 30도 내지 60도의 온도일 수 있다.
Specifically, the pressure transmitter 250 compares the LNG state value checked in real time or at a predetermined time interval with the set value required in the engine 20, so that the LNG in the connection line 220 is maintained at the set value. 240) can be automatically opened and closed. Here, the set value may be, for example, a pressure of 200 to 400 bar and a temperature of 30 to 60 degrees.

상기에서, 제어 밸브(240)가 홀수 번째에 설치되면 압력 트랜스미터(250)는 짝수 번째에, 제어 밸브(240)가 짝수 번째에 설치되면 압력 트랜스미터(250)는 홀수 번째에 설치, 즉 각 압력 트랜스미터(250)에 대응되어 각 제어 밸브(240)가 개도 조절 되도록, 제어 밸브(240)와 압력 트랜스미터(250)는 교호적으로 배치되도록 설치하는 것이 바람직하다.
When the control valve 240 is installed at the odd-numbered position, the pressure transmitter 250 is placed at the even-numbered position. When the control valve 240 is installed at the even-numbered position, the pressure transmitter 250 is installed at the odd- It is preferable that the control valve 240 and the pressure transmitter 250 are disposed alternately so that the respective control valves 240 are adjusted in correspondence with the control valves 250.

이와 같이 본 실시예는, 몸체(210)에 구비된 연결 라인(220)의 입구에 열교환기(40)와 연결되는 연료 공급 라인(21)을 결합시키고, 연결 라인(220)의 출구에 엔진(20)과 연결되는 연료 공급 라인(21)을 결합시키고, 몸체(210)에 구비된 복수 개의 관통홀(230)에 제어 밸브(240) 및 압력 트랜스미터(250)를 교호적으로 설치할 수 있도록 가스 트레인 유닛(200)을 블록 형태로 규격화되도록 별도로 제작할 수 있어, 설치 공수를 절감할 수 있고, 또한 가스 트레인 유닛(200)을 엔진(20)의 일부분에 설치할 수 있어, 공간 효율을 극대화시킬 수 있다.In this embodiment, the fuel supply line 21 connected to the heat exchanger 40 is connected to the inlet of the connection line 220 provided in the body 210, The control valve 240 and the pressure transmitter 250 may be alternately installed in the plurality of through holes 230 provided in the body 210. The control valve 240 and the pressure transmitter 250 may be alternatively installed in the body 210. [ The unit 200 can be separately manufactured so as to be standardized in the form of a block so that the installation number of the unit can be reduced and the gas train unit 200 can be installed in a part of the engine 20 and the space efficiency can be maximized.

이에 따라 본 실시예는, 가스 트레인 유닛이 엔진 부근의 바닥에 별도로 설치되어 있어, 공간 활용적인 측면에서 비효율적일 뿐만 아니라, 복수 개의 제어 밸브 및 복수 개의 압력 트랜스미터를 연료 공급라인에 직접 설치함으로써, 설치 작업의 어려움과 설치 공수가 과다 소요되는 종래 문제를 모두 해결할 수 있다.Thus, in the present embodiment, since the gas train unit is separately provided on the floor near the engine, it is inefficient in terms of space utilization, and a plurality of control valves and a plurality of pressure transmitters are installed directly on the fuel supply line, It is possible to solve both the difficulty of the operation and the conventional problems that the installation air is excessively consumed.

1: 종래의 LNG 연료 공급 시스템 2: 본 발명의 LNG 연료 공급 시스템
10: LNG 저장탱크 20: 엔진
21: 연료 공급 라인 30: 펌프
31: 부스팅 펌프 32: 고압 펌프
40: 열교환기 50, 200: 가스 트레인 유닛
51, 240: 제어 밸브 52, 250: 압력 트랜스미터
210: 몸체 211: 받침대
212: 단열부 220: 연결 라인
221: 입구 222: 출구
230: 관통홀1: conventional LNG fuel supply system 2: LNG fuel supply system of the present invention
10: LNG storage tank 20: Engine
21: fuel supply line 30: pump
31: boosting pump 32: high pressure pump
40: heat exchanger 50, 200: gas train unit
51, 240: control valve 52, 250: pressure transmitter
210: body 211: pedestal
212: insulation part 220: connection line
221: inlet 222: outlet
230: Through hole

Claims (8)

LNG 저장탱크로부터 엔진까지 연결된 연료 공급 라인;
상기 LNG 저장탱크로부터 배출되는 LNG를 가압하는 펌프;
상기 펌프로부터 공급되는 LNG를 가열하여 상기 엔진에 공급하는 열교환기; 및
상기 열교환기와 상기 엔진 사이의 상기 연료 공급 라인에 구비되며, 상기 엔진의 일부분에 탑재 설치되는 가스 트레인 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.A fuel supply line connected from the LNG storage tank to the engine;
A pump for pressurizing the LNG discharged from the LNG storage tank;
A heat exchanger for heating the LNG supplied from the pump and supplying the LNG to the engine; And
And a gas train unit provided in the fuel supply line between the heat exchanger and the engine and mounted on a part of the engine. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 트레인 유닛은,
몸체;
상기 몸체의 일측면으로부터 타측면까지 관통되며, 상기 열교환기로부터 상기 엔진으로 LNG를 공급하는 통로를 제공하는 연결 라인;
상기 몸체의 외주면으로부터 내주면까지 관통되며, 복수 개가 구비되는 관통홀;
상기 복수 개의 관통홀에 설치되는 제어 밸브; 및
상기 복수 개의 관통홀에 설치되는 압력 트랜스미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.The gas turbine engine according to claim 1,
Body;
A connecting line passing from one side of the body to the other side and providing a passage for supplying LNG from the heat exchanger to the engine;
A through hole penetrating from an outer circumferential surface to an inner circumferential surface of the body and having a plurality of through holes;
A control valve installed in the plurality of through holes; And
And a pressure transmitter installed in the plurality of through holes. 제 2 항에 있어서, 상기 몸체는,
단면이 원통 형태 또는 다각형 형태이며, 받침대에 의해 상기 엔진의 일부분에 탑재 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.[3] The apparatus of claim 2,
Characterized in that the cross section is in the form of a cylinder or a polygon and is mounted and fixed to a part of the engine by a pedestal. 제 2 항에 있어서, 상기 몸체는,
내주면과 외주면 사이는 단열부가 구비되는 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.[3] The apparatus of claim 2,
Wherein an insulating portion is provided between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface. 제 4 항에 있어서, 상기 단열부는,
진공 또는 단열재로 충진된 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.The heat exchanger according to claim 4,
Characterized in that it is filled with a vacuum or an insulating material. 제 2 항에 있어서, 상기 연결 라인은,
입구에 상기 열교환기와 연결되는 상기 연료 공급라인이 결합되고, 출구에 상기 엔진과 연결되는 상기 연료 공급라인이 결합되는 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.3. The apparatus of claim 2,
Wherein the fuel supply line connected to the heat exchanger is coupled to the inlet, and the fuel supply line connected to the engine is connected to the outlet. 제 2 항에 있어서, 상기 제어 밸브와 상기 압력 트랜스미터는,
상기 복수 개의 관통홀에 교호적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.The control device according to claim 2, wherein the control valve and the pressure transmitter
Wherein the plurality of through holes are alternately installed in the plurality of through holes. 제 1 항에 있어서, 상기 펌프는,
상기 LNG 저장탱크로부터 배출되는 LNG를 가압하는 부스팅 펌프; 및
상기 부스팅 펌프로부터 배출되는 상기 LNG를 고압으로 가압하는 고압 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 연료 공급 시스템.The pump according to claim 1,
A boosting pump for pressurizing the LNG discharged from the LNG storage tank; And
And a high-pressure pump for pressurizing the LNG discharged from the boosting pump to a high pressure.
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KR20170111968A (en) * 2016-03-30 2017-10-12 주식회사 코밸 1 block type gas valve train
KR20180108156A (en) * 2017-03-24 2018-10-04 주식회사 코밸 MEGI protecting type gas valve train

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