KR20200091774A - Gas Treatment System, Method of Gas Treatment using the same and Ship having the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가스 처리 시스템, 이를 이용한 가스 처리 방법 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.The present invention relates to a gas treatment system, a gas treatment method using the same, and a ship including the same.
선박은 대량의 광물이나 원유, 천연가스, 또는 몇 천 개 이상의 컨테이너 등을 싣고 대양을 항해하는 운송수단으로서, 강철로 이루어져 있고 부력에 의해 수선면에 부유한 상태에서 프로펠러의 회전을 통해 발생되는 추력으로 이동한다.A ship is a vehicle that carries a large amount of minerals, crude oil, natural gas, or thousands of containers, etc., and sails through the ocean. It is made of steel and is thrust generated through the rotation of the propeller while floating on the water surface by buoyancy. Go to.
이러한 선박은 엔진이나 가스 터빈 등을 구동함으로써 추력을 발생시키는데, 이때 엔진은 가솔린 또는 디젤 등의 오일 연료를 사용하여 피스톤을 움직여서 피스톤의 왕복운동에 의해 크랭크 축이 회전되도록 하고, 크랭크 축에 연결된 샤프트가 회전되어 프로펠러가 구동되도록 하며, 반면 가스 터빈은 압축 공기와 함께 연료를 연소시키고, 연소 공기의 온도/압력을 통해 터빈 날개를 회전시킴으로써 발전하여 프로펠러에 동력을 전달하는 방식을 사용한다.These ships generate thrust by driving an engine or a gas turbine, etc. At this time, the engine uses oil fuel such as gasoline or diesel to move the piston so that the crankshaft is rotated by the reciprocating motion of the piston, and a shaft connected to the crankshaft Is rotated so that the propeller is driven, while the gas turbine burns fuel with compressed air and generates power by rotating the turbine blades through the temperature/pressure of the combustion air to transmit power to the propeller.
그러나 최근에는, 액화가스의 일종인 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)를 운반하는 LNG 운반선에서 LNG를 연료로 사용하여 엔진이나 터빈 등의 수요처를 구동하는 LNG 연료공급 방식이 사용되고 있으며, LNG는 청정연료이고 매장량도 석유보다 풍부하기 때문에, 수요처의 연료로 LNG를 사용하는 방식은 LNG 운반선 외의 다른 선박에도 적용되고 있다.However, in recent years, LNG carriers that use LNG as fuel in LNG carriers carrying Liquefied Natural Gas, which is a kind of liquefied gas, have been used, and LNG fuel supply methods have been used, and LNG is clean fuel. Since the reserves are also richer than petroleum, the method of using LNG as a fuel for demand is also applied to vessels other than LNG carriers.
그러나 아직까지는 디젤과 같은 오일 연료를 이용하는 종래의 경우와 대비할 때, 가스 연료인 LNG를 이용하는 경우에서 LNG 운반선에 의해 LNG를 수송하는 도중에 LNG가 LNG 카고탱크 내에서 지속적으로 기화되어 LNG 카고탱크 내에 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 발생하고, 발생된 증발가스는 카고탱크 내의 압력을 증가시키며 선박의 요동에 따라 액화가스의 유동을 가속시켜 구조적인 문제를 야기시킬 수 있기 때문에 증발가스의 발생을 억제할 필요가 있는 등 해결해야 하는 문제들이 다수 존재하는 상황이어서, 청정연료인 LNG를 이용하여 선박 내의 수요처에 공급하는 기술에 대해 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있다.However, as compared with the conventional case of using an oil fuel such as diesel, LNG is continuously vaporized in the LNG cargo tank and evaporated in the LNG cargo tank while transporting LNG by the LNG carrier in the case of using LNG as a gas fuel. Boil-off gas (BOG) is generated, and the generated boil-off gas increases the pressure in the cargo tank and accelerates the flow of liquefied gas according to the fluctuation of the vessel, which can cause structural problems. Since there are a number of problems to be solved, such as the need to restrain it, continuous research and development is being conducted on technologies that supply LNG to customers in the ship using clean fuel, LNG.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 카고탱크에 저장된 액화가스를 연료로 사용하는 선박에서, 카고탱크 내에서 자연적으로 발생하는 증발가스를 버퍼탱크를 이용하여 처리함으로써, 증발가스를 효율적으로 처리할 수 있도록 하는 가스 처리 시스템, 이를 이용한 가스 처리 방법 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 use a liquefied gas stored in a cargo tank as a fuel, in a ship using a liquefied gas as a fuel, a buffer tank for naturally occurring evaporation gas in the cargo tank. It is intended to provide a gas treatment system, a gas treatment method using the same, and a ship including the same, which enables efficient treatment of the evaporated gas by treatment with.
본 발명의 일 측면에 따른 가스 처리 시스템은, 카고탱크; 상기 카고탱크에서 발생하는 증발가스를 수요처로 공급하는 제1연료공급라인; 상기 제1연료공급라인에 마련되어 증발가스를 다단으로 압축하는 증발가스압축유닛; 상기 증발가스압축유닛의 압축 과정에서 증발가스를 분기시키는 증발가스회수라인; 상기 증발가스회수라인을 통해 분기되는 증발가스를 응축시키는 버퍼탱크; 및 상기 버퍼탱크에서 발생하는 증발가스를 상기 제1연료공급라인으로 이동시키는 증발가스보충라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.Gas processing system according to an aspect of the present invention, the cargo tank; A first fuel supply line for supplying the boil-off gas generated in the cargo tank to a consumer; An evaporation gas compression unit provided on the first fuel supply line to compress the evaporation gas in multiple stages; An evaporation gas recovery line that branches off the evaporation gas during the compression process of the evaporation gas compression unit; A buffer tank for condensing the boil-off gas branched through the boil-off gas recovery line; And it characterized in that it comprises a boil-off gas filling line for moving the boil-off gas generated in the buffer tank to the first fuel supply line.
구체적으로, 상기 제1연료공급라인에는 기액분리기가 없을 수 있다.Specifically, the first fuel supply line may not have a gas-liquid separator.
구체적으로, 상기 카고탱크에 저장되는 액화가스를 상기 증발가스압축유닛의 하류로 이동시키는 제2연료공급라인을 포함할 수 있다.Specifically, a second fuel supply line for moving the liquefied gas stored in the cargo tank to the downstream of the evaporation gas compression unit may be included.
구체적으로, 상기 제2연료공급라인에는 기액분리기가 없을 수 있다.Specifically, the second fuel supply line may not have a gas-liquid separator.
구체적으로, 상기 수요처는, 메탄가 조절이 필요 없는 고압엔진을 포함할 수 있다.Specifically, the demand destination may include a high pressure engine that does not require methane control.
구체적으로, 상기 고압엔진은, MEGI 엔진을 포함할 수 있다.Specifically, the high pressure engine may include a MEGI engine.
구체적으로, 상기 증발가스압축유닛은, 액적이 포함된 증발가스가 들어가도 되는 왕복동형 고압압축기를 포함할 수 있다.Specifically, the evaporation gas compression unit may include a reciprocating type high pressure compressor into which evaporation gas containing droplets may enter.
구체적으로, 상기 버퍼탱크의 액화가스를 상기 카고탱크로 이동시키는 액화가스회수라인을 포함할 수 있다.Specifically, it may include a liquefied gas recovery line for moving the liquefied gas of the buffer tank to the cargo tank.
구체적으로, 상기 제2연료공급라인에는, 상기 카고탱크의 내부에 설치되어 외부로 배출되는 액화가스를 가압하는 제1펌프, 상기 제1펌프로부터 공급되는 액화가스를 고압엔진인 상기 수요처에서 요구하는 고압으로 가압하는 제2펌프, 및 상기 제2펌프로부터 이송되는 액화가스를 강제로 기화시키는 강제기화기가 마련될 수 있다.Specifically, the second fuel supply line, the first pump is installed inside the cargo tank to pressurize the liquefied gas discharged to the outside, the liquefied gas supplied from the first pump is required by the demand source of the high-pressure engine A second pump pressurized at high pressure and a forced vaporizer for forcibly vaporizing the liquefied gas transferred from the second pump may be provided.
구체적으로, 상기 카고탱크에 저장되는 액화가스가 상기 버퍼탱크로 이동하도록 마련되는 액화가스충전라인을 포함할 수 있다.Specifically, the liquefied gas stored in the cargo tank may include a liquefied gas filling line provided to move to the buffer tank.
구체적으로, 상기 액화가스충전라인은, 상기 제2연료공급라인에서 분기될 수 있다.Specifically, the liquefied gas filling line may be branched from the second fuel supply line.
구체적으로, 상기 버퍼탱크는, 상기 카고탱크에서 배출된 증발가스가 상기 수요처의 증발가스 소비량을 초과할 경우, 초과된 증발가스를 상기 증발가스회수라인을 통해 전달받아 저장하고, 상기 카고탱크에서 배출된 증발가스가 상기 수요처의 증발가스 소비량에 미치지 못할 경우, 저장된 증발가스 중 적어도 일부를 상기 수요처로 전달되는 가스에 상기 증발가스보충라인을 통해 보충할 수 있다.Specifically, when the evaporation gas discharged from the cargo tank exceeds the consumption amount of evaporation gas at the demand destination, the buffer tank receives and stores the excess evaporation gas through the evaporation gas recovery line, and discharges it from the cargo tank When the boil-off gas does not reach the boil-off gas consumption of the customer, at least a part of the stored boil-off gas can be supplemented to the gas delivered to the customer through the boil-off gas filling line.
구체적으로, 상기 카고탱크에 저장된 액화가스는, 상기 버퍼탱크를 거치지 않고 상기 수요처로 연료로서 공급되되, 강제기화기에 의해 강제기화된 증발가스 상태로 상기 증발가스압축유닛의 하류에 합류될 수 있다.Specifically, the liquefied gas stored in the cargo tank is supplied as fuel to the customer without passing through the buffer tank, and may be joined downstream of the evaporation gas compression unit in the state of evaporated gas forced by the forced vaporizer.
구체적으로, 상기 카고탱크의 증발가스와 상기 버퍼탱크의 증발가스는, 기액분리 없이 합류되어 상기 증발가스압축유닛으로 유입될 수 있다.Specifically, the boil-off gas of the cargo tank and the boil-off gas of the buffer tank may be joined without gas-liquid separation and introduced into the boil-off gas compression unit.
구체적으로, 상기 버퍼탱크는, 상기 카고탱크에서 상기 수요처로 연료로서의 액화가스를 공급하는 흐름과 독립적으로 마련될 수 있다.Specifically, the buffer tank may be provided independently of the flow of supplying liquefied gas as fuel from the cargo tank to the demand destination.
구체적으로, 상기 버퍼탱크는, 타입-C 압력탱크일 수 있다.Specifically, the buffer tank may be a type-C pressure tank.
구체적으로, 상기 버퍼탱크와 상기 증발가스압축유닛 사이에 마련되어, 상기 버퍼탱크에서 상기 증발가스압축유닛으로 공급되는 증발가스를 감압하는 감압수단을 더 포함할 수 있다.Specifically, it may be provided between the buffer tank and the boil-off gas compression unit, it may further include a pressure reducing means for reducing the boil-off gas supplied from the buffer tank to the boil-off gas compression unit.
본 발명의 다른 측면에 따른 선박은, 상기에 기재된 가스 처리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.A ship according to another aspect of the present invention is characterized by including the gas treatment system described above.
본 발명에 따른 가스 처리 시스템, 이를 이용한 가스 처리 방법 및 이를 포함하는 선박은, 카고탱크에 저장된 액화가스를 연료로 사용하는 선박에서, 카고탱크에서 수요처의 연료로 공급되는 자연기화된 증발가스 및/또는 강제기화된 증발가스를 버퍼탱크를 이용하여 처리함으로써, 증발가스를 효율적으로 처리할 수 있다.The gas treatment system according to the present invention, a gas treatment method using the same, and a ship including the same, in a vessel using liquefied gas stored in a cargo tank as fuel, a natural vaporized gas supplied from the cargo tank as fuel of demand and/or Alternatively, the evaporated gas can be efficiently processed by treating the evaporated gas that is forcibly vaporized using a buffer tank.
또한, 본 발명에 따른 가스 처리 시스템, 이를 이용한 가스 처리 방법 및 이를 포함하는 선박은, 카고탱크 내에서 자연적으로 발생하는 증발가스가 수요처에서 요구하는 연료량보다 많거나 일시적으로 많이 발생할 경우 버퍼탱크에 저장할 수 있도록 구성함으로써, 증발가스를 가스연소유닛에 의해 태워버리거나 외부로 방출하는 양을 줄일 수 있어, 증발가스의 불필요한 낭비를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 카고탱크의 내압 안정성을 보장할 수 있다.In addition, the gas processing system according to the present invention, a gas processing method using the same, and a ship including the same, store in a buffer tank when the evaporation gas naturally occurring in the cargo tank is greater than or temporarily exceeds the amount of fuel required by the customer. By configuring it to be possible, it is possible to reduce the amount of the evaporated gas burned by the gas combustion unit or discharged to the outside, thereby preventing unnecessary waste of the evaporated gas and ensuring the pressure-resistant stability of the cargo tank.
또한, 본 발명에 따른 가스 처리 시스템, 이를 이용한 가스 처리 방법 및 이를 포함하는 선박은, 카고탱크에서 수요처로 연료로서의 액화가스를 공급하는 흐름과 독립적으로 버퍼탱크를 구성하되, 버퍼탱크에 저장된 증발가스를 필요에 따라 선택적으로 수요처의 연료로 공급할 수 있도록 구성함으로써, 액화가스를 수요처로 공급하기 위한 연료펌프, 연료기화기 등이 구비되어야 하는 본 발명의 효과를 설명하기 위한 예시로서의 연료탱크와 달리 액화가스 연료 공급을 위한 주변 장치를 단순화 할 수 있다.In addition, the gas processing system according to the present invention, a gas processing method using the same, and a ship including the same, constitute a buffer tank independent of the flow of supplying liquefied gas as fuel from the cargo tank to the demand, but the evaporation gas stored in the buffer tank Liquefied gas unlike the fuel tank as an example for explaining the effect of the present invention to be provided with a fuel pump, a fuel vaporizer, etc. for supplying liquefied gas to a demand source by configuring it to be selectively supplied to the fuel of the demand destination if necessary. The peripherals for fueling can be simplified.
또한, 본 발명에 따른 가스 처리 시스템, 이를 이용한 가스 처리 방법 및 이를 포함하는 선박은, 카고탱크 내의 자연기화된 증발가스를 수요처의 주연료로 공급하되, 버퍼탱크에 저장된 증발가스를 수요처의 보조연료로 공급하도록 구성함으로써, 버퍼탱크가 액화가스 연료 공급을 위한 연료펌프를 필요로 하지 않으므로, 버퍼탱크의 유량 및 내압이 낮아지더라도 본 발명의 효과를 설명하기 위한 예시로서의 연료탱크와 달리 연료펌프의 구동에 필요한 유효흡입수두 및 유입압력 불충족으로 인한 연료공급 중단 및 쿨다운 문제를 고려하지 않아도 된다.In addition, the gas treatment system according to the present invention, a gas treatment method using the same, and a ship including the same, supply natural vaporized gas in the cargo tank as the main fuel of the customer, but use the vaporized gas stored in the buffer tank as the auxiliary fuel of the customer. Since the buffer tank does not require a fuel pump for supplying liquefied gas fuel, the fuel tank is different from the fuel tank as an example for explaining the effect of the present invention even if the flow rate and the internal pressure of the buffer tank are lowered. There is no need to consider the problem of stopping fuel supply and cooling down due to insufficient effective suction head and inlet pressure required for operation.
또한, 본 발명에 따른 가스 처리 시스템, 이를 이용한 가스 처리 방법 및 이를 포함하는 선박은, 버퍼탱크에서 액화가스를 수요처의 연료로 공급하지 않고 증발가스만을 수요처의 연료로 공급하도록 구성함으로써, 버퍼탱크가 본 발명의 효과를 설명하기 위한 예시로서의 연료탱크와 달리 액화가스를 수요처의 연료로 사용하기 위해 일정 범위의 유량 및 내압을 유지하지 않아도 되어, 액화가스의 유량 및 내압 유지로부터 자유로울 수 있다.In addition, the gas processing system according to the present invention, a gas processing method using the same, and a ship including the same, are configured such that the liquefied gas is supplied from the buffer tank to the fuel of the consumer, but the vaporized tank is configured to supply only the vaporized gas to the fuel of the consumer. Unlike the fuel tank as an example for explaining the effect of the present invention, it is not necessary to maintain the flow rate and the internal pressure in a certain range in order to use the liquefied gas as the fuel of the customer, so it can be free from maintaining the flow rate and the internal pressure of the liquefied gas.
또한, 본 발명에 따른 가스 처리 시스템, 이를 이용한 가스 처리 방법 및 이를 포함하는 선박은, 버퍼탱크에 수요처의 연료와 상관 없이 액화가스를 충전하여 내부의 증발가스를 액화가스에 응축시켜 저장할 수 있게 하되, 충전된 액화가스가 팽창하는 등 버퍼탱크로부터의 방출이 필요할 경우 카고탱크로 복귀할 수 있도록 구성함으로써, 본 발명의 효과를 설명하기 위한 예시로서의 연료탱크에서 액화가스의 방출 구성이 없는 것 대비 액화가스의 팽창으로부터 버퍼탱크의 안정성을 확보할 수 있다.In addition, the gas processing system according to the present invention, a gas processing method using the same, and a ship including the same, allow the buffer tank to be filled with liquefied gas irrespective of the fuel at the customer's demand to condense and store the evaporated gas therein. When the discharged from the buffer tank, such as the liquefied liquefied gas is expanded, is configured to return to the cargo tank, liquefaction compared to the absence of the liquefied gas discharge configuration in the fuel tank as an example for explaining the effect of the present invention The stability of the buffer tank can be secured from the expansion of gas.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 제1 내지 제5실시예에 따른 가스 처리 시스템을 이용한 가스 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 제1 내지 제5실시예에 따른 가스 처리 시스템을 이용한 가스 처리 방법을 설명하기 위한 제1부분 순서도이다.
도 8은 본 발명의 제1 내지 제5실시예에 따른 가스 처리 시스템을 이용한 가스 처리 방법을 설명하기 위한 제2부분 순서도이다.
도 9는 본 발명의 제1 내지 제5실시예에 따른 가스 처리 시스템을 이용한 가스 처리 방법을 설명하기 위한 제3부분 순서도이다.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 flowchart illustrating a gas processing method using the gas processing system according to the first to fifth embodiments of the present invention.
7 is a first part flow chart for explaining a gas processing method using the gas processing system according to the first to fifth embodiments of the present invention.
8 is a second partial flow chart for explaining a gas processing method using the gas processing system according to the first to fifth embodiments of the present invention.
9 is a flowchart of a third part for explaining a gas processing method using the gas processing system according to the first to fifth embodiments 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, which are 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 if they are displayed on different drawings. In addition, in the description of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related 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 가스는 LNG는 물론 비등점이 상온보다 낮아 저장을 위해 강제로 액화되며 발열량을 갖는 LPG, 에틸렌, 암모니아 등과 같이 일반적으로 액체 상태로 보관되는 모든 물질을 포괄하는 의미로 사용될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. For reference, in this specification, gas may be used as a meaning to cover all materials generally stored in a liquid state, such as LPG, ethylene, ammonia, etc., which have a calorific value and are liquefied for storage because the boiling point is lower than room temperature.
또한, 가스는 액화가스, 자연기화된 증발가스, 강제기화된 증발가스, 잉여 증발가스를 포괄할 수 있다.In addition, the gas may include liquefied gas, natural vaporized vaporized gas, forced vaporized vaporized gas, and surplus vaporized gas.
다만, 증발가스는 기체 상태의 증발가스뿐만 아니라 액화된 증발가스를 포함하는 의미일 수 있고, 액화가스는 액체 상태의 액화가스뿐만 아니라 기화된 액화가스를 포함하는 의미일 수 있다.However, the evaporation gas may mean not only gaseous evaporation gas but also liquefied evaporation gas, and the liquefied gas may mean not only liquid state liquefied gas but also vaporized liquefied gas.
본 발명은 이하에서 설명하는 다양한 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1, 2, 3, 4, 5) 중 어느 하나가 구비되는 선박(S)을 포함하며, 이때 선박(S)은 가스 운반선, 가스가 아닌 화물이나 사람을 운반하는 상선, FSRU, FLNG, Bunkering vessel, 해양플랜트 등을 모두 포함하는 개념임을 알려둔다.The present invention includes a ship (S) provided with any one of the gas treatment system (1, 2, 3, 4, 5) according to various embodiments described below, wherein the ship (S) is a gas carrier, gas Please note that it is a concept that includes all merchant ships that carry cargo or people, FSRU, FLNG, bunkering vessels, and offshore plants.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 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 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 별도의 연료탱크 없이 카고탱크(10)에 저장된 액화가스를 연료로 사용하는 선박(S)에서, 카고탱크(10) 내부에 자연적으로 발생하는 증발가스를 버퍼탱크(80)에서 처리하도록 구비될 수 있다.As shown in Figure 1, the
카고탱크(10)는, 선박(S)의 선체 내에 하나 이상 설치되어 화물 및 연료로서의 액화가스를 저장할 수 있으며, 멤브레인형 탱크나 독립형 탱크 등과 같이 공지되어 있는 어떠한 종류의 탱크라도 사용될 수 있다.The
일반적으로 카고탱크는, 저장된 액화가스가 지속적으로 자연기화되어 내부에 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 발생하게 되고, 발생된 증발가스는 카고탱크 내의 압력을 증가시키며 선박의 요동에 따라 액화가스의 유동을 가속시켜 탱크의 구조적인 문제를 야기시킬 수 있기 때문에, 증발가스의 발생을 억제할 필요가 있다.In general, the cargo tank, the stored liquefied gas is continuously spontaneously evaporated to generate boil-off gas (BOG), and the generated boil-off gas increases the pressure in the cargo tank and liquefies according to the movement of the vessel. Since it is possible to accelerate the flow of gas and cause a structural problem of the tank, it is necessary to suppress the generation of evaporation gas.
이에 따라 기존에는 선박의 카고탱크 내에서의 증발가스를 억제 및 처리하기 위한 방안으로, 증발가스를 카고탱크의 외부로 배출시켜 소각해 버리는 방법, 증발가스를 카고탱크의 외부로 배출시켜 재액화 장치에 의해 재액화시킨 후 다시 카고탱크로 복귀시키는 방법, 선박의 추진기관에서 사용되는 연료로서 증발가스를 사용하는 방법, 카고탱크의 내부압력을 높게 유지하여 증발가스의 발생을 억제하는 방법 등이 단독으로 혹은 복합적으로 사용되고 있다.Accordingly, in the past, as a method for suppressing and treating evaporation gas in the cargo tank of a ship, a method of discharging and incinerating the evaporation gas to the outside of the cargo tank, re-liquefaction device by discharging the evaporation gas to the outside of the cargo tank After re-liquefaction by, the method of returning to the cargo tank again, the method of using the evaporation gas as fuel used in the propulsion engine of the ship, the method of suppressing the generation of the evaporation gas by maintaining the internal pressure of the cargo tank high, etc. Or in combination.
증발가스 재액화 장치가 탑재된 선박의 경우에는, 카고탱크의 적정 압력 유지를 위해 카고탱크 내부의 증발가스를 카고탱크 외부로 배출시켜 재액화 장치를 통해 재액화시키게 된다. 이때, 배출된 증발가스는 냉동 사이클을 포함하는 재액화 장치에서 초저온으로 냉각된 냉매, 예를 들어 질소, 혼합냉매 등과의 열교환을 통해 재액화된 후 카고탱크로 복귀된다.In the case of a vessel equipped with an evaporation gas reliquefaction device, in order to maintain the proper pressure of the cargo tank, the evaporation gas inside the cargo tank is discharged to the outside of the cargo tank to be reliquefied through the reliquefaction device. At this time, the discharged evaporation gas is re-liquefied through heat exchange with a refrigerant cooled to a very low temperature, for example, nitrogen, a mixed refrigerant, etc. in a reliquefaction device including a refrigeration cycle, and then returned to the cargo tank.
저압엔진 추진시스템을 탑재한 선박의 경우에는, 재액화 설비를 설치하지 않고 증발가스압축유닛과 가열만으로 증발가스를 처리한 후 저압엔진에 연료로서 공급하여 증발가스를 소비하였기 때문에 엔진의 연료 소비량이 증발가스의 발생량보다 적을 때는 증발가스를 가스연소유닛(GCU; Gas Combustion Unit)에서 연소시켜 버리거나 대기중으로 버릴(venting) 수 밖에 없다.In the case of a ship equipped with a low-pressure engine propulsion system, the engine consumes fuel because it consumed the evaporation gas by supplying it as fuel to the low-pressure engine after treating the evaporation gas with only the evaporation gas compression unit and heating without installing a reliquefaction facility. When the amount of evaporation gas is less than that generated, the evaporation gas must be burned in a gas combustion unit (GCU) or vented into the atmosphere.
그리고 재액화 설비와 저압엔진을 탑재한 선박은, 재액화 설비에 의해 증발가스를 처리할 수 있음에도 불구하고 질소가스를 이용한 재액화 장치 운전의 복잡성으로 인해 전체 시스템의 제어가 복잡하고 상당한 양의 동력이 소모된다.In addition, ships equipped with re-liquefaction facilities and low-pressure engines, despite the ability to process evaporation gas by the re-liquefaction facilities, the control of the entire system is complicated due to the complexity of operating the re-liquefaction system using nitrogen gas, and a considerable amount of power is required. Is consumed.
상기한 바와 같이, 선박의 카고탱크 내에서의 증발가스를 억제 및 처리하기 위해서는 가스연소유닛을 사용하거나 재액화 장치를 사용해야 하는데, 가스연소유닛을 사용하는 경우에는 연료가스의 손실이 발생하고, 재액화장치를 사용할 경우에는 시스템이 커지게 되고 상당한 설치비 및 유지비용이 발생하는 것이 현실이다.As described above, a gas combustion unit or a reliquefaction device must be used to suppress and process evaporation gas in a cargo tank of a ship. When using a gas combustion unit, fuel gas loss occurs and ashes are generated. In the case of using a liquefaction device, it is a reality that the system becomes large and a considerable installation cost and maintenance cost are incurred.
띠라서, 카고탱크로부터 자연적으로 발생하는 증발가스를 비롯하여 액화가스를 효율적으로 처리하기 위한 시스템 및 방법에 대한 연구 개발이 지속적으로 이루어질 필요가 있는데, 본 실시예에서는, 카고탱크(10)로부터 자연적으로 발생하는 증발가스를 비롯하여 액화가스를 효율적으로 처리하는 방안으로 버퍼탱크(80)가 포함된 시스템을 제공하며, 이하에서 구체적으로 설명한다.Therefore, there is a need to continuously research and develop systems and methods for efficiently treating liquefied gas, including evaporated gas naturally occurring from the cargo tank, and in this embodiment, naturally from the cargo tank 10 A system including a
본 실시예의 가스 처리 시스템(1)은, 카고탱크(10), 수요처(20a), 펌프(30), 강제기화기(40a), 기액분리기(50), 증발가스압축유닛(60a), 증발가스냉각기(70), 버퍼탱크(80), 감압수단(90), 가스연소유닛(100)을 포함할 수 있다.The
카고탱크(10)는, 액화가스를 저장할 수 있다. 카고탱크(10)의 내부에 저장된 액화가스와, 내부에 자연적으로 발생되는 증발가스는 수요처(20a)의 연료로 사용될 수 있다.The
카고탱크(10) 내부에 자연기화된 증발가스는, 기액분리기(50) 및 증발가스압축유닛(60a)가 마련되는 제1연료공급라인(L1)을 통해 수요처(20a)에 공급될 수 있다. 또한, 카고탱크(10)에 저장되어 연료로 사용되는 액화가스는, 펌프(30) 및 강제기화기(40a)가 마련되는 제2연료공급라인(L2)을 통해 수요처(20a)에 공급될 수 있다. 또한, The evaporated gas naturally vaporized inside the
상기한 제1연료공급라인(L1), 제2연료공급라인(L2)뿐만 아니라, 이하에서 언급될 증발가스보충라인(L3), 증발가스회수라인(L4), 제1액화가스회수라인(L5), 액화가스충전라인(L6), 제2액화가스회수라인(L7), 증발가스방출라인(L8) 등 모든 가스라인에는 액화가스 또는 증발가스의 유량을 조절하는 밸브(도면부호 미도시)가 다수 마련될 수 있으며, 또한 액화가스 또는 증발가스가 역류되는 것을 방지하기 위한 체크밸브(도면부호 미도시)가 다수 마련될 수 있음은 물론이다.The first fuel supply line (L1), the second fuel supply line (L2), as well as the evaporation gas replenishment line (L3), evaporation gas recovery line (L4), the first liquefied gas recovery line (L5) to be described below ), liquefied gas filling line (L6), second liquefied gas recovery line (L7), evaporative gas discharge line (L8), etc.All gas lines are equipped with a valve (not shown) to control the flow rate of liquefied gas or evaporated gas. Of course, a plurality of check valves (not shown in the drawings) for preventing liquefied gas or boil-off gas from flowing back may be provided.
카고탱크(10)에서 수요처(20a)의 연료로 공급되는 액화가스는, 후술함에 의해 밝혀지겠지만, 버퍼탱크(80)를 거치지 않는다. 이러한 액화가스는 수요처(20a)에 공급되기 전에 강제기화기(40a)에 의해 강제 기화됨은 물론이다.The liquefied gas supplied from the
본 실시예는 카고탱크(10) 내부에서 자연적으로 발생하는 증발가스가 수요처(20a)에서 요구하는 연료량보다 많거나 일시적으로 많이 발생할 경우, 카고탱크(10)의 안전을 위해 증발가스를 버퍼탱크(80)로 회수시켜 저장할 수 있다. 이를 통해 가스 처리 시스템(1)은, 카고탱크(10)로부터 수요처(20a)의 연료로 공급되는 증발가스의 양이 수요처(20a)의 연료소비량보다 많아 남게 되는 잉여 증발가스를 가스연소유닛(100)에 의해 태워버리거나 외부로 방출하는 양을 줄일 수 있어, 증발가스의 불필요한 낭비를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 카고탱크(10)의 내압 안정성을 보장할 수 있다.In this embodiment, if the amount of evaporation gas naturally generated inside the
카고탱크(10)에 저장된 액화가스는, 버퍼탱크(80) 내부의 증발가스를 응축하여 저장할 수 있도록, 제2연료공급라인(L2)으로부터 분지되는 액화가스충전라인(L6)을 통해 버퍼탱크(80)에 충전될 수 있다. 버퍼탱크(80)에 충전된 액화가스가 팽창하여 위험요소로 작용하는 등 방출이 필요할 경우, 제2액화가스회수라인(L7)을 통해 버퍼탱크(80)로부터 카고탱크(10)로 복귀될 수 있다. 여기서, 제2액화가스회수라인(L7)은, 도시된 바와 같이, 일단부가 버퍼탱크(80)의 하부에 연결되고 타단부가 카고탱크(10)에 연결되되, 카고탱크(10)의 내부까지 연장될 수 있다. 또한, 제2액화가스회수라인(L7)은, 도시하지는 않았지만, 타단부가 제1액화가스회수라인(L5)에 연결되어 액화가스를 카고탱크(10)로 복귀시킬 수 있음은 물론이다.The liquefied gas stored in the
제2액화가스회수라인(L7)을 통해 버퍼탱크(80)로부터 카고탱크(10)로 복귀되는 액화가스는, 제2액화가스회수라인(L7)에 펌프 등의 액화가스 이송 수단을 설치하지 않고 중력에 의한 자유흐름에 의해 복귀시킬 수 있는데, 이는 버퍼탱크(80)를 선체 내에 설치되는 카고탱크(10)보다 높은 레벨인 갑판 등에 설치함에 의해 가능하다. 버퍼탱크(80)는 카고탱크(10)와 유사한 높이의 레벨 즉, 선체 내에 설치될 경우 액화가스의 복귀를 위해 제2액화가스회수라인(L7)에 펌프 등의 액화가스 이송 수단을 설치할 수 있음은 물론이다.The liquefied gas returned from the
수요처(20a)는, 선박(S)의 추진 혹은 발전을 위해 설치되는 엔진 등의 장치를 의미할 수 있으며, 예를 들어 MEGI 엔진, XDF 엔진, DFDE에 포함된 DF 엔진, DF 보일러 엔진, 터빈 엔진, 발전 엔진 등일 수 있다.The
수요처(20a)는, 카고탱크(10)에 저장된 액화가스를 강제기화시켜 발생되는 강제기화된 증발가스나, 카고탱크(10) 내에서 액화가스가 자연기화되어 발생되는 자연기화된 증발가스를 연료로 하여 동력을 발생시킬 수 있다.The
또한, 수요처(20a)는, 카고탱크(10)로부터 강제기화된 증발가스 및/또는 자연기화된 증발가스가 수요처(20a)의 증발가스 소비량에 미치지 못할 경우, 버퍼탱크(80)에 저장된 증발가스 중 적어도 일부를 증발가스보충라인(L3)을 통해 전달받아 동력을 발생시킬 수 있다.In addition, the demand source (20a), when the evaporated gas and / or natural vaporized gas vaporized from the
본 실시예에서 수요처(20a)는, 메탄가를 조절할 필요가 있으면서 10bar 내지 20bar 범위의 저압에서 구동하는 종류의 저압엔진인 XDF 엔진일 수 있다. 이러한 XDF 엔진을 적용함으로 인해, 본 실시예에서는 증발가스압축유닛(60a)으로 저압압축기(LD Compressor)가 적용되며, 메탄가 조절 기능을 하는 기액분리기(50)가 적용된다. 본 실시예에서는 수요처(20a)로 XDF 엔진을 적용하는 경우를 설명하지만, 이에 한정하지 않고 메탄가를 조절할 필요가 있으면서 저압에서 구동하는 다른 저압엔진도 적용할 수 있음은 물론이다. 또한, 본 실시예에서 수요처(20a)는, 선박(S)을 추진하는 메인 엔진인 XDF 엔진 이외에도 전기를 발전하는 발전 엔진 등을 포함할 수 있음은 물론이다.In this embodiment, the
펌프(30)는, 카고탱크(10)의 내부에 설치되어 외부로 배출되는 액화가스를 가압할 수 있으며, 카고탱크(10)의 저면까지 연장되는 제2연료공급라인(L2)에 설치될 수 있다.The
이러한 펌프(30)는, 액화가스를 압축하여 이송하기 위한 연료펌프일 수 있다.The
펌프(30)에 의해 압축된 액화가스는, 버퍼탱크(80)를 거치지 않고 강제기화기(40a), 기액분리기(50), 증발가스압축유닛(60a)을 거쳐 수요처(20a)의 연료로 공급될 수 있다. 또한, 펌프(30)에 의해 압축된 액화가스는, 버퍼탱크(80) 내부의 증발가스를 응축 저장하기 위한 목적 등 필요에 따라 제2연료공급라인(L2)으로부터 분지되는 액화가스충전라인(L6)을 통해 버퍼탱크(80)로도 공급될 수 있다.The liquefied gas compressed by the
강제기화기(40a)는, 제2연료공급라인(L2)에 마련될 수 있으며, 펌프(30)로부터 이송되는 액화가스를 강제로 기화시킬 수 있다.The forced
강제기화기(40a)에서 액화가스를 강제 기화하여 얻어지는 강제기화된 증발가스는, 버퍼탱크(80)를 거치지 않고 기액분리기(50)를 거쳐 증발가스압축유닛(60a)의 상류로 합류될 수 있다.The forced vaporized vaporized gas obtained by forcibly vaporizing the liquefied gas in the forced
강제기화된 증발가스에는 메탄 성분 이외에도 다른 성분(프로판, 부탄 등)이 함유되어 있고, 액적을 포함하고 있어, 수요처(20a)로서 메탄가를 조절할 필요가 있는 종류의 엔진이 적용되고, 증발가스압축유닛(60a)으로서 액적이 포함된 증발가스가 들어가서는 되지 않는 종류의 원심형 압축기가 적용될 경우, 수요처(20a) 및 증발가스압축유닛(60a)의 성능향상을 위해 메탄가를 조절하면서 액적을 제거할 필요가 있는데, 강제기화기(40a)와 증발가스압축유닛(60a) 사이에 기액분리기(50)가 마련됨으로써, 해결할 수 있다.The forced vaporized gas contains other components (propane, butane, etc.) in addition to the methane component, contains droplets, and applies the type of engine that needs to control the methane value as a demand source (20a), and the vaporized gas compression unit (60a) When a centrifugal compressor of a type in which the evaporation gas containing the droplet should not enter is applied, it is necessary to remove the droplet while adjusting the methane value to improve the performance of the
본 실시예에서 강제기화기(40a)는, 수요처(20a)가 10bar 내지 20bar 범위의 저압에서 구동하는 종류의 저압엔진인 XDF 엔진이고, 증발가스압축유닛(60a)이 저압압축기(LD Compressor)이므로, 저압기화기(LP Vaporizer)일 수 있다.In this embodiment, the forced
기액분리기(50)는, 증발가스압축유닛(60a)의 상류에 마련되어 증발가스압축유닛(60a)으로 공급되는 증발가스를 액상과 기상으로 상분리시켜 기상의 증발가스만 증발가스압축유닛(60a)으로 공급되도록 할 수 있다. 또한, 기액분리기(50)는, 증발가스의 메탄가를 조절하여 수요처(20a)에 공급되도록 할 수 있다.The gas-
이러한 기액분리기(50)는, 강제기화기(40a)에서 액화가스를 강제 기화하여 얻어지는 강제기화된 증발가스가 제2연료공급라인(L2)을 통해 유입될 수 있다. 강제기화된 증발가스는 메탄 이외에도 프로판, 부탄 등의 성분이 함유되어 있고, 액적을 다량 포함하고 있는데, 기액분리기(50)에서 메탄가가 조절 및 액적이 제거될 수 있다.In the gas-
또한, 기액분리기(50)는, 카고탱크(10) 내의 자연기화된 증발가스가 제1연료공급라인(L1)을 통해 유입될 수 있다. 자연기화된 증발가스는 대부분 메탄 성분으로 이루어져 있지만, 액적을 다소 포함하고 있어, 기액분리기(50)에서 액적이 제거될 수 있다.In addition, the gas-
또한, 기액분리기(50)는, 버퍼탱크(80)에 저장된 잉여 증발가스가 증발가스보충라인(L3)을 통해 유입될 수 있다. 이때 잉여 증발가스는 증발가스보충라인(L3)에 마련되는 감압수단(90)에 의해 감압된 후에 기액분리기(50)로 유입될 수 있다. 잉여 증발가스는 대부분 메탄 성분으로 이루어져 있지만, 액적을 다소 포함하고 있어, 기액분리기(50)에서 액적이 제거될 수 있다.In addition, the gas-
이와 같이 기액분리기(50)에서 메탄가가 조절되고 액상이 제거된 증발가스는, 제1연료공급라인(L1)을 통해 증발가스압축유닛(60a)으로 공급할 수 있다.In this way, the methane value is controlled in the gas-
기액분리기(50)로 유입되는 증발가스는, 자연기화된 증발가스(잉여 증발가스 포함)와 강제기화된 증발가스를 모두 포함하는데, 전술한 바와 같이 강제기화된 증발가스에는 메탄 성분 이외에도 다른 성분이 함유되어 있고, 모든 증발가스에는 액적을 포함하고 있어, 본 실시예와 같이 수요처(20a)로서 메탄가를 조절할 필요가 있는 종류의 엔진이 적용되고, 증발가스압축유닛(60a)으로서 액적이 포함된 증발가스가 들어가서는 되지 않는 종류의 원심형 압축기가 적용될 경우, 수요처(20a) 및 증발가스압축유닛(60a)의 성능향상을 위해 기액분리기(50)를 이용하여 메탄가를 조절하면서 액적을 제거할 필요가 있다. 특히, 본 실시예는 강제기화기(40a)에서 액화가스를 강제 기화하여 얻어지는 강제기화된 증발가스가 증발가스압축유닛(60a)의 상류에 합류되는 구조이기 때문에 기액분리기(50)가 필수적으로 마련되어야 한다.The vaporized gas introduced into the gas-
상기한 기액분리기(50)에는, 증발가스로부터 상분리된 액상의 증발가스, 즉 액화가스가 채워지게 되는데, 채워진 액화가스는 제1액화가스회수라인(L5)을 통해 카고탱크(10)로 회수된다. 제1액화가스회수라인(L5)은 일단부가 기액분리기(50)의 하부에 연결되고, 타단부가 카고탱크(10)의 내부까지 연장될 수 있다.The above-described gas-
증발가스압축유닛(60a)은, 연료로서의 증발가스를 수요처(20a)에 공급하기 위해 설치되는 가압장치를 의미할 수 있으며, 예를 들어 원심형 압축기, 스크류형 압축기, 왕복동형 압축기 등일 수 있다. 이러한 증발가스압축유닛(60a)은, 도시된 바와 같이 다단으로 구성될 수 있으며, 예를 들어 4단이 한 세트로 구성되며, 두 세트가 병렬로 배치되어 적어도 어느 하나의 세트가 선택적으로 작동될 수 있다.The boil-off
다단의 증발가스압축유닛(60a) 사이에는 냉각기(도시하지 않음)가 마련될 수 있다. 냉각기는 상류의 증발가스 압축기(60a)에 의해 상승된 증발가스의 온도를 낮추어 하류의 증발가스 압축기(60a)의 작동을 용이하게 할 수 있게 한다.A cooler (not shown) may be provided between the multistage evaporative
증발가스압축유닛(60a)은, 제1연료공급라인(L1)에 마련되어 기액분리기(50)로부터 공급되는 증발가스를 수요처(20a)의 요구압력에 대응되도록 압축할 수 있다.The evaporation
본 실시예에서 증발가스압축유닛(60a)은, 수요처(20a)가 메탄가를 조절할 필요가 있으면서 10bar 내지 20bar 범위의 저압에서 구동하는 종류의 저압엔진인 XDF 엔진이고, 기액분리기(50)에서 증발가스에 함유된 액적을 제거할 수 있으므로, 액적이 포함된 증발가스가 들어가서는 되지 않으면서 저압으로 압축하는 원심형 저압압축기(LD Compressor)일 수 있다.In this embodiment, the evaporation
증발가스압축유닛(60a)의 하류에는 제1연료공급라인(L1)으로부터 분지되어 버퍼탱크(80)까지 연장되며, 카고탱크(10)에서 배출되어 증발가스압축유닛(60a)의 적어도 1단에 의해 압축된 증발가스 중 일부를 분기시키는 증발가스회수라인(L4)이 마련될 수 있다.Downstream of the evaporation gas compression unit (60a) is branched from the first fuel supply line (L1) and extends to the buffer tank (80), discharged from the cargo tank (10) to at least one stage of the evaporation gas compression unit (60a) An evaporation gas recovery line (L4) for branching a portion of the compressed evaporation gas may be provided.
증발가스회수라인(L4)은, 카고탱크(10) 내의 자연기화된 증발가스가 수요처(20a)에서 요구하는 연료량보다 많거나 일시적으로 많이 발생할 경우, 수요처(20a)의 연료로 공급되는 일정 유량의 증발가스를 제외한 잉여 증발가스를 버퍼탱크(80)로 회수시켜 저장할 수 있도록 하는 통로 역할을 한다. 이러한 증발가스회수라인(L4)은, 도시하지 않았지만, 카고탱크(10)에서 배출되어 증발가스압축유닛(60a)의 적어도 1단에 의해 압축된 증발가스 중 일부를 버퍼탱크(80)로 회수시켜 저장하도록 구성될 수 있음은 물론이다.The evaporation gas recovery line (L4), when the natural vaporized gas in the
또한, 증발가스압축유닛(60a)의 하류에는 제1연료공급라인(L1)으로부터 분지되어 가스연소유닛(100)까지 연장되는 증발가스방출라인(L8)이 마련될 수 있다. 증발가스방출라인(L8)은, 수요처(20a)의 연료소비량보다 카고탱크(10)로부터 연료로 공급되는 증발가스의 양이 많고, 버퍼탱크(80)에 잉여 증발가스를 더 이상 저장할 수 없을 때, 증발가스의 일부를 가스연소유닛(100)에서 연소시킬 수 있도록 하는 통로 역할을 한다.In addition, an evaporation gas emission line L8 branched from the first fuel supply line L1 and extended to the
증발가스냉각기(70)는, 증발가스압축유닛(60a) 하류의 제1연료공급라인(L1)에 마련되어, 증발가스압축유닛(60a)에서 가압되면서 상승된 증발가스의 온도를 수요처(20a)에서 요구하는 온도가 되도록 조절할 수 있다.The
또한, 증발가스냉각기(70)는, 증발가스압축유닛(60a)에서 가압되어 온도가 상승된 상태의 증발가스가 증발가스회수라인(L4)을 통해 버퍼탱크(80)로 회수될 경우 버퍼탱크(80)의 내부 압력이 급격히 높아지는 것을 방지하도록, 제1연료공급라인(L1)으로부터 분지되어 버퍼탱크(80)까지 연장되는 증발가스회수라인(L4) 보다는 상류의 제1연료공급라인(L1)에 마련된다.In addition, when the boil-off
버퍼탱크(80)는, 타입-C 압력탱크로 제작될 수 있으며, 선박(S)의 갑판상에 설치될 수 있다. 버퍼탱크(80)는 선체 내부에 설치될 수도 있다.The
버퍼탱크(80)는, 카고탱크(10) 내의 자연기화된 증발가스 및/또는 강제기화기(40a)에서 액화가스를 강제 기화하여 얻어지는 강제기화된 증발가스를 제1연료공급라인(L1)으로부터 분지되는 증발가스회수라인(L4)을 통해 회수하여 저장할 수 있다.The
본 실시예의 버퍼탱크(80)는, 카고탱크(10)에서 배출된 증발가스가 수요처(20a)의 증발가스 소비량을 초과할 경우, 잉여 증발가스를 증발가스회수라인(L4)을 통해 전달받아 저장하고, 카고탱크(10)에서 배출된 증발가스가 수요처(20a)의 증발가스 소비량에 미치지 못할 경우, 저장된 증발가스 중 적어도 일부를 증발가스보충라인(L3), 증발가스압축유닛(60a), 제1연료공급라인(L1)을 통해 수요처(20a)로 전달되는 가스에 보충할 수 있다.The
또한, 버퍼탱크(80)는, 카고탱크(10)에서 배출된 증발가스가 수요처(20a)의 증발가스 소비량에 미치지 못할 경우, 도시하지 않았지만, 저장된 증발가스 중 적어도 일부를 증발가스보충라인(L3)을 통해 발전엔진과 같이 요구하는 압력이 낮은 수요처(20a)로 전달되는 가스에 보충하거나 요구하는 압력이 낮은 수요처(20a)로 직접 또는 간접적으로 공급할 수 있음은 물론이다. 증발가스보충라인(L3)은 버퍼탱크(80)에 저장된 증발가스를 수요처(20a)로 공급되는 연료가스에 보충할 수 있도록 하는 통로 역할을 할 수 있다.In addition, the
버퍼탱크(80)에 저장되는 증발가스는, 카고탱크(10)에서 배출된 증발가스가 수요처(20a)의 증발가스 소비량을 초과할 경우, 수요처(20a)의 연료로 공급되는 일정 유량의 증발가스를 제외한 잉여 증발가스일 수 있다.The evaporation gas stored in the
잉여 증발가스는, 증발가스압축유닛(60a)에서 수요처(20a)의 요구압력에 대응되도록 압축된 예를 들어, 수요처(20a)가 XDF 엔진일 경우 10bar 내지 20bar 범위의 압력으로 가압된 상태에서 증발가스회수라인(L4)을 통해 버퍼탱크(80)에 공급되는데, 증발가스회수라인(L4)을 경유하면서 압력이 다소 낮아지더라도 여전히 10bar 전후의 압력을 가진 상태에서 버퍼탱크(80)에 저장될 수 있다. 버퍼탱크(80)가 타입-C 압력탱크이고, 저장되는 잉여 증발가스의 압력이 높기 때문에, 압력탱크가 아닌 경우보다 저장되는 잉여 증발가스의 재액화률이 높아질 수 있어, 재액화 기능도 할 수 있는 것이다.The excess boil-off gas is evaporated in a state where the boil-off
이와 같이, 버퍼탱크(80)에 잉여 증발가스를 저장함으로써, 잉여 증발가스를 가스연소유닛(100)에 의해 태워버리거나 외부로 방출하는 양을 줄일 수 있어, 잉여 증발가스의 불필요한 낭비를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 카고탱크(10)의 내압 안정성을 보장할 수 있다.In this way, by storing excess evaporation gas in the
전술한 바와 같이, 버퍼탱크(80)는, 카고탱크(10) 내의 자연기화된 증발가스 및/또는 카고탱크(10)에 저장된 액화가스를 수요처(20a)의 연료로 공급하는 것에 더하여, 내부에 저장된 잉여 증발가스를 수요처(20a)의 연료로 공급할 수 있다. 즉, 버퍼탱크(80)는, 카고탱크(10)에서 배출된 증발가스가 수요처(20a)의 증발가스 소비량에 미치지 못할 경우, 저장된 증발가스 중 적어도 일부를 수요처(20a)로 전달되는 가스에 보충할 수 있다. 버퍼탱크(80)에서 수요처(20a)로 연료가스가 충분히 공급될 경우, 카고탱크(10)에서 수요처(20a)로 연료가스가 공급되지 않을 수 있음은 물론이다.As described above, the
버퍼탱크(80)에 저장된 잉여 증발가스는, 상기한 바와 같이 10bar 전후의 압력을 가진 상태로 저장되어 있기 때문에, 증발가스보충라인(L3)을 통해 버퍼탱크(80)로부터 기액분리기(50)로 공급될 경우, 기액분리기(50)를 거쳐 증발가스압축유닛(60a)으로 공급되는 잉여 증발가스의 높은 압력이 증발가스압축유닛(60a)에 그대로 전달되어 문제를 야기시킬 수 있으므로, 감압수단(90)에 의해 감압하여 공급해야 한다.Since the excess evaporation gas stored in the
또한, 버퍼탱크(80)에 저장된 잉여 증발가스는 응축시켜 저장될 수 있다. 버퍼탱크(80) 내부의 잉여 증발가스는, 제2연료공급라인(L2)으로부터 분지되는 액화가스충전라인(L6)을 통해 카고탱크(10)의 액화가스가 충전됨으로써 응축될 수 있다. 버퍼탱크(80)에 충전되는 액화가스는 수요처(20a)의 연료로 사용하는 것이 아니라 잉여 증발가스를 응축시키는 역할을 하기 때문에 소량으로 채워도 무방하며, 잉여 증발가스를 응축할 필요가 없는 경우에는 충전하지 않아도 된다.In addition, the excess evaporation gas stored in the
또한, 버퍼탱크(80)에 충전된 액화가스는, 액화가스의 액위가 설정 레벨 값보다 높아지거나 액화가스가 팽창하는 등 버퍼탱크(80)로부터의 방출이 필요할 경우 제2액화가스회수라인(L7)을 통해 버퍼탱크(80)로부터 카고탱크(10)로 복귀될 수 있다. 여기서, 제2액화가스회수라인(L7)은, 도시된 바와 같이, 일단부가 버퍼탱크(80)의 하부에 연결되고 타단부가 카고탱크(10)에 연결되되, 카고탱크(10)의 내부까지 연장될 수 있다. 또한, 제2액화가스회수라인(L7)은, 도시하지는 않았지만, 타단부가 제1액화가스회수라인(L5)에 연결되어 액화가스를 카고탱크(10)로 복귀시킬 수 있음은 물론이다.In addition, the liquefied gas charged in the
상기한 바와 같이 버퍼탱크(80)는, 카고탱크(10)로부터 액화가스를 충전하여 수요처(20a)의 연료로 공급하는 연료탱크와 달리, 잉여 증발가스를 저장하고 필요에 따라 잉여 증발가스를 수요처(20a)의 연료로 사용하도록 구성되어 있기 때문에, 카고탱크(10)에서 수요처(20a)로 연료로서의 액화가스를 공급하는 흐름과는 독립적으로 구성된다.As described above, the
즉, 본 실시예에서, 카고탱크(10)에서 수요처(20a)로 공급되는 액화가스의 흐름은, 카고탱크(10)에 저장된 액화가스가 버퍼탱크(80)를 거치지 않고 제2연료공급라인(L2)에 마련되는 강제기화기(40a)에서 강제 기화되어 기액분리기(50), 증발가스압축유닛(60a)을 통해 수요처(20a)로 공급되므로, 버퍼탱크(80)와는 무관하다.That is, in this embodiment, the flow of the liquefied gas supplied from the
상기한 본 발명에 따른 버퍼탱크(80)는, 수요처(20a)로 과잉 공급되어 남게 되는 잉여 증발가스를 액화가스를 이용하여 응축 저장할 수 있을 뿐만 아니라, 내부의 액화가스를 카고탱크(10)로 복귀시킬 수 있도록 구성함으로써, 카고탱크(10)의 적정 압력 유지를 위해 카고탱크(10) 내부의 증발가스를 카고탱크(10) 외부로 배출시켜 재액화하거나, 카고탱크(10)로부터 수요처(20a)의 연료로 공급되는 증발가스의 양이 수요처(20a)에서 소비되는 연료량보다 많을 경우 이를 재액화하는 재액화장치의 역할을 수행할 수 있다. 이로 인해 본 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은 버퍼탱크(80)를 구비함으로써, 재액화장치를 설치하지 않고 잉여 증발가스를 효율적으로 처리할 수 있다. 이하에서 설명되는 다른 실시예에 따른 가스 처리 시스템(2, 3, 4, 5) 역시 버퍼탱크(80)가 구비됨으로써, 재액화장치를 설치하지 않아도 됨은 물론이다.The
또한, 본 발명에 따른 버퍼탱크(80)는, 카고탱크(10)에서 수요처(20a)의 연료로 공급되는 증발가스가 수요처(20a)에서 요구하는 연료량을 초과하여 남게 되는 잉여 증발가스를 저장하는 것은 물론, 필요에 따라 선택적으로 잉여 증발가스를 수요처(20a)의 연료로 사용할 수 있으므로, 본 발명의 버퍼탱크(80)를 포함하는 가스 처리 시스템(1)이 본 발명의 효과를 설명하기 위한 예시로서의 연료탱크를 포함하는 가스 처리 시스템과 구성적으로 상이할 수 밖에 없는데, 이하에서 본 발명의 효과를 설명하기 위한 예시로서의 연료탱크를 중심으로 비교 설명함에 의해 더욱 명백해 질 것이다.Further, the
일반적으로, 액화가스를 저장하는 카고탱크와 연료로서의 액화가스를 저장하는 연료탱크를 가지는 선박에서, 연료탱크는 액화가스를 카고탱크로부터 직접접으로 전달받아 충전하거나 벙커링으로 충전한다.In general, in a ship having a cargo tank for storing liquefied gas and a fuel tank for storing liquefied gas as fuel, the fuel tank receives liquefied gas directly from the cargo tank and charges it or charges it by bunkering.
연료탱크에서 수요처로 연료로서의 액화가스를 공급하기 위한 흐름 구성은, 카고탱크로부터 액화가스를 충전하고, 충전된 액화가스를 펌프를 이용하여 가압하고, 가압된 액화가스를 연료기화기로 기화시켜 강제기화된 증발가스를 생성하고, 강제기화된 증발가스를 증발가스압축유닛을 통해 수요처의 요구압력에 대응되도록 압축하여 수요처에 공급하도록 이루어진다.The flow configuration for supplying liquefied gas as fuel from the fuel tank to the consumer is to fill the liquefied gas from the cargo tank, pressurize the charged liquefied gas using a pump, and vaporize the pressurized liquefied gas with a fuel vaporizer. It is made to generate the evaporated gas, and compress the forced vaporized evaporation gas to correspond to the required pressure of the customer through the evaporative gas compression unit and supply it to the consumer.
그런데 본 발명의 버퍼탱크(80)는, 전술한 바와 같이, 액화가스를 카고탱크(10)로부터 전달받아 수요처(20a)의 연료로 공급하는 구성이 아니다.However, the
즉, 연료탱크에는 액화가스를 연료로 공급하기 위한 주변장치로서 펌프, 연료기화기 등이 필수적으로 갖추어져야 하지만, 본 발명의 버퍼탱크(80)는 카고탱크(10)에서 수요처(20a)로 연료로서의 액화가스를 공급하는 흐름과 독립적으로 구성되며, 액화가스를 연료로 공급하기 위한 주변장치가 필요 없어, 상대적으로 오퍼레이션이 단순하다.That is, the fuel tank must be equipped with a pump, a fuel vaporizer, etc. as a peripheral device for supplying liquefied gas as fuel, but the
특히, 연료탱크의 주변장치인 펌프는, 잘 알려진 바와 같이, 문제없이 운전되기 위해 유입유량 및 유입압력을 충족해야 하는 등 오퍼레이션이 복잡하다.In particular, the pump, which is a peripheral device of the fuel tank, has a complicated operation, such as having to meet the inlet flow rate and the inlet pressure in order to operate without problems, as is well known.
일례로, 연료탱크의 유량이 낮아질 경우에는, 카고탱크에서 보충해야 하고, 이때 연료탱크에서의 연료공급이 일시적으로 중단될 수 밖에 없는 문제가 발생하며, 다시 가동하기 위해서는 쿨다운을 해야 하는 등의 번거로움이 있다.For example, when the flow rate of the fuel tank is lowered, it must be replenished in the cargo tank, and at this time, the fuel supply from the fuel tank must be temporarily stopped. There is a hassle.
또한, 연료탱크의 내압이 낮아질 경우에는, 내압 상승을 위해 카고탱크로부터 증발가스를 더 공급받아야 되겠지만, 내압이 낮아졌다는 의미는 이미 카고탱크에 증발가스가 충분히 없다는 것을 의미하고, 이로 인해 카고탱크에서 자연 증발을 기다리거나 압력생성유닛을 사용할 수 밖에 없어, 연료탱크에서의 연료공급이 일시적으로 중단될 수 밖에 없는 문제가 발생하며, 다시 가동하기 위해서는 쿨다운을 해야 하는 등의 번거로움이 있다.In addition, when the internal pressure of the fuel tank is lowered, it is necessary to receive more evaporation gas from the cargo tank to increase the internal pressure, but the lower internal pressure means that the cargo tank does not already have sufficient evaporation gas, and this causes the cargo tank to be removed. It is necessary to wait for natural evaporation or to use a pressure generating unit, which causes a problem in that the fuel supply from the fuel tank must be temporarily stopped, and there is a hassle such as having to cool down to operate again.
또한, 연료공급이 일시적으로 중단되었을 때, 디젤연료 엔진을 사용할 수 있지만, 배기가스 환경 문제를 유발하게 되어 배기가스 처리 시스템을 필수적으로 마련해야 하고, 배기가스 처리 시스템의 작동을 유지할 경우 전력소모 등 에너지가 낭비되고, 작동을 정지할 경우 쿨다운 후에 액화가스연료 엔진을 가동해야 하는 등 번거로움이 있다.In addition, when the fuel supply is temporarily stopped, a diesel fuel engine can be used, but it causes an environmental problem in the exhaust gas, so it is essential to provide an exhaust gas treatment system, and when maintaining the operation of the exhaust gas treatment system, energy such as power consumption Is wasted, and there is a hassle, such as having to start a liquefied gas fuel engine after cooling down when the operation is stopped.
본 발명의 버퍼탱크(80)는, 연료가스 가압용 펌프를 필요로 하지 않기 때문에, 유량 및 내압이 낮아지더라도 상기한 연료탱크와 달리 펌프의 구동에 필요한 유효흡입수두 및 유입압력 불충족으로 인한 연료공급 중단 및 쿨다운 문제를 고려하지 않아도 되고, 유량 및 내압 유지로부터 자유로울 수 있다.Since the
또한, 연료탱크에는 카고탱크로부터 액화가스를 충전하는 라인은 있지만, 연료탱크에서 카고탱크로 액화가스를 복귀시키는 라인이 없어, 연료탱크에 충전된 액화가스가 팽창하는 등 위험상황이 발생되었을 때 연료탱크로부터의 방출이 불가능하지만, 본 발명의 버퍼탱크(80)는 제2액화가스회수라인(L7)을 통해 버퍼탱크에 충전된 액화가스를 카고탱크(10)로 복귀시킬 수 있어, 연료탱크에서 액화가스의 방출 구성이 없는 것 대비 액화가스의 팽창으로부터 버퍼탱크(80)의 안정성을 확보할 수 있다.In addition, there is a line for filling liquefied gas from the cargo tank in the fuel tank, but there is no line for returning liquefied gas from the fuel tank to the cargo tank, and when a dangerous situation occurs, such as the liquefied gas filled in the fuel tank expands Although it is impossible to discharge from the tank, the
감압수단(90)은, 버퍼탱크(80)에 저장된 잉여 증발가스의 압력을 감압하여 증발가스압축유닛(60a)에 공급하도록 한다.The decompression means 90 depressurizes the pressure of the excess evaporation gas stored in the
감압수단(90)은, 버퍼탱크(80)와 기액분리기(50) 사이의 증발가스보충라인(L3)에 마련될 수 있다. 감압수단(90)은, 줄-톰슨 밸브와 같은 팽창밸브, 팽창기 등일 수 있다.The decompression means 90 may be provided in the evaporation gas filling line L3 between the
잉여 증발가스를 감압수단(90)으로 감압하여 공급해야 하는 이유는, 잉여 증발가스가 증발가스압축유닛(60a)에서 압축된 상태에서 버퍼탱크(80)에 공급되어 약 10bar 전후의 압력을 가진 상태로 저장되어 있어, 증발가스보충라인(L3)을 통해 버퍼탱크(80)로부터 기액분리기(50)로 공급될 경우, 기액분리기(50)를 거쳐 증발가스압축유닛(60a)으로 공급되는 잉여 증발가스의 높은 압력이 증발가스압축유닛(60a)에 그대로 전달되어 증발가스압축유닛(60a)의 구동 효율을 저하시키는 등 문제를 일으키기 때문이다.The reason for supplying the excess boil-off gas under reduced pressure to the decompression means 90 is that the excess boil-off gas is supplied to the
가스연소유닛(100)은, 증발가스압축유닛(60a)의 하류의 제1연료공급라인(L1)으로부터 분지되는 증발가스방출라인(L8)에 설치될 수 있으며, 수요처(20a)의 연료소비량보다 카고탱크(10)로부터 연료로 공급되는 증발가스의 양이 많고, 버퍼탱크(80)에 잉여 증발가스를 더 이상 저장할 수 없을 때 증발가스의 일부를 연소시킬 수 있다. 본 실시예에서는 대부분의 잉여 증발가스를 버퍼탱크(80)에 저장할 수 있으므로, 증발가스를 가스연소유닛(100)으로 태워버리거나 외부로 방출하는 양을 대폭 줄일 수 있다.The
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.2 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a second embodiment of the present invention.
이하에서는 도 2를 참조하여 제2실시예에 대해 설명하도록 하는데, 다만 본 실시예에서 제1실시예와 동일한 도면 부호를 사용하는 구성은, 반드시 동일한 구성을 의미하는 것은 아니다.Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to FIG. 2, but in this embodiment, a configuration using the same reference numerals as the first embodiment does not necessarily mean the same configuration.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 가스 처리 시스템(2)은, 별도의 연료탱크가 마련되지 않고 카고탱크(10)에 저장된 액화가스를 연료로 사용하는 선박(S)에서, 카고탱크(10) 내부에 자연적으로 발생하는 증발가스를 버퍼탱크(80)에서 처리하도록 구비될 수 있다.As shown in FIG. 2, the
본 발명의 제2실시예에 따른 가스 처리 시스템(2)은, 카고탱크(10), 수요처(20a), 펌프(30), 강제기화기(40a), 기액분리기(50), 증발가스압축유닛(60a), 증발가스냉각기(70), 버퍼탱크(80), 감압수단(90), 가스연소유닛(100), 열교환기(110), 응축구조물(120), 압력생성유닛(130)을 포함할 수 있다.The
여기서, 카고탱크(10), 수요처(20a), 펌프(30), 강제기화기(40a), 기액분리기(50), 증발가스압축유닛(60a), 증발가스냉각기(70), 버퍼탱크(80), 감압수단(90), 가스연소유닛(100)은 제1실시예에서 설명한 바와 동일 또는 유사하므로 자세한 설명은 생략하기로 하며, 본 발명의 제1실시예와 다른 구성 요소인 열교환기(110), 응축구조물(120), 압력생성유닛(130)와 이로 인하여 달라지는 부분에 대해서만 설명하기로 한다.Here, the
열교환기(110)는, 카고탱크(10)와 기액분리기(50)를 연결하는 제1연료공급라인(L1)과, 증발가스압축유닛(60a) 하류의 제1연료공급라인(L1)에 연결되어 버퍼탱크(80)까지 연장되는 증발가스회수라인(L4)에 마련될 수 있다.The
열교환기(110)는, 제1연료공급라인(L1)을 통해 기액분리기(50)로 공급되는 상대적으로 저온(예를 들어, 1bar에서 약 -100℃)의 자연기화된 증발가스와, 수요처(20a)로 공급되기 전에 증발가스회수라인(L4)을 통해 버퍼탱크(80)로 공급되는 상대적으로 고온(예를 들어, 10bar 내지 20bar에서 약 40℃)의 잉여 증발가스와 열교환이 이루어진다. 이때, 열교환기(110)에서, 잉여 증발가스는 자연기화된 증발가스로부터 냉열을 얻어 냉각 및 일부 재액화된 상태로 버퍼탱크(80)에 저장될 수 있도록 한다.The
응축구조물(120)은, 증발가스회수라인(L4)을 통해 버퍼탱크(80)로 유입되는 잉여 증발가스를 버퍼탱크(80)에 충전된 액화가스에 응축시키는 구조물로서, 액화가스에 잠길 수 있도록 버퍼탱크(80)의 바닥 근처에 마련될 수 있다.The
응축구조물(120)은, 증발가스회수라인(L4)의 말단에 설치될 수 있으며, 잉여 증발가스의 흐름을 분산 지연시킬 수 있는 구조로 형성될 수 있다. 이때 증발가스회수라인(L4)은, 상기한 응축구조물(120)이 버퍼탱크(80)의 바닥 근처에 설치될 수 있도록 버퍼탱크(80)의 천장으로부터 바닥까지 더 연장될 수 있다.The
압력생성유닛(130)은, 버퍼탱크(80)에 설치될 수 있다.The
압력생성유닛(130)은, 버퍼탱크(80)에서 잉여 증발가스를 수요처(20a)의 연료로 공급할 때 작동되어 잉여 증발가스의 양을 증대시키면서 버퍼탱크(80)의 내부 압력을 상승시킬 수 있다.The
본 실시예에서는, 제1실시예와 달리 잉여 증발가스가 수요처(20a)로 공급되기 전의 기체 상태가 아닌 열교환기(110)에 의해 냉각 및 재액화된 상태로 버퍼탱크(80)에 저장되기 때문에, 저장된 잉여 증발가스의 양이 적을 수 밖에 없을 뿐만 아니라 내부 압력 또한 낮아지고, 이로 인해 수요처(20a)의 보조연료로 공급할 필요가 있을 때 잉여 증발가스의 양을 증가시키면서 압력을 상승시키기 위한 압력생성유닛(130)을 필요로 한다.In this embodiment, unlike the first embodiment, since the excess evaporation gas is stored in the
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.3 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a third embodiment of the present invention.
이하에서는 도 3을 참조하여 제3실시예에 대해 설명하도록 하는데, 다만 본 실시예에서 제1실시예와 동일한 도면 부호를 사용하는 구성은, 반드시 동일한 구성을 의미하는 것은 아니다.Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to FIG. 3, but in this embodiment, a configuration using the same reference numerals as the first embodiment does not necessarily mean the same configuration.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 가스 처리 시스템(3)은, 별도의 연료탱크가 마련되지 않고 카고탱크(10)에 저장된 액화가스를 연료로 사용하는 선박(S)에서, 카고탱크(10) 내부에 자연적으로 발생하는 증발가스를 버퍼탱크(80)에서 처리하도록 구비될 수 있다.As shown in FIG. 3, the gas processing system 3 according to the third embodiment of the present invention is a vessel (S) that does not have a separate fuel tank and uses liquefied gas stored in the
본 발명의 제3실시예에 따른 가스 처리 시스템(3)은, 카고탱크(10), 수요처(20a), 펌프(30), 강제기화기(40a), 제1기액분리기(50a), 제2기액분리기(50b), 증발가스압축유닛(60a), 증발가스냉각기(70), 버퍼탱크(80), 감압수단(90), 가스연소유닛(100)을 포함할 수 있다.The gas treatment system 3 according to the third embodiment of the present invention includes a
여기서, 카고탱크(10), 수요처(20a), 펌프(30), 강제기화기(40a), 증발가스압축유닛(60a), 증발가스냉각기(70), 버퍼탱크(80), 감압수단(90), 가스연소유닛(100)은 제1실시예에서 설명한 바와 동일 또는 유사하므로 자세한 설명은 생략하기로 하며, 본 발명의 제1실시예와 다른 구성 요소인 제1기액분리기(50a), 제2기액분리기(50b)와 이로 인하여 달라지는 부분에 대해서만 설명하기로 한다.Here, the
제1기액분리기(50a)는, 증발가스압축유닛(60a)의 상류에 마련되어 증발가스압축유닛(60a)으로 공급되는 증발가스를 액상과 기상으로 상분리시켜 기상의 증발가스만 증발가스압축유닛(60a)으로 공급되도록 할 수 있다.The first gas-
이러한 제1기액분리기(50a)는, 카고탱크(10) 내의 자연기화된 증발가스가 제1연료공급라인(L1)을 통해 유입될 수 있다. 자연기화된 증발가스는 대부분 메탄 성분으로 이루어져 있지만, 액적을 다소 포함하고 있어, 제1기액분리기(50a)에서 액적이 제거될 수 있다.In the first gas-
또한, 제1기액분리기(50a)는, 버퍼탱크(80)에 저장된 잉여 증발가스가 감압수단(90)에 의해 감압된 후 유입될 수 있도록, 증발가스보충라인(L3)에 연결될 수 있다. 잉여 증발가스는 대부분 메탄 성분으로 이루어져 있다.In addition, the first gas-
또한, 제1기액분리기(50a)는, 버퍼탱크(80)에 저장된 잉여 증발가스가 증발가스보충라인(L3)을 통해 유입될 수 있다. 이때 잉여 증발가스는 증발가스보충라인(L3)에 마련되는 감압수단(90)에 의해 감압된 후에 제1기액분리기(50a)로 유입될 수 있다. 잉여 증발가스는 대부분 메탄 성분으로 이루어져 있지만, 액적을 다소 포함하고 있어, 제1기액분리기(50a)에서 액적이 제거될 수 있다.Further, in the first gas-
이와 같이 제1기액분리기(50a)에서 액상이 제거된 증발가스는, 제1연료공급라인(L1)을 통해 증발가스압축유닛(60a)으로 공급할 수 있다.As described above, the evaporated gas from which the liquid phase is removed from the first gas-
제1기액분리기(50a)로 유입되는 자연기화된 증발가스 및/또는 잉여 증발가스는, 액적을 포함하고 있어, 본 실시예와 같이 증발가스압축유닛(60a)으로서 액적이 포함된 증발가스가 들어가서는 되지 않는 종류의 원심형 압축기가 적용될 경우, 증발가스압축유닛(60a)의 성능향상을 위해 액적을 제거할 필요가 있다. 따라서, 본 실시예는 원심형 압축기인 증발가스압축유닛(60a)에 액적 유입을 방지하기 위해 증발가스압축유닛(60a)의 상류에 제1기액분리기(50a)가 필수적으로 마련되어야 한다.The natural vaporized gas and/or surplus vaporized gas flowing into the first gas-
또한, 제1기액분리기(50a)에는, 증발가스로부터 상분리된 액상의 증발가스, 즉 액화가스가 채워지게 되는데, 채워진 액화가스는 제1액화가스회수라인(L5)을 통해 카고탱크(10)로 회수된다. 제1액화가스회수라인(L5)은 일단부가 제1기액분리기(50a)의 하부에 연결되고, 타단부가 카고탱크(10)의 내부까지 연장될 수 있다.In addition, the first gas-
제2기액분리기(50b)는, 증발가스압축유닛(60a)과 수요처(20a) 사이의 제1연료공급라인(L1)에 연결되는 제2연료공급라인(L2)에 마련되어, 강제기화기(40a)에서 액화가스를 강제 기화하여 얻어지는 강제기화된 증발가스를 액상과 기상으로 상분리시킬 수 있다. 또한, 제2기액분리기(50b)는, 강제기화된 증발가스에 함유된 프로판, 부탄 등의 성분을 제거하여 메탄가가 조절된 증발가스를 증발가스압축유닛(60a) 하류에 합류시켜 수요처(20a)에 공급되도록 할 수 있다. 제2기액분리기(50b)는, 강제기화기(40a) 하류의 제2연료공급라인(L2)에 마련될 수 있다.The second gas-
본 실시예의 제2연료공급라인(L2)은, 증발가스압축유닛(60a) 상류측에 연결되는 제1실시예와 달리 카고탱크(10)로부터 증발가스압축유닛(60a) 하류의 제1연료공급라인(L1)까지 연장될 수 있다.The second fuel supply line (L2) of this embodiment, unlike the first embodiment connected to the upstream side of the evaporation gas compression unit (60a), the first fuel supply downstream of the evaporation gas compression unit (60a) from the cargo tank (10) It may extend to the line L1.
제2기액분리기(50b)의 주변 라인은 제1기액분리기(50a)와 유사할 수 있으며, 여기서는 주변 라인에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.The peripheral line of the second gas-
강제기화기(40a)와 제2기액분리기(50b)에 의해 얻어지는 수요처(20a)의 연료로 사용될 강제기화된 증발가스가 제2연료공급라인(L2)을 통해 증발가스압축유닛(60a) 하류의 제1연료공급라인(L1)에 합류되므로, 제1연료공급라인(L1)으로부터 분지되는 증발가스회수라인(L4)의 분지지점은 제1연료공급라인(L1)에 연결되는 제2연료공급라인(L2)의 연결지점보다 하류에 위치되는 것이 바람직하다.The forced vaporized boil-off gas to be used as fuel for the
상기에서, 제2기액분리기(50b)로 유입되는 강제기화된 증발가스는, 메탄 성분 이외에도 다른 성분(프로판, 부탄 등)을 포함하고 있어, 본 실시예와 같이, 수요처(20a)로서 메탄가를 조절할 필요가 있는 XDF 엔진이 적용될 경우, 이러한 엔진의 성능향상을 위해 메탄가를 조절할 필요가 있다. 따라서, 본 실시예는 XDF 엔진인 수요처(20a)에 메탄가가 상승된 연료를 증발가스압축유닛(60a)의 하류에 합류시켜 공급하기 위해 제2기액분리기(50b)가 필수적으로 마련되어야 한다.In the above, the forced vaporized evaporation gas flowing into the second gas-
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.4 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a fourth embodiment of the present invention.
이하에서는 도 4를 참조하여 제4실시예에 대해 설명하도록 하는데, 다만 본 실시예에서 제3실시예와 동일한 도면 부호를 사용하는 구성은, 반드시 동일한 구성을 의미하는 것은 아니다.Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to FIG. 4, but in this embodiment, a configuration using the same reference numerals as the third embodiment does not necessarily mean the same configuration.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 가스 처리 시스템(4)은, 별도의 연료탱크가 마련되지 않고 카고탱크(10)에 저장된 액화가스를 연료로 사용하는 선박(S)에서, 카고탱크(10) 내부에 자연적으로 발생하는 증발가스를 버퍼탱크(80)에서 처리하도록 구비될 수 있다.As shown in FIG. 4, the
본 발명의 제4실시예에 따른 가스 처리 시스템(4)은, 카고탱크(10), 수요처(20a), 펌프(30), 강제기화기(40a), 제2기액분리기(50b), 증발가스압축유닛(60b), 증발가스냉각기(70), 버퍼탱크(80), 감압수단(90), 가스연소유닛(100)을 포함할 수 있다.
여기서, 카고탱크(10), 수요처(20a), 펌프(30), 강제기화기(40a), 증발가스냉각기(70), 버퍼탱크(80), 감압수단(90), 가스연소유닛(100)은 제3실시예에서 설명한 바와 동일 또는 유사하므로 자세한 설명은 생략하기로 하며, 본 발명의 제3실시예와 다른 구성 요소인 증발가스압축유닛(60b)과 생략되는 구성 요소인 제1기액분리기(50a)로 인하여 달라지는 부분에 대해서만 설명하기로 한다.Here, the
증발가스압축유닛(60b)은, 제3실시예의 증발가스압축유닛(60a)과 다른 종류인 액적이 포함된 증발가스가 들어가도 되면서 저압으로 압축하는 스크류형 저압압축기(LD Compressor)인 또는 왕복동형 저압압축기(LD Compressor)일 수 있다. 이러한 증발가스압축유닛(60b)은, 도시된 바와 같이 다단으로 구성될 수 있으며, 예를 들어 4단이 한 세트로 구성되며, 두 개의 세트가 병렬로 배치되어 적어도 어느 한 세트가 선택적으로 작동될 수 있다. 다단의 증발가스압축유닛(60b) 사이에는 냉각기(도시하지 않음)가 마련될 수 있으며, 냉각기는 상류의 증발가스 압축기(60b)에 의해 상승된 증발가스의 온도를 낮추어 하류의 증발가스 압축기(60b)의 작동을 용이하게 할 수 있게 한다.The evaporation
본 실시예의 증발가스압축유닛(60b)의 하류에는, 제3실시예의 증발가스압축유닛(60a)과 동일 또는 유사하게 제1연료공급라인(L1)으로부터 분지되어 버퍼탱크(80)까지 연장되며, 카고탱크(10)에서 배출되어 증발가스압축유닛(60b)의 적어도 1단에 의해 압축된 증발가스 중 일부를 분기시키는 증발가스회수라인(L4)이 마련될 수 있다.Downstream of the boil-off gas compression unit (60b) of this embodiment, the same or similar to the boil-off gas compression unit (60a) of the third embodiment is branched from the first fuel supply line (L1) and extends to the buffer tank (80), An evaporation gas recovery line (L4) for discharging a portion of the evaporation gas discharged from the
본 실시예의 증발가스압축유닛(60b)은, 상기한 바와 같이 제3실시예의 증발가스압축유닛(60a)과 비교하여 종류가 다를 뿐, 주변에 구성되는 요소는 제3실시예와 동일 또는 유사한 바, 중복 설명을 회피하기 위해 상세한 설명은 생략하기로 한다.The evaporation
본 실시예에서는 제3실시예의 구성 요소인 제1기액분리기(50a)가 생략되는데, 전술한 바와 같이, 제3실시예의 제1기액분리기(50a)는, 제3실시예의 증발가스압축유닛(60a)이 액적이 포함된 증발가스가 들어가서는 되지 않는 종류의 원심형 저압압축기가 적용되기 때문에 필수적으로 마련되었으나, 본 실시예에서는 증발가스압축유닛(60b)이 액적이 포함된 증발가스가 들어가도 되는 종류의 스크류형 저압압축기 또는 왕복동형 저압압축기를 적용하기 때문에 제3실시예의 구성 요소인 제1기액분리기(50a)를 마련할 필요가 없다.In this embodiment, the first gas-
즉, 본 실시예에서는 제3실시예와 같이 제1연료공급라인(L1) 및 증발가스보충라인(L3)을 통해 원심형 저압압축기인 증발가스압축유닛(60a)으로 유입되는 증발가스(자연기화된 증발가스 및/또는 잉여 증발가스)에 함유된 액적을 제거하는 액적 유입 방지용 제1기액분리기(50a)가 마련될 필요가 없다.That is, in this embodiment, as in the third embodiment, the boil-off gas (natural vaporization) introduced into the evaporative
본 실시예는, 제3실시예의 제1기액분리기(50a)가 생략됨으로써, 제1연료공급라인(L1)이 감압수단(90)과 증발가스압축유닛(60b) 사이의 증발가스보충라인(L3)에 직접 연결되어, 제1연료공급라인(L1)을 통해 증발가스압축유닛(60b)으로 공급되는 카고탱크(10)의 증발가스와 증발가스보충라인(L3)을 통해 증발가스압축유닛(60b)으로 공급되는 버퍼탱크(80)의 증발가스가 증발가스압축유닛(60b) 상류의 제1연료공급라인(L1)에서 합류될 수 있다.In this embodiment, the first gas-
상기한 바와 같이, 본 실시예는 증발가스압축유닛(60b)으로 액적이 포함된 증발가스가 들어가도 되는 스크류형 저압압축기 또는 왕복동형 저압압축기를 적용함으로써, 카고탱크(10)와 증발가스압축유닛(60b) 사이 및 버퍼탱크(80)와 증발가스압축유닛(60b) 사이에 어떠한 기액분리기도 마련되지 않고 버퍼탱크(80)의 잉여 증발가스와 카고탱크(10) 내의 자연기화된 증발가스가 기액분리 없이 합류되어 증발가스압축유닛(60b)으로 유입되도록 구성될 수 있다.As described above, this embodiment applies a screw-type low-compressor or a reciprocating-type low-compressor into which the evaporation gas containing droplets may enter the evaporation gas compression unit (60b), thereby reducing the
도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.5 is a conceptual diagram of a gas processing system according to a fifth embodiment of the present invention.
이하에서는 도 5를 참조하여 제5실시예에 대해 설명하도록 하는데, 다만 본 실시예에서 제3실시예와 동일한 도면 부호를 사용하는 구성은, 반드시 동일한 구성을 의미하는 것은 아니다.Hereinafter, a fifth embodiment will be described with reference to FIG. 5, but in this embodiment, a configuration using the same reference numerals as the third embodiment does not necessarily mean the same configuration.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5실시예에 따른 가스 처리 시스템(5)은, 별도의 연료탱크가 마련되지 않고 카고탱크(10)에 저장된 액화가스를 연료로 사용하는 선박(S)에서, 카고탱크(10) 내부에 자연적으로 발생하는 증발가스를 버퍼탱크(80)에서 처리하도록 구비될 수 있다.As shown in FIG. 5, the
본 발명의 제5실시예에 따른 가스 처리 시스템(5)은, 카고탱크(10), 수요처(20b), 제1펌프(30a), 제2펌프(30b), 강제기화기(40b), 증발가스압축유닛(60c), 증발가스냉각기(70), 버퍼탱크(80), 감압수단(90), 가스연소유닛(100)을 포함할 수 있다.The
여기서, 카고탱크(10), 증발가스냉각기(70), 버퍼탱크(80), 감압수단(90), 가스연소유닛(100)은 제3실시예에서 설명한 바와 동일 또는 유사하므로 자세한 설명은 생략하기로 하며, 본 발명의 제3실시예와 다른 구성 요소인 수요처(20b), 제1펌프(30a), 제2펌프(30b), 강제기화기(40b), 증발가스압축유닛(60c)과 생략되는 구성 요소인 제1기액분리기(50a), 제2기액분리기(50b)로 인하여 달라지는 부분에 대해서만 설명하기로 한다.Here, the
수요처(20b)는, 카고탱크(10)에 저장된 액화가스를 강제기화시켜 발생되는 강제기화된 증발가스나, 카고탱크(10) 내에서 액화가스가 자연기화되어 발생되는 자연기화된 증발가스를 연료로 하여 동력을 발생시킬 수 있다.The
또한, 수요처(20b)는, 카고탱크(10)로부터 강제기화된 증발가스 및/또는 자연기화된 증발가스가 수요처(20a)의 증발가스 소비량에 미치지 못할 경우, 버퍼탱크(80)에 저장된 증발가스 중 적어도 일부를 증발가스보충라인(L3)을 통해 전달받아 동력을 발생시킬 수 있다.In addition, the demand source (20b), when the evaporated gas and / or natural vaporized gas vaporized from the
본 실시예에서 수요처(20b)는, 메탄가를 조절할 필요가 없으면서 250bar 이상, 예를 들어 250bar 내지 400bar 범위의 고압에서 구동하는 종류의 고압엔진인 MEGI 엔진일 수 있다. 이러한 MEGI 엔진을 적용함으로 인해, 본 실시예에서 증발가스압축유닛(60c)으로 고압압축기(HD Compressor)가 적용되며, 제2펌프(30b)로 고압펌프가 적용된다. 본 실시예에서는 수요처(20b)로 MEGI 엔진을 적용하는 경우를 설명하지만, 이에 한정하지 않고 메탄가를 조절할 필요가 없으면서 250bar 이상의 고압에서 구동할 수 있는 다른 고압엔진도 적용할 수 있음은 물론이다. 또한, 본 실시예에서 수요처(20b)는, 선박(S)을 추진하는 메인 엔진인 MEGI 엔진 이외에도 전기를 발전하는 발전 엔진 등을 포함할 수 있음은 물론이다.In this embodiment, the
제1펌프(30a)는, 카고탱크(10)의 내부에 설치되어 외부로 배출되는 액화가스를 가압할 수 있으며, 카고탱크(10)의 저면까지 연장되는 제2연료공급라인(L2)에 설치될 수 있다.The
제1펌프(30a)는, 고압펌프인 제2펌프(30b)의 공동현상(cavitation)을 방지할 수 있도록, 카고탱크(10)로부터 액화가스를 빼내어서 액화가스를 가압하여 제2펌프(30b)에 충분한 양의 액화가스가 공급되도록 한다.The
또한, 제1펌프(30a)는, 버퍼탱크(80)의 증발가스를 응축 저장하기 위한 목적 등 필요에 따라 액화가스충전라인(L6)을 통해 버퍼탱크(80)로도 공급되도록 한다. 여기서, 액화가스충전라인(L6)은 제1펌프(30a)와 제2펌프(30b) 사이의 제2연료공급라인(L2)에 연결될 수 있다.In addition, the
제2펌프(30b)는, 제2연료공급라인(L2)에 마련되는 고압펌프일 수 있으며, 제1펌프(30a)로부터 공급되는 액화가스를 고압엔진인 수요처(20b)에서 요구하는 고압으로 가압하여, 수요처(20b)에 액화가스가 공급되도록 할 수 있다.The
본 실시예의 제2연료공급라인(L2)은, 제3실시예와 동일 또는 유사하게 카고탱크(10)의 내부로부터 증발가스압축유닛(60a) 하류의 제1연료공급라인(L1)까지 연장될 수 있다.The second fuel supply line (L2) of this embodiment is to be extended from the inside of the cargo tank (10) to the first fuel supply line (L1) downstream of the evaporation gas compression unit (60a), similarly or similarly to the third embodiment. Can.
액화가스는 카고탱크(10)로부터 배출된 후 제1펌프(30a)에 의해 1차로 가압 되는데, 제2펌프(30b)는 제1펌프(30a)에 의해 1차 가압된 액체상태의 액화가스를 2차로 가압하여 강제기화기(40b)를 통해 강제로 기화시키고, 강제기화된 증발가스를 증발가스압축유닛(60c) 하류에 합류시켜 수요처(20b)에 공급할 수 있다. The liquefied gas is first pressurized by the
이때 제2펌프(30b)는 액화가스를 수요처(20b)에서 요구하는 압력, 예를 들어 250bar 이상으로 가압하여 수요처(20b)에 공급함으로써, 고압엔진인 수요처(20b)가 액화가스를 통해 동력을 생산할 수 있다.At this time, the
제2펌프(30b)는, 제1펌프(30a)로부터 배출되는 액체상태의 액화가스를 고압으로 가압하되, 액화가스가 초임계점(Critical Point)보다 높은 온도 및 높은 압력을 갖는 초임계 상태가 되도록 상변화시킬 수 있다. 이때 초임계 상태인 액화가스의 온도는 임계온도보다 상대적으로 높을 수 있다.The
또한, 제2펌프(30b)는, 액체 상태의 액화가스를 고압으로 가압하여 과냉액체 상태로 변화시킬 수 있다. 여기서 과냉액체 상태의 액화가스란 액화가스의 압력이 임계압력보다 높고, 온도가 임계온도보다 낮은 상태이다.In addition, the
구체적으로 제2펌프(30b)는, 제1펌프(30a)로부터 배출되는 액체상태의 액화가스를 250bar 이상의 고압으로 가압하되, 액화가스의 온도가 임계온도보다 낮은 온도가 되도록 하여, 액화가스를 과냉액체 상태로 상변화시킬 수 있다. 여기서, 과냉액체 상태인 액화가스의 온도는, 임계온도보다 상대적으로 낮은 -140℃ 내지 -60℃일 수 있다.Specifically, the
본 실시예에서, 제2펌프(30b)에 의해 압축된 액화가스는, 버퍼탱크(80)를 거치지 않고 강제기화기(40b)를 거쳐 증발가스압축유닛(60c) 하류에 합류되어 수요처(20b)의 연료로 공급된다.In the present embodiment, the liquefied gas compressed by the
강제기화기(40b)는, 고압펌프인 제2펌프(30b) 하류의 제2연료공급라인(L2)에 마련될 수 있으며, 제2펌프(30b)로부터 이송되는 액화가스를 강제로 기화시킬 수 있다.The forced
강제기화기(40b)에서 액화가스를 강제 기화하여 얻어지는 강제기화된 증발가스는, 버퍼탱크(80)를 거치지 않고 증발가스압축유닛(60c)의 하류로 합류될 수 있다.The forced vaporized vaporized gas obtained by forcibly vaporizing the liquefied gas in the forced
강제기화된 증발가스에는 메탄 성분 이외에도 다른 성분(프로판, 부탄 등)이 함유되어 있으나, 본 실시예에서는 수요처(20b)로서 메탄가를 조절할 필요가 없는 종류의 엔진이 적용되므로, 강제기화기(40b)의 하류에 메탄가 조절용 기액분리기를 설치할 필요가 없다.The forced vaporized gas contains other components (propane, butane, etc.) in addition to the methane component, but in this embodiment, as the
본 실시예에서 강제기화기(40b)는, 제2펌프(30b)가 250bar 이상의 고압으로 가압하고 수요처(20b)가 250bar 이상의 고압에서 구동하는 종류의 고압엔진인 MEGI 엔진을 적용하므로, 이에 대응되는 고압기화기(HP Vaporizer)일 수 있다.In this embodiment, the forced
증발가스압축유닛(60c)은, 제1연료공급라인(L1)에 마련되어 증발가스를 수요처(20b)의 요구압력에 대응되도록 압축할 수 있다.The evaporation
본 실시예에서 증발가스압축유닛(60c)은, 제3실시예의 증발가스압축유닛(60a)과 다른 종류인 액적이 포함된 증발가스가 들어가도 되는 왕복동형 압축기일 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 수요처(20b)가 메탄가를 조절할 필요가 없으면서 250bar 이상의 고압에서 구동하는 종류의 고압엔진인 MEGI 엔진이므로, 증발가스압축유닛(60c)은 다단으로 구성되는 왕복동형 고압압축기(HD Compressor)일 수 있다. 이러한 다단의 증발가스압축유닛(60c) 사이에는 냉각기(도시하지 않음)가 마련될 수 있으며, 냉각기는 상류의 증발가스 압축기(60c)에 의해 상승된 증발가스의 온도를 낮추어 하류의 증발가스 압축기(60c)의 작동을 용이하게 할 수 있게 한다.In the present embodiment, the evaporation
다단의 증발가스압축유닛(60c)에서 중간단, 예를 들어 5단의 압축기로 구성될 경우 두 번째 압축기 후단, 구체적으로는 두 번째 압축기와 세 번째 압축기 사이에 마련되는 냉각기 하류에는, 제1연료공급라인(L1)으로부터 분지되어 버퍼탱크(80)까지 연장되는 증발가스회수라인(L4)이 마련될 수 있다. 증발가스회수라인(L4)은, 카고탱크(10) 내의 자연기화된 증발가스가 수요처(20b)에서 요구하는 연료량보다 많거나 일시적으로 많이 발생할 경우, 수요처(20b)의 연료로 공급되는 일정 유량의 증발가스를 제외한 잉여 증발가스를 버퍼탱크(80)에 저장할 수 있도록 하는 통로 역할을 한다.When the multi-stage evaporative gas compression unit (60c) is composed of a middle stage, for example, a fifth stage compressor, the second compressor rear stage, specifically downstream of the cooler provided between the second compressor and the third compressor, the first fuel An evaporation gas recovery line L4 branched from the supply line L1 and extended to the
본 실시예에서는 제3실시예의 구성 요소인 제1기액분리기(50a)가 생략되는데, 전술한 바와 같이, 제3실시예의 제1기액분리기(50a)는, 제3실시예의 증발가스압축유닛(60a)이 액적이 포함된 증발가스가 들어가서는 되지 않는 종류의 원심형 저압압축기가 적용되기 때문에 필수적으로 마련되었으나, 본 실시예에서는 증발가스압축유닛(60c)이 액적이 포함된 증발가스가 들어가도 되는 종류이면서 고압을 생성하기 위해 다단으로 구성되는 왕복동형 고압압축기를 적용하기 때문에, 제3실시예의 구성 요소인 제1기액분리기(50a)를 마련할 필요가 없다.In this embodiment, the first gas-
또한, 본 실시예에서는 제3실시예의 구성 요소인 제2기액분리기(50b)가 생략되는데, 전술한 바와 같이, 제3실시예의 제2기액분리기(50b)는, 제3실시예의 수요처(20a)가 메탄가를 조절할 필요가 있는 XDF 엔진이 적용되기 때문에 필수적으로 마련되었으나, 본 실시예에서는 수요처(20b)가 메탄가 조절이 필요 없으면서 고압엔진인 MEGI 엔진을 적용하기 때문에, 제3실시예의 구성 요소인 제2기액분리기(50b)를 마련할 필요가 없다.In addition, in this embodiment, the second gas-
즉, 본 실시예에서는 제3실시예와 같이 제1연료공급라인(L1) 및 증발가스보충라인(L3)을 통해 원심형 저압압축기인 증발가스압축유닛(60a)으로 유입되는 증발가스(자연기화된 증발가스 및/또는 잉여 증발가스)에 함유된 액적을 제거하는 액적 유입 방지용 제1기액분리기(50a)가 마련될 필요가 없을 뿐만 아니라, 메탄가 조절용 제2기액분리기(50b) 역시 마련될 필요가 없다.That is, in this embodiment, as in the third embodiment, the boil-off gas (natural vaporization) introduced into the evaporative
본 발명은 앞서 설명된 제1 내지 제5실시예 외에도, 상기 실시예들 중 적어도 둘 이상의 조합 또는 적어도 하나 이상의 상기 실시예와 공지기술의 조합에 의해 발생하는 실시예들을 모두 포괄한다. In addition to the first to fifth embodiments described above, the present invention encompasses all of the embodiments occurring by a combination of at least two or more of the above embodiments or a combination of at least one or more of the above embodiments and known techniques.
이하, 상술한 본 발명의 제1 내지 제5실시예에 따른 가스 처리 시스템(1, 2, 3, 4, 5)을 이용한 가스 처리 방법을 도 6 내지 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a gas treatment method using the
도 6은 본 발명의 제1 내지 제5실시예에 따른 가스 처리 시스템을 이용한 가스 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 7은 본 발명의 제1 내지 제5실시예에 따른 가스 처리 시스템을 이용한 가스 처리 방법을 설명하기 위한 제1부분 순서도이고, 도 8은 본 발명의 제1 내지 제5실시예에 따른 가스 처리 시스템을 이용한 가스 처리 방법을 설명하기 위한 제2부분 순서도이고, 도 9는 본 발명의 제1 내지 제5실시예에 따른 가스 처리 시스템을 이용한 가스 처리 방법을 설명하기 위한 제3부분 순서도이다.6 is a flow chart for explaining a gas processing method using the gas processing system according to the first to fifth embodiments of the present invention, and FIG. 7 is a gas processing system according to the first to fifth embodiments of the present invention. A first part flow chart for explaining a gas processing method, and FIG. 8 is a second part flow chart for explaining a gas processing method using the gas processing system according to the first to fifth embodiments of the present invention. It is a third part flow chart for explaining a gas processing method using the gas processing system according to the first to fifth embodiments of the present invention.
도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 내지 제5실시예에 따른 가스 처리 시스템(1, 2, 3, 4, 5)은 수요처(20a, 20b)의 연료로 공급되는 카고탱크(10) 내의 자연기화된 증발가스의 양에 따라 다양하게 운전될 수 있다.6 to 9, the
도 6을 참고하면, 본 발명의 제1 내지 제5실시예에 따른 가스 처리 시스템(1, 2, 3, 4, 5)을 이용한 가스 처리 방법은, 액화가스를 저장하는 카고탱크(10)와, 카고탱크(10)에서 배출된 증발가스가 추진 엔진을 포함하는 수요처(20a, 20b)의 증발가스 소비량을 초과할 경우, 잉여 증발가스를 저장하는 버퍼탱크(80)와, 증발가스를 추진 엔진의 요구압력에 대응되도록 압축하는 증발가스압축유닛(60a, 60b, 60c)을 포함하고, 추진 엔진의 증발가스 소비량에 따라 운전되는 가스 처리 시스템(1, 2, 3, 4, 5)에서, 카고탱크(10)에서 배출된 증발가스가 추진 엔진의 증발가스 소비량을 초과할 경우, 잉여 증발가스를 버퍼탱크(80)에 저장하는 단계(S210), 버퍼탱크(80)의 내부 압력이 한계 설정값에 도달되었다고 판단되면, 버퍼탱크(80)로의 증발가스 저장을 중단하고, 선속을 고속으로 상향하여 추진 엔진의 증발가스 소비량을 증대시키는 단계(S220), 및 카고탱크(10)에서 배출된 증발가스가 추진 엔진의 증발가스 소비량에 미치지 못할 경우, 버퍼탱크(80)에 저장된 증발가스 중 적어도 일부를 추진 엔진으로 전달하는 단계(S230)를 포함한다.Referring to Figure 6, the gas treatment method using the gas treatment system (1, 2, 3, 4, 5) according to the first to fifth embodiments of the present invention, a cargo tank 10 for storing liquefied gas , When the evaporation gas discharged from the cargo tank 10 exceeds the consumption of the evaporation gas at the demand destinations 20a and 20b including the propulsion engine, the buffer tank 80 for storing the excess evaporation gas and the evaporation gas propulsion engine Cargo in the gas processing system (1, 2, 3, 4, 5) including the evaporation gas compression unit (60a, 60b, 60c) for compressing to correspond to the required pressure, and operated according to the consumption of the evaporation gas of the propulsion engine When the boil-off gas discharged from the tank 10 exceeds the boil-off gas consumption of the propulsion engine, storing excess boil-off gas in the buffer tank 80 (S210), the internal pressure of the buffer tank 80 is set to a limit When it is judged that the evaporation gas storage in the buffer tank 80 is stopped, the step of increasing the consumption of the evaporation gas of the propulsion engine by raising the ship speed at high speed (S220), and the evaporation gas discharged from the cargo tank 10 When the evaporation gas consumption of the propulsion engine does not reach, the step (S230) of transferring at least a portion of the evaporation gas stored in the buffer tank 80 to the propulsion engine.
도 7을 참고하면, 단계 S220에서, 버퍼탱크(80)로의 증발가스 저장을 중단하고, 선속을 고속으로 상향하여 추진 엔진의 증발가스 소비량을 증대시킨 후에도, 카고탱크(10)에서 배출된 증발가스가 추진 엔진의 증발가스 소비량을 초과하고 있다고 판단되면, 수요처(20a, 20b)에 포함되는 발전 엔진의 부하를 상승시키거나 가스연소유닛(100)을 통해 증발가스를 소모시키는 단계(S221)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, in step S220, after stopping the evaporation gas storage to the
도 8을 참고하면, S230에서, 버퍼탱크(80)에 저장된 증발가스 중 적어도 일부를 추진 엔진으로 전달한 후에도, 카고탱크(10)에서 배출된 증발가스가 추진 엔진의 증발가스 소비량에 미치지 못하고 있다고 판단되면, 카고탱크(10)의 액화가스를 강제 기화하여 얻어지는 강제기화된 증발가스를 추진 엔진에 공급하는 단계(S231)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, in S230, even after transferring at least a portion of the evaporation gas stored in the
도 9를 참고하면, S230에서, 버퍼탱크(80)에 저장된 증발가스 중 적어도 일부를 추진 엔진으로 전달함에 따라, 버퍼탱크(80)에 저장된 증발가스의 소진으로 액화가스의 액위가 낮아졌다고 판단되면, 카고탱크(10)의 액화가스를 버퍼탱크(80)에 충전시켜 일정 액위를 유지시키는 단계(S232)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9, when it is determined in S230 that the liquid level of the liquefied gas is lowered due to exhaustion of the evaporated gas stored in the
이와 같이 본 실시예는, 카고탱크(10)에 저장된 액화가스를 연료로 사용하는 선박(S)에서, 카고탱크(10)에서 수요처(20a, 20b)의 연료로 공급되는 자연기화된 증발가스 및/또는 강제기화된 증발가스를 버퍼탱크(80)를 이용하여 처리함으로써, 증발가스를 효율적으로 처리할 수 있다.As described above, in the present embodiment, in the ship S using the liquefied gas stored in the
또한, 본 실시예는, 카고탱크(10) 내에서 자연적으로 발생하는 증발가스가 수요처(20a, 20b)에서 요구하는 연료량보다 많거나 일시적으로 많이 발생할 경우 버퍼탱크(80)에 저장할 수 있도록 구성함으로써, 증발가스를 가스연소유닛(100)에 의해 태워버리거나 외부로 방출하는 양을 줄일 수 있어, 증발가스의 불필요한 낭비를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 카고탱크(10)의 내압 안정성을 보장할 수 있다.In addition, the present embodiment is configured to be configured to be stored in the
또한, 본 실시예는, 카고탱크(10)에서 수요처(20a, 20b)로 연료로서의 액화가스를 공급하는 흐름과 독립적으로 버퍼탱크(80)를 구성하되, 버퍼탱크(80)에 저장된 증발가스를 필요에 따라 선택적으로 수요처(20a, 20b)의 연료로 공급할 수 있도록 구성함으로써, 액화가스를 수요처(20a, 20b)로 공급하기 위한 연료펌프, 연료기화기 등이 구비되어야 하는 본 발명의 효과를 설명하기 위한 예시로서의 연료탱크와 달리 액화가스 연료 공급을 위한 주변 장치를 단순화 할 수 있다.In addition, this embodiment constitutes a
또한, 본 실시예는, 카고탱크(10) 내의 자연기화된 증발가스를 수요처(20a, 20b)의 주연료로 공급하되, 버퍼탱크(80)에 저장된 증발가스를 수요처(20a, 20b)의 보조연료로 공급하도록 구성함으로써, 버퍼탱크(80)가 액화가스 연료 공급을 위한 연료펌프를 필요로 하지 않으므로, 버퍼탱크(80)의 유량 및 내압이 낮아지더라도 본 발명의 효과를 설명하기 위한 예시로서의 연료탱크와 달리 연료펌프의 구동에 필요한 유효흡입수두 및 유입압력 불충족으로 인한 연료공급 중단 및 쿨다운 문제를 고려하지 않아도 된다.In addition, in the present embodiment, the natural vaporized gas in the
또한, 본 실시예는, 버퍼탱크(80)에서 액화가스를 수요처(20a, 20b)의 연료로 공급하지 않고 증발가스만을 수요처(20a, 20b)의 연료로 공급하도록 구성함으로써, 버퍼탱크(80)가 본 발명의 효과를 설명하기 위한 예시로서의 연료탱크와 달리 액화가스를 수요처(20a, 20b)의 연료로 사용하기 위해 일정 범위의 유량 및 내압을 유지하지 않아도 되어, 액화가스의 유량 및 내압 유지로부터 자유로울 수 있다.In addition, in the present embodiment, the liquefied gas is supplied from the
또한, 본 실시예는, 버퍼탱크(80)에 수요처(20a, 20b)의 연료와 상관 없이 액화가스를 충전하여 내부의 증발가스를 액화가스에 응축시켜 저장할 수 있게 하되, 충전된 액화가스가 팽창하는 등 버퍼탱크(80)로부터의 방출이 필요할 경우 카고탱크(10)로 복귀할 수 있도록 구성함으로써, 본 발명의 효과를 설명하기 위한 예시로서의 연료탱크에서 액화가스의 방출 구성이 없는 것 대비 액화가스의 팽창으로부터 버퍼탱크(80)의 안정성을 확보할 수 있다.In addition, in the present embodiment, the liquefied gas is filled in the
이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출 가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In the above, the present invention has been described based on the embodiments of the present invention, but this is merely an example and does not limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains will not depart from the essential technical content of the present embodiment. It will be appreciated that various combinations or variations and applications not illustrated in the examples are possible in the scope. Accordingly, technical contents related to modifications and applications that can be easily derived from the embodiments of the present invention should be interpreted as being included in the present invention.
1, 2, 3, 4, 5: 가스 처리 시스템
10: 카고탱크
20a, 20b: 수요처
30, 30a, 30b: 펌프
40a, 40b: 강제기화기
50, 50a, 50b: 기액분리기
60a, 60b, 60c: 증발가스압축유닛
70: 증발가스냉각기
80: 버퍼탱크
90: 감압수단
100: 가스연소유닛
110: 열교환기
120: 응축구조물
130: 압력생성유닛
L1: 제1연료공급라인
L2: 제2연료공급라인
L3: 증발가스보충라인
L4: 증발가스회수라인
L5: 제1액화가스회수라인
L6: 액화가스충전라인
L7: 제2액화가스회수라인
L8: 증발가스방출라인
S: 선박1, 2, 3, 4, 5: gas treatment system
10:
30, 30a, 30b: pump 40a, 40b: forced vaporizer
50, 50a, 50b: gas-
70: evaporative gas cooler 80: buffer tank
90: decompression means 100: gas combustion unit
110: heat exchanger 120: condensation structure
130: pressure generating unit L1: first fuel supply line
L2: Second fuel supply line L3: Evaporative gas supplement line
L4: Evaporative gas recovery line L5: First liquefied gas recovery line
L6: Liquefied gas filling line L7: Second liquefied gas recovery line
L8: Evaporation gas emission line S: Ship
Claims (18)
상기 카고탱크에서 발생하는 증발가스를 수요처로 공급하는 제1연료공급라인;
상기 제1연료공급라인에 마련되어 증발가스를 다단으로 압축하는 증발가스압축유닛;
상기 증발가스압축유닛의 압축 과정에서 증발가스를 분기시키는 증발가스회수라인;
상기 증발가스회수라인을 통해 분기되는 증발가스를 응축시키는 버퍼탱크; 및
상기 버퍼탱크에서 발생하는 증발가스를 상기 제1연료공급라인으로 이동시키는 증발가스보충라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.Cargo tanks;
A first fuel supply line for supplying the boil-off gas generated in the cargo tank to a consumer;
An evaporation gas compression unit provided on the first fuel supply line to compress the evaporation gas in multiple stages;
An evaporation gas recovery line that branches off the evaporation gas during the compression process of the evaporation gas compression unit;
A buffer tank for condensing the boil-off gas branched through the boil-off gas recovery line; And
And a boil-off gas replenishing line for moving boil-off gas generated in the buffer tank to the first fuel supply line.
상기 제1연료공급라인에는 기액분리기가 없는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.According to claim 1,
Gas treatment system characterized in that there is no gas-liquid separator in the first fuel supply line.
상기 카고탱크에 저장되는 액화가스를 상기 증발가스압축유닛의 하류로 이동시키는 제2연료공급라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.According to claim 1,
And a second fuel supply line for moving the liquefied gas stored in the cargo tank downstream of the evaporation gas compression unit.
상기 제2연료공급라인에는 기액분리기가 없는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.According to claim 3,
Gas treatment system characterized in that there is no gas-liquid separator in the second fuel supply line.
메탄가 조절이 필요 없는 고압엔진을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템. The method of claim 1, wherein the demand destination,
Gas treatment system characterized in that it comprises a high-pressure engine that does not require methane control.
MEGI 엔진을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The high-pressure engine of claim 5,
A gas processing system comprising a MEGI engine.
액적이 포함된 증발가스가 들어가도 되는 왕복동형 고압압축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 1, wherein the boil-off gas compression unit,
Gas processing system characterized in that it comprises a reciprocating high pressure compressor that may contain the evaporation gas containing the droplets.
상기 버퍼탱크의 액화가스를 상기 카고탱크로 이동시키는 액화가스회수라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.According to claim 1,
And a liquefied gas recovery line for moving the liquefied gas of the buffer tank to the cargo tank.
상기 제2연료공급라인에는, 상기 카고탱크의 내부에 설치되어 외부로 배출되는 액화가스를 가압하는 제1펌프, 상기 제1펌프로부터 공급되는 액화가스를 고압엔진인 상기 수요처에서 요구하는 고압으로 가압하는 제2펌프, 및 상기 제2펌프로부터 이송되는 액화가스를 강제로 기화시키는 강제기화기가 마련되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.According to claim 3,
In the second fuel supply line, a first pump installed inside the cargo tank to pressurize liquefied gas discharged to the outside, and pressurized liquefied gas supplied from the first pump to a high pressure required by the demander of the high-pressure engine. A second pump, and a gas treatment system, characterized in that a forced vaporizer for forcibly vaporizing the liquefied gas transferred from the second pump is provided.
상기 카고탱크에 저장되는 액화가스가 상기 버퍼탱크로 이동하도록 마련되는 액화가스충전라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 9,
And a liquefied gas filling line provided to move the liquefied gas stored in the cargo tank to the buffer tank.
상기 제2연료공급라인에서 분기되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.11. The method of claim 10, The liquefied gas filling line,
Gas processing system characterized in that the branching from the second fuel supply line.
상기 카고탱크에서 배출된 증발가스가 상기 수요처의 증발가스 소비량을 초과할 경우, 초과된 증발가스를 상기 증발가스회수라인을 통해 전달받아 저장하고,
상기 카고탱크에서 배출된 증발가스가 상기 수요처의 증발가스 소비량에 미치지 못할 경우, 저장된 증발가스 중 적어도 일부를 상기 수요처로 전달되는 가스에 상기 증발가스보충라인을 통해 보충하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.According to claim 1, The buffer tank,
When the boil-off gas discharged from the cargo tank exceeds the boil-off gas consumption of the customer, the excess boil-off gas is transmitted through the boil-off gas recovery line and stored.
When the boil-off gas discharged from the cargo tank does not reach the boil-off gas consumption of the customer, at least a part of the stored boil-off gas is supplemented through the boil-off gas filling line to the gas delivered to the consumer. .
상기 버퍼탱크를 거치지 않고 상기 수요처로 연료로서 공급되되, 강제기화기에 의해 강제기화된 증발가스 상태로 상기 증발가스압축유닛의 하류에 합류되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.According to claim 1, The liquefied gas stored in the cargo tank,
Gas processing system characterized in that it is supplied as fuel to the demand destination without going through the buffer tank, and is joined downstream of the evaporation gas compression unit in a state of evaporation gas that is forcibly vaporized by a forced vaporizer.
기액분리 없이 합류되어 상기 증발가스압축유닛으로 유입되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.According to claim 1, The boil-off gas of the cargo tank and the boil-off gas of the buffer tank,
Gas treatment system characterized in that it is joined without gas-liquid separation and introduced into the evaporation gas compression unit.
상기 카고탱크에서 상기 수요처로 연료로서의 액화가스를 공급하는 흐름과 독립적으로 마련되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.According to claim 1, The buffer tank,
Gas processing system, characterized in that provided separately from the flow of supply of liquefied gas as fuel from the cargo tank to the demand.
타입-C 압력탱크인 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.According to claim 1, The buffer tank,
Gas treatment system characterized in that it is a type-C pressure tank.
상기 버퍼탱크와 상기 증발가스압축유닛 사이에 마련되어, 상기 버퍼탱크에서 상기 증발가스압축유닛으로 공급되는 증발가스를 감압하는 감압수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.According to claim 1,
And a pressure reducing means provided between the buffer tank and the evaporation gas compression unit to decompress the evaporation gas supplied from the buffer tank to the evaporation gas compression unit.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |