KR20160091091A - 선체 내에 엔진을 탑재한 선박 - Google Patents

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Abstract

선체 내에 엔진을 탑재한 선박이 개시된다.
상기 선박은, 액화가스를 저장하고 있는 저장탱크와; 상기 저장탱크 내에서 발생한 증발가스를 공급받아 압축하는 압축수단과; 상기 압축수단에서 압축된 증발가스를, 상기 엔진에 공급되는 연료와 열교환하여 냉각시키는 열회수유닛;을 포함한다.

Description

선체 내에 엔진을 탑재한 선박 {A VESSEL WITH AN ENGINE IN A HULL}
본 발명은 선체 내에 엔진을 탑재한 선박에 관한 것이다.
일반적으로, 선박에서 배출되는 폐기가스 중 국제 해사 기구(International Maritime Organization)의 규제를 받고 있는 것은 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)이며, 최근에는 이산화탄소(CO2)의 배출도 규제하고 있다. 특히, 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)의 경우, 1997년 해상오염 방지협약(MARPOL; The Prevention of Marine Pollution from Ships) 의정서를 통하여 제기되고, 8년이라는 긴 시간이 소요된 후 2005년 5월에 발효요건을 만족하여 현재 강제규정으로 이행되고 있다.
따라서, 이러한 규정을 충족시키기 위하여 질소산화물(NOx) 배출량을 저감하기 위한 다양한 방법들이 소개되고 있는데, 이러한 방법 중 하나로 오일에 비해 오염물질 배출량이 적은 천연가스 등의 탄화수소를 연료로서 사용할 수 있는 엔진이 개발되어 사용되고 있다.
이러한 엔진으로서는 예를 들어 ME-GI 엔진이나 ME-LGI 엔진 등을 들 수 있다. ME-GI 엔진은, 동급출력의 디젤엔진에 비해 오염물질 배출량을 이산화탄소는 23%, 질소화합물은 80%, 황화합물은 95% 이상 줄일 수 있는 친환경적인 차세대 엔진으로서 각광받고 있다.
ME-GI 엔진은, 선박의 추진을 위해 선체 내에 설치될 때, 추진용 프로펠러에 직결되도록 설치될 수 있다. 이를 위해 ME-GI 엔진은 저속으로 회전하는 2행정 엔진으로 이루어질 수 있다. 즉, ME-GI 엔진은 저속 2행정 고압가스 분사 엔진일 수 있다.
이와 같은 ME-GI 엔진은 액화가스를 극저온에 견디는 저장탱크에 저장하여 운반하도록 하는 액화가스 운반선 등과 같은 선박에 설치될 수 있다.
예를 들어, 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)를 운반하기 위한 LNG 운반선의 경우 천연가스를 ME-GI 엔진의 연료로 사용하게 되며, 그 부하에 따라 엔진에 대하여 대략 150 ∼ 300 bara(절대압력) 정도의 고압의 연료가스 공급 압력이 요구된다.
LNG 등의 액화가스는 천연가스 등의 탄화수소 성분을 극저온으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭적으로 감소되므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다. LNG 운반선 등의 액화가스 운반선은, 액화가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 이 액화가스를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해, 액화가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히, '화물창'이라 함)를 포함한다.
천연가스의 액화온도는 상압에서 약 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압에서 -163℃ 보다 약간만 높아도 증발된다. LNG 운반선의 경우를 예를 들어 설명하면, LNG 운반선의 LNG 저장탱크는 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG에 지속적으로 전달되므로, LNG 운반선에 의해 LNG를 수송하는 도중에 LNG가 LNG 저장탱크 내에서 지속적으로 기화되어 LNG 저장탱크 내에 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 발생한다. LNG보다는 액화온도가 높더라도 상온상압에서 기체상태로 존재하는 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크에서는 증발가스가 필연적으로 발생한다.
발생된 증발가스는 저장탱크 내의 압력을 증가시키며 선박의 요동에 따라 액화가스의 유동을 가속시켜 구조적인 문제를 야기시킬 수 있기 때문에, 증발가스의 발생을 억제할 필요가 있다.
액화가스 운반선의 저장탱크 내에서의 증발가스를 억제 및 처리하기 위해서는, 증발가스를 저장탱크의 외부로 배출시켜 소각해 버리는 방법, 증발가스를 저장탱크의 외부로 배출시켜 재액화 장치를 통해 재액화시킨 후 다시 저장탱크로 복귀시키는 방법, 선박의 추진기관에서 사용되는 연료로서 증발가스를 사용하는 방법, 저장탱크의 내부압력을 높게 유지함으로써 증발가스의 발생을 억제하는 방법 등이 단독으로 혹은 복합적으로 사용될 수 있다.
증발가스 재액화 장치가 탑재된 선박의 경우, 저장탱크의 적정 압력 유지를 위해 저장탱크 내부의 증발가스를 저장탱크 외부로 배출시켜 재액화 장치를 통해 재액화시키게 된다. 이때, 배출된 증발가스는 냉동 사이클을 포함하는 재액화 장치에서 초저온으로 냉각된 냉매, 예를 들어 질소냉매, 혼합냉매 등과의 열교환을 통해 재액화된 후 저장탱크로 복귀될 수 있다.
예를 들어 DFDE 추진시스템을 탑재한 LNG 운반선의 경우, 재액화 설비를 설치하지 않고, 압축기와 히터를 통해 증발가스를 적절한 압력 및 온도로 처리한 후 DFDE에 연료로서 공급하여 증발가스를 소비하였기 때문에, 엔진에서의 연료 필요량이 증발가스의 발생량보다 적을 때는 증발가스를 가스연소기(GCU; Gas Combustion Unit) 등에서 연소시켜 버리거나 대기중으로 버릴(venting) 수밖에 없는 문제가 있었다.
그리고 예를 들어 재액화 설비와 저속 디젤 엔진을 탑재한 LNG 운반선의 경우, 재액화 설비를 통해 BOG를 처리할 수 있음에도 불구하고 질소냉매를 이용한 재액화 장치 운전의 복잡성으로 인해, 전체 시스템의 제어가 복잡하고 재액화 설비에서 상당한 양의 동력이 소모되는 문제가 있었다.
결국, 액화가스를 저장하고 있는 저장탱크로부터 자연적으로 발생하는 증발가스를 효율적으로 처리하기 위한 시스템 및 방법에 대한 연구 개발이 지속적으로 이루어질 필요가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액화가스 저장탱크에서 배출된 증발가스를 가압하고, 선박의 엔진에 공급되는 연료의 냉열로 냉각시킨 후, 저장탱크로 복귀시킴으로써, 증발가스를 효율적으로 사용 및 처리할 수 있도록 하는, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박으로서, 액화가스를 저장하고 있는 저장탱크와; 상기 저장탱크 내에서 발생한 증발가스를 공급받아 압축하는 압축수단과; 상기 압축수단에서 압축된 증발가스를, 상기 엔진에 공급되는 연료와 열교환하여 냉각시키는 열회수유닛;을 포함하는, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박이 제공된다.
상기 선박은, 상기 열회수유닛을 통과하면서 냉각된 증발가스를 감압하는 감압수단을 더 포함할 수 있다.
상기 선박은, 상기 감압수단을 통과하면서 감압되어 기액 혼합상태로 된 증발가스 중, 액체 성분만을 상기 저장탱크에 복귀시키기 위해 설치되는 기액분리기를 더 포함할 수 있다.
상기 감압수단을 통과하면서 감압되어 기액 혼합상태로 된 증발가스 중, 기체 성분은 상기 저장탱크로부터 배출되어 상기 압축수단으로 공급되는 증발가스에 합류될 수 있다.
상기 선박은, 상기 기액분리기에서 분리된 기체 성분의 증발가스를 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스에 합류시키는 증발가스 순환라인을 더 포함할 수 있고, 상기 증발가스 순환라인은 상기 기액분리기의 상단으로부터 연장되어 상기 압축수단보다 상류측에 연결될 수 있다.
상기 감압수단을 통과하면서 감압되어 기액 혼합상태로 된 증발가스는 기체 성분과 액체 성분을 분리하지 않고 상기 저장탱크에 공급될 수 있다.
상기 저장탱크는 화물로서의 액화가스를 저장하는 화물탱크 및 연료로서의 액화가스를 저장하는 연료탱크 중 적어도 하나의 탱크일 수 있으며, 상기 화물탱크와 상기 연료탱크는 별개의 탱크일 수 있다.
상기 압축수단은, 증발가스를 압축시키는 복수개의 압축기와, 상기 압축기에서 압축되면서 온도가 상승한 증발가스를 냉각시키기 위한 복수개의 중간 냉각기를 포함할 수 있다.
상기 선박은, 상기 압축수단을 통하여 압축이 완료된 증발가스 또는 상기 압축수단을 통하여 압축되는 도중의 증발가스를 공급받아 사용하는 보조 엔진을 더 포함할 수 있다.
상기 선박은, 연료를 상기 엔진에서 요구하는 압력으로 가압하여 상기 엔진에 공급하는 압력조절수단과; 상기 압력조절수단에서 가압된 연료를 상기 엔진에서 요구하는 온도로 가열하는 온도조절수단;을 더 포함할 수 있다.
상기 열회수유닛은, 연료를 상기 엔진에 공급하는 연료 공급라인에서 상기 압력조절수단의 상류측 또는 하류측에 배치될 수 있다.
상기 액화가스는 액화천연가스를 제외한 액화중탄화수소가스일 수 있다.
상기 액화가스는 액화에탄가스 또는 액화프로판가스일 수 있고, 상기 압축수단은 상기 액화가스를 60 ~ 100 bara로 압축시킬 수 있다.
상기 액화가스는 액화천연가스일 수 있고, 상기 압축수단은 상기 액화가스를 100 ~ 150 bara로 압축시킬 수 있다.
상기 엔진에 공급되는 연료는 액화천연가스일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박의 액화중탄화수소가스 저장탱크에서 생성되는 증발가스를 액화시키는 방법에 있어서, 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 압축시키고, 압축된 증발가스를 상기 엔진에 공급되는 액화천연가스 연료와 열교환시키고, 압축된 후 상기 연료와 열교환 된 증발가스 중 액체 성분은 상기 저장탱크로 돌려보내고, 압축된 후 상기 연료와 열교환 된 증발가스 중 기체 성분은 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스와 함께 다시 압축시키고, 압축된 증발가스와 열교환된 상기 연료는 압축된 후 기화되어 상기 엔진에 공급되는 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 액화가스 저장탱크에서 배출된 증발가스를 가압하고, 선박의 엔진에 공급되는 연료의 냉열로 냉각시킨 후, 저장탱크로 복귀시킬 수 있는, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박이 제공될 수 있다.
그에 따라 본 발명의 선박에 의하면, 화물(즉, 액화가스)로서 운반되면서 발생되는 모든 증발가스를, 재액화시켜 다시 저장탱크로 복귀시켜 저장할 수 있기 때문에, GCU 등에서 소모하여 버려지는 증발가스의 양을 감소시켜 화물 운반량을 증가시킬 수 있게 된다.
또, 본 발명의 선박에 의하면, 에너지 소모량이 과도하게 소요되는 재액화 장치를 설치하지 않고도 저장탱크에서 발생되는 증발가스를 재액화시킬 수 있어, 재액화 장치에서 소모되는 에너지와 운용비용을 절감할 수 있게 된다.
또, 본 발명의 선박에 의하면, 초기 설치비가 많이 소요되는 재액화 장치(즉, 별도의 냉매를 사용하는 질소냉매 냉동 사이클이나 혼합냉매 냉동 사이클 등)가 설치될 필요가 없으므로, 재액화 장치는 물론, 냉매를 공급 및 저장하기 위한 설비 등을 추가로 설치할 필요가 없어, 전체 시스템을 구성하기 위한 초기 설치비를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박의 증발가스 처리 시스템을 도시한 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시형태에 따른, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박의 증발가스 처리 시스템을 도시한 개략 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시형태에 따른, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박의 증발가스 처리 시스템을 도시한 개략 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시형태에 따른, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박의 증발가스 처리 시스템을 도시한 개략 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시형태에 따른, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박의 증발가스 처리 시스템을 도시한 개략 구성도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시형태에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시형태만으로 한정되는 것은 아니다.
선박의 선체 내에 탑재되는 엔진은 액화가스를 오일과 함께 연료로서 사용할 수 있으며, 예를 들어 ME-GI 엔진이나 ME-LGI 등을 들 수 있다. 또는, 선박의 선체 내에 탑재되는 엔진은 액화가스만을 연료로서 사용하는 것일 수도 있다.
본 명세서에서 '엔진'이란, 선박의 추진용 엔진 또는 발전용 엔진을 의미하는 것일 수 있다.
본 명세서에서 '고압'이란, 예컨대 ME-GI 엔진 등의 가스 분사엔진에 대해 연료를 공급할 때 요구되는 압력, 예를 들어 150 ∼ 300 bara(절대압력) 정도의 압력을 의미하는 것으로 간주되어야 한다.
엔진에 연료로서 공급되는 액화가스는 선체의 내부 혹은 외부(예를 들어 갑판의 상부)에 설치되는 저장탱크에 저장될 수 있으며, 이 저장탱크는 화물 또는 연료로서의 액화가스를 수용할 수 있다. 즉, 저장탱크는 화물탱크 또는 연료탱크일 수 있다. 상온상압에서 기체 상태인 액화가스를 수용하는 저장탱크는, 예를 들어 LNG를 수용하기 위해 개발된 저장탱크, 즉 멤브레인형 저장탱크(예컨대 NO 96, Mark III ~ V 탱크)나 독립형 저장탱크(예컨대 IMO type A, B, C 탱크) 등을 제작하기 위해 사용되는 기술을 활용하여 제작될 수 있다. 저장탱크는 절연탱크 또는 가압탱크일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 저장탱크 내에 수용되는 액화가스는, 액화천연가스(LNG)일 수 있다. 또는, 저장탱크 내에 수용되는 액화가스는, 액화천연가스와 같이 상압(대략 1기압) 및 상온(대략 25℃)에서 기체상태이지만, 상압에서 측정시 액화천연가스에 비해 끓는점이 높은 것일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 저장탱크 내에 수용되는 액화가스는, 선체 내에 탑재된 엔진에서 연료로서 사용될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 저장탱크 내에 수용되는 액화가스는, 메탄, 에탄, 프로판 등의 탄화수소성분을 단독으로 또는 복합적으로 포함할 수 있으며, 에틸렌, 아세틸렌, 프로필렌 등과 같은 액화 석유화학 가스나 액화 이산화탄소, 액화 암모니아 등을 포함할 수도 있다.
단, 본 발명의 저장탱크 내에 수용되는 액화가스는 에탄, 프로판 등의 중탄화수소가 주성분인 것이 바람직하다.
본 명세서에서 '선박'이란, 엔진으로부터 추진력을 얻어 자력을 추진할 수 있는 부유식 구조물 이외에도, 특정한 용도로 사용되기 위해 해상의 한 지점에 계류 혹은 고정된 채 사용되는 각종 해상 플랜트까지도 모두 포함하는 것으로 간주되어야 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박으로서는, 위에서 예시한 액화가스를 화물로서 저장하기 위한 저장탱크가 선체 내에 설치되어 있는 액화가스 운반선(예컨대 액화천연가스 운반선(LNGC; Liquefied Natural Gas Carrier)이나 액화에탄가스 운반선(LEGC; Liquefied Ethane Gas Carrier) 등)을 들 수 있다. 또는, 본 발명의 다른 실시형태에 따른, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박으로서는, 위에서 예시한 액화가스를 화물이 아닌 연료로서 저장하기 위한 저장탱크가 선체 내에 설치되어 있는 컨테이너선, 벌크선, 유조선(예컨대 VLCC, VLOC) 등의 화물선이나 여객선 등을 들 수 있다. 또는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박으로서는, 위에서 예시한 액화가스를 연료로 사용하여 발전을 수행하는 각종 해상 플랜트 등을 들 수 있다.
단, 본 발명의 선박에 탑재되는 엔진은 메탄을 주성분으로 하는 액화가스를 연료로 사용하는 것이 바람직하다.
도 1에는 본 발명의 제1 실시형태에 따른, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박의 증발가스 처리 시스템을 도시한 개략 구성도가 도시되어 있다.
도 1에는, 천연가스 또는 중탄화수소가스를 연료로 사용할 수 있는 고압가스 분사엔진을 탑재한 액화가스 운반선에 본 발명이 적용된 예가 도시되어 있지만, 본 발명은 엔진과 액화가스 저장탱크가 설치된 모든 종류의 선박에 적용될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 '천연가스' 또는 '중탄화수소가스'란, 100% 순수하게 메탄 혹은 중탄화수소 성분만으로 이루어진 것을 의미하는 것은 아니며, 주성분이 메탄 혹은 중탄화수소로 이루어진 액화가스를 의미하는 것으로 간주되어야 한다. 즉, '천연가스'에는 에탄, 프로판, 부탄 등의 탄화수소 성분과 질소 등이 일부 혼합되어 있을 수 있고, '중탄화수소가스'에는 메탄, 질소 등이 일부 혼합되어 있을 수 있다.
도면에 표시된 "저장탱크로" 라는 기재에서 '저장탱크' 란, 화물탱크(11) 또는 연료탱크(21)를 의미하는 것일 수도 있고, 또는 화물탱크(11)나 연료탱크(21)와는 별개의 탱크를 의미하는 것일 수도 있다.
본 발명의 제1 실시형태에 따른, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박은, 화물로서의 액화가스를 저장하는 화물탱크(11)와, 연료로서의 액화가스를 저장하는 연료탱크(21)와, 이 연료탱크(21)에 수용되어 있는 액화가스를 연료로서 사용할 수 있는 엔진(29)을 포함할 수 있다.
액화가스를 저장하는 탱크는 액화가스를 저온 상태로 저장할 수 있도록 밀봉 및 단열 방벽을 갖출 수 있지만, 외부로부터 전달되는 열을 완벽하게 차단할 수는 없다. 그에 따라 화물탱크(11) 내에서는 액화가스의 증발이 지속적으로 이루어지며, 증발가스의 발생으로 상승하는 탱크의 내부압력을 적정한 수준으로 유지하기 위해 증발가스 배출라인(L1)을 통하여 화물탱크(11) 내부의 증발가스를 배출시킨다. 도시하지는 않았지만, 화물탱크(11)의 내부에는 필요시 액화가스를 저장탱크의 외부로 배출시키기 위해 배출 펌프가 설치될 수 있다.
연료탱크(21)는 화물탱크(11)와는 별개로 설치될 수 있으며, 각각 상이한 위치에 설치될 수 있다. 예를 들어, 화물탱크(11)는 선체 내에 위치되고, 연료탱크(21)는 선체 내부나 갑판 상에 설치될 수 있다.
화물탱크(11)와 연료탱크(21)는 동일한 종류의 액화가스를 저장하고 있을 수도 있고, 서로 상이한 종류의 액화가스를 저장하고 있을 수도 있다. 예를 들어, 화물탱크(11)에 저장된 액화가스는 액화에탄가스이고 연료탱크(21)에 저장된 액화가스는 액화천연가스일 수 있다. 단, 화물탱크(11)에는 액화중탄화수소가스가 저장되고, 연료탱크(21)에는 액화천연가스가 저장되는 것이 바람직하다.
화물탱크(11)와 연료탱크(21)는 동일한 종류의 탱크일 수도 있고, 서로 상이한 종류의 탱크일 수도 있다. 예를 들어, 화물탱크(11)는 멤브레인형 탱크이고 연료탱크(21)는 독립형 탱크일 수 있다.
엔진으로서는, 예를 들어 ME-GI 엔진이나 ME-LGI 엔진 등과 같이 연료를 고압으로 공급해야 하는 고압가스 분사엔진이나, 연료를 저압으로 공급해야 하는 저압가스 분사엔진 등을 사용할 수 있다.
고압가스 분사엔진은 연료탱크(21)에 수용된 액화가스를 오일과 함께 연료로서 사용할 수 있으며, 필요에 따라 오일만을 연료로 사용하거나 액화가스와 오일을 함께 연료로서 사용할 수 있다. 예를 들어 ME-GI 엔진이나 ME-LGI 엔진의 경우에는 파일럿 점화를 위해 오일이 사용되므로 액화가스만으로는 작동할 수 없지만, 본 발명에 따르면, 고압가스 분사엔진으로서 액화가스만을 연료로 사용하는 것이 사용될 수도 있다.
액화가스를 저장하는 화물탱크(11)에서 발생되어 배출된 증발가스(NBOG; Natural BOG)는, 증발가스 공급라인(L1)을 따라 이송되어 압축수단(13)에서 압축될 수 있다.
액화가스가 액화에탄가스인 경우를 예로 들면, 압축수단(13)에서 증발가스는 에탄의 임계압력인 대략 48 bara 이상으로 압축될 수 있으며, 예를 들어 증발가스(즉 에탄가스)는 압축수단(13)에서 대략 60 내지 100 bara 정도의 압력으로 압축될 수 있다. 에탄보다 끓는점이 낮은 메탄을 주성분으로 하는 액화천연가스의 경우에는, 액화에탄가스의 증발가스보다 높은 압력으로 압축수단(13)에서 가압될 수 있으며, 예를 들어 증발가스(즉 천연가스)는 압축수단(13)에서 대략 100 내지 150 bara 정도의 압력으로 압축될 수 있다.
압축수단(13)은, 증발가스의 압력을 증가시키기 위한 하나 이상의 압축기(13a)와, 압축되면서 온도가 상승한 증발가스를 냉각시키기 위한 하나 이상의 중간 냉각기(13b)를 포함할 수 있다. 도 1에서는 3개의 압축기(13a)와 3개의 중간 냉각기(13b)를 포함하는 다단 압축의 압축수단(13)이 예시되어 있지만, 압축기와 중간 냉각기의 개수는 필요에 따라 변경될 수 있다. 또한, 압축수단은, 하나의 몸체 내에 복수개의 압축기가 일체를 이루도록 배열된 구조 이외에, 복수개의 독립된 압축기를 직렬로 연결한 구조를 가지도록 변경될 수도 있다. 압축수단(13) 내에 포함된 압축기(13a)는, 왕복동식 또는 원심식 압축기일 수 있다.
압축수단(13)에서 압축된 증발가스는, 엔진(29)에 연료로서 공급되는 액화가스와 열교환되어 냉각될 수 있다. 이를 위해, 연료탱크(21)에서 배출된 연료로서의 액화가스를 엔진(29)에 공급하는 연료 공급라인(L3)에 열회수유닛(25)을 설치하고, 압축수단(13)에서 압축된 증발가스를 열회수유닛(25)에서 연료와 열교환시켜 연료가 갖는 냉열을 회수함으로써 냉각되도록 한다.
냉각된 증발가스는 액화될 수 있으며, 계속해서 액화된 증발가스는 증발가스 회수라인(L5)을 따라 화물탱크(11)에 복귀될 수 있다.
또는, 냉각되어 액화된 증발가스는 화물탱크(11)와는 별개의 저장탱크에 공급되어 저장될 수 있다. 또, 냉각되어 액화된 증발가스는 연료탱크(21)에 공급되어 저장될 수 있다. 화물탱크(11)와 연료탱크(21)에 저장된 액화가스가 동일한 경우, 화물탱크(11)에서 배출된 증발가스를 압축 및 냉각시킨 후 연료탱크(21)에 공급하여 저장해 두고, 엔진(29)에 연료로서 공급하도록 시스템이 구성될 수 있다.
한편, 도면에 도시하지는 않았지만, 냉각되어 액화된 증발가스는, 엔진(29), 예컨대 ME-GI 엔진에 연료로서 공급되거나, 필요에 따라 엔진(29) 또는 화물탱크(11)에 공급되도록 시스템이 변형될 수 있다.
에탄의 임계압력은 대략 48 bara 정도이므로, 압축수단(13)을 통과하면서 대략 60 ~ 100 bara로 가압된 에탄가스는 초임계 상태로 볼 수 있다. 또한, 메탄의 임계압력은 대략 53 bara 정도이므로, 압축수단(13)을 통과하면서 대략 100 ~ 150 bara로 가압된 천연가스는 초임계 상태로 볼 수 있다. 초임계 상태에서는 기체와 액체를 구분할 수 없으므로, '증발가스가 액화된다'라는 표현은 증발가스의 온도를 낮춘다(또는, 밀도가 낮은 초임계 상태에서 밀도가 높은 초임계 상태로 변화한다)는 의미로 받아들여져야 한다.
한편, 초임계 상태란, 임계압력 이상인 조건과 임계온도 이상인 조건을 모두 만족하는 상태일 때를 의미하는 것으로 보는 견해가 있는데, 이 견해에 따르면 대략 60 ~ 100 bara로 가압된 에탄가스 또는 대략 100 ~150 bara로 가압된 천연가스는 압축수단(13)을 통과한 직후에는 초임계 상태로 존재하며, 열회수유닛(25)에서 냉각됨에 따라 초임계 상태로부터 액체 상태(과냉각 액체 상태)로 상변화가 이루어지는 것으로 볼 수 있다.
전술한 바와 같이 열회수유닛(25)에서는, 엔진(29)에 연료로서 공급되는 액화가스로부터 냉열을 공급받아 증발가스가 냉각(또는, 압력 및 온도조건을 모두 만족해야 초임계 상태로 보는 견해에 따르면, 초임계 상태에서 과냉각 액체 상태로 액화)될 수 있다.
냉각된 증발가스는 감압수단(17)에 의해 감압된 후 화물탱크(11)로 복귀하거나 연료탱크(21)로 공급될 수 있다. 감압수단(17)은, 가압된 후 냉각된 증발가스의 압력을 화물탱크(11)의 내부압력과 동일하거나 약간 높은 압력까지 감압시킬 수 있다. 감압수단(17)으로서는 예컨대 J-T 밸브 등의 팽창밸브나 팽창기(expander) 등이 사용될 수 있다.
열회수유닛(25)을 통과하면서 냉각된 증발가스(LBOG)는 감압수단(17)을 통과하면서 감압(즉 팽창)된 후 기액 혼합상태로 기액분리기(19)에 공급될 수 있다. 감압수단(17)을 통과하면서 LBOG는 대략 상압으로 감압(예컨대 3 bara로 감압)될 수 있다. 감압된 증발가스는 기액분리기(19)에서 기체와 액체 성분이 분리되어, 액체성분은 증발가스 회수라인(L5)을 통해 저장탱크(예를 들어, 화물탱크(11), 연료탱크(21), 또는 별개의 탱크)로 이송되고, 기체성분은 증발가스 순환라인(L7)을 통해 화물탱크(11)로부터 배출되어 압축수단(13)으로 공급되는 증발가스에 합류될 수 있다. 증발가스 순환라인(L7)은 기액분리기(19)의 상단으로부터 연장되어 증발가스 배출라인(L1)에서 압축수단(13)보다 상류측에 연결될 수 있다.
기액분리기(19)로부터 분리된 기체상태의 증발가스는 화물탱크(11)로부터 배출되는 증발가스보다 온도가 더 낮으므로, 기액분리기(19)로부터 분리된 기체상태의 증발가스를, 증발가스 순환라인(L7)을 통해, 화물탱크(11)로부터 배출되어 압축수단(13)으로 공급되는 증발가스에 합류시키면, 압축수단(13)으로 들어가는 증발가스의 온도가 낮아져 압축수단(13)에서의 압축 효율이 좋아진다는 장점이 있다.
도면에 도시하지는 않았지만, 화물탱크(11)에서 발생하는 증발가스의 양이 열회수유닛(25)으로 처리할 수 있는 양보다 많은 경우에는, 압축수단(13)에서 압축된 혹은 단계적으로 압축되고 있는 도중의 증발가스를 분기시켜 증발가스 소비수단에서 사용할 수 있도록 시스템을 구성할 수 있다. 증발가스 소비수단으로서는 액화가스를 단독으로 혹은 오일과 혼합하여 연료로서 사용할 수 있는 DF 엔진, GCU, 가스터빈, 보일러 등이 사용될 수 있다.
한편, 연료탱크(21)에서 배출된 연료로서의 액화가스를 엔진(29)에 공급하는 연료 공급라인(L3)에는, 엔진(29)에 공급되는 연료의 압력 및 온도를 엔진에서 요구하는 압력 및 온도로 조절하기 위해, 펌프 등의 압력조절수단(23)과 히터, 기화기 등의 온도조절수단(27)이 설치될 수 있다.
압력조절수단(23)은, 연료탱크(21)에서 배출된 액화가스를 엔진(29)에서 요구하는 압력으로 가압할 수 있다. 예를 들어 엔진(29)으로서 ME-GI 엔진이 탑재된 경우, 압력조절수단(23)은 연료를 대략 150 ~ 300 bara의 고압으로 압축할 수 있다.
압력조절수단(23)은, 엔진(29)의 부하에 따라 연료의 압력을 조절할 수 있도록 구성될 수 있다. 또는, 압력조절수단(23)은 일정한 압력으로 연료를 가압하고 압력조절밸브(도시생략)에 의해 엔진(29)에 공급되기 직전에 연료의 압력을 조절할 수 있도록 전체 시스템이 구성될 수 있다.
도시하지는 않았지만, 압력조절수단(23)의 주위에는 재순환 라인이 설치될 수 있다. 재순환 라인은 압력조절수단(23)을 통과하면서 가압된 연료를 압력조절수단(23)의 상류측으로 되돌려 보낼 수 있도록 설치되며, 유로 개폐를 위한 밸브를 포함할 수 있다. 재순환 라인을 설치하면, 엔진(29)에서 요구하는 연료의 양이 갑자기 감소할 때(예를 들어 선박의 속도가 감소하거나 선박의 정지시), 연료요구량보다 많은 잉여의 연료를 엔진(29)으로 공급하지 않고 압력조절수단(23)의 상류측으로 재순환시킬 수 있다. 즉, 압력조절수단(23)이 관성에 의해 연료요구량 변화에 신속하게 응답하지 못하더라도, 재순환 라인을 통해 이를 보완할 수 있다.
압력조절수단(23)에서 엔진(29)의 요구압력까지 가압된 연료는 온도조절수단(27)에서 기화된 후 엔진(29)에 공급된다. 엔진(29)에서 요구하는 압력으로 가압된 연료, 예컨대 천연가스나 에탄가스는 초임계 상태이므로, 고압으로 압축된 연료는 기체도 아니고 액체도 아닌 상태이다. 따라서, 온도조절수단(27)에서 연료를 기화시킨다는 표현은, 초임계 상태인 연료의 온도를 엔진(29)에서 요구하는 온도까지 상승시킨다는 의미로 간주되어야 한다.
도 2에는 본 발명의 제2 실시형태에 따른, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박의 증발가스 처리 시스템을 도시한 개략 구성도가 도시되어 있다.
도 2에 도시된 제2 실시형태에 따른 증발가스 처리 시스템은, 도 1에 도시된 제1 실시형태에 따른 증발가스 처리 시스템에 비해, 기액분리기(19)가 제거되어 있다는 점에서 차이점이 존재하며, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다. 전술한 제1 실시형태에 따른 증발가스 처리 시스템과 동일한 부재에는 동일한 부재번호를 부여하고 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 제2 실시형태에 따른 선체 내에 엔진을 탑재한 선박은, 전술한 제1 실시형태와 마찬가지로, 화물로서의 액화가스를 저장하는 화물탱크(11)와, 연료로서의 액화가스를 저장하는 연료탱크(21)와, 이 연료탱크(21)에 수용되어 있는 액화가스를 연료로서 사용할 수 있는 엔진(29)을 포함할 수 있다.
액화가스를 저장하는 화물탱크(11)에서 발생되어 배출된 증발가스(NBOG; Natural BOG)는, 증발가스 공급라인(L1)을 따라 이송되어 압축수단(13)에서 압축될 수 있다.
압축수단(13)은, 증발가스의 압력을 증가시키기 위한 하나 이상의 압축기(13a)와, 압축되면서 온도가 상승한 증발가스를 냉각시키기 위한 하나 이상의 중간 냉각기(13b)를 포함할 수 있다.
압축수단(13)에서 압축된 증발가스는 엔진(29)에 연료로서 공급되는 액화가스와 열교환됨으로써 냉각될 수 있다. 이를 위해, 연료탱크(21)에서 배출된 연료로서의 액화가스를 엔진(29)에 공급하는 연료 공급라인(L3)에 열회수유닛(25)을 설치하고, 압축된 증발가스를 열회수유닛(25)에서 연료와 열교환시킨다.
냉각된 증발가스는 감압수단(17)에 의해 감압된 후 화물탱크(11)로 복귀하거나 연료탱크(21)로 공급될 수 있다. 감압수단(17)은, 가압된 후 냉각된 증발가스의 압력을 화물탱크(11)의 내부압력과 동일하거나 약간 높은 압력까지 감압시킬 수 있다. 감압수단(17)으로서는 예컨대 J-T 밸브 등의 팽창밸브나 팽창기(expander) 등이 사용될 수 있다.
전술한 제1 실시형태에서는 감압수단(17)에서 감압된 증발가스를 기액분리기(19)로 공급한 후, 액체성분만을 화물탱크(11)나 연료탱크(21)로 공급하도록 시스템을 구성하였지만, 제2 실시형태에서는 감압수단(17)에서 감압된 증발가스를 그대로 화물탱크(11)나 연료탱크(21)로 공급할 수 있도록 시스템을 구성한다.
감압된 증발가스를 공급받은 저장탱크가 화물탱크(11)인 경우, 이 화물탱크(11)는 기액분리기와 마찬가지로 기능하며, 기체성분(즉 증발가스)은 증발가스 공급라인(L1)을 통해 배출되어 처리될 수 있다.
한편, 제2 실시형태에 있어서도, 연료탱크(21)에서 배출된 연료로서의 액화가스를 엔진(29)에 공급하는 연료 공급라인(L3)에는, 엔진(29)에 공급되는 연료의 압력 및 온도를 엔진에서 요구하는 압력 및 온도로 조절하기 위해, 펌프 등의 압력조절수단(23)과 히터, 기화기 등의 온도조절수단(27)이 설치될 수 있다.
도 3에는 본 발명의 제3 실시형태에 따른, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박의 증발가스 처리 시스템을 도시한 개략 구성도가 도시되어 있다.
도 3에 도시된 제3 실시형태에 따른 증발가스 처리 시스템은, 도 1에 도시된 제1 실시형태에 따른 증발가스 처리 시스템에 비해, 화물을 저장하는 저장탱크로서의 화물탱크와 연료를 저장하는 저장탱크로서의 연료탱크의 구분 없이, 하나의 저장탱크(11)를 포함한다는 점에서 차이점이 존재하며, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다. 전술한 제1 실시형태에 따른 증발가스 처리 시스템과 동일한 부재에는 동일한 부재번호를 부여하고 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 제3 실시형태에 따른 선체 내에 엔진을 탑재한 선박은, 화물 및 연료로서의 액화가스를 저장하는 저장탱크(11)와, 이 저장탱크(11)에 수용되어 있는 액화가스를 연료로서 사용할 수 있는 엔진(29)을 포함할 수 있다.
액화가스를 저장하는 저장탱크(11)에서 발생되어 배출된 증발가스(NBOG; Natural BOG)는, 증발가스 공급라인(L1)을 따라 이송되어 압축수단(13)에서 압축될 수 있다.
압축수단(13)은, 증발가스의 압력을 증가시키기 위한 하나 이상의 압축기(13a)와, 압축되면서 온도가 상승한 증발가스를 냉각시키기 위한 하나 이상의 중간 냉각기(13b)를 포함할 수 있다.
압축수단(13)에서 압축된 증발가스는, 엔진(29)에 연료로서 공급되는 액화가스와 열교환됨으로써 냉각될 수 있다. 이를 위해, 저장탱크(11)에서 배출된 연료로서의 액화가스를 엔진(29)에 공급하는 연료 공급라인(L3)에 열회수유닛(25)을 설치하고, 압축된 증발가스를 열회수유닛(25)에서 연료와 열교환시킨다.
냉각된 증발가스는 감압수단(17)에 의해 감압된 후 저장탱크(11)로 복귀될 수 있다. 감압수단(17)은, 가압된 후 냉각된 증발가스의 압력을 저장탱크(11)의 내부압력과 동일하거나 약간 높은 압력까지 감압시킬 수 있다. 감압수단(17)으로서는 예컨대 J-T 밸브 등의 팽창밸브나 팽창기(expander) 등이 사용될 수 있다.
열회수유닛(25)을 통과하면서 냉각된 증발가스(LBOG)는 감압수단(17)을 통과하면서 감압(즉 팽창)된 후 기액 혼합상태로 기액분리기(19)에 공급될 수 있다. 감압수단(17)을 통과하면서 LBOG는 대략 상압으로 감압(예컨대 3 bara로 감압)될 수 있다. 감압된 증발가스는 기액분리기(19)에서 기체와 액체 성분이 분리되어, 액체성분은 증발가스 회수라인(L5)을 통해 저장탱크(11)(또는 별개의 탱크)로 이송되고, 기체성분은 증발가스 순환라인(L7)을 통해 저장탱크(11)로부터 배출되어 압축수단(13)으로 공급되는 증발가스에 합류될 수 있다. 증발가스 순환라인(L7)은 기액분리기(19)의 상단으로부터 연장되어 증발가스 배출라인(L1)에서 압축수단(13)보다 상류측에 연결될 수 있다.
한편, 제3 실시형태에 있어서도, 저장탱크(11)에서 배출된 연료로서의 액화가스를 엔진(29)에 공급하는 연료 공급라인(L3)에는, 엔진(29)에 공급되는 연료의 압력 및 온도를 엔진에서 요구하는 압력 및 온도로 조절하기 위해, 펌프 등의 압력조절수단(23)과 히터, 기화기 등의 온도조절수단(27)이 설치될 수 있다. 저장탱크(11)의 내부에는 액화가스를 배출시키기 위한 배출펌프(22)가 설치될 수 있다.
도 4에는 본 발명의 제4 실시형태에 따른, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박의 증발가스 처리 시스템을 도시한 개략 구성도가 도시되어 있다.
도 4에 도시된 제4 실시형태에 따른 증발가스 처리 시스템은, 도 1에 도시된 제1 실시형태에 따른 증발가스 처리 시스템에 비해, 증발가스 분기라인(L9)을 통해 분기된 증발가스를 보조 엔진(31)에서 사용할 수 있다는 점에서 차이점이 존재하며, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다. 전술한 제1 실시형태에 따른 증발가스 처리 시스템과 동일한 부재에는 동일한 부재번호를 부여하고 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 제4 실시형태에 따른 선체 내에 엔진을 탑재한 선박은, 전술한 제1 실시형태와 마찬가지로, 화물로서의 액화가스를 저장하는 화물탱크(11)와, 연료로서의 액화가스를 저장하는 연료탱크(21)와, 이 연료탱크(21)에 수용되어 있는 액화가스를 연료로서 사용할 수 있는 엔진(29)을 포함할 수 있다.
액화가스를 저장하는 화물탱크(11)에서 발생되어 배출된 증발가스(NBOG; Natural BOG)는, 증발가스 공급라인(L1)을 따라 이송되어 압축수단(13)에서 압축될 수 있다.
압축수단(13)은, 증발가스의 압력을 증가시키기 위한 하나 이상의 압축기(13a)와, 압축되면서 온도가 상승한 증발가스를 냉각시키기 위한 하나 이상의 중간 냉각기(13b)를 포함할 수 있다.
압축수단(13)에서 압축된 증발가스는, 엔진(29)에 연료로서 공급되는 액화가스와 열교환됨으로써 냉각될 수 있다. 이를 위해, 연료탱크(21)에서 배출된 연료로서의 액화가스를 엔진(29)에 공급하는 연료 공급라인(L3)에 열회수유닛(25)을 설치하고, 압축된 증발가스를 열회수유닛(25)에서 연료와 열교환시킨다.
본 제4 실시형태에 따르면, 압축수단(13)에 포함된 복수개의 압축기를 모두 통과한 증발가스(즉, 압축이 완료된 증발가스) 또는 일부의 압축기만을 통과한 증발가스(즉, 압축되는 도중의 증발가스) 중 적어도 일부를 보조 엔진(31)에 공급할 수 있다. 압축수단(13)에서 압축이 완료된 증발가스 또는 압축되는 도중의 증발가스를 부분적으로 보조 엔진(31)에 공급하여 사용함으로써, 열회수유닛(25)에 공급되는 증발가스의 양이 감소될 수 있다. 화물탱크(11)에서 배출되는 증발가스의 양은 변화없이 압축된 후 열회수유닛(25)에 공급되는 증발가스의 양이 감소되면, 결과적으로 냉각시켜야 할 증발가스의 양이 줄어드는 것이므로, 열회수유닛(25)에서의 냉각 효율이 향상될 수 있다.
보조 엔진(31)으로서는, 예를 들어 DF 엔진, 보일러, 터빈 등이 사용될 수 있다.
냉각된 증발가스는 감압수단(17)에 의해 감압된 후 화물탱크(11)로 복귀하거나 연료탱크(21)로 공급될 수 있다. 감압수단(17)은, 가압된 후 냉각된 증발가스의 압력을 화물탱크(11)의 내부압력과 동일하거나 약간 높은 압력까지 감압시킬 수 있다. 감압수단(17)으로서는 예컨대 J-T 밸브 등의 팽창밸브나 팽창기(expander) 등이 사용될 수 있다.
열회수유닛(25)을 통과하면서 냉각된 증발가스(LBOG)는 감압수단(17)을 통과하면서 감압(즉 팽창)된 후 기액 혼합상태로 기액분리기(19)에 공급될 수 있다. 감압수단(17)을 통과하면서 LBOG는 대략 상압으로 감압(예컨대 3 bara로 감압)될 수 있다. 감압된 증발가스는 기액분리기(19)에서 기체와 액체 성분이 분리되어, 액체성분은 증발가스 회수라인(L5)을 통해 저장탱크(예를 들어, 화물탱크(11), 연료탱크(21), 또는 별개의 탱크)로 이송되고, 기체성분은 증발가스 순환라인(L7)을 통해 화물탱크(11)로부터 배출되어 압축수단(13)으로 공급되는 증발가스에 합류될 수 있다. 증발가스 순환라인(L7)은 기액분리기(19)의 상단으로부터 연장되어 증발가스 배출라인(L1)에서 압축수단(13)보다 상류측에 연결될 수 있다.
한편, 제4 실시형태에 있어서도, 연료탱크(21)에서 배출된 연료로서의 액화가스를 엔진(29)에 공급하는 연료 공급라인(L3)에는, 엔진(29)에 공급되는 연료의 압력 및 온도를 엔진에서 요구하는 압력 및 온도로 조절하기 위해, 펌프 등의 압력조절수단(23)과 히터, 기화기 등의 온도조절수단(27)이 설치될 수 있다.
도 5에는 본 발명의 제5 실시형태에 따른, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박의 증발가스 처리 시스템을 도시한 개략 구성도가 도시되어 있다.
도 5에 도시된 제5 실시형태에 따른 증발가스 처리 시스템은, 도 1에 도시된 제1 실시형태에 따른 증발가스 처리 시스템에 비해, 열회수유닛(25)이 압력조절수단(25)의 상류측에 위치한다는 점에서 차이점이 존재하며, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다. 전술한 제1 실시형태에 따른 증발가스 처리 시스템과 동일한 부재에는 동일한 부재번호를 부여하고 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 제5 실시형태에 따른 선체 내에 엔진을 탑재한 선박은, 전술한 제1 실시형태와 마찬가지로, 화물로서의 액화가스를 저장하는 화물탱크(11)와, 연료로서의 액화가스를 저장하는 연료탱크(21)와, 이 연료탱크(21)에 수용되어 있는 액화가스를 연료로서 사용할 수 있는 엔진(29)을 포함할 수 있다.
액화가스를 저장하는 화물탱크(11)에서 발생되어 배출된 증발가스(NBOG; Natural BOG)는, 증발가스 공급라인(L1)을 따라 이송되어 압축수단(13)에서 압축될 수 있다.
압축수단(13)은, 증발가스의 압력을 증가시키기 위한 하나 이상의 압축기(13a)와, 압축되면서 온도가 상승한 증발가스를 냉각시키기 위한 하나 이상의 중간 냉각기(13b)를 포함할 수 있다.
압축수단(13)에서 압축된 증발가스는, 엔진(29)에 연료로서 공급되는 액화가스와 열교환됨으로써 냉각될 수 있다. 이를 위해, 연료탱크(21)에서 배출된 연료로서의 액화가스를 엔진(29)에 공급하는 연료 공급라인(L3)에 열회수유닛(25)을 설치하고, 압축된 증발가스를 열회수유닛(25)에서 연료와 열교환시킨다.
냉각된 증발가스는 감압수단(17)에 의해 감압된 후 화물탱크(11)로 복귀하거나 연료탱크(21)로 공급될 수 있다. 감압수단(17)은, 가압된 후 냉각된 증발가스의 압력을 화물탱크(11)의 내부압력과 동일하거나 약간 높은 압력까지 감압시킬 수 있다. 감압수단(17)으로서는 예컨대 J-T 밸브 등의 팽창밸브나 팽창기(expander) 등이 사용될 수 있다.
열회수유닛(25)을 통과하면서 냉각된 증발가스(LBOG)는 감압수단(17)을 통과하면서 감압(즉 팽창)된 후 기액 혼합상태로 기액분리기(19)에 공급될 수 있다. 감압수단(17)을 통과하면서 LBOG는 대략 상압으로 감압(예컨대 3 bara로 감압)될 수 있다. 감압된 증발가스는 기액분리기(19)에서 기체와 액체 성분이 분리되어, 액체성분은 증발가스 회수라인(L5)을 통해 저장탱크(예를 들어, 화물탱크(11), 연료탱크(21), 또는 별개의 탱크)로 이송되고, 기체성분은 증발가스 순환라인(L7)을 통해 화물탱크(11)로부터 배출되어 압축수단(13)으로 공급되는 증발가스에 합류될 수 있다. 증발가스 순환라인(L7)은 기액분리기(19)의 상단으로부터 연장되어 증발가스 배출라인(L1)에서 압축수단(13)보다 상류측에 연결될 수 있다.
한편, 제5 실시형태에 있어서도, 연료탱크(21)에서 배출된 연료로서의 액화가스를 엔진(29)에 공급하는 연료 공급라인(L3)에는, 엔진(29)에 공급되는 연료의 압력 및 온도를 엔진에서 요구하는 압력 및 온도로 조절하기 위해, 펌프 등의 압력조절수단(23)과 히터, 기화기 등의 온도조절수단(27)이 설치될 수 있다.
전술한 제1 실시형태에 따르면, 증발가스와 연료 사이의 열교환을 위해 연료 공급라인(L3)에 설치되는 열회수유닛(25)이 압력조절수단(23)의 하류측에 배치(도 1 참조)되어 있지만, 제5 실시형태에 따르면, 열회수유닛(25)이 압력조절수단(23)의 상류측에 배치(도 5 참조)된다.
열회수유닛(25)에서 연료는 증발가스로부터 열을 공급받아 가열되므로, 액체상태에서 기체상태로 기화될 수 있다. 압력조절수단(23)이 펌프인 경우, 펌프의 흡입구로 기체가 공급되면 고장이 발생할 수 있어, 압력조절수단(23)의 상류측보다는 하류측에 열회수유닛(25)이 설치되는 것이 유리할 수 있다.
그러나, 본 발명은 열회수유닛(25)이 압력조절수단(23)의 하류측에 배치되는 것으로 한정되지는 않으며, 제5 실시형태와 같이 열회수유닛(25)이 압력조절수단(23)의 상류측에 배치되는 것으로 변형될 수 있다. 다만, 열회수유닛(25)이 압력조절수단(23)의 상류측에 배치될 경우, 열회수유닛(25)을 통과한 연료가 기화되지 않도록 유량을 제어하거나, 열회수유닛(25)과 압력조절수단(23) 사이에 버퍼탱크를 배치하여 버퍼 기능과 기액분리 기능을 수행하도록 하는 것이 유리하다.
본 발명의 실시형태들에 따르면, 예를 들어 액화가스 운반선의 화물 운반시 발생되는 증발가스를, 재액화시켜 다시 저장탱크로 복귀시켜 저장할 수 있기 때문에, GCU 등에서 소모하여 버려지는 증발가스의 양을 감소시키거나 없게 할 수 있게 되고, 질소 등 별도의 냉매를 사용하는 재액화 장치를 설치할 필요 없이 증발가스를 재액화하여 처리할 수 있게 된다.
또한, 별도의 냉매를 사용하는 재액화 장치(즉, 질소냉매 냉동 사이클이나 혼합냉매 냉동 사이클 등)가 설치될 필요가 없으므로, 냉매를 공급 및 저장하기 위한 설비를 추가로 설치할 필요가 없어, 전체 시스템을 구성하기 위한 초기 설치비와 운용비용을 절감할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
11: 화물탱크 13: 압축수단
13a: 압축기 13b: 중간냉각기
17: 감압수단 19: 기액분리기
21: 연료탱크 22: 배출펌프
23: 압력조절수단 25: 열회수유닛
27: 온도조절수단 29: 엔진
31: 보조엔진
L1: 증발가스 배출라인 L3: 연료 공급라인
L5: 증발가스 회수라인 L7: 증발가스 순환라인
L9: 증발가스 분기라인

Claims (17)

  1. 선체 내에 엔진을 탑재한 선박으로서,
    액화가스를 저장하고 있는 저장탱크와;
    상기 저장탱크 내에서 발생한 증발가스를 공급받아 압축하는 압축수단과;
    상기 압축수단에서 압축된 증발가스를, 상기 엔진에 공급되는 연료와 열교환하여 냉각시키는 열회수유닛;
    을 포함하는, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 열회수유닛을 통과하면서 냉각된 증발가스를 감압하는 감압수단을 더 포함하는, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 감압수단을 통과하면서 감압되어 기액 혼합상태로 된 증발가스 중, 액체 성분만을 상기 저장탱크에 복귀시키기 위해 설치되는 기액분리기를 더 포함하는, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 감압수단을 통과하면서 감압되어 기액 혼합상태로 된 증발가스 중, 기체 성분은 상기 저장탱크로부터 배출되어 상기 압축수단으로 공급되는 증발가스에 합류되는, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 기액분리기에서 분리된 기체 성분의 증발가스를 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스에 합류시키는 증발가스 순환라인을 더 포함하고,
    상기 증발가스 순환라인은 상기 기액분리기의 상단으로부터 연장되어 상기 압축수단보다 상류측에 연결되는, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 감압수단을 통과하면서 감압되어 기액 혼합상태로 된 증발가스는 기체 성분과 액체 성분을 분리하지 않고 상기 저장탱크에 공급되는, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 저장탱크는 화물로서의 액화가스를 저장하는 화물탱크 및 연료로서의 액화가스를 저장하는 연료탱크 중 적어도 하나의 탱크이며, 상기 화물탱크와 상기 연료탱크는 별개의 탱크인, 선체 내의 엔진을 탑재한 선박.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축수단은, 증발가스를 압축시키는 복수개의 압축기와, 상기 압축기에서 압축되면서 온도가 상승한 증발가스를 냉각시키기 위한 복수개의 중간 냉각기를 포함하는, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축수단을 통하여 압축이 완료된 증발가스 또는 상기 압축수단을 통하여 압축되는 도중의 증발가스를 공급받아 사용하는 보조 엔진을 더 포함하는, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박.
  10. 청구항 1에 있어서,
    연료를 상기 엔진에서 요구하는 압력으로 가압하여 상기 엔진에 공급하는 압력조절수단과;
    상기 압력조절수단에서 가압된 연료를 상기 엔진에서 요구하는 온도로 가열하는 온도조절수단;
    을 더 포함하는, 선체 내의 엔진을 탑재한 선박.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 열회수유닛은, 연료를 상기 엔진에 공급하는 연료 공급라인에서 상기 압력조절수단의 상류측 또는 하류측에 배치되는, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 액화가스는 액화천연가스를 제외한 액화중탄화수소가스인, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 액화가스는 액화에탄가스 또는 액화프로판가스이고,
    상기 압축수단은 상기 액화가스를 60 ~ 100 bara로 압축시키는, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 액화가스는 에틸렌인, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 액화가스는 액화천연가스이고,
    상기 압축수단은 상기 액화가스를 100 ~ 150 bara로 압축시키는, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 엔진에 공급되는 연료는 액화천연가스인, 선체 내에 엔진을 탑재한 선박.
  17. 선체 내에 엔진을 탑재한 선박의 액화중탄화수소가스 저장탱크에서 생성되는 증발가스를 액화시키는 방법에 있어서,
    상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 압축시키고,
    압축된 증발가스를 상기 엔진에 공급되는 액화천연가스 연료와 열교환시키고,
    압축된 후 상기 연료와 열교환 된 증발가스 중 액체 성분은 상기 저장탱크로 돌려보내고,
    압축된 후 상기 연료와 열교환 된 증발가스 중 기체 성분은 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스와 함께 다시 압축시키고,
    압축된 증발가스와 열교환된 상기 연료는 압축된 후 기화되어 상기 엔진에 공급되는, 방법.
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