KR20160074789A - 연료가스 공급시스템 - Google Patents

연료가스 공급시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20160074789A
KR20160074789A KR1020140183094A KR20140183094A KR20160074789A KR 20160074789 A KR20160074789 A KR 20160074789A KR 1020140183094 A KR1020140183094 A KR 1020140183094A KR 20140183094 A KR20140183094 A KR 20140183094A KR 20160074789 A KR20160074789 A KR 20160074789A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
methane
liquefied
engine
fuel gas
Prior art date
Application number
KR1020140183094A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102189758B1 (ko
Inventor
황예림
강호숙
윤호병
이원두
이종철
Original Assignee
삼성중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성중공업 주식회사 filed Critical 삼성중공업 주식회사
Priority to KR1020140183094A priority Critical patent/KR102189758B1/ko
Publication of KR20160074789A publication Critical patent/KR20160074789A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102189758B1 publication Critical patent/KR102189758B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/02—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
    • B63B25/08—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
    • B63B25/12—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed
    • B63B25/16—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed heat-insulated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/38—Apparatus or methods specially adapted for use on marine vessels, for handling power plant or unit liquids, e.g. lubricants, coolants, fuels or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D33/00—Controlling delivery of fuel or combustion-air, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C7/00—Methods or apparatus for discharging liquefied, solidified, or compressed gases from pressure vessels, not covered by another subclass
    • F17C7/02—Discharging liquefied gases
    • F17C7/04—Discharging liquefied gases with change of state, e.g. vaporisation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

연료가스 공급시스템이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 액화가스 및 증발가스로 이루어지는 연료가스를 수용하는 저장탱크, 저장탱크의 액화가스를 엔진으로 공급하는 액화가스 공급라인, 저장탱크의 증발가스를 엔진으로 공급하는 증발가스 공급라인 및 엔진이 요구하는 연료가스의 조건 메탄가에 맞추어 연료가스를 공급할 수 있도록 연료가스의 메탄가를 조절하는 메탄가 조절부를 포함하여 제공될 수 있다.

Description

연료가스 공급시스템{FUEL GAS SUPPLYING SYSTEM}
본 발명은 연료가스 공급시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박의 엔진이 요구하는 연료가스의 조건 메탄가(Methane number)에 맞추어 연료가스를 효과적으로 공급할 수 있는 선박용 연료가스 공급시스템에 관한 것이다.
온실가스 및 각종 대기오염 물질의 배출에 대한 국제해사기구(IMO)의 규제가 강화됨에 따라 조선 및 해운업계에서는 기존 연료인 중유, 디젤유의 이용을 대신하여, 청정 에너지원인 천연가스를 선박의 연료가스로 이용하는 경우가 많아지고 있다.
연료가스 중에서 널리 이용되고 중요한 자원으로 여겨지는 천연가스(Natural Gas)는 메탄(methane)을 주성분으로 하며, 통상적으로 저장 및 수송의 용이성을 위해 천연가스를 약 섭씨 -162도로 냉각해 그 부피를 1/600로 줄인 무색 투명한 초저온 액체인 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)로 상변화하여 관리 및 운용를 수행하고 있다.
이러한 액화천연가스는 선체에 단열 처리되어 설치되는 저장탱크에 수용되어 저장 및 수송되며, 선박의 엔진은 액화천연가스 또는 증발가스(Boiled Off Gas) 등을 연료가스로 공급받아 구동된다. 여기서 증발가스는 저장탱크 내부에 수용된 액화천연가스가 자연적으로 기화하여 발생되는 자연증발가스 및 강제적으로 기화하여 발생되는 강제증발가스를 포함한다. 액화천연가스 또는 증발가스는 압축 및 기화 등의 처리과정을 거쳐 엔진이 요구하는 조건에 맞추어 공급된다.
한편 오늘날에는 선박의 추진용 또는 선박의 발전용으로 DFDE 엔진 등과 같은 이종연료 엔진이 널리 이용되고 있으며, 특히 최근에는 중압의 연료가스로 연소가 가능한 X-DF 엔진이 개발되어 이용되고 있다.
천연가스는 메탄 외에도 에탄(Ethane), 프로판(Propane), 부탄(Butane) 등을 포함하며, 생산지에 따라 조성이 달라지는데 액화천연가스 또는 기화된 증발가스를 X-DF 엔진 등에 연료가스로서 공급하기 위해서는 엔진에서 요구하는 메탄가(methane number)의 조건에 맞추어 공급해야 한다. 엔진으로 공급되는 연료가스가 적정 메탄가보다 낮은 경우에는 엔진의 피스톤이 상사점에 도달하기 이전에 폭발 및 연소가 이루어져 엔진 피스톤의 마모, 엔진 효율 저하, 노킹(Knocking) 등의 문제가 야기될 수 있으며, 엔진이 요구하는 적정 메탄가에 맞추어 연료가스를 공급해야 엔진이 정상적인 출력을 낼 수 있기 때문이다.
한편 메탄의 끓는 점은 섭씨 -161.5도로써, 천연가스의 기타 성분인 에탄(끓는 점 섭씨 -89도), 프로판(끓는 점 섭씨 -45도) 등에 비해 낮다. 이에 따라 저장탱크 내부에서 자연적으로 기화되는 자연증발가스는 높은 메탄가를 가지게 되고, 저장탱크에 액화천연가스를 가득 실은 만선항해(Laden Voyage) 시에는 자연증발가스 발생량이 많으므로 엔진이 요구하는 적정 메탄가를 용이하게 맞출 수 있다.
그러나 액화천연가스를 하역한 이후 등 저장탱크에 액화천연가스가 많이 수용되지 않은 공선항해(Ballast Voyage) 시에는 자연증발가스 발생량이 대폭 감소하므로 엔진이 요구하는 적정 메탄가를 맞추기 어려운 문제점이 있으며, 이에 따라 공선항해 시에도 엔진에 공급되는 연료가스의 메탄가를 엔진이 요구하는 수준으로 맞추어 공급할 수 있는 방안이 요구된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0035223호(2010. 04. 05. 공개)
본 발명의 실시 예는 엔진에 공급되는 연료가스의 메탄가를 효과적으로 조절할 수 있는 연료가스 공급시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예는 증발가스를 효과적으로 처리 또는 이용할 수 있는 연료가스 공급시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예는 단순한 구조로서 효율적인 운용을 도모할 수 있는 연료가스 공급시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예는 엔진의 효율을 향상시키고 엔진에 가해지는 부하를 최소화할 수 있는 연료가스 공급시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스 및 증발가스로 이루어지는 연료가스를 수용하는 저장탱크, 상기 저장탱크의 액화가스를 엔진으로 공급하는 액화가스 공급라인, 상기 저장탱크의 증발가스를 상기 엔진으로 공급하는 증발가스 공급라인 및 상기 엔진이 요구하는 연료가스의 조건 메탄가에 맞추어 연료가스를 공급할 수 있도록 상기 연료가스의 메탄가를 조절하는 메탄가 조절부를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 메탄가 조절부는 상기 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 마련되며 상기 액화가스 공급라인과 연결되는 메탄가 조절라인, 상기 메탄가 조절라인으로 공급되는 증발가스를 액화시키는 재액화장치 및 상기 액화된 증발가스를 저장하는 버퍼탱크를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 메탄가 조절부는 상기 버퍼탱크 내에 액화된 증발가스의 상기 액화가스 공급라인으로의 공급량을 조절하는 공급조절장치를 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 공급조절장치는 상기 버퍼탱크의 출구에 마련되는 개폐밸브 및 상기 엔진으로 공급되는 연료가스의 메탄가를 분석하는 가스 애널라이져를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 가스 애널라이져로부터 분석된 메탄가를 이용하여 상기 개폐밸브의 작동을 조절하는 제어부를 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 메탄가 조절부는 상기 메탄가 조절라인을 통과하는 증발가스와 상기 액화가스 공급라인을 통과하는 액화천연가스를 상호 열교환하는 열교환기를 포함하여 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 엔진에 공급되는 연료가스의 메탄가를 엔진이 요구하는 적정 수준으로 효과적으로 조절하여 공급할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 엔진의 효율을 향상시키고 엔진의 노킹, 피스톤의 마모 등 엔진에 가해지는 부하를 최소화하여 엔진의 내구성 및 수명을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 액화천연가스를 수용하는 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 효과적으로 처리 또는 이용할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 단순한 구조로서 효율적인 운용을 도모할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 변형된 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템을 나타내는 개념도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템(100)을 나타내는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템(100)은 저장탱크(110), 저장탱크(110)의 액화천연가스를 엔진(10)으로 공급하는 액화가스 공급라인(120), 저장탱크(110)의 증발가스를 엔진(10)으로 공급하는 증발가스 공급라인(130) 및 엔진(10)으로 공급되는 연료가스의 메탄가를 조절하는 메탄가 조절부를 포함할 수 있다.
저장탱크(110)는 액화천연가스를 수용 또는 저장하도록 마련된다. 저장탱크(110)는 외부의 열 침입에 의한 액화천연가스의 기화를 최소화할 수 있도록 단열 처리된 멤브레인 타입의 화물창으로 마련될 수 있다. 저장탱크(110)는 천연가스의 생산지 등으로부터 액화천연가스를 공급받아 수용 또는 저장하여 목적지에 이르러 하역하기까지 액화천연가스 및 증발가스를 안정적으로 보관하되 후술하는 바와 같이 선박의 추진용 엔진 또는 선박의 발전용 엔진 등의 연료가스로 이용되도록 마련될 수 있다.
저장탱크(110)는 일반적으로 단열 처리되어 설치되나, 외부의 열 침입을 완전히 차단하는 것은 실질적으로 어려우므로, 저장탱크(110) 내부에는 액화천연가스가 자연적으로 기화하여 발생하는 증발가스가 존재하게 된다. 이러한 증발가스는 저장탱크(110)의 내부압력을 상승시켜 저장탱크(110)의 변형 및 폭발 등의 위험을 잠재하고 있으므로 증발가스를 저장탱크(110)로부터 제거할 필요성이 있다. 이에 따라 저장탱크(110) 내부에 발생된 증발가스는 본 발명의 실시 예와 같이 증발가스 공급라인(130)에 의해 엔진(10)의 연료가스로 이용될 수 있으며, 도면에는 도시하지 않았으나 저장탱크(110)의 상부에 마련되는 벤트마스트(미도시) 또는 GCU(Gas Combustion Unit, 미도시)로 공급하여 증발가스를 처리 또는 소모시킬 수도 있다.
엔진(10)은 저장탱크(110)에 수용된 액화천연가스 및 증발가스 등의 연료가스를 공급받아 선박의 추진력을 발생시키거나 선박의 내부 설비 등의 발전용 전원을 발생시킬 수 있다. 일 예로 엔진(10)은 저압의 연료가스로 출력을 발생시킬 수 있는 DFDE 엔진이나, 중압의 연료가스로 출력을 발생시킬 수 있는 X-DF 엔진 등이 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 연료가스의 메탄가에 영향을 받는 엔진이라면 다양한 엔진으로 이루어지는 경우를 모두 포함한다.
엔진(10)에 공급되는 연료가스가 천연가스인 경우에, 연료가스의 메탄가(Methane number)를 엔진(10)이 요구하는 조건 메탄가로 맞추어 공급해 주어야 한다. 천연가스는 주성분이 메탄(Methane)으로서, 메탄 외에도 에탄(Ethane), 프로판(Propane), 부탄(Butane) 등을 포함하는데 엔진(10)이 요구하는 조건 메탄가에 맞추어 연료가스를 공급해야 노킹(Knocking), 엔진 효율 저하, 엔진 피스톤의 마모를 방지할 수 있으며, 엔진(10)이 정상적인 출력을 발휘할 수 있기 때문이다.
액화가스 공급라인(120)은 저장탱크(110)에 수용 또는 저장된 액화천연가스를 엔진(10)에 연료가스로서 공급하도록 마련된다. 액화가스 공급라인(120)은 그 일단이 저장탱크(110)의 내부에 연결되어 마련되고, 타단은 후술하는 증발가스 공급라인(130)과 합류하여 엔진(10)에 연결되어 마련된다. 액화가스 공급라인(120)의 일단은 저장탱크(110) 내부의 하측에 배치될 수 있으며, 액화천연가스를 엔진(10) 측으로 공급하기 위해 송출펌프(123)가 마련될 수 있다. 이와는 달리, 송출펌프(123) 대신 저장탱크(110)에 압력생성장치(Pressure Build-up Unit, PBU)가 설치되어 저장탱크(110) 내부압력을 상승시켜 액화천연가스를 액화가스 공급라인(120)으로 공급하도록 마련될 수도 있다.
액화가스 공급라인(120) 상에는 액화천연가스 및 후술하는 메탄가 조절라인(140)을 통해 공급된 재액화된 증발가스를 엔진(10)이 요구하는 조건에 맞추어 처리할 수 있도록 액화천연가스 및 재액화된 증발가스를 가압시키는 가압펌프(121) 및 가압된 연료가스를 기화시키는 기화기(122) 등을 구비할 수 있다.
증발가스 공급라인(130)은 저장탱크(110)에 발생된 증발가스를 엔진(10)에 연료가스로서 공급하도록 마련된다. 증발가스 공급라인(130)은 그 일단이 저장탱크(110)의 내부에 연결되어 마련되고, 타단은 액화가스 공급라인(120)과 합류하여 엔진(10)에 연결되어 마련된다. 증발가스 공급라인(130)의 일단은 저장탱크(110) 내부의 상측에 배치될 수 있으며, 증발가스를 엔진(10)이 요구하는 조건에 맞추어 처리할 수 있도록 압축부(131)를 구비할 수 있다.
압축부(131)는 증발가스를 압축하는 하나 이상의 컴프레서(131a)와 압축되면서 가열된 증발가스를 냉각시키는 하나 이상의 쿨러(131b)를 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2에서는 2개의 컴프레서(131a)와 2개의 쿨러(131b)를 포함하는 다단 압축기의 경우로 도시되어 있으나, 컴프레서(131a)와 쿨러(131b)의 수는 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
한편 액화천연가스의 주성분인 메탄의 끓는 점은 섭씨 -161.5도로써, 천연가스의 기타 성분인 에탄(끓는 점 섭씨 -89도), 프로판(끓는 점 섭씨 -45도) 등에 비해 낮다. 따라서 저장탱크(110) 내부에서 액화천연가스가 자연적으로 기화되는 증발가스에는 상대적으로 메탄의 함유량이 많아지게 되고 이로써, 증발가스는 높은 메탄가를 가진다. 이에 따라 저장탱크(110)에 액화천연가스를 가득 실은 만선항해(Laden Voyage) 시에는 자연적으로 발생하는 증발가스의 발생량도 많아지므로 엔진(10)이 요구하는 적정 메탄가를 용이하게 맞출 수 있다.
그러나 반대로 저장탱크(110) 내부의 액화천연가스를 모두 소비한 이후 또는 하역한 이후인 공선항해(Ballast Voyage) 시에는 저장탱크(110) 내부에 액화천연가스의 저장량이 적으므로 자연적으로 발생하는 증발가스의 발생량 역시 감소하므로 연료가스의 메탄가가 감소하여 엔진(10)이 요구하는 적정 메탄가를 맞추기 어려운 문제점이 있다.
본 실시 예에서 설명하는 만선항해 및 공선항해는 각각 저장탱크(110)에 액화천연가스의 수용량에 기인하는 의미와 더불어, 별도의 장치 없이 액화천연가스와 증발가스를 혼합하여 엔진(10)에 공급하더라도 연료가스의 메탄가를 엔진(10)이 요구하는 조건 메탄가로 용이하게 맞출 수 있는 상태와, 별도의 장치 없이 액화천연가스와 증발가스를 엔진(10)에 공급할 경우 연료가스의 메탄가가 엔진(10)이 요구하는 조건 메탄가보다 낮은 경우를 각각 포함하는 포괄적인 개념으로 보아야 한다.
메탄가 조절부는 증발가스 공급라인으로 분기되어 마련되는 메탄가 조절라인(140), 메탄가 조절라인(140)으로 공급된 증발가스를 재액화시키는 재액화장치(141), 재액화장치(141)에 의해 재액화된 증발가스를 저장하는 버퍼탱크(142), 버퍼탱크(142)에 저장된 재액화된 증발가스의 액화가스 공급라인(120)으로의 공급을 조절하는 공급조절장치(143)를 포함할 수 있다.
메탄가 조절라인(140)은 증발가스 공급라인(130)의 압축부(131) 전단과 액화가스 공급라인(120)의 가압펌프(121) 전단 사이를 연결하도록 마련될 수 있다. 메탄가 조절라인(140)의 입구 측은 증발가스 공급라인(130)으로부터 분기되어 마련되어, 증발가스 공급라인(130)을 통과하는 증발가스의 일부를 후술하는 재액화장치(141)로 공급할 수 있다.
재액화장치(141)는 메탄가 조절라인(140)으로 공급되는 증발가스를 재액화시키도록 메탄가 조절라인(140) 상에 마련된다. 재액화장치(141)는 쿨러 등의 냉각장치 또는 냉매를 이용하는 냉매라인으로 이루어질 수 있다. 또한 저장탱크(110)로부터 공급되는 액화천연가스와 열교환하는 열교환기(241)로 이루어질 수도 있다. 이에 대해서는 도 2를 참조하여 후술하도록 한다.
버퍼탱크(142)는 재액화장치(141)를 통과하여 재액화된 증발가스를 저장하도록 메탄가 조절라인(140) 상의 재액화장치(141)의 후단에 마련될 수 있다. 재액화장치(141) 및 버퍼탱크(142)는 만선항해 시 발생하는 상대적으로 높은 메탄가의 증발가스를 재액화 및 저장하고, 공선항해 시 연료가스의 메탄가가 낮은 경우에 재액화된 증발가스를 액화가스 공급라인(120)으로 공급하여 연료가스의 메탄가를 상승시키도록 한다.
공급조절장치(143)는 메탄가 조절라인(140)에 마련되는 개폐밸브(143a) 및 액화가스 공급라인(120)을 통과하는 액화천연가스의 메탄가를 분석하는 가스 애널라이져(143b)를 포함할 수 있다. 공급조절장치(143)는 메탄가 조절라인(140)을 통과하여 액화가스 공급라인(120)으로 공급되는 재액화된 증발가스의 공급량을 조절하도록 메탄가 조절라인(140)과 액화가스 공급라인(120)이 합류하는 지점에 마련될 수 있다.
개폐밸브(143a)는 버퍼탱크(142)의 출구 측 메탄가 조절라인(140)에 마련되어, 버퍼탱크(142)로부터 송출되어 액화가스 공급라인(120)으로 공급되는 재액화된 증발가스의 공급량을 조절할 수 있다. 개폐밸브(143a)는 작업자에 의해 수동적으로 개폐 작동되거나 후술하는 제어부(미도시)에 의해 자동적으로 개폐 작동되어 액화가스 공급라인(120)으로 공급되는 재액화된 증발가스의 유량을 제어할 수 있다.
구체적으로 만선항해 시에는 저장탱크(110)의 증발가스 발생량이 증가함에 따라 엔진(10)에 공급되는 연료가스의 메탄가를 엔진(10)이 요구하는 조건 메탄가로 용이하게 맞출 수 있음과 동시에, 엔진(10)에 공급되는 증발가스 외의 저장 가능한 여유분이 발생하게 된다. 따라서 만선항해 시에는 개폐밸브(143a)를 폐쇄하고, 상대적으로 높은 메탄가를 갖는 증발가스를 재액화장치(141)를 이용해 재액화시킨 후 버퍼탱크(142)에 저장하도록 한다. 또한 공선항해 시에는 개폐밸브(143a)를 개방하여 버퍼탱크(142)에 저장된 상대적으로 높은 메탄가를 갖는 재액화된 증발가스를 액화가스 공급라인(120)으로 공급함으로써, 엔진(10)으로 공급되는 연료가스의 메탄가를 조절할 수 있다.
가스 애널라이져(143b)는 엔진(10)으로 공급되는 액화천연가스의 메탄가를 분석하도록 마련된다. 가스 애널라이져(143b)는 액화천연가스의 메탄 함유량을 분석할 수 있도록 메탄 검지기로 이루어질 수 있다. 도 1 및 도 2에서는 가스 애널라이져(143b)가 액화가스 공급라인 및 메탄가 조절라인(140)이 합류하는 지점에 설치된 것으로 도시되어 있으나, 정확한 분석을 위해 엔진(10)으로 공급되기 직전의 액화가스 공급라인 상에 마련될 수도 있다. 가스 애널라이져(143b)는 연료가스의 메탄가를 일정 주기로 또는 연속적으로 분석하여 메탄가 데이터를 선박의 탑승자 또는 제어부(미도시)로 송출할 수 있다.
제어부(미도시)는 개폐밸브(143a)의 개폐 작동을 조절하도록 마련될 수 있다. 제어부는 가스 애널라이져(143b)로부터 수신된 메탄가 데이터를 기 입력된 조건 메탄가와 비교한 후 개폐밸브(143a)의 개폐 작동을 제어할 수 있다. 제어부는 이외에도 전술한 압축부(131) 또는 가압펌프(121) 등의 기타 구성의 작동을 총괄적으로 제어하는 시스템으로 이루어질 수 있으며, 자동화시스템에 의해 엔진(10)에 공급되는 연료가스의 공급량 및 메탄가를 종합적으로 분석 및 제어하도록 마련될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 변형된 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 변형된 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템(200)을 나타내는 개념도로서, 도 2를 참조하면, 메탄가 조절부에 포함되는 재액화장치(141)는 열교환기(241)로 이루어질 수 있다.
열교환기(241)는 메탄가 조절라인(140)을 통과하는 증발가스와 액화가스 공급라인을 통과하는 액화천연가스를 상호 열교환함으로써, 메탄가 조절라인(140)으로 공급된 증발가스를 재액화시킨다. 별도의 쿨러 등의 냉각장치 또는 냉매라인 없이 액화가스 공급라인(120)과의 열교환을 통해 증발가스를 용이하게 재액화시킬 수 있으므로, 구성이 단순화되고 설비 구축 비용이 저감되므로 운용의 효율성을 도모할 수 있게 된다. 또한 도면에는 도시하지 않았으나, 버퍼탱크(142) 내부에 발생되는 증발가스를 억제하기 위해 버퍼탱크(142) 내부에는 별도의 스프레이 노즐 또는 냉각장치(미도시)를 추가적으로 구비할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템의 작동에 대해 설명한다.
만선항해 시에는 저장탱크(110) 내부에 액화천연가스의 수용량이 많으므로 증발가스의 발생량도 많은 상태이다. 이에 따라 상대적으로 높은 메탄가를 갖는 증발가스에 의해 엔진(10)에 공급되는 연료가스의 메탄가는 엔진(10)이 요구하는 조건 메탄가에 용이하게 맞출 수 있으며, 엔진(10)에 공급되는 증발가스 외에 저장 가능한 여유분이 발생하게 된다. 이 때 메탄가 조절라인(140)의 개폐밸브(143a)를 폐쇄하고, 증발가스 공급라인(120)을 통과하는 증발가스의 일부를 메탄가 조절라인(140)으로 공급하여 재액화장치(141) 또는 열교환기(241)를 거쳐 재액화시키며, 재액화된 증발가스는 버퍼탱크(142)에 저장하도록 한다.
저장탱크(110) 내부의 액화천연가스를 하역하거나 모두 소비하여 저장탱크(110) 내부의 액화천연가스의 수용량이 적어지는 공선항해의 경우에는 증발가스 발생량 역시 감소한다. 이에 따라 엔진(10)에 공급되는 연료가스의 메탄가는 엔진(10)이 요구하는 조건 메탄가 보다 낮아지게 된다. 이 때는 개폐밸브(143a)를 개방하여, 버퍼탱크(142)에 저장해 놓은 상대적으로 높은 메탄가의 재액화된 증발가스를 액화가스 공급라인(120)으로 공급하여 액화천연가스와 혼합하여 엔진(10)으로 공급하도록 한다. 재액화된 증발가스는 액화천연가스와 비교하여 상대적으로 메탄가가 높으므로, 재액화된 증발가스와 액화천연가스를 혼합하여 엔진(10)으로 공급함으로써, 연료가스의 메탄가를 상승시켜준다. 가스 애널라이져(143b)는 엔진(10)으로 공급되는 연료가스 특히 액화천연가스의 메탄가를 분석하고, 분석된 메탄가 데이터를 선박의 탑승자 또는 제어부로 송출한다. 선박의 탑승자 또는 제어부는 수신받은 메탄가 데이터와 엔진(10)이 요구하는 기 입력된 조건 메탄가를 비교하여 개폐밸브(143a)의 개폐 작동을 제어하여 연료가스의 메탄가를 조절하게 된다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템(100, 200)은 연료가스의 메탄가를 엔진(10)이 요구하는 조건 메탄가에 맞추어 효과적으로 조절할 수 있는 효과를 가진다.
나아가, 엔진(10)의 효율을 향상시키고 엔진(10)의 노킹, 피스톤의 마모 등 엔진(10)에 가해지는 부하를 최소화하여 엔진(10)의 내구성 및 수명을 향상시킬 수 있으며, 단순한 구조로써 연료가스의 메탄가를 용이하게 조절할 수 있으므로 설비 구축을 위한 비용을 절감하고, 효율적인 설비 운용이 가능해지는 효과를 가진다.
이상 실시 예에서는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 일 예로서, 액화천연가스 및 이로부터 발생하는 증발가스를 적용하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 액화에탄 등이 적용되는 경우에도 동일한 기술적 사상으로 동일하게 이해되어야 한다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 엔진 100, 200: 연료가스 공급시스템
110: 저장탱크 120: 액화가스 공급라인
121: 가압펌프 122: 기화기
130: 증발가스 공급라인 131: 압축부
140: 메탄가 조절라인 141: 재액화장치
142: 버퍼탱크 143: 공급조절장치
143a: 개폐밸브 143b: 가스 애널라이져
241: 열교환기

Claims (6)

  1. 액화가스 및 증발가스로 이루어지는 연료가스를 수용하는 저장탱크;
    상기 저장탱크의 액화가스를 엔진으로 공급하는 액화가스 공급라인;
    상기 저장탱크의 증발가스를 상기 엔진으로 공급하는 증발가스 공급라인; 및
    상기 엔진이 요구하는 연료가스의 조건 메탄가에 맞추어 연료가스를 공급할 수 있도록 상기 연료가스의 메탄가를 조절하는 메탄가 조절부를 포함하는 연료가스 공급시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메탄가 조절부는
    상기 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 마련되며 상기 액화가스 공급라인과 연결되는 메탄가 조절라인,
    상기 메탄가 조절라인으로 공급되는 증발가스를 액화시키는 재액화장치 및
    상기 액화된 증발가스를 저장하는 버퍼탱크를 포함하는 연료가스 공급시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 메탄가 조절부는
    상기 버퍼탱크 내에 액화된 증발가스의 상기 액화가스 공급라인으로의 공급량을 조절하는 공급조절장치를 더 포함하는 연료가스 공급시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 공급조절장치는
    상기 버퍼탱크의 출구에 마련되는 개폐밸브 및
    상기 엔진으로 공급되는 연료가스의 메탄가를 분석하는 가스 애널라이져를 포함하는 연료가스 공급시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가스 애널라이져로부터 분석된 메탄가를 이용하여 상기 개폐밸브의 작동을 조절하는 제어부를 더 포함하는 연료가스 공급시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 메탄가 조절부는
    상기 메탄가 조절라인을 통과하는 증발가스와 상기 액화가스 공급라인을 통과하는 액화천연가스를 상호 열교환하는 열교환기를 포함하는 연료가스 공급시스템.
KR1020140183094A 2014-12-18 2014-12-18 연료가스 공급시스템 KR102189758B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140183094A KR102189758B1 (ko) 2014-12-18 2014-12-18 연료가스 공급시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140183094A KR102189758B1 (ko) 2014-12-18 2014-12-18 연료가스 공급시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160074789A true KR20160074789A (ko) 2016-06-29
KR102189758B1 KR102189758B1 (ko) 2020-12-14

Family

ID=56365402

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140183094A KR102189758B1 (ko) 2014-12-18 2014-12-18 연료가스 공급시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102189758B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080057421A (ko) * 2006-12-20 2008-06-25 삼성중공업 주식회사 메탄가 제어가 가능한 액화천연가스 수송선의가스연료공급장치
KR20100021774A (ko) * 2008-08-18 2010-02-26 에스티엑스조선해양 주식회사 선박 및 부유식 설비의 연료가스 공급장치 및 공급방법
KR20100035223A (ko) 2008-09-26 2010-04-05 현대중공업 주식회사 이종연료 디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 연료공급시스템
KR20140138015A (ko) * 2013-05-23 2014-12-03 대우조선해양 주식회사 선박 엔진용 하이브리드 연료 공급 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080057421A (ko) * 2006-12-20 2008-06-25 삼성중공업 주식회사 메탄가 제어가 가능한 액화천연가스 수송선의가스연료공급장치
KR20100021774A (ko) * 2008-08-18 2010-02-26 에스티엑스조선해양 주식회사 선박 및 부유식 설비의 연료가스 공급장치 및 공급방법
KR20100035223A (ko) 2008-09-26 2010-04-05 현대중공업 주식회사 이종연료 디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 연료공급시스템
KR20140138015A (ko) * 2013-05-23 2014-12-03 대우조선해양 주식회사 선박 엔진용 하이브리드 연료 공급 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR102189758B1 (ko) 2020-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3309442B1 (en) Fuel gas supply system
KR102273454B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR20160095598A (ko) 연료가스 공급시스템
KR101711955B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR102379516B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR20160086254A (ko) 선박의 연료가스 공급시스템
KR20160091091A (ko) 선체 내에 엔진을 탑재한 선박
KR101722372B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR20160086434A (ko) 선박의 연료 공급장치 및 선박의 연료 공급방법
KR101661929B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR101732554B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR20160099211A (ko) 연료가스 공급시스템
KR20170031429A (ko) 연료가스 공급시스템
KR102189796B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR20160086438A (ko) 선박의 연료가스 공급시스템
KR101732551B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR101661938B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR101644389B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR20160086440A (ko) 선박의 연료가스 공급시스템
KR20160074789A (ko) 연료가스 공급시스템
KR102189789B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR101711966B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR102260255B1 (ko) 선박의 연료가스 공급시스템
KR102260245B1 (ko) 선박의 연료가스 공급시스템
KR101672196B1 (ko) 연료가스 공급시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant