KR20160099211A - 연료가스 공급시스템 - Google Patents

연료가스 공급시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20160099211A
KR20160099211A KR1020150021337A KR20150021337A KR20160099211A KR 20160099211 A KR20160099211 A KR 20160099211A KR 1020150021337 A KR1020150021337 A KR 1020150021337A KR 20150021337 A KR20150021337 A KR 20150021337A KR 20160099211 A KR20160099211 A KR 20160099211A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
liquefied
line
heat exchange
storage tank
Prior art date
Application number
KR1020150021337A
Other languages
English (en)
Inventor
이동원
박건일
이동길
이호기
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 KR1020150021337A priority Critical patent/KR20160099211A/ko
Publication of KR20160099211A publication Critical patent/KR20160099211A/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
    • F02M21/0203—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
    • F02M21/0215—Mixtures of gaseous fuels; Natural gas; Biogas; Mine gas; Landfill gas
    • 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
    • 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
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • 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
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/023—Valves; Pressure or flow regulators in the fuel supply or return system
    • F02M21/0236—Multi-way valves; Multiple valves forming a multi-way valve system
    • 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
    • F02M21/06—Apparatus for de-liquefying, e.g. by heating
    • 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
    • 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)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (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 가압하는 압축부를 구비하고, 압축부를 통과한 증발가스를 엔진으로 공급하는 증발가스 공급라인 및 압축부를 통과한 증발가스의 일부를 열교환하여 재액화시키는 재액화라인을 포함하고, 재액화라인은 압축부를 통과한 증발가스와 압축부 전단의 증발가스를 열교환하는 제1열교환부와, 제1열교환부를 통과한 증발가스와 액화가스 공급라인을 통과하는 액화가스를 열교환하는 제2열교환부와, 제2열교환부를 통과한 증발가스를 감압시키는 팽창팰브와, 팽창밸브를 통과하여 재액화된 증발가스를 기체성분과 액체성분으로 분리하는 기액분리기 및 상기 기액분리기에서 분리된 기체성분의 증발가스와 상기 제2열교환부를 통과한 증발가스를 열교환하는 제3열교환부를 구비하여 제공될 수 있다.

Description

연료가스 공급시스템{FUEL GAS SUPPLYING SYSTEM IN SHIPS}
본 발명은 연료가스 공급시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 증발가스를 효율적으로 처리 및 관리할 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 운용을 수행하고 있다.
이러한 액화천연가스는 선체에 단열 처리되어 설치되는 저장탱크에 수용되어 저장 및 수송된다. 그러나 액화천연가스를 완전히 단열시켜 수용하는 것은 실질적으로 불가능하므로, 외부의 열이 저장탱크의 내부로 지속적으로 전달되어 액화천연가스가 기화하여 발생되는 증발가스가 저장탱크의 내부에 축적되게 된다.
이러한 증발가스는 저장탱크의 내부압력을 상승시켜 저장탱크의 변형 및 훼손을 유발할 수 있으며, 액화천연가스를 수송하는 과정에서 선박의 진동에 의해 저장탱크 및 선박의 구조적인 문제를 야기할 수 있으므로, 증발가스의 발생을 억제하거나 증발가스를 처리 및 제거할 필요가 있다.
이에 종래에는 저장탱크의 상측에 마련되는 벤트마스트(Vent mast)로 증발가스를 흘려 보내거나, GCU(Gas Combustion Unit)을 이용하여 증발가스를 태워버리는 방안 등이 이용되었다. 그러나 이는 에너지 효율 면에서 바람직하지 못하며, 증발가스를 태우는 과정에서 화재 및 폭발의 위험이 존재하는 문제점이 있었다. 따라서 증발가스를 효율적으로 이용 및 처리하며, 증발가스를 선박의 연료가스로 용이하게 공급할 수 있는 방안이 요구된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0035223호(2010. 04. 05. 공개)
본 발명의 실시 예는 증발가스를 효과적으로 처리 또는 이용할 수 있는 연료가스 공급시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예는 증발가스를 효과적으로 재액화하여 이용할 수 있는 연료가스 공급시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예는 증발가스의 재액화 효율을 향상시킬 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 구조의 안정성을 기할 수 있는 연료가스 공급시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예는 에너지 효율을 향상시킬 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 가압하는 압축부를 구비하고, 상기 압축부를 통과한 증발가스를 엔진으로 공급하는 증발가스 공급라인 및 상기 압축부를 통과한 증발가스의 일부를 열교환하여 재액화시키는 재액화라인을 포함하고, 상기 재액화라인은 상기 압축부를 통과한 증발가스와 상기 압축부 전단의 증발가스를 열교환하는 제1열교환부와, 상기 제1열교환부를 통과한 증발가스와 상기 액화가스 공급라인을 통과하는 액화가스를 열교환하는 제2열교환부와, 상기 제2열교환부를 통과한 증발가스를 감압시키는 팽창팰브와, 상기 팽창밸브를 통과하여 재액화된 증발가스를 기체성분과 액체성분으로 분리하는 기액분리기 및 상기 제2열교환부와 상기 팽창밸브 사이에 마련되어 상기 제2열교환부를 통과한 증발가스와 상기 기액분리기에서 분리된 기체성분의 증발가스를 서로 열교환하는 제3열교환부를 더 구비하여 제공될 수 있다.
상기 재액화라인이 상기 증발가스 공급라인으로부터 분기되는 지점에는 삼방밸브(3 Way Valve)가 마련되고, 상기 액화가스 공급라인에는 송출펌프가 마련되되, 상기 삼방밸브 및 상기 송출펌프의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 재액화라인의 상기 팽창밸브 전단에는 온도센서가 마련되고, 상기 제어부는 상기 온도센서가 감지한 증발가스의 온도정보에 근거하여 상기 삼방밸브 및 상시 송출펌프의 작동을 제어하도록 마련될 수 있다.
상기 기액분리기에서 분리된 액체성분의 증발가스를 상기 저장탱크로 공급하는 회수라인 및 상기 기액분리기에서 분리된 기체성분의 증발가스를 상기 저장탱크 또는 상기 압축부 전단의 상기 증발가스 공급라인으로 공급하는 재순환라인을 더 포함하여 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 증발가스를 효과적으로 처리 또는 이용할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 증발가스의 재액화 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 단순한 구조로서 효율적인 운용을 도모할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 구조의 안정성을 기할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 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 일 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 액화가스를 엔진으로 공급하는 액화가스 공급라인(120), 저장탱크(110)의 증발가스를 엔진으로 공급하는 증발가스 공급라인(130), 증발가스 공급라인(130)을 통과하는 증발가스의 일부를 재액화시키는 재액화라인(140) 및 각 구성들의 작동을 조절 및 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
이하 실시 예에서는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 일 예로서, 액화천연가스 및 이로부터 발생하는 증발가스를 적용하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 액화에탄가스, 액화탄화수소가스 등 다양한 액화가스 및 이로부터 발생하는 증발가스가 적용되는 경우에도 동일한 기술적 사상으로 동일하게 이해되어야 한다.
저장탱크(110)는 액화천연가스 및 증발가스를 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 제거 또는 처리할 필요성이 있다. 이에 따라 저장탱크(110) 내부에 발생된 증발가스는 본 발명의 실시 예와 같이 증발가스 공급라인(130)에 의해 엔진의 연료가스로 이용되거나 재액화라인(140)에 의해 재액화되어 저장탱크로 재공급될 수 있다. 이와는 달리, 도면에는 도시하지 않았으나 저장탱크(110)의 상부에 마련되는 벤트마스트(미도시) 또는 GCU(Gas Combustion Unit, 미도시)로 공급하여 증발가스를 처리 또는 소모시킬 수도 있다.
엔진은 저장탱크(110)에 수용된 액화천연가스 및 증발가스 등의 연료가스를 공급받아 선박의 추진력을 발생시키거나 선박의 내부 설비 등의 발전용 전원을 발생시킬 수 있다. 엔진은 상대적으로 고압의 연료가스를 공급받아 출력을 발생시키는 제1엔진과, 상대적으로 저압의 연료가스를 공급받아 출력을 발생시키는 제2엔진으로 이루어질 수 있다. 일 예로 제1엔진은 상대적으로 고압의 연료가스로 출력을 발생시킬 수 있는 ME-GI엔진으로 이루어지고, 제2엔진은 상대적으로 저압의 연료가스로 출력을 발생시킬 수 있는 DFDE 엔진 또는 X-DF 엔진 등으로 이루어질 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 수의 엔진 및 다양한 종류의 엔진이 이용되는 경우에도 동일하게 이해되어야 할 것이다.
액화가스 공급라인(120)은 저장탱크(110)에 수용 또는 저장된 액화천연가스를 엔진에 연료가스로서 공급하도록 마련된다. 액화가스 공급라인(120)은 그 일단이 저장탱크(110)의 내부에 연결되어 마련되고, 타단은 후술하는 증발가스 공급라인(130)과 합류하여 제1엔진에 연결되어 마련될 수 있다. 액화가스 공급라인(120)의 일단은 저장탱크(110) 내부의 액화천연가스를 공급받을 수 있도록 입구 측 단부가 저장탱크(110) 내부의 하측에 배치될 수 있으며, 액화천연가스를 엔진 측으로 공급하기 위한 송출펌프(121)가 마련될 수 있다.
액화가스 공급라인(120)은 엔진이 요구하는 연료가스의 조건에 부합하도록 액화가스를 가압하는 가압펌프(122) 및 가압된 액화가스를 기화시키는 기화기(123)가 마련될 수 있으며, 후술하는 재액화라인(140)의 제2열교환부(141b)가 설치될 수 있다.
증발가스 공급라인(130)은 저장탱크(110)에 발생된 증발가스를 엔진에 연료가스로서 공급하도록 마련된다. 증발가스 공급라인(130)은 그 일단이 저장탱크(110)의 내부에 연결되어 마련되고, 타단은 후술하는 액화가스 공급라인(120)과 합류하여 엔진에 연결되어 마련된다. 증발가스 공급라인(130)의 일단은 저장탱크(110) 내부의 증발가스를 공급받을 수 있도록 입구 측 단부가 저장탱크(110) 내부의 상측에 배치될 수 있으며, 증발가스를 엔진이 요구하는 조건에 맞추어 처리할 수 있도록 복수 단의 컴프레서를 구비하는 압축부(131)가 마련될 수 있다.
압축부(131)는 증발가스를 압축하는 컴프레서(131a)와 압축되면서 가열된 증발가스를 냉각시키는 쿨러(131b)를 포함할 수 있다. 압축부(131)는 증발가스 공급라인(130) 상에 후술하는 재액화라인(140)이 분기되는 지점의 전단에 마련되어 증발가스를 압축 및 냉각시켜줄 수 있다. 또한 엔진이 서로 다른 압력조건을 갖는 복수개의 엔진으로 이루어지는 경우에는 압축부(131)의 중간부위로부터 증발가스 공급라인이 추가적으로 분기되어 제2엔진으로 연료가스를 공급하도록 마련될 수 있다.
도 1에서는 압축부(131)가 5단의 컴프레서(131a) 및 쿨러(131b)로 이루어진 것으로 도시되어 있으나, 이는 일 예로서 엔진의 요구 압력조건 및 온도에 따라 압축부(131)는 다양한 수의 컴프레서 및 쿨러로 이루어질 수 있다.
또한 증발가스 공급라인(130) 상의 압축부(131) 전단에는 후술하는 재액화라인(140)의 제1열교환부(141a)가 설치될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
재액화라인(140)은 압축부(131)를 통과한 증발가스를 열교환시키는 제1열교환부(141a), 제1열교환부(141a)를 통과한 증발가스를 열교환시키는 제2열교환부(141b), 제2열교환부(141b)를 통과한 증발가스를 열교환시키는 제3열교환부(141c), 제3열교환부(141c)를 통과한 증발가스를 감압시키는 팽창밸브(142), 팽창밸브(142)를 통과하여 재액화된 증발가스를 수용하는 기액분리기(145), 기액분리기(145)에서 분리된 액체성분의 증발가스를 저장탱크(110)로 공급하는 회수라인(146) 및 기액분리기(145)에서 분리된 기체성분의 증발가스를 저장탱크(110) 또는 증발가스 공급라인(130)으로 공급하는 재순환라인(147)을 구비할 수 있다.
재액화라인(140)은 증발가스 공급라인(130) 상의 압축부(131) 후단으로부터 분기되어 마련될 수 있다. 재액화라인(140)과 증발가스 공급라인(130)이 분기되는 지점에는 삼방밸브(143)(3 Way Valve)가 마련될 수 있으며, 삼방밸브(143)는 제1엔진 또는 재액화라인(140)으로 공급되는 증발가스의 공급량을 조절할 수 있다. 삼방밸브(143)는 후술하는 제어부에 의해 그 작동이 조절될 수 있으나, 작업자가 수동으로 개폐여부 또는 개폐정도를 조절할 수도 있다.
제1열교환부(141a)는 증발가스 공급라인(130)의 압축부(131)을 통과하여 가압된 증발가스와 증발가스 공급라인(130)을 통과하는 압축부(131) 전단의 증발가스를 서로 열교환하도록 마련된다. 증발가스 공급라인(130)의 압축부(131)를 통과한 증발가스는 컴프레서(131a)에 의해 가압되어 온도가 상승한 상태이므로, 압축부(131)를 통과하기 전의 상대적으로 저온의 증발가스와 서로 열교환함으로써 재액화라인(140)으로 유입되는 가압된 증발가스를 1차적으로 냉각시킬 수 있다.
제2열교환부(141b)는 제1열교환부(141a)를 통과한 증발가스와 액화가스 공급라인(120)을 통과하는 액화천연가스를 서로 열교환하도록 마련된다. 제1열교환부(141a)를 통과한 증발가스는 액화가스 공급라인(120)을 따라 흐르는 액화천연가스와 2차적으로 열교환하여 더욱 냉각시킬 수 있다. 도 1에서는 제2열교환부(141b)가 액화가스 공급라인(120)의 가압펌프(122) 후단에 설치된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 기화기(123) 전단 상의 액화가스 공급라인(120) 상의 다양한 위치에 설치될 수 있음은 물론이다.
제3열교환부(141c)는 제2열교환부(141b)를 통과한 증발가스와 기액분리기(145)에서 분리된 기체상태의 증발가스를 서로 열교환하도록 마련된다. 후술하는 바와 같이 재액화라인(140)을 따라 흐르면서 제1열교환부(141a), 제2열교환부(141b) 및 제3열교환부(141c)를 순차적으로 통과한 증발가스는 팽창밸브(142)에 의해 감압되면서 온도가 더욱 낮아져 재액화가 이루어진다. 재액화된 증발가스는 기액분리기(145)로 공급되어 수용되며, 기액분리기(145)는 재액화과정에서 발생하는 기체성분(플래쉬 가스, Flash Gas)과 액체성분으로 분리하여 수용할 수 있다. 이 때 기액분리기(145)에서 분리된 기체성분의 증발가스는 온도가 낮은 상태이므로, 제3열교환부(141c)에서 제2열교환부(141b)를 통과한 증발가스와 후술하는 재순환라인(147)을 흐르는 기액분리기(145) 내부의 기체성분의 증발가스를 서로 열교환함으로써 재순환라인(147)을 흐르는 증발가스를 추가적으로 냉각시킬 수 있다.
팽창밸브(142)는 제3열교환부(141c)의 후단에 마련될 수 있다. 팽창밸브(142)는 제1열교환부(141a), 제2열교환부(141b) 및 제3열교환부(141c)를 순차적으로 통과하여 냉각된 증발가스를 감압하여 추가적으로 냉각 및 팽창시켜 증발가스를 재액화시킬 수 있다. 팽창밸브(142)는 일 예로 줄-톰슨 밸브(Joule-Thomson Valve)로 이루어질 수 있다.
기액분리기(145)는 제1열교환부(141a), 제2열교환부(141b), 제3열교환부(141c) 및 팽창밸브(142)를 통과하여 냉각 및 감압된 증발가스를 수용하여 냉각된 증발가스의 액체성분과 기체성분을 분리한다. 기액분리기(145)에 의해 분리된 재액화된 증발가스의 액체성분은 후술하는 회수라인(146)에 의해 저장탱크(110)로 재공급되고, 재액화되지 않은 증발가스의 기체성분은 후술하는 재순환라인(147)에 의해 저장탱크(110) 또는 증발가스 공급라인(130)으로 재공급될 수 있다.
회수라인(146)은 기액분리기(145)에 의해 분리된 증발가스의 액체성분을 저장탱크(110)로 재공급하도록 기액분리기(145)와 저장탱크(110)를 연결하도록 마련될 수 있다. 회수라인(146)은 그 입구 측 단부가 기액분리기(145)의 하측에 연결되어 마련되고, 출구 측 단부가 저장탱크(110) 내부에 연결되어 마련될 수 있다. 회수라인(146)에는 저장탱크(110)로 회수되는 재액화된 증발가스의 공급량을 조절하는 개폐밸브(미도시)가 마련될 수 있다.
재순환라인(147)은 기액분리기(145)에 의해 분리된 재액화된 증발가스의 기체성분을 저장탱크(110) 또는 증발가스 공급라인(130)으로 재공급하도록 기액분리기(145)와 저장탱크(110) 또는 기액분리기(145)와 증발가스 공급라인(130)을 연결하도록 마련될 수 있다. 도 1에서는 재순환라인(147)이 기액분리기(145) 내부의 기체성분의 증발가스가 기액분리기(145)로부터 저장탱크(110)로 재공급하는 구성을 나타내는 것으로 도시되어 있으나, 이 외에도 재순환라인(147)이 기액분리기(145) 내부의 기체성분의 증발가스를 기액분리기(145)로부터 증발가스 공급라인(130) 상의 압축부(131) 전단으로 재공급하거나, 증발가스 공급라인(130) 및 저장탱크(110)로 함께 재공급하는 경우를 포함한다.
제어부는 재액화라인(140)을 통한 증발가스의 재액화를 조절하도록 마련될 수 있다. 제어부는 증발가스 공급라인(130)과 재액화라인(140)이 분기되는 지점에 마련되는 삼방밸브(143) 및 액화가스 공급라인(120)에 마련되는 송출펌프(121)의 작동을 조절 및 제어하도록 마련되어, 재액화라인(140)으로 공급되는 가압되는 증발가스의 공급량 및 액화가스 공급라인(120)을 통과하는 액화천연가스의 공급량을 조절할 수 있다.
구체적으로 제어부는 재액화라인(140)을 통과하는 증발가스의 온도를 감지하는 온도센서(144)로부터 증발가스의 온도정보를 수신하고, 이에 근거하여 삼방밸브(143) 및 송출펌프(121)의 작동을 조절 및 제어할 수 있다. 온도센서(144)는 재액화라인(140) 상에 마련될 수 있다. 일 예로 도 1에 도시된 바와 같이, 제3열교환부(141c) 및 팽창밸브(142) 사이에 마련되어, 제3열교환부(141c)를 통과한 증발가스의 온도를 감지하도록 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 그 위치는 재액화 효율 및 설계상 필요에 따라 다양한 위치로 변경될 수 있다.
제어부는 온도센서(144)로부터 수신한 증발가스의 온도정보에 근거하여, 삼방밸브(143)의 작동을 조절 및 제어하여 재액화라인(140)으로 공급되는 가압된 증발가스의 공급량을 조절할 수 있으며, 이와 동시에 송출펌프(121)의 작동을 조절 및 제어하여 액화가스 공급라인(120)을 통과하는 액화천연가스의 공급량을 조절할 수 있다.
일 예로, 제어부는 온도센서(144)가 감지한 재액화라인(140)을 흐르는 증발가스의 온도가 기 입력된 온도정보보다 높아 재액화율이 감소할 것으로 예측되는 경우에는 재액화라인(140)으로 공급되는 가압된 증발가스의 공급량이 감소하도록 삼방밸브(143)의 작동을 조절 및 제어하고, 액화가스 공급라인(120)을 통과하는 액화천연가스의 공급량이 증가하도록 송출펌프(121)의 작동을 조절 및 제어하도록 한다. 재액화라인(140)을 통과하는 증발가스의 공급량은 감소시킴과 동시에, 액화가스 공급라인(120)을 통과하는 액화천연가스의 공급량을 증가시킴으로써, 제2열교환부(141b)에서 재액화라인(140)을 통과하는 증발가스와 액화가스 공급라인(120)을 통과하는 액화천연가스가 서로 열교환 시 재액화라인(140)을 통과하는 증발가스의 온도를 더욱 낮출 수 있다.
이와는 반대로, 온도센서(144)가 감지한 재액화라인(140)을 흐르는 증발가스의 온도가 기 입력된 최적의 재액화 효율을 구현할 수 있는 온도정보보다 낮은 경우에는 제어부가 재액화라인(140)으로 공급되는 가압된 증발가스의 공급량이 증가하도록 삼방밸브(143)의 작동을 조절 및 제어하고, 액화가스 공급라인(120)을 통과하는 액화천연가스의 공급량은 감소하도록 송출펌프의 작동을 조절 및 제어하도록 한다. 재액화라인(140)을 통과하는 증발가스의 공급량은 증가시킴과 동시에, 액화가스 공급라인(120)을 통과하는 액화천연가스의 공급량을 감소시킴으로써, 제2열교환부(141b)에서 재액화라인(140)을 통과하는 증발가스와 액화가스 공급라인(120)을 통과하는 액화천연가스가 서로 열교환 시 재액화라인(140)을 통과하는 증발가스의 온도를 적정 수준으로 조절할 수 있게 된다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템(100)은 증발가스를 효과적으로 처리 및 관리할 수 있으며, 증발가스의 효율적인 이용을 도모하여 에너지 효율이 향상되는 효과를 가질 수 있다.
또한 별도의 냉각장치 없이도 증발가스의 재액화를 용이하게 수행할 수 있게 되며, 단순한 구조로서 증발가스의 재액화를 구현할 수 있으므로 설비 운용의 효율성을 도모할 수 있게 된다.
100: 연료가스 공급시스템 110: 저장탱크
120: 액화가스 공급라인 121: 송출펌프
122: 가압펌프 123: 기화기
130: 증발가스 공급라인 131: 압축부
140: 재액화라인 141a: 제1열교환부
141b: 제2열교환부 141c: 제3열교환부
142: 팽창밸브 143: 삼방밸브
144: 온도센서 145: 기액분리기
146: 회수라인 147: 재순환라인

Claims (4)

  1. 액화가스 및 증발가스로 이루어지는 연료가스를 수용하는 저장탱크;
    상기 저장탱크의 액화가스를 엔진으로 공급하는 액화가스 공급라인;
    상기 저장탱크의 증발가스를 가압하는 압축부를 구비하고, 상기 압축부를 통과한 증발가스를 엔진으로 공급하는 증발가스 공급라인; 및
    상기 압축부를 통과한 증발가스의 일부를 열교환하여 재액화시키는 재액화라인을 포함하고,
    상기 재액화라인은
    상기 압축부를 통과한 증발가스와 상기 압축부 전단의 증발가스를 열교환하는 제1열교환부와, 상기 제1열교환부를 통과한 증발가스와 상기 액화가스 공급라인을 통과하는 액화가스를 열교환하는 제2열교환부와, 상기 제2열교환부를 통과한 증발가스를 감압시키는 팽창팰브와, 상기 팽창밸브를 통과하여 재액화된 증발가스를 기체성분과 액체성분으로 분리하는 기액분리기 및 상기 기액분리기에서 분리된 기체성분의 증발가스와 상기 제2열교환부를 통과한 증발가스를 열교환하는 제3열교환부를 구비하는 연료가스 공급시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 재액화라인이 상기 증발가스 공급라인으로부터 분기되는 지점에는 삼방밸브(3 Way Valve)가 마련되고,
    상기 액화가스 공급라인에는 송출펌프가 마련되되,
    상기 삼방밸브 및 상기 송출펌프의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 연료가스 공급시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 재액화라인의 상기 팽창밸브 전단에는 온도센서가 마련되고,
    상기 제어부는
    상기 온도센서가 감지한 증발가스의 온도정보에 근거하여 상기 삼방밸브 및 상시 송출펌프의 작동을 제어하는 연료가스 공급시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기액분리기에서 분리된 액체성분의 증발가스를 상기 저장탱크로 공급하는 회수라인 및
    상기 기액분리기에서 분리된 기체성분의 증발가스를 상기 저장탱크 또는 상기 압축부 전단의 상기 증발가스 공급라인으로 공급하는 재순환라인을 더 포함하는 연료가스 공급시스템.

KR1020150021337A 2015-02-12 2015-02-12 연료가스 공급시스템 KR20160099211A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150021337A KR20160099211A (ko) 2015-02-12 2015-02-12 연료가스 공급시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150021337A KR20160099211A (ko) 2015-02-12 2015-02-12 연료가스 공급시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160099211A true KR20160099211A (ko) 2016-08-22

Family

ID=56854741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150021337A KR20160099211A (ko) 2015-02-12 2015-02-12 연료가스 공급시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160099211A (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200011776A (ko) * 2018-07-25 2020-02-04 대우조선해양 주식회사 선박용 증발가스 재액화 시스템 및 방법
KR20200075200A (ko) * 2018-12-17 2020-06-26 대우조선해양 주식회사 선박용 증발가스 처리 시스템 및 방법
KR20210005812A (ko) * 2019-07-05 2021-01-15 만 에너지 솔루션즈, 필리알 아프 만 에너지 솔루션즈 에스이, 티스크란드 기체 연료 공급 시스템 및 기체 연료 공급 시스템을 작동하기 위한 방법
CN115307056A (zh) * 2021-05-07 2022-11-08 气体运输技术公司 用于供应消耗器的系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100035223A (ko) 2008-09-26 2010-04-05 현대중공업 주식회사 이종연료 디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 연료공급시스템

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100035223A (ko) 2008-09-26 2010-04-05 현대중공업 주식회사 이종연료 디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 연료공급시스템

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200011776A (ko) * 2018-07-25 2020-02-04 대우조선해양 주식회사 선박용 증발가스 재액화 시스템 및 방법
KR20200075200A (ko) * 2018-12-17 2020-06-26 대우조선해양 주식회사 선박용 증발가스 처리 시스템 및 방법
KR20210005812A (ko) * 2019-07-05 2021-01-15 만 에너지 솔루션즈, 필리알 아프 만 에너지 솔루션즈 에스이, 티스크란드 기체 연료 공급 시스템 및 기체 연료 공급 시스템을 작동하기 위한 방법
CN115307056A (zh) * 2021-05-07 2022-11-08 气体运输技术公司 用于供应消耗器的系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101741741B1 (ko) 연료가스 공급시스템
EP3309442B1 (en) Fuel gas supply system
KR101751340B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR101784842B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR101711955B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR101751331B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR101722372B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR20160066587A (ko) 액화연료 추진선박의 재액화시스템
KR101661929B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR20160095475A (ko) 연료가스 공급시스템
KR20160099211A (ko) 연료가스 공급시스템
KR101732554B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR101722369B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR101732551B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR101751339B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR101644389B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR20160074170A (ko) 연료가스 공급시스템
KR20160096564A (ko) 증발가스 처리장치
KR101751337B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR101751332B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR101672196B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR101617020B1 (ko) 증발가스 처리장치
KR101711954B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR20170031285A (ko) 연료가스 공급시스템
KR101644384B1 (ko) 연료가스 공급시스템

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination