KR20190081152A - Fluid injection system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 유체 주입 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 시스템의 가동 중에 별도의 유체를 시스템의 라인으로 주입할 수 있는 유체 주입 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fluid injection system, and more particularly, to a fluid injection system capable of injecting a separate fluid into a line of a system during operation of the system.
LNG는 통상적으로 액화상태로 원거리에 걸쳐 수송된다. LNG가 초저온, 즉 상압 -163℃ 근처의 온도에서 액화되므로, LNG 운반선의 저장탱크가 외부의 열전달을 받음으로 인하여 저장탱크의 LNG는 지속적으로 기화하는데 저장탱크의 압력이 설정된 안전압력 이상이 되면 BOG는 안전밸브를 통하여 외부로 배출되거나, 선박의 보일러나 추진 연료로 사용된다.LNG is typically transported over a long distance in a liquefied state. Since the LNG is liquefied at a cryogenic temperature of about -163 ° C, the LNG of the storage tank is continuously vaporized due to the external heat transfer of the storage tank of the LNG carrier. When the pressure of the storage tank becomes higher than the set safety pressure, Is discharged to the outside through a safety valve, or used as boiler or propulsion fuel for ship.
또는 BOG는 재액화장치를 사용하여 액화 후 저장탱크로 반송되어 진다. 이와 같이, 최근 추세는 BOG를 부분 재액화하여 액체 운송량의 증가를 시도하고 있다.Or BOG is returned to the storage tank after liquefaction using the re-liquefier. As such, the recent trend is to increase the liquid transportation volume by partial re-liquefaction of BOG.
근래 청정에너지원인 천연가스는 전세계적으로 사용량이 증가하고 있으며, 이의 교역을 위하여 천연가스를 -162℃로 액화시킨 액화천연가스(이하 "LNG")를 운반선박으로 운송하고 있다. 또한, 항구의 환경 오염을 방지하기 위하여 LNG가 연안을 운항하는 카페리 등 선박들의 연료로 사용되고 있고, 이 LNG연료 사용을 위한 운송, 선박내 연료탱크 충전 및 저장 체계의 구축이 추진되고 있다.Liquefied natural gas (hereinafter referred to as "LNG"), which is liquefied natural gas at -162 ° C, is transported as a transportation vessel for the purpose of trade. In order to prevent environmental pollution in the port, LNG is used as fuel for ships such as car ferry, which is operated by the coast, and transportation for the use of LNG fuel and filling and storage of fuel tank in the ship are being promoted.
LNG를 운송하는 선박이나 벙커링 선박의 저장탱크는 단열이 적절히 되어 있음에도 외부 열유입으로 일 0.15%의 LNG가 기화되면서 -100℃ 내지 -130℃ 정도의 증발천연가스 BOG(Boil-off-gas)가 지속적으로 발생하고, 충전 과정 중에는 특히 많은 량의 BOG가 발생하게 된다. 장거리 LNG 운송선박의 경우 20만m3 급은 시간당 5 내지 6Ton의 BOG가 발생하여 평균 운항기간인 20여일 동안 4 내지 5천톤의 LNG가 기화된다.The storage tanks of LNG carriers and bunkering vessels are boiler-off-gas (BOG) boilers with a temperature of -100 ° C to -130 ° C, with 0.15% of LNG vaporized by external heat input. And a large amount of BOG is generated during the charging process. For long-distance LNG transport ship 20 man m is the 3-level of 4 to 5000 tons LNG is vaporized during the 20 days the average flight period of the BOG generation of 5 to 6Ton per hour.
최근 증발하는 BOG를 효율적으로 사용하기 위하여 천연가스와 경유의 혼소엔진인 ME-GI엔진이 개발되었으며, 이 엔진은 기화되는 BOG를 250 내지 300bar의 고압으로 압축하여 선박의 연료로 사용하고 있다. 통상 천연가스와 같은 극저온 기체의 액화공정은 Linde 사이클인 압축-냉각-팽창과정으로 이루어지며, 압력이 높을수록 재액화 수율이 향상된다. 상기 엔진은 고압의 압축기를 이미 장착하고 있어 BOG의 재액화 공정 적용이 가능하게 되는 것이다. 또한, 연안 LNG연료 추진선박의 경우도 고압의 천연가스 ME-GI엔진을 사용하므로, 이 압축기를 이용하여 BOG의 재액화 공정이 가능하게 된다.Recently, ME-GI engine, which is a hybrid engine of natural gas and light oil, has been developed to use BOG efficiently. This engine compresses vaporized BOG at high pressure of 250 to 300 bar to use as fuel for ship. The liquefaction process of cryogenic gas such as natural gas generally consists of a compression-cooling-expansion process which is a Linde cycle, and the higher the pressure, the higher the re-liquefaction yield. Since the engine is already equipped with a high-pressure compressor, the BOG re-liquefaction process can be applied. Also, in case of the coastal LNG fuel propulsion vessel, since the high pressure natural gas ME-GI engine is used, the BOG re-liquefaction process becomes possible by using this compressor.
이 ME-GI엔진 압축기를 활용한 재액화 공정으로 증발된 BOG를 압축한 후 냉각시키고 감압 팽창시켜 일부만이 재액화 되는 부분 재액화 시스템(PRS, Partial reliquefaction system)과 완전 재액화시스템이 있다.In this re-liquefaction process using the ME-GI engine compressor, there is a partial reliquefaction system (PRS) and a completely re-liquefaction system in which the evaporated BOG is compressed, cooled, expanded under reduced pressure, and only partially re-liquefied.
한편 이전에는 부분 재액화 시스템의 작동 중에 부분 재액화 시스템의 배관 라인에 필터를 청소하기 위해 유체를 추가적으로 주입(injection)하는 것이 불가능 하다. 이를 위해서는 부분 재액화 시스템의 작동을 중단하는 것이 필수적으로 요구되어 작업 효율이 떨어지는 단점이 있다.On the other hand, it is previously impossible to inject additional fluid to clean the filter in the pipeline of the partial remelting system during operation of the partial remelting system. In order to do this, it is essential to stop the operation of the partial remelting system, which is disadvantageous in that the working efficiency is inferior.
또한 부분 재액화 시스템의 압축기 배출 라인의 필터들에 대해 정량적인 오일 여과 성능을 파악하는 것이 불가능하므로 이에 대한 개선책이 요구된다.In addition, it is impossible to grasp the quantitative oil filtration performance of the filters of the compressor discharge line of the partial remelting system, so an improvement measure is required.
전술한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.The above-described technical structure is a background technique for assisting the understanding of the present invention, and does not mean the prior art widely known in the technical field to which the present invention belongs.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 시스템의 가동 중에 별도의 유체를 시스템의 라인으로 주입할 수 있는 유체 주입 시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a fluid injection system capable of injecting a separate fluid into a line of a system during operation of the system.
본 발명의 일 측면에 따르면, 부분 재액화 시스템의 메인 라인으로 주입되는 유체가 저장되는 유체 챔버; 상기 유체 챔버와 상기 메인 라인을 연결하는 라인부; 및 상기 라인부와 상기 메인 라인에 각각 마련되어 상기 라인부와 상기 부분 재액화 시스템의 라인을 개폐시키는 밸브부를 포함하는 유체 주입 시스템이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a liquid refilling apparatus comprising: a fluid chamber in which fluid injected into a main line of a partial refill system is stored; A line portion connecting the fluid chamber and the main line; And a valve unit provided on the line unit and the main line for opening and closing the line unit and the line of the partial remanence system, respectively.
상기 라인부는, 상기 유체 챔버와 상기 메인 라인을 연결하는 제1 연결 라인을 포함할 수 있다.The line unit may include a first connection line connecting the fluid chamber and the main line.
상기 제1 연결 라인을 통해 상기 메인 라인으로 공급되는 유체는 상기 부분 재액화 시스템에 마련되는 필터를 화학적으로 세정하는 세정 유체일 수 있다.The fluid supplied to the main line through the first connection line may be a cleaning fluid for chemically cleaning the filter provided in the partial remelting system.
상기 제1 연결 라인을 통해 상기 메인 라인으로 공급되는 유체에는 상기 부분 재액화 시스템에 마련되는 필터의 필터 성능을 확인하기 위해 불순물이 포함되어 있을 수 있다.The fluid supplied to the main line through the first connection line may contain impurities to confirm filter performance of the filter provided in the partial remelting system.
상기 밸브부는, 상기 제1 연결 라인의 전방에 배치되도록 상기 메인 라인에 마련되는 제1 제어밸브; 상기 제1 연결 라인의 후방에 배치되도록 상기 메인 라인에 마련되는 제2 제어밸브; 및 상기 제1 연결 라인에 마련되는 제3 제어밸브를 포함할 수 있다.Wherein the valve unit comprises: a first control valve provided on the main line so as to be disposed in front of the first connection line; A second control valve provided on the main line so as to be disposed behind the first connection line; And a third control valve provided in the first connection line.
상기 유체 챔버에 마련되는 레벨 표시부를 더 포함할 수 있다.And a level indicator provided in the fluid chamber.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 유체가 흐르는 메인 배관과 상기 메인 배관과 연결되는 라인부에 각각 마련되는 밸브부를 선택적으로 개폐시켜 시스템의 가동 중에 유체 챔버에 저장된 유체를 상기 메인 라인으로 공급시키는 것을 특징으로 하는 유체 주입 시스템이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for selectively supplying a fluid stored in a fluid chamber to a main line during operation of a system by selectively opening and closing a valve unit provided in a main pipe through which the fluid flows and a line unit connected to the main pipe, The fluid injection system can be provided.
본 발명의 실시예들은, 부분 재액화 시스템이나 기존 시스템의 메인 라인에 유체 챔버에 저장된 유체를 라인부와 밸브부를 통해 공급함으로써 부분 재액화 시스템이나 기존 시스템의 가동 중에도 유체를 공급할 수 있다.Embodiments of the present invention can supply fluid during the operation of a part remelting system or an existing system by supplying fluid stored in the fluid chamber to the main re-liquefaction system or the existing line of the existing system through the line part and the valve part.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 주입 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a schematic illustration of a fluid injection system in accordance with an embodiment of the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 주입 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a schematic illustration of a fluid injection system in accordance with an embodiment of the present invention.
이 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 유체 주입 시스템(1)은, 부분 재액화 시스템의 메인 라인(L)으로 주입되는 유체가 저장되는 유체 챔버(10)와, 유체 챔버(10)와 메인 라인(L)을 연결하는 라인부(20)와, 라인부(20)와 메인 라인(L)에 각각 마련되어 라인부(20)와 부분 재액화 시스템(PRS)의 라인을 개폐시키는 밸브부(30)와, 유체 챔버(10)에 마련되는 레벨 표시부(40)를 구비한다.As shown in this figure, the fluid injection system 1 according to the present embodiment includes a
유체 챔버(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 라인부(20)에 의해 부분 재액화 시스템의 메인 라인(L)에 연결되어 부분 재액화 시스템에 마련된 필터의 세정에 필요한 세정 유체 또는 필터의 정량적인 필터링 성능을 평가하기 위한 불순물이 포함된 유체의 저장 장소로 제공될 수 있다.The
본 실시 예에서 유체 챔버(10)는 별도의 라인을 통해 유체를 공급받을 수 있고, 유체 챔버(10)에 저장된 유체는 제3 제어밸브(33)의 개방과 제1 연결 라인(21)을 통해 메인 라인(L)으로 공급될 수 있다.In this embodiment, the
또한 본 실시 예에서 유체 챔버(10)의 상측부는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 연결 라인(22)을 통해 부분 재액화 시스템의 메인 라인(L)과 연결될 수 있다. 본 실시 예가 적용되는 부분 재액화 시스템(PRS; Partial Re-liquefaction System)는 저장탱크의 외부로 배출된 증발가스를 증발가스 자체를 냉매로 이용하여 재액화시키는 것으로서, 가격이 비싼 재액화 장치를 별도로 설치하지 않고도 증발가스를 재액화할 수 있어, 액화천연가스 저장탱크의 전체적인 자연기화율(BOR; Boil-off Rate)을 효율적으로 감소시킬 수 있는 획기적인 기술로 평가받고 있다.Also, in this embodiment, the upper portion of the
라인부(20)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 유체 챔버(10)의 하측부와 메인 라인(L)을 연결하는 제1 연결 라인(21)과, 유체 챔버(10)의 상측부와 메인 라인(L)을 연결하는 제2 연결 라인(22)을 포함한다.1, the line section 20 includes a first connection line 21 connecting the lower side of the
본 실시 예에서 유체 챔버(10)에 저장되는 세정 유체 또는 불순물이 포함된 유체는 제1 연결 라인(21)을 통해 부분 재액화 시스템 또는 기존 시스템의 메인 라인(L)으로 공급될 수 있다.The fluid containing the cleaning fluid or the impurities contained in the
또한 본 실시 예에서 제2 제어밸브(32)의 후방에 배치되는 메인 라인(L)에 있는 유체는 제2 연결 라인(22)을 통해 유체 챔버(10)의 상측부로 공급될 수도 있고, 유체 챔버(10)의 상부에 있는 유체는 제3 제어밸브(33)의 잠금에 의해 제2 연결 라인(22)을 통해 메인 라인(L)으로 공급될 수도 있다.The fluid in the main line L disposed in the rear of the
밸브부(30)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 연결 라인(21)과 부분 재액화 시스템의 메인 라인(L)에 각각 마련되며 제1 연결 라인(21)과 메인 라인(L)을 선택적으로 개방시켜 전술한 라인의 압력을 조절하고, 유체 챔버(10)에 저장된 유체를 메인 라인(L)으로 공급하는 역할을 한다.1, the
본 실시 예에서 밸브부(30)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 연결 라인(21)의 전방에 배치되도록 메인 라인(L)에 마련되는 제1 제어밸브(31)와, 제1 연결 라인(21)의 후방에 배치되도록 메인 라인(L)에 마련되는 제2 제어밸브(32)와, 제1 연결 라인(21)에 마련되는 제3 제어밸브(33)를 포함한다.1, the
또한 본 실시 예에서 제1 내지 제3 제어밸브(31,32,33)는 전기 신호에 의해 작동되는 전자 제어 밸브를 포함한다.Also, in this embodiment, the first to
레벨 표시부(40)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 유체 챔버(10)에 마련되어 유체 챔버(10)에 저장된 유체의 레벨을 표시한다.The
본 실시 예에서 레벨 표시부(40)는 유체 챔버(10)에 저장된 유체의 높이를 디스플레이를 통해 전자적으로 표시하는 전자 타입일 수도 있고, 유리를 포함하는 투명 부재에 눈금을 표시하여 마련되는 기계 타입을 포함할 수 있다.In this embodiment, the
이하에서 본 실시 예의 작동을 간략히 설명한다.Hereinafter, the operation of the present embodiment will be briefly described.
먼저 유체 챔버(10)에 유체를 공급하여 유체 챔버(10)에 유체를 저장한다.First, fluid is supplied to the
다음으로 부분 재액화 시스템을 작동시켜 BOG를 재액화시킨다. 이 과정 중에 제1 제어밸브(31)의 역류를 위한 시스템 설계 압력까지 제1 제어밸브(31)를 닫는다. 이후 제1 제어밸브(31)와 제2 제어밸브(32)의 사이로 시스템 설계 압력이 내려갈때까지 제2 제어밸브(32)를 천천히 닫는다.Next, the partial liquefaction system is operated to re-liquefy the BOG. During this process, the
마지막으로 제3 제어밸브(33)를 개방시켜 유체 챔버(10)에 저장된 유체를 메인 라인(L)으로 공급한다.Finally, the third control valve (33) is opened to supply the fluid stored in the fluid chamber (10) to the main line (L).
이때 유체 챔버(10)에서 메인 라인(L)으로 공급되는 유체는 분부 재액화 시스템에 마련된 필터를 세정하는 용도로 사용될 수도 있고, 부분 재액화 시스템의 압축기 배출 라인에 마련된 필터들에 대하여 정량적인 오일 필트링 성능 파악을 위해 사용될 수도 있다.At this time, the fluid supplied from the
그리고 전술한 실시예들은 저온 액체화물 또는 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크가 설치된 모든 종류의 선박과 해상 구조물, 즉 LNG 운반선, LEG(Liquefied Ethane Gas) 운반선, LNG RV와 같은 선박을 비롯하여, LNG FPSO, LNG FSRU와 같은 해상 구조물에 적용될 수 있다.The embodiments described above are applicable to all kinds of vessels and marine structures equipped with storage tanks capable of storing cold liquid or liquefied gas, such as LNG carrier, Liquefied Ethane Gas (LEG) carrier, LNG RV, , And LNG FSRU.
또한 본 실시 예에서 저장탱크에 저장되고 부분 재액화 되는 액화가스는 가스를 저온에서 액화시켜 수송할 수 있는 모든 액체화물일 수 있으며, 예를 들어 LNG, LEG, LPG, 액화질소나, 에틸렌, 아세틸렌, 프로필렌 등과 같은 액화 석유화학 가스, 액화 이산화탄소, 액화 암모니아 등일 수 있다.In this embodiment, the liquefied gas stored in the storage tank and partially re-liquefied may be any liquid that can be transported by liquefying the gas at a low temperature. For example, LNG, LEG, LPG, liquefied nitrogen, ethylene, acetylene , Liquefied petrochemical gases such as propylene, liquefied carbon dioxide, liquefied ammonia, and the like.
이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시예는 부분 재액화 시스템이나 기존 시스템의 메인 라인에 유체 챔버에 저장된 유체를 라인부와 밸브부를 통해 공급함으로써 부분 재액화 시스템이나 기존 시스템의 가동 중에도 유체를 공급할 수 있다.As described above, the present embodiment can supply the fluid during the operation of the partial re-liquefaction system or the existing system by supplying the fluid stored in the fluid chamber to the main re-liquefaction system or the existing system through the line unit and the valve unit .
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.
1 : 유체 주입 시스템 10 : 유체 챔버
20 : 라인부 21 : 제1 연결 라인
22 : 제2 연결 라인 30 : 밸브부
31 : 제1 제어밸브 32 : 제2 제어밸브
33 : 제3 제어밸브 40 : 레벨 표시부
L : 메인 라인1: fluid injection system 10: fluid chamber
20: line section 21: first connection line
22: second connection line 30: valve part
31: first control valve 32: second control valve
33: third control valve 40: level indicator
L: Main line
Claims (7)
상기 유체 챔버와 상기 메인 라인을 연결하는 라인부; 및
상기 라인부와 상기 메인 라인에 각각 마련되어 상기 라인부와 상기 메인 라인을 개폐시키는 밸브부를 포함하는 유체 주입 시스템.A fluid chamber in which the fluid injected into the main line of the partial remelting system is stored;
A line portion connecting the fluid chamber and the main line; And
And a valve unit provided in the line unit and the main line for opening and closing the line unit and the main line, respectively.
상기 라인부는,
상기 유체 챔버와 상기 메인 라인을 연결하는 제1 연결 라인을 포함하는 유체 주입 시스템.The method according to claim 1,
The line unit includes:
And a first connection line connecting the fluid chamber and the main line.
상기 제1 연결 라인을 통해 상기 메인 라인으로 공급되는 유체는 상기 부분 재액화 시스템에 마련되는 필터를 화학적으로 세정하는 세정 유체인 것을 특징으로 하는 유체 주입 시스템.The method of claim 2,
Wherein the fluid supplied to the main line through the first connection line is a cleaning fluid that chemically cleans the filter provided in the partial remelting system.
상기 제1 연결 라인을 통해 상기 메인 라인으로 공급되는 유체에는 상기 부분 재액화 시스템에 마련되는 필터의 필터 성능을 확인하기 위해 불순물이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 주입 시스템.The method of claim 2,
Wherein the fluid supplied to the main line through the first connection line includes an impurity for confirming the filter performance of the filter provided in the partial remelting system.
상기 밸브부는,
상기 제1 연결 라인의 전방에 배치되도록 상기 메인 라인에 마련되는 제1 제어밸브;
상기 제1 연결 라인의 후방에 배치되도록 상기 메인 라인에 마련되는 제2 제어밸브; 및
상기 제1 연결 라인에 마련되는 제3 제어밸브를 포함하는 유체 주입 시스템.The method of claim 2,
The valve unit includes:
A first control valve provided on the main line so as to be disposed in front of the first connection line;
A second control valve provided on the main line so as to be disposed behind the first connection line; And
And a third control valve provided on the first connection line.
상기 유체 챔버에 마련되는 레벨 표시부를 더 포함하는 유체 주입 시스템.The method according to claim 1,
And a level indicator provided in the fluid chamber.
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