KR20190024256A - 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 메인엔진으로 공급하는 펌프; 및 상기 펌프로부터 액화가스를 공급받아 액화가스를 개질하여 상기 메인엔진으로 공급하는 개질기를 포함하고, 상기 메인엔진은, 별도의 압축기 없이 상기 펌프만을 통해서 상기 액화가스를 공급받는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박{Gas Treatment System and Vessel having the same}
본 발명은 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.
최근 기술 개발에 따라 가솔린이나 디젤을 대체하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas) 등과 같은 액화가스를 널리 사용하고 있다.
액화천연가스는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제하여 얻은 메탄을 냉각해 액화시킨 것이며, 무색ㆍ투명한 액체로 공해물질이 거의 없고 열량이 높아 대단히 우수한 연료이다. 반면 액화석유가스는 유전에서 석유와 함께 나오는 프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)을 주성분으로 한 가스를 상온에서 압축하여 액체로 만든 연료이다. 액화석유가스는 액화천연가스와 마찬가지로 무색무취이고 가정용, 업무용, 공업용, 자동차용 등의 연료로 널리 사용되고 있다.
이와 같은 액화가스 중 액화석유가스인 LPG는, 석유 채굴 시 유전에서 원유와 함께 분출된 가스 성분을 냉각하거나 가압하여 액화한 연료로서, 프로판, 부탄을 주성분으로 하며 발열량이 다른 연료보다 높은 것이 특징이다.
액화석유가스는, 액화, 기화가 용이하며, 기체에서 액체로 변화하면 체적이 작아진다. 액화석유가스의 비등점은 약 -42도씨이며, 상온에서 액화석유가스를 액화시킬 경우 프로판은 1/260, 부탄은 1/230의 부피로 줄어들게 되므로, 저장과 운송이 편리한 장점이 있다.
액화석유가스는 생산지에서 소비지까지 선박(특히 LPG)운반선)에 의해 운송된다. 이때 선박은 복수 개의 액화가스 저장탱크를 보유하고 있으며, 액화가스 저장탱크에는 액화석유가스가 저온 액체 상태로 수용될 수 있다.
이러한 LPG를 연료로 사용하는 엔진이 구동되기 위해서 필요한 온도 및 압력 등은, 탱크에 저장되어 있는 액화가스의 상태와는 다를 수 있다.
그에 따라 최근에는 LPG를 효율적으로 처리하는 기술로서, 개질기를 사용하여 LPG를 처리한 후 엔진에 공급하는 등의 활용방안에 대한 연구 및 개발이 활발히 이루어지고 있는 실정이다.
본 발명은 종래의 기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 개질기 하류에 압축기 없이도 추진엔진에 연료 공급이 가능한 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 메인엔진으로 공급하는 펌프; 및 상기 펌프로부터 액화가스를 공급받아 액화가스를 개질하여 상기 메인엔진으로 공급하는 개질기를 포함하고, 상기 메인엔진은, 별도의 압축기 없이 상기 펌프만을 통해서 상기 액화가스를 공급받는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 펌프는, 상기 액화가스를 상기 메인엔진이 요구하는 압력보다 높고, 기설정 압력보다 낮은 압력으로 가압하여 상기 개질기로 공급하여, 상기 메인엔진이 상기 별도의 압축기 없이도 상기 액화가스를 공급받을 수 있다.
구체적으로, 상기 기설정 압력은, 상기 메인엔진이 요구하는 압력에 상기 액화가스 저장탱크에서 상기 메인엔진으로 상기 액화가스가 공급되면서 상실되는 압력을 더한 압력일 수 있다.
구체적으로, 상기 기설정 압력은, 상기 메인엔진이 요구하는 압력에 상기 개질기에서 상실되는 압력을 더한 압력일 수 있다.
구체적으로, 상기 메인엔진이 요구하는 압력은, 14 내지 16바(bar)이고, 상기 기설정압력은, 18 내지 20바(bar)일 수 있다.
구체적으로, 상기 메인엔진은, 추진장치를 구동하는 샤프트와 직결될 수 있다.
구체적으로, 상기 메인엔진은, 저속 2행정 저압가스 분사엔진(XDF)일 수 있다.
구체적으로, 상기 액화가스는, 액화석유가스(LPG)일 수 있다.
구체적으로, 상기 액화가스 저장탱크와 상기 메인엔진을 연결하며, 상기 펌프 및 상기 개질기를 구비하는 액화가스 공급라인; 상기 액화가스 공급라인 상의 상기 액화가스 저장탱크와 상기 개질기 사이에서 구비되며, 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 액화가스를 가열하는 히터; 상기 액화가스 공급라인 상의 상기 액화가스 저장탱크와 상기 개질기 사이에서 구비되며, 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 액화가스를 상기 개질기에서 토출되는 개질된 액화가스와 열교환시는 제1 열교환기; 상기 액화가스 공급라인 상의 상기 개질기와 상기 메인엔진 사이에 구비되며, 상기 개질기로부터 공급되는 개질된 액화가스를 냉각시키는 제2 열교환기; 및 상기 액화가스 공급라인 상의 상기 제2 열교환기 하류에 구비되며, 상기 개질된 액화가스에 포함된 액상을 제거하는 기액분리기를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 기액분리기는, 상기 제2 열교환기에 의해 응축된 상기 개질된 액화가스에 포함된 수분을 분리할 수 있다.
구체적으로, 상기 액화가스 공급라인 상의 상기 기액분리기 하류에 구비되며, 상기 개질된 액화가스에 포함된 수증기, 이산화탄소 또는 수소 중 어느 하나의 함량비를 조절하는 필터를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 가스 처리 시스템을 포함하는 선박일 수 있다.
본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박은, 개질기로 공급되는 펌프의 토출 압력을 고압으로 설정하고, 개질기가 펌프로부터 공급되는 고압의 연료를 견딜 수 있도록 설계됨으로써, 개질기 하류에 압축기 없이도 추진엔진에 연료 공급이 가능한 효과가 있으며, 이로 인해 구축 비용이 절감되고 압축기에서 소모되는 전력을 줄일 수 있어 전력 소비를 최적화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하에서 액화가스는 LPG, LNG, 에탄 등일 수 있으며, 예시적으로 LPG(Liquefied Petroleum Gas)를 의미할 수 있으며, 증발가스는 자연 기화된 LPG 등인 BOG(Boil Off Gas)를 의미할 수 있다.
액화가스는 액체 상태, 기체 상태, 액체와 기체 혼합 상태, 과냉 상태, 초임계 상태 등과 같이 상태 변화와 무관하게 지칭될 수 있으며, 증발가스 역시 마찬가지임을 알려 둔다. 또한 본 발명은 처리 대상이 액화가스로 한정되지 않고, 액화가스 처리 시스템 및/또는 증발가스 처리 시스템일 수 있고, 하기 실시할 각 도면의 시스템은 서로 적용될 수 있음은 자명하다. 또한, 이하에서 기술하는 혼합 유체는, 혼합된 증발가스 또는 적어도 일부 액상이 포함된 유체일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템은, 선체(부호 도시하지 않음)의 상갑판(부호 도시하지 않음)에 설치되는 액화가스 공급룸(100)에 구비될 수 있고, 이때, 선박(1)은 LNG Carrier, 컨테이너 운반선 등의 선박일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크(10), 펌프(20), 제1 및 제2 열교환기(30,31), 기액분리기(40), 메인엔진(51), 발전엔진(52) 및 개질기(60)를 포함한다.
이하 도 1 및 도2를 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에서는 액화가스 공급라인(L1)을 더 포함할 수 있다.
액화가스 공급라인(L1)은, 액화가스 저장탱크(10)와 메인엔진(51)을 연결하며, 펌프(20), 제1 및 제2 열교환기(30,31), 기액분리기(40) 및 개질기(60)를 구비할 수 있다.
이때, 액화가스 공급라인(L1)은, 액화가스 저장탱크(10)와 제1 열교환기(30) 사이에 필터(FILTER)를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 히터(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
히터는 액화가스 공급라인(L1) 상의 액화가스 저장탱크(10)와 개질기(60; 바람직하게는 제1 열교환기(30)) 사이에 구비될 수 있으며, 액화가스 저장탱크(10)로부터 공급되는 액화가스를 가열할 수 있다.
가스 처리 시스템 초기 가동 시 히터는 액화가스 저장탱크(10)로부터 공급되는 액화가스를 개질기(60)가 요구하는 온도, 대략 영상 400도까지 가열하여 기화시킬 수 있으며, 가스 처리 시스템이 가동되는 동안에는 가열되는 정도를 낮춰 제1 열교환기(31)로 공급되는 액화가스를 예열하는 역할을 수행할 수 있다. 이 경우 액화가스가 기화될 수 있음은 물론이다.
액화가스 저장탱크(10)는, 메인엔진(51)에 공급될 액화가스를 저장한다. 액화가스 저장탱크(10)는, 액화가스를 액체상태로 보관하여야 하는데, 이때, 액화가스 저장탱크(10)는 1bar 내외(일례로 1.03bar)의 압력으로 액화가스를 저장하는 압력탱크의 형태를 가질 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)는, 선체의 내부에 배치되며, 엔진룸(부호 도시하지 않음)의 전방에 일례로 3개 또는 4개 형성될 수 있다. 또한, 액화가스 저장탱크(10)는 일례로 독립형 탱크이나, 이에 한정되지 않고 멤브레인 등, 다양한 형태로 그 종류를 특별히 한정하지는 않는다.
펌프(20)는, 액화가스 공급라인(L1) 상에 구비되고, 액화가스 저장탱크(10)의 내부 또는 외부에 설치되어 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 메인엔진(51)으로 공급한다.
구체적으로, 펌프(20)는, 액화가스 공급라인(L1) 상에 액화가스 저장탱크(10)와 제1 열교환기(30) 사이에 구비되어 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 가압하여 제1 열교환기(30), 개질기(60), 제2 열교환기(31) 및 기액분리기(40)를 거쳐 메인엔진(51)에 공급할 수 있다.
여기서 펌프(20)는, 액화가스 저장탱크(10)로부터 배출되는 액화가스를 가압하여 압력 및 온도가 다소 높아질 수 있으며, 가압된 액화가스는 여전히 액체상태일 수 있다.
펌프(20)는, 액화가스 저장탱크(10) 내부에 구비되는 경우 잠형 펌프일 수 있고, 액화가스 저장탱크(10)의 외부에 설치되는 경우에는 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스의 수위보다 낮은 선체(H) 내부의 위치에 구비될 수 있고 원심형 펌프일 수 있다.
펌프(20)는, 액화가스를 메인엔진(51)이 요구하는 압력보다 높고, 기설정압력보다 낮은 압력으로 가압하여 개질기(60)로 공급하여, 메인엔진(51)이 별도의 압축기 없이도 펌프(20)만을 통해서 액화가스를 공급받도록 할 수 있다.
여기서 기설정압력은, 메인엔진(51)이 요구하는 압력에서 액화가스 저장탱크(10)에서 메인엔진(51)으로 액화가스가 공급되면서 상실되는 압력을 더한 압력일 수 있으며, 구체적으로는 메인엔진(51)이 요구하는 압력에 개질기(60)에서 상실되는 압력을 더한 압력일 수 있고, 더욱 구체적으로는, 18 내지 20바(bar)일 수 있다.
보통 종래의 가스 처리 시스템에서 액화석유가스(LPG)를 선박(1)을 추진하는 메인엔진(51)의 연료로 사용 시, 개질기를 통해 액화석유가스의 메탄가를 높는 경우, 개질기로 공급되는 액화가스는 저압으로 공급되었고, 이후 별도의 압축없이 메인엔진에 공급하게 되면 메인엔진에서 연료로 사용할 수 없었다. 따라서, 종래에는 개질기의 하류에 압축기를 구비하여 개질기에서 토출되는 처리된 연료를 메인엔진이 요구하는 압력으로 추가 가압하였다.
이러한 종래의 상황으로 인해 액화석유가스를 메인엔진에서 사용하는 경우 별도의 압축기를 구축해야하므로 구축 비용이 증가되는 문제점이 있었다.
이를 개선하기 위해 본 발명에 따른 가스 처리 시스템은, 개질기(60)로 공급되는 펌프(20)의 토출 압력을 고압으로 설정하여 별도의 압축기 없이도 메인엔진(51)이 단 한번의 펌프(20)에 의한 가압만으로 연료를 공급받아 사용할 수 있도록 함으로써, 가스 처리 시스템의 구축 비용이 절감되고 압축기에서 소모되는 전력을 줄일 수 있어 전력 소비를 최적화할 수 있는 효과가 있다.
제1 열교환기(30)는, 액화가스 공급라인(L1) 상의 액화가스 저장탱크(10)와 개질기(60) 사이에 구비되며, 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 액화가스를 개질기(60)에서 토출되는 개질된 액화가스와 열교환할 수 있다.
제1 열교환기(30)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 액화가스를 개질기(60)에서 토출되는 개질된 액화가스와 열교환하여 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 액화가스를 가열시키고, 개질기(60)에서 토출되는 개질된 액화가스를 냉각시킬 수 있다.
여기서 제1 열교환기(30)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 액화가스를 개질기(60)가 요구하는 온도까지 가열할 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 액화가스는 대략 영하 163도이며, 개질기(60)가 요구하는 온도는 대략 300도이다. 그로 인해 제1 열교환기(30)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 액화가스를 대략 영하 163도에서 영상 300로도 기화와 함께 가열할 수 있다. 이때, 개질기(60)에서 공급되는 개질된 액화가스는 영상 400도일 수 있다.
제2 열교환기(31)는, 액화가스 공급라인(L1) 상의 개질기(60)와 메인엔진(51) 사이에 구비되며, 개질기(60)로부터 공급되는 개질된 액화가스를 냉각시킬 수 있다.
구체적으로, 제2 열교환기(31)는, 액화가스 공급라인(L1) 상의 개질기(60)와 기액분리기(40) 사이에 구비되며, 개질기(60)로부터 공급되는 개질된 액화가스를 메인엔진(51)이 요구하는 온도까지 냉각시킬 수 있다.
개질기(60)로부터 공급되는 개질된 액화가스는 대략 400도이며, 메인엔진(51)이 요구하는 온도는 대략 45도이다. 여기서 제2 열교환기(31)는, 개질된 액화가스를 대략 400도에서 45로도 냉각시킬 수 있으며, 이때, 개질된 액화가스에 포함된 수분은 응축되어 기액분리기(40)로 공급될 수 있다.
기액분리기(40)는, 액화가스 공급라인(L1) 상의 제2 열교환기(31) 하류에 구비되며, 개질된 액화가스에 포함된 액상을 제거할 수 있다.
구체적으로, 기액분리기(40)는, 액화가스 공급라인(L1)을 통해 제2 열교환기(31)로부터 냉각된 액화가스를 공급받아 기상과 액상으로 분리하며, 여기서 기상은 메탄가가 높은 기화된 액화가스로 메인엔진(51) 또는 발전엔진(52)으로 공급되고, 액상은 제2 열교환기(31)에 의해 응축된 액화가스에 포함된 수분으로 별도로 구비되는 응축수 저장탱크(부호 도시하지 않음)로 공급될 수 있다.
메인엔진(51)은, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스(바람직하게는 액화석유가스; LPG)를 공급받아 연료로 사용하여 구동된다. 여기서 메인엔진(51)은, 추진장치(부호 도시하지 않음; 프로펠러)를 구동하는 샤프트(부호 도시하지 않음)과 직결되는 저속 2행정 저압가스 분사엔진(XDF)일 수 있다. 이하에서는 메인엔진(51)을 저속 2행정 저압가스 분사엔진(XDF)으로 통용할 수 있다.
저속 2행정 저압가스 분사엔진(51)은, 액화가스 저장탱크(10)로부터 액화가스를 공급받아 선박(1)에 추력을 공급한다.
저속 2행정 저압가스 분사엔진(51)은, 액화가스, 증발가스 또는 오일 등의 연소에 의해 실린더(도시하지 않음) 내부의 피스톤(도시하지 않음)이 왕복운동 함에 따라, 피스톤에 연결된 크랭크 축(도시하지 않음)이 회전되고, 크랭크 축에 연결되는 샤프트가 회전될 수 있다. 따라서, 저속 2행정 저압가스 분사엔진(51) 구동 시 샤프트에 연결된 프로펠러가 회전함에 따라, 선박(1)이 전진 또는 후진할 수 있다.
본 발명의 실시예에서의 저속 2행정 저압가스 분사엔진(51)은, 바르질라(wartsila)사에서 개발한 2s DF 엔진(XDF 엔진)일 수 있으며, 오토 사이클(Otto cycle)에 따라 구동될 수 있다.
즉, 저속 2행정 저압가스 분사엔진(51)은, 실린더에 공급된 공기-연료 혼합기를 먼저 상사점까지 압축하고, 압축 상사점에서 외부로부터 점화연료(Pilot Fuel)에 의해 점화가 이루어지는 순간에 공기-연료 혼합기가 모두 완전 연소되도록 하여 폭발적인 동력을 발생시키도록 한다. 이때, 공기-연료 혼합 질량비는, 14.7:1보다 적은 희박 상태일 수 있어 린번(Lean burn) 엔진의 형태일 수 있다.
이때 점화 연료는 HFO(Heavy Fuel Oil) 또는 MDO(Marine Diesel Oil)를 사용하게 되며, 보통 점화연료와 고압 가스의 비율은 약 1:99 정도로 매우 소량만으로도 점화가 가능하다.
저속 2행정 저압가스 분사엔진(51)은 8bar 내지 20bar(바람직하게는 10bar)의 액화가스를 공급받아 동력을 발생시킬 수 있으며, 공급되는 액화가스의 상태는 저속 2행정 저압가스 분사엔진(51)이 요구하는 상태에 따라 달라질 수 있다.
보통 대형 선박(1)에서는 MEGI 엔진을 통해 추력을 발생시키고 있으나, 본 발명의 실시예에서는 선박(1)의 추력을 발생시키는 기관으로 저속 2행정 저압가스 분사엔진(51)을 사용함으로써 많은 이점이 창출된다.
MEGI 엔진은, 구동시키기 위해 필요한 공급연료의 압력이 약 200bar 내지 300bar인 고압이 필요하여, 구동하기 위한 소모 전력이 약 210KW 내지 220KW(약 215KW) 정도로 상당히 많은 전력이 필요한 문제점이 있다.
이에 반해, 저속 2행정 저압가스 분사엔진(51)은, 구동시키기 위해 필요한 공급연료의 압력이 8bar 내지 20bar(바람직하게는 14 내지 16bar)인 저압으로, 구동하기 위한 소모 전력이 약 13KW 내지 17KW(약 15KW) 정도로 MEGI 엔진에 비해 많은 전력을 저감할 수 있는 효과가 있다.
또한, MEGI 엔진은 구동압력이 상당히 높아 MEGI 엔진이 필요로 하는 압력을 생성하기 위해서 그에 수반하는 가스 공급 시스템(도시하지 않음)이 매우 복잡하고 많은 공간을 차지하는 문제점이 있다.
저속 2행정 저압가스 분사엔진(51)은, 구동압력이 저압으로 낮아 연료공급시스템이 매우 간단하고 차지하는 공간이 적은 이점이 있다.
발전엔진(52)은 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스(바람직하게는 액화석유가스; LPG)를 공급받아 연료로 사용하여 구동된다. 여기서 발전엔진(52)은, 이종연료엔진(DFDE)으로, 발전 또는 기타 동력을 발생시키기 위한 엔진일 수 있다.
발전엔진(52)은 액화가스와 연료유(Fuel Oil)가 혼합되어 공급되지 않고 액화가스 또는 연료유(오일)가 선택적으로 공급될 수 있다. 이는 연소 온도가 상이한 두 물질이 혼합 공급되는 것을 차단하여, 엔진의 효율이 떨어지는 것을 방지하기 위함이다.
이때, 발전엔진(52)은, 액화가스 공급라인(L1)상의 기액분리기(40) 하류에서 분기되어 공급되는 개질되어 기화된 액화가스를 공급받을 수 있다.
개질기(60)는, 펌프(20)로부터 액화가스를 공급받아 액화가스를 개질하여 메인엔진(51)으로 공급한다. 이때, 개질기(60)는, 액화가스의 메탄가를 높인다.
구체적으로, 개질기(60)는, 펌프(20)로부터 액화가스를 공급받아, 제1 내지 제4 처리 장치에서 이루어지는 탈황 처리, 수증기(스팀) 개질 처리를 거쳐 최종적으로 메탄 생성 처리과정들을 거쳐 액화가스를 개질시켜 메탄가를 높일 수 있다. 이로 인해 액화가스는 발열반응으로 압력 강하가 일어날 수 있으며, 대략 2바(bar) 정도의 압력 강하가 발생된다.
여기서 제1 내지 제4 처리 장치는 각각 임시 저장탱크의 형태를 띌 수 있으며, 펌프(20)로부터 공급되는 고압을 견디기 위해 압력용기 형태를 띌 수 있다.
이때, 개질기(60)는, 초기 대략 300도의 고온의 기화된 액화가스가 유입되어 처리동안 온도가 상승하여 대략 400도의 고온의 개질된 액화가스를 토출할 수 있으며, 펌프(20)로부터 공급되는 대략 14 내지 16바(bar)의 고압을 견디도록 설계될 수 있다. 이러한 고압을 견디기 위해 제1 내지 제4 처리 장치 외에 추가 버퍼탱크를 구비할 수 있으며, 개질기(60) 내의 유입부에 별도의 감압밸브를 설치할 수도 있다.
개질기(60)는, 액화가스 공급라인(1) 상에 구비되어 제1 열교환기(30)로부터 가압되어 기화된 액화가스를 공급받아 개질시켜 메탄가를 높인 후, 메인엔진(51)으로 개질된 액화가스를 공급할 수 있다.
개질기(60)는, 액화석유가스를 개질?는 경우 수증기, 이산화탄소, 수소 등이 발생할 수 있다. 이러한 물질들은 엔진(51,52)에 유입시 구동 효율이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
이에 본 발명의 실시예에서는, 액화가스 공급라인(L1)상 의 기액분리기(40)와 메인엔진(51) 및 발전엔진(52) 사이에 수증기, 이산화탄소, 수소를 제거할 수 있는 필터(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다. 이때, 필터는, 메인엔진(51)의 종류 또는 발전엔진(52)의 종류에 따라 수소, 수증기나 이산화탄소 함량 비를 조절할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박(1)은, 개질기(60)로 공급되는 펌프(20)의 토출 압력을 고압으로 설정하고, 개질기(60)가 펌프(20)로부터 공급되는 고압의 연료를 견딜 수 있도록 설계됨으로써, 개질기(60) 하류에 압축기 없이도 메인엔진(51; 추진엔진)에 연료 공급이 가능한 효과가 있으며, 이로 인해 구축 비용이 절감되고 압축기에서 소모되는 전력을 줄일 수 있어 전력 소비를 최적화할 수 있는 효과가 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 선박 10: 액화가스 저장탱크
20: 펌프 30: 제1 열교환기
31: 제2 열교환기 40: 기액분리기
51: 메인엔진 52: 발전엔진
60: 개질기 100: 액화가스 공급룸
L1: 액화가스 공급라인

Claims (12)

  1. 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 메인엔진으로 공급하는 펌프; 및
    상기 펌프로부터 액화가스를 공급받아 액화가스를 개질하여 상기 메인엔진으로 공급하는 개질기를 포함하고,
    상기 메인엔진은,
    별도의 압축기 없이 상기 펌프만을 통해서 상기 액화가스를 공급받는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 펌프는,
    상기 액화가스를 상기 메인엔진이 요구하는 압력보다 높고, 기설정 압력보다 낮은 압력으로 가압하여 상기 개질기로 공급하여, 상기 메인엔진이 상기 별도의 압축기 없이도 상기 액화가스를 공급받도록 하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 기설정 압력은,
    상기 메인엔진이 요구하는 압력에 상기 액화가스 저장탱크에서 상기 메인엔진으로 상기 액화가스가 공급되면서 상실되는 압력을 더한 압력인 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 기설정 압력은,
    상기 메인엔진이 요구하는 압력에 상기 개질기에서 상실되는 압력을 더한 압력인 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 메인엔진이 요구하는 압력은, 14 내지 16바(bar)이고,
    상기 기설정 압력은, 18 내지 20바(bar)인 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 메인엔진은,
    추진장치를 구동하는 샤프트와 직결되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 메인엔진은,
    저속 2행정 저압가스 분사엔진(XDF)인 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 액화가스는,
    액화석유가스(LPG)인 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 액화가스 저장탱크와 상기 메인엔진을 연결하며, 상기 펌프 및 상기 개질기를 구비하는 액화가스 공급라인;
    상기 액화가스 공급라인 상의 상기 액화가스 저장탱크와 상기 개질기 사이에서 구비되며, 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 액화가스를 가열하는 히터;
    상기 액화가스 공급라인 상의 상기 액화가스 저장탱크와 상기 개질기 사이에서 구비되며, 상기 액화가스 저장탱크에서 공급되는 액화가스를 상기 개질기에서 토출되는 개질된 액화가스와 열교환시는 제1 열교환기;
    상기 액화가스 공급라인 상의 상기 개질기와 상기 메인엔진 사이에 구비되며, 상기 개질기로부터 공급되는 개질된 액화가스를 냉각시키는 제2 열교환기; 및
    상기 액화가스 공급라인 상의 상기 제2 열교환기 하류에 구비되며, 상기 개질된 액화가스에 포함된 액상을 제거하는 기액분리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 기액분리기는,
    상기 제2 열교환기에 의해 응축된 상기 개질된 액화가스에 포함된 수분을 분리하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 액화가스 공급라인 상의 상기 기액분리기 하류에 구비되며, 상기 개질된 액화가스에 포함된 수증기, 이산화탄소 또는 수소 중 어느 하나의 함량비를 조절하는 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 상기 가스 처리 시스템을 포함하는 선박.
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KR20160103683A (ko) * 2015-02-25 2016-09-02 대우조선해양 주식회사 가스 개질에 의해 다종의 연료를 사용하는 선박

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