KR20160035568A - A Treatment System of Gas - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가스 처리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a gas treatment 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 several thousand containers. It is made of steel and buoyant to float on the water surface. The thrust generated by rotation of the propeller ≪ / RTI >
이러한 선박은 수요처를 구동함으로써 추력을 발생시키는데, 이때 수요처는 가솔린 또는 디젤을 사용하여 피스톤을 움직여서 피스톤의 왕복운동에 의해 크랭크축이 회전되도록 함으로써, 크랭크축에 연결된 샤프트가 회전되어 프로펠러가 구동되도록 하는 것이 일반적이었다.Such a ship generates thrust by driving a customer. At this time, the customer uses gasoline or diesel to move the piston, and the crankshaft is rotated by the reciprocating movement 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 수요처를 구동하는 LNG 연료공급 방식이 사용되고 있으며, 이와 같이 수요처의 연료로 LNG를 사용하는 방식은 LNG 운반선 외의 다른 선박에도 적용되고 있다.In recent years, however, LNG carriers have been used as fuel for LNG carriers that transport Liquefied Natural Gas (LNG). LNG carriers are used as fuel for LNG carriers, 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 수요처가 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 수요처에 공급하는 기술에 대하여, 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있다.However, the temperature and pressure required to drive demand can differ from the state of the LNG stored in the tank. Therefore, in recent years, research and development have been conducted on technologies for controlling the temperature and pressure of LNG stored in a liquid state and supplying it to customers.
또한 LNG를 액상으로 보관할 때 탱크로 열침투가 발생함에 따라 일부 LNG가 기화되어 증발가스(BOG: Boil off Gas)가 생성되는데, 기존에는 탱크 압력을 낮춰 탱크의 파손 위험을 제거하기 위하여 증발가스를 단순히 외부로 배출 처리하였다. 그러나 최근에는 탱크에서 생성된 증발가스를 재액화시켜 수요처에 공급하는 등의 활용 방안에 대해서도 개발의 필요성이 점차 증대되고 있다.In addition, when LNG is stored in a liquid state, some LNG is vaporized as boiling off gas (BOG) is generated due to heat penetration into the tank. In the past, in order to reduce the tank pressure, And simply discharged to the outside. In recent years, however, the necessity of development has been increasing for applications such as re-liquefaction of evaporation gas generated from the tank and supply to the customer.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 엔진에 공급되는 연료의 열량을 정확하게 파악하여 엔진의 속도가 원하는 대로 제어될 수 있도록 하는 가스 처리 시스템을 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide a gas processing system for accurately grasping the amount of fuel supplied to an engine and controlling the speed of the engine as desired, .
또한 본 발명의 목적은, 증발가스의 압축 시 4, 5단 압축기에서 증발가스로 윤활유가 혼입될 수 있는데, 윤활유의 혼입 전에 열량 계측이 이루어지도록 하거나, 또는 필터로 윤활유를 걸러낸 후 열량 계측이 이루어지도록 하여 열량 계측의 정확도를 보장할 수 있는 가스 처리 시스템을 제공하기 위한 것이다.It is also an object of the present invention to provide a method of controlling the flow rate of a lubricating oil by controlling the amount of lubricating oil to be mixed with the lubricating oil in the fourth or fifth compressor when the evaporating gas is compressed, And to assure the accuracy of the calorimetric measurement.
본 발명의 일 측면에 따른 가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크에서 수요처로 연결되며 상기 액화가스 저장탱크의 증발가스를 압축하여 상기 수요처로 공급하는 복수 개의 압축기가 마련되는 증발가스 공급라인; 및 상기 증발가스의 열량을 계측하는 가스성분 분석모듈을 포함하되, 상기 복수 개의 압축기는, 제1 압축부와, 상기 제1 압축부의 하류에 마련되며 증발가스 압축 시 증발가스로 윤활유 혼입을 발생시키는 제2 압축부로 구성되고, 상기 가스성분 분석모듈은, 상기 증발가스 공급라인에서 상기 제2 압축부 전단에 연결되어 상기 증발가스를 추출하는 연료 추출라인; 및 상기 연료 추출라인에 연결되며 상기 증발가스의 열량을 계측하는 가스성분 분석기를 포함하는 것을 특징으로 한다.A gas processing system according to an aspect of the present invention includes an evaporation gas supply line connected to a customer from a liquefied gas storage tank and provided with a plurality of compressors for compressing the evaporated gas of the liquefied gas storage tank and supplying the condensed gas to the customer; And a gas component analysis module for measuring a calorific value of the evaporation gas, wherein the plurality of compressors comprise: a first compression section; a second compression section provided downstream of the first compression section, Wherein the gas component analysis module comprises: a fuel extraction line connected to a front end of the second compression unit in the evaporation gas supply line to extract the evaporation gas; And a gas component analyzer connected to the fuel extracting line and measuring a calorie of the evaporated gas.
구체적으로, 상기 가스성분 분석모듈은, 상기 연료 추출라인을 통해 추출되는 증발가스를 감압시키는 감압부를 더 포함할 수 있다.Specifically, the gas component analysis module may further include a decompression unit that decompresses the evaporation gas extracted through the fuel extraction line.
구체적으로, 상기 가스성분 분석모듈은, 감압에 의해 냉각되는 상기 증발가스를 가열하는 히팅부를 더 포함할 수 있다.Specifically, the gas component analysis module may further include a heating unit for heating the evaporation gas cooled by the reduced pressure.
구체적으로, 상기 제1 압축부는, 증발가스 압축 시 증발가스로 윤활유 혼입을 발생시키지 않을 수 있다.Specifically, the first compression section may not cause the lubricating oil to be mixed with the evaporation gas during the evaporation gas compression.
구체적으로, 상기 액화가스 저장탱크에 연결되며 액화가스를 가압하는 펌프가 마련되는 액화가스 공급라인; 및 상기 액화가스 공급라인 및 상기 증발가스 공급라인이 합류되며 상기 수요처로 연결되는 가스 공급라인을 더 포함하고, 상기 연료 추출라인은, 상기 증발가스 공급라인에 연결될 수 있다.A liquefied gas supply line connected to the liquefied gas storage tank and provided with a pump for pressurizing the liquefied gas; And a gas supply line to which the liquefied gas supply line and the evaporation gas supply line are joined and connected to the customer, and the fuel extraction line may be connected to the evaporation gas supply line.
본 발명에 따른 가스 처리 시스템은, 선박의 속도 조절을 위해 엔진의 속도를 조절할 때 연료의 열량을 고려하여 효율적인 운항을 구현할 수 있다.The gas processing system according to the present invention can realize efficient operation considering the calorific value of the fuel when the speed of the engine is adjusted to adjust the speed of the ship.
또한 본 발명에 따른 가스 처리 시스템은, 증발가스를 압축하는 압축기에서 윤활유가 혼입될 수 있음을 감안하여, 윤활유가 혼입되기 전의 증발가스의 열량을 측정하거나, 또는 증발가스에 혼입된 윤활유를 제거하고 증발가스의 열량을 측정하여, 연료의 열량을 정확히 파악할 수 있다.Further, in consideration of the fact that the lubricating oil can be mixed in the compressor for compressing the evaporating gas, the gas treating system according to the present invention can measure the calorific value of the evaporating gas before the lubricating oil is mixed or remove the lubricating oil mixed in the evaporating gas By measuring the amount of heat of the evaporation gas, the amount of heat of the fuel can be grasped accurately.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 가스성분 분석모듈의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템에서 연료량을 조절하는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 가스성분 분석모듈의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a gas processing system according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram of a gas component analysis module of a gas processing system according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph of adjusting the fuel quantity in a gas treatment system according to an embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram of a gas processing system according to another embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram of a gas component analysis module of a gas processing system according to another 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.
이하에서 가스는 LPG, LNG, 에탄 등일 수 있으며, 예시적으로 LNG(Liquefied Natural Gas)를 의미할 수 있다. 또한 액화가스는 액상의 LNG를 의미하고 증발가스는 기화된 LNG인 BOG(Boil Off Gas)를 의미할 수 있다.Hereinafter, the gas may be LPG, LNG, ethane, or the like, and may be, for example, LNG (Liquefied Natural Gas). In addition, the liquefied gas means LNG in liquid phase, and the evaporation gas can mean boil off gas (BOG) which is vaporized LNG.
본 발명은 엔진(100) 등의 수요처에서 액화가스 및/또는 증발가스를 소비할 수 있으므로, 액화가스와 증발가스는 연료로 지칭될 수 있다.Since the present invention can consume the liquefied gas and / or the evaporated gas at the places of demand such as the
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 가스성분 분석모듈의 개념도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템에서 연료량을 조절하는 그래프이다.FIG. 1 is a conceptual diagram of a gas processing system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a conceptual diagram of a gas component analysis module of a gas processing system according to an embodiment of the present invention, In the gas treatment system according to the present invention.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 펌프(20, 21), 열교환기(22), 압축기(30), 가스성분 분석모듈(60), 수요처를 포함할 수 있다.1 to 3, a
액화가스 저장탱크(10)는, 액화가스를 저장한다. 액화가스는 약 -160도의 액체 상태로 저장될 수 있다. 다만 액화가스가 자연 기화된 증발가스 역시 액화가스 저장탱크(10)에 저장될 수 있으므로, 액화가스 저장탱크(10)는 액화가스 및/또는 증발가스인 연료를 저장할 수 있다.The liquefied
펌프(20, 21)는, 액화가스 저장탱크(10)의 액화가스를 수요처로 공급한다. 펌프(20, 21)는 1차 펌프(20)와 2차 펌프(21)로 구성될 수 있으며, 1차 펌프(20)는 부스팅 펌프(20, 21)로서 액화가스 저장탱크(10) 내부에 잠겨 있을 수 있고, 액화가스를 1 내지 25bar로 가압해 2차 펌프(21)로 전달할 수 있다.The
2차 펌프(21)는 고압 펌프(20, 21)로서 1차 펌프(20)로부터 전달받은 액화가스를 고압으로 가압할 수 있다. 이때 2차 펌프(21)는 액화가스를 수요처의 요구 압력인 200 내지 400bar로 가압할 수 있다.The
열교환기(22)는, 고압으로 가압된 액화가스를 수요처의 요구 온도인 10 내지 50도까지 가열한다. 이때 열교환기(22)는 글리콜 워터를 열원으로 사용할 수 있고, 액화가스와의 열교환에 의해 냉각된 글리콜 워터는 스팀 등에 의하여 가열된 후 재활용될 수 있다.The
액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 수요처로 전달하기 위해 액화가스 공급라인(23)이 마련된다. 액화가스 공급라인(23)에는 펌프(20, 21), 열교환기(22)가 마련되고, 펌프(20, 21)와 열교환기(22)를 거친 고온 고압의 액화가스는 가스 공급라인(40)을 통해 (증발가스와 함께) 수요처인 엔진(100)으로 전달될 수 있다. A liquefied gas supply line (23) is provided for delivering the liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank (10) to a customer. The liquefied gas supplied to the liquefied
압축기(30)는, 액화가스 저장탱크(10)의 증발가스를 압축한다. 압축기(30)는 복수 개로 마련되어 증발가스를 다단으로 압축할 수 있으며, 압축기(30)는 최종적으로 200 내지 400bar로 증발가스를 압축할 수 있다.The compressor (30) compresses the evaporated gas of the liquefied gas storage tank (10). A plurality of
압축기(30)는 제1 압축부(30a)와 제2 압축부(30b)로 구성될 수 있다. 압축기(30)가 총 5단으로 구성될 경우, 제1 압축부(30a)는 1단 내지 3단을 의미하며, 제2 압축부(30b)는 4단과 5단을 의미할 수 있다.The
제2 압축부(30b)는 비교적 고압인 증발가스를 더욱 고압으로 압축하여야 하는데, 이때 압축기(30) 내부의 실린더에 사용되는 윤활유가 증발가스로 혼입될 수 있다. 반면 제1 압축부(30a)는 제2 압축부(30b)와 달리 고압의 증발가스를 다루는 것이 아니어서, 윤활유가 증발가스로 혼입되지 않을 수 있다.The
윤활유가 연료에 혼합되면 연료의 열량을 계측하는데 문제가 될 수 있다. 따라서 후술하겠으나, 가스성분 분석모듈(60)은 윤활유를 제거한 뒤 연료의 열량을 계측할 수 있다.When the lubricating oil is mixed with the fuel, it may be a problem to measure the amount of heat of the fuel. As will be described later, the gas
액화가스 저장탱크(10)에 저장된 증발가스를 수요처로 전달하기 위해 증발가스 공급라인(31)이 마련된다. 증발가스 공급라인(31)에는 복수 개의 압축기(30)가 직렬로 마련될 수 있으며, 압축기(30)에 의해 고압으로 압축된 증발가스는 가스 공급라인(40)을 통해 (액화가스와 함께) 엔진(100)으로 전달될 수 있다.An evaporation gas supply line (31) is provided for transferring the evaporation gas stored in the liquefied gas storage tank (10) to a customer. A plurality of
가스성분 분석모듈(60)은, 연료의 열량을 계측한다. 연료의 소비로 인해 발생하는 총 열량이 크면 클수록 수요처인 엔진(100)의 속도가 증가할 수 있으므로, 원하는 선속을 내기 위해서는 엔진(100)으로 유입되는 연료의 열량을 파악하여 그에 따라 엔진(100)을 제어할 필요가 있다.The gas
따라서 본 실시예에서 가스성분 분석모듈(60)은, 메인엔진(100)의 상류에 마련될 수 있고, 가스 공급라인(40)에 마련될 수 있다. 가스성분 분석모듈(60)은 대당 2억 이상을 호가하는 고가의 장비이므로, 설치 대수를 줄이는 것이 경제적으로 이득이다. 따라서 본 실시예는 액화가스 공급라인(23)과 증발가스 공급라인(31)이 합류되는 가스 공급라인(40)에 가스성분 분석모듈(60)을 설치하여 연료의 열량을 통합적으로 계측할 수 있다. 즉 가스성분 분석모듈(60)에 의해 열량이 계측되는 물질은 메인엔진(100)에 공급되는 연료(액화가스 및/또는 증발가스)일 수 있다.Therefore, in this embodiment, the gas
가스성분 분석모듈(60)은, 복수 개의 압축기(30)의 하류에서 증발가스 공급라인(31)(가스 공급라인(40))에 연결된 연료 추출라인(61)을 통해 연료를 추출하여 열량을 계측할 수 있다. 그런데 가스성분 분석모듈(60)이 열량을 정확히 측정하기 위해서는 1 내지 10bar의 연료가 필요하므로, 가스성분 분석모듈(60)은 감압부(62)를 포함할 수 있다. 복수 개의 압축기(30)의 하류인 가스 공급라인(40)에서 연료는 200 내지 400bar의 압력을 가지므로, 감압밸브 등인 감압부(62)는 연료를 1 내지 10bar로 감압시킬 수 있다.The gas
이때 줄톰슨 효과에 의하여 연료가 냉각되는데, 열량 계측의 정확도를 높이려면 연료의 온도는 -10 내지 20도인 것이 바람직하다. 따라서 가스성분 분석모듈(60)은 히팅부(63)를 더 포함한다.At this time, the fuel is cooled by the Row Thompson effect. In order to increase the accuracy of the calorimetric measurement, the temperature of the fuel is preferably -10 to 20 degrees. Therefore, the gas
히팅부(63)는 히팅코일일 수 있으며, 감압부(62)에 의해 연료가 감압되는 과정에서 냉각되는 것을 보상하여, 연료의 온도를 열량 계측에 적정한 온도로 높여줄 수 있다. 따라서 감압부(62), 히팅부(63)를 거친 연료는 열량 측정에 적절한 온도 및 압력을 가진다.The
가스성분 분석모듈(60)은 복수 개의 압축기(30)의 하류에서 연료 추출라인(61)을 통해 연료를 추출하여 열량을 계측하게 되는데, 복수 개의 압축기(30) 중 제2 압축부(30b)는 압축 시 증발가스에 윤활유가 혼입되는 것을 발생시킬 수 있고, 윤활유는 열량 계측에 방해될 수 있다.The gas
따라서 가스성분 분석모듈(60)은, 윤활유를 걸러내는 필터(64)를 구비하여, 윤활유가 제거된 연료의 열량을 측정할 수 있다. 이때 필터(64)는 히팅부(63)의 상류 및/또는 하류에 마련될 수 있다.Therefore, the gas
가스성분 분석모듈(60)의 연료 추출라인(61)을 통하여 추출된 연료는, 감압부(62), 필터(64), 히팅부(63)를 거친 뒤, 가스성분 분석기(65)로 공급되어 열량이 측정될 수 있다. 이때 가스성분 분석기(65)에 의해 측정되는 열량은 단위유량별 열량을 의미한다.The fuel extracted through the
수요처는, 액화가스 및/또는 증발가스를 소비하여 에너지를 발생시킨다. 본 발명에서 수요처는 엔진(100)일 수 있고, 수요처는 고압의 연료를 소비하는 ME-GI엔진인 메인엔진(100)과, 저압의 연료를 소비하는 발전용 이종연료엔진인 보조엔진(101)을 포함할 수 있다.The consumer consumes the liquefied gas and / or the evaporated gas to generate energy. In the present invention, the customer may be the
액화가스 공급라인(23)과 증발가스 공급라인(31)은, 메인엔진(100)의 전단에서 가스 공급라인(40)으로 합류될 수 있다. 즉 가스 공급라인(40)에는 액화가스 및/또는 증발가스가 유동할 수 있다.The liquefied
가스 공급라인(40)에는 가스제어부(102)가 마련될 수 있다. 가스제어부(102)는 가스밸브 트레인(GVT: gas valve train)에 해당할 수 있으며, 메인엔진(100)으로 공급되는 연료의 흐름을 제어할 수 있다. 일례로 가스제어부(102)는 연료의 공급 여부를 조절하며, 추가적으로 연료의 공급 유량을 조절할 수 있다. The
메인엔진(100)은 복수 개로 마련될 수 있으며, 가스 공급라인(40)은 가스제어부(102)를 분기점으로 하여 각 메인엔진(100)으로 분기될 수 있다. 이때 가스 공급라인(40)에서 가스제어부(102)의 상류에 가스성분 분석모듈(60)이 마련될 수 있다.The
보조엔진(101)은 메인엔진(100) 대비 상대적으로 저압의 연료를 소비하는 엔진일 수 있으며, 증발가스 공급라인(31)이 보조엔진(101)으로 분기 연결될 수 있다. 이때 보조엔진(101)으로 연결되는 증발가스 공급라인(31)의 분기점은, 다단 압축기(30)의 중간단인 2단 또는 3단 하류일 수 있다.The
가스성분 분석모듈(60)은 메인엔진(100)의 속도를 원하는 대로 제어하기 위해 사용될 수 있다. 메인엔진(100)은 선박의 추진을 위해 프로펠러를 돌리는 엔진(100)일 수 있으며, 메인엔진(100)의 속도가 빨라지면 선속이 빨라질 수 있다.The gas
메인엔진(100)의 속도를 높이기 위해서는 메인엔진(100)에서 소비되는 연료의 총 열량이 커져야 한다. 이때 연료의 총 열량은 가스성분 분석모듈(60)에 의해 측정된 연료의 열량에 연료의 유량을 곱한 값을 통해 유추될 수 있다.In order to increase the speed of the
가스성분 분석모듈(60)에 의해 측정되는 열량이 낮아질 경우, 메인엔진(100)에서 소비해야 하는 연료의 유량이 늘어날 수 있다. 이때 열량의 저하는 연료에서 증발가스의 비율이 높아지는 경우에 일어날 수 있는데, 이는 액화가스 대비 질소 등의 비율이 높은 증발가스는 단위 유량별 열량이 상대적으로 낮기 때문이다.When the amount of heat measured by the gas
반대로 가스성분 분석모듈(60)에 의해 측정되는 열량이 높아질 경우, 메인엔진(100)에서 소비해야 하는 연료의 유량이 줄어들 수 있다. 이는 연료에서 증발가스 대비 액화가스의 비율이 높아진 경우일 수 있다.On the contrary, when the amount of heat measured by the gas
즉 가스성분 분석모듈(60)은 증발가스 및 액화가스가 혼합된 연료의 열량을 계측할 수 있고, 계측되는 열량을 토대로 증발가스의 비율이 어느 정도인지 예측할 수 있다. 또한 열량의 변화에 따라 메인엔진(100)에서 소비해야 하는 연료의 유량이 도출될 수 있다.That is, the gas
특히 선박이 액화가스를 싣고 항해하는 laden voyage의 경우 증발가스의 발생량이 비교적 높으므로 연료에서 증발가스의 비율이 높게 나타난다. 반면 액화가스를 적게 싣고 항해하는 ballast voyage의 경우 증발가스의 발생량이 높지 않으므로 연료에서 증발가스의 비율이 낮게 나타난다. 따라서 laden voyage 때 열량은, ballast voyage의 열량 대비 낮게 나타날 수 있다.Especially, in case of laden voyage in which ships carry liquefied gas, the rate of evaporation gas in fuel is high because the amount of evaporation gas is relatively high. On the other hand, in the case of ballast voyage which is loaded with low liquefied gas, the rate of evaporated gas in the fuel is low because the amount of evaporated gas is not high. Therefore, calories in laden voyage can be lower than calories in ballast voyage.
또한 항해하는 과정에서 연료의 소비로 인해 액화가스의 적재량이 감소함에 따라 증발가스는 점차 질소의 비율이 높아지게 되므로, 증발가스의 열량은 낮아질 수 있다. 반면 액화가스의 열량은 비교적 일정한 값을 유지하므로, 증발가스 및 액화가스가 혼합된 연료의 열량은 항해가 지속됨에 따라 낮아질 수 있다.Also, as the amount of the liquefied gas is reduced due to the consumption of fuel during the navigation, the rate of nitrogen gradually increases, so that the calorific value of the evaporated gas can be lowered. On the other hand, since the calorific value of the liquefied gas is maintained at a relatively constant value, the calorific value of the fuel in which the evaporated gas and the liquefied gas are mixed can be lowered as the voyage continues.
즉 선박의 항해 상황에 따라 연료의 열량은 다양하게 가변될 수 있으므로, 메인엔진(100)은 가변되는 열량에 따라 연료의 소비를 제어할 수 있다. That is, the amount of heat of the fuel can be variously changed according to the navigation situation of the ship, so that the
구체적으로, 가스성분 분석모듈(60)에 의해 측정된 연료의 열량이 낮아졌다고 파악되면, 메인엔진(100)은 연료공급밸브를 조절해 연료의 유량을 늘려서, 총 열량을 확보할 수 있다. 이에 대해서는 도 3을 참고하여 상세히 설명하도록 한다.Specifically, if it is determined that the calorific value of the fuel measured by the gas
도 3을 참고하면, 메인엔진(100)은 가스성분 분석모듈(60)로부터 측정되는 열량을 파악하고, 열량이 낮아졌다고 판단되면 연료량을 늘릴 수 있다. 이때 연료량은 연료분사시간을 조절하여 이루어지는데, 연료분사시간은 연료가 분사되는 총 시간을 직접 조절하는 대신, 연료가 분사되는 회전각도를 조절해 제어될 수 있다.Referring to FIG. 3, the
회전각도는 피스톤과 커넥팅로드로 연결되는 크랭크축의 회전각도를 의미할 수 있다. 크랭크축이 0도, 즉 피스톤이 상사점에 위치할 때 연료의 분사가 시작되는데, 기본적으로 연료의 분사가 정지되는 시점은 크랭크축이 5도 회전되었을 때일 수 있다.The rotation angle may mean the rotation angle of the crankshaft connected to the piston and the connecting rod. The injection of fuel starts when the crankshaft is at 0 degree, that is, when the piston is located at the top dead center. Basically, the timing at which the fuel injection is stopped may be when the crankshaft is rotated 5 degrees.
그런데 연료의 열량이 낮아졌다고 파악되면, 연료의 분사가 정지되는 시점이 지연되어, 크랭크축이 5도 이상으로 회전되었을 때 연료 분사가 정지될 수 있다.However, if it is determined that the amount of heat of the fuel is lowered, the timing at which the fuel injection is stopped is delayed, and the fuel injection may be stopped when the crankshaft is rotated at 5 degrees or more.
다만 엔진(100)의 속도를 높일 경우에는 크랭크축의 회전속도가 빨라지므로, 엔진(100)의 속도를 높이기 전 크랭크축이 0도에서 5도로 회전하는 시간과, 엔진(100)의 속도를 높인 후 크랭크축이 0도에서 10도로 회전하는 시간에 큰 차이가 없을 수 있다. 따라서 다른 조건이 모두 동일할 경우 연료분사시간을 크랭크축의 회전각도에 따라 제어한다면 엔진(100)의 속도가 높아져 크랭크축의 회전속도가 높아지므로, 연료의 분사량이 충분히 늘어나지 못할 수 있다.However, since the rotation speed of the crankshaft is increased when the speed of the
따라서 본 실시예는 엔진(100)의 속도를 높이고자 할 경우 연료의 분사 압력을 높일 수 있다. 즉 크랭크축의 회전속도가 빨라져서 크랭크축이 일정 회전각도에 도달할 때까지의 시간이 충분히 지연되지 못할 경우, 메인엔진(100)은 연료의 압력을 높여서 연료의 분사량을 조절할 수 있다.Therefore, the present embodiment can increase the injection pressure of the fuel when the speed of the
즉 가스성분 분석모듈(60)에 의해 측정된 열량에 따라, 메인엔진(100)은 크랭크축의 회전각도를 통해 연료분사시간을 조절하면서 연료의 분사 압력을 조절함으로써, 총 열량이 원하는 만큼 확보되도록 할 수 있다. 특히 앞서 설명한 바와 같이, laden voyage 때는 ballast voyage 대비 연료 내 증발가스의 비율이 높아 연료의 열량이 낮을 수 있는바, 메인엔진(100)은 연료분사시간 및 폭발압력을 높일 수 있다.That is, according to the amount of heat measured by the gas
물론 이러한 제어들은 메인엔진(100)에 포함되는 제어부(도시하지 않음)에 의하여 구현될 수 있다.Of course, these controls may be implemented by a control unit (not shown) included in the
이러한 메인엔진(100)의 제어를 살펴볼 때, 본 발명은 유량계(50a, 50b)를 사용하지 않을 수 있다. 메인엔진(100)에 공급되는 연료의 유량은 메인엔진(100)의 연료분사밸브에 의해 능동적으로 조절되는 것이므로, 유량계(50a, 50b)로 증발가스 및/또는 액화가스의 유량을 측정한다 해서 측정된 유량이 메인엔진(100)에 의해 모두 소비되는 것은 아니기 때문이다.In view of the control of the
즉 메인엔진(100)은 가스성분 분석모듈(60)에 따라 열량을 파악하고, 그에 따라 연료분사밸브를 조절하여 연료분사시간이나 압력을 제어하므로, 메인엔진(100)으로 유입되는 연료의 유량은 메인엔진(100)이 자동적으로 파악할 수 있다.That is, the
물론 본 발명은 액화가스의 유량을 측정하는 유량계(50a)나 증발가스의 유량을 측정하는 유량계(50b) 등을 둘 수 있고, 이 경우 메인엔진(100)으로 유입되기 전 연료의 총 열량이 산출될 수 있다. 다만 총 열량은 단지 참고를 위해 사용될 수 있다.Of course, the present invention may include a
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 가스성분 분석모듈의 개념도이다.FIG. 4 is a conceptual view of a gas processing system according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a conceptual diagram of a gas component analysis module of a gas processing system according to another embodiment of the present invention.
도 4 및 도 5를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 가스성분 분석모듈(60)의 설치 위치가 일 실시예와 상이할 수 있다.Referring to FIGS. 4 and 5, in the
가스성분 분석모듈(60)은, 제2 압축부(30b)의 전단(제1 압축부(30a)와 제2 압축부(30b) 사이, 또는 제1 압축부(30a)를 구성하는 압축기(30)들 사이 등) 사이에서 증발가스의 열량을 계측할 수 있다. 제2 압축부(30b)의 전단이라 함은, 윤활유가 혼입되기 전의 상태를 의미한다.The gas
즉 본 실시예에서 가스성분 분석모듈(60)은, 윤활유가 혼입되기 전의 증발가스를 연료 추출라인(61)으로 추출하여 가스성분 분석기(65)로 증발가스의 열량을 파악할 수 있다. That is, in this embodiment, the gas
다만 본 실시예는 액화가스의 열량 측정은 생략하고 증발가스의 열량만 측정할 수 있다. 증발가스는 액화가스 저장탱크(10) 내의 액화가스 유량에 따라 질소 등의 성분 비율이 달라지면서 열량이 가변될 수 있다. 그러나 액화가스는 성분이 비교적 일정하게 유지될 수 있으므로, 액화가스의 열량은 일정값(일정범위)으로 유지됨을 가정하고, 연료의 열량 변경은 증발가스의 열량 변경에 전적으로 의존하는 것으로 보고 메인엔진(100)의 제어가 이루어질 수 있다.In this embodiment, however, the calorific value of the liquefied gas can be omitted and only the calorific value of the evaporated gas can be measured. The amount of the evaporation gas can be varied depending on the flow rate of the liquefied gas in the liquefied
또한 본 실시예의 가스성분 분석모듈(60)은, 감압부(62)가 생략 또는 축소될 수 있다. 일 실시예의 가스성분 분석모듈(60)이 추출하는 연료는 200 내지 400bar이지만, 본 실시예의 가스성분 분석모듈(60)이 추출하는 연료는 10 내지 50bar일 수 있기 때문이다.Further, in the gas
즉 본 실시예의 연료 추출라인(61)은 제2 압축부(30b)의 상류에서 증발가스 공급라인(31)에 연결되는 반면, 일 실시예의 연료 추출라인(61)은 제2 압축부(30b)의 하류에서 가스 공급라인(40)에 연결되므로, 일 실시예의 가스성분 분석모듈(60)와 본 실시예에서 가스성분 분석모듈(60)이 계측하는 증발가스(연료)의 압력은, 제2 압축부(30b)의 압축비만큼 차이가 날 수 있다.The
또한 본 실시예의 가스성분 분석모듈(60)은, 감압부(62)를 생략 또는 축소하게 됨에 따라, 히팅부(63) 역시 생략 또는 축소될 수 있으며, 증발가스에 윤활유가 섞일 우려가 없는 바 필터(64)가 생략될 수 있다. 즉 본 실시예는 가스성분 분석모듈(60)의 크기가 축소될 수 있다.In addition, the gas
1: 가스 처리 시스템
10: 액화가스 저장탱크
20: 1차 펌프
21: 2차 펌프
22: 열교환기
23: 액화가스 공급라인
30: 압축기
30a: 제1 압축부
30b: 제2 압축부
31: 증발가스 공급라인
40: 가스 공급라인
50a, 50b: 유량계
60: 가스성분 분석모듈
61: 연료 추출라인
62: 감압부
63: 히팅부
64: 필터
65: 가스성분 분석기
100: 메인엔진
101: 보조엔진
102: 가스제어부1: Gas treatment system 10: Liquefied gas storage tank
20: primary pump 21: secondary pump
22: heat exchanger 23: liquefied gas supply line
30:
30b: second compression section 31: evaporation gas supply line
40:
60: Gas component analysis module 61: Fuel extraction line
62: pressure reducing portion 63: heating portion
64: Filter 65: Gas component analyzer
100: main engine 101: auxiliary engine
102:
Claims (5)
상기 증발가스의 열량을 계측하는 가스성분 분석모듈을 포함하되,
상기 복수 개의 압축기는,
제1 압축부와, 상기 제1 압축부의 하류에 마련되며 증발가스 압축 시 증발가스로 윤활유 혼입을 발생시키는 제2 압축부로 구성되고,
상기 가스성분 분석모듈은,
상기 증발가스 공급라인에서 상기 제2 압축부의 전단에 연결되어 상기 증발가스를 추출하는 연료 추출라인; 및
상기 연료 추출라인에 연결되며 상기 증발가스의 열량을 계측하는 가스성분 분석기를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.An evaporation gas supply line connected to a customer from a liquefied gas storage tank and provided with a plurality of compressors for compressing the evaporated gas of the liquefied gas storage tank and supplying the condensed gas to the customer; And
And a gas component analyzing module for measuring a calorific value of the evaporated gas,
Wherein the plurality of compressors comprise:
And a second compression unit provided downstream of the first compression unit and generating mixing of lubricating oil with an evaporation gas during evaporation gas compression,
Wherein the gas component analysis module comprises:
A fuel extraction line connected to a front end of the second compression unit in the evaporation gas supply line to extract the evaporation gas; And
And a gas component analyzer connected to the fuel extracting line for measuring a calorific value of the evaporated gas.
상기 연료 추출라인을 통해 추출되는 증발가스를 감압시키는 감압부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The gas analyzer according to claim 1,
Further comprising a depressurization portion for depressurizing the evaporation gas extracted through the fuel extraction line.
감압에 의해 냉각되는 상기 증발가스를 가열하는 히팅부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The gas analyzer according to claim 2,
Further comprising a heating unit for heating the evaporation gas cooled by the decompression.
증발가스 압축 시 증발가스로 윤활유 혼입을 발생시키지 않는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.2. The apparatus according to claim 1,
And does not cause the mixing of the lubricating oil with the evaporating gas when the evaporating gas is compressed.
상기 액화가스 저장탱크에 연결되며 액화가스를 가압하는 펌프가 마련되는 액화가스 공급라인; 및
상기 액화가스 공급라인 및 상기 증발가스 공급라인이 합류되며 상기 수요처로 연결되는 가스 공급라인을 더 포함하고,
상기 연료 추출라인은, 상기 증발가스 공급라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
The method according to claim 1,
A liquefied gas supply line connected to the liquefied gas storage tank and provided with a pump for pressurizing the liquefied gas; And
Further comprising a gas supply line which joins the liquefied gas supply line and the evaporation gas supply line and is connected to the customer,
Wherein the fuel extraction line is connected to the evaporation gas supply line.
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