KR20200115862A - 연료가스 공급 시스템 - Google Patents

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KR20200115862A
KR20200115862A KR1020190035896A KR20190035896A KR20200115862A KR 20200115862 A KR20200115862 A KR 20200115862A KR 1020190035896 A KR1020190035896 A KR 1020190035896A KR 20190035896 A KR20190035896 A KR 20190035896A KR 20200115862 A KR20200115862 A KR 20200115862A
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compressor
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KR1020190035896A
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진종운
정현석
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

액화가스를 강제 기화시켜 연료가스를 공급하는데 사용되는 에너지 소비를 줄일 수 있는 연료가스 공급 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 연료가스 공급 시스템은 액화가스를 저장하는 저장탱크; 상기 저장탱크 내의 액화가스를 공급받아 강제 기화시키는 기화기; 상기 저장탱크 내의 증발가스와 상기 기화기에 의해 기화된 가스가 혼합된 혼합 증발가스를 이송하는 증발가스 이송라인; 상기 이송 라인을 통해 이송된 혼합 증발가스를 압축하여 압축 가스를 생성하는 압축 유닛; 상기 압축 유닛에 의해 생성된 압축 가스를 연료 수요처에서 요구하는 온도로 냉각하여 연료가스를 생성하는 냉각 유닛; 상기 압축 가스를 냉각시키기 위한 냉매를 냉매 이송라인을 통해 상기 냉각 유닛으로 공급하는 냉매 공급부; 및 상기 냉각 유닛에 의해 냉각된 연료가스를 상기 연료 수요처로 이송하는 연료가스 이송라인을 포함한다. 상기 냉각 유닛은 상기 냉매 이송라인을 통해 공급된 냉매를 상기 압축 가스와 열교환시켜 상기 압축 가스를 냉각하는 열교환 유닛을 포함한다. 상기 열교환 유닛은 상기 압축 가스와의 열교환 과정에서 상기 냉매를 가열시켜 열매체를 생성한다. 상기 기화기는 상기 액화가스를 상기 열교환 유닛으로부터 배출된 열매체와 열교환시켜 상기 액화가스를 강제 기화시키도록 구성된다.

Description

연료가스 공급 시스템{FUEL GAS PROVIDING SYSTEM}
본 발명은 연료가스 공급 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액화가스를 강제 기화시켜 연료 수요처로 연료가스를 공급하는 연료가스 공급 시스템에 관한 것이다.
액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas) 등의 액화가스를 운반하는 액화가스 운반선의 경우, 액화가스를 저장하는 저장탱크 내에 자연적으로 기화되는 증발가스를 연료로 사용한다. 저압엔진(X-DF) LNG 운반선의 경우, 메인 엔진의 요구압력을 맞추기 위해 다단 LD 컴프레서(low-duty compressor)를 통해 압축된 고온의 연료가스를 냉각수로 냉각하여 메인 엔진으로 가스를 공급하고 있다. X-DF 엔진에서 높은 출력을 내기 위해서는 X-DF 엔진으로 충분한 연료가스가 공급되어야 하지만, 액화가스 저장탱크 내에 자연 기화되는 증발가스의 양이 부족하기 때문에 액화가스를 강제로 기화시켜서 연료로 사용하고 있다.
도 1은 종래의 연료가스 공급 시스템의 구성도이다. 연료가스 공급 시스템(10)은 LNG를 저장하는 저장탱크(11), 저장탱크(11) 내에 저장된 LNG를 가압하여 공급하는 펌프(12), 펌프(12)에 의해 공급된 LNG를 증기(steam)에 의해 강제 기화시키는 기화기(13), LNG를 강제 기화시키기 위한 증기를 공급하는 증기 공급부(14), LNG로부터 자연/강제 기화된 증발가스를 압축하는 컴프레서(15), 컴프레서(15)에 의해 압축된 고온 압축가스를 냉각수에 의해 냉각하여 엔진 등의 연료 수요처(18)로 공급하는 냉각기(16), 고온 압축가스를 냉각시키기 위한 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부(17)를 포함한다.
종래의 연료가스 공급 시스템은 기화기(13)의 증기 사용량에 따라 증기 공급부(140)에서 증기를 생성하여 기화기(13)로 공급하기 위해 별도의 오일을 소모하게 되고, 증기를 생성하기 위해 엔진룸 측의 이코노마이저(economizer)와 보일러의 용량을 증가시켜야 한다. 또한, 냉각기(16)에서 고온 압축가스와 열교환되어 배출되는 고온의 냉각수가 냉각수 공급부(17)로 순환되고, 다시 냉각수 공급부(17)에서 고온의 냉각수를 냉각하여 냉각기(16)로 공급하게 되므로, 냉각수 공급부(17)에서 냉각수를 냉각시키기 위해 추가적인 에너지를 소모하게 되고, 엔진룸의 쿨러 계통에 부담이 가중된다.
본 발명은 액화가스를 강제 기화시켜 연료가스를 공급하는데 사용되는 에너지 소비를 줄일 수 있는 연료가스 공급 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 액화가스를 강제 기화시키기 위해 증기를 필요로 하지 않으며, 엔진룸의 쿨러 계통 부담을 줄일 수 있는 연료가스 공급 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 연료가스 공급 시스템은 액화가스를 저장하는 저장탱크; 상기 저장탱크 내의 액화가스를 공급받아 강제 기화시키는 기화기; 상기 저장탱크 내의 증발가스와 상기 기화기에 의해 기화된 가스가 혼합된 혼합 증발가스를 이송하는 증발가스 이송라인; 상기 이송 라인을 통해 이송된 혼합 증발가스를 압축하여 압축 가스를 생성하는 압축 유닛; 상기 압축 유닛에 의해 생성된 압축 가스를 연료 수요처에서 요구하는 온도로 냉각하여 연료가스를 생성하는 냉각 유닛; 상기 압축 가스를 냉각시키기 위한 냉매를 냉매 이송라인을 통해 상기 냉각 유닛으로 공급하는 냉매 공급부; 및 상기 냉각 유닛에 의해 냉각된 연료가스를 상기 연료 수요처로 이송하는 연료가스 이송라인을 포함한다.
상기 냉각 유닛은 상기 냉매 이송라인을 통해 공급된 냉매를 상기 압축 가스와 열교환시켜 상기 압축 가스를 냉각하는 열교환 유닛을 포함한다.
상기 열교환 유닛은 상기 압축 가스와의 열교환 과정에서 상기 냉매를 가열시켜 열매체를 생성한다.
상기 기화기는 상기 액화가스를 상기 열교환 유닛으로부터 배출된 열매체와 열교환시켜 상기 액화가스를 강제 기화시키도록 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 연료가스 공급 시스템은 상기 열교환 유닛으로부터 배출되는 상기 열매체를 상기 기화기로 이송하는 열매체 이송라인을 더 포함할 수 있다.
상기 기화기는 상기 열매체 이송라인을 통해 이송된 열매체를 상기 액화가스와 열교환시켜 상기 액화가스를 강제 기화시키는 열교환기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연료가스 공급 시스템은 상기 액화가스와 열교환되는 과정에서 냉각되어 상기 열교환기로부터 배출되는 열매체를 상기 냉매 공급부로 이송하는 열매체 환수라인을 더 포함할 수 있다.
상기 압축 유닛은 상기 혼합 증발가스를 순차적으로 압축하여 상기 압축 가스를 생성하는 복수개의 압축기를 포함할 수 있다.
상기 냉각 유닛은 상기 복수개의 압축기의 각 압축기로부터 배출되는 압축 가스를 상기 냉매와 열교환시켜 냉각하는 복수개의 열교환기를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 냉매는 상기 복수개의 냉각기를 순차적으로 경유하여 상기 압축 가스를 냉각시킨 후 상기 열매체로서 배출될 수 있다.
상기 복수개의 압축기는 상기 혼합 증발가스의 이송 방향을 따라 순차적으로 연결되는 제1 압축기와 제2 압축기를 포함할 수 있다.
상기 복수개의 열교환기는, 상기 제1 압축기와 상기 제2 압축기의 사이에 설치되고, 상기 제1 압축기에 의해 압축된 압축 가스를 상기 냉매와 열교환시켜 냉각하는 제1 열교환기; 및 상기 제2 압축기의 후단에 설치되고, 상기 제2 압축기에 의해 압축된 압축 가스를 상기 냉매와 열교환시켜 냉각하는 제2 열교환기를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 냉매 공급부는 상기 냉매를 상기 냉매 이송라인을 통해 상기 제1 열교환기로 공급할 수 있다. 상기 연료가스 공급 시스템은 상기 제1 열교환기에서 압축 가스를 냉각시킨 상기 냉매를 상기 제2 열교환기로 이송하는 냉매 이송배관을 더 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 냉매 공급부는 상기 냉매를 상기 냉매 이송라인을 통해 상기 제2 열교환기로 공급할 수 있다. 상기 연료가스 공급 시스템은 상기 제2 열교환기에서 압축 가스를 냉각시킨 상기 냉매를 상기 제1 열교환기로 이송하는 냉매 이송관을 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 냉매 이송라인은 상기 복수개의 열교환기로 각각 상기 냉매를 공급하는 복수개의 냉매 공급라인을 포함할 수 있다. 상기 냉매는 상기 복수개의 열교환기의 각 열교환기를 경유하여 열매체 배출라인들을 통해 상기 열매체로서 배출될 수 있다.
상기 열매체 배출라인들은 상기 열매체 이송라인에 합류되고, 상기 열매체 배출라인들을 통해 이송되는 열매체들은 상기 열매체 이송라인으로 합류되어 상기 기화기로 이송될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 액화가스를 강제 기화시켜 연료가스를 공급하는데 사용되는 에너지 소비를 줄일 수 있는 연료가스 공급 시스템이 제공된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 액화가스를 강제 기화시키기 위해 증기를 필요로 하지 않으며, 엔진룸의 쿨러 계통 부담을 줄일 수 있는 연료가스 공급 시스템이 제공된다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 연료가스 공급 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료가스 공급 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료가스 공급 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료가스 공급 시스템의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료가스 공급 시스템의 구성도이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료가스 공급 시스템의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 연료가스 공급 시스템(100)은 저장탱크(110), 펌프(pump)(120), 기화기(vaporizer)(130), 증발가스 이송라인(140), 압축 유닛(150), 냉각 유닛(160), 냉매 공급부(170) 및 연료가스 이송라인(164)을 포함한다.
저장탱크(110)는 액화가스를 저장한다. 액화가스는 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas), 액화석유가스(LPG; Liquefied Petroleum Gas) 등의 연료를 포함할 수 있다. 저장탱크(110)는 액화가스를 극저온 상태로 저장하기 위한 단열탱크로 제공될 수 있다. 액화가스를 강제 기화시키기 위하여, 펌프(120)는 저장탱크(110) 내에 저장된 액화가스를 가압하여 기화기(130)로 공급할 수 있다.
펌프(120)에 의해 가압된 액화가스는 액화가스 이송라인(122)을 통해 기화기(130)로 공급된다. 기화기(130)는 액화가스 이송라인(122)을 통해 저장탱크(110) 내의 액화가스를 공급받아 강제 기화시킨다. 기화기(130)에 의해 강제 기화된 증발가스(강제 증발가스)는 강제 증발가스 이송라인(124)을 통해 이송된다. 저장탱크(110) 내에서 액화가스가 증발되어 자연적으로 발생된 증발가스(자연 증발가스)는 자연 증발가스 이송라인(126)을 통해 이송된다.
강제 증발가스 이송라인(124)과 자연 증발가스 이송라인(126)은 증발가스 이송라인(140)으로 합류된다. 증발가스 이송라인(140)은 기화기(130)에 의해 기화되어 증발가스 이송라인(124)을 통해 이송된 강제 증발가스와, 저장탱크(110) 내에서 발생되어 증발가스 이송라인(126)을 통해 이송된 자연 증발가스가 혼합된 혼합 증발가스를 압축 유닛(150)으로 이송한다.
압축 유닛(150)은 증발가스 이송라인(140)을 통해 이송된 혼합 증발가스를 압축하여 압축 가스를 생성한다. 압축 유닛(150)은 하나의 압축기로 구성되거나, 둘 이상의 다단 연결된 압축기들로 구성될 수 있다. 압축 유닛(150)에 의해 압축되는 과정에서 압축 가스는 연료 수요처(180)에서 요구되는 온도보다 높은 고온으로 가열된다.
압축 가스를 연료 수요처(180)에서 요구하는 온도로 냉각시키기 위하여, 압축 가스는 압축가스 이송라인(152)을 통해 냉각 유닛(160)으로 이송된다. 냉각 유닛(160)은 압축 유닛(150)에 의해 생성된 압축 가스를 저온 냉매와 열교환시켜 연료 수요처(180)에서 요구하는 온도로 냉각하여 연료가스를 생성한다. 냉매는 예를 들어, 해수(sea water), 청수(fresh water) 등의 열교환 매체가 사용될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
냉매 공급부(170)는 압축 가스를 냉각시키기 위한 냉매를 냉매 이송라인(172)을 통해 냉각 유닛(160)으로 공급한다. 냉각 유닛(160)은 냉매 이송라인(172)을 통해 공급되는 냉매를 압축 가스와 열교환시켜 압축 가스를 냉각하는 열교환 유닛으로 제공될 수 있다. 열교환 유닛은 하나 이상의 열교환기로 제공될 수 있다.
연료가스 이송라인(164)은 냉각 유닛(160)에 의해 냉각된 연료가스를 연료 수요처(180)로 이송한다. 연료 수요처(180)는 연료가스 이송라인(164)을 통해 공급받은 연료가스에 의해 동작할 수 있다. 연료 수요처(180)는 예를 들어, 선박의 엔진, 보일러, 발전기 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
냉각 유닛(160)의 열교환 유닛은 압축 가스와의 열교환 과정에서 냉매를 가열시켜 열매체를 생성한다. 냉각 유닛(160)의 열교환 유닛에서 압축 가스와의 열교환에 의해 가열된 열매체의 열에너지를 활용하기 위하여, 냉각 유닛(160)에서 압축 가스와의 열교환 과정에서 가열되어 배출되는 열매체는 열매체 이송라인(162)을 통해 기화기(130)로 이송된다.
기화기(130)는 냉각 유닛(160)의 열교환 유닛으로부터 배출되어 열매체 이송라인(162)을 통해 이송된 열매체를, 액화가스 이송라인(122)을 통해 이송된 액화가스와 열교환시켜 액화가스를 강제 기화시키는 열교환기로 제공될 수 있다. 따라서, 기화기(130)의 열교환기는 액화가스를 냉각 유닛(160)에서 배출된 열매체와 열교환시켜 액화가스를 강제 기화시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 냉각 유닛(160)에서 배출된 열매체의 열에너지를 이용하여 액화가스를 강제 기화시킬 수 있으므로, 액화가스를 강제 기화시키기 위해 별도의 증기를 생성할 필요가 없고, 증기 생성을 위해 엔진룸의 이코노마이저(economizer)와 보일러의 용량을 증가시킬 필요도 없어, 액화가스의 강제 기화에 사용되는 에너지를 최소화할 수 있다.
열매체는 기화기(130)에서 액화가스를 강제 기화시키는 반대 급부로 냉각되어 기화기(130)로부터 배출된다. 열매체 환수라인(132)은 기화기(130)에서 액화가스와 열교환되는 과정에서 냉각되어 배출되는 저온 열매체를 냉매 공급부(170)로 이송한다. 냉매 공급부(170)는 열매체 환수라인(132)을 통해 기화기(130)로부터 공급받고, 저온 열매체로부터 냉매를 생성하여 냉각 유닛(160)으로 공급하여 냉매를 순환시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 압축 가스를 냉각시키기 위해 저온 냉매를 생성하는데 별도의 에너지를 사용할 필요 없이, 저온 열매체를 사용하여 저비용으로 냉각 유닛(160)으로 냉매를 공급할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 압축 가스와 열교환된 고온 열매체가 직접 엔진룸으로 회수되지 않고, 기화기(130)를 경유하여 액화가스와 열교환되어 냉각된 후 엔진룸에 회수되므로, 엔진룸에 고온 열매체가 유입됨으로 인해 쿨러 계통에 부담을 주는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료가스 공급 시스템의 구성도이다. 도 3의 실시예를 설명함에 있어서, 도 2의 실시예와 동일 또는 유사한 구성요소에 대하여는 중복 설명을 생략한다. 도 3의 실시예에서, 압축 유닛은 증발가스의 이송방향을 따라 다단으로 연결되는 복수개의 압축기(150a, 150b)로 구성되고, 냉각 유닛은 각 압축기(150a, 150b)의 후단에 설치되는 복수개의 열교환기(160a, 160b)로 구성된다.
복수개의 압축기(150a, 150b)는 강제 증발가스와 자연 증발가스가 혼합된 혼합 증발가스를 순차적으로 압축하여 압축 가스를 생성할 수 있다. 복수개의 열교환기(160a, 160b)는 각 압축기(150a, 150b)로부터 배출되는 압축 가스를 냉매와 열교환시켜 냉각할 수 있다. 복수개의 열교환기(160a, 160b)는 제1 압축기(150a)와 제2 압축기(150b) 사이에 설치되는 제1 열교환기(160a)와, 제2 압축기(150b)의 후단에 설치되는 제2 열교환기(160b)를 포함할 수 있다.
복수개의 압축기(150a, 150b) 중 전단에 연결된 제1 압축기(150a)에 의해 압축된 압축 가스는 제1 압축가스 이송라인(152a)을 통해 제1 열교환기(160a)로 이송된다. 제1 열교환기(160a)는 제1 압축가스 이송라인(152a)으로 이송된 압축 가스를 냉매와 열교환시켜 냉각한다. 제1 열교환기(160a)에 의해 냉각된 압축 가스는 제2 압축가스 이송라인(164a)을 통해 후단에 연결된 제2 압축기(150b)로 이송된다.
제2 압축기(150b)는 제2 압축가스 이송라인(164a)으로 이송된 압축 가스를 압축시킨다. 제2 압축기(150b)에 의해 압축된 압축 가스는 제3 압축가스 이송라인(152b)을 통해 제2 열교환기(160b)로 이송된다. 제2 열교환기(160b)는 제3 압축가스 이송라인(152b)으로 이송된 압축 가스를 냉매와 열교환시켜 냉각한다. 제2 열교환기(160b)에 의해 냉각된 압축 가스는 연료가스 이송라인(164b)을 통해 후단의 연료 수요처(180)로 이송된다.
냉각 유닛에서, 냉매는 복수개의 열교환기(160a, 160b)를 전단에서 후단 순으로 순차적으로 경유하여 압축 가스를 냉각시킨 후 열매체로서 배출될 수 있다. 복수개의 열교환기(160a, 160b)는 각 압축기(150a, 150b)로부터 배출되는 압축 가스를 냉매와 열교환시켜 압축 가스를 냉각시킬 수 있다.
냉매 공급부(170)는 압축 가스를 냉각시키기 위한 냉매를 냉매 이송라인(174)을 통해, 냉각 유닛의 복수개의 열교환기(160a, 160b) 중 전단의 제1 열교환기(160a)로 공급할 수 있다. 제1 열교환기(160a)는 냉매 이송라인(174)을 통해 공급되는 냉매를 제1 압축기(150a)에 의해 압축된 압축 가스와 열교환시켜 압축 가스를 냉각할 수 있다.
제1 열교환기(160a)에서 압축 가스를 냉각시킨 냉매는 냉매 이송배관(162a)을 통해 후단의 제2 열교환기(160b)로 이송될 수 있다. 제2 열교환기(160b)는 냉매 이송배관(162a)을 통해 공급되는 냉매를 제2 압축기(150b)에 의해 압축된 압축 가스와 열교환시켜 압축 가스를 냉각할 수 있다. 제2 열교환기(160b)에서 압축 가스와 열교환되는 과정에서 승온되어 배출되는 열매체는 열매체 이송라인(162b)을 통해 기화기(130)로 이송될 수 있다.
도 3의 실시예에 의하면, 복수개의 열교환기(160a, 160b)에서 냉매에 의해 순차적으로 압축 가스를 냉각시키는 과정에서 압축 가스와 열교환되어 배출되는 고온 열매체의 열에너지를 이용하여 액화가스를 강제 기화시킬 수 있다. 따라서, 저장탱크(110)에 저장된 액화가스로부터 연료가스를 생성하여 공급하는데 사용되는 에너지를 줄일 수 있다. 도 3의 실시예에서, 압축 유닛은 2개의 압축기(150a, 150b)로 이루어지는 2단 압축기로 구성되어 있으나, 3개 이상의 압축기가 3단 이상으로 다단 연결된 구조로 제공될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료가스 공급 시스템의 구성도이다. 도 4의 실시예를 설명함에 있어서, 도 2 및 도 3의 실시예들과 동일 또는 유사한 구성요소에 대하여는 중복 설명을 생략한다. 도 4의 실시예에서, 냉매는 복수개의 열교환기(160a, 160b)를 후단에서 전단 순으로 순차적으로 경유하여 압축 가스를 냉각시킨 후 열매체로서 배출된다.
냉매 공급부(170)는 압축 가스를 냉각시키기 위한 냉매를 냉매 이송라인(176)을 통해, 냉각 유닛의 복수개의 열교환기(160a, 160b) 중 후단의 제2 열교환기(160b)로 공급할 수 있다. 제2 열교환기(160b)는 냉매 이송라인(176)을 통해 공급되는 냉매를 제2 압축기(150b)에 의해 압축된 압축 가스와 열교환시켜 압축 가스를 냉각할 수 있다.
제2 열교환기(160b)에서 압축 가스를 냉각시킨 냉매는 냉매 이송관(166)을 통해 전단의 제1 열교환기(160a)로 이송될 수 있다. 제1 열교환기(160a)는 냉매 이송관(166)을 통해 공급되는 냉매를 제1 압축기(150a)에 의해 압축된 압축 가스와 열교환시켜 압축 가스를 냉각할 수 있다. 제1 열교환기(160a)에서 압축 가스와 열교환되는 과정에서 승온되어 배출되는 열매체는 열매체 이송라인(168)을 통해 기화기(130)로 이송될 수 있다.
도 4의 실시예에 의하면, 복수개의 열교환기(160a, 160b)에서 냉매에 의해 순차적으로 압축 가스를 냉각시키는 과정에서 압축 가스와 열교환되어 배출되는 고온 열매체의 열에너지를 이용하여 액화가스를 강제 기화시킬 수 있다. 따라서, 저장탱크(110)에 저장된 액화가스를 강제 기화시켜 연료가스를 생성 및 공급하는데 사용되는 에너지를 줄일 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료가스 공급 시스템의 구성도이다. 도 5의 실시예를 설명함에 있어서, 도 2 내지 도 4의 실시예들과 동일 또는 유사한 구성요소에 대하여는 중복 설명을 생략한다. 도 5의 실시예에서, 연료가스 공급 시스템(100)의 냉매 이송라인은 냉각 유닛의 복수개의 열교환기(160a, 160b)로 각각 냉매를 공급하는 복수개의 냉매 공급라인(172a, 172b)을 포함한다.
복수개의 냉매 공급라인(172a, 172b)을 통해 이송된 냉매는 각 열교환기(160a, 160b)를 경유하여 복수개의 압축기(150a, 150b)에 의해 압축된 압축 가스를 냉각시킨 후, 열매체 배출라인들(162c, 162d)을 통해 열매체로서 배출된다. 열매체 배출라인들(162c, 162d)은 열매체 이송라인(162)으로 합류된다. 열매체 배출라인들(162c, 162d)을 통해 이송되는 열매체들은 열매체 이송라인(162)에서 합류되어 기화기(130)로 이송된다.
냉매 이송라인(172), 냉매 공급라인들(172a, 172b), 열매체 배출라인들(162c, 162d), 열매체 이송라인(162)에는 각각 밸브(도시생략)가 설치될 수 있으며, 각 열교환기(160a, 160b)를 경유하게 되는 냉매의 유량을 밸브에 의해 조절할 수 있다. 도 5의 실시예에 의하면, 압축 가스의 온도, 압력 또는 유량, 액화가스의 온도, 유량 등에 따라, 각 열교환기(160a, 160b)에 공급되는 냉매의 유량을 조절하여, 각 압축기(150a, 150b)에서 배출되는 압축 가스의 냉각 성능 및 기화기(130)에서의 액화가스의 강제 기화 성능이 최적화할 수 있다. 따라서, 액화가스를 강제 기화시켜 연료가스를 생성 및 공급하는데 사용되는 에너지를 효과적으로 줄일 수 있다.
이상의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
10: 종래의 연료가스 공급 시스템 11: 저장탱크
12: 펌프 13: 기화기
14: 증기 공급부 15: 컴프레서
16: 냉각기 17: 냉각수 공급부
18: 연료 수요처 100: 연료가스 공급 시스템
110: 저장탱크 120: 펌프
122: 액화가스 이송라인 124: 강제 증발가스 이송라인
126: 자연 증발가스 이송라인 130: 기화기
132: 열매체 환수라인 140: 증발가스
150: 압축 유닛 150a: 제1 압축기
150b: 제2 압축기 152: 압축가스 이송라인
152a: 제1 압축가스 이송라인 152b: 제3 압축가스 이송라인
160: 냉각 유닛 160a: 제1 열교환기
160b: 제2 열교환기 162, 162b, 168: 열매체 이송라인
162a: 냉매 이송배관 162c, 162d: 열매체 배출라인
164, 164b: 연료가스 이송라인 164a: 제2 압축가스 이송라인
166: 냉매 이송관 170: 냉매 공급부
172, 174, 176: 냉매 이송라인 172a, 172b: 냉매 공급라인
180: 연료 수요처

Claims (6)

  1. 액화가스를 저장하는 저장탱크;
    상기 저장탱크 내의 액화가스를 공급받아 강제 기화시키는 기화기;
    상기 저장탱크 내의 증발가스와 상기 기화기에 의해 기화된 가스가 혼합된 혼합 증발가스를 이송하는 증발가스 이송라인;
    상기 이송 라인을 통해 이송된 혼합 증발가스를 압축하여 압축 가스를 생성하는 압축 유닛;
    상기 압축 유닛에 의해 생성된 압축 가스를 연료 수요처에서 요구하는 온도로 냉각하여 연료가스를 생성하는 냉각 유닛;
    상기 압축 가스를 냉각시키기 위한 냉매를 냉매 이송라인을 통해 상기 냉각 유닛으로 공급하는 냉매 공급부; 및
    상기 냉각 유닛에 의해 냉각된 연료가스를 상기 연료 수요처로 이송하는 연료가스 이송라인을 포함하고,
    상기 냉각 유닛은 상기 냉매 이송라인을 통해 공급된 냉매를 상기 압축 가스와 열교환시켜 상기 압축 가스를 냉각하는 열교환 유닛을 포함하고,
    상기 열교환 유닛은 상기 압축 가스와의 열교환 과정에서 상기 냉매를 가열시켜 열매체를 생성하고,
    상기 기화기는 상기 액화가스를 상기 열교환 유닛으로부터 배출된 열매체와 열교환시켜 상기 액화가스를 강제 기화시키도록 구성되는 연료가스 공급 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열교환 유닛으로부터 배출되는 상기 열매체를 상기 기화기로 이송하는 열매체 이송라인을 더 포함하고,
    상기 기화기는 상기 열매체 이송라인을 통해 이송된 열매체를 상기 액화가스와 열교환시켜 상기 액화가스를 강제 기화시키는 열교환기를 포함하고,
    상기 액화가스와 열교환되는 과정에서 냉각되어 상기 열교환기로부터 배출되는 열매체를 상기 냉매 공급부로 이송하는 열매체 환수라인을 더 포함하는 연료가스 공급 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압축 유닛은 상기 혼합 증발가스를 순차적으로 압축하여 상기 압축 가스를 생성하는 복수개의 압축기를 포함하고,
    상기 냉각 유닛은 상기 복수개의 압축기의 각 압축기로부터 배출되는 압축 가스를 상기 냉매와 열교환시켜 냉각하는 복수개의 열교환기를 포함하고,
    상기 냉매는 상기 복수개의 냉각기를 순차적으로 경유하여 상기 압축 가스를 냉각시킨 후 상기 열매체로서 배출되는 연료가스 공급 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수개의 압축기는 상기 혼합 증발가스의 이송 방향을 따라 순차적으로 연결되는 제1 압축기와 제2 압축기를 포함하고,
    상기 복수개의 열교환기는,
    상기 제1 압축기와 상기 제2 압축기의 사이에 설치되고, 상기 제1 압축기에 의해 압축된 압축 가스를 상기 냉매와 열교환시켜 냉각하는 제1 열교환기; 및
    상기 제2 압축기의 후단에 설치되고, 상기 제2 압축기에 의해 압축된 압축 가스를 상기 냉매와 열교환시켜 냉각하는 제2 열교환기를 포함하고,
    상기 냉매 공급부는 상기 냉매를 상기 냉매 이송라인을 통해 상기 제1 열교환기로 공급하고,
    상기 제1 열교환기에서 압축 가스를 냉각시킨 상기 냉매를 상기 제2 열교환기로 이송하는 냉매 이송배관을 더 포함하는 연료가스 공급 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 복수개의 압축기는 상기 혼합 증발가스의 이송 방향을 따라 순차적으로 연결되는 제1 압축기와 제2 압축기를 포함하고,
    상기 복수개의 열교환기는,
    상기 제1 압축기와 상기 제2 압축기의 사이에 설치되고, 상기 제1 압축기에 의해 압축된 압축 가스를 상기 냉매와 열교환시켜 냉각하는 제1 열교환기; 및
    상기 제2 압축기의 후단에 설치되고, 상기 제2 압축기에 의해 압축된 압축 가스를 상기 냉매와 열교환시켜 냉각하는 제2 열교환기를 포함하고,
    상기 냉매 공급부는 상기 냉매를 상기 냉매 이송라인을 통해 상기 제2 열교환기로 공급하고,
    상기 제2 열교환기에서 압축 가스를 냉각시킨 상기 냉매를 상기 제1 열교환기로 이송하는 냉매 이송관을 더 포함하는 연료가스 공급 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 압축 유닛은 상기 혼합 증발가스를 순차적으로 압축하여 상기 압축 가스를 생성하는 복수개의 압축기를 포함하고,
    상기 냉각 유닛은 상기 복수개의 압축기의 각 압축기로부터 배출되는 압축 가스를 상기 냉매와 열교환시켜 냉각하는 복수개의 열교환기를 포함하고,
    상기 냉매 이송라인은 상기 복수개의 열교환기로 각각 상기 냉매를 공급하는 복수개의 냉매 공급라인을 포함하고,
    상기 냉매는 상기 복수개의 열교환기의 각 열교환기를 경유하여 열매체 배출라인들을 통해 상기 열매체로서 배출되고,
    상기 열매체 배출라인들은 상기 열매체 이송라인에 합류되고, 상기 열매체 배출라인들을 통해 이송되는 열매체들은 상기 열매체 이송라인으로 합류되어 상기 기화기로 이송되는 연료가스 공급 시스템.
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