KR20190080363A - 선박용 증발가스 재액화 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

선박용 증발가스 재액화 시스템이 개시된다.
상기 선박용 증발가스 재액화 시스템은, 증발가스를 압축시키는 제1 압축기; 상기 제1 압축기와 병렬로 설치되어, 상기 제1 압축기로 보내지지 않은 다른 흐름의 증발가스를 압축시키는 제2 압축기; 상기 제1 압축기 또는 상기 제2 압축기에 의해 압축되기 전의 증발가스를 냉매로 사용하여, 상기 제1 압축기에 의해 압축된 증발가스를 냉각시키는 제1 열교환기; 상기 제1 열교환기에 의해 냉각된 유체를, 냉매 사이클을 순환하는 증발가스를 냉매로 사용하여, 추가로 열교환시켜 냉각시키는 제2 열교환기; 상기 제2 열교환기에 의해 냉각된 유체를 감압시키는 제1 감압장치; 상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용될 예정인 증발가스를 상기 제1 열교환기를 우회시켜 바로 상기 제1 압축기 및 상기 제2 압축기로 공급하는 제1 우회라인; 및 상기 제1 우회라인으로부터 분기하여 상기 제1 우회라인으로 합류되는 제2 우회라인;을 포함한다.

Description

선박용 증발가스 재액화 시스템 및 방법{Boil-Off Gas Reliquefaction System and Method for Vessel}
본 발명은 액화가스가 자연 기화하여 생성되는 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)를 재액화시키는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
근래, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 가스를 저온에서 액화시킨 액화가스는 가스에 비해 부피가 매우 작아지므로 저장 및 이송 효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 또한, 액화천연가스를 비롯한 액화가스는 액화공정 중에 대기오염 물질을 제거하거나 줄일 수 있어, 연소시 대기오염 물질 배출이 적은 친환경 연료로도 볼 수 있다.
액화천연가스는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -163℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 가진다. 따라서, 천연가스를 액화시켜 이송할 경우 매우 효율적으로 이송할 수 있게 된다.
그러나 천연가스의 액화 온도는 상압 -163 ℃의 극저온이므로, 액화천연가스는 온도변화에 민감하여 쉽게 증발된다. 이로 인해 액화천연가스를 저장하는 저장탱크에는 단열처리를 하지만, 외부의 열이 저장탱크에 지속적으로 전달되므로 액화천연가스 수송과정에서 저장탱크 내에서는 지속적으로 액화천연가스가 자연 기화되면서 증발가스(Boil-Off Gas, BOG)가 발생한다.
증발가스는 일종의 손실로서 수송효율에 있어서 중요한 문제이다. 또한, 저장탱크 내에 증발가스가 축적되면 탱크 내압이 과도하게 상승할 수 있어, 심하면 탱크가 파손될 위험도 있다. 따라서, 저장탱크 내에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위한 다양한 방법이 연구되는데, 최근에는 증발가스의 처리를 위해, 증발가스를 재액화하여 저장탱크로 복귀시키는 방법, 증발가스를 선박의 엔진 등 연료수요처의 에너지원으로 사용하는 방법 등이 사용되고 있다.
증발가스를 재액화하기 위한 방법으로는, 별도의 냉매를 이용한 냉동 사이클을 구비하여 증발가스를 냉매와 열교환하여 재액화하는 방법, 별도의 냉매가 없이 증발가스 자체를 냉매로 하여 재액화하는 방법 등이 있다.
한편, 일반적으로 선박에 사용되는 엔진 중 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 엔진으로 DFDG, X-DF 엔진, ME-GI 엔진 등의 가스연료엔진이 있다.
DFDG은, 4행정으로 구성되며, 비교적 저압인 6.5bar 정도의 압력을 가지는 천연가스를 연소공기 입구에 주입하여, 피스톤이 올라가면서 압축을 시키는 오토 사이클(Otto Cycle)을 채택하고 있다.
X-DF 엔진은, 2행정으로 구성되고, 16 bar 정도의 천연가스를 연료로 사용하며, 오토 사이클을 채택하고 있다.
ME-GI 엔진은, 2행정으로 구성되며, 300bar 부근의 고압 천연가스를 피스톤의 상사점 부근에서 연소실에 직접 분사하는 디젤 사이클(Diesel Cycle)을 채택하고 있다.
별도의 냉매 없이 증발가스 자체를 냉매로 사용하여 증발가스를 재액화시키는 방법으로, 압축기에 의해 압축시킨 증발가스를, 압축기에 의해 압축되기 전의 증발가스와 열교환시켜 냉각시킨 후 J-T 밸브 등에 의해 팽창시켜 증발가스의 일부를 재액화시키는 방법이 있고, 이와 같은 방법을 채용한 시스템을 일명 PRS(Partial Re-liquefaction System)라고 한다.
저장탱크 내부의 액화가스의 양이 많아 증발가스의 발생량이 많은 경우, 선박이 정박하고 있거나 낮은 속도로 운항하여 엔진에서 사용되는 증발가스가 적은 경우 등, 재액화시켜야 할 증발가스의 양이 많은 경우, PRS만으로 요구되는 재액화량을 만족시키지 못할 수가 있다.
증발가스를 더 많이 재액화시킬 수 있도록 PRS를 개량하여, 증발가스 자체를 냉매로 사용한 냉매 사이클에 의해 증발가스를 추가로 냉각시킬 수 있도록 하였는데, 이와 같은 방법을 채용한 시스템을 일명 MRS(Methane Refrigeration System)라고 한다.
본 발명은 종래의 MRS를 개량하여, 기존에 MRS를 운용하며 발생하던 문제점들을 보완하고 더욱 효율적으로 증발가스를 재액화시킬 수 있도록 구성한, 선박용 증발가스 재액화 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 증발가스를 압축시키는 제1 압축기; 상기 제1 압축기와 병렬로 설치되어, 상기 제1 압축기로 보내지지 않은 다른 흐름의 증발가스를 압축시키는 제2 압축기; 상기 제1 압축기 또는 상기 제2 압축기에 의해 압축되기 전의 증발가스를 냉매로 사용하여, 상기 제1 압축기에 의해 압축된 증발가스를 냉각시키는 제1 열교환기; 상기 제1 열교환기에 의해 냉각된 유체를, 냉매 사이클을 순환하는 증발가스를 냉매로 사용하여, 추가로 열교환시켜 냉각시키는 제2 열교환기; 상기 제2 열교환기에 의해 냉각된 유체를 감압시키는 제1 감압장치; 상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용될 예정인 증발가스를 상기 제1 열교환기를 우회시켜 바로 상기 제1 압축기 및 상기 제2 압축기로 공급하는 제1 우회라인; 및 상기 제1 우회라인으로부터 분기하여 상기 제1 우회라인으로 합류되는 제2 우회라인;을 포함하는, 선박용 증발가스 재액화 시스템이 제공된다.
상기 제1 압축기에 의해 압축된 증발가스는 연료수요처로 보내지고, 상기 제2 압축기에 의해 압축된 증발가스는 상기 냉매 사이클로 보내질 수 있다.
상기 냉매 사이클은, 상기 제2 압축기에 의해 압축된 후 상기 냉매 사이클로 공급된 증발가스를 감압시키는 제2 감압장치; 및 상기 제2 감압장치에 의해 감압된 후 상기 제2 열교환기에서 냉매로 사용된 유체를 압축시키는 제4 압축기;를 포함할 수 있다.
상기 냉매 사이클은, 상기 제2 압축기, 상기 제2 열교환기, 상기 제2 감압장치, 다시 상기 제2 열교환기, 상기 제4 압축기, 및 다시 상기 제2 압축기를 연결하는 폐루프를 형성할 수 있다.
상기 제1 열교환기를 사용할 수 없는 경우에 상기 제1 우회라인을 따라 증발가스를 우회시킬 수 있다.
상기 제1 압축기에 의해 압축된 후 상기 제1 열교환기, 상기 제2 열교환기 및 상기 제1 감압장치를 거쳐 재액화 과정을 거치는 증발가스의 양이 줄어드는 경우에, 상기 제2 우회라인을 따라 증발가스의 일부 또는 전부를 우회시킬 수 있다.
상기 선박용 증발가스 재액화 시스템은, 상기 제2 우회라인에 설치되는 밸브; 및 상기 밸브의 개폐 여부 및 개도를 조절하는 제어장치;를 더 포함할 수 있고, 상기 제어장치는, 상기 제1 압축기에 의해 압축된 후 상기 제1 열교환기, 상기 제2 열교환기 및 상기 제1 감압장치를 거쳐 재액화 과정을 거치는 증발가스의 유량이 제1 설정값 미만으로 줄어들면 활성화 될 수 있다.
상기 제어장치는, 상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용된 증발가스와 상기 제2 우회라인을 따라 상기 제1 열교환기를 우회한 증발가스가 합류된 증발가스의 온도가 제3 설정값보다 낮을수록, 상기 밸브의 개도를 높일 수 있다.
상기 선박용 증발가스 재액화 시스템은, 상기 제2 우회라인에 설치되는 밸브; 및 상기 밸브의 개폐 여부 및 개도를 조절하는 제어장치;를 더 포함할 수 있고, 상기 제어장치는, 상기 제2 열교환기에 의해 냉각된 후 상기 제2 감압장치로 보내지는 유체의 온도가 제2 설정값 미만으로 떨어지면 활성화될 수 있다.
상기 제어장치는, 상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용된 증발가스와 상기 제2 우회라인을 따라 상기 제1 열교환기를 우회한 증발가스가 합류된 증발가스의 온도가 제3 설정값보다 낮을수록, 상기 밸브의 개도를 높일 수 있다.
상기 선박용 증발가스 재액화 시스템은, 상기 제2 우회라인에 설치되는 밸브; 및 상기 밸브의 개폐 여부 및 개도를 조절하는 제어장치;를 더 포함할 수 있고, 상기 제어장치는, 상기 제1 압축기에 의해 압축된 후 상기 제1 열교환기, 상기 제2 열교환기 및 상기 제1 감압장치를 거쳐 재액화 과정을 거치는 증발가스의 유량이 제1 설정값 미만으로 줄어들거나, 상기 제2 열교환기에 의해 냉각된 후 상기 제2 감압장치로 보내지는 유체의 온도가 제2 설정값 미만으로 떨어지면 활성화될 수 있다.
상기 제어장치는, 상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용된 증발가스와 상기 제2 우회라인을 따라 상기 제1 열교환기를 우회한 증발가스가 합류된 증발가스의 온도가 제3 설정값보다 낮을수록, 상기 밸브의 개도를 높일 수 있다.
상기 선박용 증발가스 재액화 시스템은, 상기 제1 압축기에 의해 압축된 증발가스를 상기 제1 열교환기로 보내는 라인 상에 설치되어, 상기 제1 압축기에 의해 압축된 증발가스를 추가로 압축시키는 제3 압축기를 더 포함할 수 있다.
상기 선박용 증발가스 재액화 시스템은, 상기 제1 감압장치 하류에 설치되어, 재액화된 액화가스와 기체상태로 남아있는 증발가스를 분리하는 기액분리기를 더 포함할 수 있다.
상기 기액분리기에 의해 분리된 증발가스는, 상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용되기 전의 증발가스와 합류되어 상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 1) 증발가스를 제1 열교환기에서 냉매로 사용하는 단계; 2) 상기 1)단계에서 상기 제1 열교환기의 냉매로 사용된 증발가스를 두 흐름으로 분기시키는 단계; 3) 상기 2)단계에서 두 흐름으로 분기된 흐름 중, 한 흐름은 제1 압축기로 보내고, 나머지 흐름은 제2 압축기로 보내는 단계; 4) 상기 제1 압축기에 의해 압축된 증발가스를 연료수요처로 보내는 단계; 5) 상기 제1 압축기에 의해 압축된 증발가스 중 상기 연료수요처에서 사용되지 않은 나머지 증발가스를, 상기 1)단계에서 상기 제1 열교환기로 공급된 증발가스를 냉매로 사용하여, 상기 제1 열교환기에 의해 열교환시켜 냉각시키는 단계; 6) 상기 제2 압축기에 의해 압축된 증발가스를 냉매 사이클로 보내는 단계; 7) 상기 5)단계에서 상기 제1 열교환기에 의해 냉각된 유체를, 상기 냉매 사이클을 순환하는 증발가스를 냉매로 사용하여, 제2 열교환기에 의해 열교환시켜 냉각시키는 단계; 및 8) 상기 7)단계에서 상기 제2 열교환기에 의해 냉각된 유체를 제1 감압장치에 의해 감압시키는 단계;를 포함하고, 상기 제1 압축기에 의해 압축된 후 상기 제1 열교환기, 상기 제2 열교환기 및 상기 제1 감압장치를 거쳐 재액화 과정을 거치는 증발가스의 양이 제1 설정값 미만이 되면, 상기 1)단계에서 상기 제1 열교환기의 냉매로 사용될 예정이던 증발가스의 일부 또는 전부를 상기 제1 열교환기를 우회시키는, 선박용 증발가스 재액화 방법이 제공된다.
상기 냉매 사이클을 순환하는 증발가스는, 5-1) 상기 제2 압축기에 의해 압축되는 단계; 5-2) 상기 5-1)단계에서 압축된 후 상기 제2 열교환기에 의해 냉각되는 단계; 5-3) 상기 5-2)단계에서 냉각된 후 제2 감압장치에 의해 감압되는 단계; 5-4) 상기 5-3)단계에서 감압된 후 상기 제2 열교환기에서 냉매로 사용되는 단계; 및 5-5) 상기 5-4)단계에서 상기 제2 열교환기의 냉매로 사용된 후 제4 압축기에 의해 압축되는 단계;를 포함하는 과정을 거칠 수 있다.
상기 5-2)단계에서 제2 열교환기에 의해 냉각된 후 상기 제2 감압장치로 보내지는 증발가스의 온도가 제2 설정값 미만이 되면, 상기 1)단계에서 상기 제1 열교환기의 냉매로 사용될 예정이던 증발가스의 일부 또는 전부를 상기 제1 열교환기를 우회시킬 수 있다.
상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용된 증발가스와 상기 제2 우회라인을 따라 상기 제1 열교환기를 우회한 증발가스가 합류된 증발가스의 온도가 제3 설정값보다 낮을수록, 상기 제1 열교환기를 우회하는 증발가스의 유량을 증가시킬 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 증발가스의 일부를 제1 압축기에 의해 압축시켜 연료수요처로 공급하고, 나머지 증발가스를 상기 제1 압축기와 병렬로 설치되어 상기 제1 압축기의 리던던시 역할을 하는 제2 압축기에 의해 압축시켜 냉매 사이클로 보내고, 상기 제1 압축기에 의해 압축된 증발가스 중 상기 연료수요처로 공급되지 않은 나머지 증발가스를, 1차로 제1 열교환기에 의해 상기 제1 압축기 및 상기 제2 압축기에 의해 압축되기 전의 증발가스를 냉매로 사용하여 열교환시켜 냉각시키고, 2차로 제2 열교환기에 의해 상기 냉매 사이클을 순환하는 증발가스를 냉매로 사용하여 열교환시켜 냉각시킨 후, 감압시켜 재액화시키는 선박용 증발가스 재액화 방법에 있어서, 상기 연료수요처에서 사용되는 증발가스가 일정값 이상으로 증가하면, 상기 제1 압축기에 의해 압축된 증발가스 중 상기 연료수요처로 공급되지 않은 나머지 증발가스를, 상기 제1 열교환기에 의해서는 냉각시키지 않고 상기 제2 열교환기에 의해서만 냉각시킨 후 감압시키는, 선박용 증발가스 재액화 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 증발가스의 일부 또는 전부를 제1 열교환기(110)를 우회시켜 더 낮은 온도의 증발가스를 제1 압축기(210)로 공급할 수 있으므로, 재액화 과정을 거치는 증발가스의 질량 유량을 높여 재액화량을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 증발가스의 일부 또는 전부를 제1 열교환기(110)를 우회시켜, 제2 열교환기(120)가 재액화 과정을 거치는 증발가스에 공급하여야 할 냉열을 증가시키므로, 냉매 사이클(RC)을 순환하는 증발가스의 평균 온도를 높여 액적 발생 확률을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 증발가스 재액화 시스템의 개략도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 선박용 증발가스 재액화 시스템 및 방법은, 천연가스를 연료로 사용하는 엔진을 탑재한 선박, 액화가스 저장탱크를 포함하는 선박 또는 해양 구조물 등에 다양하게 응용되어 적용될 수 있다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 각 라인에서의 유체는, 시스템의 운용 조건에 따라, 액체 상태, 기액 혼합 상태, 기체 상태, 초임계유체 상태 중 어느 하나의 상태일 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 증발가스 재액화 시스템의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 선박용 증발가스 재액화 시스템은, 제1 열교환기(110), 제1 압축기(210), 제2 압축기(220), 제2 열교환기(120), 제1 감압장치(410), 냉매 사이클(RC), 제1 우회라인(BL1), 및 제2 우회라인(BL2)을 포함한다.
제1 열교환기(110)는, 제1 압축기(210) 또는 제2 압축기(220)에 의해 압축되기 전의 증발가스를 냉매로 사용하여, 제1 압축기(210)에 의해 압축된 증발가스를 냉각시킨다. 제1 열교환기(110)에서 냉매로 사용되는 증발가스는 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스일 수 있다.
제1 열교환기(110)에서 냉매로 사용된 증발가스는, 두 흐름으로 분기되어, 한 흐름은 제1 압축기(210)로 보내지고 다른 흐름은 제2 압축기(220)로 보내진다.
제1 압축기(210)는, 제1 열교환기(110)에서 냉매로 사용된 후 두 흐름으로 분기된 증발가스 중 한 흐름을 압축시킨다. 제1 압축기(210)는 다수개의 실린더와 다수개의 냉각기가 교대로 설치된 다단압축기일 수 있다. 제1 압축기(210)에 의해 압축된 증발가스는, 제1 연료수요처(E1) 및/또는 제2 연료수요처(E2)로 보내지며, 제1 압축기(210)는 제1 연료수요처(E1)의 요구 압력으로 증발가스를 압축시킨다.
제1 연료수요처(E1)는, 선박을 추진하는 주 엔진일 수 있으며, ME-GI 엔진 또는 X-DF 엔진일 수 있다. 제2 연료수요처(E2)는, 발전용 엔진일 수 있으며, DFDG일 수 있다. 이하, '증발가스가 제1 연료수요처(E1) 및/또는 제2 연료수요처(E2)'로 공급되는 것을 간단히 '증발가스가 연료수요처(E)로 공급된다'고 설명한다.
제1 압축기(210)에 의해 압축된 증발가스 중 연료수요처(E)로 공급되지 않은 나머지 증발가스는 제1 열교환기(110)로 보내져 재액화 과정을 거치게 된다.
제2 압축기(220)는, 제1 압축기(210)와 병렬로 설치되어, 제1 열교환기(110)에서 냉매로 사용된 후 두 흐름으로 분기된 증발가스 중, 제1 압축기(210)로 보내지지 않은 나머지 흐름을 압축시킨다. 제2 압축기(220)는 다수개의 실린더와 다수개의 냉각기가 교대로 설치된 다단압축기일 수 있으며, 제2 압축기(220)에 의해 압축된 증발가스는 냉매 사이클(RC)로 보내진다.
선박 규정상 엔진으로 연료를 공급하는 압축기는, 비상 상황을 대비하여 리던던시(Redundancy) 설계를 하여야 하는데, 리던던시 설계란, 어느 한 대를 고장, 유지보수 등의 이유로 사용할 수 없을 때 다른 한 대를 대신 사용 할 수 있도록 설계하는 것을 의미한다.
본 발명에서는 제1 압축기(210)를 고장, 유지보수 등의 이유로 사용할 수 없는 경우에 제2 압축기(220)에 의해 압축된 증발가스를 연료수요처(E)로 공급하여, 제2 압축기(220)가 제1 압축기(210)의 리던던시 역할을 할 수 있도록 한다.
도 1에서는 제2 압축기(220)를 제1 압축기(210)의 리던던시로 사용할 수 있도록 구성된 시스템을 도시하였으나, 배관을 추가로 연결하여, 제1 압축기(210)와 제2 압축기(220) 중 어느 한 대를 선택하여 연료수요처(E)로 증발가스를 공급하고, 다른 한 대는 냉매 사이클(RC)로 증발가스를 공급하도록 하여, 제1 압축기(210)와 제2 압축기(220)가 서로 리던던시의 역할을 할 수 있도록 구성할 수도 있다.
제2 압축기(220)는, 제1 압축기(210)의 리던던시 역할을 할 수 있도록 제1 압축기(210)와 동일한 성능의 압축기인 것이 바람직하다.
제2 열교환기(120)는, 냉매 사이클(RC)을 순환하는 증발가스를 냉매로 사용하여, 제1 압축기(210)에 의해 압축된 후 제1 열교환기(110)에 의해 냉각된 유체를, 추가로 열교환시켜 냉각시킨다. 제2 열교환기(120)에 의해 추가로 냉각된 유체는 제1 감압장치(410)로 보내진다.
증발가스가 제1 열교환기(110)뿐만 아니라 제2 열교환기(120)에서도 추가적으로 냉각되면, 증발가스가 제1 열교환기(110)에 의하여만 냉각되는 경우에 비해, 더 온도가 낮아진 상태의 증발가스가 제1 감압장치(410)로 보내지므로, 재액화 효율 및 재액화량이 높아지게 된다.
제1 감압장치(410)는, 제1 압축기(210)에 의해 압축된 후 제1 열교환기(110) 및 제2 열교환기(120)에 의해 냉각된 증발가스를 감압시킨다. 제1 감압장치(410)는, 증발가스를 감압시켜 냉각시킬 수 있는 모든 수단을 포함하며, 줄-톰슨(Joule-Thomson) 밸브 등의 팽창밸브일 수도 있고 팽창기일 수 있다. 본 실시예에서는 제1 감압장치(410)가 팽창밸브인 것이 바람직하다. 팽창밸브는 팽창기에 비해 가격도 저렴하고 고장날 위험도 적다는 장점이 있다.
제1 압축기(210)에 의한 압축 과정과, 제1 열교환기(110) 및 제2 열교환기(120)에 의한 냉각 과정과, 제1 감압장치(410)에 의한 감압 과정을 거친 증발가스는, 일부 또는 전부가 재액화된다.
본 실시예의 선박용 증발가스 재액화 시스템은, 제1 감압장치(410) 하류에 설치되어, 재액화된 액화가스와 기체 상태로 남아 있는 증발가스를 분리하는 기액분리기(500)를 더 포함할 수 있다.
기액분리기(500)에 의해 분리된 액화가스는 저장탱크(T)로 보내질 수 있고, 기액분리기(500)에 의해 분리된 증발가스는, 제1 열교환기(110)에서 냉매로 사용되기 전의 증발가스와 합류되어, 제1 열교환기(110)에서 냉매로 사용될 수 있다.
제1 열교환기(110)가 저장탱크(T)로부터 배출되는 증발가스를 냉매로 사용하는 경우, 기액분리기(500)에 의해 분리된 증발가스는, 저장탱크(T)로부터 배출되는 증발가스와 합류되어 제1 열교환기(110)로 보내질 수 있다.
또한, 기액분리기(500)에 의해 분리된 증발가스는, 제1 열교환기(110)에서 냉매로 사용되기 전의 증발가스와 합류되지 않고 별도로 분리되어 제1 열교환기(110)에서 냉매로 사용될 수도 있고, 이 경우 제1 열교환기(110)는 세 유로로 구성될 수 있다.
본 실시예의 선박용 증발가스 재액화 시스템이 기액분리기(500)를 포함하지 않는 경우, 일부 또는 전부 재액화된 증발가스는 제1 감압장치(410)로부터 바로 저장탱크(T)로 보내질 수 있다.
본 실시예의 선박용 증발가스 재액화 시스템은, 제1 압축기(210)에 의해 압축된 증발가스를 제1 열교환기(110)로 보내는 라인 상에 설치되어, 제1 압축기(210)에 의해 압축된 증발가스를 추가로 압축시키는 제3 압축기(230)를 더 포함할 수 있다.
제1 압축기(210)는 제1 연료수요처(E1)의 요구 압력으로 증발가스를 압축시키는데, 제1 압축기(210)에 의해 압축된 증발가스의 압력이 요구되는 재액화량 및 재액화 효율을 충분히 만족시킬 수 있는 압력인 경우에는, 제1 압축기(210)에 의해 압축된 증발가스를 제3 압축기(230)에 의해 추가로 압축시킬 필요가 없으나, 제1 압축기(210)에 의해 압축된 증발가스의 압력이 요구되는 재액화량 및 재액화 효율을 만족시키기에 부족한 압력인 경우에는, 제1 압축기(210)에 의해 압축된 증발가스를 제3 압축기(230)에 의해 추가로 압축시킨다.
본 발명과 같이, 증발가스 자체를 냉매로 사용하여 자가열교환시켜 증발가스를 재액화 시키는 시스템에서는, 증발가스가 초임계 상태(메탄의 경우 대략 47bar)인 경우에 재액화량 및 재액화 효율이 높고, 메탄을 주성분으로 하는 증발가스의 경우 대략 150 내지 400 bar, 바람직하게는 대략 150 내지 300 bar 사이에 압력에서 재액화량 및 재액화효율이 가장 높게 나타난다.
따라서, 일례로 제1 연료수요처(E1)가 대략 300 bar의 천연가스를 연료로 사용하는 ME-GI 엔진인 경우, 제1 압축기(210)는 대략 300 bar로 증발가스를 압축시키므로, 제1 압축기(210)에 의해 압축된 증발가스를 굳이 제3 압축기(230)에 의해 추가로 압축시킬 필요가 없다.
그러나, 일례로 제1 연료수요처(E1)가 대략 16 bar의 천연가스를 연료로 사용하는 X-DF 엔진인 경우, 제1 압축기(210)는 대략 16 bar로 증발가스를 압축시키므로, 제1 압축기(210)에 의해 압축된 증발가스를 제3 압축기(230)에 의해 추가로 압축시켜 재액화량 및 재액화 효율을 높일 필요가 있으며, 이 경우 제3 압축기(230)는 대략 150 bar 내지 400 bar, 바람직하게는 대략 150 bar 내지 300 bar, 더욱 바람직하게는 대략 150 bar로 증발가스를 압축시킨다.
제2 열교환기(120)에서 냉매로 사용되는 증발가스가 순환하는 냉매 사이클(RC)에는, 제2 감압장치(420) 및 제4 압축기(240)가 포함된다.
제2 압축기(220)에 의해 압축된 후 냉매 사이클(RC)로 공급된 증발가스는 제2 열교환기(120)에 의해 냉각된 후 제2 감압장치(420)로 보내진다.
제2 감압장치(420)는, 제2 열교환기(120)에 의해 냉각된 유체를 감압시켜 추가적으로 냉각시킨다. 제2 감압장치(420)에 의해 감압된 유체는, 제2 열교환기(120)로 공급되어 냉매로 사용된다.
즉, 제2 열교환기(120)는, 제2 감압장치(420)에 의해 감압된 유체를 냉매로 사용하여, 제2 압축기(220)에 의해 압축된 후 냉매 사이클(RC)로 공급된 증발가스와, 제1 압축기(210)에 의해 압축된 후 제1 열교환기(110)에 의해 냉각된 유체를 동시에 열교환시켜 냉각시킨다.
제4 압축기(240)는, 제2 감압장치(420)에 의해 감압된 후 제2 열교환기(120)에서 냉매로 사용된 유체를 압축시켜, 냉매 사이클(RC)을 순환하는 증발가스의 압력 평균을 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 제4 압축기(240)는 제2 감압장치(420)와 컴팬더를 형성하여 제2 감압장치(420)가 유체를 팽창시키면서 생산하는 동력에 의해 구동될 수 있으며, 제4 압축기(240) 하류에는 제4 압축기(240)에 의해 압축된 증발가스를 냉각시키는 제4 냉각기(340)가 설치될 수 있다.
냉매 사이클(RC)은, 제2 압축기(220), 제2 열교환기(120), 제2 감압장치(420), 다시 제2 열교환기(120), 제4 압축기(240), 및 다시 제2 압축기(220)를 연결하는 폐루프를 형성할 수 있다.
본 발명에 의하면, 종래에 선박에 설치되어 있음에도 평상시에는 사용되지 않던 리던던시용 압축기를 활용하여 증발가스의 재액화 효율 및 재액화량을 높일 수 있다는 장점이 있다.
제1 우회라인(BL1)은, 고장, 유지보수 등의 이유로 제1 열교환기(110)를 사용할 수 없는 경우에, 제1 열교환기(110)에서 냉매로 사용될 예정이었던 증발가스가 제1 열교환기(110)를 우회하여 바로 제1 압축기(210) 또는 제2 압축기(220)로 공급되도록 한다.
제1 열교환기(110)가 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스를 냉매로 사용하는 경우, 고장, 유지보수 등의 이유로 제1 열교환기(110)를 사용할 수 없으면, 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스가 제1 우회라인(BL1)을 따라 제1 열교환기(110)를 우회하여 바로 제1 압축기(210) 또는 제2 압축기(220)로 공급되도록 한다.
제1 우회라인(BL1)은, 제1 압축기(210) 또는 제2 압축기(220)로 공급되는 증발가스 압력이, 제1 압축기(210) 또는 제2 압축기(220)가 요구하는 흡입 압력 조건을 만족시키지 못하는 경우, 제1 압축기(210) 또는 제2 압축기(220)로 공급되는 증발가스의 온도를 낮추고자 하는 경우 등에 활용될 수 있다.
제2 우회라인(BL2)은, 제1 열교환기(110)에서 냉매로 사용될 예정이었던 증발가스가 제1 열교환기(110)를 우회하여 바로 제1 압축기(210) 또는 제2 압축기(220)로 공급되도록 하며, 제1 우회라인(BL1)으로부터 분기한 후 제1 우회라인(BL1)으로 합류하도록 구성된다. 제2 우회라인(BL2)에는 밸브(V)가 설치된다.
제2 우회라인(BL2)을 제1 우회라인(BL1)과 별도로 설치하는 이유는, 일반적으로 제1 우회라인(BL1)은 제1 열교환기(110)를 사용할 수 없는 경우를 대비하기 위하여 설치되는데, 후술하는 바와 같이 제2 우회라인(BL2)은 제1 우회라인(BL1)과는 서로 다른 용도로 사용되며, 제2 우회라인(BL2)에 설치된 밸브(V)를 제1 우회라인(BL1)과는 별도로 제어할 필요가 있기 때문이다.
한편, 제1 압축기(210) 및 제2 압축기(220)는 일정한 부피유량을 압축시키도록 설계되는데, 선박의 속도가 증가되어 선박을 추진하는 주 엔진에서 소모되는 증발가스의 양이 증가하거나, 발전용 엔진에서 소모되는 증발가스의 양이 증가하는 경우 등, 연료수요처(E)에서 사용되는 증발가스의 양이 증가하는 경우에는, 재액화라인(RL)을 따라 재액화 과정을 거치는 증발가스의 양이 줄어들게 된다.
그런데, 재액화 과정을 거치는 증발가스의 양이 줄어듦에도, 제2 압축기(220)는 일정한 부피유량을 압축시키도록 설계되어 있으므로, 제2 압축기(220)에 의해 압축된 후 냉매 사이클(RC)로 공급되는 증발가스의 양은 일정하게 유지된다.
재액화 과정을 거치는 증발가스의 양은 줄어들고 냉매 사이클(RC)을 순환하는 냉매의 양은 일정하게 유지되면, 제2 열교환기(120)에 의해 냉각시킬 증발가스의 양에 비해 제2 열교환기(120)에서 냉매로 사용되는 증발가스의 양이 많아지게 되므로, 냉매 사이클(RC)을 순환하는 증발가스는 제2 열교환기(120)에서 냉열을 더 적게 빼앗기게 된다.
냉매 사이클(RC)을 순환하는 증발가스가 제2 열교환기(120)에서 냉열을 더 적게 빼앗기게 되면, 냉매 사이클(RC)을 순환하는 증발가스의 평균 온도가 낮아지게 되고, 냉매 사이클(RC)을 순환하는 증발가스의 평균 온도가 낮아지면, 제2 열교환기(120)에 의해 냉각된 후 제2 감압장치(420)로 보내지는 유체에 액적이 발생할 확률이 높아진다. 액적이 제2 감압장치(420)로 유입되면, 제2 감압장치(420)의 손상 및 파손이 발생할 수 있다.
본 발명은, 연료수요처(E)에서 사용되는 증발가스의 양이 증가하여, 재액화라인(RL)을 따라 재액화 과정을 거치는 증발가스의 양이 줄어드는 경우에도, 냉매 사이클(RC)을 순환하는 증발가스의 온도가 낮아지지 않게 하여, 특히 제2 열교환기(120)에 의해 냉각된 후 제2 감압장치(420)로 보내지는 유체(A 지점)의 온도를 액적이 생기지 않은 온도로 유지시킬 수 있는 선박용 증발가스 재액화 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명에 의하면, 연료수요처(E)에서 사용되는 증발가스의 양이 증가하여 재액화라인(RL)을 따라 재액화 과정을 거치는 증발가스의 양이 줄어드는 경우, 증발가스의 일부 또는 전부를 제2 우회라인(BL2)을 따라 제1 열교환기(110)를 우회시키는데, 증발가스의 일부 또는 전부를 제1 열교환기(110)를 우회시키면, 다음과 같은 두 가지 측면에서 유리한 효과가 있다.
1) 재액화량 증가
증발가스의 일부 또는 전부를 제2 우회라인(BL2)을 따라 제1 열교환기(110)를 우회시키면, 증발가스가 제1 열교환기(110)에서 냉매로 사용되어 냉열을 빼앗기지 않고 바로 제1 압축기(210)로 공급되므로, 증발가스가 제1 열교환기(110)에서 냉매로 사용된 후 제1 압축기(210)로 공급될 때에 비해, 더 낮은 온도의 증발가스가 제1 압축기(210)로 공급된다.
제1 압축기(210)는 일정한 부피유량의 유체를 압축시키도록 설계되어 있으므로, 더 낮은 온도의 증발가스가 공급되면, 제1 압축기(210)는 더 많은 질량유량의 증발가스를 압축시키게 된다.
제1 압축기(210)가 더 많은 질량유량의 증발가스를 압축시면, 연료수요처(E)로 공급되고 남은 나머지 증발가스의 질량유량도 증가하게 되므로, 재액화라인(RL)을 따라 재액화 과정을 거치는 증발가스의 질량유량도 증가하게 되며, 재액화량이 증가되는 효과가 있다.
2) 냉매 사이클( RC )을 순환하는 증발가스의 온도 유지
증발가스의 일부 또는 전부를 제2 우회라인(BL2)을 따라 제1 열교환기(110)를 우회시키면, 재액화라인(RL)을 따라 재액화 과정을 거치는 증발가스는, 제1 열교환기(110)에 의한 냉각 과정을 거치지 않고 제2 열교환기(120)에 의해서만 냉각되게 된다.
재액화 과정을 거치는 증발가스를 제2 열교환기(120)에 의해서만 냉각시키게 되면, 제1 열교환기(110) 및 제2 열교환기(120) 모두에 의해서 증발가스를 냉각시키는 경우에 비해, 제2 열교환기(120)가 재액화 과정을 거치는 증발가스에 공급하여야 할 냉열이 증가하게 된다.
제2 열교환기(120)가 재액화 과정을 거치는 증발가스에 공급하여야 할 냉열이 증가한다는 것은, 냉매 사이클(RC)을 순환하는 증발가스가 제2 열교환기(120)에서 냉열을 많이 빼앗기게 된다는 의미이므로, 결국, 증발가스를 제2 우회라인(BL2)을 따라 제1 열교환기(110)를 우회시키면, 냉매 사이클(RC)을 순환하는 냉매의 평균 온도가 높아지게 된다.
냉매 사이클(RC)을 순환하는 냉매의 평균 온도가 높아지면, 냉매 사이클(RC)을 순환하는 냉매에 액적이 발생활 확률이 낮아지고, 특히, 제2 열교환기(120)에 의해 냉각된 후 제2 감압장치(420)로 보내지는 유체(A 지점)에서 액적이 발생할 확률이 낮아진다.
따라서, 본 발명에 의하면 냉매 사이클(RC)을 최대한 활용하여 제2 열교환기(120)에서 최대한의 열교환을 하면서도, 제2 열교환기(120)에 의해 냉각된 후 제2 감압장치(420)로 보내지는 유체(A 지점)의 온도를 일정하게 유지시켜, 액적이 제2 감압장치(420)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에서 재액화 과정을 거치는 증발가스의 유량이 적어지는 경우에 시스템을 제어하는 방법을 자세히 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 의하면, 연료수요처(E)에서 사용되는 증발가스의 양이 증가하여, 재액화라인(RL)을 따라 재액화 과정을 거치는 증발가스의 유량이 제1 설정값 미만으로 줄어들면, 제1 열교환기(110)에서 냉매로 사용될 예정인 증발가스의 일부 또는 전부가 제2 우회라인(BL2)을 따라 제1 열교환기(110)를 우회하도록 한다.
재액화라인(RL)을 따라 재액화 과정을 거치는 증발가스의 양을 측정하기 위하여 유량 센서가 설치될 수 있고, 유량 센서는 굵은 선으로 표시한 재액화라인(RL) 상의 어느 위치에 설치되어도 무방하다.
증발가스의 일부 또는 전부를 제2 우회라인(BL2)을 따라 제1 열교환기(110)를 우회시킬지 여부를, 제2 열교환기(120)에 의해 냉각된 후 제2 감압장치(420)로 보내지는 유체(A 지점)의 온도에 의해 판단할 수도 있다.
제2 열교환기(120)에 의해 냉각된 후 제2 감압장치(420)로 보내지는 유체(A 지점)의 온도가 제2 설정값 미만으로 떨어지면, 제1 열교환기(110)에서 냉매로 사용될 예정인 증발가스의 일부 또는 전부를 제2 우회라인(BL2)을 따라 제1 열교환기(110)를 우회시킨다.
냉매 사이클(RC)에는, 제2 열교환기(120)에 의해 냉각된 후 제2 감압장치(420)로 보내지는 유체의 온도를 측정하기 위한 온도 센서가 설치될 수 있다.
본 실시예의 선박용 증발가스 재액화 시스템은, 밸브(V)의 개폐 여부 및 개도를 조절하는 제어장치(600)를 더 포함할 수 있다.
제어장치(600)는, 재액화라인(RL)을 따라 재액화 과정을 거치는 증발가스의 유량(M')이 제1 설정값(M) 미만으로 줄어들면 활성화될 수도 있고(제어장치(600) 활성화 조건 = M' < M), 제2 열교환기(120)에 의해 냉각된 후 제2 감압장치(420)로 보내지는 유체(A 지점)의 온도(T1')가 제2 설정값(T1) 미만으로 떨어지면 활성화될 수도 있으며(제어장치(600) 활성화 조건 = T1' < T1), 두 조건을 모두 이용해, 재액화라인(RL)을 따라 재액화 과정을 거치는 증발가스의 유량(M')이 제1 설정값(M) 미만으로 줄어들거나, 제2 열교환기(120)에 의해 냉각된 후 제2 감압장치(420)로 보내지는 유체(A 지점)의 온도(T1')가 제2 설정값(T1) 미만으로 떨어지는 경우에 활성화될 수도 있다(제어장치(600) 활성화 조건 = (M' < M) or (T1' < T1)).
조건이 만족되지 않아 제어장치(600)가 활성화되지 않은 상태에서는, 밸브(V)는 닫혀 있고, 증발가스는 제1 열교환기(110)를 우회하지 않고 전부 제1 열교환기(110)에서 냉매로 사용되며, 제1 열교환기(110)는 최대한으로 증발가스를 냉각시킨다.
조건이 만족되어 제어장치(600)가 활성화되면, 제어장치(600)는 제1 압축기(210) 및 제2 압축기(220) 상류(B 지점)의 증발가스, 즉, 제1 열교환기(110)에서 냉매로 사용된 증발가스와 제2 우회라인(BL2)을 따라 제1 열교환기(110)를 우회한 증발가스가 합류된 증발가스의 온도 값에 따라 밸브(V)의 개도를 조절한다.
연료수요처(E)에서 사용되는 증발가스의 양이 증가하여 재액화라인(RL)을 따라 재액화되는 증발가스의 양이 줄어들면, 제1 열교환기(110)에서 냉매로 사용되는 증발가스에 비해 열교환되어 냉각되는 증발가스의 양이 적어지므로, 냉매가 냉열을 덜 빼앗기게 되며, 냉매의 온도가 덜 높아지게 된다.
따라서, 제1 압축기(210) 및 제2 압축기(220) 상류(B 지점)의 증발가스의 온도가 제3 설정값보다 낮을수록, 재액화라인(RL)을 따라 재액화 과정을 거치는 증발가스의 양이 적다고 판단할 수 있으므로, 제1 압축기(210) 및 제2 압축기(220) 상류(B 지점)의 증발가스의 온도(T2')와 제3 설정값(T2)의 차이가 크게 날수록 밸브(V)의 개도를 높여, 더 많은 증발가스가 제2 우회라인(BL2)을 따라 제1 열교환기(110)를 우회하도록 한다(밸브(V)의 개도 ∝ T2 - T2').
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
T : 저장탱크 RC : 냉매 사이클
BL1 : 제1 우회라인 BL2 : 제2 우회라인
RL : 재액화라인 V : 밸브
E1 : 제1 연료수요처 E2 : 제2 연료수요처
E : 연료수요처 110 : 제1 열교환기
120 : 제2 열교환기 210 : 제1 압축기
220 : 제2 압축기 230 : 제3 압축기
240 : 제4 압축기 340 : 제4 냉각기
410 : 제1 감압장치 420 : 제2 감압장치
500 : 기액분리기 600 : 제어장치

Claims (20)

  1. 증발가스를 압축시키는 제1 압축기;
    상기 제1 압축기와 병렬로 설치되어, 상기 제1 압축기로 보내지지 않은 다른 흐름의 증발가스를 압축시키는 제2 압축기;
    상기 제1 압축기 또는 상기 제2 압축기에 의해 압축되기 전의 증발가스를 냉매로 사용하여, 상기 제1 압축기에 의해 압축된 증발가스를 냉각시키는 제1 열교환기;
    상기 제1 열교환기에 의해 냉각된 유체를, 냉매 사이클을 순환하는 증발가스를 냉매로 사용하여, 추가로 열교환시켜 냉각시키는 제2 열교환기;
    상기 제2 열교환기에 의해 냉각된 유체를 감압시키는 제1 감압장치;
    상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용될 예정인 증발가스를 상기 제1 열교환기를 우회시켜 바로 상기 제1 압축기 및 상기 제2 압축기로 공급하는 제1 우회라인; 및
    상기 제1 우회라인으로부터 분기하여 상기 제1 우회라인으로 합류되는 제2 우회라인;
    을 포함하는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 압축기에 의해 압축된 증발가스는 연료수요처로 보내지고,
    상기 제2 압축기에 의해 압축된 증발가스는 상기 냉매 사이클로 보내지는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 냉매 사이클은,
    상기 제2 압축기에 의해 압축된 후 상기 냉매 사이클로 공급된 증발가스를 감압시키는 제2 감압장치; 및
    상기 제2 감압장치에 의해 감압된 후 상기 제2 열교환기에서 냉매로 사용된 유체를 압축시키는 제4 압축기;
    를 포함하는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 냉매 사이클은, 상기 제2 압축기, 상기 제2 열교환기, 상기 제2 감압장치, 다시 상기 제2 열교환기, 상기 제4 압축기, 및 다시 상기 제2 압축기를 연결하는 폐루프를 형성하는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 열교환기를 사용할 수 없는 경우에 상기 제1 우회라인을 따라 증발가스를 우회시키는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 압축기에 의해 압축된 후 상기 제1 열교환기, 상기 제2 열교환기 및 상기 제1 감압장치를 거쳐 재액화 과정을 거치는 증발가스의 양이 줄어드는 경우에, 상기 제2 우회라인을 따라 증발가스의 일부 또는 전부를 우회시키는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
  7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 우회라인에 설치되는 밸브; 및
    상기 밸브의 개폐 여부 및 개도를 조절하는 제어장치;를 더 포함하고,
    상기 제어장치는,
    상기 제1 압축기에 의해 압축된 후 상기 제1 열교환기, 상기 제2 열교환기 및 상기 제1 감압장치를 거쳐 재액화 과정을 거치는 증발가스의 유량이 제1 설정값 미만으로 줄어들면 활성화 되는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용된 증발가스와 상기 제2 우회라인을 따라 상기 제1 열교환기를 우회한 증발가스가 합류된 증발가스의 온도가 제3 설정값보다 낮을수록, 상기 밸브의 개도를 높이는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
  9. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 우회라인에 설치되는 밸브; 및
    상기 밸브의 개폐 여부 및 개도를 조절하는 제어장치;를 더 포함하고,
    상기 제어장치는,
    상기 제2 열교환기에 의해 냉각된 후 상기 제2 감압장치로 보내지는 유체의 온도가 제2 설정값 미만으로 떨어지면 활성화되는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용된 증발가스와 상기 제2 우회라인을 따라 상기 제1 열교환기를 우회한 증발가스가 합류된 증발가스의 온도가 제3 설정값보다 낮을수록, 상기 밸브의 개도를 높이는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
  11. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 우회라인에 설치되는 밸브; 및
    상기 밸브의 개폐 여부 및 개도를 조절하는 제어장치;를 더 포함하고,
    상기 제어장치는,
    상기 제1 압축기에 의해 압축된 후 상기 제1 열교환기, 상기 제2 열교환기 및 상기 제1 감압장치를 거쳐 재액화 과정을 거치는 증발가스의 유량이 제1 설정값 미만으로 줄어들거나,
    상기 제2 열교환기에 의해 냉각된 후 상기 제2 감압장치로 보내지는 유체의 온도가 제2 설정값 미만으로 떨어지면 활성화되는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용된 증발가스와 상기 제2 우회라인을 따라 상기 제1 열교환기를 우회한 증발가스가 합류된 증발가스의 온도가 제3 설정값보다 낮을수록, 상기 밸브의 개도를 높이는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
  13. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 압축기에 의해 압축된 증발가스를 상기 제1 열교환기로 보내는 라인 상에 설치되어, 상기 제1 압축기에 의해 압축된 증발가스를 추가로 압축시키는 제3 압축기를 더 포함하는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
  14. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 감압장치 하류에 설치되어, 재액화된 액화가스와 기체상태로 남아있는 증발가스를 분리하는 기액분리기를 더 포함하는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 기액분리기에 의해 분리된 증발가스는, 상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용되기 전의 증발가스와 합류되어 상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용되는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
  16. 1) 증발가스를 제1 열교환기에서 냉매로 사용하는 단계;
    2) 상기 1)단계에서 상기 제1 열교환기의 냉매로 사용된 증발가스를 두 흐름으로 분기시키는 단계;
    3) 상기 2)단계에서 두 흐름으로 분기된 흐름 중, 한 흐름은 제1 압축기로 보내고, 나머지 흐름은 제2 압축기로 보내는 단계;
    4) 상기 제1 압축기에 의해 압축된 증발가스를 연료수요처로 보내는 단계;
    5) 상기 제1 압축기에 의해 압축된 증발가스 중 상기 연료수요처에서 사용되지 않은 나머지 증발가스를, 상기 1)단계에서 상기 제1 열교환기로 공급된 증발가스를 냉매로 사용하여, 상기 제1 열교환기에 의해 열교환시켜 냉각시키는 단계;
    6) 상기 제2 압축기에 의해 압축된 증발가스를 냉매 사이클로 보내는 단계;
    7) 상기 5)단계에서 상기 제1 열교환기에 의해 냉각된 유체를, 상기 냉매 사이클을 순환하는 증발가스를 냉매로 사용하여, 제2 열교환기에 의해 열교환시켜 냉각시키는 단계; 및
    8) 상기 7)단계에서 상기 제2 열교환기에 의해 냉각된 유체를 제1 감압장치에 의해 감압시키는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 압축기에 의해 압축된 후 상기 제1 열교환기, 상기 제2 열교환기 및 상기 제1 감압장치를 거쳐 재액화 과정을 거치는 증발가스의 양이 제1 설정값 미만이 되면, 상기 1)단계에서 상기 제1 열교환기의 냉매로 사용될 예정이던 증발가스의 일부 또는 전부를 상기 제1 열교환기를 우회시키는, 선박용 증발가스 재액화 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 냉매 사이클을 순환하는 증발가스는,
    5-1) 상기 제2 압축기에 의해 압축되는 단계;
    5-2) 상기 5-1)단계에서 압축된 후 상기 제2 열교환기에 의해 냉각되는 단계;
    5-3) 상기 5-2)단계에서 냉각된 후 제2 감압장치에 의해 감압되는 단계;
    5-4) 상기 5-3)단계에서 감압된 후 상기 제2 열교환기에서 냉매로 사용되는 단계; 및
    5-5) 상기 5-4)단계에서 상기 제2 열교환기의 냉매로 사용된 후 제4 압축기에 의해 압축되는 단계;
    를 포함하는 과정을 거치는, 선박용 증발가스 재액화 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 5-2)단계에서 제2 열교환기에 의해 냉각된 후 상기 제2 감압장치로 보내지는 증발가스의 온도가 제2 설정값 미만이 되면, 상기 1)단계에서 상기 제1 열교환기의 냉매로 사용될 예정이던 증발가스의 일부 또는 전부를 상기 제1 열교환기를 우회시키는, 선박용 증발가스 재액화 방법.
  19. 청구항 16 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용된 증발가스와 상기 제2 우회라인을 따라 상기 제1 열교환기를 우회한 증발가스가 합류된 증발가스의 온도가 제3 설정값보다 낮을수록, 상기 제1 열교환기를 우회하는 증발가스의 유량을 증가시키는, 선박용 증발가스 재액화 시스템.
  20. 증발가스의 일부를 제1 압축기에 의해 압축시켜 연료수요처로 공급하고, 나머지 증발가스를 상기 제1 압축기와 병렬로 설치되어 상기 제1 압축기의 리던던시 역할을 하는 제2 압축기에 의해 압축시켜 냉매 사이클로 보내고, 상기 제1 압축기에 의해 압축된 증발가스 중 상기 연료수요처로 공급되지 않은 나머지 증발가스를, 1차로 제1 열교환기에 의해 상기 제1 압축기 및 상기 제2 압축기에 의해 압축되기 전의 증발가스를 냉매로 사용하여 열교환시켜 냉각시키고, 2차로 제2 열교환기에 의해 상기 냉매 사이클을 순환하는 증발가스를 냉매로 사용하여 열교환시켜 냉각시킨 후, 감압시켜 재액화시키는 선박용 증발가스 재액화 방법에 있어서,
    상기 연료수요처에서 사용되는 증발가스가 일정값 이상으로 증가하면, 상기 제1 압축기에 의해 압축된 증발가스 중 상기 연료수요처로 공급되지 않은 나머지 증발가스를, 상기 제1 열교환기에 의해서는 냉각시키지 않고 상기 제2 열교환기에 의해서만 냉각시킨 후 감압시키는, 선박용 증발가스 재액화 방법.
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