KR20190080359A

KR20190080359A - 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20190080359A
Application number: KR1020170182755A
Authority: KR
Inventors: 남병탁; 박근; 전승민
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2019-07-08
Also published as: KR102019271B1

Abstract

선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치가 개시된다.
상기 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치는, 액체화물창에 수용된 LNG로부터 발생되는 증발가스(Boil-Off Gas, 이하 BOG)를 연료가스(Fuel Gas, 이하 FG)로서 제1 방향으로 공급하기 위하여, 상기 액체화물창으로부터, 상기 BOG를 단열 압축하는 압축기와 압축된 BOG를 단열 냉각시키는 후단 냉각기를 포함한 압축냉각 모듈이 반복하여, 상기 제1 방향을 따라 직렬로 배치된 제1 유닛; 복수의 상기 압축냉각 모듈중 상기 액체화물창으로부터 가장 멀리 배치된 압축냉각 모듈의 후단 냉각기 출구측으로부터 배출되는 상기 FG의 일부를 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 이송하면서 상기 액체화물창으로 재액화 리턴시키기 위하여, 상기 제1 방향으로 공급되는 상기 BOG와 상기 제2 방향으로 이송되는 상기 FG의 일부가 상호 열교환하는 메인 냉각기를 포함하는 제2 유닛; 및 상기 제1 방향으로 공급되는 상기 BOG와 상기 메인 냉각기에서 열교환하여 재액화후 상기 액체화물창으로 리턴하는 액화된 BOG의 온도가 설정 범위를 벗어나면, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로의 유체 흐름을 정지시켜 유로를 폐쇄하고, 상기 메인 냉각기에 솔벤트(solvent)를 주입 및 배출시킴으로써, 상기 메인 냉각기 내부에 적체된 윤활유를 용해하여 수거하는 제3 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치 및 방법{HEAT EXCHANGER CLEANING APPARATUS AND METHOD FOR PARTIAL RELIQUEFACTION SYSTEM OF FUEL GAS SUPPLY STSYEM FOR VESSEL}

본 발명은 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 ME-GI 엔진과 이중연료유 발전엔진(DFDG)에 연료가스를 공급하기 위하여 적용되는 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 대기환경오염을 방지하기 위한 국제적인 규제가 강화되어, 기존의 연료오일을 사용하던 선박의 연료가 LNG로 변경되는 추세이다.

LNG는 황성분의 함유량이 적어 연소시에 황화합물을 생성하지 않고 검댕 물질(SOOT)을 생성하지 않는다.

따라서, 기존의 연료오일과 함께 연료가스, 특히 천연가스를 사용하는 엔진이 개발되었고, 기존의 LNG 운반선 뿐만 아니라, 일반 상선에도 천연가스를 연료로 사용하는 선박이 개발되는 추세이다.

기존의 2행정 저속 추진 엔진은 기술의 발전이 이루어짐에 따라 열효율이 50%에 이르렀다.

압축비는 엔진의 열효율 증가를 위해 높아지고, 연료 분사 압력도 증가됨과 동시에 정밀화되었고, 고효율 과급기의 적용 등의 기술이 과거에 비해 비약적으로 발전되고 있다.

이러한 고효율의 엔진은 LNG 운전의 요구에 맞물려 기존의 연료오일 연소기능에 LNG를 연소하는 기능을 추가하는 방식으로 개발이 이루어졌다.

상기와 같은 관점에서 본 출원인이 기출원하여 등록받은 등록특허 제10-1670880호의 "선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법"(이하 선행기술)과 같은 것을 들 수 있다.

선행기술에는 ME-GI 엔진과 DFDG를 사용하고 있다.

MEGI 엔진은 디젤 사이클을 따르는 엔진으로 연소공기와 함께 연료를 압축하는 것이 아닌, 상사점에서 연료를 분사하는 방식이다.

MEGI 엔진은 압축비가 높아서, 상사점 부근에서 연료가스를 분사하기 위해서는 상당히 높은 압력이 필요하다(약 300bar / 40도).

이러한 고압의 연료가스를 공급하기 위해서 설치되는 연료가스 공급 시스템은 크게 고압다단압축기와 고앞펌프 및 기화기가 적용된다.

LNG운반선은 LNG를 저장하는 탱크가 단열이 되어 있다하더라도, 열전달이 완벽하게 차단되지 않아서, 자연증발하는 가스가 존재하기 때문에 이러한 자연증발가스 즉 BOG를 고압다단압축기를 사용하여 MEGI 엔진에 공급하게 된다.

고압다단압축기는 자연 발생된 BOG를 몇 개의 스테이지를 거쳐 압축한다.

각 단계별로 압축에 의해 단열압축 BOG의 온도를 냉각하기 위해 후단 냉각기를 설치한다.

한편, LNG를 연료로 저장하는 LNG 연료 선박이나, 자연 발생된 BOG의 양이 충분하지 않은 LNG 운반선의 발라스트 상태(Ballast condition)와 같은 경우 생성되는 BOG는 MEGI 엔진에서 요구되는 소모량을 충족시키지 못한다.

이경우, 탱크 내부 액체상태의 LNG를 고압펌프로 가압한 뒤, 고압 상태에서 기화시켜 MEGI 엔진으로 보내는 방법이 사용된다.

한편, 선행기술에서 사용되는 DFDG는 오토 사이클(Otto Cycle)을 따라 중속 4행정 엔진을 사용하므로, 6bar 내외의 연료가스 압력이 요구된다.

따라서, 다단압축기의 3단 부근에서 연료가스 일부를 DFDG에 공급하거나 MEGI 엔진에 공급하는 연료가스에서 감압하여 사용하게 된다.

한편, 선행기술에서는 엔진에서 요구하는 유량만큼의 BOG를 사용하고 자연발생되는 BOG는 가스 연소 유닛을 사용하여 태워서 대기로 방출하거나 고가의 N2 압축 및 팽창 사이클을 이용한 재액 장치를 설치하여 자연 발생된 BOG를 재액화하였다.

부분재액화 시스템은 압축기 후단의 최종 압력이 300 bar, 섭씨 40도 부근이고, 이것을 급격히 팽창할 경우 줄톰슨 효과에 의해 급속 냉각이 되는 점에 착안하여 개발되었다.

엔진과 부분재액화를 위한 자연발생 BOG를 LNG 저장탱크에서 압축기로 공급할 때 BOG의 온도는 탱크내 LNG의 온도보다 약간 높은 정도이다.

따라서 300 bar, 섭씨 40도 부근의 압축기 후단의 BOG를, 압축기로 이송되는 자연 발생된 BOG와 열교환하여 섭씨 -120도 부근까지 냉각하고, 이후에 줄톰슨 팽창을 시킴으로서 팽창된 자연 발생 BOG의 온도가 재액화가 되는 온도(-153도)에 이르게 할 수 있다.

이후 증기와 포화액체의 혼합물 상태인 천연가스는 기액분리기 내부에서 기상과 액상이 분리되고, 액상은 LNG 저장탱크로 다시 회수된다.

이때, 회수되는 회수율은 300 bar의 고압 천연가스를 얼마만큼 냉각하는 가에 따라 정해지게 되므로, 열교환기의 성능이 아주 중요한 것이다.

그러나, 선행기술에서는 다음과 같은 문제점이 지적되었다.

LNG 저장탱크에서 압축기로 공급되는 저온의 자연 발생 BOG 흐름과 압축기 후단에서 줄톰슨밸브를 거치는 스트림이 열교환을 하는데, 이때 사용되는 열교환기의 성능이 시간에 따라 점차 감소하였다.

열교환기의 성능 감소원인은 압축기 의 윤활유가 압축된 BOG와 함꼐 배출되어 열교환기 내부에 피막을 형성함으로 인한 것이다.

이에, 열교환기 전단에 적절한 필터를 설치하여 오염도를 감소시키고자 하였으나, 시간에 따른 오염의 속도가 크기 개선되지 않았다.

등록특허 제10-1670880호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 부분재액화 시스템이 적용되는 연료가스 공급 시스템의 메인 냉각기의 성능 회복을 위한 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

그리고, 본 발명은 부분재액화 시스템에서 메인 냉각기의 성능을 감소시키는 윤활유 피막을 효율적이며 확실하게 제거할 수 있도록 하는 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

그리고, 본 발명은 윤활유 피막을 제거하는 공정이 이루어지는 도중에도 연료가스 공급 시스템을 계속 운전할 수 있도록 하는 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 윤활유 피막을 제거하는 공정 및 장치가 일회성이 아닌 지속적이고 반영구적으로 반복 사용할 수 있도록 하는 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 액체화물창에 수용된 LNG로부터 발생되는 증발가스(Boil-Off Gas, 이하 BOG)를 연료가스(Fuel Gas, 이하 FG)로서 제1 방향으로 공급하기 위하여, 상기 액체화물창으로부터, 상기 BOG를 단열 압축하는 압축기와 압축된 BOG를 단열 냉각시키는 후단 냉각기를 포함한 압축냉각 모듈이 반복하여, 상기 제1 방향을 따라 직렬로 배치된 제1 유닛; 복수의 상기 압축냉각 모듈중 상기 액체화물창으로부터 가장 멀리 배치된 압축냉각 모듈의 후단 냉각기 출구측으로부터 배출되는 상기 FG의 일부를 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 이송하면서 상기 액체화물창으로 재액화 리턴시키기 위하여, 상기 제1 방향으로 공급되는 상기 BOG와 상기 제2 방향으로 이송되는 상기 FG의 일부가 상호 열교환하는 메인 냉각기를 포함하는 제2 유닛; 및 상기 제1 방향으로 공급되는 상기 BOG와 상기 메인 냉각기에서 열교환하여 재액화후 상기 액체화물창으로 리턴하는 액화된 BOG의 온도가 설정 범위를 벗어나면, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로의 유체 흐름을 정지시켜 유로를 폐쇄하고, 상기 메인 냉각기에 솔벤트(solvent)를 주입 및 배출시킴으로써, 상기 메인 냉각기 내부에 적체된 윤활유를 용해하여 수거하는 제3 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치가 제공된다.

상기 제1 유닛은, 선박 추진용의 ME-GI(Main Engine Gas Injection) 엔진 및 보조전력생산용인 복수의 DFDG(Dual Fuel Diesel Generator engine)와, 상기 액체화물창을 상호 직렬 연결하며, 상기 BOG를 다단 압축 및 냉각시켜 상기 FG 상태로 공급하는 메인 FG 배관과, 상기 메인 FG 배관 중간에 병렬로 연결됨과 동시에 상기 제3 유닛의 일부와연결되며, 상기 제2 유닛의 상기 메인 냉각기가 각각 배치되는 병렬 FG 배관을 더 포함할 수 있으며, 상기 압축냉각 모듈은, 상기 병렬 FG 배관의 출구측과 상기 ME-GI 엔진 및 상기 복수의 DFDG를 연결하는 상기 메인 FG 배관 상에 장착될 수 있다.

상기 제1 유닛은, 상기 압축냉각 모듈을 구성하는 것으로, 상기 병렬 FG 배관의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관상에 장착되는 제1 압축기와, 상기 제1 압축기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관상에 장착되는 제1 후단 냉각기와, 상기 제1 후단 냉각기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관상에 장착되는 제2 압축기와, 상기 제2 압축기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관상에 장착되는 제2 후단 냉각기와, 상기 제2 후단 냉각기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관상에 장착되는 제3 압축기와, 상기 제3 압축기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관상에 장착되는 제3 후단 냉각기와, 상기 제3 후단 냉각기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관상에 장착되는 제4 압축기와, 상기 제4 압축기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관상에 장착되는 제4 후단 냉각기와, 상기 제4 후단 냉각기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관상에 장착되는 제5 압축기와, 상기 제5 압축기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관상에 장착되는 제5 후단 냉각기와, 상기 제3 후단 냉각기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관으로부터 분기되어 상기 복수의 DFDG와 각각 연결되는 DFDG 가스공급관을 더 포함할 수 있으며, 상기 ME-GI 엔진은, 상기 제5 후단 냉각기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관과 연결될 수 있다.

상기 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치는, 상기 제1 후단 냉각기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관에서 분기되며, 상기 제1 압축기의 입구측과 연결되는 상기 메인 FG 배관에 연결되는 제1 리턴 배관과, 상기 제1 리턴 배관상에 장착되어, 상기 압축냉각 모듈로 유입되는 상기 BOG의 공급량이 설정값을 초과하면, 상기 제1 리턴 배관의 유로를 일정 정도 개방하여 상기 BOG를 되돌리는 제1 공급량 조절 밸브와, 상기 제5 후단 냉각기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관에서 분기되며, 상기 제4 압축기의 입구측과 연결되는 상기 메인 FG 배관에 연결되는 제2 리턴 배관과, 상기 제2 리턴 배관상에 장착되어, 상기 ME-GI 엔진으로 유입되는 상기 FG의 공급령이 설정값을 초과하면, 상기 제2 리턴 배관의 유로를 일정 정도 개방하여 상기 FG를 되돌리는 제2 공급량 조절 밸브와, 상기 DFDG 가스공급관상에 장착되어, 상기 복수의 DFDG측에 각각 공급되는 상기 BOG의 유량을 조절하는 제3 공급량 조절 밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 유닛은, 복수의 상기 압축냉각 모듈중 상기 액체화물창으로부터 가장 멀리 배치된 압축냉각 모듈의 후단 냉각기 출구측으로부터 배출되는 상기 FG의 일부가 상기 제2 방향으로 흐르는 유로를 형성하는 메인 PR(Partial Reliquefaction) 배관과, 상기 메인 PR 배관 중간에 병렬로 연결되어 상기 메인 냉각기가 각각 배치되는 병렬 PR 배관과, 상기 메인 PR 배관의 시작 지점으로부터 상기 병렬 PR 배관의 입구측까지 연결되는 상기 메인 PR 배관상에 장착되며, 상기 FG의 일부가 부분 재액화에 소요되는 양과, 선박 추진용의 ME-GI 엔진에서 소모되는 상기 FG의 양에 따라 개방 정도를 조절 가능한 재액화 밸브를 더 포함할 수 있으며, 상기 병렬 PR배관은 상기 제3 유닛의 일부와 연결될 수 있다.

상기 제2 유닛은, 상기 병렬 PR 배관의 출구측으로부터 상기 액체화물창측으로 연장되는 상기 메인 PR 배관상에 장착되는 기액분리기와, 상기 병렬 PR 배관의 출구측으로부터 상기 기액분리기측으로 연장되는 상기 메인 PR 배관상에 장착되어 상기 메인 냉각기로부터 배출되는 BOG를 단열 팽창시키는 J-T 밸브와, 상기 기액분리기에 구비되며, 상기 액체화물창으로부터 상기 압축냉각 모듈측으로 상기 BOG를 상기 제1 방향으로 이송시키는 배관과 연결되는 증기 배출 배관과, 상기 증기 배출 배관상에 개폐 가능하게 장착되어 상기 기액분리기 내의 증기(Vapor) 성분에 의한 압력 상승을 규제하는 압력조절 밸브와, 상기 기액분리기의 출구측으로부터 상기 액체화물창측으로 연장되는 상기 메인 PR 배관상에 개폐 가능하게 장착되어 상기 기액분리기 내의 액위를 조절하는 액위조절 밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치는, 선박 추진용의 ME-GI 엔진 및 보조전력생산용인 복수의 DFDG와, 상기 액체화물창을 상호 직렬 연결하며, 상기 BOG를 복수의 상기 압축냉각 모듈로 다단 압축 및 냉각시킨 상기 FG를 상기 ME-GI 엔진 및 상기 복수의 DFDG측을 향하여 상기 제1 방향으로 공급하는 메인 FG 배관과, 상기 메인 FG 배관 중간에 병렬로 연결되는 제1 병렬 FG 배관 및 제2 병렬 FG 배관과, 복수의 상기 압축냉각 모듈중 상기 액체화물창으로부터 가장 멀리 배치된 압축냉각 모듈의 후단 냉각기 출구측의 상기 메인 FG 배관을 통하여 배출되는 상기 FG의 일부가, 상기 액체화물창측을 향하여 상기 제2 방향으로 흐르는 유로를 형성하는 메인 PR 배관과, 상기 메인 PR 배관 중간에 병렬로 연결되는 제1 병렬 PR 배관 및 제2 병렬 PR 배관을 더 포함할 수 있으며, 상기 메인 냉각기 중 제1 냉각기는, 상기 제1 병렬 FG 배관과 상기 제1 병렬 PR 배관상에 장착됨과 동시에, 상기 메인 냉각기 중 상기 제1 냉각기와 별도로 구비된 제2 냉각기는, 상기 제2 병렬 FG 배관과 상기 제2 병렬 PR 배관상에 장착되고, 상기 제3 유닛은 상기 제1 병렬 FG 배관 및 상기 제2 병렬 PR 배관과 연결되어 상기 윤활유 용해 수거용의 상기 솔벤트를 주입 및 배출시킬 수 있다.

상기 제3 유닛은, 상기 제1 병렬 PR 배관 및 상기 제2 병렬 PR 배관의 출구측과 상기 액체화물창측을 연결하는 상기 메인 PR 배관상에 장착되며, 재액화후 상기 액체화물창측으로 리턴하는 액화된 BOG의 온도를 실시간으로 측정하는 온도 센서와, 상기 제1 냉각기와 상기 액체화물창 사이의 상기 제1 병렬 FG 배관 상에 연결되는 제1 단부와, 상기 제2 냉각기와 상기 액체화물창 사이의 상기 제2 병렬 PR 배관 상에 연결되는 제2 단부를 포함하며, 상기 제1 병렬 FG 배관과 상기 제2 병렬 PR 배관을 서로 연결하는 제1 연통 청소 배관과, 상기 압축냉각 모듈과 상기 제1 냉각기 사이의 상기 제1 병렬 FG 배관 상에 연결되는 제3 단부와, 상기 압축냉각 모듈과 상기 제2 냉각기 사이의 상기 제2 병렬 PR 배관 상에 연결되는 제4 단부를 포함하며, 상기 제1 병렬 FG 배관과 상기 제2 병렬 PR 배관을 서로 연결하는 제2 연통 청소 배관과, 상기 솔벤트가 수용된 솔벤트 탱크와 상기 제1 연통 청소 배관을 상호 연결하는 솔벤트 주입 배관과, 상기 제1 냉각기와 상기 제2 냉각기에 주입되어 배출되는 상기 솔벤트와 상기 윤활유의 혼합액이 수용되는 드레인 탱크와, 상기 드레인 탱크와 상기 제2 연통 청소 배관을 상호 연결하는 혼합액 배출 배관과, 상기 드레인 탱크와 상기 솔벤트 탱크를 상호 연결하는 솔벤트 환원관과, 상기 솔벤트 환원관 상에 장착되어 상기 혼합액으로부터 상기 솔벤트만 분리하여 상기 솔벤트 탱크측으로 리턴시키는 액유분리기를 포함할 수 있다.

상기 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치는, 상기 솔벤트 주입 배관상에 장착되어 상기 솔벤트를 상기 제1 냉각기와 상기 제2 냉각기로 공급하는 솔벤트 이송 펌프와, 상기 드레인 탱크의 출구측과 상기 액유분리기의 입구측을 상호 연결하는 상기 솔벤트 환원관 상에 장착되어 상기 혼합액을 상기 액유분리기측으로 이송하는 혼합액 이송 펌프와, 상기 액유분리기에 내장되며, 상기 혼합액으로부터 상기 솔벤트를 우선 증발시켜 분리 배출되도록 상기 혼합액을 가열시키는 히터와, 상기 액유분리기와 중력 방향으로 배관 연결되어 상기 혼합액으로부터 상기 솔벤트가 분리되고 남은 잔여물을 수거하는 찌꺼기 탱크와, 상기 액유분리기의 출구측과 상기 솔벤트 탱크를 상호 연결하는 상기 솔벤트 환원관 상에 장착되며, 순환하는 냉각수와 열교환함으로써, 상기 솔벤트를 응축시켜 상기 솔벤트 탱크로 환원시키는 솔벤트 응축기와, 상기 솔벤트 이송 펌프의 출구측의 상기 솔벤트 주입 배관과 연결되고, 수분이 제거된 압축 공기를 주입하는 건조공기 주입 배관을 더 포함할 수 있다.

상기 제3 유닛은, 상기 제1 연통 청소 배관과 상기 솔벤트 주입 배관의 연결부에 장착되며, 상기 솔벤트가 상기 제1 냉각기측 또는 상기 제2 냉각기측으로 공급되거나, 상기 제1 냉각기와 상기 제2 냉각기에 동시에 공급되도록 유로의 선택적 개폐가 가능한 제1 절환 밸브와, 상기 제2 연통 청소 배관과 상기 혼합액 배출 배관의 연결부에 장착되며, 상기 혼합액이 상기 제1 냉각기측 또는 상기 제2 냉각기측으로부터 배출되거나, 상기 제1 냉각기와 상기 제2 냉각기로부터 동시에 배출되도록 유로의 선택적 개폐가 가능한 제2 절환 밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 제3 유닛은, 상기 제1 단부와 상기 제1 절환 밸브 사이의 상기 제1 연통 청소 배관상에 장착되며, 상기 솔벤트가 상기 솔벤트 주입 배관으로부터 상기 제1 냉각기측으로 주입되면, 상기 제1 병렬 FG 배관으로부터 상기 BOG가 상기 제1 연통 청소 배관내로 유입되는 것을 차단하는 제1 내부 체크 밸브와, 상기 제2 단부와 상기 제1 절환 밸브 사이의 상기 제1 연통 청소 배관상에 장착되며, 상기 솔벤트가 상기 솔벤트 주입 배관으로부터 상기 제2 냉각기측으로 주입되면, 상기 제2 병렬 PR 배관으로부터 상기 액화된 BOG가 상기 제1 연통 청소 배관내로 유입되는 것을 차단하는 제2 내부 체크 밸브와, 상기 제3 단부와 상기 제2 절환 밸브 사이의 상기 제2 연통 청소 배관상에 장착되며, 상기 솔벤트가 상기 솔벤트 주입 배관으로부터 상기 제1 냉각기측으로 주입되면, 상기 제1 병렬 FG 배관으로부터 상기 BOG가 상기 제2 연통 청소 배관내로 유입되는 것을 차단하는 제3 내부 체크 밸브와, 상기 제4 단부와 상기 제2 절환 밸브 사이의 상기 제2 연통 청소 배관상에 장착되며, 솔벤트가 상기 솔벤트 주입 배관으로부터 상기 제2 냉각기측으로 주입되면, 상기 제2 병렬 PR 배관으로부터 상기 액화된 BOG가 상기 제2 연통 청소 배관내로 유입되는 것을 차단하는 제4 내부 체크 밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 제3 유닛은, 상기 제1 단부와 상기 제1 병렬 FG 배관의 입구측 사이의 상기 제1 병렬 FG 배관상에 장착되며, 상기 솔벤트가 상기 솔벤트 주입 배관으로부터 상기 제1 냉각기측으로 주입되면, 상기 BOG가 상기 제1 연통 청소 배관내로 유입되는 것을 차단하는 제1 외부 체크 밸브와, 상기 제2 병렬 FG 배관의 입구측과 상기 제2 냉각기 사이의 상기 제2 병렬 FG 배관상에 장착되며, 상기 솔벤트가 상기 솔벤트 주입 배관으로부터 상기 제2 냉각기측으로 주입되면, 상기 BOG가 상기 제1 연통 청소 배관내로 유입되는 것을 차단하는 제2 외부 체크 밸브와, 상기 제3 단부와 상기 제1 병렬 FG 배관의 출구측 사이의 상기 제1 병렬 FG 배관상에 장착되며, 상기 솔벤트가 상기 솔벤트 주입 배관으로부터 상기 제1 냉각기측으로 주입되면, 상기 BOG가 상기 제2 연통 청소 배관내로 유입되는 것을 차단하는 제3 외부 체크 밸브와, 상기 제2 병렬 FG 배관의 출구측과 상기 제2 냉각기 사이의 상기 제2 병렬 FG 배관상에 장착되며, 상기 솔벤트가 상기 솔벤트 주입 배관으로부터 상기 제2 냉각기측으로 주입되면, 상기 BOG가 상기 제2 연통 청소 배관내로 유입되는 것을 차단하는 제4 외부 체크 밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치는, 상기 제1 병렬 PR 배관과 상기 제2 병렬 PR 배관 각각의 입구측과, 상기 메인 PR 배관이 상호 연결되는 부분에 장착되며, 상기 액체화물창측으로 리턴하는 액화된 BOG가 상기 제1 냉각기측 또는 상기 제2 냉각기측을 향하여 선택적으로 이송되도록 하거나, 상기 제1 냉각기 및 상기 제2 냉각기측에 동시 이송되도록 선택적으로 유로를 개폐하는 제3 절환 밸브와, 상기 제1 병렬 PR 배관과 상기 제2 병렬 PR 배관 각각의 출구측과, 상기 액체화물창측과 연결되는 상기 메인 PR 배관이 상호 연결되는 부분에 장착되며, 상기 제1 냉각기 또는 상기 제2 냉각기를 통과한 상기 액화된 BOG가 상기 액체화물창측으로 이송되도록 하거나, 상기 제1 냉각기 및 상기 제2 냉각기로부터 동시에 상기 액화된 BOG가 상기 액체화물창측으로 이송되도록 선택적으로 유로를 개폐하는 제4 절환 밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 윤활유는 모르폴린(morpholine)이며, 상기 솔벤트는 메탄올 수용액, 에탄올, 벤젠, 아세톤, 에테르, 에틸렌 글리콜 중 적어도 하나 이상의 조합일 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, ME-GI 엔진 또는 복수의 DFDG를 향하여 제1 방향으로 공급되는 BOG와 메인 냉각기에서 열교환하여 재액화후, 액체화물창을 향하여 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 리턴하는 액화된 BOG의 온도가 설정 범위를 벗어나면, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로의 유체 흐름을 정지시켜 유로를 폐쇄하고, 상기 메인 냉각기에 솔벤트(solvent)를 주입 및 배출시킴으로써, 상기 메인 냉각기 내부에 적체된 윤활유를 용해하여 수거하는 세정 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치가 제공된다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, ME-GI 엔진 또는 복수의 DFDG를 향하여 제1 방향으로 공급되는 BOG와 메인 냉각기에서 열교환하여 재액화후, 액체화물창을 향하여 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 리턴하는 액화된 BOG의 온도가 설정 범위를 벗어나면, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로의 유체 흐름을 정지시켜 유로를 폐쇄하고, 상기 메인 냉각기에 솔벤트(solvent)를 주입 및 배출시킴으로써, 상기 메인 냉각기 내부에 적체된 윤활유를 용해하여 수거하는 것을 특징으로 하는 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 방법이 제공된다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

우선, 본 발명은 부분재액화 시스템이 적용되는 연료가스 공급 시스템에서 메인 냉각기의 성능 저하 유발 원인 중 하나인 압축기의 윤활유 혼입을 개선하여 메인 냉각기의 성능을 확실하게 회복시킬 수 있게 된다.

그리고, 본 발명은 제3 유닛에 의하여 부분재액화 시스템에서 메인 냉각기의 성능을 감소시키는 윤활유 피막을 확실하게 제거할 수 있는 솔루션을 제공하여 제품의 신뢰도를 높일 수 있다.

또한, 본 발명은 윤활유 피막을 제거하는 공정중에도 기존의 연료가스 공급 시스템인 제1 유닛을 운전 정지없이 지속적으로 정상 운전할 수 있다는 특장점을 지닌다.

아울러, 본 발명은 윤활유 피막을 제거하는 장치 및 방법이 일회성에 그치지 않고 제3 유닛에 의하여 솔벤트를 재활용하여 지속적이며 반영구적으로 사용할 수 있다는 특장점을 지닌다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치의 전체적인 구성을 나타낸 개념도

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치의 전체적인 구성을 나타낸 개념도이다.

본 발명은 도시된 바와 같이 크게 제1 유닛(100)이 연료가스를 공급하고, 제2 유닛(200)이 부분 재액화를 실시하며, 제3 유닛(300)이 메인 냉각기(211, 212) 내부의 윤활유 피막을 제거하는 구조임을 파악할 수 있다.

우선, 제1 유닛(100)은 액체화물창(400)에 수용된 LNG로부터 발생되는 증발가스(Boil-Off Gas, 이하 BOG)를 연료가스(Fuel Gas, 이하 FG)로서 제1 방향으로 공급하기 위하여, 액체화물창(400)으로부터, BOG를 단열 압축하는 압축기와 압축된 BOG를 단열 냉각시키는 후단 냉각기를 포함한 압축냉각 모듈(110)이 반복하여, 제1 방향을 따라 직렬로 배치된 것이다.

또한, 제2 유닛(200)은 복수의 압축냉각 모듈(110)중 액체화물창(400)으로부터 가장 멀리 배치된 압축냉각 모듈(110)의 후단 냉각기 출구측으로부터 배출되는 FG의 일부를 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 이송하면서 액체화물창(400)으로 재액화 리턴시키기 위하여, 제1 방향으로 공급되는 BOG와 제2 방향으로 이송되는 FG의 일부가 상호 열교환하는 메인 냉각기(211, 212)를 포함하는 것이다.

아울러, 제3 유닛(300)은 제1 방향으로 공급되는 BOG와 메인 냉각기(211, 212)에서 열교환하여 재액화후 액체화물창(400)으로 리턴하는 액화된 BOG의 온도가 설정 범위를 벗어나면, 제1 방향 및 제2 방향으로의 유체 흐름을 정지시켜 유로를 폐쇄하고, 메인 냉각기(211, 212)에 솔벤트(solvent)를 주입 및 배출시킴으로써, 메인 냉각기(211, 212) 내부에 적체된 윤활유를 용해하여 수거하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.

우선, 액체화물창(400)은 극저온 상압의 LNG를 저장하는 멤브레인 타입(Membrane type)과 상대적으로 극저온 고압의 상태로 LNG를 저장하는 타입 C 탱크(Type C Tank)가 있으며, 설치 위치, 용량에 따라 2가지 중 선택이 가능하다.

본 발명은 멤브레인 타입을 적용하는 경우에 더 적합하다.

제1 유닛(100)은, 선박 추진용의 ME-GI(Main Engine Gas Injection) 엔진(600) 및 보조전력생산용인 복수의 DFDG(710, 720, 730, 740)(Dual Fuel Diesel Generator engine)와, 액체화물창(400)을 상호 직렬 연결하며, BOG를 다단 압축 및 냉각시켜 FG 상태로 공급하는 메인 FG 배관(101)을 더 구비할 수 있다.

그리고, 제1 유닛(100)은, 메인 FG 배관(101) 중간에 병렬로 연결되며, 제2 유닛(200)의 메인 냉각기(211, 212)가 각각 배치되는 병렬 FG 배관(102a, 102b)을 더 구비할 수 있다.

여기서, 병렬 FG 배관(102a, 102b)은 제3 유닛(300)의 일부와 연결되고, 압축냉각 모듈(110)은, 병렬 FG 배관(102a, 102b)의 출구측과 ME-GI 엔진(600) 및 복수의 DFDG(710, 720, 730, 740)를 연결하는 메인 FG 배관(101) 상에 장착되는 것을 알 수 있다.

이때, 제1 유닛(100)은, 압축냉각 모듈(110)을 구성하는 것으로, 병렬 FG 배관(102a, 102b)의 출구측으로부터 연장되는 메인 FG 배관(101)상에 장착되는 제1 압축기(111a)와, 제1 압축기(111a)의 출구측으로부터 연장되는 메인 FG 배관(101)상에 장착되는 제1 후단 냉각기(111b)를 더 구비할 수 있다.

그리고, 제1 유닛(100)은, 압축냉각 모듈(110)을 구성하는 것으로, 제1 후단 냉각기(111b)의 출구측으로부터 연장되는 메인 FG 배관(101)상에 장착되는 제2 압축기(112a)와, 제2 압축기(112a)의 출구측으로부터 연장되는 메인 FG 배관(101)상에 장착되는 제2 후단 냉각기(112b)를 더 구비할 수 있다.

그리고, 제1 유닛(100)은, 압축냉각 모듈(110)을 구성하는 것으로, 제2 후단 냉각기(112b)의 출구측으로부터 연장되는 메인 FG 배관(101)상에 장착되는 제3 압축기(113a)와, 제3 압축기(113a)의 출구측으로부터 연장되는 메인 FG 배관(101)상에 장착되는 제3 후단 냉각기(113b)를 더 구비할 수 있다.

그리고, 제1 유닛(100)은, 압축냉각 모듈(110)을 구성하는 것으로, 제3 후단 냉각기(113b)의 출구측으로부터 연장되는 메인 FG 배관(101)상에 장착되는 제4 압축기(114a)와, 제4 압축기(114a)의 출구측으로부터 연장되는 메인 FG 배관(101)상에 장착되는 제4 후단 냉각기(114b)를 더 구비할 수도 있다.

또한, 제1 유닛(100)은, 압축냉각 모듈(110)을 구성하는 것으로,제4 후단 냉각기(114b)의 출구측으로부터 연장되는 메인 FG 배관(101)상에 장착되는 제5 압축기(115a)와, 제5 압축기(115a)의 출구측으로부터 연장되는 메인 FG 배관(101)상에 장착되는 제5 후단 냉각기(115b)를 더 구비할 수도 있다.

압축냉각 모듈(110)을 구성하는 각 압축기들(111a~115a)은 MEGI 엔진(600) 운전에 필요한 압력으로 압축하는 장비이다.

보통 복수개의 압축기를 직렬로 연결하는 다단 압축 방식을 사용하며, 제1 후단 냉각기(111b) 내지 제5 후단 냉각기(115b)와 같은 후단 냉각기를 구비하여 단열압축과정에서 상승한 BOG의 온도를 낮춘다.

제1 후단 냉각기(111b) 내지 제5 후단 냉각기(115b)는 담수인 냉각수를 냉각매개체로 사용하며 최종 제5 후단 냉각기(115b) 후단의 온도는 섭씨 40~45도 내외로 조절된다.

아울러, 제1 유닛(100)은, 제3 후단 냉각기(113b)의 출구측으로부터 연장되는 메인 FG 배관(101)으로부터 분기되어 복수의 DFDG(710, 720, 730, 740)와 각각 연결되는 DFDG 가스공급관(120)을 더 구비할 수도 있음은 물론이다.

이때, ME-GI 엔진(600)은, 제5 후단 냉각기(115b)의 출구측으로부터 연장되는 메인 FG 배관(101)과 연결되는 것을 알 수 있다.

한편, 본 발명은 제1 후단 냉각기(111b)의 출구측으로부터 연장되는 메인 FG 배관(101)에서 분기되며, 제1 압축기(111a)의 입구측과 연결되는 메인 FG 배관(101)에 연결되는 제1 리턴 배관(116)을 더 구비할 수 있다.

여기서, 제1 리턴 배관(116)상에는 제1 공급량 조절 밸브(116v)가 장착되어, 압축냉각 모듈(110)로 유입되는 BOG의 공급량이 설정값을 초과하면, 제1 리턴 배관(116)의 유로를 일정 정도 개방하여 BOG를 되돌리게 된다.

이때, 제1 공급량 조절 밸브(116v)는 압축냉각 모듈(110)의 압축기들측으로 유입되는 BOG 양을 조절하는 밸브이다.

제1 공급량 조절 밸브(116v)는 제1 압축기(111a)의 출구측 BOG를 우회하여 제1 압축기(111a)의 입구측으로 되돌림으로써 제2 압축기(112a)로 유입되는 BOG의 양을 조절한다.

또한, 본 발명은 제5 후단 냉각기(115b)의 출구측으로부터 연장되는 메인 FG 배관(101)에서 분기되며, 제4 압축기(114a)의 입구측과 연결되는 메인 FG 배관(101)에 연결되는 제2 리턴 배관(117)을 더 구비할 수 있다.

여기서, 제2 리턴 배관(117)상에 제2 공급량 조절 밸브(117v)가 장착되어, ME-GI 엔진(600)으로 유입되는 FG의 공급령이 설정값을 초과하면, 제2 리턴 배관(117)의 유로를 일정 정도 개방하여 FG를 되돌리게 된다.

이때, 제2 공급량 조절 밸브(117v)는 제5 압축기(115a)의 유량을 제3 압축기(113a)의 입구측으로 유입시킴으로서 급격한 MEGI 엔진(600)의 소모량 변화에 대응하기 위해 설치된다.

또한, DFDG 가스공급관(120)상에는 제3 공급량 조절 밸브(118v)가 장착되어, 복수의 DFDG(710, 720, 730, 740)측에 각각 공급되는 BOG의 유량을 조절하게 된다.

제3 공급량 조절 밸브(118v)는 DFDG(710, 720, 730, 740)의 부하에 따라 DFDG(710, 720, 730, 740)로 공급되는 BOG 압력을 가감시키는 방법으로 조절함으로써 일정한 압력을 유지한다.

한편, 제2 유닛(200)은, 복수의 압축냉각 모듈(110)중 액체화물창(400)으로부터 가장 멀리 배치된 압축냉각 모듈(110)의 후단 냉각기 출구측으로부터 배출되는 FG의 일부가 제2 방향으로 흐르는 유로를 형성하는 메인 PR(Partial Reliquefaction) 배관(201)을 더 구비할 수 있다.

그리고, 제2 유닛(200)은, 메인 PR 배관(201) 중간에 병렬로 연결되어 메인 냉각기(211, 212)가 각각 배치되는 병렬 PR 배관(202a, 202b)을 더 구비할 수 있다.

또한, 제2 유닛(200)은, 메인 PR 배관(201)의 시작 지점으로부터 병렬 PR 배관(202a, 202b)의 입구측까지 연결되는 메인 PR 배관(201)상에 장착되며, FG의 일부가 부분 재액화에 소요되는 양과, 선박 추진용의 ME-GI 엔진(600)에서 소모되는 FG의 양에 따라 개방 정도를 조절 가능한 재액화 밸브(203)를 더 구비할 수도 있다.

여기서, 병렬 PR배관(202a, 202b)은 제3 유닛(300)의 일부와 연결되는 것을 알 수 있다.

이때, 재액화 밸브(203)는 부분 재액화를 위하여 마련된 것으로 300 bar, 섭씨 40도의 BOG를 메인 냉각기(211, 212)로 보내는 장치이다.

재액화 밸브(203)는 재액화에 필요한 양과 MEGI 엔진(600)의 소모량에 따라 개폐를 조절한다.

한편, 제2 유닛(200)은, 병렬 PR 배관(202a, 202b)의 출구측으로부터 액체화물창(400)측으로 연장되는 메인 PR 배관(201)상에 장착되는 기액분리기(220)를 더 구비할 수 있다.

기액분리기(220)로 유입되는 천연가스는 액체와 기체의 혼합물의 상태이다.

주로 C2H6, C3H8, C4H10, C5H12가 액체상태로 기액분리기(220)를 통해 배출되며, 주로 CH4 성분은 기체 상태로 배출되며 FG로 사용된다.

기액분리기(220)는 FG의 성분이 주로 CH4가 되도록 하기 때문에 메탄가가 높은 FG를 엔진측에 공급하기 위하여 필수적으로 마련되어야 하는 것이다.

기액분리기(220)의 기체 출구 측은 메탄의 농도가 높고, 중탄화수소(Heavy Hydro cabon)의 분율은 낮은 대신, 액체 출구 측은 중탄화수소의 분율이 높다.

제1 압축기(111a) 내지 제5 압축기(115a)를 통해 부분 재액화 장치인 제2 유닛(200)으로 운전할 경우 내부 압력은 2.1 bar 내외로 운전되며, 재액된 천연가스는 액체화물창(400)으로 리턴되고, 기체성분은 제1 압축기(111a) 내지 제5 압축기(115a)의 입구측으로 유도되어 자연 발생된 BOG와 혼합된 상태로 유입된다.

고압 펌프(이하 미도시)와 기화장치를 사용하여 MEGI 엔진(600)과 DFDG(710, 720, 730, 740)를 운전할 경우 300bar, 섭씨 45도 정도의 FG를 고압 펌프 흡입측의 낮은 온도를 가진 액체 천연가스와 열교환을 시켜 섭씨 -120도 정도로 냉각한다.

이것은 기존의 부분 재액화 시스템을 사용할 때 FG의 상태와 유사하다.

이후 2.1 bar 정도가 아닌 DFDG(710, 720, 730, 740) 공급에 필요한 압력까지(약 6.5bar) 팽창시킨다.

단열팽창된 기체는 일부 추가 냉각이 이루어져 섭씨 -129도 정도에 이르게 되며, 기액분리기(220)내에서 기체와 액체로 분리된다.

이후 기체는 DFDG(710, 720, 730, 740) 측으로 공급되고, 액체는 추가 냉각되어 액체화물창(400)으로 리턴된다.

그리고, 제2 유닛(200)은, 병렬 PR 배관(202a, 202b)의 출구측으로부터 기액분리기(220)측으로 연장되는 메인 PR 배관(201)상에 장착되어 메인 냉각기(211, 212)로부터 배출되는 BOG를 단열 팽창시키는 J-T 밸브(230)를 더 구비할 수 있다.

고압의 BOG가 메인 냉각기(211, 212)를 거친 후 약 섭씨 -120도 정도로 냉각되어 J-T 밸브(230)로 공급된다. J-T 밸브(230)는 이를 급격히 팽창 시켜 줄톰슨효과를 얻어 추가적인 냉각 효과를 얻는다.

그리고, 제2 유닛(200)은, 기액분리기(220)에 구비되며, 액체화물창(400)으로부터 압축냉각 모듈(110)측으로 BOG를 제1 방향으로 이송시키는 배관과 연결되는 증기 배출 배관(221)을 더 구비할 수 있다.

그리고, 제2 유닛(200)은, 증기 배출 배관(221)상에 개폐 가능하게 장착되어 기액분리기(220) 내의 증기(Vapor) 성분에 의한 압력 상승을 규제하는 압력조절 밸브(221pv)를 더 구비할 수 있다.

또한, 제2 유닛(200)은, 기액분리기(220)의 출구측으로부터 액체화물창(400)측으로 연장되는 메인 PR 배관(201)상에 개폐 가능하게 장착되어 기액분리기(220) 내의 액위를 조절하는 액위조절 밸브(221lv)를 더 구비할 수도 있다.

BOG는 기액분리기(220) 내에서 기체와 액체로 분리가 되는데, 액위조절 밸브(221lv)는 기액분리기(220) 내부의 액체 레벨을 조절하는 것이다.

압력조절 밸브(221pv)는 기액분리기(220) 내부의 압력을 조절하게 된다.

기액분리기(220)내의 증기 성분은 다시 메인 냉각기(211, 212)를 거쳐 액체화물창(400)로부터의 BOG와 함께 혼합되어 제1 압축기(111a)로 유입된다.

여기서, 액체화물창(400)으로부터 압축냉각 모듈(110)측으로 BOG를 제1 방향으로 이송시키는 배관은, 후술할 제1 병렬 FG 배관(102a) 및 제2 병렬 FG 배관(102b) 각각의 입구측과 액체화물창(400)을 연결하는 메인 FG 배관(101)이다.

한편, 메인 냉각기(211, 212) 중 제1 냉각기(211)는, 제1 병렬 FG 배관(102a)과 제1 병렬 PR 배관(202a)상에 장착됨과 동시에, 메인 냉각기(211, 212) 중 제1 냉각기(211)와 별도로 구비된 제2 냉각기(212)는, 제2 병렬 FG 배관(102b)과 제2 병렬 PR 배관(202b)상에 장착됨을 알 수 있다.

여기서, 후술할 제3 유닛(300)은 제1 병렬 FG 배관(102a) 및 제2 병렬 PR 배관(202b)과 연결되어 윤활유 용해 수거용의 솔벤트를 주입 및 배출시키는 것을 알 수 있다.

즉, 제3 유닛(300)은 ME-GI 엔진(600) 또는 복수의 DFDG(710, 720, 730, 740)를 향하여 제1 방향으로 공급되는 BOG와 메인 냉각기(211, 212)에서 열교환하여 재액화후, 액체화물창(400)을 향하여 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 리턴하는 액화된 BOG의 온도가 설정 범위를 벗어나면, 제1 방향 및 제2 방향으로의 유체 흐름을 정지시켜 유로를 폐쇄하고, 메인 냉각기(211, 212)에 솔벤트를 주입 및 배출시킴으로써, 메인 냉각기(211, 212) 내부에 적체된 윤활유를 용해하여 수거하는 세정 유닛(300)인 것이다.

우선, 제3 유닛(300)은, 제1 병렬 PR 배관(202a) 및 제2 병렬 PR 배관(202b)의 출구측과 액체화물창(400)측을 연결하는 메인 PR 배관(201)상에 장착되며, 재액화후 액체화물창(400)측으로 리턴하는 액화된 BOG의 온도를 실시간으로 측정하는 온도 센서(330)를 포함할 수 있다.

그리고, 제3 유닛(300)은, 제1 냉각기(211)와 액체화물창(400) 사이의 제1 병렬 FG 배관(102a) 상에 연결되는 제1 단부(311)와, 제2 냉각기(212)와 액체화물창(400) 사이의 제2 병렬 PR 배관(202b) 상에 연결되는 제2 단부(312)를 포함하며, 제1 병렬 FG 배관(102a)과 제2 병렬 PR 배관(202b)을 서로 연결하는 제1 연통 청소 배관(310)을 포함할 수 있다.

그리고, 제3 유닛(300)은, 압축냉각 모듈(110)과 제1 냉각기(211) 사이의 제1 병렬 FG 배관(102a) 상에 연결되는 제3 단부(321)와, 압축냉각 모듈(110)과 제2 냉각기(212) 사이의 제2 병렬 PR 배관(202b) 상에 연결되는 제4 단부(322)를 포함하며, 제1 병렬 FG 배관(102a)과 제2 병렬 PR 배관(202b)을 서로 연결하는 제2 연통 청소 배관(320)을 포함할 수 있다.

그리고, 제3 유닛(300)은, 솔벤트가 수용된 솔벤트 탱크(340)와, 솔벤트 탱크(340)와 제1 연통 청소 배관(310)을 상호 연결하는 솔벤트 주입 배관(340p)을 포함할 수 있다.

그리고, 제3 유닛(300)은, 제1 냉각기(211)와 제2 냉각기(212)에 주입되어 배출되는 솔벤트와 윤활유의 혼합액이 수용되는 드레인 탱크(350)와, 드레인 탱크(350)와 제2 연통 청소 배관(320)을 상호 연결하는 혼합액 배출 배관(350e)을 포함할 수 있다.

또한, 제3 유닛(300)은, 드레인 탱크(350)와 솔벤트 탱크(340)를 상호 연결하는 솔벤트 환원관(360)과, 솔벤트 환원관(360) 상에 장착되어 혼합액으로부터 솔벤트만 분리하여 솔벤트 탱크(340)측으로 리턴시키는 액유분리기(370)를 포함할 수 있다.

액유분리기(370)는 증류를 통해 혼합액으로부터 솔벤트를 분리하기 위한 가열 장치로, 혼합액으로부터 솔벤트를 우선 증발시켜 분리 배출되도록 혼합액을 가열시키는 히터(371)가 설치되며 상부에는 솔벤트 증기만 배출되는 배출구가 있다.

액유분리기(370)의 액위는 별도의 수위 조절장치(이하 미도시)를 통해 조절되며, 솔벤트만 증발하는 온도에 맞게 히터(371)의 부하를 조절한다.

즉, 액유분리기(370)는 끓는점 차이를 이용하여 솔벤트와 윤활유를 분리하는 것이다.

아울러, 제3 유닛(300)은, 솔벤트 주입 배관(340p)상에 장착되어 솔벤트를 제1 냉각기(211)와 제2 냉각기(212)로 공급하는 솔벤트 이송 펌프(341)를 더 구비할 수 있다.

그리고, 제3 유닛(300)은, 드레인 탱크(350)의 출구측과 액유분리기(370)의 입구측을 상호 연결하는 솔벤트 환원관(360) 상에 장착되어 혼합액을 액유분리기(370)측으로 이송하는 혼합액 이송 펌프(361)를 더 구비할 수 있다.

혼합액 이송 펌프(361)는 드레인 탱크(350) 내의 혼합액을 액유분리기(370)측으로 이송하는 것으로, 액유분리기(37)의 액위에 따라 운전과 정지를 반복하게 된다.

그리고, 제3 유닛(300)은, 액유분리기(370)와 중력 방향으로 배관 연결되어 혼합액으로부터 솔벤트가 분리되고 남은 잔여물을 수거하는 찌꺼기 탱크(372)를 더 구비할 수 있다.

여기서, 남은 잔여물은 대부분 윤활유 성분이다.

그리고, 제3 유닛(300)은, 액유분리기(370)의 출구측과 솔벤트 탱크(340)를 상호 연결하는 솔벤트 환원관(360) 상에 장착되며, 순환하는 냉각수(CW)와 열교환함으로써, 솔벤트를 응축시켜 솔벤트 탱크(340)로 환원시키는 솔벤트 응축기(362)를 더 구비할 수 있다.

액유분리기(370)의 증기 출구를 통해 거의 순수한 솔벤트 증기가 유출되는데, 솔벤트 증기는 냉각수(CW)를 사용하여 다시 액채상태로 만들어 재사용이 가능하다.

솔벤트 응축기(362)는 이러한 솔벤트 증기를 재사용하기 위한 것이다.

한편, 제3 유닛(300)은, 솔벤트 이송 펌프(341)의 출구측의 솔벤트 주입 배관(340p)과 연결되고, 수분이 제거된 압축 공기를 주입하는 건조공기 주입 배관(342)과, 건조공기 주입 배관(342) 상에 장착되어 수분이 제거된 압축 공기를 솔벤트 주입 배관(340p)측으로 공급되도록 유로를 개폐하는 건조공기 공급 밸브(342v)를 더 구비할 수도 있다.

솔벤트로 일정 시간동안 제1, 2 냉각기(211, 212)를 포함한 각종 배관을 세정한 후에는 솔벤트의 잔여물이 존재하게 되는데, 솔벤트는 상온에서 휘발하는 휘발성이 강한 물질이므로, 전술한 바와 같은 수분이 제거된 압축 공기로써 건조시킨다.

한편, 제3 유닛(300)은, 제1 연통 청소 배관(310)과 솔벤트 주입 배관(340p)의 연결부에 장착되며, 솔벤트가 제1 냉각기(211)측 또는 제2 냉각기(212)측으로 공급되거나, 제1 냉각기(211)와 제2 냉각기(212)에 동시에 공급되도록 유로의 선택적 개폐가 가능한 제1 절환 밸브(313)를 더 구비할 수 있다.

또한, 제3 유닛(300)은, 제2 연통 청소 배관(320)과 혼합액 배출 배관(350e)의 연결부에 장착되며, 혼합액이 제1 냉각기(211)측 또는 제2 냉각기(212)측으로부터 배출되거나, 제1 냉각기(211)와 제2 냉각기(212)로부터 동시에 배출되도록 유로의 선택적 개폐가 가능한 제2 절환 밸브(323)를 더 구비할 수도 있다.

제1 절환 밸브(313) 및 제2 절환 밸브(323)는 제1 냉각기(211) 또는 제2 냉각기(212)를 세정할지에 따라 솔벤트의 유로를 변경하는 역할을 한다.

한편, 제3 유닛(300)은, 제1 단부(311)와 제1 절환 밸브(313) 사이의 제1 연통 청소 배관(310)상에 장착되며, 솔벤트가 솔벤트 주입 배관(340p)으로부터 제1 냉각기(211)측으로 주입되면, 제1 병렬 FG 배관(102a)으로부터 BOG가 제1 연통 청소 배관(310)내로 유입되는 것을 차단하는 제1 내부 체크 밸브(314)를 더 구비할 수 있다.

그리고, 제3 유닛(300)은, 제2 단부(312)와 제1 절환 밸브(313) 사이의 제1 연통 청소 배관(310)상에 장착되며, 솔벤트가 솔벤트 주입 배관(340p)으로부터 제2 냉각기(212)측으로 주입되면, 제2 병렬 PR 배관(202b)으로부터 액화된 BOG가 제1 연통 청소 배관(310)내로 유입되는 것을 차단하는 제2 내부 체크 밸브(315)를 더 구비할 수 있다.

또한, 제3 유닛(300)은, 제3 단부(321)와 제2 절환 밸브(323) 사이의 제2 연통 청소 배관(320)상에 장착되며, 솔벤트가 솔벤트 주입 배관(340p)으로부터 제1 냉각기(211)측으로 주입되면, 제1 병렬 FG 배관(102a)으로부터 BOG가 제2 연통 청소 배관(320)내로 유입되는 것을 차단하는 제3 내부 체크 밸브(324)를 더 구비할 수 있다.

아울러, 제3 유닛(300)은, 제4 단부(322)와 제2 절환 밸브(323) 사이의 제2 연통 청소 배관(320)상에 장착되며, 솔벤트가 솔벤트 주입 배관(340p)으로부터 제2 냉각기(212)측으로 주입되면, 제2 병렬 PR 배관(202b)으로부터 액화된 BOG가 제2 연통 청소 배관(320)내로 유입되는 것을 차단하는 제4 내부 체크 밸브(325)를 더 구비할 수도 있다.

한편, 제3 유닛(300)은, 제1 단부(311)와 제1 병렬 FG 배관(102a)의 입구측 사이의 제1 병렬 FG 배관(102a)상에 장착되며, 솔벤트가 솔벤트 주입 배관(340p)으로부터 제1 냉각기(211)측으로 주입되면, BOG가 제1 연통 청소 배관(310)내로 유입되는 것을 차단하는 제1 외부 체크 밸브(381)를 더 구비할 수도 있다.

그리고, 제3 유닛(300)은, 제2 병렬 FG 배관(102b)의 입구측과 제2 냉각기(212) 사이의 제2 병렬 FG 배관(102b)상에 장착되며, 솔벤트가 솔벤트 주입 배관(340p)으로부터 제2 냉각기(212)측으로 주입되면, BOG가 제1 연통 청소 배관(310)내로 유입되는 것을 차단하는 제2 외부 체크 밸브(382)를 더 구비할 수도 있다.

또한, 제3 유닛(300)은, 제3 단부(321)와 제1 병렬 FG 배관(102a)의 출구측 사이의 제1 병렬 FG 배관(102a)상에 장착되며, 솔벤트가 솔벤트 주입 배관(340p)으로부터 제1 냉각기(211)측으로 주입되면, BOG가 제2 연통 청소 배관(320)내로 유입되는 것을 차단하는 제3 외부 체크 밸브(383)를 더 구비할 수도 있다.

아울러, 제3 유닛(300)은, 제2 병렬 FG 배관(102b)의 출구측과 제2 냉각기 사이의 제2 병렬 FG 배관(102b)상에 장착되며, 솔벤트가 솔벤트 주입 배관(340p)으로부터 제2 냉각기(212)측으로 주입되면, BOG가 제2 연통 청소 배관(320)내로 유입되는 것을 차단하는 제4 외부 체크 밸브(384)를 더 구비할 수도 있다.

한편, 본 발명은, 제1 병렬 PR 배관(202a)과 제2 병렬 PR 배관(202b) 각각의 입구측과, 메인 PR 배관(201)이 상호 연결되는 부분에 장착되는 제3 절환 밸브(241)를 더 구비할 수 있다.

제3 절환 밸브(241)는, 액체화물창(400)측으로 리턴하는 액화된 BOG가 제1 냉각기(211)측 또는 제2 냉각기(212)측을 향하여 선택적으로 이송되도록 하거나, 제1 냉각기(211) 및 제2 냉각기(212)측에 동시 이송되도록 선택적으로 유로를 개폐하는 것이다.

또한, 본 발명은 제1 병렬 PR 배관(202a)과 제2 병렬 PR 배관(202b) 각각의 출구측과, 액체화물창(400)측과 연결되는 메인 PR 배관(201)이 상호 연결되는 부분에 장착되는 제4 절환 밸브(242)를 더 구비할 수도 있다.

제4 절환 밸브(242)는, 제1 냉각기(211) 또는 제2 냉각기(212)를 통과한 액화된 BOG가 액체화물창(400)측으로 이송되도록 하거나, 제1 냉각기(211) 및 제2 냉각기(212)로부터 동시에 액화된 BOG가 액체화물창(400)측으로 이송되도록 선택적으로 유로를 개폐하는 것이다.

한편, 본 발명은 제1 유닛(100)의 압축냉각 모듈(110)과, 제2 유닛(200) 및 제3 유닛(300)과 전기적으로 연결되는 컨트롤러(500)를 더 구비할 수도 있음은 물론이다.

컨트롤러(500)는, 제3 유닛(300)의 온도센서를 통하여 제1 냉각기(211) 및 제2 냉각기(212)의 성능저하 여부를 판단하고 제1 냉각기(211) 및 제2 냉각기(212)의 세정을 실시하도록, 전술한 각종 밸브의 개폐를 자동적으로 제어하게 될 것이다.

한편, 본 발명에서 사용되는 윤활유는 모르폴린(morpholine)이며, 솔벤트는 메탄올 수용액, 에탄올, 벤젠, 아세톤, 에테르, 에틸렌 글리콜 중 적어도 하나 이상의 조합일 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 방법에 관하여 다음과 같이 살펴보고자 한다.

우선, ME-GI 엔진(600) 또는 복수의 DFDG(710, 720, 730, 740)를 향하여 제1 방향으로 공급되는 BOG와 메인 냉각기(211, 212)에서 열교환하여 재액화후, 액체화물창(400)을 향하여 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 리턴하는 액화된 BOG의 온도가 설정 범위를 벗어나면, 컨트롤러(500)는 제1 방향 및 제2 방향으로의 유체 흐름을 정지시켜 유로를 폐쇄한다.

이후, 컨트롤러(500)는 제3 유닛(300)의 솔벤트 이송 펌프(341)를 가동시켜 메인 냉각기(211, 212)에 솔벤트(solvent)를 주입 및 배출시킴으로써, 메인 냉각기(211, 212) 내부에 적체된 윤활유를 용해하여 수거하게 되는 것이다.

한편, 제1 냉각기(211)를 사용하다 제1 냉각기(211)의 세정이 필요하여 제2 냉각기(212)로 전환하여 부분 재액화를 실시하며 연료공급이 이루어지도록 하는 시퀀스에 대하여 다음과 같이 살펴보고자 한다.

우선, 온도 센서(330)에서 설정된 온도치보다 높은 온도를 감지하게 되면, 컨트롤러(500)는 이 온도값으로부터 제1 냉각기(211)의 성능 저하가 일어났음을 판단하게 된다.

이후, 컨트롤러(500)는 제1 내부 체크 밸브(314)와, 제2 내부 체크 밸브(315)와, 제3 내부 체크 밸브(324) 및 제4 내부 체크 밸브(325)를 닫는 신호를 전달하여 유로를 차단하게 된다.

계속하여, 컨트롤러(500)는 제1 절환 밸브(313) 및 제2 절환 밸브(323)에 제2 냉각기(212) 방향으로 유로가 개방되도록 하는 신호를 전달한다.

이때, 제1 외부 체크 밸브(381) 및 제3 외부 체크 밸브(383)는 이미 개방된 상태이며, 제2 외부 체크 밸브(382) 및 제4 외부 체크 밸브(384)는 개방된다.

다음으로, 컨트롤러(500)는 제1 외부 체크 밸브(381) 및 제3 외부 체크 밸브(383)를 닫는 신호를 전달하고, 제1 내부 체크 밸브(314) 및 제3 내부 체크 밸브(324)를 개방하는 신호를 전달한다.

계속하여, 컨트롤러(500)는 솔벤트 이송 펌프(341)에 가동 신호를 전달하여 솔벤트 이송 펌프(341)가 솔벤트 탱크(340)로부터 솔벤트를 이송시키기 시작한다.

이후, 컨트롤러(500)는 혼합액 이송 펌프(361)에 가동 신호를 전달하여 제1 냉각기(211)를 통과한 혼합액이 드레인 탱크(350)를 거쳐 액유분리기(370)로 이송되도록 한다.

다음으로, 컨트롤러(500)는 액유분리기(370)의 히터(371)를 작동시켜 솔벤트 재생을 시작한다.

일정시간 이후 전술한 시퀀스가 종료되면 세정 운전이 완료되는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 부분재액화 시스템이 적용되는 연료가스 공급 시스템의 메인 냉각기의 성능 회복을 위한 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치 및 방법을 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

100 : 제1 유닛 101 : 메인 FG 배관
102a : 제1 병렬 FG 배관 102b : 제2 병렬 FG 배관
110 : 압축냉각 모듈 111a : 제1 압축기
111b : 제1 후단 냉각기 112a : 제2 압축기
112b : 제2 후단 냉각기 113a : 제3 압축기
113b : 제3 후단 냉각기 114a : 제4 압축기
114b : 제4 후단 냉각기 115a : 제5 압축기
115b : 제5 후단 냉각기 116 : 제1 리턴 배관
116v : 제1 공급량 조절 밸브 117 : 제2 리턴 배관
117v : 제2 공급량 조절 밸브 118v : 제3 공급량 조절 밸브
120 : DFDG 가스공급관 200 : 제2 유닛
201 : 메인 PR 배관 202a : 제1 병렬 PR 배관
202b : 제2 병렬 PR 배관 203 : 재액화 밸브
211, 212 : 메인 냉각기 211 : 제1 냉각기
212 : 제2 냉각기 220 : 기액분리기
221 : 증기 배출 배관 221pv : 압력조절 밸브
221lv : 액위조절 밸브 230 : J-T 밸브
241 : 제3 절환 밸브 242 : 제4 절환 밸브
300 : 제3 유닛(세정 유닛) 310 : 제1 연통 청소 배관
311 : 제1 단부 312 : 제2 단부
313 : 제1 절환 밸브 314 : 제1 내부 체크 밸브
315 : 제2 내부 체크 밸브 320 : 제2 연통 청소 배관
321 : 제3 단부 322 : 제4 단부
323 : 제2 절환 밸브 324 : 제3 내부 체크 밸브
325 : 제4 내부 체크 밸브 330 : 온도 센서
340 : 솔벤트 탱크 340p : 솔벤트 주입 배관
341 : 솔벤트 이송 펌프 342 : 건조공기 주입 배관
342v : 건조공기 공급 밸브 350 : 드레인 탱크
350e : 혼합액 배출 배관 360 : 솔벤트 환원관
361 : 혼합액 이송 펌프 362 : 솔벤트 응축기
370 : 액유분리기 371 : 히터
372 : 찌꺼기 탱크 381 : 제1 외부 체크 밸브
382 : 제2 외부 체크 밸브 383 : 제3 외부 체크 밸브
384 : 제4 외부 체크 밸브 400 : 액체화물창
500 : 컨트롤러 600 : ME-GI 엔진
710, 720, 730, 740 : DFDG CW : 냉각수

Claims

액체화물창에 수용된 LNG로부터 발생되는 증발가스(Boil-Off Gas, 이하 BOG)를 연료가스(Fuel Gas, 이하 FG)로서 제1 방향으로 공급하기 위하여, 상기 액체화물창으로부터, 상기 BOG를 단열 압축하는 압축기와 압축된 BOG를 단열 냉각시키는 후단 냉각기를 포함한 압축냉각 모듈이 반복하여, 상기 제1 방향을 따라 직렬로 배치된 제1 유닛;
복수의 상기 압축냉각 모듈중 상기 액체화물창으로부터 가장 멀리 배치된 압축냉각 모듈의 후단 냉각기 출구측으로부터 배출되는 상기 FG의 일부를 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 이송하면서 상기 액체화물창으로 재액화 리턴시키기 위하여, 상기 제1 방향으로 공급되는 상기 BOG와 상기 제2 방향으로 이송되는 상기 FG의 일부가 상호 열교환하는 메인 냉각기를 포함하는 제2 유닛; 및
상기 제1 방향으로 공급되는 상기 BOG와 상기 메인 냉각기에서 열교환하여 재액화후 상기 액체화물창으로 리턴하는 액화된 BOG의 온도가 설정 범위를 벗어나면, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로의 유체 흐름을 정지시켜 유로를 폐쇄하고, 상기 메인 냉각기에 솔벤트(solvent)를 주입 및 배출시킴으로써, 상기 메인 냉각기 내부에 적체된 윤활유를 용해하여 수거하는 제3 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 유닛은,
선박 추진용의 ME-GI(Main Engine Gas Injection) 엔진 및 보조전력생산용인 복수의 DFDG(Dual Fuel Diesel Generator engine)와, 상기 액체화물창을 상호 직렬 연결하며, 상기 BOG를 다단 압축 및 냉각시켜 상기 FG 상태로 공급하는 메인 FG 배관과,
상기 메인 FG 배관 중간에 병렬로 연결됨과 동시에 상기 제3 유닛의 일부와연결되며, 상기 제2 유닛의 상기 메인 냉각기가 각각 배치되는 병렬 FG 배관을 더 포함하며,
상기 압축냉각 모듈은, 상기 병렬 FG 배관의 출구측과 상기 ME-GI 엔진 및 상기 복수의 DFDG를 연결하는 상기 메인 FG 배관 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 유닛은,
상기 압축냉각 모듈을 구성하는 것으로, 상기 병렬 FG 배관의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관상에 장착되는 제1 압축기와,
상기 제1 압축기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관상에 장착되는 제1 후단 냉각기와,
상기 제1 후단 냉각기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관상에 장착되는 제2 압축기와,
상기 제2 압축기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관상에 장착되는 제2 후단 냉각기와,
상기 제2 후단 냉각기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관상에 장착되는 제3 압축기와,
상기 제3 압축기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관상에 장착되는 제3 후단 냉각기와,
상기 제3 후단 냉각기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관상에 장착되는 제4 압축기와,
상기 제4 압축기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관상에 장착되는 제4 후단 냉각기와,
상기 제4 후단 냉각기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관상에 장착되는 제5 압축기와,
상기 제5 압축기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관상에 장착되는 제5 후단 냉각기와,
상기 제3 후단 냉각기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관으로부터 분기되어 상기 복수의 DFDG와 각각 연결되는 DFDG 가스공급관을 더 포함하며,
상기 ME-GI 엔진은, 상기 제5 후단 냉각기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관과 연결되는 것을 특징으로 하는 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제1 후단 냉각기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관에서 분기되며, 상기 제1 압축기의 입구측과 연결되는 상기 메인 FG 배관에 연결되는 제1 리턴 배관과,
상기 제1 리턴 배관상에 장착되어, 상기 압축냉각 모듈로 유입되는 상기 BOG의 공급량이 설정값을 초과하면, 상기 제1 리턴 배관의 유로를 일정 정도 개방하여 상기 BOG를 되돌리는 제1 공급량 조절 밸브와,
상기 제5 후단 냉각기의 출구측으로부터 연장되는 상기 메인 FG 배관에서 분기되며, 상기 제4 압축기의 입구측과 연결되는 상기 메인 FG 배관에 연결되는 제2 리턴 배관과,
상기 제2 리턴 배관상에 장착되어, 상기 ME-GI 엔진으로 유입되는 상기 FG의 공급령이 설정값을 초과하면, 상기 제2 리턴 배관의 유로를 일정 정도 개방하여 상기 FG를 되돌리는 제2 공급량 조절 밸브와,
상기 DFDG 가스공급관상에 장착되어, 상기 복수의 DFDG측에 각각 공급되는 상기 BOG의 유량을 조절하는 제3 공급량 조절 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 유닛은,
복수의 상기 압축냉각 모듈중 상기 액체화물창으로부터 가장 멀리 배치된 압축냉각 모듈의 후단 냉각기 출구측으로부터 배출되는 상기 FG의 일부가 상기 제2 방향으로 흐르는 유로를 형성하는 메인 PR(Partial Reliquefaction) 배관과,
상기 메인 PR 배관 중간에 병렬로 연결되어 상기 메인 냉각기가 각각 배치되는 병렬 PR 배관과,
상기 메인 PR 배관의 시작 지점으로부터 상기 병렬 PR 배관의 입구측까지 연결되는 상기 메인 PR 배관상에 장착되며, 상기 FG의 일부가 부분 재액화에 소요되는 양과, 선박 추진용의 ME-GI 엔진에서 소모되는 상기 FG의 양에 따라 개방 정도를 조절 가능한 재액화 밸브를 더 포함하며,
상기 병렬 PR배관은 상기 제3 유닛의 일부와 연결되는 것을 특징으로 하는 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 제2 유닛은,
상기 병렬 PR 배관의 출구측으로부터 상기 액체화물창측으로 연장되는 상기 메인 PR 배관상에 장착되는 기액분리기와,
상기 병렬 PR 배관의 출구측으로부터 상기 기액분리기측으로 연장되는 상기 메인 PR 배관상에 장착되어 상기 메인 냉각기로부터 배출되는 BOG를 단열 팽창시키는 J-T 밸브와,
상기 기액분리기에 구비되며, 상기 액체화물창으로부터 상기 압축냉각 모듈측으로 상기 BOG를 상기 제1 방향으로 이송시키는 배관과 연결되는 증기 배출 배관과,
상기 증기 배출 배관상에 개폐 가능하게 장착되어 상기 기액분리기 내의 증기(Vapor) 성분에 의한 압력 상승을 규제하는 압력조절 밸브와,
상기 기액분리기의 출구측으로부터 상기 액체화물창측으로 연장되는 상기 메인 PR 배관상에 개폐 가능하게 장착되어 상기 기액분리기 내의 액위를 조절하는 액위조절 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치.
청구항 1에 있어서,
선박 추진용의 ME-GI 엔진 및 보조전력생산용인 복수의 DFDG와, 상기 액체화물창을 상호 직렬 연결하며, 상기 BOG를 복수의 상기 압축냉각 모듈로 다단 압축 및 냉각시킨 상기 FG를 상기 ME-GI 엔진 및 상기 복수의 DFDG측을 향하여 상기 제1 방향으로 공급하는 메인 FG 배관과,
상기 메인 FG 배관 중간에 병렬로 연결되는 제1 병렬 FG 배관 및 제2 병렬 FG 배관과,
복수의 상기 압축냉각 모듈중 상기 액체화물창으로부터 가장 멀리 배치된 압축냉각 모듈의 후단 냉각기 출구측의 상기 메인 FG 배관을 통하여 배출되는 상기 FG의 일부가, 상기 액체화물창측을 향하여 상기 제2 방향으로 흐르는 유로를 형성하는 메인 PR 배관과,
상기 메인 PR 배관 중간에 병렬로 연결되는 제1 병렬 PR 배관 및 제2 병렬 PR 배관을 더 포함하며,
상기 메인 냉각기 중 제1 냉각기는, 상기 제1 병렬 FG 배관과 상기 제1 병렬 PR 배관상에 장착됨과 동시에, 상기 메인 냉각기 중 상기 제1 냉각기와 별도로 구비된 제2 냉각기는, 상기 제2 병렬 FG 배관과 상기 제2 병렬 PR 배관상에 장착되고,
상기 제3 유닛은 상기 제1 병렬 FG 배관 및 상기 제2 병렬 PR 배관과 연결되어 상기 윤활유 용해 수거용의 상기 솔벤트를 주입 및 배출시키는 것을 특징으로 하는 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 제3 유닛은,
상기 제1 병렬 PR 배관 및 상기 제2 병렬 PR 배관의 출구측과 상기 액체화물창측을 연결하는 상기 메인 PR 배관상에 장착되며, 재액화후 상기 액체화물창측으로 리턴하는 액화된 BOG의 온도를 실시간으로 측정하는 온도 센서와,
상기 제1 냉각기와 상기 액체화물창 사이의 상기 제1 병렬 FG 배관 상에 연결되는 제1 단부와, 상기 제2 냉각기와 상기 액체화물창 사이의 상기 제2 병렬 PR 배관 상에 연결되는 제2 단부를 포함하며, 상기 제1 병렬 FG 배관과 상기 제2 병렬 PR 배관을 서로 연결하는 제1 연통 청소 배관과,
상기 압축냉각 모듈과 상기 제1 냉각기 사이의 상기 제1 병렬 FG 배관 상에 연결되는 제3 단부와, 상기 압축냉각 모듈과 상기 제2 냉각기 사이의 상기 제2 병렬 PR 배관 상에 연결되는 제4 단부를 포함하며, 상기 제1 병렬 FG 배관과 상기 제2 병렬 PR 배관을 서로 연결하는 제2 연통 청소 배관과,
상기 솔벤트가 수용된 솔벤트 탱크와 상기 제1 연통 청소 배관을 상호 연결하는 솔벤트 주입 배관과,
상기 제1 냉각기와 상기 제2 냉각기에 주입되어 배출되는 상기 솔벤트와 상기 윤활유의 혼합액이 수용되는 드레인 탱크와,
상기 드레인 탱크와 상기 제2 연통 청소 배관을 상호 연결하는 혼합액 배출 배관과,
상기 드레인 탱크와 상기 솔벤트 탱크를 상호 연결하는 솔벤트 환원관과,
상기 솔벤트 환원관 상에 장착되어 상기 혼합액으로부터 상기 솔벤트만 분리하여 상기 솔벤트 탱크측으로 리턴시키는 액유분리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 솔벤트 주입 배관상에 장착되어 상기 솔벤트를 상기 제1 냉각기와 상기 제2 냉각기로 공급하는 솔벤트 이송 펌프와,
상기 드레인 탱크의 출구측과 상기 액유분리기의 입구측을 상호 연결하는 상기 솔벤트 환원관 상에 장착되어 상기 혼합액을 상기 액유분리기측으로 이송하는 혼합액 이송 펌프와,
상기 액유분리기에 내장되며, 상기 혼합액으로부터 상기 솔벤트를 우선 증발시켜 분리 배출되도록 상기 혼합액을 가열시키는 히터와,
상기 액유분리기와 중력 방향으로 배관 연결되어 상기 혼합액으로부터 상기 솔벤트가 분리되고 남은 잔여물을 수거하는 찌꺼기 탱크와,
상기 액유분리기의 출구측과 상기 솔벤트 탱크를 상호 연결하는 상기 솔벤트 환원관 상에 장착되며, 순환하는 냉각수와 열교환함으로써, 상기 솔벤트를 응축시켜 상기 솔벤트 탱크로 환원시키는 솔벤트 응축기와,
상기 솔벤트 이송 펌프의 출구측의 상기 솔벤트 주입 배관과 연결되고, 수분이 제거된 압축 공기를 주입하는 건조공기 주입 배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 제3 유닛은,
상기 제1 연통 청소 배관과 상기 솔벤트 주입 배관의 연결부에 장착되며, 상기 솔벤트가 상기 제1 냉각기측 또는 상기 제2 냉각기측으로 공급되거나, 상기 제1 냉각기와 상기 제2 냉각기에 동시에 공급되도록 유로의 선택적 개폐가 가능한 제1 절환 밸브와,
상기 제2 연통 청소 배관과 상기 혼합액 배출 배관의 연결부에 장착되며, 상기 혼합액이 상기 제1 냉각기측 또는 상기 제2 냉각기측으로부터 배출되거나, 상기 제1 냉각기와 상기 제2 냉각기로부터 동시에 배출되도록 유로의 선택적 개폐가 가능한 제2 절환 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 제3 유닛은,
상기 제1 단부와 상기 제1 절환 밸브 사이의 상기 제1 연통 청소 배관상에 장착되며, 상기 솔벤트가 상기 솔벤트 주입 배관으로부터 상기 제1 냉각기측으로 주입되면, 상기 제1 병렬 FG 배관으로부터 상기 BOG가 상기 제1 연통 청소 배관내로 유입되는 것을 차단하는 제1 내부 체크 밸브와,
상기 제2 단부와 상기 제1 절환 밸브 사이의 상기 제1 연통 청소 배관상에 장착되며, 상기 솔벤트가 상기 솔벤트 주입 배관으로부터 상기 제2 냉각기측으로 주입되면, 상기 제2 병렬 PR 배관으로부터 상기 액화된 BOG가 상기 제1 연통 청소 배관내로 유입되는 것을 차단하는 제2 내부 체크 밸브와,
상기 제3 단부와 상기 제2 절환 밸브 사이의 상기 제2 연통 청소 배관상에 장착되며, 상기 솔벤트가 상기 솔벤트 주입 배관으로부터 상기 제1 냉각기측으로 주입되면, 상기 제1 병렬 FG 배관으로부터 상기 BOG가 상기 제2 연통 청소 배관내로 유입되는 것을 차단하는 제3 내부 체크 밸브와,
상기 제4 단부와 상기 제2 절환 밸브 사이의 상기 제2 연통 청소 배관상에 장착되며, 솔벤트가 상기 솔벤트 주입 배관으로부터 상기 제2 냉각기측으로 주입되면, 상기 제2 병렬 PR 배관으로부터 상기 액화된 BOG가 상기 제2 연통 청소 배관내로 유입되는 것을 차단하는 제4 내부 체크 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 제3 유닛은,
상기 제1 단부와 상기 제1 병렬 FG 배관의 입구측 사이의 상기 제1 병렬 FG 배관상에 장착되며, 상기 솔벤트가 상기 솔벤트 주입 배관으로부터 상기 제1 냉각기측으로 주입되면, 상기 BOG가 상기 제1 연통 청소 배관내로 유입되는 것을 차단하는 제1 외부 체크 밸브와,
상기 제2 병렬 FG 배관의 입구측과 상기 제2 냉각기 사이의 상기 제2 병렬 FG 배관상에 장착되며, 상기 솔벤트가 상기 솔벤트 주입 배관으로부터 상기 제2 냉각기측으로 주입되면, 상기 BOG가 상기 제1 연통 청소 배관내로 유입되는 것을 차단하는 제2 외부 체크 밸브와,
상기 제3 단부와 상기 제1 병렬 FG 배관의 출구측 사이의 상기 제1 병렬 FG 배관상에 장착되며, 상기 솔벤트가 상기 솔벤트 주입 배관으로부터 상기 제1 냉각기측으로 주입되면, 상기 BOG가 상기 제2 연통 청소 배관내로 유입되는 것을 차단하는 제3 외부 체크 밸브와,
상기 제2 병렬 FG 배관의 출구측과 상기 제2 냉각기 사이의 상기 제2 병렬 FG 배관상에 장착되며, 상기 솔벤트가 상기 솔벤트 주입 배관으로부터 상기 제2 냉각기측으로 주입되면, 상기 BOG가 상기 제2 연통 청소 배관내로 유입되는 것을 차단하는 제4 외부 체크 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 제1 병렬 PR 배관과 상기 제2 병렬 PR 배관 각각의 입구측과, 상기 메인 PR 배관이 상호 연결되는 부분에 장착되며, 상기 액체화물창측으로 리턴하는 액화된 BOG가 상기 제1 냉각기측 또는 상기 제2 냉각기측을 향하여 선택적으로 이송되도록 하거나, 상기 제1 냉각기 및 상기 제2 냉각기측에 동시 이송되도록 선택적으로 유로를 개폐하는 제3 절환 밸브와,
상기 제1 병렬 PR 배관과 상기 제2 병렬 PR 배관 각각의 출구측과, 상기 액체화물창측과 연결되는 상기 메인 PR 배관이 상호 연결되는 부분에 장착되며, 상기 제1 냉각기 또는 상기 제2 냉각기를 통과한 상기 액화된 BOG가 상기 액체화물창측으로 이송되도록 하거나, 상기 제1 냉각기 및 상기 제2 냉각기로부터 동시에 상기 액화된 BOG가 상기 액체화물창측으로 이송되도록 선택적으로 유로를 개폐하는 제4 절환 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 윤활유는 모르폴린(morpholine)이며, 상기 솔벤트는 메탄올 수용액, 에탄올, 벤젠, 아세톤, 에테르, 에틸렌 글리콜 중 적어도 하나 이상의 조합인 것을 특징으로 하는 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치.
ME-GI 엔진 또는 복수의 DFDG를 향하여 제1 방향으로 공급되는 BOG와 메인 냉각기에서 열교환하여 재액화후, 액체화물창을 향하여 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 리턴하는 액화된 BOG의 온도가 설정 범위를 벗어나면, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로의 유체 흐름을 정지시켜 유로를 폐쇄하고, 상기 메인 냉각기에 솔벤트(solvent)를 주입 및 배출시킴으로써, 상기 메인 냉각기 내부에 적체된 윤활유를 용해하여 수거하는 세정 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 장치.
ME-GI 엔진 또는 복수의 DFDG를 향하여 제1 방향으로 공급되는 BOG와 메인 냉각기에서 열교환하여 재액화후, 액체화물창을 향하여 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 리턴하는 액화된 BOG의 온도가 설정 범위를 벗어나면, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로의 유체 흐름을 정지시켜 유로를 폐쇄하고, 상기 메인 냉각기에 솔벤트(solvent)를 주입 및 배출시킴으로써, 상기 메인 냉각기 내부에 적체된 윤활유를 용해하여 수거하는 것을 특징으로 하는 선박 연료가스 공급 시스템의 부분 재액화 시스템용 열교환기 세정 방법.