KR20200033496A - System and Method of Controlling Pressure in Cargo Tank for Vessels - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 화물탱크에 저장된 화물과 다른 종류의 유체를 연료로 사용하는 엔진을 탑재한 선박에 적용되는, 화물탱크의 내부 압력을 제어하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for controlling the internal pressure of a cargo tank, which is applied to a vessel equipped with an engine that uses a fluid of a different type from the cargo stored in the cargo tank as fuel.
기존 상선 시장에서는 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas) 운반선, 액화석유가스(LPG; Liquefied Petroleum Gas) 운반선, 액화에틸렌가스(LEG; Liquefied Ethylene Gas) 운반선 등 각 화물에 따라 목적을 분명히 하고, 해당 화물 전용 선박을 운용하였다.In the existing commercial ship market, the purpose is clearly defined according to each cargo, such as a LNG (Liquefied Natural Gas) carrier, a LPG (Liquefied Petroleum Gas) carrier, or a LEG (Liquefied Ethylene Gas) carrier. A cargo ship was operated.
그러나, 최근 다변화하는 시장 상황에 따라, 선주들로부터 다양한 종류의 화물을 수용할 수 있는 운반선(Multi-Gas Carrier)에 대한 기술 검토가 요청되고 있으며, 특히, 액화천연가스를 연료로 사용하는 추진용 엔진을 적용하는 선박에 대한 검토가 이어지고 있다.However, in accordance with the diversified market conditions in recent years, technology reviews for multi-gas carriers capable of accommodating various types of cargo have been requested from ship owners, especially for propulsion using liquefied natural gas as fuel. A review of ships applying engines continues.
액화천연가스는 프로판(Propane), 부탄(Butane), 액화석유가스, 에탄(Ethane), 에틸렌(Ethylene) 등의 화물에 비해 온도가 낮으며, 대략 -162℃의 극저온 상태이다.Liquefied natural gas has a lower temperature than cargoes such as propane, butane, liquefied petroleum gas, ethane, and ethylene, and is in a cryogenic state of approximately -162 ° C.
연료탱크(Fuel Tank)에 저장된 액화천연가스 등의 액체연료를 엔진으로 공급하기 위해서는 액체연료를 가압 및 기화시켜야 하며, 액체연료를 기화시키기 위하여 가열 시스템(Heating System)이 필요하다. 또한, 가열 시스템에서는 액체연료를 기화시키기 위해 상당한 양의 스팀(Steam)이 소비된다.In order to supply liquid fuel such as liquefied natural gas stored in the fuel tank to the engine, the liquid fuel must be pressurized and vaporized, and a heating system is required to vaporize the liquid fuel. In addition, a significant amount of steam is consumed in the heating system to vaporize the liquid fuel.
화물탱크(Cargo Tank)에 내부에서는, 외부로부터 침입하는 열에 의해 액체 화물이 자연 기화하여 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 발생하므로, 화물탱크 내부 압력 및 온도를 조절하기 위한 증발가스 관리 시스템(BOG management system)이 필요하다.Boil-off gas (BOG) is generated in the cargo tank by internally vaporizing liquid cargo due to heat intruding from the outside, so an evaporation gas management system for controlling the pressure and temperature inside the cargo tank (BOG management system) is required.
한편, 일반적으로 선박에 사용되는 엔진 중 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 엔진으로 DF 엔진(DFDE(Dual Fuel Diesel Electric), DFDG(Dual Fuel Diesel Generator)), ME-GI 엔진, X-DF 엔진 등의 가스연료엔진이 있다.Meanwhile, among engines commonly used in ships, natural gas can be used as fuel, such as DF engines (DFDE (Dual Fuel Diesel Electric), DFDG (Dual Fuel Diesel Generator)), ME-GI engines, X-DF engines, etc. Gas fuel engine.
DF 엔진(DFDE, DFDG)은, 4행정으로 구성되며, 비교적 저압인 6.5bar 정도의 압력을 가지는 천연가스를 연소공기 입구에 주입하여, 피스톤이 올라가면서 압축을 시키는 오토 사이클(Otto Cycle)을 채택하고 있다.The DF engine (DFDE, DFDG) is composed of four strokes, and adopts an Otto Cycle that injects natural gas having a pressure of about 6.5 bar, which is relatively low pressure, into the combustion air inlet and compresses it as the piston rises. Doing.
ME-GI 엔진은, 2행정으로 구성되며, 300bar 부근의 고압 천연가스를 피스톤의 상사점 부근에서 연소실에 직접 분사하는 디젤 사이클(Diesel Cycle)을 채택하고 있다. 최근에는 연료 효율 및 추진 효율이 더 좋은 ME-GI 엔진에 대한 관심이 커지고 있는 추세이다.The ME-GI engine is composed of two strokes and adopts a diesel cycle that injects high-pressure natural gas at around 300 bar directly into the combustion chamber near the top dead center of the piston. Recently, there has been a growing interest in ME-GI engines with better fuel efficiency and propulsion efficiency.
X-DF 엔진은, 추진용으로 사용되며, 2행정으로 구성된다. 16 bar 정도의 중압 천연가스를 연료로 사용하며, 오토 사이클을 채택하고 있다.The X-DF engine is used for propulsion and consists of two strokes. It uses medium pressure natural gas of about 16 bar as fuel, and adopts an auto cycle.
본 발명은 연료탱크에 저장된 액체연료를 가압 및 기화시켜 엔진으로 공급하는 시스템과, 화물탱크 내부 압력 및 온도를 조절하는 시스템을 연계시켜 운용하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a system and method for controlling the pressure of a cargo tank for ships, which is operated by linking a system for supplying to the engine by pressurizing and vaporizing the liquid fuel stored in the fuel tank, and a system for adjusting the pressure and temperature inside the cargo tank.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 연료탱크로부터 배출되는 액체연료를 가압시키는 제1 펌프; 화물탱크의 돔 상부에 설치되어, 상기 제1 펌프에 의해 가압된 액체연료를 냉매로 사용하여 상기 화물탱크로부터 배출된 증발가스를 냉각시키는 열교환기; 및 상기 제1 펌프에 의해 가압된 후 상기 열교환기에서 냉매로 사용되며 온도가 올라간 액체연료를 기화시키는 기화기;를 포함하고, 상기 연료탱크에 저장된 액체연료와 상기 화물탱크에 저장된 액체화물이 서로 다른 종류의 유체인 것을 특징으로 하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템이 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a first pump for pressurizing the liquid fuel discharged from the fuel tank; A heat exchanger installed on an upper portion of the dome of the cargo tank and cooling the boil-off gas discharged from the cargo tank using liquid fuel pressurized by the first pump as a refrigerant; And a vaporizer which vaporizes liquid fuel that is used as a refrigerant in the heat exchanger and is heated after being pressurized by the first pump, and that the liquid fuel stored in the fuel tank and the liquid cargo stored in the cargo tank are different from each other. Provided is a cargo tank pressure control system, characterized in that it is a kind of fluid.
상기 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템은, 상기 연료탱크 내부에 설치되어, 상기 연료탱크 내부의 액체연료를 가압하여 외부로 배출시키는 제2 펌프를 더 포함할 수 있다.The ship cargo tank pressure control system may further include a second pump installed inside the fuel tank to pressurize and discharge the liquid fuel inside the fuel tank to the outside.
상기 제1 펌프는 액체연료를 추진용엔진의 요구 압력으로 가압시킬 수 있고, 상기 제1 펌프에 의해 가압되고 상기 열교환기에서 냉매로 사용된 후 상기 기화기에 의해 기화된 연료가스는 상기 추진용엔진으로 보내질 수 있다.The first pump can pressurize the liquid fuel to the required pressure of the propulsion engine, and the fuel gas vaporized by the vaporizer after being pressurized by the first pump and used as a refrigerant in the heat exchanger is the propulsion engine Can be sent to
상기 추진용엔진으로 보내지는 연료가스의 일부는 발전용엔진 및 보조기계류 중 하나 이상으로 보내질 수 있다.A portion of the fuel gas sent to the propulsion engine may be sent to one or more of the power generation engine and auxiliary machinery.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 연료탱크 내부에 설치되어, 상기 연료탱크 내부의 액체연료를 가압하여 외부로 배출시키는 제2 펌프; 화물탱크의 돔 상부에 설치되어, 상기 제2 펌프에 의해 가압된 액체연료를 냉매로 사용하여 상기 화물탱크로부터 배출된 증발가스를 냉각시키는 열교환기; 및 상기 제2 펌프에 의해 가압된 후 상기 열교환기에서 냉매로 사용되며 온도가 올라간 액체연료를 기화시키는 기화기;를 포함하고, 상기 연료탱크에 저장된 액체연료와 상기 화물탱크에 저장된 액체화물이 서로 다른 종류의 유체인 것을 특징으로 하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템이 제공된다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, a second pump that is installed inside the fuel tank, pressurizes the liquid fuel inside the fuel tank and discharges it to the outside; A heat exchanger installed on an upper portion of the dome of the cargo tank and cooling the boil-off gas discharged from the cargo tank using liquid fuel pressurized by the second pump as a refrigerant; And a vaporizer that vaporizes the liquid fuel that is used as a refrigerant in the heat exchanger after being pressurized by the second pump and whose temperature has risen, wherein the liquid fuel stored in the fuel tank and the liquid cargo stored in the cargo tank are different. Provided is a cargo tank pressure control system, characterized in that it is a kind of fluid.
상기 화물탱크 내부의 증발가스는, 상기 화물탱크의 내부 압력에 의해 상기 열교환기로 공급될 수 있다.The boil-off gas inside the cargo tank may be supplied to the heat exchanger by the internal pressure of the cargo tank.
상기 화물탱크로부터 배출된 증발가스가 상기 열교환기에 의해 냉각되어 재액화된 액체화물은, 중력에 의해 상기 화물탱크로 보내질 수 있다.The liquid cargo in which the boil-off gas discharged from the cargo tank is cooled and re-liquefied by the heat exchanger may be sent to the cargo tank by gravity.
상기 화물탱크에 저장된 액체화물은, 상기 연료탱크에 저장된 액체연료보다 끓는점이 더 높은 유체일 수 있다.The liquid cargo stored in the cargo tank may be a fluid having a higher boiling point than the liquid fuel stored in the fuel tank.
상기 연료탱크에 저장된 액체연료는 액화천연가스일 수 있다.The liquid fuel stored in the fuel tank may be liquefied natural gas.
상기 화물탱크에 저장된 액체화물은, 프로판, 부탄, 액화석유가스, 에탄, 에틸렌, 프로필렌, 뷰틸렌 및 부타디엔 중 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.The liquid cargo stored in the cargo tank may be any one or two or more of propane, butane, liquefied petroleum gas, ethane, ethylene, propylene, butylene and butadiene.
선박에 다수개의 화물탱크가 탑재될 수 있고, 상기 다수개의 화물탱크의 개수만큼의 다수개의 열교환기를 포함할 수 있으며, 상기 다수개의 열교환기는 상기 다수개의 화물탱크의 돔 상부에 각각 설치될 수 있고, 상기 다수개의 열교환기는 직렬 또는 병렬로 설치될 수 있다.A plurality of cargo tanks may be mounted on the ship, and may include as many heat exchangers as the number of the plurality of cargo tanks, and the plurality of heat exchangers may be respectively installed on the dome of the plurality of cargo tanks, The plurality of heat exchangers may be installed in series or in parallel.
상기 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템은, 상기 연료탱크로부터 배출되는 증발가스를 압축시키는 압축기를 더 포함할 수 있다.The ship cargo tank pressure control system may further include a compressor that compresses the boil-off gas discharged from the fuel tank.
상기 연료탱크로부터 배출된 후 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스는 발전용엔진 및 보조기계류 중 하나 이상으로 공급될 수 있다.The boil-off gas compressed by the compressor after being discharged from the fuel tank may be supplied to one or more of a power generation engine and auxiliary machinery.
상기 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템은, 상기 화물탱크에서 배출되는 증발가스를 재액화시켜 다시 상기 화물탱크로 복귀시키는 재액화장치를 더 포함할 수 있다.The ship cargo tank pressure control system may further include a reliquefaction device for re-liquefying the evaporated gas discharged from the cargo tank and returning it to the cargo tank.
상기 화물탱크에서 배출되는 증발가스는 상기 열교환기에 의해 우선적으로 재액화되고, 상기 재액화장치는 보조적으로 사용될 수 있다.The boil-off gas discharged from the cargo tank is preferentially re-liquefied by the heat exchanger, and the re-liquefying device can be used as an auxiliary.
상기 재액화장치는 자가 열교환 방식일 수 있다.The reliquefaction device may be self-heating.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 연료탱크에 저장된 액체연료를 가압 및 기화시켜 엔진으로 공급하는 시스템과, 화물탱크 내부 압력 및 온도를 조절하는 시스템을 연계시켜 운용하고, 상기 연료탱크로부터 배출된 액체연료를 냉매로 사용하여 상기 화물탱크로부터 배출된 증발가스를 냉각시켜, 상기 화물탱크로부터 배출된 증발가스를 재액화시키는 동시에, 상기 연료탱크에 저장된 액체연료를 기화시키기 전에 예열시키며, 상기 연료탱크에 저장된 액체연료와 상기 화물탱크에 저장된 액체화물이 서로 다른 종류의 유체인 것을 특징으로 하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, the system for supplying the liquid fuel stored in the fuel tank to the engine by pressurizing and vaporizing it, and operating the system for controlling the pressure and temperature inside the cargo tank in operation, Cooling the boil-off gas discharged from the cargo tank by using the liquid fuel discharged from the fuel tank as a refrigerant, re-liquefying the boil-off gas discharged from the cargo tank, and preheating the liquid fuel stored in the fuel tank before vaporizing , The liquid fuel stored in the fuel tank and the liquid cargo stored in the cargo tank is a different type of fluid, vessel cargo tank pressure control method is provided.
본 발명에 의하면, 화물탱크로부터 배출된 증발가스를 재액화시키는 동시에, 기화기로 보내질 액체연료를 예열(Pre-heating)시킬 수 있다는 장점이 있다.According to the present invention, it is possible to re-liquefy the boil-off gas discharged from the cargo tank and pre-heat the liquid fuel to be sent to the vaporizer.
또한, 본 발명에 의하면, 화물탱크 내부 압력을 제어하기 위해 화물탱크 내부의 증발가스를 가스연소장치로 보내 태울 필요가 없고, 추진용엔진에 연료를 공급하는 시스템을 활용하여, 별도의 재액화 장비 등의 복잡한 설치 또는 별도의 재액화 장비에서의 추가적인 전력 소모 없이 효율적인 방법으로 화물탱크 내부 압력 및 온도를 제어할 수 있다.In addition, according to the present invention, in order to control the pressure inside the cargo tank, there is no need to send the boiled gas inside the cargo tank to the gas combustion device for burning, and utilize a system for supplying fuel to the propulsion engine, separate reliquefaction equipment It is possible to control the pressure and temperature inside the cargo tank in an efficient manner without complicated installation such as additional power consumption in separate re-liquefaction equipment.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 열교환기가 화물탱크의 돔 상부에 설치되므로, 추가적인 장비의 설치 없이, 화물탱크 내부의 증발가스는 화물탱크의 내부 압력에 의해 열교환기로 공급될 수 있고, 열교환기에 의해 냉각되어 재액화된 액체화물은 중력에 의해 화물탱크로 보내질 수 있다.According to one embodiment of the present invention, since the heat exchanger is installed on the top of the dome of the cargo tank, without installing additional equipment, the boiled gas inside the cargo tank can be supplied to the heat exchanger by the internal pressure of the cargo tank, and by the heat exchanger The cooled and re-liquefied liquid cargo can be sent to the cargo tank by gravity.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 다수개의 열교환기가 서로 병렬로 연결되므로, 다수개의 열교환기로 각각 보내지는 액체연료의 유량을 용이하게 제어하여 시스템의 유연한 운용이 가능하는 장점이 있다.According to an embodiment of the present invention, since a plurality of heat exchangers are connected in parallel to each other, there is an advantage that a flexible operation of the system is possible by easily controlling the flow rate of the liquid fuel sent to each of the plurality of heat exchangers.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a ship cargo tank pressure control system according to a first preferred embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of a ship cargo tank pressure control system according to a second preferred embodiment of the present invention.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명은, 천연가스를 연료로 사용하는 엔진을 탑재한 선박 및 각종 액체화물탱크를 포함하는 선박 등에 다양하게 응용되어 적용될 수 있다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention can be applied to a variety of applications, such as ships with engines using natural gas as fuel and vessels containing various liquid cargo tanks. In addition, the following examples may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a ship cargo tank pressure control system according to a first preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템은, 제1 펌프(110), 열교환기(200) 및 기화기(300)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the ship cargo tank pressure control system of this embodiment includes a
제1 펌프(110)는 연료탱크(FT)로부터 배출되는 액체연료를 가압시킨다. 제1 펌프(110)는 액체연료를 추진용엔진(E1)의 요구 압력으로 가압시킬 수 있으며, 연료탱크(FT) 내부에는 제2 펌프(120)가 설치되어, 연료탱크(FT) 내부의 액체연료를 가압하여 외부로 배출시킬 수 있다.The
추진용엔진(E1)이 ME-GI 엔진 등 고압의 천연가스를 연료로 사용하는 엔진인 경우에는, 제2 펌프(120)에 의해 가압된 액체연료를 제1 펌프(110)에 의해 추가로 압축시킬 필요가 있지만, 추진용엔진(E1)이 X-DF 엔진 등 비교적 낮은 압력의 천연가스를 연료로 사용하는 엔진인 경우에는, 제2 펌프(120)에 의해 가압된 액체연료를 제1 펌프(110)에 의해 추가로 압축시킬 필요 없이, 바로 열교환기(200) 및 기화기(300)를 거쳐 추진용엔진(E1)으로 공급할 수도 있다.When the propulsion engine E1 is an engine that uses high-pressure natural gas as a fuel, such as a ME-GI engine, the liquid fuel pressurized by the
열교환기(200)는, 화물탱크(CT)의 돔(Dome) 상부에 설치되어, 제1 펌프(110)에 의해 가압된 액체연료를 냉매로 사용하여 화물탱크(CT)로부터 배출된 증발가스를 냉각시킨다. 열교환기(200)에 의해 냉각된 증발가스는 재액화되어 다시 화물탱크(CT)로 보내진다.The
열교환기(200)가 화물탱크(CT)의 돔 상부에 설치되므로, 추가적인 장비의 설치 없이, 화물탱크(CT) 내부의 증발가스는 화물탱크(CT)의 내부 압력에 의해 열교환기(200)로 공급될 수 있고, 열교환기(200)에 의해 냉각되어 재액화된 액체화물은 중력에 의해 화물탱크(CT)로 보내질 수 있다.Since the
본 실시예는, 연료탱크(FT)에 저장된 액체연료와 화물탱크(CT)에 저장된 액체화물이 서로 다른 종류의 유체인 것을 특징으로 한다. 보다 구체적으로, 화물탱크(CT)에 저장된 액체화물은, 연료탱크(FT)에 저장된 액체연료보다 끓는점이 더 높은 유체일 수 있다. 일례로, 연료탱크(FT)에 저장된 액체연료는 액화천연가스일 수 있고, 화물탱크(CT)에 저장된 액체화물은 프로판(Propane), 부탄(Butane), 액화석유가스, 에탄(Ethane), 에틸렌(Ethylene), 프로필렌(Propylene), 뷰틸렌(Butylene) 및 부타디엔(Butadiene) 중 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.The present embodiment is characterized in that the liquid fuel stored in the fuel tank FT and the liquid cargo stored in the cargo tank CT are different types of fluid. More specifically, the liquid cargo stored in the cargo tank CT may be a fluid having a higher boiling point than the liquid fuel stored in the fuel tank FT. For example, the liquid fuel stored in the fuel tank FT may be liquefied natural gas, and the liquid cargo stored in the cargo tank CT is propane, butane, liquefied petroleum gas, ethane, ethylene (Ethylene), propylene (Propylene), butylene (Butylene) and butadiene (Butadiene) may be any one or two or more.
화물탱크(CT)에 저장된 액체화물의 끓는점이 연료탱크(FT)에 저장된 액체연료의 끓는점보다 더 높으므로, 화물탱크(CT)로부터 배출된 증발가스는 연료탱크(FT)로부터 배출된 액체연료와의 열교환으로 효율적인 재액화가 가능하다.Since the boiling point of the liquid cargo stored in the cargo tank CT is higher than the boiling point of the liquid fuel stored in the fuel tank FT, the boil-off gas discharged from the cargo tank CT is different from the liquid fuel discharged from the fuel tank FT. Efficient reliquefaction is possible by heat exchange of.
선박이 다수개의 화물탱크(CT)를 탑재하는 경우, 본 실시예는 화물탱크(CT)의 개수만큼의 열교환기(200)를 포함하며, 다수개의 열교환기(200)는 다수개의 화물탱크(CT)의 돔 상부에 각각 설치된다. 또한, 제1 펌프(110)에 의해 가압된 액체연료는 직렬로 설치된 다수개의 열교환기(200)를 순차적으로 통과하며 냉매로 사용되고, 각 화물탱크(CT)로부터 배출된 증발가스는, 각 화물탱크(CT)의 돔 상부에 설치된 열교환기(200)에 의해 각각 냉각되어 재액화되며, 재액화된 액체화물은 각각 중력에 의해 열교환기(200)로부터 화물탱크(CT)로 보내질 수 있다.When the ship is equipped with a plurality of cargo tanks (CT), this embodiment includes as
기화기(300)는, 제1 펌프(110)에 의해 가압된 후 열교환기(200)에서 냉매로 사용되며 온도가 올라간 액체연료(일부가 기화되어 기액혼합상태일 수 있음, 이하 동일)를 기화시킨다. 선박이 다수개의 화물탱크(CT)를 탑재하는 경우, 제1 펌프(110)에 의해 가압된 후 다수개의 열교환기(200)를 순차적으로 통과한 액체연료가 기화기(300)로 보내지게 된다.The
제1 펌프(110)에 의해 가압되고 열교환기(200)에 의해 예열된 후 기화기(300)에 의해 기화된 연료가스는 추진용엔진(E1)으로 보내질 수 있다. 추진용엔진(E1)으로 보내지는 연료가스의 일부는 발전용엔진(E2)으로 보내질 수 있고, 추진용엔진(E1)의 요구 압력으로 가압된 연료를 감압장치(700)에 의해 발전용엔진(E2)의 요구 압력으로 감압시킨 후에 발전용엔진(E2)으로 공급할 수 있다. 또한, 추진용엔진(E1)으로 보내지는 연료가스의 일부를 보일러 등의 보조기계류(A)에 보낼 수도 있다.The fuel gas vaporized by the
본 실시예는, 연료탱크(FT)로부터 배출되는 증발가스를 압축시키는 압축기(510)를 더 포함할 수 있다. 연료탱크(FT)로부터 배출된 후 압축기(510)에 의해 압축된 증발가스는 발전용엔진(E2) 및/또는 보일러 등의 보조기계류(A)로 공급될 수 있다. 압축기(510)는 발전용엔진(E2)이나 보일러 등의 보조기계류(A)가 요구하는 압력으로 증발가스를 압축시킬 수 있는 작은 크기(추진용엔진(E1)의 요구 압력으로 증발가스를 압축시키는 것에 비해)인 것이 바람직하다.This embodiment may further include a
본 실시예는, 화물탱크(CT)에서 배출되는 증발가스를 재액화시켜 다시 화물탱크(CT)로 복귀시키는 재액화장치(400)를 더 포함할 수 있다.The present embodiment may further include a
화물탱크(CT)에서 배출되는 증발가스는, 연료탱크(FT)에서 배출되는 액체연료와 열교환기(200)에서 열교환되어 우선적으로 재액화되고, 열교환기(200)를 사용할 수 없거나, 추가적인 재액화가 필요한 경우 등에 재액화장치(400)를 보조적으로 사용하게 된다.The vaporized gas discharged from the cargo tank CT is preferentially re-liquefied by being exchanged in the
재액화장치(400)는, 화물탱크(CT)에서 배출되는 증발가스 자체를 냉매로 사용하여 화물탱크(CT)에서 배출되는 증발가스를 재액화시키는, 자가 열교환 방식일 수 있다.The
본 실시예에 의하면, 연료탱크(FT)로부터 배출된 액체연료를 냉매로 사용하여 화물탱크(CT)로부터 배출된 증발가스를 냉각시키므로, 화물탱크(CT)로부터 배출된 증발가스를 재액화시키는 동시에, 기화기(300)로 보내질 액체연료를 예열(Pre-heating)시킬 수 있다는 장점이 있다. 액체연료를 예열시킨 후 기화기(300)로 보내면, 기화기(300)에서 액체연료를 기화시키기 위해 사용되는 에너지를 절감할 수 있다.According to this embodiment, since the liquid fuel discharged from the fuel tank FT is used as a refrigerant to cool the evaporated gas discharged from the cargo tank CT, the evaporated gas discharged from the cargo tank CT is re-liquefied, There is an advantage that the liquid fuel to be sent to the
또한, 본 실시예에 의하면, 화물탱크(CT)에서 발생되는 증발가스를 재액화시키므로, 화물탱크(CT) 내부 압력을 제어하기 위해 화물탱크(CT) 내부의 증발가스를 가스연소장치(GCU; Gas Combustion Unit)로 보내 태울 필요가 없고, 추진용엔진(E1)에 연료를 공급하는 시스템을 활용하여, 열교환기(200)의 간단한 설치만으로 화물탱크(CT)에서 발생하는 증발가스를 재액화시킬 수 있으므로, 별도의 재액화 장비 등의 복잡한 설치 또는 별도의 재액화 장비에서의 추가적인 전력 소모 없이 효율적인 방법으로 화물탱크(CT) 내부 압력 및 온도를 제어할 수 있다.In addition, according to the present embodiment, since the re-liquefaction of the evaporation gas generated in the cargo tank (CT), in order to control the pressure inside the cargo tank (CT), the gas combustion apparatus (GCU) in the evaporation gas inside the cargo tank (CT); There is no need to send it to the Gas Combustion Unit, and by utilizing a system that supplies fuel to the propulsion engine (E1), it is possible to reliquefy the evaporated gas generated from the cargo tank (CT) by simply installing the heat exchanger (200). Therefore, it is possible to control the pressure and temperature inside the cargo tank CT in an efficient manner without complicated installation of separate reliquefaction equipment or additional power consumption in the separate reliquefaction equipment.
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템의 개략도이다.2 is a schematic diagram of a ship cargo tank pressure control system according to a second preferred embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 제2 실시예의 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템은, 도 1에 도시된 제1 실시예의 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템에 비해, 다수개의 열교환기(200)가 서로 병렬로 연결된다는 점에서 차이점이 존재하며, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다. 전술한 제1 실시예의 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템과 동일한 부재에 대하여는 자세한 설명은 생략한다.The ship cargo tank pressure control system of the second embodiment shown in FIG. 2 is compared with the ship cargo tank pressure control system of the first embodiment shown in FIG. 1 in that a plurality of
본 실시예에 의하면, 화물탱크(CT)의 돔(Dome) 상부에 설치되어, 제1 펌프(110)에 의해 가압된 액체연료를 냉매로 사용하여 화물탱크(CT)로부터 배출된 증발가스를 냉각시키는 다수개의 열교환기(200)가 서로 병렬로 연결되므로, 제1 실시예와 같이 다수개의 열교환기(200)가 서로 직렬로 연결되는 경우와 비교하여, 다수개의 열교환기(200)로 각각 보내지는 액체연료의 유량을 용이하게 제어할 수 있다는 장점이 있다.According to this embodiment, it is installed on the dome (Dome) of the cargo tank (CT), using the liquid fuel pressurized by the
다수개의 열교환기(200)로 각각 보내지는 액체연료의 유량을 제어하면, 다수개의 화물탱크(CT) 내부에서 재액화되는 증발가스의 양을 각각 제어할 수 있으므로, 시스템의 유연한 운용이 가능하다.When the flow rate of the liquid fuel sent to the plurality of
본 실시예에서도, 제1 실시예와 마찬가지로, 추진용엔진(E1)이 X-DF 엔진 등 비교적 낮은 압력의 천연가스를 연료로 사용하는 엔진인 경우에는, 제2 펌프(120)에 의해 가압된 액체연료를, 제1 펌프(110)에 의해 추가로 압축시키지 않고 바로 추진용엔진(E1)으로 공급할 수 있다.Also in this embodiment, as in the first embodiment, when the propulsion engine E1 is an engine that uses relatively low pressure natural gas as a fuel, such as an X-DF engine, it is pressurized by the
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.The present invention is not limited to the above embodiments, and can be variously modified or modified within a range not departing from the technical gist of the present invention, which is apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. It is done.
FT : 연료탱크 CT : 화물탱크
E1 : 추진용엔진 E2 : 발전용엔진
A : 보조기계류 110 : 제1 펌프
120 : 제2 펌프 200 : 열교환기
300 : 기화기 400 : 재액화장치
510 : 압축기 700 : 감압장치FT: Fuel tank CT: Cargo tank
E1: propulsion engine E2: power generation engine
A: Auxiliary machinery 110: First pump
120: second pump 200: heat exchanger
300: vaporizer 400: reliquefaction device
510: compressor 700: pressure reducing device
Claims (17)
화물탱크의 돔 상부에 설치되어, 상기 제1 펌프에 의해 가압된 액체연료를 냉매로 사용하여 상기 화물탱크로부터 배출된 증발가스를 냉각시키는 열교환기; 및
상기 제1 펌프에 의해 가압된 후 상기 열교환기에서 냉매로 사용되며 온도가 올라간 액체연료를 기화시키는 기화기;를 포함하고,
상기 연료탱크에 저장된 액체연료와 상기 화물탱크에 저장된 액체화물이 서로 다른 종류의 유체인 것을 특징으로 하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.A first pump for pressurizing the liquid fuel discharged from the fuel tank;
A heat exchanger installed on an upper portion of the dome of the cargo tank and cooling the boil-off gas discharged from the cargo tank using liquid fuel pressurized by the first pump as a refrigerant; And
It includes; a vaporizer that is used as a refrigerant in the heat exchanger after being pressurized by the first pump and vaporizes a liquid fuel whose temperature has increased;
The liquid fuel stored in the fuel tank and the liquid cargo stored in the cargo tank, characterized in that the different types of fluid, ship cargo tank pressure control system.
상기 연료탱크 내부에 설치되어, 상기 연료탱크 내부의 액체연료를 가압하여 외부로 배출시키는 제2 펌프를 더 포함하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to claim 1,
It is installed inside the fuel tank, further comprising a second pump to pressurize the liquid fuel inside the fuel tank to discharge to the outside, the cargo tank pressure control system for ships.
상기 제1 펌프는 액체연료를 추진용엔진의 요구 압력으로 가압시키고,
상기 제1 펌프에 의해 가압되고 상기 열교환기에서 냉매로 사용된 후 상기 기화기에 의해 기화된 연료가스는 상기 추진용엔진으로 보내지는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to claim 1,
The first pump pressurizes the liquid fuel to the required pressure of the propulsion engine,
A pressure control system for a cargo tank for a ship, which is pressurized by the first pump and used as a refrigerant in the heat exchanger, and then the fuel gas vaporized by the vaporizer is sent to the propulsion engine.
상기 추진용엔진으로 보내지는 연료가스의 일부는 발전용엔진 및 보조기계류 중 하나 이상으로 보내지는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to claim 3,
A part of the fuel gas sent to the propulsion engine is sent to one or more of the power generation engine and auxiliary machinery, vessel cargo tank pressure control system.
화물탱크의 돔 상부에 설치되어, 상기 제2 펌프에 의해 가압된 액체연료를 냉매로 사용하여 상기 화물탱크로부터 배출된 증발가스를 냉각시키는 열교환기; 및
상기 제2 펌프에 의해 가압된 후 상기 열교환기에서 냉매로 사용되며 온도가 올라간 액체연료를 기화시키는 기화기;를 포함하고,
상기 연료탱크에 저장된 액체연료와 상기 화물탱크에 저장된 액체화물이 서로 다른 종류의 유체인 것을 특징으로 하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.A second pump installed inside the fuel tank to pressurize the liquid fuel inside the fuel tank and discharge it to the outside;
A heat exchanger installed on an upper portion of the dome of the cargo tank and cooling the boil-off gas discharged from the cargo tank using liquid fuel pressurized by the second pump as a refrigerant; And
It includes; a vaporizer that is used as a refrigerant in the heat exchanger after being pressurized by the second pump and vaporizes a liquid fuel having a temperature rise;
The liquid fuel stored in the fuel tank and the liquid cargo stored in the cargo tank, characterized in that the different types of fluid, ship cargo tank pressure control system.
상기 화물탱크 내부의 증발가스는, 상기 화물탱크의 내부 압력에 의해 상기 열교환기로 공급되는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to any one of claims 1 to 5,
The boil-off gas inside the cargo tank is supplied to the heat exchanger by the internal pressure of the cargo tank, the ship cargo tank pressure control system.
상기 화물탱크로부터 배출된 증발가스가 상기 열교환기에 의해 냉각되어 재액화된 액체화물은, 중력에 의해 상기 화물탱크로 보내지는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to any one of claims 1 to 5,
The cargo cargo tank pressure control system, wherein the evaporated gas discharged from the cargo tank is cooled and re-liquefied by the heat exchanger and sent to the cargo tank by gravity.
상기 화물탱크에 저장된 액체화물은, 상기 연료탱크에 저장된 액체연료보다 끓는점이 더 높은 유체인, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to any one of claims 1 to 5,
The liquid cargo stored in the cargo tank is a fluid having a higher boiling point than the liquid fuel stored in the fuel tank, the ship cargo tank pressure control system.
상기 연료탱크에 저장된 액체연료는 액화천연가스인, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to claim 8,
The liquid fuel stored in the fuel tank is liquefied natural gas, the cargo tank pressure control system for ships.
상기 화물탱크에 저장된 액체화물은,
프로판, 부탄, 액화석유가스, 에탄, 에틸렌, 프로필렌, 뷰틸렌 및 부타디엔 중 어느 하나 또는 둘 이상인, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to claim 8,
The liquid cargo stored in the cargo tank,
Vessel cargo tank pressure control system, one or more of propane, butane, liquefied petroleum gas, ethane, ethylene, propylene, butylene and butadiene.
선박에 다수개의 화물탱크가 탑재되고,
상기 다수개의 화물탱크의 개수만큼의 다수개의 열교환기를 포함하며,
상기 다수개의 열교환기는 상기 다수개의 화물탱크의 돔 상부에 각각 설치되고,
상기 다수개의 열교환기는 직렬 또는 병렬로 설치되는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to any one of claims 1 to 5,
Ships are equipped with multiple cargo tanks,
It includes a plurality of heat exchangers as many as the number of the cargo tanks,
The plurality of heat exchangers are respectively installed on the dome of the plurality of cargo tanks,
The plurality of heat exchangers are installed in series or in parallel, the vessel cargo tank pressure control system.
상기 연료탱크로부터 배출되는 증발가스를 압축시키는 압축기를 더 포함하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to any one of claims 1 to 5,
Further comprising a compressor for compressing the boil-off gas discharged from the fuel tank, ship cargo tank pressure control system.
상기 연료탱크로부터 배출된 후 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스는 발전용엔진 및 보조기계류 중 하나 이상으로 공급되는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to claim 12,
After being discharged from the fuel tank, the boil-off gas compressed by the compressor is supplied to one or more of a power generation engine and auxiliary machinery, a ship cargo tank pressure control system.
상기 화물탱크에서 배출되는 증발가스를 재액화시켜 다시 상기 화물탱크로 복귀시키는 재액화장치를 더 포함하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to any one of claims 1 to 5,
Further comprising a re-liquefaction device for re-liquefying the boil-off gas discharged from the cargo tank to return to the cargo tank, the cargo tank pressure control system for ships.
상기 화물탱크에서 배출되는 증발가스는 상기 열교환기에 의해 우선적으로 재액화되고, 상기 재액화장치는 보조적으로 사용되는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to claim 14,
The boil-off gas discharged from the cargo tank is first liquefied by the heat exchanger, and the reliquefaction apparatus is used as an auxiliary, a cargo tank pressure control system for ships.
상기 재액화장치는 자가 열교환 방식인, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to claim 14,
The reliquefaction device is a self-heat exchange method, the ship cargo tank pressure control system.
상기 연료탱크로부터 배출된 액체연료를 냉매로 사용하여 상기 화물탱크로부터 배출된 증발가스를 냉각시켜, 상기 화물탱크로부터 배출된 증발가스를 재액화시키는 동시에, 상기 연료탱크에 저장된 액체연료를 기화시키기 전에 예열시키며,
상기 연료탱크에 저장된 액체연료와 상기 화물탱크에 저장된 액체화물이 서로 다른 종류의 유체인 것을 특징으로 하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 방법.It operates by linking the system that supplies the fuel to the engine by pressurizing and vaporizing the liquid fuel stored in the fuel tank, and the system that controls the pressure and temperature inside the cargo tank.
The liquid fuel discharged from the fuel tank is used as a refrigerant to cool the boil-off gas discharged from the cargo tank to re-liquefy the boil-off gas discharged from the cargo tank, while preheating the liquid fuel stored in the fuel tank. And
The liquid fuel stored in the fuel tank and the liquid cargo stored in the cargo tank, characterized in that the different types of fluid, ship cargo tank pressure control method.
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