KR20200033501A - 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, according to the recently diversified market conditions, technical review of a multi-gas carrier capable of accommodating various types of cargo has been requested from ship owners, and in particular, 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 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 for supplying liquid fuel stored in a fuel tank to an engine and a system for controlling pressure and temperature inside a cargo tank, and operating a system and method for controlling the pressure of a cargo tank for ships.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 연료탱크로부터 배출된 액체연료를 냉매로 사용하여 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.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the heat exchanger for cooling the boil-off gas discharged from the cargo tank using the liquid fuel discharged from the fuel tank as a refrigerant; And a compression unit that is used as a refrigerant in the heat exchanger after being discharged from the fuel tank and compresses the vaporized fuel gas. The liquid fuel stored in the fuel tank and the liquid cargo stored in the cargo tank are of different types. A fluid cargo tank pressure control system, characterized in that it is a fluid.
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.The ship cargo tank pressure control system includes: a first pump to pressurize the liquid fuel discharged from the fuel tank; And a vaporizer that vaporizes the liquid fuel pressurized by the first pump.
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 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.The ship cargo tank pressure control system includes: a second pump installed inside the fuel tank to pressurize the liquid fuel inside the fuel tank and discharge it to the outside; And a vaporizer that vaporizes the liquid fuel pressurized by the second pump.
상기 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템은, 상기 압축부에 의해 압축된 연료가스의 일부 또는 전부를 재액화시키는 제2 재액화부를 더 포함할 수 있다.The ship cargo tank pressure control system may further include a second reliquefaction unit for re-liquefying some or all of the fuel gas compressed by the compression unit.
상기 제2 재액화부는 상기 연료탱크로부터 배출되는 증발가스를 냉매로 사용하여 연료가스를 재액화시킬 수 있다.The second reliquefaction unit may re-liquefy the fuel gas by using the evaporated gas discharged from the fuel tank as a refrigerant.
상기 압축부는 상기 열교환기에 의해 기화된 연료가스를 추진용엔진의 요구 압력으로 압축시키고, 상기 압축부에 의해 압축된 연료가스는 상기 추진용엔진으로 보내질 수 있다.The compression unit compresses the fuel gas vaporized by the heat exchanger to a required pressure of the propulsion engine, and the fuel gas compressed by the compression unit can be sent to the propulsion engine.
상기 압축부의 일부 압축 과정을 거친 연료가스가 일부 분기되어 발전용엔진 및 보조기계류 중 하나 이상으로 보내질 수 있다.The fuel gas that has undergone a partial compression process of the compression part may be partially branched and sent to one or more of a power generation engine and auxiliary machinery.
상기 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템은, 상기 화물탱크로부터 배출되는 증발가스를 가압시켜 상기 열교환기로 보내는 제3 압축기를 더 포함할 수 있다.The ship cargo tank pressure control system may further include a third compressor that pressurizes the boil-off gas discharged from the cargo tank and sends it to the heat exchanger.
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.After being discharged from the fuel tank and vaporized by the heat exchanger, fuel gas compressed by the compression unit is preferentially supplied to a propulsion engine, and the amount of evaporation gas inside the cargo tank required by the propulsion engine When the liquid fuel is insufficient to vaporize, the vaporizer can be operated to replenish the insufficient amount of fuel gas.
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 화물탱크로부터 배출된 증발가스는 하나의 흐름으로 합류되어 상기 열교환기로 보내질 수 있으며, 하나의 흐름으로 합류된 후 상기 열교환기에 의해 재액화된 액체화물은, 다시 분기되어 상기 다수개의 화물탱크로 각각 보내질 수 있다.A plurality of cargo tanks may be mounted on a ship, and the boil-off gas discharged from the plurality of cargo tanks may be combined into one flow and sent to the heat exchanger, and after being combined into one flow, re-liquefied by the heat exchanger The liquid cargo may be branched again and sent to the plurality of cargo tanks, respectively.
상기 압축부는 상기 연료탱크로부터 배출된 증발가스를 압축시킬 수 있다.The compression unit may compress the evaporated gas discharged from the fuel tank.
상기 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템은, 상기 화물탱크에서 배출되는 증발가스를 재액화시켜 다시 상기 화물탱크로 복귀시키는 제1 재액화부를 더 포함할 수 있다.The vessel cargo tank pressure control system may further include a first re-liquefaction unit 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 제1 재액화부는 보조적으로 사용될 수 있다.The boil-off gas discharged from the cargo tank is preferentially liquefied by the heat exchanger, and the first reliquefaction unit can be used as an auxiliary.
상기 제1 재액화부는 자가 열교환 방식일 수 있다.The first re-liquefaction unit may be self-heating.
상기 화물탱크에서 배출된 증발가스는, 상기 제1 재액화부에 포함된 압축기에 의해 가압된 후 상기 열교환기로 보내질 수 있다.The boil-off gas discharged from the cargo tank can be sent to the heat exchanger after being pressurized by the compressor included in the first reliquefaction unit.
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 화물탱크로부터 배출된 증발가스는 압축기에 의해 가압된 후 상기 열교환기로 보내지고, 상기 열교환기에 의해 냉각되어 재액화된 액체화물은 압축기의 배출 압력에 의해 상기 화물탱크로 회수되고, 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 and the system for adjusting the pressure and temperature inside the cargo tank are operated in conjunction, and discharged from the fuel tank The liquid fuel 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 vaporizing the liquid fuel stored in the fuel tank, and the boil-off gas discharged from the cargo tank After being pressurized by the compressor, it is sent to the heat exchanger, and the liquid cargo cooled and re-liquefied by the heat exchanger is recovered into the cargo tank by the discharge pressure of the compressor, and is stored in the liquid fuel and the cargo tank stored in the fuel tank. Marine cargo, characterized in that the stored liquid cargo is a different type of fluid A tank pressure control method is provided.
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.Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to re-liquefy the evaporated gas discharged from the cargo tank and vaporize the liquid fuel discharged from the fuel tank, without the need to install a separate equipment for vaporizing the liquid fuel discharged from the fuel tank. have.
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.In addition, according to the present invention, in order to control the pressure inside the cargo tank, there is no need to send the vaporized gas inside the cargo tank to the gas combustion device for burning, and additional installation in a separate reliquefaction equipment or additional reliquefaction equipment It is possible to control the pressure and temperature inside the cargo tank in an efficient manner without power consumption.
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 실시예에 따른 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a ship cargo tank pressure control system according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템은, 열교환기(200) 및 압축부(500)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the ship cargo tank pressure control system of the present embodiment includes a
열교환기(200)는, 연료탱크(FT)로부터 배출된 액체연료를 냉매로 사용하여 화물탱크(CT)로부터 배출된 증발가스를 냉각시킨다.The
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.After being discharged from the fuel tank FT, the liquid fuel used as a refrigerant in the
본 실시예는, 화물탱크(CT)로부터 배출되는 증발가스를 가압시켜 열교환기(200)로 보내는 제3 압축기(530)를 더 포함할 수 있다. 화물탱크(CT)로부터 배출된 증발가스는 제3 압축기(530)에 의해 가압되어 열교환기(200)로 보내질 수 있고, 열교환기(200)에 의해 냉각되어 재액화된 액체화물은 제3 압축기(530)의 배출 압력(Discharge Pressure)에 의해 화물탱크(CT)로 회수될 수 있다.The present embodiment may further include a
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, 다수개의 화물탱크(CT)로부터 배출된 증발가스는 하나의 흐름으로 합류되어 열교환기(200)로 보내질 수 있다. 하나의 흐름으로 합류된 후 열교환기(200)에 의해 재액화된 액체화물은, 다시 분기되어 다수개의 화물탱크(CT)로 각각 보내질 수 있다.When the ship is equipped with a plurality of cargo tanks (CT), the boil-off gas discharged from the plurality of cargo tanks (CT) can be combined into one flow and sent to the heat exchanger (200). The liquid cargo re-liquefied by the
또한, 본 실시예가 제3 압축기(530)를 포함하는 경우, 다수개의 화물탱크(CT)로부터 배출된 증발가스는 하나의 흐름으로 합류되어 제3 압축기(530)로 보내질 수 있고, 제3 압축기(530)에 의해 가압된 증발가스는 열교환기(200)에 의해 냉각되어 재액화된 후 제3 압축기(520)의 배출 압력에 의해 다수개의 화물탱크(CT)로 각각 회수될 수 있다.In addition, when the present embodiment includes the
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.The
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.The
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.The
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.The
본 실시예는 제1 펌프(110) 및 기화기(300)를 더 포함할 수 있다.This embodiment may further include a
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.The
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.The
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.When the present embodiment includes the
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.In this embodiment, the fuel gas discharged from the fuel tank FT and vaporized by the
본 실시예는, 압축부(500)에 의해 압축된 연료가스의 일부 또는 전부를 재액화시키는 제2 재액화부(600)를 더 포함할 수 있다.The present embodiment may further include a
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).The amount of evaporation gas generated inside the cargo tank (CT) is large, and heat exchanges liquid fuel in an amount exceeding the amount required by the propulsion engine (E1) to re-liquefy the evaporation gas inside the cargo tank (CT). It may be necessary to vaporize by the group 200 (because the liquid fuel discharged from the fuel tank FT is used as a refrigerant for re-liquefying the evaporation gas inside the cargo tank CT).
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.According to the present embodiment, when the liquid fuel in an amount exceeding the amount required by the propulsion engine E1 is vaporized by the
또한, 제2 재액화부(600)는 별도의 냉매를 사용하여 연료가스를 재액화시키는 것이 아니라, 연료탱크(FT)로부터 배출되는 증발가스를 냉매로 사용하여 연료가스를 재액화시키도록 구성될 수 있다.In addition, the
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.For example, the fuel gas compressed by the
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.When the fluid of the same component (evaporated gas discharged from the fuel tank FT) is used as a refrigerant for heat exchange for cooling the re-liquefied fluid (fuel gas compressed by the compression unit 500), the fluid is supercritical In the state, the reliquefaction amount and reliquefaction efficiency are high, and in the case of natural gas, the reliquefaction amount and reliquefaction efficiency are high in a pressure range of approximately 150 to 400 bar.
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.Therefore, when the propulsion engine (E1) is a ME-G1 engine, it re-liquefies the evaporated gas compressed to approximately 300 bar, which is the required pressure of the propulsion engine (E1) by the
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.However, even if the propulsion engine (E1) is an engine requiring a lower pressure of fuel than 150 to 400 bar, such as an X-DF engine, the
본 실시예는, 화물탱크(CT)에서 배출되는 증발가스를 재액화시켜 다시 화물탱크(CT)로 복귀시키는 제1 재액화부(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 제1 재액화부(400)를 보조적으로 사용하게 된다.The vaporized gas discharged from the cargo tank CT is preferentially re-liquefied by being exchanged in the
제1 재액화부(400)는, 화물탱크(CT)에서 배출되는 증발가스 자체를 냉매로 사용하여 화물탱크(CT)에서 배출되는 증발가스를 재액화시키는, 자가 열교환 방식일 수 있다.The
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, 화물탱크(CT)에서 배출된 증발가스가 제3 압축기(530) 대신 제1 재액화부(400)에 포함된 압축기(미도시)에 의해 가압된다는 점에서 차이점이 존재하며, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다. 전술한 제1 실시예의 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템과 동일한 부재에 대하여는 자세한 설명은 생략한다.2, the ship cargo tank pressure control system of the second embodiment, compared to the ship cargo tank pressure control system of the first embodiment shown in FIG. 1, has a third compressor (evaporated gas discharged from the cargo tank CT) Difference exists in that it is pressurized by a compressor (not shown) included in the
화물탱크(CT)로부터 배출된 증발가스는 제1 재액화부(400)에 포함된 압축기(미도시)에 의해 가압되어 열교환기(200)로 보내질 수 있고, 열교환기(200)에 의해 냉각되어 재액화된 액체화물은 제1 재액화부(400)에 포함된 압축기(미도시)의 배출 압력(Discharge Pressure)에 의해 화물탱크(CT)로 회수될 수 있다.The boil-off gas discharged from the cargo tank CT may be pressurized by a compressor (not shown) included in the
본 발명에 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.According to the present invention, 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), a separate fuel for vaporizing the liquid fuel discharged from the fuel tank (FT) There is an advantage in that it is possible to vaporize the liquid fuel discharged from the fuel tank FT while re-liquefying the evaporated gas discharged from the cargo tank CT without the need to install equipment.
또한, 본 발명에 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.In addition, according to the present invention, since the vaporized gas generated in the cargo tank CT is re-liquefied, the vaporized gas inside the cargo tank CT is gas-fired to control the pressure inside the cargo tank CT. Combustion Unit).
뿐만 아니라, 본 발명에 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.In addition, according to the present invention, since the evaporation gas generated in the cargo tank (CT) can be re-liquefied in connection with a system for supplying fuel to the propulsion engine (E1), complicated installation of separate re-liquefaction equipment or the like The internal pressure and temperature of the cargo tank (CT) can be controlled in an efficient manner without additional power consumption in a separate reliquefaction equipment.
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 : 제1 재액화부
500 : 압축부 510 : 제1 압축기
520 : 제2 압축기 530 : 제3 압축기
600 : 제2 재액화부FT: 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: the first re-liquefaction unit
500: compression unit 510: first compressor
520: second compressor 530: third compressor
600: second reliquefaction unit
Claims (20)
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.A heat exchanger for cooling the boil-off gas discharged from the cargo tank using liquid fuel discharged from the fuel tank as a refrigerant; And
Containing; after being discharged from the fuel tank is used as a refrigerant in the heat exchanger to compress the vaporized fuel gas;
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 연료탱크로부터 배출되는 액체연료를 가압시키는 제1 펌프; 및
상기 제1 펌프에 의해 가압된 액체연료를 기화시키는 기화기;
를 더 포함하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to claim 1,
A first pump to pressurize the liquid fuel discharged from the fuel tank; And
A vaporizer for vaporizing the liquid fuel pressurized by the first pump;
Further comprising, 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 2,
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 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.The method according to claim 1,
A second pump installed inside the fuel tank to pressurize the liquid fuel inside the fuel tank and discharge it to the outside; And
A vaporizer for vaporizing the liquid fuel pressurized by the second pump;
Further comprising, ship cargo tank pressure control system.
상기 압축부에 의해 압축된 연료가스의 일부 또는 전부를 재액화시키는 제2 재액화부를 더 포함하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to claim 1,
A second reliquefaction unit for re-liquefying part or all of the fuel gas compressed by the compression unit, the ship cargo tank pressure control system.
상기 제2 재액화부는 상기 연료탱크로부터 배출되는 증발가스를 냉매로 사용하여 연료가스를 재액화시키는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to claim 5,
The second reliquefaction unit re-liquefys the fuel gas by using the evaporated gas discharged from the fuel tank as a refrigerant, a ship cargo tank pressure control system.
상기 압축부는 상기 열교환기에 의해 기화된 연료가스를 추진용엔진의 요구 압력으로 압축시키고,
상기 압축부에 의해 압축된 연료가스는 상기 추진용엔진으로 보내지는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to claim 1,
The compression unit compresses the fuel gas vaporized by the heat exchanger to the required pressure of the propulsion engine,
The fuel gas compressed by the compression unit is sent to the propulsion engine, the ship cargo tank pressure control system.
상기 압축부의 일부 압축 과정을 거친 연료가스가 일부 분기되어 발전용엔진 및 보조기계류 중 하나 이상으로 보내지는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to claim 7,
A pressure control system for a cargo tank for a ship, in which fuel gas that has undergone a partial compression process of the compression part is partially branched and sent to one or more of a power generation engine and auxiliary machinery.
상기 화물탱크로부터 배출되는 증발가스를 가압시켜 상기 열교환기로 보내는 제3 압축기를 더 포함하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to claim 1,
And a third compressor for pressurizing the boil-off gas discharged from the cargo tank and sending it to the heat exchanger.
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.The method according to any one of claims 2 to 4,
After being discharged from the fuel tank and vaporized by the heat exchanger, fuel gas compressed by the compression unit is preferentially supplied to a propulsion engine,
When the boil-off gas inside the cargo tank is insufficient to vaporize the amount of liquid fuel required by the propulsion engine, the cargo tank pressure control system for a ship, operating the vaporizer to replenish the insufficient amount of fuel gas.
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 9,
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 11,
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 11,
The liquid cargo stored in the cargo tank, propane, butane, liquefied petroleum gas, ethane, ethylene, propylene, butylene, butadiene, or more, any one or more of the cargo tank pressure control system for ships.
선박에 다수개의 화물탱크가 탑재되고,
상기 다수개의 화물탱크로부터 배출된 증발가스는 하나의 흐름으로 합류되어 상기 열교환기로 보내지며,
하나의 흐름으로 합류된 후 상기 열교환기에 의해 재액화된 액체화물은, 다시 분기되어 상기 다수개의 화물탱크로 각각 보내지는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to any one of claims 1 to 9,
Ships are equipped with multiple cargo tanks,
The boil-off gas discharged from the plurality of cargo tanks merges into one flow and is sent to the heat exchanger,
The liquid cargo re-liquefied by the heat exchanger after being joined in a single flow, is branched again and sent to the plurality of cargo tanks, respectively, the cargo tank pressure control system for ships.
상기 압축부는 상기 연료탱크로부터 배출된 증발가스를 압축시키는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to any one of claims 1 to 9,
The compression unit compresses the boil-off gas discharged from the fuel tank, ship cargo tank pressure control system.
상기 화물탱크에서 배출되는 증발가스를 재액화시켜 다시 상기 화물탱크로 복귀시키는 제1 재액화부를 더 포함하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to any one of claims 1 to 9,
Further comprising a first re-liquefaction unit 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 제1 재액화부는 보조적으로 사용되는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to claim 16,
The vaporized gas discharged from the cargo tank is first liquefied by the heat exchanger, and the first reliquefaction unit is used as an auxiliary, a cargo tank pressure control system for ships.
상기 제1 재액화부는 자가 열교환 방식인, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to claim 16,
The first re-liquefaction unit is a self-heating method, the ship cargo tank pressure control system.
상기 화물탱크에서 배출된 증발가스는, 상기 제1 재액화부에 포함된 압축기에 의해 가압된 후 상기 열교환기로 보내지는, 선박용 화물탱크 압력 제어 시스템.The method according to claim 16,
The boil-off gas discharged from the cargo tank is pressurized by a compressor included in the first re-liquefaction unit and then sent to the heat exchanger, a cargo tank pressure control system for ships.
상기 연료탱크로부터 배출된 액체연료를 냉매로 사용하여 상기 화물탱크로부터 배출된 증발가스를 냉각시켜, 상기 화물탱크로부터 배출된 증발가스를 재액화시키는 동시에 상기 연료탱크에 저장된 액체연료를 기화시키며,
상기 화물탱크로부터 배출된 증발가스는 압축기에 의해 가압된 후 상기 열교환기로 보내지고, 상기 열교환기에 의해 냉각되어 재액화된 액체화물은 압축기의 배출 압력에 의해 상기 화물탱크로 회수되고,
상기 연료탱크에 저장된 액체연료와 상기 화물탱크에 저장된 액체화물이 서로 다른 종류의 유체인 것을 특징으로 하는, 선박용 화물탱크 압력 제어 방법.The system that supplies the liquid fuel stored in the fuel tank to the engine and the system that controls the pressure and temperature inside the cargo tank are operated in conjunction
Cooling the boil-off gas discharged from the cargo tank by using the liquid fuel discharged from the fuel tank as a refrigerant to re-liquefy the boil-off gas discharged from the cargo tank and vaporize the liquid fuel stored in the fuel tank,
The boil-off gas discharged from the cargo tank is pressurized by a compressor and then sent to the heat exchanger, and the liquid cargo cooled and re-liquefied by the heat exchanger is recovered into the cargo tank by the discharge pressure of the compressor,
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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