KR20170089458A - Fuel supply system for engine of ship - Google Patents

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김호경
정태석
김병철
이현우
이희주
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성동조선해양(주)
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Abstract

A fuel supply system of an engine for a ship is disclosed. The disclosed fuel supply system comprises: an LNG fuel tank storing LNG; a first fuel supply line supplying the LNG stored in the LNG fuel tank to a main engine for propulsion; a second fuel supply line supplying the LNG stored in the LNG fuel tank as a heterogeneous fuel engine for power generation; a forcible vaporizer installed in the second fuel supply line to forcibly vaporize the LNG; a heavy hydrocarbon remover installed in the second fuel supply line to separate heavy hydrocarbon contained in natural gas vaporized in the forcible vaporizer to be removed; and a heavy hydrocarbon supply line supplying heavy hydrocarbon separated from the heavy hydrocarbon remover to a main engine for propulsion.

Description

선박용 엔진의 연료공급 시스템{Fuel supply system for engine of ship}Technical Field [0001] The present invention relates to a fuel supply system for a marine engine,

본 발명은 선박용 엔진의 연료공급 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액화천연가스(LNG)를 연료로 사용하는 선박용 엔진의 연료공급 시스템에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a fuel supply system for a marine engine, and more particularly to a fuel supply system for a marine engine using liquefied natural gas (LNG) as fuel.

최근 들어, 선박의 디젤 엔진이 환경에 미치는 영향이 관심사로 대두됨에 따라, 선박에 보다 환경 친화적인 동력 시스템을 적용하는 연구가 진행되고 있다. 이러한 연구들 중 하나로서, 선박용 엔진의 연료로서 LNG나 LPG와 같은 액화가스를 사용하는 시도가 활발히 진행되어 왔다. In recent years, as environmental impacts of ships' diesel engines have become a concern, studies are underway to apply more environmentally friendly power systems to ships. As one of these studies, attempts have been made to use liquefied gases such as LNG and LPG as fuels for marine engines.

특히, 액화천연가스(LNG)는 연소 시 대기 오염 물질의 배출이 적은 친환경 연료로서, 메탄을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -163℃로 냉각해서 액화시키면 기체 대비 1/600 정도의 부피로 줄일 수 있는 장점이 있다. 이러한 특징으로 인해 최근 선박용 엔진의 연료로서 LNG의 사용이 급증하고 있는 추세이다. In particular, LNG is an eco-friendly fuel with little emissions of air pollutants during combustion. When liquefied by cooling natural gas containing methane as main component to about -163 ° C, it can be reduced to about 1/600 of its volume There is an advantage. Due to these characteristics, the use of LNG as a fuel for marine engines has been rapidly increasing recently.

LNG는 국제해사기구(IMO)의 환경 규제 강화와 맞물려 신성장 사업으로 주목받고 있으며, 이러한 LNG를 선박용 엔진의 연료로 사용하게 되면, 기존의 선박용 디젤연료와 비교하여 황산화물(SOx)의 배출을 거의 없앨 수 있으며, 질소산화물(NOx)과 이산화탄소(CO2)의 배출을 각각 80%와 23%까지 감소시킬 수 있는 장점이 있다. LNG is attracting attention as a new growth business in conjunction with the IMO's enforcement of environmental regulations. When these LNGs are used as fuels for marine engines, the emissions of sulfur oxides (SOx) (NOx) and carbon dioxide (CO2) emissions by 80% and 23%, respectively.

또한, LNG는 디젤연료 대비 저위발열량(LCV)이 높아 전체적으로 연료 사용에 대한 효율이 높은 장점이 있다. 참고로, 디젤연료의 LCV는 42,700K/Kg이고, LNG의 LCV는 50,000KJ/Kg이다. In addition, LNG has a high LCV compared to diesel fuel, which is advantageous for overall fuel efficiency. For reference, the LCV of diesel fuel is 42,700 K / Kg and the LCV of LNG is 50,000 KJ / Kg.

LNG를 연료로 사용하는 가스연료 엔진으로서, LNG의 자연 기화 또는 강제 기화된 기화 가스를 디젤 연료에 혼합하여 사용하는 이종연료 엔진인 DFDE(Dual fuel Diesel Electric Engine)가 개발되었으며, 최근에는 250 ~ 300bar에 이르는 고압의 가스를 공급하여 운용되는 2행정의 고압가스 분사 엔진(Two-stroke gas injection engine)인 ME-GI 엔진이 개발되었다. As a gas-fueled engine using LNG as fuel, DFDE (Dual Fuel Diesel Electric Engine), which is a heterogeneous fuel engine that uses natural vaporization of LNG or mixed vaporized gas with diesel fuel, has been developed. Recently, The two-stroke gas injection engine, the ME-GI engine, was developed.

LNG는 메탄 이외에도 에탄, 프로판, 부탄 등을 포함하며, 생산지에 따라 조성이 달라지는데, LNG를 강제 기화시켜 엔진에 연료를 공급하기 위해서는 해당 엔진에서 요구하는 메탄가(Methane number)를 맞추어 공급해야만 한다.LNG includes ethane, propane, and butane in addition to methane. The composition varies depending on the place of production. In order to supply LNG to the engine by forcibly vaporizing the LNG, the methane number required for the engine must be supplied.

선박용 엔진인 DFDE 또는 DFDG(Dual Fuel Diesel Generator)와 같은 이종연료 엔진(DF 엔진)에 있어서, 만약 연료의 메탄가가 충족되지 못하면, 연료가 엔진에 공급되었을 때 엔진에서 노킹(knocking) 현상이나 피스톤이 상사점에 이르기 전에 연료가 폭발하여 연소되는 등의 이상연소 현상이 발생할 수 있다. In the case of a different fuel engine (DF engine) such as DFDE or DFDG (DFDG) which is a marine engine, if the methane price of the fuel is not satisfied, knocking phenomenon or piston An abnormal combustion phenomenon such as explosion and combustion of the fuel may occur before reaching the top dead center.

종래에는, 이러한 문제점을 해결하기 위해 중탄화수소 제거기(HHC Remover)를 사용하여 DF 엔진에 공급되는 천연가스에 포함된 중탄화수소(HHC: Heavy Hydro Carbon)를 제거함으로써 DF 엔진에서 요구하는 메탄가를 충족시켰다. 중탄화수소 제거기는 강제 기화된 LNG의 온도를 낮추어 메탄보다 액화점이 높은 중탄화수소를 액화시켜 제거하는 장치이다. Conventionally, in order to solve this problem, a heavy hydrocarbon removing machine (HHC Remover) was used to remove the heavy hydrocarbons (HHC) contained in the natural gas supplied to the DF engine, thereby satisfying the methane price required by the DF engine . Heavy hydrocarbon eliminator is a device that liquefies and removes heavy hydrocarbons having higher liquefaction point than methane by lowering the temperature of forced vaporized LNG.

상기한 바와 같이 중탄화수소 제거기를 통해 분리된 중탄화수소(HHC)는 일반적으로 기존의 LNG 연료탱크로 회수되거나, 별도의 중탄화수소 저장탱크 또는 ME-GI 엔진용 연료탱크로 보내어져 처리되었다. As described above, the heavy hydrocarbons (HHC) separated through the heavy hydrocarbon eliminator are generally recovered to the existing LNG fuel tanks or sent to separate heavy hydrocarbon storage tanks or fuel tanks for the ME-GI engines.

그런데, 중탄화수소 제거기에서 분리된 중탄화수소를 LNG 연료탱크로 회수하게 되면, 연료 공급이 진행됨에 따라 LNG 연료탱크 내의 LNG는 점차 감소하고, 중탄화수소 성분이 계속해서 유입되면서, LNG 연료탱크 내의 LNG의 메탄가가 점점 낮아지게 된다. LNG 연료탱크 내의 메탄가가 지속적으로 변화하면 연료 공급 공정의 제어가 어려울 뿐만 아니라, LNG 연료탱크로 유입되는 중탄화수소의 온도가 LNG의 온도보다 높을 경우 LNG 연료탱크 내에 증발가스(BOG: Boil Off Gas)의 발생량이 증가하여 LNG 연료탱크 내부 압력이 과도하게 높아질 위험성이 있다.However, when the heavy hydrocarbons separated from the heavy hydrocarbon removing unit are recovered to the LNG fuel tank, the LNG in the LNG fuel tank gradually decreases as the fuel supply progresses, and the LNG in the LNG fuel tank Methane prices are getting lower. If the methane price in the LNG fuel tank continuously changes, it is difficult to control the fuel supply process. In addition, when the temperature of the heavy hydrocarbons flowing into the LNG fuel tank is higher than the LNG temperature, the boil off gas (BOG) There is a risk that the pressure inside the LNG fuel tank becomes excessively high.

그리고, 분리된 중탄화수소 성분들을 별도의 중탄화수소 저장탱크에서 저장하게 되면, 위와 같은 문제점은 발생하지 않지만, 이러한 중탄화수소 저장탱크는 초저온 상태인 중탄화수소 성분을 보관해야 하기 때문에 온도와 압력에 강건한 C-Type 탱크로 제작되어야만 하는데, 이는 상당히 고가의 탱크로서 LNG 연료 선박의 건조 시 원가 상승의 원인이 되는 문제점이 있다. However, if the separated heavy hydrocarbon components are stored in a separate heavy hydrocarbon storage tank, such a problem does not occur. However, since such heavy hydrocarbon storage tanks are required to store heavy hydrocarbons at a cryogenic temperature, -Type tank, which is a very expensive tank, which causes a rise in cost when the LNG fuel vessel is dried.

또한, ME-GI 엔진용 연료탱크에 분리된 중탄화수소를 저장하는 방법은, LNG 연료탱크를 선내에 복수로 마련하여, DF 엔진으로 연료를 공급하는 연료탱크를 제외한 다른 연료탱크 중 어느 하나에 선박의 운항 중 분리된 중탄화수소를 저장하는 방법으로서, 역시 고가의 LNG 연료탱크를 복수로 마련하는 것은 선박의 건조 시 원가 상승의 원인이 되며, 또한 운용의 어려움을 초래할 수 있다.The method for storing the separated heavy hydrocarbons in the fuel tank for the ME-GI engine is characterized in that a plurality of LNG fuel tanks are provided in the ship so that any one of the fuel tanks other than the fuel tank for supplying fuel to the DF engine, The provision of a plurality of expensive LNG fuel tanks also causes a rise in cost when the ship is dried and may cause difficulty in operation.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 분리된 중탄화수소를 추진용 메인 엔진으로 공급함으로써 별도의 중탄화수소 저장탱크가 필요 없을 뿐만 아니라 연료 사용 효율을 높일 수 있는 선박용 엔진의 연료공급 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a marine engine which can supply a separate heavy hydrocarbons to a main engine for propulsion, And a fuel supply system.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 선박용 엔진의 연료공급시스템은, According to an aspect of the present invention, there is provided a fuel supply system for a marine engine,

LNG가 저장되는 LNG 연료탱크;An LNG fuel tank storing LNG;

상기 LNG 연료탱크에 저장된 LNG를 추진용 메인 엔진으로 공급하는 제1 연료공급라인;A first fuel supply line for supplying the LNG stored in the LNG fuel tank to the main engine for propulsion;

상기 LNG 연료탱크에 저장된 LNG를 발전용 이종연료 엔진으로 공급하는 제2 연료공급라인;A second fuel supply line for supplying LNG stored in the LNG fuel tank to a diesel fuel for power generation;

상기 제2 연료공급라인에 설치되어 LNG를 강제 기화시키는 강제 기화기;A forced vaporizer installed in the second fuel supply line for forcibly vaporizing the LNG;

상기 제2 연료공급라인에 설치되어 상기 강제 기화기에서 기화된 천연가스에 포함된 중탄화수소를 분리하여 제거하는 중탄화수소 제거기; 및A middle hydrocarbon eliminator installed in the second fuel supply line for separating and removing heavy hydrocarbons contained in natural gas vaporized in the forced vaporizer; And

상기 중탄화수소 제거기에서 분리된 중탄화수소를 상기 추진용 메인 엔진으로 공급하는 중탄화수소 공급라인;을 구비하는 것을 특징으로 한다. And a middle hydrocarbon feed line for feeding the heavy hydrocarbon separated from the heavy hydrocarbon eliminator to the main engine for propulsion.

그리고, 상기 추진용 메인 엔진은 ME-GI 엔진이고, 상기 발전용 이종연료 엔진은 DFDE(Dual fuel Diesel Electric Engine) 또는 DFDG(Dual Fuel Diesel Generator)인 것이 바람직하다. Preferably, the propulsion main engine is an ME-GI engine and the power generation heterogeneous fuel engine is a dual fuel diesel electric engine (DFDE) or a dual fuel diesel generator (DFDG).

또한, 상기 중탄화수소 공급라인의 일단은 상기 중탄화수소 제거기에 연결되고, 타단은 상기 제1 연료공급라인에 연결되어, 상기 중탄화수소 공급라인을 통해 공급되는 중탄화수소는 상기 제1 연료공급라인에 주입될 수 있다. In addition, one end of the heavy hydrocarbon feed line is connected to the heavy hydrocarbon eliminator and the other end is connected to the first fuel feed line, and the heavy hydrocarbons fed through the heavy hydrocarbon feed line are injected into the first fuel feed line .

또한, 상기 제1 연료공급라인에 버퍼 탱크가 설치되며, 상기 중탄화수소 공급라인의 일단은 상기 중탄화수소 제거기에 연결되고, 타단은 상기 버퍼 탱크에 연결되어, 상기 중탄화수소 공급라인을 통해 공급되는 중탄화수소는 상기 버퍼 탱크에 주입될 수 있다. In addition, a buffer tank may be provided in the first fuel supply line, one end of the heavy hydrocarbon feed line may be connected to the heavy hydrocarbon stripper, and the other end may be connected to the buffer tank, Hydrocarbons may be injected into the buffer tank.

또한, 상기 제2 연료공급라인은 상기 제1 연료공급라인으로부터 분기될 수 있다. Further, the second fuel supply line may be branched from the first fuel supply line.

또한, 상기 중탄화수소 제거기에서 분리된 중탄화수소를 선택적으로 상기 LNG 연료탱크로 회수하는 중탄화수소 회수라인을 더 구비할 수 있다. The apparatus may further include a middle hydrocarbon recovery line for selectively recovering the heavy hydrocarbons separated in the heavy hydrocarbon removing unit to the LNG fuel tank.

또한, 상기 중탄화수소 회수라인은 상기 중탄화수소 공급라인으로부터 분기될 수 있다. The heavy hydrocarbon recovery line may also be branched from the heavy hydrocarbon feed line.

본 발명에 따른 선박용 엔진의 연료공급 시스템에 의하면, 연료의 메탄가를 충족시키기 위해 중탄화수소 제거기에서 분리된 중탄화수소를 저장하기 위한 별도의 탱크가 필요 없으므로, 선박의 건조 시 원가가 저감될 수 있는 효과가 있다. According to the fuel supply system of the marine engine according to the present invention, since a separate tank for storing the heavy hydrocarbons separated in the heavy hydrocarbon eliminator for meeting the methane price of the fuel is not required, the effect of reducing the cost in drying the ship .

또한, 종래에 제대로 활용되지 못하는 중탄화수소를 공정 제어의 어려움 없이 선박의 추진용 메인 엔진의 연료로 사용할 수 있으므로, 선박 전체의 연료 사용 효율이 높아지게 되는 효과가 있다. Further, since heavy hydrocarbons, which have not been conventionally utilized properly, can be used as fuel for the propulsion main engine of a ship without difficulty in process control, fuel efficiency of the entire vessel can be increased.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 엔진의 연료공급 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 엔진의 연료공급 시스템을 도시한 도면이다. 1 is a view showing a fuel supply system of a marine engine according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a fuel supply system of a marine engine according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예들에 따른 선박용 엔진의 연료공급 시스템에 대해 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.Hereinafter, a fuel supply system for a marine engine according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals denote the same elements.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 엔진의 연료공급 시스템을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 엔진의 연료공급 시스템을 도시한 도면이다. FIG. 1 is a view showing a fuel supply system of a marine engine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing a fuel supply system of a marine engine according to another embodiment of the present invention.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 엔진의 연료공급 시스템은, 액화천연가스(LNG)를 연료로 사용하는 선박용 엔진에 가스 연료를 공급하는 시스템에 관한 것이다. 선박용 엔진으로 사용되는 이종연료 엔진은 디젤 연료(중유)와 가스 연료(천연가스)를 혼합하여 연료로 사용하는 엔진으로서, 디젤 연료만을 사용하는 경우에 비해 대기 오염 물질의 배출이 적어서 선박에 대한 국제적인 배기가스 배출규제 기준들을 충족할 수 있다. 이종연료 엔진에 대한 연료공급 시스템은 LNG를 공급하는 시스템과 디젤 연료를 공급하는 시스템의 두 가지 연료공급 시스템을 포함할 수 있고, 본 발명은 그 중 가스 연료(LNG)를 공급하는 연료공급 시스템에 관한 것이다. 디젤 연료에 관한 연료공급 시스템은 공지된 기술이 적용될 수 있을 것이다. Referring first to FIG. 1, a fuel supply system for a marine engine according to an embodiment of the present invention relates to a system for supplying gaseous fuel to a marine engine using liquefied natural gas (LNG) as fuel. In the case of a ship engine, the engine is a mixture of diesel fuels (heavy oil) and gas fuels (natural gas) and is used as a fuel. The emission of air pollutants is smaller than that of diesel fuel alone. It can meet exhaust emission regulations. The fuel supply system for the heterogeneous fuel engine may include two fuel supply systems, a system for supplying LNG and a system for supplying diesel fuel, and the present invention is applicable to a fuel supply system for supplying gas fuel (LNG) . A known technology can be applied to the fuel supply system for diesel fuel.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 엔진의 연료공급 시스템은, LNG가 저장되는 LNG 연료탱크(101)와, 상기 LNG 연료탱크(101)에 저장된 LNG를 추진용 메인 엔진(102)으로 공급하는 제1 연료공급라인(110)과, 상기 LNG 연료탱크(101)에 저장된 LNG를 발전용 이종연료 엔진(103)으로 공급하는 제2 연료공급라인(120)과, 상기 제2 연료공급라인(120)에 설치되어 LNG를 강제 기화시키는 강제 기화기(122)와, 상기 제2 연료공급라인(120)에 설치되어 상기 강제 기화기(122)에서 기화된 천연가스에 포함된 중탄화수소(HHC)를 분리하여 제거하는 중탄화수소 제거기(124)와, 상기 중탄화수소 제거기(124)에서 분리된 중탄화수소를 상기 추진용 메인 엔진(102)으로 공급하는 중탄화수소 공급라인(130)을 포함하여 구성된다. The fuel supply system for a marine engine according to an embodiment of the present invention includes an LNG fuel tank 101 in which LNG is stored and an LNG storage tank 101 for supplying LNG stored in the LNG fuel tank 101 to the main engine 102 for propulsion A second fuel supply line 120 for supplying the LNG stored in the LNG fuel tank 101 to the differentiated fuel engine 103 for power generation; (HHC) installed in the second fuel supply line 120 and contained in the natural gas vaporized by the forced vaporizer 122 are separated and removed from the natural gas And a middle hydrocarbon feed line 130 for feeding the heavy hydrocarbon separated from the heavy hydrocarbons remover 124 to the main engine 102 for propulsion.

본 실시예에서, 상기 추진용 메인 엔진(102)은 2행정의 고압가스 분사 엔진(Two-stroke gas injection engine)인 ME-GI 엔진일 수 있으며, 상기 발전용 이종연료 엔진(103)은 DFDE(Dual fuel Diesel Electric Engine) 또는 DFDG(Dual Fuel Diesel Generator)일 수 있다. In the present embodiment, the propulsion main engine 102 may be an ME-GI engine, which is a two-stroke gas injection engine, and the power generation heterogeneous fuel engine 103 is a DFDE Dual Fuel Diesel Electric Engine) or DFDG (Dual Fuel Diesel Generator).

구체적으로, 상기 LNG 연료탱크(101)는 상기 추진용 메인 엔진(102)과 발전용 이종연료 엔진(103)으로 공급될 액화천연가스(LNG)를 저장하는 탱크이며, 여기에는 저장된 LNG를 펌핑하여 상기 제1 연료공급라인(110)과 제2 연료공급라인(120)으로 공급하는 LNG 공급 펌프(111)가 설치될 수 있다. Specifically, the LNG fuel tank 101 is a tank for storing liquefied natural gas (LNG) to be supplied to the propulsion main engine 102 and the electric power generation heterogeneous fuel engine 103, in which the stored LNG is pumped An LNG supply pump 111 for supplying the first fuel supply line 110 and the second fuel supply line 120 may be installed.

상기 제1 연료공급라인(110)은 상기 LNG 연료탱크(101)에 저장된 LNG를 추진용 메인 엔진(102)으로 공급하는 파이프 라인으로서, 상기 LNG 연료탱크(101) 내부로 연장되어 상기 LNG 공급 펌프(111)에 연결됨으로써, 상기 LNG 공급 펌프(111)에 의해 펌핑된 LNG가 상기 제1 연료공급라인(110)을 통해 흐르게 된다. The first fuel supply line 110 is a pipeline for supplying the LNG stored in the LNG fuel tank 101 to the propulsion main engine 102. The first fuel supply line 110 extends into the LNG fuel tank 101, So that the LNG pumped by the LNG supply pump 111 flows through the first fuel supply line 110.

그리고, 상기 제1 연료공급라인(110)에는 버퍼 탱크(buffer tank)(112)가 설치될 수 있다. 상기 버퍼 탱크(112)는 제1 연료공급라인(110)을 통해 공급되는 LNG의 압력이나 공급을 일정하게 유지하거나 필요 시 즉시 사용할 수 있도록 미리 LNG를 일정량 저장하는 역할을 하는 탱크이다. A buffer tank 112 may be installed in the first fuel supply line 110. The buffer tank 112 is a tank for maintaining a constant pressure or supply of LNG supplied through the first fuel supply line 110 or storing a predetermined amount of LNG in advance so that the LNG can be used immediately if necessary.

상기 제2 연료공급라인(120)은 상기 LNG 연료탱크(101)에 저장된 LNG를 발전용 이종연료 엔진(103)으로 공급하는 파이프 라인으로서, 상기 LNG 연료탱크(101)의 외부에서 상기 제1 연료공급라인(110)으로부터 분기될 수 있다. 따라서, 상기 제1 연료공급라인(110)을 통해 공급되는 LNG의 일부가 상기 제2 연료공급라인(120)을 통해 흐를 수 있게 된다. 이때, 상기 LNG 공급 펌프(111)에 의해 펌핑된 LNG는 동시에 상기 제1 연료공급라인(110)과 제2 연료공급라인(120)을 통해 상기 추진용 메인 엔진(102)과 발전용 이종연료 엔진(103)으로 공급될 수도 있으며, 상기 제1 연료공급라인(110)과 제2 연료공급라인(120) 중 어느 하나를 통해 공급될 수도 있다. 이는 상기 제1 연료공급라인(110)과 제2 연료공급라인(120)에 각각 설치된 밸브들(110a, 120a)에 의해 제어될 수 있다. The second fuel supply line 120 is a pipeline for supplying the LNG stored in the LNG fuel tank 101 to the electric power generation heterogeneous fuel engine 103, May be diverted from the supply line 110. Accordingly, a part of the LNG supplied through the first fuel supply line 110 can flow through the second fuel supply line 120. At this time, the LNG pumped by the LNG supply pump 111 is simultaneously supplied through the first fuel supply line 110 and the second fuel supply line 120 to the main propulsion engine 102, Or may be supplied through the first fuel supply line 110 and the second fuel supply line 120. [ This can be controlled by the valves 110a and 120a provided in the first fuel supply line 110 and the second fuel supply line 120, respectively.

한편, 상기 제2 연료공급라인(120)은 상기 제1 연료공급라인(110)과는 별도로 상기 LNG 연료탱크(101) 내부로 연장되어 상기 LNG 공급 펌프(111)에 연결될 수도 있다. The second fuel supply line 120 may extend into the LNG fuel tank 101 separately from the first fuel supply line 110 and may be connected to the LNG supply pump 111.

그리고, 상기 제2 연료공급라인(120)에는 강제 기화기(Forcing Vaporizer)(122)가 설치되며, 상기 강제 기화기(122)는 상기 제2 연료공급라인(120)을 통해 공급되는 LNG를 강제 기화시키는 장치이다. A forced vaporizer 122 is installed in the second fuel supply line 120 and the forced vaporizer 122 is used to forcibly vaporize the LNG supplied through the second fuel supply line 120 Device.

또한, 상기 제2 연료공급라인(120)에는 상기 강제 기화기(122)의 하류측에 중탄화수소 제거기(HHC Remover)(124)가 설치되며, 상기 중탄화수소 제거기(124)는 상기 강제 기화기(122)에서 기화된 천연가스에 포함된 중탄화수소(HHC)를 분리하여 제거하는 장치이다. In the second fuel supply line 120, a heavy hydrocarbons remover 124 is installed on the downstream side of the forced vaporizer 122. The heavy hydrocarbon remover 124 is connected to the forced vaporizer 122, Which separates and removes heavy hydrocarbons (HHC) contained in the natural gas.

LNG는 메탄 이외에도 에탄, 프로판, 부탄 등을 포함하며, 생산지에 따라 조성이 달라지는데, 이러한 LNG를 상기 강제 기화기(122)에서 강제 기화시킨 후, 상기 중탄화수소 제거기(124)에 의해 기화된 천연가스 중의 중탄화수소(HHC)를 분리하여 제거함으로써 엔진, 즉 발전용 이종연료 엔진(103)에서 요구하는 메탄가(Methane number)를 충족시키게 된다. The LNG includes a mixture of methane, ethane, propane and butane. The composition of the LNG varies depending on the place where the LNG is produced. The LNG is forcedly vaporized by the forced vaporizer 122, The heavy hydrocarbon (HHC) is separated and removed, thereby satisfying the methane number required by the engine, that is, the power generation use different fuel engine 103.

상기한 바와 같이 중탄화수소 제거기(124)에 의해 중탄화수소(HHC)가 제거되어 메탄가가 충족된 천연가스는 상기 발전용 이종연료 엔진(103)의 연료로 사용된다. As described above, natural gas in which the heavy hydrocarbon (HHC) is removed by the heavy hydrocarbon removing unit 124 and the methane price is satisfied is used as fuel for the power generation different fuel engine 103.

그리고, 상기 중탄화수소 제거기(124)에 의해 분리된 중탄화수소(HHC)는 상기 중탄화수소 공급라인(130)을 통해 상기 추진용 메인 엔진(102)으로 공급된다. The heavy hydrocarbon (HHC) separated by the heavy hydrocarbon removing unit 124 is supplied to the propulsion main engine 102 through the heavy hydrocarbon feed line 130.

구체적으로, 상기 중탄화수소 공급라인(130)의 일단은 상기 중탄화수소 제거기(124)에 연결되고, 타단은 상기 제1 연료공급라인(110)에 연결될 수 있다. 이때, 상기 중탄화수소 공급라인(130)의 타단은 상기 제2 연료공급라인(120)이 제1 연료공급라인(110)으로부터 분기된 지점보다 하류측이고 상기 버퍼 탱크(112)보다 상류측에서 제1 연료공급라인(110)에 연결된다. 이에 따라, 상기 중탄화수소 제거기(124)에 의해 분리된 중탄화수소(HHC)는 상기 중탄화수소 공급라인(130)을 통해 상기 제1 연료공급라인(110)에 주입된 후 상기 버퍼 탱크(112)에서 기존의 LNG와 혼합되어 상기 추진용 메인 엔진(102)으로 공급될 수 있다. Specifically, one end of the heavy hydrocarbon feed line 130 may be connected to the heavy hydrocarbon stripper 124, and the other end may be connected to the first fuel feed line 110. At this time, the other end of the heavy hydrocarbon feed line 130 is located downstream of the point where the second fuel feed line 120 is branched from the first fuel feed line 110, 1 < / RTI > fuel supply line < RTI ID = Accordingly, the heavy hydrocarbon (HHC) separated by the heavy hydrocarbon removing unit 124 is injected into the first fuel supply line 110 through the heavy hydrocarbon supply line 130, And may be mixed with the existing LNG and supplied to the main propulsion engine 102.

그리고, 상기 중탄화수소 공급라인(130)에는 드레인 포트(Drain port)(126)와 펌프(128)가 설치될 수 있다. A drain port 126 and a pump 128 may be installed in the heavy hydrocarbon supply line 130.

한편, 도 2에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료공급 시스템이 도시되어 있으며, 그 구성은 중탄화수소 공급라인의 연결 위치를 제외하고는 도 1에 도시된 연료공급 시스템의 구성과 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 반복을 피하기 위해 그 설명을 생략하기로 한다. FIG. 2 shows a fuel supply system according to another embodiment of the present invention, and the configuration thereof is the same as that of the fuel supply system shown in FIG. 1 except for the connection position of the heavy hydrocarbon feed line. Therefore, the description of the same configuration will be omitted in order to avoid repetition.

도 2에 도시된 실시예에서, 상기 중탄화수소 공급라인(130)의 일단은 상기 중탄화수소 제거기에 연결되고, 타단은 상기 버퍼 탱크(112)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 중탄화수소 제거기(124)에 의해 분리된 중탄화수소(HHC)는 상기 중탄화수소 공급라인(130)을 통해 상기 버퍼 탱크(112)에 주입된 후 기존의 LNG와 혼합되어 상기 추진용 메인 엔진(102)으로 공급될 수 있다. In the embodiment shown in FIG. 2, one end of the heavy hydrocarbon feed line 130 may be connected to the heavy hydrocarbon stripper, and the other end may be connected to the buffer tank 112. Accordingly, the heavy hydrocarbons (HHC) separated by the heavy hydrocarbon eliminator 124 are injected into the buffer tank 112 through the heavy hydrocarbon feed line 130, mixed with the existing LNG, Can be supplied to the engine 102.

상기 추진용 메인 엔진(102)으로 사용되는 2행정의 고압가스 분사 엔진(Two-stroke gas injection engine)인 ME-GI 엔진의 경우, 디젤 사이클의 특성 및 LCV 센서를 통해 메탄가에 구애받지 않는다. 즉, 중탄화수소(HHC)의 혼입으로 메탄가가 낮아지게 되고, 이에 따라 LCV가 낮아지더라도 엔진 전단의 LCV 센서가 농도를 계측하고 필요 시 연료 분사량을 증가시켜 그 농도를 맞추기 때문에, 결국 메탄가는 ME-GI 엔진의 디젤사이클에는 문제가 되지 않으며 엔진효율에도 문제가 없다. In the case of the ME-GI engine, which is a two-stroke gas injection engine used as the propulsion main engine 102, the characteristics of the diesel cycle and the LCV sensor do not affect the methane price. In other words, the methane content becomes low due to the incorporation of heavy hydrocarbons (HHC), and therefore, even when the LCV is lowered, the LCV sensor at the front end of the engine measures the concentration and increases the fuel injection amount when necessary, There is no problem with the diesel cycle of the GI engine and there is no problem with the engine efficiency.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 선박용 엔진의 연료공급 시스템은, 메탄가를 충족시키기 위해 상기 중탄화수소 제거기(124)에서 분리된 중탄화수소(HHC)를 종래의 중탄화수소 저장탱크 또는 ME-GI 엔진용 연료탱크를 거치지 않고 제1 연료공급라인(110) 또는 버퍼 탱크(112)에 직접 주입하여 상기 추진용 메인 엔진(102)의 연료로 사용한다. As described above, the fuel supply system for a marine engine according to the present invention is configured such that a heavy hydrocarbon (HHC) separated from the heavy hydrocarbon remover 124 is supplied to a conventional heavy hydrocarbon storage tank or ME-GI engine The fuel is directly injected into the first fuel supply line 110 or the buffer tank 112 without passing through the fuel tank to be used as the fuel for the main propulsion engine 102.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 선박용 엔진의 연료공급 시스템에 의하면, 중탄화수소를 저장하기 위한 별도의 탱크가 필요 없으므로, 선박의 건조 시 원가가 저감될 수 있는 장점이 있다. As described above, according to the fuel supply system of a marine engine according to the present invention, since there is no need for a separate tank for storing heavy hydrocarbons, the cost can be reduced when the vessel is dried.

한편, 11,000TEU LNG 연료 선박(LFS)을 예로 들면, 이 선박에 DF 엔진(3,840kW)이 4대가 배치된 경우, 선박의 운항 시 전체 부하는 8,495kW가 요구된다. 이때, DF 엔진으로 공급되는 연료의 양은 1.487ton/h으로, 이 중 약 20%인 297.32kg/h가 중탄화수소(HHC)로 제거되며, 실제로 1.189ton/h의 연료만이 DF 엔진으로 공급된다.On the other hand, taking the example of 11,000TEU LNG fuel vessel (LFS), when 4 vessels of DF engine (3,840kW) are deployed on this vessel, total load of ship is required to be 8,495kW. At this time, the amount of fuel supplied to the DF engine is 1.487 ton / h, of which about 20% of the 297.32 kg / h is removed with heavy hydrocarbons (HHC) and only 1.189 ton / h of fuel is supplied to the DF engine .

제거되는 중탄화수소(HHC)의 양은 시간당 297.32kg으로, 1일 기준으로 7.135ton, 24일 항해(11,000TEU LFS, 항해 시간, 572hr)로 가정한다면 171.256ton 의 많은 양이다. 171ton의 중탄화수소(HHC)는 약 390㎥에 해당하며, 이는 11,000TEU LFS의 연료탱크(8,265㎥)의 약 4.72%에 해당한다. 그런데, 종래의 기술로는 중탄화수소(HHC)를 연료로 사용하지 못하거나, 사용하더라도 CAPEX 비용이 증가되는 단점이 있었다. The amount of heavy hydrocarbons (HHC) removed is 297.32 kg per hour, which is a large amount of 171.256 tons assuming 7.135 ton per day, 24-day voyage (11,000 TEU LFS, sailing time, 572 hrs) 171 tonnes of heavy hydrocarbons (HHC) is equivalent to about 390 m 3, which corresponds to about 4.72% of the 11,000 TEU LFS fuel tank (8,265 m 3). However, conventional technologies have disadvantages in that heavy hydrocarbons (HHC) can not be used as a fuel or the cost of CAPEX increases even if they are used.

그러나, 상기한 바와 같이 본 발명에 따른 선박용 엔진의 연료공급 시스템에 의하면, 종래에 제대로 활용되지 못하는 중탄화수소(HCC)가 선박의 추진용 메인 엔진(102)의 연료로 사용됨으로써 선박 전체의 연료 사용 효율이 높아지게 되는 장점이 있다. However, as described above, according to the fuel supply system of the marine engine according to the present invention, since heavy hydrocarbons (HCC) which are not utilized conventionally are used as fuel for the propulsion main engine 102 of the ship, The efficiency is increased.

그리고, 본 발명에 따른 연료공급 시스템은, 상기 중탄화수소 제거기(124)에서 분리된 중탄화수소(HCC)를 선택적으로 상기 LNG 연료탱크(101)로 회수하는 중탄화수소 회수라인(140)을 더 포함할 수 있다. The fuel supply system according to the present invention further includes a middle hydrocarbon recovery line 140 for selectively recovering the heavy hydrocarbons (HCC) separated by the heavy hydrocarbons remover 124 to the LNG fuel tank 101 .

상기 중탄화수소 회수라인(140)은 상기 중탄화수소 공급라인(130)으로부터 분기될 수 있으며, 이에 따라 상기 중탄화수소 공급라인(130)을 통해 흐르는 중탄화수소는 상기 중탄화수소 회수라인(140)을 통해 LNG 연료탱크(101)로 회수될 수 있다. 구체적으로, 상기 버퍼 탱크(112)의 용량 초과 및 비상 상황 발생 시에는, 상기 중탄화수소 제거기(124)에서 분리된 중탄화수소(HCC)는, 상기 중탄화수소 공급라인(130)을 통해 상기 제1 연료공급라인(110)이나 버퍼 탱크(112)로 공급되지 않고, 상기 중탄화수소 회수라인(140)을 통해 LNG 연료 탱크(101)로 회수될 수 있다. 이는 상기 중탄화수소 공급라인(130)과 중탄화수소 회수라인(140)에 각각 설치된 밸브들(130a, 140a)에 의해 선택적으로 제어될 수 있다.
The heavy hydrocarbon recovery line 140 may be branched from the heavy hydrocarbon feed line 130 so that the heavy hydrocarbons flowing through the heavy hydrocarbon feed line 130 are passed through the heavy hydrocarbon recovery line 140 to the LNG And can be recovered to the fuel tank 101. The heavy hydrocarbon fraction (HCC) separated by the heavy hydrocarbon removing unit 124 is discharged through the heavy hydrocarbon feed line 130 to the first fuel Can be recovered to the LNG fuel tank 101 through the heavy hydrocarbon recovery line 140 without being supplied to the feed line 110 or the buffer tank 112. This can be selectively controlled by the valves 130a and 140a provided in the heavy hydrocarbon supply line 130 and the heavy hydrocarbon recovery line 140, respectively.

이하에서는, 본 발명에 따른 연료공급 시스템의 운영 방법에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of operating the fuel supply system according to the present invention will be described.

도 1과 도 2를 참조하면, 선박이 정상 운항 시에는, 추진용 메인 엔진(102)과 발전용 이종연료 엔진(103)이 함께 작동된다. 이때, 제1 연료공급라인(110)과 제2 연료공급라인(120)을 통해 추진용 메인 엔진(102)과 발전용 이종연료 엔진(103)으로 연료가 공급된다. Referring to FIGS. 1 and 2, when the ship is operating normally, the propulsion main engine 102 and the power generation heterogeneous fuel engine 103 operate together. At this time, the fuel is supplied to the propulsion main engine 102 and the power generation use type fuel engine 103 through the first fuel supply line 110 and the second fuel supply line 120.

그리고, 상기 중탄화수소 제거기(124)에서 분리된 중탄화수소(HCC)는 중탄화수소 공급라인(130)을 통해 제1 연료공급라인(110)으로 주입되거나 버퍼 탱크(112)로 주입된 후, 버퍼 탱크(112)에서 기존의 LNG와 혼합되어 추진용 메인 엔진(102)으로 공급된다. The heavy hydrocarbon fraction (HCC) separated by the heavy hydrocarbon removing unit 124 is injected into the first fuel supply line 110 or injected into the buffer tank 112 through the heavy hydrocarbon feed line 130, Is mixed with the existing LNG and supplied to the propulsion main engine (102).

한편, 선박이 항구에 정박 시에는, 추진용 메인 엔진(102)은 정지되고 발전용 이종연료 엔진(103)만 작동된다. 이때, 제1 연료공급라인(110)을 통한 연료의 공급은 차단되고, 제2 연료공급라인(120)을 통해 발전용 이종연료 엔진(103)으로 연료가 공급된다. On the other hand, when the ship is stationed in the port, the propulsion main engine 102 is stopped and only the power generation heterotool fuel engine 103 is operated. At this time, the supply of the fuel through the first fuel supply line 110 is cut off, and the fuel is supplied to the generation heterogeneous fuel engine 103 through the second fuel supply line 120.

그리고, 상기 중탄화수소 제거기(124)에서 분리된 중탄화수소(HCC)는 중탄화수소 공급라인(130)을 통해 제1 연료공급라인(110)으로 주입되거나 버퍼 탱크(112)로 주입된 후, 버퍼 탱크(112)에서 기존의 LNG와 혼합되어 저장된다. 이때, 중탄화수소 공급라인(130)에 설치된 밸브(130a)는 열린 상태이고, 중탄화수소 회수라인(140)에 설치된 밸브(140a)는 닫힌 상태이다. The heavy hydrocarbon fraction (HCC) separated by the heavy hydrocarbon removing unit 124 is injected into the first fuel supply line 110 or injected into the buffer tank 112 through the heavy hydrocarbon feed line 130, Is mixed with the existing LNG and stored therein. At this time, the valve 130a provided in the middle hydrocarbon feed line 130 is in an open state and the valve 140a provided in the heavy hydrocarbon recovery line 140 is in a closed state.

만약, 버퍼 탱크(112)의 용량 초과 및 비상 상황 발생 시에는, 중탄화수소 공급라인(130)에 설치된 밸브(130a)는 닫히고, 중탄화수소 회수라인(140)에 설치된 밸브(140a)는 열리게 된다. 이에 따라, 중탄화수소 제거기(124)에서 분리된 중탄화수소(HCC)는, 중탄화수소 회수라인(140)을 통해 LNG 연료 탱크(101)로 회수된다.
The valve 130a provided in the heavy hydrocarbon supply line 130 is closed and the valve 140a provided in the heavy hydrocarbon recovery line 140 is opened when the capacity of the buffer tank 112 is exceeded or an emergency situation occurs. Accordingly, the heavy hydrocarbons (HCC) separated by the heavy hydrocarbon remover 124 are recovered to the LNG fuel tank 101 through the heavy hydrocarbon recovery line 140.

본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined by the appended claims.

101...LNG 연료탱크 102...메인 엔진
103...이종연료 엔진 110...제1 연료공급라인
111...LNG 공급펌프 112...버퍼 탱크
120...제2 연료공급라인 122...강제 기화기
124...중탄화수소 제거기 126...드레인 포트
128...중탄화수소 공급펌프 130...중탄화수소 공급라인
140...중탄화수소 회수라인101 ... LNG fuel tank 102 ... main engine
103 ... heterogeneous fuel engine 110 ... first fuel supply line
111 ... LNG supply pump 112 ... Buffer tank
120 ... second fuel supply line 122 ... forced vaporizer
124 ... Heavy hydrocarbon eliminator 126 ... Drain port
128 ... Heavy hydrocarbon feed pump 130 ... Heavy hydrocarbon feed line
140 ... Heavy hydrocarbon recovery line

Claims (7)

선박용 엔진의 연료공급 시스템에 있어서,
LNG가 저장되는 LNG 연료탱크;
상기 LNG 연료탱크에 저장된 LNG를 추진용 메인 엔진으로 공급하는 제1 연료공급라인;
상기 LNG 연료탱크에 저장된 LNG를 발전용 이종연료 엔진으로 공급하는 제2 연료공급라인;
상기 제2 연료공급라인에 설치되어 LNG를 강제 기화시키는 강제 기화기;
상기 제2 연료공급라인에 설치되어 상기 강제 기화기에서 기화된 천연가스에 포함된 중탄화수소를 분리하여 제거하는 중탄화수소 제거기; 및
상기 중탄화수소 제거기에서 분리된 중탄화수소를 상기 추진용 메인 엔진으로 공급하는 중탄화수소 공급라인;을 구비하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 연료공급 시스템. A fuel supply system for a marine engine,
An LNG fuel tank storing LNG;
A first fuel supply line for supplying the LNG stored in the LNG fuel tank to the main engine for propulsion;
A second fuel supply line for supplying LNG stored in the LNG fuel tank to a diesel fuel for power generation;
A forced vaporizer installed in the second fuel supply line for forcibly vaporizing the LNG;
A middle hydrocarbon eliminator installed in the second fuel supply line for separating and removing heavy hydrocarbons contained in natural gas vaporized in the forced vaporizer; And
And a middle hydrocarbon feed line for feeding heavy hydrocarbons separated from the heavy hydrocarbons remover to the main engine for propulsion. 제 1항에 있어서,
상기 추진용 메인 엔진은 ME-GI 엔진이고, 상기 발전용 이종연료 엔진은 DFDE(Dual fuel Diesel Electric Engine) 또는 DFDG(Dual Fuel Diesel Generator)인 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 연료공급 시스템. The method according to claim 1,
Wherein the propulsion main engine is an ME-GI engine, and the electric power generation heterogeneous fuel engine is a DFDE (Dual Fuel Diesel Electric Engine) or a DFDG (Dual Fuel Diesel Generator). 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 중탄화수소 공급라인의 일단은 상기 중탄화수소 제거기에 연결되고, 타단은 상기 제1 연료공급라인에 연결되어, 상기 중탄화수소 공급라인을 통해 공급되는 중탄화수소는 상기 제1 연료공급라인에 주입되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 연료공급 시스템. 3. The method according to claim 1 or 2,
One end of the heavy hydrocarbon feed line is connected to the heavy hydrocarbon stripper and the other end is connected to the first fuel feed line so that the heavy hydrocarbons fed through the heavy hydrocarbon feed line are injected into the first fuel feed line Characterized in that the fuel supply system of the marine engine. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제1 연료공급라인에 버퍼 탱크가 설치되며,
상기 중탄화수소 공급라인의 일단은 상기 중탄화수소 제거기에 연결되고, 타단은 상기 버퍼 탱크에 연결되어, 상기 중탄화수소 공급라인을 통해 공급되는 중탄화수소는 상기 버퍼 탱크에 주입되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 연료공급 시스템. 3. The method according to claim 1 or 2,
A buffer tank is installed in the first fuel supply line,
Wherein one end of the heavy hydrocarbon feed line is connected to the heavy hydrocarbon stripper and the other end is connected to the buffer tank so that the heavy hydrocarbons fed through the heavy hydrocarbon feed line are injected into the buffer tank Fuel supply system. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제2 연료공급라인은 상기 제1 연료공급라인으로부터 분기된 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 연료공급 시스템.3. The method according to claim 1 or 2,
And the second fuel supply line is branched from the first fuel supply line. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
상기 중탄화수소 제거기에서 분리된 중탄화수소를 선택적으로 상기 LNG 연료탱크로 회수하는 중탄화수소 회수라인을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 연료공급 시스템.The method according to claim 1 or 3,
Further comprising a mid-hydrocarbon recovery line for selectively recovering the heavy hydrocarbons separated in the heavy hydrocarbon removing unit to the LNG fuel tank. 제 6항에 있어서,
상기 중탄화수소 회수라인은 상기 중탄화수소 공급라인으로부터 분기된 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 연료공급 시스템. The method according to claim 6,
And the heavy hydrocarbon recovery line is branched from the heavy hydrocarbon feed line.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190002017U (en) 2018-01-31 2019-08-08 주식회사 동화엔텍 Fuel gas supply system for ship

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