KR20200067724A - liquefaction system of boil-off gas and ship having the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a gas treatment system and a ship including the same, capable of optimizing liquefaction efficiency of an evaporation gas in consideration of operating conditions and the like. The gas treatment system includes: a liquefied gas storage tank; a compressor including multiple stages operated by a single driving source, and configured to compress an evaporation gas generated in the liquefied gas storage tank and supply the compressed evaporation gas to an engine; a decompression valve for decompressing at least a part of the evaporation gas compressed by at least a first stage of the compressor; a cooling unit arranged in series with the decompression valve based on a flow of the evaporation gas, and configured to cool the evaporation gas with a refrigerant; an evaporation gas liquefaction line through which evaporation gases in at least two points of a downstream of the first stage of the compressor are transferred to the liquefied gas storage tank via the decompression valve and the cooling unit; and a cooling bypass line provided in the evaporation gas liquefaction line, and through which the evaporation gas bypasses the cooling unit, wherein the cooling bypass line is configured to adjust the flow of the evaporation gas according to a point at which the evaporation gas is introduced into the evaporation gas liquefaction line.

Description

가스 처리 시스템 및 선박{liquefaction system of boil-off gas and ship having the same}Liquefaction system of boil-off gas and ship having the same}

본 발명은 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.The present invention relates to a gas treatment system and a ship including the same.

최근 기술 개발에 따라 가솔린이나 디젤을 대체하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas) 등과 같은 액화가스를 널리 사용하고 있다.According to recent technology development, liquefied gas such as Liquefied Natural Gas and Liquefied Petroleum Gas has been widely used to replace gasoline or diesel.

액화천연가스는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제하여 얻은 메탄을 냉각해 액화시킨 것이며, 무색ㆍ투명한 액체로 공해물질이 거의 없고 열량이 높아 대단히 우수한 연료이다. 반면 액화석유가스는 유전에서 석유와 함께 나오는 프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)을 주성분으로 한 가스를 상온에서 압축하여 액체로 만든 연료이다. 액화석유가스는 액화천연가스와 마찬가지로 무색무취이고 가정용, 업무용, 공업용, 자동차용 등의 연료로 널리 사용되고 있다.Liquefied natural gas is liquefied by cooling the methane obtained by refining natural gas collected from a gas field. It is a colorless and transparent liquid with little pollutants and high heat, making it an excellent fuel. On the other hand, liquefied petroleum gas is a fuel made of liquid by compressing gas mainly composed of propane (C3H8) and butane (C4H10), which come out with oil from the oil field at room temperature. Liquefied petroleum gas, like liquefied natural gas, is colorless and odorless, and is widely used as fuel for household, business, industrial, and automobile applications.

이와 같은 액화가스는 지상에 설치되어 있는 액화가스 저장탱크에 저장되거나 또는 대양을 항해하는 운송수단인 선박에 구비되는 액화가스 저장탱크에 저장되는데, 액화천연가스는 액화에 의해 1/600의 부피로 줄어들고, 액화석유가스는 액화에 의해 프로판은 1/260, 부탄은 1/230의 부피로 줄어들어 저장 효율이 높다는 장점이 있다. 이러한 액화가스를 연료로 사용하는 엔진이 구동되기 위해서 필요한 온도 및 압력 등은, 탱크에 저장되어 있는 액화가스의 상태와는 다를 수 있다. The liquefied gas is stored in a liquefied gas storage tank installed on the ground or in a liquefied gas storage tank provided in a ship that is a transportation means for navigating the ocean. The liquefied natural gas is liquefied to a volume of 1/600. It is reduced, and liquefied petroleum gas has the advantage of high storage efficiency because it is reduced to 1/260 of propane and 1/230 of butane by liquefaction. The temperature and pressure required to drive the engine using the liquefied gas as fuel may be different from the state of the liquefied gas stored in the tank.

또한 LNG를 액상으로 보관할 때 탱크로 열침투가 발생함에 따라 일부 LNG가 기화되어 증발가스(BOG: Boil off Gas)가 생성되는데, 기존에는 증발가스를 외부로 배출시켜 태우는 방법(기존에는 탱크 압력을 낮춰 탱크의 파손 위험을 제거하기 위해서 증발가스를 단순히 외부로 배출 처리하였다.)으로 소비를 시킴으로서 문제를 해결하고자 하였으나 이는 환경오염과 자원낭비의 문제를 일으키고 있다. In addition, when LNG is stored in a liquid state, some LNG is vaporized to generate boil-off gas (BOG) as heat permeation into the tank occurs. In order to eliminate the risk of tank damage by lowering, the evaporated gas was simply discharged to the outside.) However, it tried to solve the problem by causing consumption, but this is causing environmental pollution and waste of resources.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 증발가스를 고압 압축하였다가 감압 시 줄-톰슨 효과에 의한 액화와, 냉매와의 열교환을 이용한 액화를 하이브리드로 구비하면서, 운항 상태 등을 고려하여 증발가스 액화 효율을 최적화할 수 있는 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.The present invention was created to solve the problems of the prior art as described above, and the object of the present invention is to hybridize liquefaction using heat exchange with refrigerant and liquefaction by Joule-Thomson effect when decompressing and compressing evaporation gas at high pressure. It is to provide a gas treatment system capable of optimizing the liquefaction efficiency of evaporated gas in consideration of operating conditions and the like, and a vessel including the same.

본 발명의 일 측면에 따른 가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크; 하나의 구동원에 의해 가동되는 다단으로 구성되며 상기 액화가스 저장탱크에서 발생한 증발가스를 압축하여 엔진에 공급하는 압축기; 상기 압축기의 적어도 1단에 의해 압축된 증발가스 중 적어도 일부를 감압하는 감압밸브; 증발가스의 흐름을 기준으로 상기 감압밸브와 직렬로 마련되며 증발가스를 냉매로 냉각하는 냉각부; 상기 압축기의 1단 하류에서 적어도 두 지점의 증발가스가 상기 감압밸브와 상기 냉각부를 경유해 상기 액화가스 저장탱크로 전달되도록 하는 증발가스 액화라인; 및 상기 증발가스 액화라인에 마련되며 증발가스가 상기 냉각부를 우회하도록 하는 냉각 우회라인을 포함하며, 상기 냉각 우회라인은, 증발가스가 상기 증발가스 액화라인으로 유입되는 지점에 따라 증발가스의 흐름이 조절되는 것을 특징으로 한다.Gas processing system according to an aspect of the present invention, a liquefied gas storage tank; Compressor composed of multiple stages operated by a single driving source and compressing evaporation gas generated in the liquefied gas storage tank to supply to the engine; A pressure reducing valve for reducing at least a portion of the boil-off gas compressed by at least one stage of the compressor; A cooling unit provided in series with the pressure reducing valve based on the flow of the evaporating gas and cooling the evaporating gas with a refrigerant; An evaporation gas liquefaction line allowing at least two points of evaporation gas downstream of the compressor to be delivered to the liquefied gas storage tank via the pressure reducing valve and the cooling unit; And a cooling bypass line provided in the liquefaction gas liquefaction line and allowing the evaporation gas to bypass the cooling unit, wherein the cooling bypass line has a flow of evaporation gas according to a point at which the evaporation gas flows into the liquefaction line. It is characterized by being adjusted.

구체적으로, 상기 압축기는, 하나의 구동원에 의해 가동되고 증발가스 내 윤활유의 혼입 양상이 상이한 저압단과 고압단을 포함하고, 상기 감압밸브는, 상기 압축기의 적어도 저압단에 의해 압축된 증발가스 중 적어도 일부를 감압할 수 있다.Specifically, the compressor includes a low pressure stage and a high pressure stage, which are operated by one driving source and have different mixing modes of lubricating oil in the evaporation gas, and the pressure reducing valve comprises at least one of the evaporation gas compressed by at least the low pressure stage of the compressor. Some can be depressurized.

구체적으로, 상기 엔진은, 200bar 이상의 요구압력을 갖는 추진엔진이고, 상기 압축기의 저압단은, 증발가스를 100bar 미만으로 가압하며, 상기 증발가스 액화라인은, 상기 압축기의 고압단 하류 및 상기 압축기의 저압단과 고압단 사이에서 연장된 후 합류되어 상기 감압밸브와 상기 냉각부를 경유하도록 마련될 수 있다.Specifically, the engine is a propulsion engine having a required pressure of 200 bar or more, the low pressure stage of the compressor pressurizes the evaporated gas to less than 100 bar, and the liquefied gas liquefaction line is downstream of the high pressure stage of the compressor and of the compressor. After extending between the low pressure stage and the high pressure stage, they may be joined to be provided to pass through the pressure reducing valve and the cooling unit.

구체적으로, 상기 증발가스 액화라인 및 상기 냉각 우회라인은, 증발가스가 상기 압축기의 고압단 하류로부터 상기 감압밸브를 경유하되 상기 냉각부를 우회하도록 하여 감압에 의한 액화가 이루어지도록 하거나, 증발가스가 상기 압축기의 저압단과 고압단 사이로부터 상기 감압밸브 및 상기 냉각부를 경유하도록 하여 감압 및 냉각에 의한 액화가 이루어지도록 할 수 있다.Specifically, the evaporation gas liquefaction line and the cooling bypass line, the evaporation gas is passed through the pressure-reducing valve from the downstream of the high-pressure stage of the compressor to bypass the cooling unit so as to be liquefied by decompression, or the evaporation gas is The pressure reduction valve and the cooling portion may be passed through between the low pressure stage and the high pressure stage of the compressor to achieve liquefaction by reducing pressure and cooling.

구체적으로, 상기 증발가스 액화라인 및 상기 냉각 우회라인은, 상기 엔진의 가동 상태에 따라 증발가스가 감압에 의한 액화 또는 감압 및 냉각에 의한 액화가 이루어지도록 할 수 있다.Specifically, the evaporation gas liquefaction line and the cooling bypass line may allow the evaporation gas to be liquefied by reduced pressure or liquefied by reduced pressure and cooling depending on the operating state of the engine.

구체적으로, 상기 증발가스 액화라인 및 상기 냉각 우회라인은, 상기 선박의 정박 및 저속 항해 시 증발가스가 감압 및 냉각에 의한 액화가 이루어지도록 하고, 상기 선박의 중속 항해 시 증발가스가 감압에 의한 액화가 이루어지도록 하며, 상기 선박의 고속 항해 시 상기 증발가스 액화라인의 흐름이 차단되도록 할 수 있다.Specifically, the evaporation gas liquefaction line and the cooling bypass line allow the evaporation gas to be liquefied by decompression and cooling during anchoring and low speed navigation of the ship, and the evaporation gas is liquefied by decompression during medium speed navigation of the ship It may be made, and the flow of the liquefied gas liquefaction line may be blocked when the ship is sailing at high speed.

구체적으로, 냉매에 의한 냉각 또는 감압을 거친 증발가스를 기액분리하여 액상을 상기 액화가스 저장탱크로 전달하는 기액분리기를 더 포함할 수 있다.Specifically, it may further include a gas-liquid separator for gas-liquid separation of the evaporated gas that has been subjected to cooling or decompression by a refrigerant to transfer the liquid to the liquefied gas storage tank.

본 발명의 일 측면에 따른 선박은, 상기 가스 처리 시스템을 갖는 것을 특징으로 한다.A ship according to one aspect of the invention is characterized by having the gas treatment system.

본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박은, 증발가스를 감압하는 부분 재액화와, 증발가스를 냉매로 냉각하는 완전 재액화를 통합한 하이브리드 시스템으로서, 운항 조건 등을 고려하여 증발가스 유동을 조절하여 액화 효율 및 시스템 안정성을 혁신적으로 개선할 수 있다.The gas treatment system according to the present invention and a vessel including the same are a hybrid system incorporating partial re-liquefaction of decompressing the evaporation gas and complete re-liquefaction of cooling the evaporation gas with a refrigerant. By adjusting, the liquefaction efficiency and system stability can be improved innovatively.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
1 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a first embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a second embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a third embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a fourth embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a fifth embodiment of the present invention.
6 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a sixth embodiment of the present invention.
7 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a seventh embodiment of the present invention.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.The objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments associated with the accompanying drawings. In addition, it should be noted that, in addition to reference numerals to the components of each drawing in the present specification, the same components have the same numbers as possible even though they are displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related well-known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 참고로 본 명세서에서 액화가스는 LNG일 수 있지만 이로 한정하는 것은 아니며, 비등점이 상온보다 낮아 저장을 위해 강제로 액화되며 발열량을 갖는 모든 물질(LPG, 에탄, 에틸렌, 수소 등)을 포괄할 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. For reference, the liquefied gas may be LNG in the present specification, but is not limited thereto, and the boiling point is lower than normal temperature and is forcibly liquefied for storage, and may include all substances (LPG, ethane, ethylene, hydrogen, etc.) having a calorific value. .

또한 본 명세서에서 액화가스/증발가스는 연료탱크 내부에서의 상태를 기준으로 구분되는 것이고, 명칭으로 인하여 액상 또는 기상으로 반드시 한정되는 것은 아님을 알려둔다.Also, in this specification, liquefied gas/evaporation gas is classified based on the state inside the fuel tank, and it is noted that the name is not necessarily limited to liquid or gaseous phases.

본 발명은 이하에서 설명하는 가스 처리 시스템이 구비되는 선박을 포함하며, 이때 선박은 가스를 화물로 저장하는 가스 운반선, FSRU, FLNG, Bunkering vessel 등일 수 있지만, 가스가 아닌 화물(컨테이너, 광물 등)이나 사람을 운반하는 상선, 해양플랜트 등에도 적용 가능함을 알려둔다.The present invention includes a vessel equipped with a gas treatment system described below, wherein the vessel may be a gas carrier, FSRU, FLNG, bunkering vessel, etc. that stores gas as cargo, but is not a gas (container, mineral, etc.) Please note that it can also be applied to merchant ships and marine plants carrying people.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 압축기(20), 증발가스 열교환기(30), 감압밸브(40), 냉각부(50), 기액분리기(60)를 포함한다.Referring to Figure 1, the gas treatment system 1 according to the first embodiment of the present invention, the liquefied gas storage tank 10, the compressor 20, the evaporative gas heat exchanger 30, the pressure reducing valve 40, It includes a cooling unit 50, a gas-liquid separator 60.

액화가스 저장탱크(10)는, 액화가스를 액상으로 저장한다. 본 실시예의 액화가스 저장탱크(10)는 가스 운반선의 카고탱크일 수 있으며, 멤브레인형, 독립형의 SPB 타입이나 MOSS 타입 등일 수 있고, 물론 독립형의 고압용기 타입도 가능하다.The liquefied gas storage tank 10 stores liquefied gas in a liquid phase. The liquefied gas storage tank 10 of this embodiment may be a cargo tank of a gas carrier, may be a membrane type, an independent SPB type or a MOSS type, and of course, an independent high pressure container type is also possible.

액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액상의 액화가스는 외부 열침투로 인해 자연기화하여 증발가스로 변화하며, 증발가스는 액화가스 저장탱크(10)로부터 배출되어 추진엔진(100)이나 발전엔진(110)의 연료로 사용되거나 재액화 후 액화가스 저장탱크(10)로 리턴될 수 있다.The liquefied liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank 10 is naturally vaporized due to external heat permeation and changes into evaporated gas, and the evaporated gas is discharged from the liquefied gas storage tank 10 to propel the engine 100 or the power generation engine ( It may be used as fuel of 110) or returned to the liquefied gas storage tank 10 after re-liquefaction.

특히 본 발명은, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생하는 증발가스를 감압에 의한 액화 및 냉매 냉각에 의한 액화 중 적어도 감압에 의한 액화가 이루어지도록 하여, 증발가스량에 따른 효율적 재액화를 구현할 수 있게 된다.Particularly, the present invention allows the liquefied gas storage tank 10 to be liquefied by at least reduced pressure among liquefied by reduced pressure and liquefied by refrigerant cooling, so that efficient reliquefaction according to the amount of evaporated gas can be realized. do.

액화가스 저장탱크(10)에는 내부와 외부 간의 통로 역할을 하는 돔이 마련되고, 돔을 경유하는 라인들이 마련된다. 또한 액화가스 저장탱크(10)는 복수 개로 마련될 수 있고, 각 액화가스 저장탱크(10)에서 돔을 경유한 라인들은 서로 연결될 수 있다.The liquefied gas storage tank 10 is provided with a dome that serves as a passage between the inside and the outside, and lines through the dome are provided. In addition, a plurality of liquefied gas storage tanks 10 may be provided, and the lines via the dome in each liquefied gas storage tank 10 may be connected to each other.

이때 액화가스 저장탱크(10)의 액화가스가 유동하면서 서로 연결된 부분을 리퀴드 메인(Liquid main)이라 하며, 액화가스 저장탱크(10)의 증발가스가 유동하면서 서로 연결된 부분을 베이퍼 메인(Vapour main)이라 한다. At this time, the part connected to each other while the liquefied gas of the liquefied gas storage tank 10 flows is called a liquid main, and the part connected to each other while the evaporation gas of the liquefied gas storage tank 10 flows is called vapor main. It is called.

따라서 액화가스나 증발가스는, 베이퍼 메인과 리퀴드 메인을 이용하여 각 액화가스 저장탱크(10)로부터 혼합되거나, 거꾸로 각 액화가스 저장탱크(10)로 분배가 가능하다.Therefore, the liquefied gas or the evaporated gas is mixed from each liquefied gas storage tank 10 using a vapor main and a liquid main, or can be distributed upside down to each liquefied gas storage tank 10.

베이퍼 메인에는 엔진으로 증발가스 공급라인(L10)이 연결되어 복수 개의 액화가스 저장탱크(10) 중 적어도 일부의 액화가스 저장탱크(10)(연료 전용으로 마련되는 액화가스 저장탱크(10)일 수 있음)에서 배출된 증발가스가 압축기(20)로 전달된다.Vapor main is connected to the evaporation gas supply line (L10) to the engine may be at least a part of the liquefied gas storage tank 10 of the plurality of liquefied gas storage tanks 10 (liquefied gas storage tank 10 provided exclusively for fuel) E) is discharged from the evaporated gas is delivered to the compressor (20).

반면 리퀴드 메인에는 증발가스 액화라인(L20)이 연결되어, 감압밸브(40) 및 냉각부(50) 중 적어도 감압밸브(40)에 의하여 액화된 액상의 증발가스가 리퀴드 메인을 통해 액화가스 저장탱크(10) 내부로 유입되도록 할 수 있다.On the other hand, the liquid main evaporation gas liquefaction line (L20) is connected, the at least one of the evaporation gas of the liquid liquefied by the pressure reducing valve 40 of the pressure reducing valve 40 and the cooling unit 50 through the liquid main to the liquefied gas storage tank (10) It can be introduced into the interior.

이하 본 명세서에서 설명하는 라인들은, 내부에 유동하는 가스의 상태(액상 또는 기상)에 따라 베이퍼 메인 또는 리퀴드 메인에 연결되고 직접 돔을 관통하진 않을 수 있지만, 이로 한정하는 것은 아니다. 즉 베이퍼 메인 등이 별도로 마련되지 않고 증발가스 공급라인(L10)이 직접 돔을 관통하도록 마련되어 액화가스 저장탱크(10)의 내부와 외부를 연결할 수도 있다.The lines described herein are connected to the vapor main or liquid main depending on the state of the gas flowing therein (liquid or gaseous) and may not directly penetrate the dome, but are not limited thereto. That is, a vapor main or the like is not separately provided, and the boil-off gas supply line L10 is provided to directly penetrate the dome to connect the inside and the outside of the liquefied gas storage tank 10.

압축기(20)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생한 증발가스를 압축하여 엔진에 공급한다. 압축기(20)는 복수 개의 압축단(21)을 갖는 구조로 마련되어, 증발가스를 다단으로 압축하여 엔진의 요구압력에 맞출 수 있다.The compressor 20 compresses the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank 10 and supplies it to the engine. Compressor 20 is provided with a structure having a plurality of compression stages 21, it is possible to compress the evaporation gas in multiple stages to meet the required pressure of the engine.

즉 압축기(20)가 토출하는 증발가스의 압력은 엔진의 요구압력에 맞게 설정될 수 있는데, 본 실시예에서 엔진은 추진엔진(100)과 발전엔진(110) 등을 포함할 수 있으며, 추진엔진(100)은 ME-GI로서 200bar 내지 400bar 정도의 요구압력(이하 고압이라 표현)을 갖거나, X-DF로서 15bar 내지 50bar 정도의 요구압력(이하 저압이라 표현)을 가질 수 있다.That is, the pressure of the boil-off gas discharged from the compressor 20 may be set to the required pressure of the engine. In this embodiment, the engine may include the propulsion engine 100 and the power generation engine 110, and the propulsion engine (100) may have a required pressure of about 200bar to 400bar (hereinafter referred to as high pressure) as ME-GI, or may have a required pressure of about 15bar to 50bar (hereinafter referred to as low pressure) as X-DF.

반면 발전엔진(110)의 경우에는 X-DF와 유사한 요구압력을 가질 수 있고, 발전엔진(110)의 요구압력은 10bar 내외(이하 X-DF 요구압력을 포괄하여 저압이라 표현)일 수 있지만 이로 한정하는 것은 아니다.On the other hand, in the case of the power generation engine 110, it may have a required pressure similar to that of the X-DF, and the required pressure of the power generation engine 110 may be about 10 bar or less (hereinafter referred to as a low pressure encompassing the X-DF required pressure). It is not limited.

압축기(20)를 구성하는 복수 개의 압축단(21)은 하나의 구동원(모터, 샤프트 등)에 의해 가동되도록 연결될 수 있으며, 적어도 일부의 압축단(21)의 하류에는 상류로 리턴하는 라인(도시하지 않음)이 구비될 수 있고, 압축단(21)의 압축비는 언로딩 제어(무부하 운전) 등을 통해 가변될 수 있다. 또한 엔진의 종류나 압축기(20) 제조사 등에 따라 압축단(21)의 수는 다양할 수 있고, 일례로 5단 또는 6단으로 마련될 수 있다.The plurality of compression stages 21 constituting the compressor 20 may be connected to be operated by one driving source (motor, shaft, etc.), and at least a portion of the compression stage 21 downstream of the return line (illustrated) May not be provided, and the compression ratio of the compression stage 21 may be varied through unloading control (no-load operation) or the like. In addition, the number of compression stages 21 may vary depending on the type of engine or the manufacturer of the compressor 20, and may be provided in 5 or 6 stages, for example.

일례로 Burckhardt 사의 다단 압축기(20)는 5단일 수 있고, 코벨코 사의 다단 압축기(20)는 6단일 수 있다.For example, the multi-stage compressor 20 of Burckhardt may be 5 stages, and the multi-stage compressor 20 of Kobelco may be 6 stages.

이때 다단 압축기(20)는, 저압단과 고압단으로 구분할 수 있는데, 저압단과 고압단은 압축단(21)에 의해 압축되는 증발가스로 윤활유의 혼입 양상에 따라 구분할 수 있다.At this time, the multi-stage compressor 20 may be divided into a low-pressure stage and a high-pressure stage. The low-pressure stage and the high-pressure stage may be classified according to the mixing mode of the lubricating oil as boiled gas compressed by the compression stage 21.

일례로 Burckhardt 사의 5단 압축기(20)의 경우, 1-3단 압축단(21)의 경우 압축 시 증발가스 내에 윤활유가 혼입되지 않으나, 4-5단 압축단(21)의 경우 압축 시 증발가스 내에 윤활유가 혼입될 우려가 있다. 이때 위 5단 압축기(20)는 3단까지 저압단, 4-5단을 고압단으로 구분할 수 있다.For example, in the case of the 5-stage compressor 20 of Burckhardt, in the case of the 1-3-stage compression stage 21, lubricating oil is not mixed into the evaporation gas during compression, but in the case of the 4-5-stage compression stage 21, the evaporation gas during compression There is a fear that lubricant may be mixed within. At this time, the above 5 stage compressor 20 can be divided into a low pressure stage and a 4-5 stage to a high pressure stage up to 3 stages.

반면 코벨코 사의 6단 압축기(20)의 경우, 1-5단까지 압축 시 증발가스 내 윤활유 혼입이 없는 반면, 6단에서는 윤활유 혼입이 발생하게 되므로, 5단까지 저압단, 6단을 고압단으로 지칭할 수 있다.On the other hand, in the case of Kobelco's 6-stage compressor 20, there is no mixing of lubricating oil in the evaporation gas when compressed to 1-5 stages, whereas in the 6-stage, lubricating oil mixing occurs, so the low-pressure stage up to the 5th stage and the high-pressure stage are 6 It can be referred to as.

즉 압축기(20)는, 하나의 구동원에 의하여 가동되면서도 압축 시 증발가스 내 윤활유의 혼입 양상이 상이한 저압단과 고압단을 포함할 수 있으며, 고압단은 저압단과 달리 윤활유 혼입 가능성이 있거나, 저압단 대비 윤활유 혼입 가능성이 높은 압축단(21)일 수 있다.That is, the compressor 20 may include a low pressure stage and a high pressure stage, which are operated by a single driving source and have different mixing modes of the lubricating oil in the evaporation gas during compression. It may be a compression stage 21 with a high possibility of mixing of lubricant.

또한 압축기(20)의 가장 하류에 마련되는 압축단(21)은 최종단이라고 지칭될 수 있으며, 최종단 상류의 압축단(21)은 모두 중간단으로 지칭될 수 있다. 일례로 Burckhardt 사의 5단 압축기(20)에서 최종단은 5단이며, 중간단은 1-4단 중 어느 하나일 수 있다.In addition, the compression stage 21 provided at the most downstream of the compressor 20 may be referred to as a final stage, and the compression stage 21 upstream of the final stage may all be referred to as an intermediate stage. For example, in the 5-stage compressor 20 of Burckhardt, the final stage is 5 stages, and the intermediate stage may be any one of 1-4 stages.

압축기(20)의 압축단(21) 하류에는 인터쿨러(도시하지 않음)가 마련될 수 있으며, 인터쿨러는 압축단(21)에 의해 압축되면서 온도가 올라가 부피가 증가한 증발가스를 제한되지 않는 냉매를 사용해 냉각하여, 인터쿨러 하류의 압축단(21)에서의 압축 효율을 보장할 수 있다. 인터쿨러는 1단 내지 최종단 하류에 각각 마련될 수 있지만, 최종단 하류에서는 생략될 수도 있다.An intercooler (not shown) may be provided downstream of the compression stage 21 of the compressor 20, and the intercooler uses a refrigerant that does not limit the evaporation gas whose volume increases as the temperature increases as it is compressed by the compression stage 21. By cooling, it is possible to ensure the compression efficiency at the compression stage 21 downstream of the intercooler. The intercooler may be provided at each of the first stage and downstream of the final stage, but may be omitted at the downstream of the final stage.

압축기(20)의 최종단이 토출하는 증발가스의 압력은 추진엔진(100)의 요구압력에 대응될 수 있는데, 발전엔진(110)의 요구압력은 추진엔진(100)의 요구압력에 미치지 못할 수 있다. 이때 액화가스 저장탱크(10)에서 엔진까지 연결된 증발가스 공급라인(L10)은, 액화가스 저장탱크(10)에서 압축기(20)의 모든 압축단(21)을 경유하고 추진엔진(100)까지 연결되고, 또한 압축기(20)의 중간단에서 분기되어 발전엔진(110)으로 연결되도록 분기되어 있을 수 있다. The pressure of the boil-off gas discharged by the final stage of the compressor 20 may correspond to the required pressure of the propulsion engine 100, but the required pressure of the power generation engine 110 may not reach the required pressure of the propulsion engine 100. have. At this time, the liquefied gas storage tank (10) connected to the evaporation gas supply line (L10) from the liquefied gas storage tank (10) via all compression stages (21) of the compressor (20) and connected to the propulsion engine (100) It may also be branched to be branched from the middle end of the compressor 20 to be connected to the power generation engine 110.

이때 증발가스 공급라인(L10)이 발전엔진(110)으로 분기되는 지점은, 발전엔진(110)의 요구압력 및 압축단(21)의 압축비 등에 따라 달라질 수 있으며, 일례로 5단 압축기(20)에서 증발가스 공급라인(L10)은 2단 혹은 3단 압축단(21)에서 분기되어 발전엔진(110)으로 연결될 수 있다.At this time, the point at which the boil-off gas supply line (L10) branches to the power generation engine 110 may vary depending on the required pressure of the power generation engine 110 and the compression ratio of the compression stage 21, for example, a 5-stage compressor 20 In the evaporation gas supply line (L10) may be branched from the second or third stage compression stage 21 and connected to the power generation engine 110.

참고로 압축단(21)을 경유하는 증발가스 공급라인(L10)은, 엔진 외에도 별도의 수요처로 연결될 수도 있으며, 이때 별도의 수요처라 함은 가스연소장치(GCU), 보일러 등을 의미할 수 있다. 또한 압축기(20)에서 별도의 수요처로 증발가스 공급라인(L10)이 분기되는 지점은 특별히 한정되지 않으며, 발전엔진(110)으로 증발가스 공급라인(L10)이 분기된 지점을 공유할 수 있다.For reference, the boil-off gas supply line L10 via the compression stage 21 may be connected to a separate demand source in addition to the engine. At this time, the separate demand destination may mean a gas combustion device (GCU), a boiler, or the like. . In addition, the point at which the evaporation gas supply line L10 branches from the compressor 20 to a separate customer is not particularly limited, and the point at which the evaporation gas supply line L10 branches to the power generation engine 110 may be shared.

압축기(20)를 거쳐 엔진으로 연결된 증발가스 공급라인(L10)에는, 증발가스 액화라인(L20)이 분기될 수 있다. 증발가스 액화라인(L20)은 후술할 감압밸브(40)와 냉각부(50)를 경유하여 증발가스가 액화되어 액화가스 저장탱크(10)로 리턴되도록 하는 라인이다.The evaporation gas liquefaction line L20 may be branched to the evaporation gas supply line L10 connected to the engine via the compressor 20. The evaporation gas liquefaction line (L20) is a line through which the evaporation gas is liquefied and returned to the liquefied gas storage tank 10 via a pressure reducing valve 40 and a cooling unit 50, which will be described later.

증발가스 액화라인(L20)은, 압축기(20)의 1단 하류에서 적어도 두 지점의 증발가스가 감압밸브(40)와 냉각부(50)를 경유해 액화가스 저장탱크(10)로 전달되도록 할 수 있다. 일례로 도면에 나타난 바와 같이 증발가스 액화라인(L20)은, 압축기(20)의 고압단(5단) 하류 및 압축기(20)의 저압단과 고압단 사이(3단)에서 연장된 후 합류되어 감압밸브(40)와 냉각부(50)를 경유하도록 마련될 수 있다.The boil-off gas liquefaction line (L20), so that at least two points of boil-off gas from the first stage downstream of the compressor 20 is delivered to the liquefied gas storage tank 10 via the pressure reducing valve 40 and the cooling unit 50. Can be. As an example, as shown in the drawing, the evaporation gas liquefaction line (L20) extends between the high-pressure stage (5th stage) downstream of the compressor 20 and the low pressure stage and the high-pressure stage (3 stages) of the compressor 20, and then joins to reduce the pressure. It may be provided to pass through the valve 40 and the cooling unit 50.

증발가스 액화라인(L20)으로 유입되는 증발가스는, 액화가스 저장탱크(10)에서 배출되었으나 엔진 등에서 소비하지 못하고 남는 잉여분의 증발가스일 수 있다.Boil-off gas Boil-off gas flowing into the liquefaction line (L20) may be the excess boil-off gas that is discharged from the liquefied gas storage tank 10 but is not consumed by an engine or the like.

다만 후술할 감압밸브(40)에 의한 감압 시 줄-톰슨 효과를 통해 증발가스를 액화시키기 위해서는, 감압밸브(40)로 유입되는 증발가스의 압력이 충분해야 하는데, 이때 압력은 약 100bar 내외(수치는 변동될 수 있음)일 수 있다.However, in order to liquefy the boil-off gas through the Joule-Thomson effect when the pressure is reduced by the pressure-reducing valve 40 to be described later, the pressure of the boil-off gas flowing into the pressure-reducing valve 40 must be sufficient, wherein the pressure is about 100 bar or so (value May be).

추진엔진(100)이 200bar 이상의 요구압력을 갖는 ME-GI 엔진일 경우, 5단 압축기(20)에서 고압단의 토출압력은 100bar 이상이 된다. 따라서 고압단 하류에서 증발가스 액화라인(L20)으로 유입된 증발가스는 감압밸브(40)에 의해 감압되면서 액화될 수 있다.When the propulsion engine 100 is a ME-GI engine having a required pressure of 200 bar or more, the discharge pressure of the high pressure stage in the 5-stage compressor 20 is 100 bar or more. Accordingly, the boil-off gas flowing into the boil-off gas liquefaction line (L20) downstream of the high-pressure stage can be liquefied while being depressurized by the pressure reducing valve (40).

다만 5단 압축기(20)에서 저압단은 증발가스를 100bar 미만으로 가압할 수 있어서, 저압단과 고압단 사이에서 증발가스 액화라인(L20)으로 유입된 증발가스는 감압밸브(40)만으론 액화가 충분하지 못할 수 있다. 따라서 이 경우에는 냉각부(50)에 의한 냉각을 추가하여 액화 효율을 확보할 수 있다.However, in the 5-stage compressor 20, the low-pressure stage can pressurize the evaporation gas to less than 100 bar, so that the evaporation gas flowing into the evaporation gas liquefaction line (L20) between the low-pressure stage and the high-pressure stage is sufficiently liquefied using only the pressure reducing valve (40). You may not be able to. Therefore, in this case, it is possible to secure liquefaction efficiency by adding cooling by the cooling unit 50.

위와 같은 2가지 방식의 액화는 엔진의 가동 상태, 선박의 운항 상태, 환경조건 등에 따라 선택적으로 이루어질 수 있으며, 이에 대해서는 이하에서 자세히 설명한다.The two types of liquefaction as described above can be selectively performed according to the operating state of the engine, the operating state of the ship, and environmental conditions, which will be described in detail below.

다만 추진엔진(100)이 앞서 설명한 것과 달리 100bar 이하의 요구압력을 갖는 X-DF 엔진일 경우, 압축기(20) 최종단의 토출압력이 추진엔진(100)의 요구압력으로 제한된다면, 압축단(21)에 의해 압축된 증발가스는 감압과 냉각을 모두 경유해야만 액화가 제대로 이루어질 수 있다는 문제가 발생한다.However, if the propulsion engine 100 is an X-DF engine having a required pressure of 100 bar or less, as described above, if the discharge pressure at the final stage of the compressor 20 is limited to the required pressure of the propulsion engine 100, the compression stage ( The evaporated gas compressed by 21) has a problem that liquefaction can be properly performed only through both decompression and cooling.

따라서 본 실시예는, 추진엔진(100)이 100bar 미만의 요구압력을 갖는 경우에, 감압과 냉각을 통한 증발가스 액화 외에 감압만으로도 증발가스 액화가 가능할 수 있도록, 압축기(20)의 최종 토출압력이 조절되도록 할 수 있다.Therefore, in the present exemplary embodiment, when the propulsion engine 100 has a required pressure of less than 100 bar, the final discharge pressure of the compressor 20 can be liquefied only by decompression and in addition to liquefaction of evaporation gas through decompression and cooling. Can be adjusted.

즉 압축기(20)는, 추진엔진(100)의 요구압력이 줄-톰슨 효과에 의한 액화를 구현하기에 부족한 100bar 미만일 경우를 대비하고자, 최종단의 토출압력이 엔진의 요구압력을 초과할 수 있도록 마련될 수 있다.That is, the compressor 20, in order to prepare for the case where the required pressure of the propulsion engine 100 is less than 100 bar which is insufficient to implement liquefaction by the Joule-Thomson effect, so that the discharge pressure at the final stage may exceed the required pressure of the engine Can be prepared.

물론 이외에, 저압엔진을 추진엔진(100)으로 사용할 경우 다단의 압축기(20)가 적어도 2개로 구비되어, 상류의 압축기(20)는 추진엔진(100)의 요구압력에 맞춰 증발가스를 압축하며, 하류의 압축기(20)는 액화를 위한 추가 압축을 구현하도록 하는 것도 가능하다.Of course, in addition to using a low pressure engine as the propulsion engine 100, at least two multi-stage compressors 20 are provided, and the upstream compressor 20 compresses evaporation gas in accordance with the required pressure of the propulsion engine 100, It is also possible for the downstream compressor 20 to implement additional compression for liquefaction.

또한 압축기(20)는, 압축비의 조절이 가능한 타입으로 구비됨으로써, 최종단의 토출압력이 엔진의 요구압력에 대응되도록 조절될 수 있다. 구체적으로 압축기(20)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생한 증발가스를 엔진에서 모두 소비할 수 있는 상태(선박의 고속 항해 시)일 때 최종단의 토출압력을 100bar 이하로 낮춰 엔진의 요구압력에 맞출 수 있다.In addition, the compressor 20 is provided with a type capable of adjusting the compression ratio, so that the discharge pressure at the final stage can be adjusted to correspond to the required pressure of the engine. In detail, the compressor 20 lowers the discharge pressure of the final stage to 100 bar or less when the engine can consume all of the evaporated gas generated from the liquefied gas storage tank 10 (when the ship is sailed at high speed) and requires the engine. Can be pressured.

반면 잉여 증발가스가 발생하여 증발가스 액화가 필요한 경우 압축기(20)는, 최종단의 토출압력을 100bar 이상으로 높여서 감압에 의한 액화를 가능케 할 수 있다. 다만 추진엔진(100)의 요구압력을 초과하는 증발가스가 추진엔진(100)에 유입되지 않도록, 압축기(20)와 엔진 사이에는 압력조절밸브(101)가 마련될 수 있다.On the other hand, if excess evaporation gas is generated and evaporation gas is required to be liquefied, the compressor 20 may increase the discharge pressure of the final stage to 100 bar or more to enable liquefaction by decompression. However, a pressure control valve 101 may be provided between the compressor 20 and the engine so that boil-off gas exceeding the required pressure of the propulsion engine 100 does not flow into the propulsion engine 100.

압력조절밸브(101)는, 압축기(20)에서 토출된 증발가스의 압력을 엔진(추진엔진(100)과 발전엔진(110) 등)의 요구압력에 맞게 감압시키는 밸브일 수 있다. 참고로 도면 내에서 압력조절밸브(101)로 표시하지 않았으나 엔진 상류에 표시되어 있는 밸브는, 유량과 압력을 미세 조절하는 가스밸브트레인(Gas valve train) 또는 가스밸브유닛(Gas valve unit)을 나타낼 수 있다.The pressure regulating valve 101 may be a valve that reduces the pressure of the boil-off gas discharged from the compressor 20 to meet the required pressure of the engine (the propulsion engine 100 and the power generation engine 110, etc.). For reference, a valve not shown as a pressure regulating valve 101 in the drawing, but displayed on the upstream of the engine, indicates a gas valve train or gas valve unit that finely regulates the flow rate and pressure. Can be.

즉 본 실시예의 압축기(20)는, 추진엔진(100)이 ME-GI일 경우엔 추진엔진(100)의 요구압력에 맞게 증발가스를 압축하여 추진엔진(100)에 공급하되, 잉여 증발가스는 저압단과 고압단 사이(100bar 미만의 중간단 하류)에서 분기되어 감압&냉각으로 액화되거나 또는 고압단 하류에서 분기되어 감압으로 액화될 수 있다. That is, the compressor 20 of the present embodiment, when the propulsion engine 100 is ME-GI, compresses the evaporation gas according to the required pressure of the propulsion engine 100 and supplies it to the propulsion engine 100, but the excess evaporation gas is It may be branched between the low pressure stage and the high pressure stage (downstream of the intermediate stage below 100 bar) to be liquefied by reduced pressure & cooling, or branched downstream of the high pressure stage and liquefied under reduced pressure.

반면 추진엔진(100)이 X-DF일 경우 압축기(20)는, 추진엔진(100)의 요구압력 이상으로 증발가스를 압축하여 감압만으로(이하 본 명세서에서 감압만이라는 표현은 감압과 냉매 냉각 중에서 감압만인 것을 의미한다.) 충분히 액화될 수 있도록 하며, 엔진 상류의 압력조절밸브(101)가 증발가스의 압력을 엔진의 요구압력으로 낮춰줄 수 있다.On the other hand, when the propulsion engine 100 is X-DF, the compressor 20 compresses the evaporation gas above the required pressure of the propulsion engine 100, and uses only decompression (hereinafter referred to as decompression only in terms of decompression and refrigerant cooling). It means only decompression.) It can be sufficiently liquefied, and the pressure regulating valve 101 upstream of the engine can lower the pressure of the evaporated gas to the required pressure of the engine.

다만 추진엔진(100)이 X-DF일 때 감압에 더하여 냉각을 함께 활용하여 증발가스를 액화하고자 하는 경우(선박이 정박 중일 때 등), 압축기(20)는 추진엔진(100)의 요구압력에 맞게 증발가스를 압축하여 엔진에 공급할 수 있고, 잉여 증발가스는 감압만으로는 충분히 액화되지 못하더라도 냉매 냉각을 통해 액화될 수 있다.However, when the propulsion engine 100 is an X-DF and wants to liquefy the boil-off gas by using cooling in addition to decompression (when the ship is moored, etc.), the compressor 20 is at the required pressure of the propulsion engine 100. The boil-off gas can be compressed and supplied to the engine, and the excess boil-off gas can be liquefied through cooling of the refrigerant even if it is not sufficiently liquefied by decompression alone.

이와 같이 압축기(20)는 추진엔진(100)이 ME-GI일 경우엔 추진엔진(100)의 요구압력에 맞게 최종단에서 증발가스를 토출하게 되며, 추진엔진(100)이 X-DF일 경우엔 추진엔진(100)의 요구압력을 초과하도록 최종단에서 증발가스를 토출할 수 있어서, 추진엔진(100)의 타입과 무관하게 잉여 증발가스의 안정적인 액화를 보장할 수 있다.In this way, the compressor 20 discharges the evaporation gas at the final stage according to the required pressure of the propulsion engine 100 when the propulsion engine 100 is ME-GI, and when the propulsion engine 100 is X-DF The evaporation gas can be discharged at the final stage so as to exceed the required pressure of the yen propulsion engine 100, thereby ensuring stable liquefaction of excess evaporation gas regardless of the type of propulsion engine 100.

증발가스 열교환기(30)는, 압축기(20)의 적어도 1단에 의해 압축되어 증발가스 액화라인(L20)으로 유입된 증발가스를, 압축기(20)로 유입되는 증발가스로 냉각한다. 증발가스 열교환기(30)는 액화되어야 하는 잉여 증발가스를 예냉하는 구성일 수 있다.The evaporation gas heat exchanger 30 cools the evaporation gas compressed by at least one stage of the compressor 20 and introduced into the evaporation gas liquefaction line L20 with the evaporation gas flowing into the compressor 20. The boil-off gas heat exchanger 30 may be configured to precool excess boil-off gas to be liquefied.

일례로 증발가스 열교환기(30)는, 압축기(20)의 저압단과 고압단 사이에서 분기되는 증발가스를 압축기(20)로 유입되는 증발가스로 냉각하거나, 압축기(20)의 최종단 하류에서 분기되는 증발가스를 압축기(20)로 유입되는 증발가스로 냉각할 수 있다.For example, the boil-off gas heat exchanger 30 cools the boil-off gas branching between the low and high-pressure stages of the compressor 20 with boil-off gas flowing into the compressor 20, or branches downstream from the final stage of the compressor 20. The boil-off gas can be cooled by the boil-off gas flowing into the compressor 20.

다만 압축기(20)로 유입되는 증발가스는 증발가스 열교환기(30)에서 가열되기 때문에 압축비를 떨어뜨릴 우려가 있는 바, 잉여 증발가스의 유량이 너무 많을 경우 등에서, 증발가스는 증발가스 공급라인(L10)에서 분기되었다가 증발가스 열교환기(30)를 우회해 증발가스 공급라인(L10)에 다시 합류하는 증발가스 우회라인(L30)을 통해, 증발가스 열교환기(30)를 우회한 뒤 압축기(20)로 유입될 수 있다.However, since the boil-off gas flowing into the compressor 20 is heated in the boil-off gas heat exchanger 30, there is a fear that the compression ratio may drop, and when the flow rate of the excess boil-off gas is too large, the boil-off gas is a boil-off gas supply line ( After bypassing the evaporation gas heat exchanger (30) and bypassing the evaporation gas heat exchanger (30) through the evaporation gas bypass line (L30) to rejoin the evaporation gas supply line (L10), the compressor ( 20).

감압밸브(40)는, 압축기(20)의 적어도 1단(일례로 적어도 저압단)에 의해 압축된 증발가스 중 적어도 일부를 감압한다. 이때 적어도 일부라 함은 액화가스 저장탱크(10)에서 배출된 증발가스 중 잉여분을 의미한다.The pressure reducing valve 40 depressurizes at least a portion of the evaporated gas compressed by at least one stage (eg, at least a low pressure stage) of the compressor 20. At this time, at least part means the surplus of the evaporated gas discharged from the liquefied gas storage tank 10.

감압밸브(40)는 줄-톰슨 밸브일 수 있으며, 일정 압력 이상으로 압축기(20)에 의해 압축된 후 증발가스 열교환기(30)에서 예냉된 증발가스를 감압하면서 줄-톰슨 효과를 통해 증발가스의 적어도 일부를 액화시킬 수 있다.The pressure reducing valve 40 may be a Joule-Thomson valve, and after being compressed by the compressor 20 at a predetermined pressure or more, the boil-off gas pre-cooled in the boil-off heat exchanger 30 is decompressed, and boil-off gas is obtained through the Joule-Thomson effect. It can liquefy at least a part of.

즉 압축기(20)에 의해 압축된 증발가스 중 적어도 일부의 증발가스(잉여 증발가스)가 감압밸브(40)로 유입되며, 감압밸브(40)에서 적어도 일부의 증발가스가 감압에 의해 액화되므로, 감압밸브(40)에 의한 액화는 부분 재액화 시스템으로 지칭될 수 있다.That is, since at least a part of the boil-off gas (surplus boil-off gas) among the boil-off gas compressed by the compressor 20 flows into the pressure-reducing valve 40, at least a part of the boil-off gas in the pressure-reducing valve 40 is liquefied by the reduced pressure, Liquefaction by the pressure reducing valve 40 may be referred to as a partial reliquefaction system.

감압밸브(40)는 증발가스 액화라인(L20)에서 압축단(21) 하류에 마련되는데, 앞서 설명한 바와 같이 증발가스 액화라인(L20)에는 압축기(20)의 저압단과 고압단 사이 또는 고압단(최종단) 하류의 증발가스가 유입된다.The pressure reducing valve 40 is provided downstream of the compression stage 21 in the evaporation gas liquefaction line (L20), as described above, the evaporation gas liquefaction line (L20) between the low and high pressure stages of the compressor 20 or the high pressure stage ( Final stage) Downstream evaporation gas is introduced.

감압밸브(40)에 의한 감압 시 줄-톰슨 효과를 통한 액화를 구현하기 위해서는 감압밸브(40)로 유입되는 증발가스의 압력이 100bar 이상인 것이 바람직하다. 따라서 고압단 하류의 증발가스가 증발가스 액화라인(L20)을 통해 감압밸브(40)로 유입되는 경우 감압에 의한 액화가 구현될 수 있다.In order to implement liquefaction through the Joule-Thomson effect when reducing pressure by the pressure reducing valve 40, it is preferable that the pressure of the evaporation gas flowing into the pressure reducing valve 40 is 100 bar or more. Therefore, when the evaporation gas downstream of the high pressure stage flows into the pressure reduction valve 40 through the evaporation gas liquefaction line L20, liquefaction by pressure reduction can be implemented.

반면 저압단과 고압단 사이의 증발가스가 감압밸브(40)로 유입되는 경우, 감압하더라도 감압 정도가 크지 않기 때문에 온도 하강이 충분하지 못하여 액화가 이루어지지 못할 수 있다. 그러나 본 실시예는 이러한 경우에도 액화가 가능할 수 있도록 별도의 냉매로 증발가스를 냉각해 액화하는 냉각부(50)를 구비할 수 있다.On the other hand, when the evaporation gas between the low-pressure stage and the high-pressure stage flows into the pressure-reducing valve 40, even if the pressure is reduced, the degree of decompression is not great, so the temperature drop is not sufficient and liquefaction may not be achieved. However, the present embodiment may include a cooling unit 50 that cools and liquefies the evaporation gas with a separate refrigerant so that liquefaction is possible even in this case.

고압단 하류에서의 증발가스에는 윤활유가 혼입될 수 있어, 감압만으로 액화가 가능하긴 하나 액화가스 저장탱크(10)로 리턴될 때 내부의 액화가스 품질을 떨어뜨릴 우려가 있다. 따라서 윤활유 혼입 가능성이 없는 고압단 상류(저압단)에서의 증발가스를 액화해 리턴하는 구성이 필요하다.Since lubricating oil may be mixed in the evaporation gas downstream of the high pressure stage, liquefaction is possible only by depressurization, but there is a fear of deteriorating the quality of the liquefied gas when returned to the liquefied gas storage tank 10. Therefore, there is a need for a configuration that liquefies and returns the boil-off gas at a high pressure stage upstream (low pressure stage) where there is no possibility of mixing of lubricant.

그러나 앞서 설명한 것처럼 저압단에서의 증발가스는 감압에 의한 액화를 구현하기에 충분한 압력(일례로 100bar 이상)에 미치지 못할 우려가 있으므로, 이를 해소하고자 본 발명은 저압단에서의 증발가스를 액화할 경우, 부분 재액화 시스템인 감압에 완전 재액화 시스템인 냉매 열교환을 더한 하이브리드 재액화 시스템을 구비할 수 있다.However, as described above, since the evaporation gas at the low pressure stage may not reach a pressure sufficient to implement liquefaction by decompression (for example, 100 bar or more), the present invention is intended to solve this when liquefying the evaporation gas at the low pressure stage , A hybrid re-liquefaction system may be provided in which a partial re-liquefaction system is reduced in pressure and a full re-liquefaction system of refrigerant heat exchange is added.

다만 윤활유 혼입을 방지해야 하는 필요성에 따라 감압에 의한 액화 또는 감압 및 냉매 냉각에 의한 액화가 선택되는 것은, 도면에 나타난 것과 같은 5단 압축기(20)(감압을 통한 액화에 충분한 압력에 도달하는 지점(4단 이후)이 윤활유의 혼입 양상이 달라지는 지점(3단과 4단 사이)보다 상류)인 경우일 수 있다.However, depending on the need to prevent lubricating oil mixing, liquefaction by depressurization or liquefaction by decompression and refrigerant cooling is selected, as shown in the drawing, a five-stage compressor 20 (the point where sufficient pressure is reached for liquefaction through decompression) This may be the case (after the fourth stage) is a point where the mixing mode of the lubricant is different (upstream from the third and fourth stages).

참고로 앞서 언급한 6단 압축기(20)의 경우 감압을 통한 액화에 충분한 압력에 도달하는 지점(5단 이후)이 윤활유의 혼입 양상이 달라지는 지점(5단 이후)과 동일한 경우로서, 증발가스 액화 시 감압을 기본으로 하되, 윤활유 혼입 방지 필요성과는 무관하게 그 외의 변수(엔진 가동 상태, 증발가스 유량 등)에 따라 냉각부(50)의 사용 여부가 달라질 수 있음을 알려둔다.For reference, in the case of the above-mentioned six-stage compressor 20, the point at which a sufficient pressure for liquefaction through decompression is reached (after the fifth stage) is the same as the point at which the mixing mode of the lubricant changes (after the fifth stage), liquefied evaporation gas It is based on the reduced pressure, but it is noted that whether or not the cooling unit 50 is used may vary depending on other variables (engine operation state, evaporation gas flow rate, etc.) regardless of the need to prevent lubricant mixing.

냉각부(50)는, 증발가스의 흐름을 기준으로 감압밸브(40)와 직렬로 마련된다. 냉각부(50)는 도면에 나타난 것과 같이 증발가스 액화라인(L20) 상에서 감압밸브(40)의 상류에 마련될 수 있지만 그 반대도 가능하며, 증발가스 열교환기(30)의 하류에 마련될 수 있다.The cooling unit 50 is provided in series with the pressure reducing valve 40 based on the flow of the evaporated gas. The cooling unit 50 may be provided upstream of the pressure reducing valve 40 on the liquefied gas liquefaction line L20 as shown in the drawing, but vice versa, and may be provided downstream of the evaporated gas heat exchanger 30. have.

본 발명의 냉각부(50)는, 증발가스 열교환기(30)를 통해 잉여 증발가스가 1차 프리쿨링된 것을 냉각시키게 되기 때문에, 냉각부(50)만 단독으로 사용하여 증발가스를 액화시키는 기존 시스템 대비 냉각부(50)의 부하(capacity)를 크게 줄일 수 있다. 따라서 본 발명은 냉각부(50) 등의 장비 비용과 운용비용 등이 크게 절감되는 효과를 갖는다.Since the cooling unit 50 of the present invention cools the excess pre-cooled gas through the evaporating gas heat exchanger 30, the cooling unit 50 is used alone to liquefy the evaporating gas. It is possible to significantly reduce the load (capacity) of the cooling unit 50 compared to the system. Therefore, the present invention has the effect of significantly reducing equipment costs and operating costs, such as the cooling unit 50.

또한 후술하겠으나, 본 발명의 냉각부(50)로 유입되는 증발가스는 증발가스 열교환기(30)로 프리쿨링되기 때문에, 냉매 사이클에서 냉매 자체의 프리쿨링을 위한 중탄화수소를 최소화할 수 있어, 이러한 개선을 통한 비용 절감 효과도 거둘 수 있다.Also, as will be described later, since the boil-off gas flowing into the cooling unit 50 of the present invention is pre-cooled by the boil-off gas heat exchanger 30, it is possible to minimize heavy hydrocarbons for pre-cooling of the coolant itself in the coolant cycle. Cost reduction through improvement can also be achieved.

또한 냉각부(50)는, 증발가스를 냉매로 냉각한다. 즉 냉각부(50)는 감압에 의한 줄-톰슨 효과를 통하여 부분적인 액화를 구현하는 감압밸브(40)와 달리, 충분한 저온 및 유량을 갖는 냉매를 이용해 증발가스를 비등점 이하로 냉각해 완전한 액화를 구현할 수 있는 구성이다.In addition, the cooling unit 50 cools the evaporation gas with a refrigerant. That is, unlike the decompression valve 40 that realizes partial liquefaction through the Joule-Thomson effect by decompression, the cooling unit 50 cools the evaporation gas to a boiling point or lower using a refrigerant having a sufficient low temperature and flow rate to achieve complete liquefaction. It is a configuration that can be implemented.

이때 냉각부(50)가 사용하는 냉매는, 질소 또는 혼합냉매(Mixed refrigerant)일 수 있다. 여기서 혼합냉매라 함은 LNG를 처리하는 기술분야에서 통용되는 의미에 따를 때, 분자당 탄소수가 상이한 탄화수소들(메탄, 에탄, 프로판, 부탄 등)이 일정 비율로 혼합된 냉매를 의미한다.At this time, the refrigerant used by the cooling unit 50 may be nitrogen or a mixed refrigerant. Here, the mixed refrigerant means a refrigerant in which hydrocarbons (methane, ethane, propane, butane, etc.) having different carbon numbers per molecule are mixed in a certain ratio according to the commonly used in the field of processing LNG.

구체적으로 혼합냉매는 분자당 탄소수가 2 이하인 경탄화수소(메탄, 에탄)와 분자당 탄소수가 3 이상인 중탄화수소(프로판, 부탄 등), 그리고 일부의 질소가 혼합된 냉매를 의미한다.Specifically, the mixed refrigerant means a refrigerant in which light hydrocarbons (methane, ethane) having 2 or less carbon atoms per molecule, heavy hydrocarbons (propane, butane, etc.) having 3 or more carbon atoms per molecule, and some nitrogen are mixed.

또한 혼합냉매를 사용하는 경우에는 혼합냉매 간 열교환을 사용하게 되는데, 혼합냉매에서 경탄화수소의 비등점은 중탄화수소의 비등점보다 낮으므로, 혼합냉매는 부분적으로 기액 혼합 상태가 발생할 수 있다.In addition, when a mixed refrigerant is used, heat exchange between mixed refrigerants is used. Since the boiling point of light hydrocarbons in the mixed refrigerant is lower than that of heavy hydrocarbons, the mixed refrigerant may partially generate gas-liquid mixing.

따라서 일반적인 혼합냉매를 사용하는 기존 냉매 시스템들은, 혼합냉매에서 기상과 액상을 분리하여 별도로 유동시키다가 서로 열교환/혼합되도록 하는 구성을 구비하게 된다.Therefore, the existing refrigerant systems using a common mixed refrigerant have a configuration that separates the gas phase and the liquid phase from the mixed refrigerant and separately flows them to exchange heat with each other.

그런데 본 실시예의 경우에는, 냉각부(50)가 냉매로서 혼합냉매를 사용하면서도, 분자당 탄소수가 낮은 경탄화수소가 주성분인 혼합냉매를 사용할 수 있다. 즉 본 실시예의 혼합냉매는, 분자당 탄소수가 2 이하인 경탄화수소 및 분자당 탄소수가 3 이상인 중탄화수소가 혼합된 혼합냉매이면서도, 경탄화수소의 비율이 중탄화수소 대비 상대적으로 많아 주성분을 이룰 수 있다.However, in the case of the present embodiment, while the cooling unit 50 uses a mixed refrigerant as a refrigerant, a mixed refrigerant containing light hydrocarbons having a low carbon number per molecule may be used. That is, the mixed refrigerant of this embodiment is a mixed refrigerant in which light hydrocarbons having 2 or less carbon atoms per molecule and heavy hydrocarbons having 3 or more carbon atoms per molecule are mixed refrigerants, but the ratio of light hydrocarbons is relatively large compared to that of heavy hydrocarbons, and thus the main component can be achieved.

또는 본 실시예의 혼합냉매는, 분자당 탄소수가 2 이하인 경탄화수소를 포함하되 분자당 탄소수가 3 이상인 중탄화수소는 생략된 혼합냉매일 수 있다.Alternatively, the mixed refrigerant of the present embodiment may include a mixed hydrocarbon having 2 or less carbon atoms per molecule, but a heavy hydrocarbon having 3 or more carbon atoms per molecule may be omitted.

비등점이 높은 중탄화수소가 충분한 비율로 포함되는 종래 혼합냉매의 경우, 초기 가동 시(초기 냉매 쿨링(pre-cooling) 시) 중탄화수소가 액화된 뒤, 혼합냉매 간 열교환 과정에서 액상 중탄화수소가 경탄화수소를 냉각시켜서, 냉매가 전체적으로 충분한 열량을 흡수할 수 있는 상태가 되도록 하는 것이 일반적이다.In the case of a conventional mixed refrigerant in which a heavy hydrocarbon having a high boiling point is included in a sufficient ratio, the liquid hydrocarbon is liquefied during the heat exchange process between the mixed refrigerants after the initial operation (at the time of initial refrigerant pre-cooling) and after the liquefied heavy hydrocarbon. It is common to cool the refrigerant so that the refrigerant can absorb a sufficient amount of heat as a whole.

그런데 비등점이 낮아 액화가 쉽지 않은 경탄화수소를 주성분으로 포함하는 본 발명의 혼합냉매의 경우, 액화되는 중탄화수소가 (거의) 없기 때문에, 초기 가동 시 액상 중탄화수소를 활용한 냉매의 프리쿨링이 충분하지 못한 문제가 있다. However, in the case of the mixed refrigerant of the present invention containing light hydrocarbons, which are not easy to liquefy because of their low boiling point, since there is no (almost) heavy hydrocarbons to be liquefied, precooling of the refrigerant using liquid medium hydrocarbons during initial operation is insufficient. There is an unsuccessful problem.

물론 본 발명은 앞서 언급한 바와 같이 냉각부(50)로 유입되는 증발가스가 증발가스 열교환기(30)에서 프리쿨링되도록 한다는 점 또는 증발가스를 냉매의 프리쿨링에 활용한다는 점에서 이러한 문제를 극복하였는데, 다만 증발가스를 이용한 프리쿨링에 대해서는 이하 다른 실시예에서 자세히 서술한다.Of course, the present invention overcomes this problem in that the boil-off gas flowing into the cooling unit 50 is precooled in the boil-off gas heat exchanger 30 or the boil-off gas is used for precooling of the refrigerant as mentioned above. However, the precooling using evaporation gas will be described in detail in other examples below.

냉각부(50)는 냉각기(51), 냉매 압축기(52), 냉매 쿨러(53), 냉매 밸브(54), 냉매 탱크(55)를 포함하며, 냉매 순환라인(L50)이 위 구성들을 직렬로 연결하면서 냉매가 순환하는 폐루프를 구성한다.Cooling unit 50 includes a cooler 51, a refrigerant compressor 52, a refrigerant cooler 53, a refrigerant valve 54, a refrigerant tank 55, the refrigerant circulation line (L50) the above components in series It forms a closed loop through which the refrigerant circulates while connecting.

냉각기(51)는, 증발가스 액화라인(L20)을 통해 증발가스 열교환기(30)를 거쳐 감압밸브(40)로 전달되기 직전의 증발가스를, 냉매와 서로 열교환시켜 냉각한다. 이때 냉각기(51)를 통한 증발가스 냉각은, 냉각기(51) 하류에서 감압에 의한 온도의 추가 하강이 있음을 고려할 때, 증발가스의 비등점 이상의 온도로 이루어질 수도 있다.The cooler 51 cools the boil-off gas immediately before being transferred to the pressure-reducing valve 40 via the boil-off gas heat exchanger 30 through the boil-off gas liquefaction line L20, and cools it by heat exchange with the refrigerant. In this case, the cooling of the evaporation gas through the cooler 51 may be performed at a temperature equal to or higher than the boiling point of the evaporation gas, considering that there is an additional drop in temperature due to reduced pressure downstream of the cooler 51.

또한 냉각기(51)는, 증발가스가 유동하는 스트림과 냉매가 유동하는 스트림을 포함하되, 냉매가 유동하는 스트림을 둘 이상 구비할 수 있다. 구체적으로 냉각기(51)는 냉매 밸브(54)에 의한 감압 전 냉매와 냉매 밸브(54)에 의한 감압 후 냉매 그리고 증발가스가 독립적으로 유동하는 적어도 3개의 스트림을 갖는 구조로 마련된다.In addition, the cooler 51 may include a stream through which evaporation gas flows and a stream through which refrigerant flows, and may include two or more streams through which refrigerant flows. Specifically, the cooler 51 is provided in a structure having at least three streams in which the refrigerant before decompression by the refrigerant valve 54, the refrigerant after decompression by the refrigerant valve 54, and the evaporation gas flow independently.

따라서 냉각기(51)는 증발가스와 냉매 간의 열교환에 더하여, 앞서 설명한 혼합냉매들 간의 열교환을 구현하는 구성일 수 있다. 참고로 증발가스를 주도적으로 냉각하는 냉매는, 냉매 밸브(54)에 의한 감압 후 냉각기(51)로 유입된 냉매일 수 있다.Therefore, the cooler 51 may be configured to implement heat exchange between the mixed refrigerants described above in addition to heat exchange between the evaporation gas and the refrigerant. For reference, the refrigerant that cools the evaporation gas proactively may be refrigerant introduced into the cooler 51 after depressurization by the refrigerant valve 54.

냉각기(51)는 상기의 스트림을 구비할 수 있는 어떠한 구조도 모두 가능하며, 더 나아가 증발가스-냉매 열교환과 냉매-냉매 열교환이 하나로 통합되어 있을 수 있고, 반면 분리 마련될 수도 있다.The cooler 51 may be any structure capable of having the above-described stream, and furthermore, the evaporative gas-refrigerant heat exchanger and the refrigerant-refrigerant heat exchanger may be integrated into one, while being provided separately.

냉매 압축기(52)는, 냉매를 압축한다. 냉매 압축기(52)는 증발가스를 압축하는 압축기(20)와 동일/유사하게 다단으로 마련될 수 있고, 압축방식(원심형, 왕복동형, 스크류형 등)은 제한되지 않는다.The refrigerant compressor 52 compresses the refrigerant. The refrigerant compressor 52 may be provided in the same/similar multiple stages as the compressor 20 for compressing the boil-off gas, and the compression method (centrifugal, reciprocating, screw-type, etc.) is not limited.

냉매 압축기(52)의 압축 압력은 4 내지 30bar일 수 있지만 이로 한정하는 것은 아니다. 또한 냉매 압축기(52)에 의해 냉매가 압축된 후 냉매 밸브(54)에 의해 감압되더라도, 본 발명의 혼합냉매는 경탄화수소가 주성분인 관계로, 냉매가 순환 과정에서 액화가 일어나지 않을 수 있다.The compression pressure of the refrigerant compressor 52 may be 4 to 30 bar, but is not limited thereto. Further, even if the refrigerant is compressed by the refrigerant compressor 52 and then depressurized by the refrigerant valve 54, the mixed refrigerant of the present invention may not liquefy in the circulation process because the light hydrocarbon is a main component.

냉매 쿨러(53)는, 압축된 냉매를 쿨링한다. 냉매 쿨러(53)는 제한되지 않는 다양한 방법을 이용하여 냉매 압축기(52)에 의해 압축되면서 온도가 상승한 냉매를 냉각할 수 있다. 이하 다른 실시예에서 설명하겠지만, 본 실시예의 도면과 달리 냉매 쿨러(53)는 증발가스를 이용해 냉매를 쿨링할 수도 있다.The refrigerant cooler 53 cools the compressed refrigerant. The refrigerant cooler 53 may cool the refrigerant whose temperature has increased while being compressed by the refrigerant compressor 52 using various methods that are not limited. As described in other embodiments below, unlike the drawings of the present embodiment, the refrigerant cooler 53 may cool the refrigerant using evaporation gas.

냉매 밸브(54)는, 냉각된 냉매를 감압한다. 이때 냉매 밸브(54)는, 냉매 순환라인(L50) 상에서 냉매의 흐름을 기준으로 냉각기(51)의 상류 및 하류에 위치할 수 있다. 즉 냉각기(51)에서 배출된 냉매가 냉매 밸브(54)를 경유한 뒤 다시 냉각기(51)로 유입될 수 있다.The refrigerant valve 54 depressurizes the cooled refrigerant. At this time, the refrigerant valve 54 may be located upstream and downstream of the cooler 51 based on the flow of the refrigerant on the refrigerant circulation line L50. That is, the refrigerant discharged from the cooler 51 may flow back into the cooler 51 after passing through the refrigerant valve 54.

냉매 순환라인(L50)은, 냉매 압축기(52), 냉매 쿨러(53), 냉매 밸브(54), 냉각기(51), 냉매 압축기(52)를 순차적으로 직렬 연결하며 폐루프를 이룰 수 있는데, 앞서 설명한 바와 같이 냉각기(51)는 냉매가 흐르는 적어도 2개의 스트림을 갖는다.Refrigerant circulation line (L50), the refrigerant compressor 52, the refrigerant cooler 53, the refrigerant valve 54, the cooler 51, the refrigerant compressor 52 sequentially connected in series can form a closed loop. As described, the cooler 51 has at least two streams through which refrigerant flows.

따라서 냉매 순환라인(L50)은, 냉매 압축기(52), 냉매 쿨러(53), 냉각기(51)의 제1 스트림(냉매 밸브(54)에 의한 감압 전 냉매), 냉매 밸브(54), 냉각기(51)의 제2 스트림(냉매 밸브(54)에 의한 감압 후 냉매), 냉매 압축기(52)를 순차적으로 직렬 연결할 수 있다.Therefore, the refrigerant circulation line (L50), the refrigerant compressor 52, the refrigerant cooler 53, the first stream of the cooler 51 (refrigerant before decompression by the refrigerant valve 54), the refrigerant valve 54, the cooler ( The second stream of 51 (refrigerant after decompression by the refrigerant valve 54) and the refrigerant compressor 52 may be sequentially connected in series.

냉매 밸브(54)로 유입되기 전인 냉각기(51)의 제1 스트림은, 냉매 밸브(54)를 거친 후인 냉각기(51)의 제2 스트림 대비 온도가 높을 수 있으므로, 제1 스트림의 냉매는 제2 스트림의 냉매에 의해 냉각될 수 있으며, 제2 스트림의 냉매는 증발가스의 냉각을 구현할 수 있다.Since the first stream of the cooler 51 before entering the refrigerant valve 54 may have a higher temperature than the second stream of the cooler 51 after passing through the refrigerant valve 54, the refrigerant in the first stream is the second stream. The refrigerant in the stream may be cooled, and the refrigerant in the second stream may implement cooling of the evaporation gas.

냉매 탱크(55)는, 냉매를 임시로 저장한다. 냉매 탱크(55)는 냉매 순환라인(L50) 상에서 냉매의 순환 유량과 순환 압력 등을 조절/완충하기 위해 마련될 수 있다.The refrigerant tank 55 temporarily stores refrigerant. The refrigerant tank 55 may be provided on the refrigerant circulation line L50 to adjust/buffer the circulation flow rate and circulation pressure of the refrigerant.

냉매 탱크(55)는 냉매 보충을 위해서도 사용될 수 있으며, 냉매에 포함된 경탄화수소들의 비율 유지를 위해, 탄화수소의 보충이 냉매 탱크(55)를 통해 이루어질 수 있다. The refrigerant tank 55 may also be used for replenishing the refrigerant, and in order to maintain the ratio of light hydrocarbons contained in the refrigerant, replenishment of the hydrocarbon may be performed through the refrigerant tank 55.

물론 앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 냉매는 혼합냉매이면서도 경탄화수소가 주성분일 수 있으므로, 중탄화수소를 보충하는 설비는 축소 또는 생략될 수 있다. 참고로 혼합냉매에 포함되는 질소의 경우 선박에 기본적으로 마련되는 질소 생성기(N2 generator)를 보충 설비로서 사용할 수 있다.Of course, as described above, since the refrigerant of the present invention is a mixed refrigerant, light hydrocarbons may be a main component, and thus a facility for replenishing heavy hydrocarbons may be reduced or omitted. For reference, in the case of nitrogen included in the mixed refrigerant, a nitrogen generator (N2 generator) basically provided on the ship may be used as a supplementary facility.

본 실시예는 증발가스 액화라인(L20)에 냉각부(50)와 감압밸브(40)가 직렬로 마련되는데, 앞서 설명한 바와 같이 감압만으로 액화하는 경우를 구현하기 위해, 증발가스 액화라인(L20)에는 증발가스가 냉각부(50)를 우회하도록 하는 냉각 우회라인(L21)이 마련된다.In the present embodiment, the cooling unit 50 and the pressure reducing valve 40 are provided in series in the evaporation gas liquefaction line L20, to implement a case of liquefying only with reduced pressure as described above, the evaporation gas liquefaction line L20 In the cooling bypass line (L21) is provided so that the evaporation gas bypasses the cooling unit 50.

냉각 우회라인(L21)은, 증발가스 액화라인(L20)에서 냉각기(51)의 상류에서 분기된 후 냉각기(51)의 하류 및 감압밸브(40)의 상류에서 합류될 수 있다. 따라서 압축기(20)의 적어도 1단에 의해 압축된 증발가스는, 증발가스 액화라인(L20)을 따라 증발가스 열교환기(30)에서 1차 냉각, 냉각부(50)에서 2차 냉각, 감압밸브(40)에서 감압되면서 액화되거나, 증발가스 액화라인(L20)을 따라 증발가스 열교환기(30)에서 1차 냉각, 냉각 우회라인(L21)을 통해 냉각부(50) 우회, 감압밸브(40)에서 감압되면서 액화될 수 있다.The cooling bypass line L21 may be branched upstream of the cooler 51 in the liquefied gas liquefaction line L20 and then joined downstream of the cooler 51 and upstream of the pressure reducing valve 40. Therefore, the boil-off gas compressed by at least one stage of the compressor 20 is primary cooled in the boil-off gas heat exchanger 30 along the boil-off gas liquefaction line L20, secondary cooled in the cooling unit 50, and the pressure reducing valve. It is liquefied while being decompressed at 40, primary cooling in the evaporative gas heat exchanger 30 along the evaporative gas liquefaction line L20, bypassing the cooling unit 50 through the cooling bypass line L21, and the pressure reducing valve 40 It can be liquefied under reduced pressure.

다만 후자의 경우 감압만으로 액화를 구현하기 위해서는 증발가스에 대한 충분한 압축이 필요하다. 따라서 냉각 우회라인(L21)은, 증발가스가 증발가스 액화라인(L20)으로 유입되는 지점에 따라 증발가스의 흐름이 조절될 수 있다.However, in the latter case, sufficient compression of evaporation gas is required to realize liquefaction only by decompression. Therefore, in the cooling bypass line L21, the flow of the evaporation gas may be adjusted according to the point at which the evaporation gas flows into the evaporation gas liquefaction line L20.

일례로 증발가스가 고압단 하류에서 증발가스 액화라인(L20)으로 유입될 경우, 증발가스는 충분한 압력으로 압축된 상태이므로 냉각 우회라인(L21)은 증발가스가 유동하도록 제어된다. 이하 본 명세서에서 라인에서의 흐름 조절/제어는, 해당 라인에 마련되는 밸브(도시하지 않음) 등의 수단에 의해 이루어질 수 있고 제어부(도시하지 않음)를 사용할 수 있음을 알려둔다.For example, when the boil-off gas enters the boil-off gas liquefaction line (L20) downstream from the high-pressure stage, the boil-off gas is compressed to a sufficient pressure, so the cooling bypass line (L21) is controlled so that the boil-off gas flows. In the following description, it is noted that the flow regulation/control in the line can be made by means such as a valve (not shown) provided in the line and a control unit (not shown) can be used.

반면 증발가스가 저압단과 고압단 사이에서 증발가스 액화라인(L20)으로 유입될 경우, 증발가스는 감압만으로는 액화되기 충분하지 않은 압력으로 압축된 상태이므로, 냉각 우회라인(L21)은 증발가스가 유동하지 않도록 제어될 수 있다. 따라서 이 경우 증발가스는 냉각부(50)와 감압밸브(40)를 모두 경유하여 액화된다.On the other hand, when the boil-off gas flows into the liquefied-gas liquefaction line (L20) between the low-pressure stage and the high-pressure stage, the boil-off gas is compressed to a pressure that is not sufficient to be liquefied by depressurization alone, so the cooling bypass line (L21) flows the boil-off gas. Can be controlled not to. Therefore, in this case, the evaporated gas is liquefied through both the cooling unit 50 and the pressure reducing valve 40.

즉 본 실시예에서 증발가스 액화라인(L20) 및 냉각 우회라인(L21)은, 증발가스가 압축기(20)의 고압단 하류로부터 감압밸브(40)를 경유하되 냉각부(50)를 우회하도록 하여 감압에 의한 액화가 이루어지도록 할 수 있고, 또는 증발가스가 압축기(20)의 저압단과 고압단 사이로부터 감압밸브(40) 및 냉각부(50)를 경유하도록 하여 감압 및 냉각에 의한 액화가 이루어지도록 할 수 있다.That is, in the present embodiment, the evaporation gas liquefaction line (L20) and the cooling bypass line (L21), so that the evaporation gas passes through the pressure reducing valve 40 from the high-pressure end downstream of the compressor 20 to bypass the cooling unit 50 Liquefaction by decompression can be achieved, or evaporation gas is passed through the decompression valve 40 and the cooling unit 50 from between the low and high pressure stages of the compressor 20 so that liquefaction by decompression and cooling is achieved. can do.

이와 같이 증발가스 액화 방식이 달라지는 것은 엔진의 가동 상태 등에 따를 수 있다. 즉 증발가스 액화라인(L20)과 냉각 우회라인(L21)은, 엔진의 가동 상태에 따라 증발가스가 감압에 의한 액화 또는 감압&냉각에 의한 액화가 이루어지도록 할 수 있다.The method of liquefying the boil-off gas as described above may depend on the operating state of the engine. In other words, the evaporation gas liquefaction line (L20) and the cooling bypass line (L21), the evaporation gas can be made to be liquefied by reduced pressure or liquefied by reduced pressure & cooling depending on the operating state of the engine.

일례로 엔진의 가동 상태와 관련하여 본 실시예의 증발가스 액화라인(L20)과 냉각 우회라인(L21)은, 선박의 정박 또는 저속 항해 시(추진엔진(100)의 가동 정지 및 잉여 증발가스가 발생) 증발가스가 감압 및 냉각에 의한 액화가 이루어지도록 한다. For example, in relation to the operating state of the engine, the liquefied gas liquefaction line L20 and the cooling bypass line L21 of this embodiment, when the ship is anchored or sailed at a low speed (stop of the propulsion engine 100 and excess evaporation gas are generated) ) Evaporate gas to be liquefied by reduced pressure and cooling.

이때 저압단과 고압단 사이의 증발가스가 증발가스 액화라인(L20)으로 유입될 수 있으며, 고압단은 하류에서 상류(5단 하류에서 3단 하류 또는 5/4단 하류에서 4/3단 하류 등)로 연결되는 라인을 통해 증발가스를 지속적으로 상류로 순환시켜서 추진엔진(100)으로의 증발가스 흐름을 억제할 수 있다.At this time, the evaporation gas between the low pressure stage and the high pressure stage may be introduced into the evaporation gas liquefaction line (L20), and the high pressure stage is upstream from downstream (3 stage downstream from 5 stage downstream or 4/3 stage downstream from 5/4 stage downstream, etc.) ) It is possible to suppress the flow of the evaporation gas to the propulsion engine 100 by continuously circulating the evaporation gas through a line connected to.

또는 증발가스는 고압단 하류에서 증발가스 액화라인(L20)으로 유입될 수도 있으며, 100bar 이상의 요구압력을 갖는 추진엔진(100)이 가동 중일 경우엔 고압단 하류의 증발가스가 감압만으로 액화되는 압력을 갖지만, 추진엔진(100)이 정지일 경우엔 고압단 하류의 증발가스 압력이 언로딩 제어 등을 통해 추진엔진(100)의 요구압력에 미치지 못하게 될 수 있어서, 감압에 냉각을 더해야 액화가 가능할 수 있다.Alternatively, the boil-off gas may be introduced into the boil-off gas liquefaction line (L20) downstream of the high-pressure stage, and when the propulsion engine 100 having a required pressure of 100 bar or more is in operation, the pressure at which the boil-off gas downstream of the high-pressure stage is liquefied only by reducing the pressure However, when the propulsion engine 100 is stopped, the pressure of the evaporation gas downstream of the high-pressure stage may not reach the required pressure of the propulsion engine 100 through unloading control, etc. have.

따라서 추진엔진(100)이 가동하지 않는 경우, 증발가스는 저압단과 고압단 사이 또는 고압단 하류에서 증발가스 액화라인(L20)으로 유입될 수 있지만, 공통적으로 감압에 더하여 냉매 냉각을 통해 액화가 이루어질 수 있다. Therefore, when the propulsion engine 100 is not in operation, the boil-off gas may be introduced into the boil-off gas liquefaction line (L20) between the low-pressure stage and the high-pressure stage, or downstream of the high-pressure stage, but commonly, in addition to the reduced pressure, liquefaction is achieved through cooling of the refrigerant. Can be.

물론 추진엔진(100)이 정지하였을 때 압축기(20)가 여전히 고압 토출을 구현하는 것도 가능하므로, 감압만으로 액화를 구현할 수도 있다. 즉 정박 또는 저속 항해 시 본 발명은 액화가스 저장탱크(10)에서 발생하는 잉여 증발가스를 냉각+감압으로 액화시키거나, 감압만으로 액화시킬 수 있다.Of course, when the propulsion engine 100 is stopped, it is also possible for the compressor 20 to still implement high-pressure discharge, so it is possible to implement liquefaction only by reducing pressure. In other words, the present invention can be liquefied by cooling + depressurizing the liquefied gas generated in the liquefied gas storage tank 10 at the time of anchoring or low-speed sailing, or only by depressurizing.

반면 선박의 중속(제1 선속 이상) 항해 시 추진엔진(100)이 가동하게 되어 고압단 하류의 증발가스 압력은 감압만으로도 액화가 가능한 압력이 될 수 있으며, 이때 증발가스 액화라인(L20) 및 냉각 우회라인(L21)은 증발가스가 감압만에 의한 액화가 이루어지도록 할 수 있다. On the other hand, as the propulsion engine 100 is operated when the ship is at medium speed (above the first ship speed), the pressure of the evaporation gas downstream of the high pressure stage can be a pressure that can be liquefied only by decompression, and at this time, the evaporation gas liquefaction line (L20) and cooling Bypass line (L21) can be made to liquefy the boil-off gas only by decompression.

또는 선박의 고속(제2 선속 이상) 항해 시에는, 추진엔진(100)의 부하가 커지면서 액화가스 저장탱크(10)에서 배출되는 증발가스가 추진엔진(100) 등에 의해 모두 소비됨에 따라 잉여 증발가스가 발생하지 않을 수 있으므로, 증발가스 액화라인(L20)의 흐름이 차단될 수 있다.Alternatively, when the ship is sailing at a high speed (above the second ship speed), as the load of the propulsion engine 100 increases, the evaporation gas discharged from the liquefied gas storage tank 10 is consumed by the propulsion engine 100 or the like, and thus surplus evaporation gas Since may not occur, the flow of the liquefied gas liquefaction line (L20) may be blocked.

이와 같이 본 실시예는, 증발가스가 압축기(20)의 압축단(21)에서 감압밸브(40)를 향해 분기되는 지점에 따라 냉각부(50)의 우회 여부를 제어할 수 있고, 엔진 가동 상태(선박 운항 상태 등)에 따라 증발가스가 부분 재액화만으로 또는 부분 재액화와 완전 재액화를 통해 액화되도록 하여 액화율 및 시스템 가동 효율성을 개선할 수 있다.As described above, in the present exemplary embodiment, it is possible to control whether the cooling unit 50 is bypassed according to a point at which the boil-off gas diverges from the compression stage 21 of the compressor 20 toward the pressure-reducing valve 40, and the engine operates. Depending on the ship operation status, the liquefaction rate and system operation efficiency can be improved by allowing the evaporation gas to be liquefied only through partial reliquefaction or partial reliquefaction and complete reliquefaction.

기액분리기(60)는, 냉매에 의한 냉각 또는 감압을 거친 증발가스를 기액분리하여 액상을 액화가스 저장탱크(10)로 전달한다. 증발가스 액화라인(L20)은 압축단(21)에서 증발가스 열교환기(30), 냉각부(50), 감압밸브(40), 기액분리기(60)를 거쳐 액화가스 저장탱크(10)로 연결될 수 있으며, 이때 증발가스 액화라인(L20)에서 기액분리기(60) 하류에는 증발가스가 액상으로 존재할 수 있다.The gas-liquid separator 60 separates the evaporated gas that has been cooled by the refrigerant or decompressed by gas-liquid to deliver the liquid to the liquefied gas storage tank 10. The liquefied gas liquefaction line (L20) is connected to the liquefied gas storage tank (10) through the evaporative gas heat exchanger (30), the cooling unit (50), the pressure reducing valve (40), and the gas-liquid separator (60) at the compression stage (21). In this case, the evaporation gas may be present in the liquid phase downstream of the gas-liquid separator 60 in the evaporation gas liquefaction line L20.

다만 기액분리기(60) 하류에 기상이 남아있을 경우를 대비하기 위해, 증발가스 액화라인(L20)의 끝단은 액화가스 저장탱크(10) 내부 하측으로 연결되어 액화가스 속으로 액화된 증발가스가 주입되도록 하여, 혹여 남아있는 기상이 액화가스에 의해 액화되도록 할 수 있다.However, in order to prepare for the case where the gas phase remains downstream of the gas-liquid separator 60, the end of the evaporation gas liquefaction line L20 is connected to the inside of the liquefied gas storage tank 10, and liquefied evaporation gas is injected into the liquefied gas. It is possible to make the remaining gas phase liquefied by liquefied gas.

기액분리기(60)에서 분리된 기상(flash gas)은, 기상 배출라인(L60)을 통해 배출될 수 있다. 기상 배출라인(L60)은 증발가스 공급라인(L10)에서 압축기(20) 상류(증발가스 열교환기(30) 상류)에 연결되어, 기상이 압축기(20)로 공급되는 증발가스에 혼합되도록 할 수 있다.The flash gas separated from the gas-liquid separator 60 may be discharged through the gaseous discharge line L60. The gaseous phase discharge line L60 is connected to the upstream of the compressor 20 (upstream of the evaporation gas heat exchanger 30) from the evaporation gas supply line L10, so that the gas phase is mixed with the evaporated gas supplied to the compressor 20. have.

기액분리기(60)에는, 가압라인(L23)이 마련될 수 있다. 가압라인(L23)은 압축기(20)의 적어도 1단에 의해 압축된 증발가스가 냉각부(50)와 감압밸브(40)를 우회하여 기액분리기(60)로 유입되도록 한다.In the gas-liquid separator 60, a pressurizing line L23 may be provided. The pressurizing line (L23) allows the boil-off gas compressed by at least one stage of the compressor (20) to bypass the cooling unit (50) and the pressure reducing valve (40) and flow into the gas-liquid separator (60).

감압만으로 증발가스를 액화하는 경우 대비, 감압에 냉매 냉각을 조합해 증발가스를 액화하는 경우에는, 증발가스가 액화되는 수준을 넘어서서 과냉(sub-cooled)될 수 있다.Compared to the case where the evaporation gas is liquefied only under reduced pressure, when the refrigerant gas is liquefied by combining the refrigerant cooling with the reduced pressure, the evaporation gas may be sub-cooled beyond the level at which it is liquefied.

이 경우 기액분리기(60)에 유입되는 과냉 증발가스는 기액분리기(60) 내부에 존재할 수 있는 증발가스도 액화시킬 수 있게 되어, 기액분리기(60) 내부의 압력을 하강시키게 된다. 따라서 기액분리기(60) 내압 조절이 어려워지는 동시에, 기액분리기(60)에서 액화가스 저장탱크(10)로 액상 증발가스의 리턴이 원활하게 이루어지지 못할 수 있다.In this case, the supercooled evaporation gas flowing into the gas-liquid separator 60 can also liquefy the boil-off gas that may exist inside the gas-liquid separator 60, thereby lowering the pressure inside the gas-liquid separator 60. Therefore, it is difficult to control the internal pressure of the gas-liquid separator 60, and at the same time, the liquid vaporized gas may not be smoothly returned from the gas-liquid separator 60 to the liquefied gas storage tank 10.

이를 해소하고자 본 실시예는, 액화되기 전의 증발가스를 기액분리기(60)에 강제로 주입하여 기액분리기(60)의 과도한 내압 하강을 방지할 수 있다. 이때 가압라인(L23)은 증발가스 액화라인(L20)에서 증발가스 열교환기(30)의 상류 또는 하류 중 적어도 일 지점에서 분기되어 기액분리기(60)로 연결될 수 있다.In order to solve this, the present embodiment can prevent the excessive pressure drop of the gas-liquid separator 60 by forcibly injecting the vaporized gas before being liquefied into the gas-liquid separator 60. At this time, the pressurization line (L23) may be branched at at least one point upstream or downstream of the evaporation gas heat exchanger (30) in the evaporation gas liquefaction line (L20) to be connected to the gas-liquid separator (60).

가압라인(L23)은, 증발가스가 냉각부(50)를 경유함에 따라 과냉 우려가 발생할 때, 압축기(20)의 적어도 1단에 의해 압축된 증발가스를 기액분리기(60)로 전달할 수 있다. 가압라인(L23)의 유동 제어 역시 가압라인(L23)에 마련되는 밸브(부호 도시하지 않음)에 의해 이루어질 수 있고 제어부가 사용될 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.The pressurization line L23 may transfer the boil-off gas compressed by at least one stage of the compressor 20 to the gas-liquid separator 60 when the over-cooling concern occurs as the boil-off gas passes through the cooling unit 50. The flow control of the pressure line L23 may also be achieved by a valve (not shown) provided in the pressure line L23, and the control unit may be used as described above.

따라서 본 실시예는 감압과 냉매 냉각을 조합한 하이브리드 재액화 시, 기액분리기(60) 내압이 낮아지는 문제를 해소하여, 액상 증발가스의 원활한 리턴을 보장할 수 있다.Therefore, this embodiment can solve the problem of lowering the internal pressure of the gas-liquid separator 60 when the hybrid re-liquefaction combining the reduced pressure and the refrigerant cooling, it is possible to ensure a smooth return of the liquid vaporized gas.

증발가스 액화라인(L20)에는, 기액분리기(60)를 우회하는 기액분리 우회라인(L22)이 마련될 수 있다. 기액분리 우회라인(L22)은 증발가스 액화라인(L20)에서 기액분리기(60)의 상류에서 분기되어 기액분리기(60)의 하류로 연결될 수 있으며, 엔진의 가동 상태, 증발가스 액화라인(L20)의 증발가스 유량 등의 변수에 따라, 증발가스가 감압밸브(40) 하류에서 기액분리기(60)를 우회하여 바로 액화가스 저장탱크(10)로 전달되도록 할 수 있다.In the liquefied gas liquefaction line L20, a gas-liquid separation bypass line L22 bypassing the gas-liquid separator 60 may be provided. The gas-liquid separation bypass line L22 may be branched upstream of the gas-liquid separator 60 from the evaporative gas liquefaction line L20 and connected to the downstream of the gas-liquid separator 60, the engine is in operation, the evaporation gas liquefaction line (L20) Depending on variables such as the flow rate of the evaporation gas, the evaporation gas can be directly delivered to the liquefied gas storage tank 10 by bypassing the gas-liquid separator 60 downstream of the pressure reducing valve 40.

일례로 엔진 부하가 커서 잉여 증발가스가 많이 발생하지 않는 경우에는, 증발가스가 충분히 액화되므로 기상의 분리가 불필요하게 될 수 있으므로, 기액분리 우회라인(L22)이 활용될 수 있다.For example, when the engine load is large and the excess evaporation gas does not generate much, since the evaporation gas is sufficiently liquefied, separation of the gas phase may become unnecessary, and the gas-liquid separation bypass line L22 may be utilized.

또한 앞서 설명한 것처럼 증발가스가 과냉되는 경우에도 기액분리 우회라인(L22)을 활용하면, 기액분리기(60)로 가압라인(L23)을 통해 증발가스를 주입할 필요 없이, 과냉된 증발가스가 액화가스 저장탱크(10)로 유입됨에 따라 액화가스 저장탱크(10)에서의 증발가스 발생을 억제하는 효과를 거둘 수도 있다.Also, as described above, when the gas-liquid separation bypass line L22 is used even when the evaporation gas is supercooled, the supercooled evaporation gas is liquefied gas without the need to inject the evaporation gas through the pressurization line L23 into the gas-liquid separator 60. As it enters the storage tank 10, the effect of suppressing the generation of evaporation gas in the liquefied gas storage tank 10 may be achieved.

이와 같이 기액분리 우회라인(L22)을 따라 증발가스가 유동하는 경우, 기상 배출라인(L60)을 통한 기상 배출이 생략 또는 최소화될 수 있다.As described above, when the evaporation gas flows along the gas-liquid separation bypass line L22, the gaseous discharge through the gaseous discharge line L60 may be omitted or minimized.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.2 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a second embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 추진엔진(100)과 압축기(20)가 앞선 실시예와 상이할 수 있다. 이하에서는 본 실시예가 앞선 다른 실시예 대비 달라지는 점 위주로 설명하도록 하며, 설명을 생략한 부분은 앞선 내용으로 갈음한다. 이는 이하 다른 실시예에서도 마찬가지이다.Referring to Figure 2, the gas treatment system 1 according to the second embodiment of the present invention, the propulsion engine 100 and the compressor 20 may be different from the previous embodiment. Hereinafter, the present embodiment will be mainly described in terms of differences from other embodiments, and parts omitted from description will be replaced with the previous contents. This also applies to other examples below.

본 실시예는, 추진엔진(100)의 요구압력이 감압만으로는 액화가 충분하지 않은 압력(100bar 미만)일 수 있다. 여기서 추진엔진(100)은 100bar 미만의 요구압력을 갖는 X-DF 엔진 등일 수 있다.In this embodiment, the required pressure of the propulsion engine 100 may be a pressure (less than 100 bar) in which liquefaction is not sufficient by reducing pressure alone. Here, the propulsion engine 100 may be an X-DF engine or the like having a required pressure of less than 100 bar.

반면 본 실시예에서 압축기(20)는, 앞선 실시예의 압축기(20)의 최종단 토출압력이 엔진의 요구압력에 대응되는 것과 달리, 최종단이 증발가스를 엔진의 요구압력 이상(100bar 이상)으로 가압할 수 있다.On the other hand, in the present embodiment, the compressor 20, unlike the final stage discharge pressure of the compressor 20 of the previous embodiment corresponds to the required pressure of the engine, the final stage is the required pressure of the engine more than the required pressure of the engine (100 bar or more) It can be pressurized.

즉 본 실시예의 압축기(20)는 최종단의 토출압력이 엔진의 요구압력을 초과하도록 마련되며, 다만 엔진의 가동을 위해 최종단이 아닌 중간단에서 엔진으로 증발가스를 공급할 수 있다.That is, the compressor 20 of the present embodiment is provided so that the discharge pressure at the final stage exceeds the required pressure of the engine, but it is possible to supply the evaporation gas to the engine from the intermediate stage rather than the final stage for the operation of the engine.

이때 증발가스 액화라인(L20)은, 압축기(20)의 중간단 하류 및 최종단 하류의 증발가스가 감압밸브(40)와 냉각부(50)를 경유해 액화가스 저장탱크(10)로 전달되도록 할 수 있는데, 앞선 실시예에서 최종단 하류의 증발가스 액화라인(L20)이 증발가스 공급라인(L10)에서 분기된 것과 달리, 본 실시예는 증발가스 공급라인(L10)에서 증발가스 액화라인(L20)이 분기되는 지점이 중간단 하류(고압단 하류로서 저압단과 고압단 사이일 수 있음)일 수 있다. 이때 압축기(20)의 고압단은 증발가스 액화라인(L20) 상에 놓일 수 있다.At this time, the boil-off gas liquefaction line (L20), so that the boil-off gas of the middle stage downstream and the final stage downstream of the compressor 20 is delivered to the liquefied gas storage tank 10 via the pressure reducing valve 40 and the cooling unit 50 It can be, unlike in the previous embodiment, the evaporation gas liquefaction line (L20) downstream of the final stage is branched from the evaporation gas supply line (L10), in this embodiment, the evaporation gas liquefaction line from the evaporation gas supply line (L10) The point at which L20) is branched may be the middle end downstream (which may be between the low end and the high end as the high end). At this time, the high pressure stage of the compressor 20 may be placed on the evaporation gas liquefaction line L20.

본 실시예는, 앞선 실시예와 마찬가지로 선박 운항 상태에 따라, 증발가스가 감압에 의해 액화 또는 감압&냉각에 의해 액화되도록 할 수 있다. 다만 본 실시예는 정박 상태에서 중간단 하류의 증발가스가 냉각 및 감압을 위해 증발가스 액화라인(L20)으로 유입될 경우와, 고속 항해 상태에서 잉여 증발가스가 발생하지 않을 경우에, 압축기(20)는 중간단 이후의 적어도 고압단이 헛돌게 될 수 있다. In this embodiment, as in the previous embodiment, depending on the ship's operating conditions, the evaporated gas can be liquefied by reduced pressure or liquefied by reduced pressure & cooling. However, in the present embodiment, when the evaporation gas downstream of the middle stage in the anchoring state flows into the evaporation gas liquefaction line L20 for cooling and decompression, and when excess evaporation gas does not occur in the high-speed navigation state, the compressor 20 ), at least a high pressure stage after the middle stage may be idle.

이때 헛돈다는 것은 증발가스를 압축하지 않는다는 것을 의미하며, 언로딩 제어와 상류 리턴 제어가 함께 이루어지는 것일 수 있다. 즉 헛도는 고압단에는 증발가스가 단순히 압축 없이 흐르기만 할 수 있다.At this time, stir means that the evaporation gas is not compressed, and unloading control and upstream return control may be performed together. In other words, in the high pressure stage of the shed, the evaporated gas can simply flow without compression.

이와 같이 본 실시예는, 추진엔진(100)으로 저압 2행정 이종연료엔진을 사용하되, 하나의 구동원으로 가동하는 다단 압축기(20)의 최종 토출압력이 추진엔진(100) 요구압력을 초과하도록 한다. 따라서 본 실시예는 감압 및 냉각에 의한 액화 외에, 압축기(20)의 고압단을 활용해 감압만을 통한 액화가 가능하도록 하여, 효과적인 액화 운전이 가능하다.As described above, this embodiment uses a low-pressure two-stroke heterogeneous fuel engine as the propulsion engine 100, so that the final discharge pressure of the multi-stage compressor 20 operating as a single driving source exceeds the required pressure of the propulsion engine 100. . Therefore, in the present embodiment, in addition to liquefaction by decompression and cooling, liquefaction through only decompression is possible by utilizing the high pressure stage of the compressor 20, thereby enabling effective liquefaction operation.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.3 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a third embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 증발가스가 증발가스 액화라인(L20)을 따라 감압 및 냉각되는 앞선 실시예와 달리, 증발가스는 감압에 의해 액화되고 기액분리기(60)로 유입되며, 기액분리기(60)에서 분리된 기상을 냉매로 냉각할 수 있다.Referring to Figure 3, the gas treatment system 1 according to the third embodiment of the present invention, unlike the previous embodiment in which the evaporation gas is reduced and cooled along the evaporation gas liquefaction line (L20), the evaporation gas is reduced pressure By being liquefied and introduced into the gas-liquid separator 60, the gas phase separated from the gas-liquid separator 60 can be cooled with a refrigerant.

즉 본 실시예의 냉각부(50)는, 기액분리기(60)에서 분리된 기상을 냉매로 냉각하여 액화가스 저장탱크(10)로 전달할 수 있다. 따라서 압축기(20)에서 압축된 증발가스는 감압에 의해 액화되며, 액화되지 못하고 남는 기상인 플래시가스가 냉각부(50)의 냉각에 의해 액화되므로, 본 실시예는 냉각부(50)의 부하가 줄어들게 된다.That is, the cooling unit 50 of the present embodiment may cool the gas phase separated from the gas-liquid separator 60 with a refrigerant and transfer it to the liquefied gas storage tank 10. Therefore, since the evaporation gas compressed in the compressor 20 is liquefied by depressurization, and the flash gas, which is a gaseous phase remaining unliquefied, is liquefied by cooling of the cooling unit 50, in this embodiment, the load of the cooling unit 50 is Will decrease.

다만 증발가스를 감압만으로 액화시키기 위해, 증발가스 액화라인(L20)은 압축기(20)에서 100bar 이상의 압축단(21) 하류에서 연장되어 감압밸브(40)를 경유하여 기액분리기(60)로 연결될 수 있다. However, in order to liquefy the boil-off gas only under reduced pressure, the boil-off gas liquefaction line (L20) can be connected to the gas-liquid separator (60) by extending from the compressor (20) downstream of the compression stage (21) of 100 bar or more via the pressure-reducing valve (40). have.

일례로 ME-GI 엔진을 사용한다면, 압축기(20)가 5단일 때 증발가스 액화라인(L20)은 3단 하류에서 연장될 수 있고, 압축기(20)가 6단일 때 증발가스 액화라인(L20)은 5단 하류에서 연장될 수 있다.If an ME-GI engine is used as an example, the evaporation gas liquefaction line L20 when the compressor 20 is in the 5th stage may be extended downstream in the 3rd stage, and the evaporation gas liquefaction line L20 when the compressor 20 is the 6th stage. Can be extended downstream of the fifth stage.

반면 X-DF 엔진을 사용한다면, ME-GI 엔진을 사용하는 경우 대비 압축단(21)의 수가 달라질 수 있으며, 증발가스 공급라인(L10)이 발전엔진(110)으로 분기되는 지점 하류에 마련된 압축단(21)이 생략될 수 있다.On the other hand, if the X-DF engine is used, the number of compression stages 21 may be different compared to the case of using the ME-GI engine, and compression provided downstream of the point where the evaporation gas supply line L10 branches to the power generation engine 110 Column 21 may be omitted.

다만 감압에 의해 액화를 구현하기 위해, 압축기(20)의 토출압력은 앞선 제1 실시예에서 설명한 것처럼 추진엔진(100)의 요구압력에 맞게 또는 추진엔진(100)의 요구압력을 초과하는 100bar 이상으로 가변 제어가 가능할 수 있다.However, in order to implement liquefaction by reducing the pressure, the discharge pressure of the compressor 20 is 100 bar or more that exceeds the required pressure of the propulsion engine 100 or meets the required pressure of the propulsion engine 100 as described in the first embodiment. Variable control may be possible.

기액분리기(60)에서 연장되는 기상 배출라인(L60)은 기액분리기(60)에서 분리된 기상을 냉각부(50)를 경유하여 액화가스 저장탱크(10)로 전달할 수 있는데, 기상의 완전한 액화를 위해 기상 배출라인(L60)은 액화가스 저장탱크(10) 내부의 하측으로 연결되어, 냉각부(50)에서 냉각된 기상이 액화가스 내에 주입되도록 할 수 있다.The gaseous discharge line L60 extending from the gas-liquid separator 60 can transmit the gaseous phase separated from the gas-liquid separator 60 to the liquefied gas storage tank 10 via the cooling unit 50, to completely liquefy the gaseous phase. To this end, the gaseous gas discharge line L60 is connected to the lower side of the liquefied gas storage tank 10 so that the gaseous phase cooled in the cooling part 50 is injected into the liquefied gas.

증발가스 액화라인(L20)에는 기액분리 우회라인(L22)이 하나 이상 마련될 수 있다. 어느 하나의 기액분리 우회라인(L22)은, 앞선 실시예에서 설명한 바와 같으며, 다른 하나의 기액분리 우회라인(L22)은, 본 도면에서 추가된 것으로서 기액분리기(60)의 상류에서 분기되어 기상 배출라인(L60)으로 연결된다. 후자의 기액분리 우회라인(L22)은, 전자와 반대로 증발가스의 액화가 충분하지 않을 때 증발가스의 유동이 이루어질 수 있다.At least one gas-liquid separation bypass line L22 may be provided in the evaporation gas liquefaction line L20. Any one of the gas-liquid separation bypass line (L22) is as described in the previous embodiment, the other gas-liquid separation bypass line (L22) is added in this drawing, branched upstream of the gas-liquid separator 60 to vapor phase It is connected to the discharge line (L60). In the latter gas-liquid separation bypass line L22, in contrast to the former, when the liquefaction of the evaporation gas is not sufficient, the flow of the evaporation gas may be made.

일례로 후자의 기액분리 우회라인(L22)은, 엔진의 가동 상태, 증발가스 액화라인(L20)의 증발가스 유량 등에 따라 증발가스가 감압밸브(40)의 하류에서 기액분리기(60)를 우회하여 냉각부(50)로 유입되도록 할 수 있다. As an example, the latter gas-liquid separation bypass line L22 bypasses the gas-liquid separator 60 downstream of the pressure-reducing valve 40 according to the operating state of the engine, the evaporative gas flow rate of the evaporative gas liquefaction line L20, and the like. It can be made to flow into the cooling unit 50.

즉 엔진의 부하가 작아 잉여 증발가스가 많은 경우, 기액분리기(60)에서의 액상 분리가 크지 않고 냉각부(50)에 의해 전체적인 냉각이 필요할 때, 후자의 기액분리 우회라인(L22)에서의 유동이 이루어질 수 있다.That is, when the engine load is small and there is a large amount of excess evaporation gas, when the liquid separation in the gas-liquid separator 60 is not large and overall cooling is required by the cooling unit 50, the flow in the latter gas-liquid separation bypass line L22 This can be done.

다만 본 실시예가 후자의 기액분리 우회라인(L22)을 사용하게 되면, 증발가스 액화 관점에서는 제1 실시예에서 감압&냉각에 의해 증발가스를 액화하는 경우와 유사해질 수 있다. 물론 기액분리기(60) 자체가 생략되는 것도 가능한데, 이는 이하 다른 도면에 나타나 있다.However, if the present embodiment uses the latter gas-liquid separation bypass line L22, it may be similar to the case where the evaporated gas is liquefied by decompression & cooling in the first embodiment in terms of liquefied evaporated gas. Of course, it is also possible that the gas-liquid separator 60 itself is omitted, which is shown in other drawings below.

이와 같이 본 실시예는, 감압밸브(40)와 냉각부(50)의 조합을 통한 액화를 구현하되, 냉각부(50)가 감압 후 기액분리되는 기상만 액화시키도록 마련하여, 냉각부(50)를 컴팩트화할 수 있다.As described above, this embodiment implements liquefaction through a combination of the decompression valve 40 and the cooling unit 50, but is provided so that the cooling unit 50 liquefies only the gas phase that is separated from the gas-liquid after the decompression, and thus the cooling unit 50 ) Can be compacted.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.4 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a fourth embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 증발가스 액화라인(L20)이 냉매 냉각 및 감압을 모두 거치도록 한다. 이때 증발가스 액화라인(L20)은 추진엔진(100)이 고압이면 압축기(20)의 중간단에서 연장되고, 추진엔진(100)이 저압이면 압축기(20)의 최종단에서 연장될 수 있다.Referring to FIG. 4, in the gas treatment system 1 according to the fourth embodiment of the present invention, the liquefied gas liquefaction line L20 undergoes both refrigerant cooling and decompression. At this time, the liquefied gas liquefaction line (L20) may be extended from the middle stage of the compressor 20 when the propulsion engine 100 is high pressure, and may be extended from the final stage of the compressor 20 when the propulsion engine 100 is low pressure.

또한 본 실시예는 감압밸브(40) 하류에서 기액분리기(60)가 생략되어, 기상과 액상이 혼합되어 있더라도 액화가스 저장탱크(10)로 증발가스가 모두 유입되도록 할 수 있다. 이때 기상은, 액화가스 내에 주입되면서 자연스럽게 액화될 수 있다.In addition, in the present embodiment, the gas-liquid separator 60 is omitted downstream of the pressure reducing valve 40, so that even when gas phase and liquid phase are mixed, all of the evaporation gas is introduced into the liquefied gas storage tank 10. At this time, the gas phase may be liquefied naturally while being injected into the liquefied gas.

또한 본 실시예는, 냉매로 경탄화수소가 주성분인 혼합냉매를 사용하되, 중탄화수소의 축소/생략 시 프리쿨링이 충분하지 못한 문제를 해소하고자 증발가스를 활용할 수 있다.In addition, in the present embodiment, a mixed refrigerant having light hydrocarbon as a main component is used as a refrigerant, and evaporation gas may be used to solve the problem of insufficient precooling when reducing/omitting heavy hydrocarbon.

특히 본 실시예는, 냉매 쿨러(53)가 증발가스로 냉매를 냉각하도록 마련될 수 있다. 즉 냉매 쿨러(53)는 냉각부(50)의 초기 가동 시 액화가스 저장탱크(10)의 증발가스를 이용하여 냉매를 쿨링할 수 있고, 이를 위해 냉매 쿨러(53)는 냉매 순환라인(L50)과 나란하여 냉매가 유동하는 스트림과 증발가스 공급라인(L10)과 나란하여 증발가스가 유동하는 스트림을 구비할 수 있다.In particular, in the present embodiment, the cooler cooler 53 may be provided to cool the coolant with evaporation gas. That is, the refrigerant cooler 53 can cool the refrigerant by using the evaporation gas of the liquefied gas storage tank 10 when the cooling unit 50 is initially operated, and for this purpose, the refrigerant cooler 53 is a refrigerant circulation line (L50) It may be provided with a stream in which the refrigerant flows in parallel and a stream in which the evaporation gas flows in parallel with the evaporation gas supply line (L10).

본 발명은 앞서 설명한 것처럼 냉각부(50)가 혼합냉매를 사용하지만, 혼합냉매에서 중탄화수소의 비중을 줄이거나 생략할 수 있다. 따라서 본 실시예의 냉각부(50)는, 냉매가 기상과 액상의 유동 분리 없이 하나의 폐루프를 순환하도록 마련될 수 있으므로, 냉매 순환/보충 구성을 간소화할 수 있다.In the present invention, as described above, the cooling unit 50 uses a mixed refrigerant, but the specific gravity of heavy hydrocarbons in the mixed refrigerant may be reduced or omitted. Therefore, the cooling unit 50 of this embodiment can be provided to circulate one closed loop without separating the flow of the gas phase and the liquid phase, thereby simplifying the refrigerant circulation/supplement configuration.

또한 본 실시예는 냉매 시스템을 최소화하는 동시에, 증발가스의 냉에너지를 활용해 초기 가동 시 혼합냉매의 프리쿨링이 충분히 이루어지도록 할 수 있다.In addition, this embodiment can minimize the refrigerant system, and utilize the cold energy of the evaporation gas to ensure that the precooling of the mixed refrigerant is sufficiently performed during the initial operation.

즉 중탄화수소를 충분히 포함하며 냉매 간 열교환 시 액상 중탄화수소가 기상 경탄화수소를 냉각하여 증발가스 냉각에 필요한 온도가 되도록 하는 기존의 혼합냉매 시스템과 다르게, 본 실시예는 중탄화수소를 (거의) 포함하지 않아 액상 중탄화수소에 의한 프리쿨링이 이루어지지 못하는 대신, 증발가스의 냉에너지를 활용한 프리쿨링을 구현한다. That is, unlike the existing mixed refrigerant system that sufficiently contains heavy hydrocarbons and liquid-phase heavy hydrocarbons cool gaseous light hydrocarbons at a temperature necessary for cooling the evaporated gas during heat exchange between refrigerants, this embodiment does not (almost) contain heavy hydrocarbons. Because precooling by liquid bicarbonate is not possible, it realizes precooling using the cold energy of the evaporation gas.

따라서 본 실시예는 혼합냉매가 경탄화수소를 주성분으로 하도록 조성이 변경되더라도, 냉각부(50) 초기 가동 시 프리쿨링이 충분히 이루어지도록 하여 액화 효율을 확보할 수 있으면서, 중탄화수소와 관련된 설비를 생략/축소할 수 있게 된다.Therefore, in the present embodiment, even if the composition is changed so that the mixed refrigerant is light hydrocarbon as a main component, it is possible to secure sufficient liquefaction efficiency by pre-cooling when the cooling unit 50 is initially operated, while omitting facilities related to heavy hydrocarbons/ It can be reduced.

또한 본 발명은 경탄화수소를 주성분으로 하는 혼합냉매를 사용하게 되므로, 이러한 혼합냉매와 유사하게 경탄화수소가 주성분인 증발가스를 냉매의 보충(make-up)에 활용할 수 있다. 이를 위해 증발가스 공급라인(L10)이나 증발가스 액화라인(L20)에서 냉매 순환라인(L50) 또는 냉매 탱크(55)로는 냉매 보충라인(L11)이 연결될 수 있다.In addition, since the present invention uses a mixed refrigerant containing light hydrocarbon as a main component, similarly to the mixed refrigerant, the evaporation gas containing light hydrocarbon as a main component can be used for make-up of the refrigerant. To this end, the refrigerant replenishment line L11 may be connected to the refrigerant circulation line L50 or the refrigerant tank 55 from the evaporation gas supply line L10 or the evaporation gas liquefaction line L20.

다만 증발가스 공급라인(L10)에서 분기되는 냉매 보충라인(L11)은 냉매 쿨러(53)의 상류에서 연장될 수 있고 비교적 저압을 가지므로, 냉매 순환라인(L50)에서 냉매 압축기(52)의 상류에 증발가스를 전달한다.However, the refrigerant replenishing line (L11) branched from the evaporation gas supply line (L10) can extend upstream of the refrigerant cooler (53) and has a relatively low pressure, so that the refrigerant compressor (52) upstream of the refrigerant compressor (52) To deliver the evaporated gas.

반면 증발가스 액화라인(L20)에서 분기되는 냉매 보충라인(L11)은, 감압밸브(40)의 상류에서 연장될 수 있고 비교적 고압을 가지므로, 냉매 순환라인(L50)에서 냉매 압축기(52)의 하류에 증발가스를 전달할 수 있다.On the other hand, since the refrigerant replenishing line (L11) branched from the liquefied gas liquefaction line (L20) can extend upstream of the pressure reducing valve (40) and has a relatively high pressure, the refrigerant compressor (52) in the refrigerant circulation line (L50) Evaporation gas can be delivered downstream.

이와 같이 본 실시예는, 혼합냉매가 일반적인 종래의 경우와 다르게 중탄화수소를 (거의) 포함하지 않도록 하여 중탄화수소 보충 설비 등을 생략할 수 있으면서도, 초기 가동에서 프리쿨링 시 증발가스를 활용해 냉각을 안정적으로 구현할 수 있다. As described above, in the present exemplary embodiment, while the mixed refrigerant does not (almost) contain heavy hydrogen unlike the conventional case, it is possible to omit the heavy hydrocarbon supplementation equipment, etc. It can be implemented stably.

도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.5 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a fifth embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 앞선 제4 실시예와 대비할 때 냉매 쿨러(53)가 증발가스 공급라인(L10)과 직접 연결되는 대신, 증발가스 공급라인(L10)에서 분기된 냉매 쿨링라인(L12)과 연결될 수 있다.Referring to FIG. 5, the gas treatment system 1 according to the fifth embodiment of the present invention, instead of the refrigerant cooler 53 being directly connected to the evaporation gas supply line L10 when compared with the previous fourth embodiment, It may be connected to the refrigerant cooling line (L12) branched from the evaporation gas supply line (L10).

본 실시예는 제4 실시예와 마찬가지로, 냉매 쿨러(53)가 냉매 압축기(52)에서 압축된 냉매를 증발가스로 쿨링할 수 있다. 다만 제4 실시예의 경우 초기 가동을 벗어난 경우에도 냉매가 증발가스와 열교환하게 되는 반면, 본 실시예는 초기 가동을 지나 정상 가동 시로 접어든 경우엔 증발가스를 이용한 프리쿨링을 회피할 수 있다.In this embodiment, as in the fourth embodiment, the refrigerant cooler 53 cools the refrigerant compressed by the refrigerant compressor 52 with evaporation gas. However, in the case of the fourth embodiment, even if it is out of initial operation, the refrigerant exchanges heat with the evaporation gas, whereas in the present embodiment, pre-cooling using the evaporation gas can be avoided when it enters normal operation after the initial operation.

이를 위해 증발가스 공급라인(L10)에서 부분적으로 병렬로 마련되며 냉매 쿨러(53)를 경유하는 냉매 쿨링라인(L12)이 마련된다. 냉매 쿨링라인(L12)은 냉각부(50)의 초기 가동 시 증발가스가 냉매 쿨러(53)를 경유하도록 하여 프리쿨링을 구현하고, 냉각부(50)의 정상 가동 시 증발가스가 냉매 쿨러(53)를 우회하도록 할 수 있다.To this end, the evaporation gas supply line (L10) is partially provided in parallel, and a refrigerant cooling line (L12) via a refrigerant cooler (53) is provided. The refrigerant cooling line (L12) implements pre-cooling by allowing the evaporation gas to pass through the refrigerant cooler (53) during the initial operation of the cooling unit (50), and when the cooling unit (50) operates normally, the evaporation gas is the refrigerant cooler (53). ) Can be bypassed.

여기서 냉매 쿨링라인(L12)은, 액화가스 저장탱크(10)에서 배출된 저온의 증발가스를 활용하기 위한 것이므로, 증발가스 공급라인(L10)에서 증발가스 열교환기(30)의 상류에서 분기 및 합류되도록 마련될 수 있다.Here, the refrigerant cooling line (L12) is to utilize the low-temperature evaporation gas discharged from the liquefied gas storage tank (10), so that the evaporation gas supply line (L10) branches and joins upstream of the evaporation gas heat exchanger (30) It can be provided.

또한 본 실시예는, 제4 실시예와 마찬가지로 냉매 보충라인(L11)이 구비되는데, 냉매 보충라인(L11)은 증발가스 공급라인(L10)에서 증발가스 열교환기(30)의 상류에서 분기되어 냉매 순환라인(L50)에서 냉매 압축기(52)의 상류로 연결되거나, 증발가스 액화라인(L20)에서 증발가스 열교환기(30)의 하류 및 감압밸브(40)의 상류에서 분기되어 냉매 순환라인(L50)에서 냉매 압축기(52)의 하류로 연결될 수 있다.In addition, in the present embodiment, the refrigerant replenishment line L11 is provided as in the fourth embodiment, and the refrigerant replenishment line L11 is branched upstream of the evaporation gas heat exchanger 30 in the evaporation gas supply line L10 and the refrigerant is refrigerated. Refrigerant circulation line (L50) connected to the upstream of the refrigerant compressor (52) in the circulation line (L50), or branched upstream of the evaporation gas heat exchanger (30) in the liquefied gas liquefaction line (L20) and upstream of the pressure reducing valve (40) ) May be connected downstream of the refrigerant compressor 52.

이와 같이 본 실시예는, 경탄화수소 위주의 혼합냉매를 사용하면서 증발가스로 프리쿨링을 구현하되, 초기 가동을 벗어났을 때에는 증발가스가 혼합냉매와 열교환을 우회하도록 하여, 상황에 맞는 최적의 운전 제어가 가능하다.As described above, the present embodiment implements precooling with evaporation gas while using a mixed hydrocarbon-based refrigerant, and when it is out of the initial operation, allows evaporation gas to bypass heat exchange with the mixed refrigerant, thereby controlling optimal operation according to the situation. Is possible.

도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.6 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a sixth embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 제5 실시예 대비 기액분리기(60)가 추가될 수 있으며, 기액분리기(60)에서 분리된 기상이 혼합냉매의 프리쿨링에 활용될 수 있다. Referring to FIG. 6, in the gas treatment system 1 according to the sixth embodiment of the present invention, a gas-liquid separator 60 may be added as compared to the fifth embodiment, and gas phase separated from the gas-liquid separator 60 is mixed. It can be used for precooling of refrigerant.

혼합냉매의 프리쿨링이 필요한 초기 가동 시에는, 냉매와 증발가스를 열교환하더라도 증발가스의 액화가 충분히 이루어지지 못하므로 다량의 플래시가스가 발생한다.In the initial operation that requires precooling of the mixed refrigerant, a large amount of flash gas is generated even though heat exchange between the refrigerant and the evaporation gas does not sufficiently liquefy the evaporation gas.

그러나 플래시가스는 기상이라 할지라도 상당한 저온으로 냉각된 상태이므로, 본 실시예는 저온의 플래시가스를 활용해 냉매의 프리쿨링을 구현할 수 있다.However, since the flash gas is cooled to a considerable low temperature even in the gas phase, the present embodiment can implement precooling of the refrigerant by using the low temperature flash gas.

이를 위해 기액분리기(60)에는, 기액분리기(60)에서 분리된 기상을 냉매 쿨링라인(L12)에서 냉매 쿨러(53)의 상류에 전달하는 기상 배출라인(L60)이 마련될 수 있다. 따라서 기액분리기(60)에서 분리된 기상은 냉각부(50)의 초기 가동 시 혼합냉매를 프리쿨링할 수 있다.To this end, the gas-liquid separator 60 may be provided with a gaseous discharge line L60 that transfers the gas phase separated from the gas-liquid separator 60 to the upstream of the refrigerant cooler 53 from the refrigerant cooling line L12. Therefore, the gas phase separated from the gas-liquid separator 60 may precool the mixed refrigerant during the initial operation of the cooling unit 50.

물론 정상 가동에 돌입했을 경우에는, 기액분리기(60)에서 분리된 기상이 냉매와 열교환되지 않도록, 냉매 쿨링라인(L12)에서의 흐름이 반전될 수 있다.Of course, in the case of entering normal operation, the flow in the refrigerant cooling line L12 may be reversed so that the gas phase separated from the gas-liquid separator 60 does not exchange heat with the refrigerant.

이와 같이 본 실시예는, 초기 가동 시 다량 발생하는 플래시가스를 혼합냉매 프리쿨링에 활용하여 프리쿨링 시간을 단축할 수 있다.As described above, in the present embodiment, the precooling time can be shortened by utilizing flash gas generated in a large amount during initial operation for pre-cooling the mixed refrigerant.

도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.7 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a seventh embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제7 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 앞선 제6 실시예 대비 기상 배출라인(L60)이 증발가스 열교환기(30)를 거쳐 증발가스 공급라인(L10)에서 압축기(20) 상류로 연결될 수 있다. Referring to FIG. 7, in the gas treatment system 1 according to the seventh embodiment of the present invention, the gaseous discharge line L60 is compared to the previous sixth embodiment through the evaporative gas heat exchanger 30 and the evaporated gas supply line ( L10) may be connected upstream of the compressor 20.

이때 증발가스 열교환기(30)는, 증발가스 공급라인(L10)과 나란한 제1 스트림, 증발가스 액화라인(L20)과 나란한 제2 스트림, 그리고 기상 배출라인(L60)과 나란한 제3 스트림이 각각 독립적으로 배치되는 구조를 가질 수 있다.At this time, the evaporation gas heat exchanger 30 has a first stream parallel to the evaporation gas supply line L10, a second stream parallel to the evaporation gas liquefaction line L20, and a third stream parallel to the gaseous emission line L60. It can have a structure that is arranged independently.

즉 본 실시예는 경탄화수소가 주성분인 혼합냉매의 프리쿨링은 증발가스를 활용하며, 기액분리기(60)에서 분리된 기상은 증발가스 열교환기(30)에서 증발가스 액화라인(L20)을 따라 흐른 증발가스의 예냉에 활용하도록 할 수 있다.That is, in the present embodiment, precooling of the mixed refrigerant containing light hydrocarbon as a main component utilizes evaporation gas, and the gas phase separated from the gas-liquid separator 60 flows along the evaporation gas liquefaction line L20 in the evaporation gas heat exchanger 30. It can be used to pre-cool the evaporated gas.

물론 본 실시예의 기상 배출라인(L60)이 냉매 쿨링라인(L12)으로도 분기 연결될 수 있고, 냉각부(50)의 초기 가동 시 플래시가스는 냉매 쿨링라인(L12)으로 유입되고, 냉각부(50)의 정상 가동 시 플래시가스는 증발가스 열교환기(30)를 거쳐 증발가스 공급라인(L10)으로 전달될 수 있다.Of course, the gaseous discharge line L60 of this embodiment may be branched to the refrigerant cooling line L12, and when the cooling unit 50 is initially operated, flash gas flows into the refrigerant cooling line L12, and the cooling unit 50 ) During normal operation, the flash gas may be delivered to the evaporation gas supply line (L10) through the evaporation gas heat exchanger (30).

본 발명은 앞서 설명된 실시예 외에도, 상기 실시예와 공지기술의 조합에 의해 발생하는 실시예들을 모두 포괄한다.In addition to the above-described embodiments, the present invention encompasses all of the embodiments generated by a combination of the above embodiments and known techniques.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.The present invention has been described in detail through specific examples, but this is for specifically describing the present invention, and the present invention is not limited to this, and by a person skilled in the art within the technical spirit of the present invention. It will be apparent that the modification or improvement is possible.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications or changes of the present invention belong to the scope of the present invention, and the specific protection scope of the present invention will be clarified by the appended claims.

1: 가스 처리 시스템 10: 액화가스 저장탱크
L10: 증발가스 공급라인 L11: 냉매 보충라인
L12: 냉매 쿨링라인 20: 압축기
21: 압축단 L20: 증발가스 액화라인
L21: 냉각 우회라인 L22: 기액분리 우회라인
L23: 가압라인 30: 증발가스 열교환기
L30: 증발가스 우회라인 40: 감압밸브
50: 냉각부 51: 냉각기
52: 냉매 압축기 53: 냉매 쿨러
54: 냉매 밸브 55: 냉매 탱크
L50: 냉매 순환라인 60: 기액분리기
L60: 기상 배출라인 100: 추진엔진
101: 압력조절밸브 110: 발전엔진
1: Gas treatment system 10: Liquefied gas storage tank
L10: Evaporation gas supply line L11: Refrigerant supplement line
L12: refrigerant cooling line 20: compressor
21: compression stage L20: evaporation gas liquefaction line
L21: Cooling bypass line L22: Gas-liquid separation bypass line
L23: Pressurized line 30: Evaporative gas heat exchanger
L30: Evaporation gas bypass line 40: Pressure reducing valve
50: cooling unit 51: cooler
52: refrigerant compressor 53: refrigerant cooler
54: refrigerant valve 55: refrigerant tank
L50: refrigerant circulation line 60: gas-liquid separator
L60: Meteorological emission line 100: Propulsion engine
101: pressure control valve 110: power generation engine

Claims (8)

액화가스 저장탱크;
하나의 구동원에 의해 가동되는 다단으로 구성되며 상기 액화가스 저장탱크에서 발생한 증발가스를 압축하여 엔진에 공급하는 압축기;
상기 압축기의 적어도 1단에 의해 압축된 증발가스 중 적어도 일부를 감압하는 감압밸브;
증발가스의 흐름을 기준으로 상기 감압밸브와 직렬로 마련되며 증발가스를 냉매로 냉각하는 냉각부;
상기 압축기의 1단 하류에서 적어도 두 지점의 증발가스가 상기 감압밸브와 상기 냉각부를 경유해 상기 액화가스 저장탱크로 전달되도록 하는 증발가스 액화라인; 및
상기 증발가스 액화라인에 마련되며 증발가스가 상기 냉각부를 우회하도록 하는 냉각 우회라인을 포함하며,
상기 냉각 우회라인은, 증발가스가 상기 증발가스 액화라인으로 유입되는 지점에 따라 증발가스의 흐름이 조절되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
Liquefied gas storage tank;
Compressor composed of multiple stages operated by one driving source and compressing evaporation gas generated in the liquefied gas storage tank to supply to the engine;
A pressure reducing valve for reducing at least a portion of the boil-off gas compressed by at least one stage of the compressor;
A cooling unit provided in series with the pressure reducing valve based on the flow of the evaporating gas and cooling the evaporating gas with a refrigerant;
An evaporation gas liquefaction line allowing at least two points of evaporation gas to be delivered to the liquefied gas storage tank via the pressure reducing valve and the cooling unit downstream of the first stage of the compressor; And
It is provided in the liquefied gas liquefied line and includes a cooling bypass line that allows the boiled gas to bypass the cooling unit,
The cooling bypass line, the gas processing system characterized in that the flow of the evaporation gas is adjusted according to the point at which the evaporation gas flows into the evaporation gas liquefaction line.
제 1 항에 있어서,
상기 압축기는, 하나의 구동원에 의해 가동되고 증발가스 내 윤활유의 혼입 양상이 상이한 저압단과 고압단을 포함하고,
상기 감압밸브는, 상기 압축기의 적어도 저압단에 의해 압축된 증발가스 중 적어도 일부를 감압하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
According to claim 1,
The compressor includes a low pressure stage and a high pressure stage, which are operated by one driving source and have different mixing modes of lubricating oil in the evaporation gas,
The pressure reducing valve, the gas processing system, characterized in that to decompress at least a portion of the boil-off gas compressed by at least the low-pressure stage of the compressor.
제 2 항에 있어서,
상기 엔진은, 200bar 이상의 요구압력을 갖는 추진엔진이고,
상기 압축기의 저압단은, 증발가스를 100bar 미만으로 가압하며,
상기 증발가스 액화라인은, 상기 압축기의 고압단 하류 및 상기 압축기의 저압단과 고압단 사이에서 연장된 후 합류되어 상기 감압밸브와 상기 냉각부를 경유하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
According to claim 2,
The engine is a propulsion engine having a required pressure of 200 bar or more,
The low pressure stage of the compressor pressurizes the evaporated gas to less than 100 bar,
The boil-off gas liquefaction line, the gas processing system characterized in that it is provided to extend after the high-pressure stage downstream of the compressor and the low-pressure stage and the high-pressure stage of the compressor to be joined and passed through the pressure reducing valve and the cooling unit.
제 3 항에 있어서, 상기 증발가스 액화라인 및 상기 냉각 우회라인은,
증발가스가 상기 압축기의 고압단 하류로부터 상기 감압밸브를 경유하되 상기 냉각부를 우회하도록 하여 감압에 의한 액화가 이루어지도록 하거나, 증발가스가 상기 압축기의 저압단과 고압단 사이로부터 상기 감압밸브 및 상기 냉각부를 경유하도록 하여 감압 및 냉각에 의한 액화가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
According to claim 3, The evaporation gas liquefaction line and the cooling bypass line,
Evaporation gas is passed through the pressure reducing valve from the downstream of the high pressure stage of the compressor to bypass the cooling portion so that liquefaction by decompression is performed, or evaporation gas is provided between the low pressure stage and the high pressure stage of the compressor to reduce the pressure reducing valve and the cooling portion. Gas treatment system characterized in that the liquefied by the reduced pressure and cooling to be made through.
제 4 항에 있어서, 상기 증발가스 액화라인 및 상기 냉각 우회라인은,
상기 엔진의 가동 상태에 따라 증발가스가 감압에 의한 액화 또는 감압 및 냉각에 의한 액화가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
The method of claim 4, wherein the evaporation gas liquefaction line and the cooling bypass line,
Gas processing system characterized in that the evaporation gas is liquefied by reduced pressure or liquefied by reduced pressure and cooling according to the operating state of the engine.
제 4 항에 있어서, 상기 증발가스 액화라인 및 상기 냉각 우회라인은,
상기 선박의 정박 및 저속 항해 시 증발가스가 감압 및 냉각에 의한 액화가 이루어지도록 하고,
상기 선박의 중속 항해 시 증발가스가 감압에 의한 액화가 이루어지도록 하며,
상기 선박의 고속 항해 시 상기 증발가스 액화라인의 흐름이 차단되도록 하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
The method of claim 4, wherein the evaporation gas liquefaction line and the cooling bypass line,
When the ship is anchored and sailed at low speed, the evaporated gas is liquefied by decompression and cooling,
When the vessel is sailing at medium speed, the evaporated gas is liquefied by decompression,
A gas processing system characterized in that the flow of the liquefied gas liquefaction line is blocked when the ship is sailing at high speed.
제 1 항에 있어서,
냉매에 의한 냉각 또는 감압을 거친 증발가스를 기액분리하여 액상을 상기 액화가스 저장탱크로 전달하는 기액분리기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
According to claim 1,
A gas processing system further comprising a gas-liquid separator for gas-liquid separation of the evaporated gas that has undergone cooling or decompression by a refrigerant to deliver a liquid to the liquefied gas storage tank.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 상기 가스 처리 시스템을 갖는 것을 특징으로 하는 선박.A ship characterized by having the gas treatment system according to any one of claims 1 to 7.
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