KR20200033497A - 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

선박용 화물탱크 압력 제어 시스템이 개시된다.
상기 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템은, 화물탱크의 돔 상부에 설치되어, 연료탱크로부터 배출된 액체연료를 냉매로 사용하여 상기 화물탱크로부터 배출된 증발가스를 냉각시키는 열교환기; 및 상기 연료탱크로부터 배출된 후 상기 열교환기에서 냉매로 사용되며 기화된 연료가스를 압축시키는 압축부;를 포함하고, 상기 연료탱크에 저장된 액체연료와 상기 화물탱크에 저장된 액체화물이 서로 다른 종류의 유체인 것을 특징으로 한다.

Description

선박용 화물탱크 압력 제어 시스템 및 방법{System and Method of Controlling Pressure in Cargo Tank for Vessels}
본 발명은, 화물탱크에 저장된 화물과 다른 종류의 유체를 연료로 사용하는 엔진을 탑재한 선박에 적용되는, 화물탱크의 내부 압력을 제어하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
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.
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.
액화천연가스는 프로판(Propane), 부탄(Butane), 액화석유가스, 에탄(Ethane), 에틸렌(Ethylene) 등의 화물에 비해 온도가 낮으며, 대략 -162℃의 극저온 상태이다.
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.
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.
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.
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.
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.
X-DF 엔진은, 추진용으로 사용되며, 2행정으로 구성된다. 16 bar 정도의 중압 천연가스를 연료로 사용하며, 오토 사이클을 채택하고 있다.
본 발명은 연료탱크에 저장된 액체연료를 엔진으로 공급하는 시스템과, 화물탱크 내부 압력 및 온도를 조절하는 시스템을 연계시켜 운용하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 화물탱크의 돔 상부에 설치되어, 연료탱크로부터 배출된 액체연료를 냉매로 사용하여 상기 화물탱크로부터 배출된 증발가스를 냉각시키는 열교환기; 및 상기 연료탱크로부터 배출된 후 상기 열교환기에서 냉매로 사용되며 기화된 연료가스를 압축시키는 압축부;를 포함하고, 상기 연료탱크에 저장된 액체연료와 상기 화물탱크에 저장된 액체화물이 서로 다른 종류의 유체인 것을 특징으로 하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템이 제공된다.
상기 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템은, 상기 연료탱크로부터 배출되는 액체연료를 가압시키는 제1 펌프; 및 상기 제1 펌프에 의해 가압된 액체연료를 기화시키는 기화기;를 더 포함할 수 있다.
상기 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템은, 상기 연료탱크 내부에 설치되어, 상기 연료탱크 내부의 액체연료를 가압하여 외부로 배출시키는 제2 펌프를 더 포함할 수 있다.
상기 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템은, 상기 연료탱크 내부에 설치되어, 상기 연료탱크 내부의 액체연료를 가압하여 외부로 배출시키는 제2 펌프; 및 상기 제2 펌프에 의해 가압된 액체연료를 기화시키는 기화기;를 더 포함할 수 있다.
상기 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템은, 상기 압축부에 의해 압축된 연료가스의 일부 또는 전부를 재액화시키는 제2 재액화부를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 재액화부는 상기 연료탱크로부터 배출되는 증발가스를 냉매로 사용하여 연료가스를 재액화시킬 수 있다.
상기 압축부는 상기 열교환기에 의해 기화된 연료가스를 추진용엔진의 요구 압력으로 압축시키고, 상기 압축부에 의해 압축된 연료가스는 상기 추진용엔진으로 보내질 수 있다.
상기 압축부의 일부 압축 과정을 거친 연료가스가 일부 분기되어 발전용엔진 및 보조기계류 중 하나 이상으로 보내질 수 있다.
상기 화물탱크 내부의 증발가스는, 상기 화물탱크의 내부 압력에 의해 상기 열교환기로 공급될 수 있다.
상기 화물탱크로부터 배출된 증발가스가 상기 열교환기에 의해 냉각되어 재액화된 액체화물은, 중력에 의해 상기 화물탱크로 보내질 수 있다.
상기 연료탱크로부터 배출되어 상기 열교환기에 의해 기화된 후 상기 압축부에 의해 압축된 연료가스를 우선적으로 추진용엔진에 공급하고, 상기 화물탱크 내부의 증발가스가 상기 추진용엔진에서 필요로 하는 양의 액체연료를 기화시키기에 부족한 경우에, 부족한 양의 연료가스를 보충하기 위하여 상기 기화기를 가동시킬 수 있다.
상기 화물탱크에 저장된 액체화물은, 상기 연료탱크에 저장된 액체연료보다 끓는점이 더 높은 유체일 수 있다.
상기 연료탱크에 저장된 액체연료는 액화천연가스일 수 있다.
상기 화물탱크에 저장된 액체화물은, 프로판, 부탄, 액화석유가스, 에탄, 에틸렌, 프로필렌, 뷰틸렌 및 부타디엔 중 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
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.
상기 압축부는 상기 연료탱크로부터 배출된 증발가스를 압축시킬 수 있다.
상기 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템은, 상기 화물탱크에서 배출되는 증발가스를 재액화시켜 다시 상기 화물탱크로 복귀시키는 제1 재액화부를 더 포함할 수 있다.
상기 화물탱크에서 배출되는 증발가스는 상기 열교환기에 의해 우선적으로 재액화되고, 상기 제1 재액화부는 보조적으로 사용될 수 있다.
상기 제1 재액화부는 자가 열교환 방식일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 연료탱크에 저장된 액체연료를 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 기화시키며, 상기 연료탱크에 저장된 액체연료와 상기 화물탱크에 저장된 액체화물이 서로 다른 종류의 유체인 것을 특징으로 하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 연료탱크로부터 배출된 액체연료를 기화시키기 위한 별도의 장비를 설치할 필요 없이, 화물탱크로부터 배출된 증발가스를 재액화시키는 동시에, 연료탱크로부터 배출된 액체연료를 기화시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 화물탱크 내부 압력을 제어하기 위해 화물탱크 내부의 증발가스를 가스연소장치로 보내 태울 필요가 없고, 별도의 재액화 장비 등의 복잡한 설치 또는 별도의 재액화 장비에서의 추가적인 전력 소모 없이 효율적인 방법으로 화물탱크 내부 압력 및 온도를 제어할 수 있다.
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.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 다수개의 열교환기가 서로 병렬로 연결되므로, 다수개의 열교환기로 각각 보내지는 액체연료의 유량을 용이하게 제어하여 시스템의 유연한 운용이 가능하는 장점이 있다.
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.
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.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템은, 열교환기(200) 및 압축부(500)를 포함한다.
열교환기(200)는, 화물탱크(CT)의 돔(Dome) 상부에 설치되어, 연료탱크(FT)로부터 배출된 액체연료를 냉매로 사용하여 화물탱크(CT)로부터 배출된 증발가스를 냉각시킨다.
연료탱크(FT)로부터 배출된 후 열교환기(200)에서 냉매로 사용된 액체연료는 기화되어 압축부(500)로 보내지며, 연료탱크(FT) 내부에는 제2 펌프(120)가 설치되어, 연료탱크(FT) 내부의 액체연료를 가압하여 외부로 배출시킬 수 있다.
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.
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.
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.
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, 연료탱크(FT)로부터 배출된 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.
압축부(500)는, 연료탱크(FT)로부터 배출된 후 열교환기(200)에서 냉매로 사용되며 기화된 연료가스를 압축시킨다. 압축부(500)는 열교환기(200)에 의해 기화된 연료가스를 추진용엔진(E1)의 요구 압력으로 압축시킬 수 있으며, 압축부(500)에 의해 추진용엔진(E1)의 요구 압력으로 압축된 연료가스는 추진용엔진(E1)으로 공급될 수 있다. 또한, 압축부(500)의 일부 압축 과정을 거친 연료가스가 일부 분기되어 발전용엔진(E2) 및/또는 보일러 등의 보조기계류(A)로 공급될 수 있다.
압축부(500)는 다수개의 압축기를 포함할 수 있다. 도 1에는 압축부(500)가 두 개의 압축기(510, 520)를 포함한 경우를 도시하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 압축부(500)는 3개 이상의 압축기를 포함할 수 있다. 또한, 압축부(500)는 1개의 다단압축기를 포함할 수 있다.
압축부(500)는 직렬로 연결된 제1 압축기(510) 및 제2 압축기(520)를 포함하고, 제1 압축기(510)에 의해 압축된 연료가스의 일부는 발전용엔진(E2) 및/또는 보일러 등의 보조기계류(A)로 공급되고, 나머지는 제2 압축기(520)에 의해 추가 압축된 후 추진용엔진(E1)으로 보내질 수 있다.
압축부(500)는, 연료탱크(FT)로부터 배출된 액체연료가 열교환기(200)에 의해 기화된 연료가스뿐만 아니라, 연료탱크(FT)로부터 배출된 증발가스도 압축시킬 수 있다. 연료탱크(FT)로부터 배출된 증발가스는, 열교환기(200)에 의해 기화된 연료가스와 합류되어 압축부(500)로 보내질 수 있다.
본 실시예는 제1 펌프(110) 및 기화기(300)를 더 포함할 수 있다.
제1 펌프(110)는, 연료탱크(FT)로부터 배출된 액체연료를 가압시키며, 액체연료를 추진용엔진(E1)의 요구 압력으로 가압시킬 수 있다. 연료탱크(FT)로부터 배출된 액체연료가 두 흐름으로 분기되어, 한 흐름은 열교환기(200)로 보내지고, 나머지 흐름은 제1 펌프(110)로 보내질 수도 있다.
기화기(300)는, 제1 펌프(110)에 의해 가압된 액체연료를 기화시킨다. 제1 펌프(110)에 의해 가압되고 기화기(300)에 의해 기화된 연료가스는 추진용엔진(E1)으로 보내질 수 있다.
본 실시예가 제2 펌프(120)를 포함하는 경우, 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 기화기(300)에 의해 기화시켜 추진용엔진(E1)으로 공급할 수도 있다.
본 실시예에서는, 연료탱크(FT)로부터 배출되어 열교환기(200)에 의해 기화된 후 압축부(500)에 의해 압축된 연료가스를 우선적으로 추진용엔진(E1)에 공급하고, 화물탱크(CT) 내부의 증발가스의 양이 많지 않아, 화물탱크(CT) 내부의 증발가스가 추진용엔진(E1)에서 필요로 하는 양(본 실시예가 발전용엔진(E2) 및/또는 보조기계류(A)를 포함하는 경우, 발전용엔진(E2) 및/또는 보조기계류(A)가 필요로 하는 양도 포함, 이하 동일하다.)의 액체연료를 기화시키기에 부족한 경우에, 부족한 양의 연료가스를 보충하기 위하여 기화기(300)를 가동시킬 수 있다.
본 실시예는, 압축부(500)에 의해 압축된 연료가스의 일부 또는 전부를 재액화시키는 제2 재액화부(600)를 더 포함할 수 있다.
화물탱크(CT) 내부에서 발생되는 증발가스의 양이 많아, 화물탱크(CT) 내부의 증발가스를 재액화시키기 위해 추진용엔진(E1)에서 필요로 하는 양을 초과하는 양의 액체연료를 열교환기(200)에 의해 기화시켜야 하는 경우가 생길 수 있다(연료탱크(FT)로부터 배출되는 액체연료를 화물탱크(CT) 내부의 증발가스를 재액화시키기 위한 냉매로 사용하므로).
본 실시예에 의하면, 추진용엔진(E1)에서 필요로 하는 양을 초과하는 양의 액체연료를 열교환기(200)에 의해 기화시킨 경우, 압축부(500)에 의해 압축된 연료가스 중 추진용엔진(E1)에서 사용되지 않은 잉여 연료가스를 제2 재액화부(600)에 의해 재액화시킬 수 있다.
또한, 제2 재액화부(600)는 별도의 냉매를 사용하여 연료가스를 재액화시키는 것이 아니라, 연료탱크(FT)로부터 배출되는 증발가스를 냉매로 사용하여 연료가스를 재액화시킬 수 있다.
일례로, 압축부(500)에 의해 압축된 후 제2 재액화부(600)로 보내진 연료가스는 연료탱크(FT)로부터 배출되는 증발가스를 냉매로 사용하여 열교환되어 냉각된 후 감압과정을 거쳐 일부 또는 전부가 재액화될 수 있다. 또한, 재액화된 액체연료와 기체상태로 남아있는 연료가스를 기액분리기에 의해 분리하여, 액체연료는 연료탱크(FT)로 돌려 보내고, 연료가스는 연료탱크(FT)로부터 배출되는 증발가스와 합류시켜 열교환의 냉매로 사용할 수 있다.
재액화되는 유체(압축부(500)에 의해 압축된 연료가스)를 냉각시키기 위한 열교환의 냉매로 동일한 성분의 유체(연료탱크(FT)로부터 배출되는 증발가스)를 사용하는 경우, 유체가 초임계 상태인 경우 재액화량 및 재액화 효율이 높고, 천연가스의 경우 대략 150 내지 400 bar 사이의 압력 범위에서 재액화량 및 재액화 효율이 높게 나타난다.
따라서, 추진용엔진(E1)이 ME-G1엔진인 경우 압축부(500)에 의해 추진용엔진(E1)의 요구 압력인 대략 300bar로 압축된 증발가스를 재액화시키게 되므로, 특히 추진용엔진(E1)이 ME-GI엔진인 경우에, 제2 재액화부(600)가 연료탱크(FT)로부터 배출되는 증발가스를 냉매로 사용하여 연료가스를 재액화시키도록 구성하는 것이 효율적이다.
다만, 추진용엔진(E1)이 X-DF 엔진 등 150 내지 400 bar보다 더 낮은 압력의 연료를 요구하는 엔진인 경우에도, 제2 재액화부(600)는 압축부(500)에 의해 추진용엔진(E1)의 요구압력으로 압축된 연료가스를 추가적으로 대략 150 bar까지 압축시킨 후에 재액화 과정을 거치도록 할 수도 있다.
본 실시예는, 화물탱크(CT)에서 배출되는 증발가스를 재액화시켜 다시 화물탱크(CT)로 복귀시키는 제1 재액화부(400)를 더 포함할 수 있다.
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 제1 재액화부(400)를 보조적으로 사용하게 된다.
제1 재액화부(400)는, 화물탱크(CT)에서 배출되는 증발가스 자체를 냉매로 사용하여 화물탱크(CT)에서 배출되는 증발가스를 재액화시키는, 자가 열교환 방식일 수 있다.
본 실시예에 의하면, 연료탱크(FT)로부터 배출된 액체연료를 냉매로 사용하여 화물탱크(CT)로부터 배출된 증발가스를 냉각시키므로, 연료탱크(FT)로부터 배출된 액체연료를 기화시키기 위한 별도의 장비를 설치할 필요 없이, 화물탱크(CT)로부터 배출된 증발가스를 재액화시키는 동시에, 연료탱크(FT)로부터 배출된 액체연료를 기화시킬 수 있다는 장점이 있다.
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 없다.
뿐만 아니라, 본 실시예에 의하면, 추진용엔진(E1)에 연료를 공급하는 시스템과 연계시켜 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.
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템의 개략도이다.
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.
본 실시예에 의하면, 화물탱크(CT)의 돔(Dome) 상부에 설치되어, 연료탱크(FT)로부터 배출된 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.
다수개의 열교환기(200)로 각각 보내지는 액체연료의 유량을 제어하면, 다수개의 화물탱크(CT) 내부에서 재액화되는 증발가스의 양을 각각 제어할 수 있으므로, 시스템의 유연한 운용이 가능하다.
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 기화기(300)에 의해 기화시켜 추진용엔진(E1)으로 공급할 수 있다.
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.
FT : 연료탱크 CT : 화물탱크
E1 : 추진용엔진 E2 : 발전용엔진
A : 보조기계류 110 : 제1 펌프
120 : 제2 펌프 200 : 열교환기
300 : 기화기 400 : 제1 재액화부
500 : 압축부 510 : 제1 압축기
520 : 제2 압축기 600 : 제2 재액화부

Claims (20)

  1. 화물탱크의 돔 상부에 설치되어, 연료탱크로부터 배출된 액체연료를 냉매로 사용하여 상기 화물탱크로부터 배출된 증발가스를 냉각시키는 열교환기; 및
    상기 연료탱크로부터 배출된 후 상기 열교환기에서 냉매로 사용되며 기화된 연료가스를 압축시키는 압축부;를 포함하고,
    상기 연료탱크에 저장된 액체연료와 상기 화물탱크에 저장된 액체화물이 서로 다른 종류의 유체인 것을 특징으로 하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료탱크로부터 배출되는 액체연료를 가압시키는 제1 펌프; 및
    상기 제1 펌프에 의해 가압된 액체연료를 기화시키는 기화기;
    를 더 포함하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 연료탱크 내부에 설치되어, 상기 연료탱크 내부의 액체연료를 가압하여 외부로 배출시키는 제2 펌프를 더 포함하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료탱크 내부에 설치되어, 상기 연료탱크 내부의 액체연료를 가압하여 외부로 배출시키는 제2 펌프; 및
    상기 제2 펌프에 의해 가압된 액체연료를 기화시키는 기화기;
    를 더 포함하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축부에 의해 압축된 연료가스의 일부 또는 전부를 재액화시키는 제2 재액화부를 더 포함하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 재액화부는 상기 연료탱크로부터 배출되는 증발가스를 냉매로 사용하여 연료가스를 재액화시키는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축부는 상기 열교환기에 의해 기화된 연료가스를 추진용엔진의 요구 압력으로 압축시키고,
    상기 압축부에 의해 압축된 연료가스는 상기 추진용엔진으로 보내지는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 압축부의 일부 압축 과정을 거친 연료가스가 일부 분기되어 발전용엔진 및 보조기계류 중 하나 이상으로 보내지는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 화물탱크 내부의 증발가스는, 상기 화물탱크의 내부 압력에 의해 상기 열교환기로 공급되는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 화물탱크로부터 배출된 증발가스가 상기 열교환기에 의해 냉각되어 재액화된 액체화물은, 중력에 의해 상기 화물탱크로 보내지는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.
  11. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료탱크로부터 배출되어 상기 열교환기에 의해 기화된 후 상기 압축부에 의해 압축된 연료가스를 우선적으로 추진용엔진에 공급하고,
    상기 화물탱크 내부의 증발가스가 상기 추진용엔진에서 필요로 하는 양의 액체연료를 기화시키기에 부족한 경우에, 부족한 양의 연료가스를 보충하기 위하여 상기 기화기를 가동시키는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.
  12. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화물탱크에 저장된 액체화물은, 상기 연료탱크에 저장된 액체연료보다 끓는점이 더 높은 유체인, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 연료탱크에 저장된 액체연료는 액화천연가스인, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 화물탱크에 저장된 액체화물은, 프로판, 부탄, 액화석유가스, 에탄, 에틸렌, 프로필렌, 뷰틸렌 및 부타디엔 중 어느 하나 또는 둘 이상인, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.
  15. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    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.
  16. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축부는 상기 연료탱크로부터 배출된 증발가스를 압축시키는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.
  17. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화물탱크에서 배출되는 증발가스를 재액화시켜 다시 상기 화물탱크로 복귀시키는 제1 재액화부를 더 포함하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 화물탱크에서 배출되는 증발가스는 상기 열교환기에 의해 우선적으로 재액화되고, 상기 제1 재액화부는 보조적으로 사용되는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 제1 재액화부는 자가 열교환 방식인, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.
  20. 연료탱크에 저장된 액체연료를 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 기화시키며,
    상기 연료탱크에 저장된 액체연료와 상기 화물탱크에 저장된 액체화물이 서로 다른 종류의 유체인 것을 특징으로 하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 방법.
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