KR20200125385A - Boil-Off Gas Reliquefaction System and Method for Ship - Google Patents

Boil-Off Gas Reliquefaction System and Method for Ship Download PDF

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KR20200125385A
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최원재
신현준
박주운
최동규
류민철
안성일
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대우조선해양 주식회사
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Abstract

Disclosed are a boil-off gas reliquefaction system of a ship and a method thereof, which can increase reliquefaction performance. According to the present invention, the boil-off gas reliquefaction system of a ship comprises: a compressor to receive boil-off gas created from liquefied gas stored in a storage tank provided on a ship to compress the boil-off gas by a fuel supply pressure of a main engine provided on the ship; a heat exchanger to receive a portion of compressed gas compressed by the compressor to cool the compressed gas by heat exchange with non-compressed boil-off gas to be supplied to the compressor from the storage tank; a reliquefaction unit to receive the compressed gas cooled by the heat exchanger to additionally cool and reliquefy the compressed air; a compander expander to receive a portion of the compressed gas cooled by the heat exchanger to expand and cool the compressed gas to introduce the compressed gas to the heat exchanger; and a compander compressor to receive the non-compressed boil-off gas passing through the heat exchanger to pre-compress the non-compressed boil-off gas to introduce the non-compressed boil-off gas to the compressor. The compander compressor is connected to the compander expander to pre-compress the non-compressed boil-off gas by expansion energy of the compressed gas. The compressed gas expanded and cooled by the compander expander is supplied as a refrigerant of the heat exchanger and is merged with the flow of the non-compressed boil-off gas to be introduced to the compressor and the compander compressor from the storage tank.

Description

선박의 증발가스 재액화 시스템 및 방법{Boil-Off Gas Reliquefaction System and Method for Ship}Boil-Off Gas Reliquefaction System and Method for Ship}

본 발명은 액화가스로부터 발생하는 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)를 증발가스 자체의 냉열로 재액화시키는 재액화 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a re-liquefaction system and method for re-liquefying boil-off gas (BOG) generated from liquefied gas with cold heat of the boil-off gas itself.

근래, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 가스를 저온에서 액화시킨 액화가스는 가스에 비해 부피가 매우 작아지므로 저장 및 이송 효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 또한, 액화천연가스를 비롯한 액화가스는 액화공정 중에 대기오염 물질을 제거하거나 줄일 수 있어, 연소시 대기오염 물질 배출이 적은 친환경 연료로도 볼 수 있다. In recent years, the consumption of liquefied natural gas (LNG) and other liquefied gases is increasing rapidly around the world. The liquefied gas obtained by liquefying the gas at a low temperature has an advantage of increasing storage and transfer efficiency because the volume is very small compared to the gas. In addition, liquefied gases, including liquefied natural gas, can remove or reduce air pollutants during the liquefaction process, and thus can be regarded as eco-friendly fuels with little emission of air pollutants during combustion.

액화천연가스는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -163℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 가진다. 따라서, 천연가스를 액화시켜 이송할 경우 매우 효율적으로 이송할 수 있게 된다.Liquefied natural gas is a colorless and transparent liquid obtained by liquefying natural gas containing methane as its main component by cooling it to about -163°C, and has a volume of about 1/600 compared to natural gas. Therefore, when the natural gas is liquefied and transported, it can be transported very efficiently.

그러나 천연가스의 액화 온도는 상압 -162℃의 극저온이므로, 액화천연가스는 온도변화에 민감하여 쉽게 증발된다. 이로 인해 액화천연가스를 저장하는 저장탱크에는 단열처리를 하지만, 외부의 열이 저장탱크에 지속적으로 전달되므로 액화천연가스 수송과정에서 저장탱크 내에서는 지속적으로 액화천연가스가 자연 기화되면서 증발가스(Boil-Off Gas, BOG)가 발생한다.However, since the liquefaction temperature of natural gas is a cryogenic temperature of -162°C at normal pressure, liquefied natural gas is sensitive to temperature changes and is easily evaporated. For this reason, the storage tank that stores liquefied natural gas is insulated, but external heat is continuously transferred to the storage tank. Therefore, during the transportation of liquefied natural gas, the liquefied natural gas is continuously evaporated in the storage tank and boiled gas (Boil). -Off Gas, BOG) occurs.

증발가스는 일종의 손실로서 수송효율에 있어서 중요한 문제이다. 또한, 저장탱크 내에 증발가스가 축적되면 탱크 내압이 과도하게 상승할 수 있어, 심하면 탱크가 파손될 위험도 있다. 따라서, 저장탱크 내에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위한 다양한 방법이 연구되는데, 최근에는 증발가스의 처리를 위해, 증발가스를 재액화하여 저장탱크로 복귀시키는 방법, 증발가스를 선박의 엔진 등 연료수요처의 에너지원으로 사용하는 방법 등이 사용되고 있다.Boil-off gas is a kind of loss and is an important problem in transport efficiency. In addition, if the boil-off gas accumulates in the storage tank, the internal pressure of the tank may increase excessively, and in severe cases, there is a risk of damage to the tank. Therefore, various methods for treating the boil-off gas generated in the storage tank have been studied. Recently, for the treatment of the boil-off gas, a method of re-liquefying the boil-off gas and returning it to the storage tank, and the boil-off gas as fuel such as a ship's engine. The method of using it as an energy source of the customer is being used.

증발가스를 재액화하기 위한 방법으로는, 별도의 냉매를 이용한 냉동 사이클을 구비하여 증발가스를 냉매와 열교환하여 재액화하는 방법, 별도의 냉매가 없이 증발가스 자체를 냉매로 하여 재액화하는 방법 등이 있다.As a method for re-liquefying the boil-off gas, a method of reliquefying the boil-off gas by heat exchange with the refrigerant by providing a refrigeration cycle using a separate refrigerant, a method of re-liquefying the boil-off gas itself as a refrigerant without a separate refrigerant, etc. There is this.

한편, 일반적으로 선박에 사용되는 엔진 중 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 엔진으로 DFDE, X-DF 엔진, ME-GI 엔진 등의 가스연료엔진이 있다.Meanwhile, among engines generally used in ships, gas-fueled engines such as DFDE, X-DF engine, and ME-GI engine are used as engines that can use natural gas as fuel.

DFDE은, 4행정으로 구성되며, 비교적 저압인 5.5bar 정도의 압력을 가지는 천연가스를 연소공기 입구에 주입하여, 피스톤이 올라가면서 압축을 시키는 오토 사이클(Otto Cycle)을 채택하고 있다.DFDE is composed of four strokes, and adopts an Otto Cycle in which natural gas with a relatively low pressure of 5.5 bar is injected into the inlet of the combustion air, and the piston rises to compress it.

X-DF 엔진은, 2행정으로 구성되고, 16 bar 정도의 천연가스를 연료로 사용하며, 오토 사이클을 채택하고 있다.The X-DF engine consists of two strokes, uses natural gas of about 16 bar as fuel, and adopts an auto cycle.

ME-GI 엔진은, 2행정으로 구성되며, 300bar 부근의 고압 천연가스를 피스톤의 상사점 부근에서 연소실에 직접 분사하는 디젤 사이클(Diesel Cycle)을 채택하고 있다.The ME-GI engine is composed of two strokes and adopts a diesel cycle in which high-pressure natural gas near 300 bar is injected directly into the combustion chamber near the top dead center of the piston.

본 출원인은 별도의 냉매 없이 증발가스 자체를 냉매로 사용하여 증발가스를 재액화시키는 방법으로, 압축기에 의해 압축시킨 증발가스를, 압축기에 의해 압축되기 전의 증발가스와 열교환시켜 냉각시킨 후 J-T 밸브 등에 의해 팽창시켜 증발가스의 일부를 재액화시키는 방법을 발명한 바 있고, 이와 같은 시스템을 일명 PRS(Partial Re-liquefaction System)라고 한다.The applicant of the present invention is a method of reliquefying the boil-off gas by using the boil-off gas itself as a refrigerant without a separate refrigerant. The boil-off gas compressed by the compressor is heat-exchanged with the boil-off gas before being compressed by the compressor, and then cooled by a JT valve. A method of re-liquefying part of the boil-off gas by expansion has been invented, and such a system is called a PRS (Partial Re-liquefaction System).

저장탱크 내부의 액화가스의 양이 많아 증발가스의 발생량이 많은 경우, 선박이 정박하고 있거나 낮은 속도로 운항하여 엔진에서 사용되는 증발가스가 적은 경우 등, 재액화시켜야 할 증발가스의 양이 많은 경우, PRS만으로 요구되는 재액화량을 만족시키지 못할 수가 있어, 본 출원인은 증발가스를 더 많이 재액화시킬 수 있도록 PRS를 개량한 기술을 발명하였다. When there is a large amount of boil-off gas to be reliquefied, such as when the amount of boil-off gas is large due to the large amount of liquefied gas inside the storage tank, when the ship is moored or operates at a low speed and the boil-off gas used by the engine is low. , PRS alone may not be able to satisfy the required amount of re-liquefaction, so the present applicant invented a technology that improved the PRS so that the boil-off gas can be more re-liquefied.

PRS의 개량 기술로, 증발가스 자체를 냉매로 사용한 냉매 사이클에 의해 증발가스를 추가로 냉각시킬 수 있도록 한 시스템을 일명 MRS(Methane Refrigeration System)라고 한다.As an improved technology of PRS, a system that allows additional cooling of the boil-off gas by a refrigerant cycle using the boil-off gas itself as a refrigerant is called MRS (Methane Refrigeration System).

본 발명은 여기서 더 나아가, MRS와 같이 냉매 열교환기를 추가로 마련하지 않고, 효과적으로 재액화될 증발가스를 냉각하여 재액화 성능을 높일 수 있는 시스템을 제안하고자 한다. Further, the present invention further proposes a system capable of improving reliquefaction performance by effectively cooling a boil-off gas to be reliquefied without additionally providing a refrigerant heat exchanger like MRS.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박에 마련되는 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 상기 선박에 마련된 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 압축기; According to an aspect of the present invention for solving the above-described problem, a compressor for receiving boil-off gas generated from liquefied gas stored in a storage tank provided in a ship and compressing it at a fuel supply pressure of a main engine provided in the ship;

상기 압축기에서 압축된 압축가스의 일부를 공급받아, 상기 저장탱크로부터 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각시키는 열교환기;A heat exchanger for receiving part of the compressed gas compressed by the compressor and cooling it by heat exchange with the uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor from the storage tank;

상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 추가 냉각하여 재액화시키는 재액화부;A reliquefaction unit receiving the compressed gas cooled by the heat exchanger and further cooling it to reliquefy;

상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스의 일부를 공급받아 팽창 냉각시켜 상기 열교환기로 도입시키는 컴팬더 팽창기; 및A compander expander receiving a part of the compressed gas cooled by the heat exchanger, expanding and cooling it, and introducing it into the heat exchanger; And

상기 열교환기를 통과한 상기 미압축 증발가스를 공급받아 전(Pre) 압축하여 상기 압축기로 도입시키는 컴팬더 압축기;를 포함하며, Including; a compander compressor receiving the uncompressed boil-off gas passing through the heat exchanger, pre-compressing it, and introducing it to the compressor,

상기 컴팬더 압축기는 상기 컴팬더 팽창기와 연결되어 상기 압축가스의 팽창에너지에 의해 상기 미압축 증발가스를 전압축시키고, The compander compressor is connected to the compander expander to compress the uncompressed boil-off gas by the expansion energy of the compressed gas,

상기 컴팬더 팽창기에서 팽창 냉각된 상기 압축가스는 상기 열교환기의 냉매로 공급되며, 상기 저장탱크로부터 상기 컴팬더 압축기 및 압축기로 도입될 상기 미압축 증발가스의 흐름에 합류되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 시스템이 제공된다. The compressed gas expanded and cooled in the compander expander is supplied to the refrigerant of the heat exchanger, and is joined to the flow of the uncompressed boil-off gas to be introduced from the storage tank to the compander compressor and the compressor. A boil-off gas reliquefaction system is provided.

바람직하게는 상기 컴팬더 팽창기에서 팽창 냉각된 상기 압축가스는, 상기 열교환기의 전단에서 상기 저장탱크로부터 상기 열교환기로 공급되는 상기 미압축 증발가스의 흐름에 합류되어 상기 열교환기의 냉매로 공급될 수 있다. Preferably, the compressed gas expanded and cooled in the compander expander may be joined to the flow of the uncompressed boil-off gas supplied from the storage tank to the heat exchanger at a front end of the heat exchanger and supplied to the refrigerant of the heat exchanger. have.

바람직하게는 상기 컴팬더 팽창기에서 팽창 냉각된 상기 압축가스는 상기 열교환기로 도입되어 냉매로 사용되고, 상기 열교환기를 통과한 상기 압축가스는 상기 열교환기의 후단에서 상기 저장탱크로부터 상기 열교환기를 통과하여 상기 컴팬더 압축기로 도입될 상기 미압축 증발가스의 흐름에 합류될 수 있다. Preferably, the compressed gas expanded and cooled in the compander expander is introduced into the heat exchanger to be used as a refrigerant, and the compressed gas passing through the heat exchanger passes through the heat exchanger from the storage tank at the rear end of the heat exchanger and It may be joined to the flow of the uncompressed boil-off gas to be introduced into the panda compressor.

바람직하게는 상기 재액화부는, 상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 감압하여 냉각시키는 감압장치; 상기 감압장치에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 기액분리하는 기액분리기;를 포함하고, 상기 기액분리기에서 분리된 액체는 상기 저장탱크로 공급되고, 분리된 기체는 상기 저장탱크로부터 상기 열교환기로 도입되는 상기 미압축 증발가스에 합류될 수 있다. Preferably, the reliquefaction unit includes: a decompression device receiving the compressed gas cooled in the heat exchanger and reducing the pressure to cool it; And a gas-liquid separator for receiving the compressed gas cooled by the decompression device and separating the gas-liquid, wherein the liquid separated by the gas-liquid separator is supplied to the storage tank, and the separated gas is introduced from the storage tank to the heat exchanger. It may be joined to the uncompressed boil-off gas.

바람직하게는 상기 압축기는, 상기 증발가스를 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 주압축기; 및 상기 주압축기와 병렬로 마련되는 리던던시 압축기;를 포함할 수 있다. Preferably, the compressor comprises: a main compressor for compressing the boil-off gas to a fuel supply pressure of the main engine; And a redundancy compressor provided in parallel with the main compressor.

상기 주압축기와 리던던시 압축기는 어느 하나만 구동되거나, 동시에 구동될 수 있다.Only one of the main compressor and the redundancy compressor may be driven or may be driven simultaneously.

바람직하게는 상기 열교환기의 후단에서 상기 컴팬더 압축기를 우회하여 상기 압축기의 전단으로 연결되는 우회라인; 및 상기 우회라인에 마련되는 유량조절밸브;를 더 포함할 수 있다. Preferably, a bypass line is connected to a front end of the compressor by bypassing the compander compressor at a rear end of the heat exchanger; And a flow control valve provided in the bypass line.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박에 마련되어 액화가스를 저장하는 저장탱크로부터 상기 선박의 주엔진으로 연결되는 증발가스 공급라인;According to another aspect of the present invention, a boil-off gas supply line connected to the main engine of the ship from a storage tank provided on a ship to store liquefied gas;

상기 증발가스 공급라인에 마련되며 상기 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 압축기; A compressor provided in the boil-off gas supply line and receiving boil-off gas generated from the liquefied gas and compressing it at a fuel supply pressure of the main engine;

상기 압축기의 하류에서 상기 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 상기 저장탱크로 연결되며, 상기 주엔진의 연료로 공급되고 남는 압축가스를 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각하고 재액화하여 상기 저장탱크로 재저장하는 재액화 라인;A downstream of the compressor is branched from the boil-off gas supply line and connected to the storage tank, and the compressed gas supplied as fuel of the main engine is cooled by heat exchange with the uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor, and re-liquefied. A reliquefaction line for restoring into a storage tank;

상기 재액화 라인에 마련되며 상기 압축가스를, 상기 저장탱크로부터 상기 증발가스 공급라인을 따라 상기 압축기로 공급될 상기 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각시키는 열교환기; A heat exchanger provided in the reliquefaction line and cooling the compressed gas by heat exchange with the uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor from the storage tank along the boil-off gas supply line;

상기 열교환기의 후단에서 상기 재액화 라인으로부터 분기되어 상기 증발가스 공급라인으로 연결되는 냉매보충라인;A refrigerant supplement line branched from the reliquefaction line at a rear end of the heat exchanger and connected to the boil-off gas supply line;

상기 냉매보충라인에 마련되며 압축 후 열교환기에서 냉각되어 상기 냉매보충라인으로 분기된 상기 압축가스를 공급받아 팽창 냉각시켜 상기 열교환기의 냉매로 공급하는 컴팬더 팽창기; 및A compander expander provided in the refrigerant supplement line and cooled in a heat exchanger after compression to receive and expand and cool the compressed gas branched to the refrigerant supplement line to supply the refrigerant to the heat exchanger; And

상기 증발가스 공급라인에서 상기 압축기의 전단에 마련되어 상기 압축기로 도입될 상기 증발가스를 전(pre)압축하는 컴팬더 압축기;를 포함하며, Includes; a compander compressor provided at a front end of the compressor in the boil-off gas supply line and pre-compresses the boil-off gas to be introduced into the compressor,

상기 컴팬더 압축기는 상기 컴팬더 팽창기와 축으로 연결되어 상기 압축가스의 팽창에너지에 의해 상기 증발가스를 전압축하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 시스템이 제공된다. The compander compressor is provided with a boil-off gas reliquefaction system for a ship, characterized in that the compander compressor is axially connected to the compander expander to voltage the boil-off gas by the expansion energy of the compressed gas.

바람직하게는 상기 냉매보충라인은 상기 증발가스 공급라인의 상기 열교환기 전단으로 연결될 수 있다.Preferably, the refrigerant supplement line may be connected to a front end of the heat exchanger of the boil-off gas supply line.

바람직하게는 상기 냉매보충라인은 상기 열교환기를 거쳐 상기 증발가스 공급라인의 상기 열교환기 후단으로 연결될 수 있다. Preferably, the refrigerant supplement line may be connected to a rear end of the heat exchanger of the boil-off gas supply line through the heat exchanger.

바람직하게는 상기 재액화 라인에는, 상기 냉매보충라인의 분기지점 하류에 마련되어 상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 감압하여 냉각시키는 감압장치; 상기 감압장치에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 기액분리하는 기액분리기;가 마련되고, 상기 기액분리기에서 분리된 액체는 상기 재액화라인을 따라 저장탱크로 공급되고, 분리된 기체는 상기 저장탱크로부터 상기 열교환기로 도입되는 상기 미압축 증발가스에 합류될 수 있다.Preferably, the re-liquefaction line includes a decompression device provided downstream of the branch point of the refrigerant supplement line to receive the compressed gas cooled by the heat exchanger and reduce the pressure to cool it; A gas-liquid separator for receiving the compressed gas cooled by the decompression device and separating gas-liquid is provided, and the liquid separated by the gas-liquid separator is supplied to a storage tank along the reliquefaction line, and the separated gas is supplied from the storage tank. It may be joined to the uncompressed boil-off gas introduced into the heat exchanger.

바람직하게는, 상기 증발가스 공급라인에서 분기되어 상기 컴팬더 압축기를 우회하여 상기 압축기의 전단으로 연결되는 우회라인; 및 상기 우회라인에 마련되는 유량조절밸브;를 더 포함할 수 있다.Preferably, a bypass line branched from the boil-off gas supply line to bypass the compander compressor and connected to a front end of the compressor; And a flow control valve provided in the bypass line.

바람직하게는 상기 압축기는, 상기 증발가스를 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 주압축기; 및 상기 주압축기와 병렬로 마련되는 리던던시 압축기;를 포함할 수 있다.Preferably, the compressor comprises: a main compressor for compressing the boil-off gas to a fuel supply pressure of the main engine; And a redundancy compressor provided in parallel with the main compressor.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 1) 선박에 마련되어 액화가스를 저장하는 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 전압축하는 단계; According to another aspect of the present invention, 1) voltage condensing of boil-off gas generated from a storage tank provided on a ship and storing liquefied gas;

2) 전압축된 상기 증발가스를 압축기에서 선내 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 단계;2) compressing the compressed boil-off gas from a compressor to the fuel supply pressure of the main engine on board;

3) 상기 압축기의 하류에서 상기 주엔진으로 공급되지 않은 압축가스를 분기하여 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환기에서 열교환으로 냉각하고 재액화하는 단계; 3) branching off compressed gas not supplied to the main engine downstream of the compressor, cooling the uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor with heat exchanger in a heat exchanger, and reliquefying;

4) 상기 단계 3)에서 상기 열교환기를 거쳐 냉각된 상기 압축가스 일부를 분기하여 팽창 냉각시켜 상기 열교환기의 냉매로 공급하고 상기 압축기로 공급될 상기 미압축 증발가스에 합류시키는 단계;를 포함하되,4) branching and cooling a portion of the compressed gas cooled through the heat exchanger in step 3), supplying it to the refrigerant of the heat exchanger, and joining the uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor;

상기 단계 4)에서 상기 압축가스의 팽창에너지에 의해 상기 단계 1)에서 상기 증발가스를 전압축시키는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 방법이 제공된다. There is provided a method for reliquefying boil-off gas of a ship, characterized in that the boil-off gas is reduced in voltage in step 1) by the expansion energy of the compressed gas in step 4).

바람직하게는 상기 단계 4)에서 팽창 냉각시킨 증발가스는 상기 열교환기 전단에서 상기 미압축 증발가스에 합류되어 상기 열교환기의 냉매로 공급될 수 있다. Preferably, the boil-off gas expanded and cooled in step 4) may be joined to the uncompressed boil-off gas at the front end of the heat exchanger and supplied to the refrigerant of the heat exchanger.

바람직하게는 상기 단계 4)에서 팽창 냉각시킨 증발가스는 상기 열교환기의 냉매로 공급된 후, 상기 열교환기의 후단에서 상기 열교환기를 통과한 미압축 증발가스에 합류될 수 있다. Preferably, the boil-off gas expanded and cooled in step 4) may be supplied to the refrigerant of the heat exchanger and then joined to the uncompressed boil-off gas passing through the heat exchanger at a rear end of the heat exchanger.

바람직하게는, 상기 단계 4)에서 상기 압축가스를 팽창 냉각시키는 컴팬더 팽창기와 상기 단계 1)에서 상기 증발가스를 전압축하는 컴팬더 압축기는 축(shaft)으로 연결되고, 상기 단계 4)에서 상기 압축가스를 상기 컴팬더 팽창기로 팽창 냉각시켜 상기 열교환기의 냉매 유량을 늘리고, 상기 압축가스의 팽창에너지에 의해 상기 단계 1)에서 컴팬더 압축기로 상기 증발가스를 전압축하여, 상기 압축기의 흡입압력을 높여 상기 압축기의 처리 용량을 증가시킬 수 있다. Preferably, a compander expander for expanding and cooling the compressed gas in step 4) and a compander compressor for voltage condensing the boil-off gas in step 1) are connected by a shaft, and in the step 4), the Compressed gas is expanded and cooled with the compander expander to increase the flow rate of refrigerant in the heat exchanger, and the boil-off gas is energized by the compander compressor in step 1) by the expansion energy of the compressed gas, and the suction pressure of the compressor It is possible to increase the processing capacity of the compressor.

바람직하게는, 초기 가동시 상기 증발가스를 상기 컴팬더 압축기를 우회하여 상기 압축기로 공급하여 압축하고, 상기 압축가스 일부를 분기하여 상기 컴팬더 팽창기로 공급하여 상기 컴팬더 압축기를 구동하기 위한 동력을 얻고, 상기 컴팬더 압축기가 구동되면 상기 컴팬더 압축기로 공급되는 증발가스 유량을 늘리면서 상기 컴팬더 압축기에 의해 전압축 후 상기 압축기로 도입되는 정상 운전상태에 도달되도록 할 수 있다. Preferably, during initial operation, the boil-off gas is supplied to the compressor by bypassing the compander compressor to compress it, and a part of the compressed gas is branched and supplied to the compander expander to generate power for driving the compander compressor. When the compander compressor is driven, the flow rate of the boil-off gas supplied to the compander compressor is increased, and the voltage is reduced by the compander compressor and then the normal operation state introduced into the compressor may be reached.

본 발명의 시스템에서는 압축된 증발가스 일부를 압축, 냉각 및 팽창 냉각시켜 압축기 상류의 미압축 증발가스 흐름으로 공급하여, 열교환기로 도입되는 냉매의 유량을 늘릴 수 있다. In the system of the present invention, a portion of the compressed boil-off gas is compressed, cooled, and expanded-cooled to be supplied to the uncompressed boil-off gas flow upstream of the compressor, thereby increasing the flow rate of the refrigerant introduced into the heat exchanger.

이와 같이 열교환기의 냉매 유량을 늘림으로써, 재액화될 증발가스를 보다 효과적으로 냉각하여 재액화율을 높일 수 있다. By increasing the flow rate of the refrigerant in the heat exchanger in this way, it is possible to increase the reliquefaction rate by more effectively cooling the evaporation gas to be reliquefied.

또한, 압축가스의 팽창에너지를 이용하여 압축기 전단에서 증발가스를 전압축할 수 있도록 컴팬더를 적용하여, 압축기의 흡입압력을 높여 압축기에서 처리되는 증발가스의 유량을 늘려 재액화율을 높이고, 선박의 에너지 효율을 높일 수 있다. In addition, by applying a compander to compress the boil-off gas at the front of the compressor using the expansion energy of the compressed gas, the suction pressure of the compressor is increased to increase the flow rate of the boil-off gas processed by the compressor to increase the reliquefaction rate. It can increase energy efficiency.

한편, 압축기는 선내 주엔진의 연료공급압력으로 증발가스를 압축하도록 설계할 수 있어 모터 사이즈를 줄이고 압축기에서 소요되는 동력을 절감할 수 있다. On the other hand, the compressor can be designed to compress the boil-off gas at the fuel supply pressure of the main engine in the ship, thereby reducing the size of the motor and reducing the power required by the compressor.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템의 개략도이다. 1 is a schematic diagram of a boil-off gas reliquefaction system of a ship according to a first embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of a system for reliquefaction of boil-off gas of a ship according to a second embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram of a system for reliquefaction of boil-off gas of a ship according to a third embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram of a system for reliquefaction of boil-off gas of a ship according to a fourth embodiment of the present invention.

본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the object achieved by the implementation of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.Hereinafter, the configuration and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, in adding reference numerals to elements of each drawing, it should be noted that only the same elements are marked with the same numerals as possible, even if they are indicated on different drawings.

이하 본 발명에서의 선박은, 액화가스 및 액화가스에서 발생하는 증발가스를 추진용 또는 발전용 엔진의 연료로 사용할 수 있는 엔진이 설치되거나 액화가스 또는 증발가스를 선내 기관의 연료로 사용하는 모든 종류의 선박으로, 대표적으로 LNG 운반선(LNG Carrier), 액체수소 운반선, LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading), LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit)와 같이 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물도 포함될 수 있다. Hereinafter, the ship in the present invention is all types of engines that can use liquefied gas and boil-off gas generated from liquefied gas as fuel for propulsion or power generation engines, or use liquefied gas or boil-off gas as fuel for onboard engines. These ships include LNG carriers, liquid hydrogen carriers, and ships with self-propelled capabilities such as LNG Regasification Vessels (RVs), LNG Floating Production Storage Offloading (FPSO), and LNG Floating Storage Regasification Units (FSRU). ), but may also include offshore structures that are floating on the sea.

또한, 본 발명에서 액화가스는, 가스를 저온으로 액화시켜 수송할 수 있고, 저장된 상태에서 증발가스가 발생하며 엔진 등의 연료로 사용될 수 있는 모든 종류의 액화가스를 포함할 수 있다. 이러한 액화가스는 예를 들어 LNG(Liquefied Natural Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같은 액화석유화학가스일 수 있다. 다만, 후술하는 실시예에서는 대표적인 액화가스 중 하나인 LNG가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.In addition, in the present invention, the liquefied gas may be transported by liquefying the gas at a low temperature, generating boil-off gas in a stored state, and may include all kinds of liquefied gas that can be used as fuel such as an engine. These liquefied gases are, for example, liquefied petrochemicals such as LNG (Liquefied Natural Gas), LEG (Liquefied Ethane Gas), LPG (Liquefied Petroleum Gas), Liquefied Ethylene Gas, and Liquefied Propylene Gas. It can be gas. However, in an embodiment to be described later, it will be described with an example that LNG, which is one of the representative liquefied gases, is applied.

한편, 본 실시예들의 각 라인을 흐르는 유체는, 시스템의 운용 조건에 따라, 액체 상태, 기액 혼합 상태, 기체 상태, 초임계유체 상태 중 어느 하나의 상태일 수 있다.Meanwhile, the fluid flowing through each line of the present embodiments may be in any one of a liquid state, a gas-liquid mixture state, a gas state, and a supercritical fluid state, depending on the operating conditions of the system.

도 1에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템을, 도 2에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템을 각각 개략적으로 도시하였다. 1 schematically shows a system for reliquefaction of boil-off gas of a ship according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 schematically shows a system for re-liquefaction of boil-off gas of a ship according to a second embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 제1 및 제2 실시예의 시스템은, 선박에 마련되어 액화가스를 저장하는 저장탱크(T)로부터 선박의 주엔진으로 연결되는 증발가스 공급라인(GL), 증발가스 공급라인에 마련되며 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 압축기(100), 압축기의 하류에서 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 저장탱크로 연결되며, 주엔진의 연료로 공급되고 남는 압축가스를 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각하고 재액화하여 저장탱크로 재저장하는 재액화 라인(RL)과, 재액화 라인에 마련되며 압축가스를, 저장탱크로부터 증발가스 공급라인을 따라 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각시키는 열교환기(200)를 포함하여 구성된다. As shown in Figs. 1 and 2, the system of the first and second embodiment is a boil-off gas supply line (GL) connected to the main engine of the ship from the storage tank T provided on the ship to store liquefied gas. , A compressor 100 that is provided in the boil-off gas supply line and receives boil-off gas generated from the liquefied gas and compresses it at the fuel supply pressure of the main engine, and is branched from the boil-off gas supply line at the downstream of the compressor and connected to a storage tank, A reliquefaction line (RL) that cools the remaining compressed gas supplied as fuel of the main engine by heat exchange with uncompressed evaporated gas to be supplied to the compressor, reliquefies and stores it in a storage tank, and is provided in the reliquefaction line, and stores compressed gas. , And a heat exchanger 200 for cooling by heat exchange with uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor along the boil-off gas supply line from the storage tank.

본 제1 및 제2 실시예의 시스템은 추가로 압축기의 하류에서 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 증발가스 공급라인의 열교환기 전단으로 연결되는 냉매보충라인(CL)을 마련하고, 냉매보충라인에 압축기에서 압축되어 냉매보충라인으로 분기된 압축가스를 공급받아 추가 압축하여 열교환기로 도입시키고, 열교환기를 거쳐 냉각된 압축가스를 팽창 냉각시키는 컴팬더(400)를 구성하여 열교환기로 도입되는 냉매의 유량을 늘릴 수 있도록 구성하였다. 이와 같이 열교환기의 냉매(cold BOG) 유량을 늘림으로써, 재액화될 증발가스를 보다 효과적으로 냉각하여 재액화율을 높일 수 있다.The systems of the first and second embodiments further provide a refrigerant supplement line (CL) branched from the boil-off gas supply line downstream of the compressor and connected to the front end of the heat exchanger of the boil-off gas supply line, and It is possible to increase the flow rate of the refrigerant introduced to the heat exchanger by configuring the compander 400 to expand and cool the compressed gas that has been compressed and branched to the refrigerant supplement line, and additionally compressed and introduced into a heat exchanger. It was configured to be. By increasing the flow rate of the refrigerant (cold BOG) of the heat exchanger as described above, the reliquefaction rate can be increased by more effectively cooling the boil-off gas to be reliquefied.

본 실시예들에서 컴팬더는 압축가스의 팽창에너지에 의해 압축가스를 추가 압축하여, 압축가스의 추가 압축을 위한 동력 소모를 줄일 수 있도록 한다. In the present embodiments, the compander further compresses the compressed gas by the expansion energy of the compressed gas, thereby reducing power consumption for additional compression of the compressed gas.

이러한 컴팬더(400)는, 압축기에서 압축되어 냉매보충라인으로 분기된 압축가스를 공급받아 추가 압축하여 열교환기로 도입시키는 컴팬더 압축기(410)와, 컴팬더 압축기에서 추가 압축 후 열교환기를 거쳐 냉각된 압축가스를 공급받아 팽창 냉각시키는 컴팬더 팽창기(420)를 포함하여 구성되며, 컴팬더 압축기는 컴팬더 팽창기와 축(shaft)으로 연결되어 압축가스의 팽창에너지를 전달받아 구동될 수 있도록 한다. Such a compander 400 includes a compander compressor 410 that receives compressed gas that is compressed by a compressor and branched to a refrigerant supplement line, is further compressed and introduced into a heat exchanger, and is cooled through a heat exchanger after additional compression in the compander compressor. It is configured to include a compander expander 420 that receives compressed gas and expands and cools it, and the compander compressor is connected to the compander expander through a shaft so that it can be driven by receiving the expansion energy of the compressed gas.

냉매보충라인(CL)에서 컴팬더 압축기와 열교환기 사이에는 쿨러(450)가 마련되어, 추가 압축된 압축가스를 냉각하여 열교환기(200)로 도입시킬 수 있다. In the refrigerant supplement line CL, a cooler 450 is provided between the compander compressor and the heat exchanger, and the compressed gas further compressed may be cooled and introduced into the heat exchanger 200.

한편, 열교환기는 PCHE(Printed Circuit Heat Exchanger) 타입으로 마련될 수 있다. 열교환기로 도입될 증발가스는 오일 필터(미도시)를 거쳐 혼입된 윤활유를 제거한 후 열교환기로 도입될 수 있다. Meanwhile, the heat exchanger may be provided in a PCHE (Printed Circuit Heat Exchanger) type. The boil-off gas to be introduced into the heat exchanger may be introduced into the heat exchanger after removing the mixed lubricant through an oil filter (not shown).

한편, 재액화라인(RL)에는 재액화부가 마련되며, 재액화부는 열교환기에서 냉각된 압축가스를 공급받아 감압하여 냉각시키는 감압장치(310), 감압장치에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 기액분리하는 기액분리기(320)가 마련된다. Meanwhile, a reliquefaction unit is provided in the reliquefaction line RL, and the reliquefaction unit receives the compressed gas cooled in a heat exchanger and decompresses and cools the pressure reducing device 310, and the compressed gas cooled by the decompression device is supplied to A gas-liquid separator 320 to separate is provided.

감압장치(310)는 압축 및 냉각된 증발가스를 단열팽창시켜 냉각하는 팽창기 또는 줄-톰슨 밸브 등의 팽창밸브로 구성될 수 있다.The pressure reducing device 310 may be configured as an expansion valve such as an expander or a Joule-Thomson valve that thermally expands and cools the compressed and cooled evaporation gas.

압축기, 열교환기, 감압장치를 거쳐 압축, 냉각 및 팽창냉각된 증발가스는 전부 또는 일부가 재액화되어 기액분리기(320)로 도입된다. 기액분리기를 구성하지 않고 감압장치에서 감압되며 추가 냉각된 증발가스를 바로 저장탱크로 보내어 저장탱크에 저장된 액화천연가스에 녹일 수도 있다. The compressed, cooled, and expanded-cooled boil-off gas through a compressor, a heat exchanger, and a decompression device is completely or partially reliquefied and introduced into the gas-liquid separator 320. Without configuring a gas-liquid separator, it is decompressed in a decompression device, and the additionally cooled evaporation gas can be sent directly to the storage tank and dissolved in the liquefied natural gas stored in the storage tank.

기액분리기에서 분리된 액체는 재액화라인(RL)을 따라 저장탱크로 공급되어 저장되고, 분리된 기체는 증발가스 공급라인(GL)으로 합류되어 저장탱크로부터 열교환기로 도입되는 미압축 증발가스와 함께 열교환기에 냉매로 공급될 수 있다. The liquid separated in the gas-liquid separator is supplied to and stored in a storage tank along the reliquefaction line (RL), and the separated gas is merged into the boil-off gas supply line (GL), along with uncompressed boil-off gas introduced from the storage tank to the heat exchanger. It can be supplied as a refrigerant to the heat exchanger.

재액화라인에서 열교환기의 상류에는 압축 후 열교환기를 거쳐 재액화될 압축가스를 공급받아 추가 압축하여 열교환기로 도입시키는 부스팅 압축기(500)가 마련된다. A boosting compressor 500 is provided upstream of the heat exchanger in the re-liquefaction line to receive compressed gas to be reliquefied through the heat exchanger after compression and further compress and introduce the compressed gas to the heat exchanger.

LNG의 주성분인 메탄의 경우, 약 -80℃, 55bar 상태가 임계점이다. LNG에서 발생한 증발가스를 재액화시킬 때 증발가스의 압축 압력을 높일수록 재액화율이 높아지며, 150 내지 170 bar 내외로 압축 시 재액화량이 가장 많지만, 150 내지 300 bar 사이에서는 재액화량에 큰 변화가 없음을 발견하였다. 따라서, 증발가스를 효과적으로 재액화하기 위해서는 100 bar 이상, 바람직하게는 150 bar 내지 300 bar로 압축하는 것이 바람직하다. 그러나 증발가스를 연료로 공급받는 주엔진이 그와 같은 고압 연료를 필요로 하지 않는다면, 재액화만을 위해 증발가스 전부를 고압으로 압축하는 것은 전력 소모가 많아 에너지가 낭비되고, 고압 압축기는 고가로 설치비용도 많이 든다. 따라서 본 발명은 압축기에서는 주엔진의 연료공급압력까지만 압축하고, 재액화될 증발가스와 냉매로 보충될 증발가스는 각각 부스팅 압축기(500)와 컴팬더 압축기(410)에 의해 추가 압축할 수 있도록 하였다. In the case of methane, the main component of LNG, the critical point is about -80℃ and 55bar. When the boil-off gas generated from LNG is reliquefied, the higher the compression pressure of the boil-off gas, the higher the re-liquefaction rate.When compressed within 150 to 170 bar, the amount of reliquefaction is greatest, but between 150 and 300 bar, there is a large change in the reliquefaction amount. Found none. Therefore, in order to effectively reliquefy the boil-off gas, it is preferable to compress it to 100 bar or more, preferably 150 bar to 300 bar. However, if the main engine that receives the boil-off gas as fuel does not require such high-pressure fuel, compressing all of the boil-off gas at high pressure for reliquefaction only consumes energy and wastes energy, and a high-pressure compressor is installed at a high price. It also costs a lot. Therefore, in the present invention, the compressor compresses only up to the fuel supply pressure of the main engine, and the boil-off gas to be reliquefied and the boil-off gas to be supplemented with the refrigerant can be further compressed by the boosting compressor 500 and the compander compressor 410, respectively. .

이를 통해 압축기(100)는 선내 주엔진의 연료공급압력으로 증발가스를 압축하도록 설계할 수 있어 모터 사이즈를 줄이고 설비비용을 절감하고, 압축기에서 소요되는 동력을 절감하여 운영비를 절감할 수 잇다. Through this, the compressor 100 can be designed to compress the boil-off gas at the fuel supply pressure of the main engine on board, thereby reducing the size of the motor, reducing the equipment cost, and reducing the power required by the compressor, thereby reducing operating costs.

예를 들어, 주엔진으로 X-DF 엔진이 채택된 경우라면 압축기에서는 16 bar 정도도 증발가스를 압축하고, 부스팅 압축기에서 압축가스를 100 bar 이상, 바람직하게는 150 bar 내지 170 bar로 추가 압축시킬 수 있다.For example, if the X-DF engine is used as the main engine, the compressor compresses the boil-off gas to about 16 bar, and the boosting compressor compresses the compressed gas to 100 bar or more, preferably 150 bar to 170 bar. I can.

압축기(100)는, 증발가스를 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 주압축기(100a)와, 주압축기와 병렬로 마련되는 리던던시 압축기(100b)를 포함하여 구성된다. The compressor 100 includes a main compressor 100a for compressing boil-off gas to the fuel supply pressure of the main engine, and a redundancy compressor 100b provided in parallel with the main compressor.

선박 규정상 엔진으로 연료를 공급하는 압축기는, 비상 상황을 대비하여 리던던시(Redundancy) 설계를 하여야 하는데, 리던던시 설계란, 어느 한 대를 고장, 유지보수 등의 이유로 사용할 수 없을 때 다른 한 대를 대신 사용 할 수 있도록 설계하는 것을 의미한다. 이를 위해 본 실시예들에서 압축기는 주압축기와 리던던시 압축기로 설계된다. According to ship regulations, the compressor that supplies fuel to the engine must be designed with redundancy in case of an emergency. Redundancy design means that when one cannot be used for reasons such as failure or maintenance, the other is replaced. It means designing to be usable. To this end, in the present embodiments, the compressor is designed as a main compressor and a redundancy compressor.

증발가스 공급라인(GL)은 주압축기와 리던던시 압축기로 증발가스를 공급할 수 있도록 주압축기 및 리던던시 압축기 전단에서 분기되었다가 주압축기 및 리던던시 압축기 후단에서 합류된다. The boil-off gas supply line GL diverges from the front end of the main compressor and the redundancy compressor to supply the boil-off gas to the main compressor and the redundancy compressor, and then merges at the rear end of the main compressor and the redundancy compressor.

증발가스 공급라인에서 주압축기의 후단과, 리던던시 압축기와의 합류 지점 사이에는 제1 밸브(V1)가, 리던던시 압축기의 후단과 상기 합류 지점 사이에는 제2 밸브(V2)가 각각 마련되며, 냉매보충라인에서 컴팬더 압축기의 상류에는 제3 밸브(V3)가 마련된다. In the boil-off gas supply line, a first valve (V1) is provided between the rear end of the main compressor and the confluence point of the redundancy compressor, and a second valve (V2) is provided between the rear end of the redundancy compressor and the confluence point. A third valve V3 is provided upstream of the compander compressor in the line.

도 2에 도시된 제2 실시예의 시스템은 전술한 시스템에 추가로, 증발가스 공급라인의 상기 합류 지점 상류에서 주압축기 및 리던던시 압축기의 후단을 연결하는 연동라인(NL)을 마련하고, 상기 연동라인으로부터 냉매보충라인의 제3 밸브 후단으로 연결되는 연결라인(NLa)을 마련한 것이다. The system of the second embodiment shown in FIG. 2 provides an interlocking line NL connecting the rear end of the main compressor and the redundancy compressor upstream of the confluence point of the boil-off gas supply line in addition to the above-described system, and the interlocking line A connection line NLa connected to the rear end of the third valve of the refrigerant supplement line is provided.

연동라인에서 주압축기와 연결라인의 분기 지점 사이에는 제4 밸브(V4)를, 연동라인에서 리던던시 압축기와 연결라인의 분기 지점 사이에는 제5 밸브(V5)를 각각 마련한다.A fourth valve V4 is provided between the branch point of the main compressor and the connection line in the interlocking line, and a fifth valve V5 is provided between the branch point of the redundancy compressor and the connection line in the interlocking line.

이와 같이 연동라인과 연결라인을 마련하고, 제1 내지 제5 밸브의 개폐를 통해 주압축기와 리던던시 압축기를 연료공급, 증발가스 재액화 및 냉매 보충을 위해 모두 사용할 수 있어 본 실시예는 시스템 운용의 탄력성을 보다 높이고, 활용도를 높일 수 있다. In this way, an interlocking line and a connection line are provided, and the main compressor and the redundancy compressor can be used both for fuel supply, reliquefaction of boil-off gas, and refrigerant supplementation through opening and closing of the first to fifth valves. It can increase elasticity and increase utilization.

예를 들어 제2, 제3 및 제4 밸브를 차단하고 제1 및 제5 밸브를 개방하면 주압축기는 연료공급 및 재액화용 증발가스를 공급하고, 리던던시 압축기는 냉매보충을 위해 구동시킬 수 있다. For example, when the second, third, and fourth valves are shut off and the first and fifth valves are opened, the main compressor supplies fuel and boil-off gas for reliquefaction, and the redundancy compressor can be driven to replenish the refrigerant.

주압축기의 고장 또는 유지보수시 제1 및 제4 밸브를 차단하고 제2, 제3 및 제5 밸브를 개방하여 연료공급, 재액화용 증발가스 공급 및 냉매보충을 모두 리던던시 압축기에 의해 할 수 있다. In the event of a failure or maintenance of the main compressor, the first and fourth valves are shut off and the second, third and fifth valves are opened to supply fuel, supply of boil-off gas for reliquefaction, and refrigerant replenishment by the redundant compressor.

그 외에도 다양하게 시스템 상황에 따라 밸브를 개폐하여 다양하게 운용할 수 있다. In addition, it can be operated in various ways by opening and closing the valve according to various system conditions.

도 3에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템을 개략적으로 도시하였다. 3 schematically shows a system for reliquefaction of boil-off gas of a ship according to a third embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이 본 실시예들에서도 전술한 실시예들에서와 같이 선박에 마련되어 액화가스를 저장하는 저장탱크(T)로부터 선박의 주엔진(ME)으로 연결되는 증발가스 공급라인(GL), 증발가스 공급라인에 마련되며 상기 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 압축기(100)를 포함하고, 압축기의 하류에서 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 저장탱크로 재액화 라인(RL)이 연결되고 재액화 라인에는 열교환기(200)가 마련되어, 주엔진의 연료로 공급되지 않는 압축가스를 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각하고 재액화한다.As shown in FIG. 3, in the present embodiments, the boil-off gas supply line GL connected to the main engine ME of the ship from the storage tank T provided on the ship and storing liquefied gas as in the above-described embodiments. ), is provided in the boil-off gas supply line and includes a compressor 100 that receives boil-off gas generated from the liquefied gas and compresses it at the fuel supply pressure of the main engine, and is branched from the boil-off gas supply line at the downstream of the compressor to store tank The furnace reliquefaction line RL is connected and a heat exchanger 200 is provided in the reliquefaction line, and the compressed gas that is not supplied as fuel of the main engine is cooled by heat exchange with the uncompressed evaporative gas to be supplied to the compressor and reliquefied.

열교환기(200)는 PCHE(Printed Circuit Heat Exchanger) 타입 또는 DCHE(Direct Contact Heat Exanger) 타입으로 마련될 수 있다. The heat exchanger 200 may be provided in a Printed Circuit Heat Exchanger (PCHE) type or a Direct Contact Heat Exanger (DCHE) type.

본 실시예에서는 전술한 실시예에서와 달리 열교환기(200)의 하류에서 재액화 라인(RL)으로부터 분기되어 증발가스 공급라인(GL)의 열교환기 전단으로 냉매보충라인(CLa)이 연결된다. In this embodiment, unlike in the above-described embodiment, the refrigerant supplement line CLa is connected to the front end of the heat exchanger of the boil-off gas supply line GL by branching from the reliquefaction line RL downstream of the heat exchanger 200.

냉매보충라인에는 컴팬더 팽창기(420A)가 마련되어, 열교환기를 통과하여 냉각된 압축가스를 감압으로 팽창 냉각시켜 열교환기 전단의 증발가스 공급라인으로 공급하여 열교환기 전단의 냉매 유량을 늘린다. 이와 같이 열교환기의 냉매(cold BOG) 유량을 늘림으로써, 재액화될 증발가스를 보다 효과적으로 냉각하여 재액화율을 높일 수 있다.A compander expander 420A is provided in the refrigerant supplement line, and the compressed gas cooled through the heat exchanger is expanded and cooled under reduced pressure and supplied to the boil-off gas supply line at the front end of the heat exchanger to increase the refrigerant flow rate at the front end of the heat exchanger. By increasing the flow rate of the refrigerant (cold BOG) of the heat exchanger as described above, the reliquefaction rate can be increased by more effectively cooling the boil-off gas to be reliquefied.

본 실시예들에서는 냉매보충라인을 통해 열교환기 전단의 Cold Stream의 유량을 늘린다. 또한, 냉매보충라인의 열교환기 및 컴팬더 팽창기를 거쳐 보충되는 냉매의 온도는 저장탱크에서 발생한 미압축 증발가스보다 온도가 낮으므로 이를 증발가스 공급라인의 미압축 증발가스 흐름에 합류시키면 Cold Stream의 질량유량이 증가하고, 열용량이 커질 수 있다. In the present embodiments, the flow rate of the cold stream in front of the heat exchanger is increased through the refrigerant supplement line. In addition, since the temperature of the refrigerant supplemented through the heat exchanger and the compander expander of the refrigerant supplement line is lower than that of the uncompressed evaporated gas generated in the storage tank, when it joins the uncompressed evaporative gas flow of the evaporative gas supply line, the cold stream The mass flow rate increases, and the heat capacity can increase.

본 실시예는 Cold Stream을 충분히 증가시키면 재액화 라인에 부스팅 컴프레서 등 재액화될 가스를 추가 압축하기 위한 장치를 설치하지 않더라도 충분한 재액화 성능을 얻을 수 있다는 점에 착안하여, 냉매보충라인을 열교환기 후단의 재액화 라인으로부터 분기시키도록 구성하였다. 이를 통해 열교환기에서는 증발가스 공급라인의 미압축 증발가스와 재액화 라인의 압축가스(재액화될 가스 및 냉매로 분기시킬 가스) 두 흐름만이 열교환되므로, 배관 구성을 단순화하여 설치비를 절감할 수 있다.This embodiment focuses on the fact that if the cold stream is sufficiently increased, sufficient reliquefaction performance can be obtained even if a device for additionally compressing the gas to be reliquefied, such as a boosting compressor, can be obtained in the reliquefaction line. It was configured to diverge from the reliquefaction line at the rear end. Through this, in the heat exchanger, only two flows of the uncompressed boil-off gas in the boil-off gas supply line and the compressed gas (gas to be reliquefied and the gas to be branched into the refrigerant) of the re-liquefaction line are heat exchanged. have.

냉매보충라인(CLa)을 통해 팽창 냉각되어 증발가스 공급라인의 미압축 증발가스 흐름으로 보충되는 냉매의 유량은 설계 액화량, 장비의 용량 등에 따라 조절될 수 있다. The flow rate of the refrigerant expanded and cooled through the refrigerant supplement line CLa and supplemented with the uncompressed boil-off gas flow of the boil-off gas supply line may be adjusted according to the design liquefaction amount and the capacity of the equipment.

또한, 전술한 제1 및 제2 실시예와 달리 본 제3 실시예에서는 증발가스 공급라인에서 압축기의 전단에 컴팬더 팽창기와 축(shaft)으로 연결된 컴팬더 압축기(410A)를 마련하여, 압축기로 도입될 증발가스를 압축가스의 팽창에너지를 이용하여 전(pre)압축할 수 있도록 구성하였다. In addition, unlike the first and second embodiments described above, in the third embodiment, a compander expander and a compander compressor 410A connected by a shaft are provided at the front end of the compressor in the boil-off gas supply line, It was configured to pre-compress the boil-off gas to be introduced using the expansion energy of the compressed gas.

이와 같이 압축기로 도입될 증발가스를 컴팬더 압축기(410A)에 의해 전압축함으로써, 압축기의 흡입압력을 높여 압축기의 처리 용량을 증가시킬 수 있다. In this way, by compressing the boil-off gas to be introduced into the compressor by the compander compressor 410A, it is possible to increase the processing capacity of the compressor by increasing the suction pressure of the compressor.

컴팬더 압축기에는 필요에 따라 모터를 설치하여 추가로 동력을 공급할 수도 있다. The compander compressor can also be supplied with additional power by installing a motor as needed.

한편, 증발가스 공급라인에서 분기되어 컴팬더 압축기를 우회하여 압축기의 전단으로 연결되는 우회라인(BL)을 마련하고, 우회라인에는 유량조절밸브(BV)를 마련할 수 있다. 시스템의 초기 가동시에는 증발가스를 컴팬더 압축기를 우회하여 압축기로 공급하여 압축하고, 압축가스 일부를 분기하여 컴팬더 팽창기로 공급하여 컴팬더 압축기를 구동하기 위한 동력을 얻을 수 있다. 컴팬더 압축기가 구동되면 컴팬더 압축기로 공급되는 증발가스 유량을 늘리면서 컴팬더 압축기에 의해 전압축 후 압축기로 도입되는 정상 운전상태에 도달되도록 운전할 수 있다. Meanwhile, a bypass line BL branched from the boil-off gas supply line and connected to the front end of the compressor by bypassing the compander compressor may be provided, and a flow control valve BV may be provided in the bypass line. When the system is initially operated, the boil-off gas is supplied to the compressor by bypassing the compander compressor to compress it, and a part of the compressed gas is branched and supplied to the compander expander to obtain power for driving the compander compressor. When the compander compressor is driven, the flow rate of the boil-off gas supplied to the compander compressor is increased, and the voltage is reduced by the compander compressor, and then the compressor can be operated to reach a normal operating state.

재액화 라인의 압축가스 흐름(Hot Stream)의 열용량이 크고 증발가스 공급라인의 미압축 증발가스 흐름(Cold Stream)의 양이 상대적으로 적은 경우, 예를 들어 선박의 저속운항시와 같이 주엔진의 연료 소비가 적어 재액화 라인으로 분기되는 Hot Stream의 유량이 많은 때에는 열교환기를 거치더라도 Hot Stream의 출구 온도가 높고, Cold Stream의 온도가 높아져 흡입가스의 온도 상승으로 흡입 밀도가 떨어져 압축기에서의 처리 용량이 떨어진다. 이러한 요인들은 재액화량 감소로 이어질 수 있다.When the heat capacity of the hot stream of the reliquefaction line is large and the amount of uncompressed boil-off gas flow (Cold Stream) of the boil-off gas supply line is relatively small, for example, the main engine When the flow rate of the hot stream branching to the reliquefaction line is high due to low fuel consumption, the outlet temperature of the hot stream is high even though the heat exchanger is passed, and the temperature of the cold stream increases, resulting in a decrease in suction density due to the increase in the temperature of the suction gas, and the processing capacity in the compressor This falls. These factors can lead to reduced reliquefaction.

본 실시예들에서는 냉매보충라인을 통해 열교환기 전단의 Cold Stream의 유량을 늘리며, 냉매보충라인을 통해 보충되는 냉매의 온도는 저장탱크에서 발생한 미압축 증발가스보다 온도가 낮으므로 이를 증발가스 공급라인의 미압축 증발가스 흐름에 합류시키면 Cold Stream의 질량유량이 증가하고, 열용량이 커질 수 있다. 본 실시예는 Cold Stream의 증가로 인해 재액화 라인에 부스팅 컴프레서 등 재액화될 가스를 추가 압축하기 위한 장치를 설치하지 않더라도 충분한 재액화성능을 얻을 수 있다. In the present embodiments, the flow rate of the cold stream in front of the heat exchanger is increased through the refrigerant supplement line, and the temperature of the refrigerant supplemented through the refrigerant supplement line is lower than the uncompressed evaporated gas generated in the storage tank. When it joins the flow of uncompressed boil-off gas, the mass flow rate of the cold stream increases, and the heat capacity may increase. In this embodiment, due to the increase in cold stream, sufficient reliquefaction performance can be obtained even if a device for additionally compressing gas to be reliquefied, such as a boosting compressor, is not installed in the reliquefaction line.

따라서 냉매보충라인(CLa)을 구성하여 열교환기로 도입되는 냉매를 보충함으로써 냉매의 열용량을 늘려 열교환기를 거친 Hot Stream의 출구 온도를 낮추고, 압축기에서의 흡입밀도를 높여, 압축기의 처리 유량을 늘리고, 시스템의 재액화율을 높일 수 있다.Therefore, by configuring a refrigerant supplement line (CLa) to supplement the refrigerant introduced into the heat exchanger, the heat capacity of the refrigerant is increased to lower the outlet temperature of the hot stream passing through the heat exchanger, increase the suction density in the compressor, and increase the processing flow rate of the compressor. The reliquefaction rate of

재액화 라인에서 열교환기의 하류, 냉매보충라인의 분기지점 하류에는 냉매로 분기되지 않은 압축가스를 추가 냉각하여 재액화할 수 있도록 재액화부(300)가 마련된다. 재액화부는, 열교환기에서 냉각된 압축가스를 공급받아 감압하여 냉각시키는 감압장치(310), 감압장치에서 냉각된 압축가스를 공급받아 기액분리하는 기액분리기(320)를 포함한다.In the reliquefaction line, a reliquefaction unit 300 is provided in the downstream of the heat exchanger and downstream of the branch point of the refrigerant supplement line to further cool and reliquefy compressed gas that has not been branched into the refrigerant. The reliquefaction unit includes a decompression device 310 that receives compressed gas cooled by a heat exchanger and decompresses and cools it, and a gas-liquid separator 320 that receives and separates gas-liquid from the compressed gas cooled by the decompression device.

감압장치(310)는 압축 및 냉각된 증발가스를 단열팽창 또는 등엔트로피 팽창시켜 냉각하는 팽창기 또는 줄-톰슨 밸브 등의 팽창밸브로 구성될 수 있다.The pressure reducing device 310 may be configured as an expander or an expansion valve such as a Joule-Thomson valve for cooling by adiabatic expansion or isentropic expansion of the compressed and cooled evaporation gas.

기액분리기(320)에서 분리된 액체는 재액화 라인을 따라 저장탱크로 공급되고, 분리된 기체는 저장탱크로부터 열교환기로 도입되는 미압축 증발가스에 합류될 수 있다.The liquid separated by the gas-liquid separator 320 is supplied to the storage tank along the reliquefaction line, and the separated gas may be joined to the uncompressed evaporation gas introduced from the storage tank to the heat exchanger.

본 실시예에서도 마찬가지로 압축기는 리던던시 설계를 위해, 증발가스를 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 주압축기(100a)와, 주압축기와 병렬로 마련되는 리던던시 압축기(100b)를 포함하여 설계될 수 있다. Similarly in this embodiment, the compressor may be designed to include a main compressor 100a for compressing boil-off gas to the fuel supply pressure of the main engine and a redundancy compressor 100b provided in parallel with the main compressor for redundancy design. .

본 실시예들에서는 주압축기와 리던던시 압축기의 설계 압력, 용량 등의 사양을 동일하게 구성하고 연료공급, 증발가스 재액화 및 냉매 보충을 위해 따로 또는 함께 운전할 수 있어, 유지 보수시 각 장비가 다른 장비의 대체용으로 사용될 수도 있고, CAPEX를 절감하고 압축기의 동력 소모를 줄일 수 있다.In these embodiments, the specifications such as design pressure and capacity of the main compressor and the redundancy compressor are the same, and can be operated separately or together for fuel supply, reliquefaction of boil-off gas, and refrigerant replenishment, so that each equipment is different for maintenance. It can be used as a substitute for, and can reduce CAPEX and reduce power consumption of the compressor.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 제3 실시예에서는, 1) 선박에 마련되어 액화가스를 저장하는 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 전압축하는 단계; 2) 전압축된 상기 증발가스를 압축기에서 선내 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 단계; 3) 상기 압축기의 하류에서 상기 주엔진으로 공급되지 않은 압축가스를 분기하여 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환기에서 열교환으로 냉각하고 재액화하는 단계; 4) 상기 단계 3)에서 상기 열교환기를 거쳐 냉각된 상기 압축가스 일부를 분기하여 팽창 냉각시켜 상기 압축기로 공급될 상기 미압축 증발가스에 합류시켜 상기 열교환기의 냉매로 공급하는 단계;를 포함하되, 상기 단계 4)에서 상기 압축가스의 팽창에너지에 의해 상기 단계 1)에서 상기 증발가스를 전압축시키도록 구성한 것이 특징이다. As described above, in the third embodiment, 1) voltage condensing of boil-off gas generated from a storage tank provided on a ship to store liquefied gas; 2) compressing the compressed boil-off gas from a compressor to the fuel supply pressure of the main engine on board; 3) branching off compressed gas not supplied to the main engine downstream of the compressor, cooling the uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor with heat exchanger in a heat exchanger, and reliquefying; 4) branching and cooling a part of the compressed gas cooled through the heat exchanger in step 3) to join the uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor and supplying it to the refrigerant of the heat exchanger; It is characterized in that the boil-off gas is voltage-constrained in step 1) by the expansion energy of the compressed gas in step 4).

이처럼 단계 4)에서 압축가스를 컴팬더 팽창기로 팽창 냉각시켜 미압축 증발가스 흐름에 공급함으로써 열교환기에서의 냉매의 유량 및 열용량을 늘리고, 압축가스의 팽창에너지에 의해 컴팬더 압축기에서 압축기로 도입될 증발가스를 전압축함으로써, 압축기의 흡입압력 및 흡입밀도를 높여 압축기의 처리 용량을 증가시킬 수 있다. 또한, Cold Stream의 질량유량 및 열용량 증가로 열교환기에서의 열교환을 위한 배관 구성을 단순화하고 설치비를 절감할 수 있다.In this way, in step 4), compressed gas is expanded and cooled with a compander expander and supplied to the flow of uncompressed evaporated gas, thereby increasing the flow rate and heat capacity of the refrigerant in the heat exchanger, and introducing the compressed gas into the compressor by the expansion energy of the compressed gas. By compressing the boil-off gas, it is possible to increase the suction pressure and the suction density of the compressor, thereby increasing the processing capacity of the compressor. In addition, by increasing the mass flow rate and heat capacity of the cold stream, it is possible to simplify the piping configuration for heat exchange in the heat exchanger and reduce the installation cost.

이를 통해 시스템의 증발가스 재액화율을 높이고, 증발가스를 효과적으로 처리할 수 있다. Through this, it is possible to increase the re-liquefaction rate of the boil-off gas of the system and to effectively process the boil-off gas.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템의 개략도이다. 4 is a schematic diagram of a system for reliquefaction of boil-off gas of a ship according to a fourth embodiment of the present invention.

본 실시예에서도 전술한 제3 실시예에서와 같이 열교환기(200)의 하류에서 재액화 라인(RL)으로부터 냉매보충라인(CLb)을 분기시킨다. 다만, 전술한 제3 실시예와 달리 본 제4 실시예의 냉매보충라인(CLb)은 열교환기를 거친 후 열교환기(200)와 컴팬더 압축기의 사이에서 증발가스 공급라인(GL)으로 연결되어, 열교환기를 통과한 미압축 증발가스 흐름으로 합류된다. In this embodiment as well as in the third embodiment described above, the refrigerant supplement line CLb is branched from the reliquefaction line RL downstream of the heat exchanger 200. However, unlike the above-described third embodiment, the refrigerant supplement line CLb of the fourth embodiment is connected to the boil-off gas supply line GL between the heat exchanger 200 and the compander compressor after passing through a heat exchanger. It is joined by the flow of uncompressed boil-off gas passing through the air.

그에 따라 제4 실시예의 열교환기에서는 재액화 라인(RL)의 압축가스 흐름(hot stream), 증발가스 공급라인(GL)의 미압축 증발가스 흐름(cold stream), 냉매보충라인(CLb)의 팽창 냉각된 증발가스 흐름(cold stream)의 3가지 흐름이 열교환된다. Accordingly, in the heat exchanger of the fourth embodiment, the compressed gas flow (hot stream) of the reliquefaction line (RL), the uncompressed boil-off gas flow (cold stream) of the boil-off gas supply line (GL), and the expansion of the refrigerant supplement line (CLb) The three streams of the cooled cold stream are heat-exchanged.

전술한 제3 실시예와는 열교환기의 배관 구성은 일부 다르지만, 전술한 제3 실시예와 마찬가지로 컴팬더 팽창기로 팽창 냉각시킨 증발가스를 통해 열교환기에서의 냉매의 유량 및 열용량을 늘리고, 압축가스의 팽창에너지에 의해 컴팬더 압축기에서 압축기로 도입될 증발가스를 전압축함으로써, 압축기의 흡입압력 및 흡입밀도를 높여 압축기의 처리 용량을 증가시킬 수 있다. 또한, Cold Stream의 질량유량 및 열용량을 증가시켜 증발가스 재액화율을 높이고, 증발가스를 효과적으로 처리할 수 있다. Although the piping configuration of the heat exchanger is partially different from the above-described third embodiment, the flow rate and heat capacity of the refrigerant in the heat exchanger are increased through the boil-off gas expanded and cooled with a compander expander, as in the third embodiment, and compressed gas. By compressing the boil-off gas to be introduced from the compander compressor to the compressor by the expansion energy of, it is possible to increase the processing capacity of the compressor by increasing the suction pressure and suction density of the compressor. In addition, by increasing the mass flow rate and heat capacity of the cold stream, the reliquefaction rate of the boil-off gas can be increased, and the boil-off gas can be effectively treated.

다른 구성은 전술한 제3 실시예와 유사하므로 중복된 설명은 생략한다. Other configurations are similar to those of the above-described third embodiment, and thus redundant descriptions are omitted.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 것이다. It is obvious to those of ordinary skill in the art that the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented with various modifications or variations within the scope of the technical gist of the present invention. I did it.

T: 저장탱크
GL: 증발가스 공급라인
RL: 재액화 라인
CL, CLa, CLb: 냉매보충라인
NL: 연동라인
NLa: 연결라인
V1, V2, V3, V4, V5: 제1 내지 제5 밸브
100: 압축기
100a: 주압축기
100b: 리던던시 압축기
300: 재액화부
310: 감압장치
320: 기액분리기
400: 컴팬더
410, 410A: 컴팬더 압축기
420, 420A: 컴팬더 팽창기
450: 쿨러
500: 부스팅 압축기T: storage tank
GL: Boil-off gas supply line
RL: Reliquefaction line
CL, CLa, CLb: refrigerant supplement line
NL: interlocking line
NLa: connecting line
V1, V2, V3, V4, V5: first to fifth valves
100: compressor
100a: main compressor
100b: redundancy compressor
300: reliquefaction unit
310: pressure reducing device
320: gas-liquid separator
400: compander
410, 410A: Compander compressor
420, 420A: Compander inflator
450: cooler
500: boosting compressor

Claims (17)

선박에 마련되는 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 상기 선박에 마련된 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 압축기;
상기 압축기에서 압축된 압축가스의 일부를 공급받아, 상기 저장탱크로부터 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각시키는 열교환기;
상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 추가 냉각하여 재액화시키는 재액화부;
상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스의 일부를 공급받아 팽창 냉각시켜 상기 열교환기로 도입시키는 컴팬더 팽창기; 및
상기 열교환기를 통과한 상기 미압축 증발가스를 공급받아 전(Pre) 압축하여 상기 압축기로 도입시키는 컴팬더 압축기;를 포함하며,
상기 컴팬더 압축기는 상기 컴팬더 팽창기와 연결되어 상기 압축가스의 팽창에너지에 의해 상기 미압축 증발가스를 전압축시키고,
상기 컴팬더 팽창기에서 팽창 냉각된 상기 압축가스는 상기 열교환기의 냉매로 공급되며, 상기 저장탱크로부터 상기 컴팬더 압축기 및 압축기로 도입될 상기 미압축 증발가스의 흐름에 합류되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 시스템. A compressor for receiving boil-off gas generated from the liquefied gas stored in a storage tank provided on a ship and compressing it at a fuel supply pressure of a main engine provided on the ship;
A heat exchanger for receiving part of the compressed gas compressed by the compressor and cooling it by heat exchange with the uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor from the storage tank;
A reliquefaction unit receiving the compressed gas cooled by the heat exchanger and further cooling it to reliquefy;
A compander expander receiving a part of the compressed gas cooled by the heat exchanger, expanding and cooling it, and introducing it into the heat exchanger; And
Including; a compander compressor receiving the uncompressed boil-off gas passing through the heat exchanger, pre-compressing it, and introducing it to the compressor,
The compander compressor is connected to the compander expander to compress the uncompressed boil-off gas by the expansion energy of the compressed gas,
The compressed gas expanded and cooled in the compander expander is supplied to the refrigerant of the heat exchanger, and is joined to the flow of the uncompressed boil-off gas to be introduced from the storage tank to the compander compressor and the compressor. Boil-off gas reliquefaction system. 제 1항에 있어서,
상기 컴팬더 팽창기에서 팽창 냉각된 상기 압축가스는, 상기 열교환기의 전단에서 상기 저장탱크로부터 상기 열교환기로 공급되는 상기 미압축 증발가스의 흐름에 합류되어 상기 열교환기의 냉매로 공급되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 시스템.The method of claim 1,
The compressed gas, which is expanded and cooled in the compander expander, is joined to the flow of the uncompressed boil-off gas supplied from the storage tank to the heat exchanger at a front end of the heat exchanger and is supplied to the refrigerant of the heat exchanger. Ship's boil-off gas reliquefaction system. 제 1항에 있어서,
상기 컴팬더 팽창기에서 팽창 냉각된 상기 압축가스는 상기 열교환기로 도입되어 냉매로 사용되고,
상기 열교환기를 통과한 상기 압축가스는 상기 열교환기의 후단에서 상기 저장탱크로부터 상기 열교환기를 통과하여 상기 컴팬더 압축기로 도입될 상기 미압축 증발가스의 흐름에 합류되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 시스템.The method of claim 1,
The compressed gas expanded and cooled in the compander expander is introduced into the heat exchanger and used as a refrigerant,
The compressed gas passing through the heat exchanger passes through the heat exchanger from the storage tank at a rear end of the heat exchanger and joins the flow of the uncompressed boil-off gas to be introduced into the compander compressor. Liquefaction system. 제 2항 또는 3항에 있어서, 상기 재액화부는
상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 감압하여 냉각시키는 감압장치;
상기 감압장치에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 기액분리하는 기액분리기;를 포함하고,
상기 기액분리기에서 분리된 액체는 상기 저장탱크로 공급되고, 분리된 기체는 상기 저장탱크로부터 상기 열교환기로 도입되는 상기 미압축 증발가스에 합류되는 것을 특징으로 하는, 선박의 증발가스 재액화 시스템. The method of claim 2 or 3, wherein the reliquefaction unit
A decompression device for receiving the compressed gas cooled by the heat exchanger and reducing the pressure to cool it;
Including; a gas-liquid separator for receiving the compressed gas cooled by the decompression device and separating the gas-liquid,
The liquid separated in the gas-liquid separator is supplied to the storage tank, and the separated gas is joined to the uncompressed boil-off gas introduced from the storage tank to the heat exchanger. 제 4항에 있어서,
상기 압축기는, 상기 증발가스를 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 주압축기; 및 상기 주압축기와 병렬로 마련되는 리던던시 압축기;를 포함하고,
상기 주압축기와 리던던시 압축기는 어느 하나만 구동되거나, 동시에 구동될 수 있는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 시스템. The method of claim 4,
The compressor includes: a main compressor for compressing the boil-off gas to a fuel supply pressure of the main engine; And a redundancy compressor provided in parallel with the main compressor;
The boil-off gas reliquefaction system of a ship, characterized in that only one of the main compressor and the redundancy compressor are driven or can be driven simultaneously. 제 5항에 있어서,
상기 열교환기의 후단에서 상기 컴팬더 압축기를 우회하여 상기 압축기의 전단으로 연결되는 우회라인; 및
상기 우회라인에 마련되는 유량조절밸브;를 더 포함하는 선박의 증발가스 재액화 시스템.The method of claim 5,
A bypass line connected to a front end of the compressor by bypassing the compander compressor at a rear end of the heat exchanger; And
Boil-off gas re-liquefaction system of a ship further comprising a; flow control valve provided in the bypass line. 선박에 마련되어 액화가스를 저장하는 저장탱크로부터 상기 선박의 주엔진으로 연결되는 증발가스 공급라인;
상기 증발가스 공급라인에 마련되며 상기 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 압축기;
상기 압축기의 하류에서 상기 증발가스 공급라인으로부터 분기되어 상기 저장탱크로 연결되며, 상기 주엔진의 연료로 공급되고 남는 압축가스를 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각하고 재액화하여 상기 저장탱크로 재저장하는 재액화 라인;
상기 재액화 라인에 마련되며 상기 압축가스를, 상기 저장탱크로부터 상기 증발가스 공급라인을 따라 상기 압축기로 공급될 상기 미압축 증발가스와 열교환으로 냉각시키는 열교환기;
상기 열교환기의 후단에서 상기 재액화 라인으로부터 분기되어 상기 증발가스 공급라인으로 연결되는 냉매보충라인;
상기 냉매보충라인에 마련되며 압축 후 열교환기에서 냉각되어 상기 냉매보충라인으로 분기된 상기 압축가스를 공급받아 팽창 냉각시켜 상기 열교환기의 냉매로 공급하는 컴팬더 팽창기; 및
상기 증발가스 공급라인에서 상기 압축기의 전단에 마련되어 상기 압축기로 도입될 상기 증발가스를 전(pre)압축하는 컴팬더 압축기;를 포함하며,
상기 컴팬더 압축기는 상기 컴팬더 팽창기와 축으로 연결되어 상기 압축가스의 팽창에너지에 의해 상기 증발가스를 전압축하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 시스템. A boil-off gas supply line connected to the main engine of the ship from a storage tank provided on the ship to store liquefied gas;
A compressor provided in the boil-off gas supply line and receiving boil-off gas generated from the liquefied gas and compressing it at a fuel supply pressure of the main engine;
A downstream of the compressor is branched from the boil-off gas supply line and connected to the storage tank, and the compressed gas supplied as fuel of the main engine is cooled by heat exchange with the uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor, and re-liquefied. A reliquefaction line for restoring into a storage tank;
A heat exchanger provided in the re-liquefaction line and cooling the compressed gas through heat exchange with the uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor from the storage tank along the boil-off gas supply line;
A refrigerant supplement line branched from the reliquefaction line at a rear end of the heat exchanger and connected to the boil-off gas supply line;
A compander expander provided in the refrigerant supplement line and cooled in a heat exchanger after compression to receive and expand and cool the compressed gas branched into the refrigerant supplement line to supply the refrigerant to the heat exchanger; And
Including; a compander compressor provided at a front end of the compressor in the boil-off gas supply line and pre-compresses the boil-off gas to be introduced into the compressor,
The compander compressor is axially connected to the compander expander, and the boil-off gas reliquefaction system of a ship, wherein the boil-off gas is energized by the expansion energy of the compressed gas. 제 7항에 있어서,
상기 냉매보충라인은 상기 증발가스 공급라인의 상기 열교환기 전단으로 연결되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 시스템. The method of claim 7,
The refrigerant supplement line is a boil-off gas reliquefaction system of a ship, characterized in that connected to the front end of the heat exchanger of the boil-off gas supply line. 제 7항에 있어서,
상기 냉매보충라인은 열교환기를 거쳐 상기 증발가스 공급라인의 상기 열교환기 후단으로 연결되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 시스템.The method of claim 7,
The refrigerant supplement line is connected to the rear end of the heat exchanger of the boil-off gas supply line through a heat exchanger. 제 8항 또는 9항에 있어서, 상기 재액화 라인에는
상기 냉매보충라인의 분기지점 하류에 마련되어 상기 열교환기에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 감압하여 냉각시키는 감압장치;
상기 감압장치에서 냉각된 상기 압축가스를 공급받아 기액분리하는 기액분리기;가 마련되고,
상기 기액분리기에서 분리된 액체는 상기 재액화 라인을 따라 저장탱크로 공급되고, 분리된 기체는 상기 저장탱크로부터 상기 열교환기로 도입되는 상기 미압축 증발가스에 합류되는 것을 특징으로 하는, 선박의 증발가스 재액화 시스템.The method of claim 8 or 9, wherein the reliquefaction line
A decompression device provided downstream of the branch point of the refrigerant supplement line to receive the compressed gas cooled in the heat exchanger and reduce the pressure to cool it;
A gas-liquid separator for gas-liquid separation by receiving the compressed gas cooled by the decompression device; is provided,
The liquid separated by the gas-liquid separator is supplied to a storage tank along the reliquefaction line, and the separated gas is combined with the uncompressed boil-off gas introduced from the storage tank to the heat exchanger. Reliquefaction system. 제 10항에 있어서,
상기 증발가스 공급라인에서 분기되어 상기 컴팬더 압축기를 우회하여 상기 압축기의 전단으로 연결되는 우회라인; 및
상기 우회라인에 마련되는 유량조절밸브;를 더 포함하는 선박의 증발가스 재액화 시스템.The method of claim 10,
A bypass line branched from the boil-off gas supply line, bypassing the compander compressor, and connected to a front end of the compressor; And
Boil-off gas re-liquefaction system of a ship further comprising a; flow control valve provided in the bypass line. 제 11항에 있어서,
상기 압축기는, 상기 증발가스를 상기 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 주압축기; 및 상기 주압축기와 병렬로 마련되는 리던던시 압축기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 시스템. The method of claim 11,
The compressor includes: a main compressor for compressing the boil-off gas to a fuel supply pressure of the main engine; And a redundancy compressor provided in parallel with the main compressor. 1) 선박에 마련되어 액화가스를 저장하는 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 전압축하는 단계;
2) 전압축된 상기 증발가스를 압축기에서 선내 주엔진의 연료공급압력으로 압축하는 단계;
3) 상기 압축기의 하류에서 상기 주엔진으로 공급되지 않은 압축가스를 분기하여 상기 압축기로 공급될 미압축 증발가스와 열교환기에서 열교환으로 냉각하고 재액화하는 단계;
4) 상기 단계 3)에서 상기 열교환기를 거쳐 냉각된 상기 압축가스 일부를 분기하여 팽창 냉각시켜 상기 열교환기의 냉매로 공급하고 상기 압축기로 공급될 상기 미압축 증발가스에 합류시키는 단계;를 포함하되,
상기 단계 4)에서 상기 압축가스의 팽창에너지에 의해 상기 단계 1)에서 상기 증발가스를 전압축시키는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 방법. 1) voltage condensing of boil-off gas generated from a storage tank provided on a ship and storing liquefied gas;
2) compressing the compressed boil-off gas from a compressor to a fuel supply pressure of a main engine on board;
3) branching off compressed gas not supplied to the main engine downstream of the compressor, cooling the uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor with heat exchanger in a heat exchanger, and reliquefying;
4) branching and cooling a portion of the compressed gas cooled through the heat exchanger in step 3), supplying it to the refrigerant of the heat exchanger, and joining the uncompressed boil-off gas to be supplied to the compressor;
In the step 4), the boil-off gas reliquefaction method of a ship, characterized in that the voltage reduction in the step 1) by the expansion energy of the compressed gas. 제 13항에 있어서,
상기 단계 4)에서 팽창 냉각시킨 증발가스는 상기 열교환기 전단에서 상기 미압축 증발가스에 합류되어 상기 열교환기의 냉매로 공급되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 방법. The method of claim 13,
The boil-off gas reliquefaction method of a ship, characterized in that the boil-off gas expanded and cooled in step 4) is supplied to the refrigerant of the heat exchanger by joining the uncompressed boil-off gas at the front end of the heat exchanger. 제 13항에 있어서,
상기 단계 4)에서 팽창 냉각시킨 증발가스는 상기 열교환기의 냉매로 공급된 후, 상기 열교환기의 후단에서 상기 열교환기를 통과한 미압축 증발가스에 합류되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 방법.The method of claim 13,
The boil-off gas re-liquefied in step 4) is supplied to the refrigerant of the heat exchanger and then joined to the uncompressed boil-off gas passing through the heat exchanger at a rear end of the heat exchanger. . 제 14항 또는 15항에 있어서,
상기 단계 4)에서 상기 압축가스를 팽창 냉각시키는 컴팬더 팽창기와 상기 단계 1)에서 상기 증발가스를 전압축하는 컴팬더 압축기는 축(shaft)으로 연결되고,
상기 단계 4)에서 상기 압축가스를 상기 컴팬더 팽창기로 팽창 냉각시켜 상기 열교환기의 냉매 유량을 늘리고,
상기 압축가스의 팽창에너지에 의해 상기 단계 1)에서 컴팬더 압축기로 상기 증발가스를 전압축하여, 상기 압축기의 흡입압력을 높여 상기 압축기의 처리 용량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 방법. The method of claim 14 or 15,
A compander expander for expanding and cooling the compressed gas in step 4) and a compander compressor for voltage condensing the boil-off gas in step 1) are connected by a shaft,
In step 4), the compressed gas is expanded and cooled with the compander expander to increase the flow rate of the refrigerant in the heat exchanger,
Reliquefaction of boil-off gas of a ship, characterized in that by compressing the boil-off gas to a compander compressor in step 1) by the expansion energy of the compressed gas, increasing the suction pressure of the compressor to increase the processing capacity of the compressor. Way. 제 16항에 있어서,
초기 가동시 상기 증발가스를 상기 컴팬더 압축기를 우회하여 상기 압축기로 공급하여 압축하고, 상기 압축가스 일부를 분기하여 상기 컴팬더 팽창기로 공급하여 상기 컴팬더 압축기를 구동하기 위한 동력을 얻고, 상기 컴팬더 압축기가 구동되면 상기 컴팬더 압축기로 공급되는 증발가스 유량을 늘리면서 상기 컴팬더 압축기에 의해 전압축 후 상기 압축기로 도입되는 정상 운전상태에 도달되도록 하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 재액화 방법.The method of claim 16,
During initial operation, the boil-off gas is supplied to the compressor by bypassing the compander compressor to compress it, and a part of the compressed gas is branched and supplied to the compander expander to obtain power for driving the compander compressor. When the panda compressor is driven, the flow rate of the boil-off gas supplied to the compander compressor is increased, and the voltage is reduced by the compander compressor, and then a normal operation state introduced into the compressor is reached.
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