KR20210002395A - 증발가스 관리시스템 - Google Patents

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Abstract

액화가스를 연료로 사용하는 선박 또는 육상운송수단 또는 플랜트의 증발가스(BOG) 관리 시스템이 개시된다. 본 실시 예에 의한 증발가스 관리 시스템은 액화 가스 저장 탱크, 증발가스를 수요처에 공급하기 위한 제1 압축부를 구비하고, 제1 압축부에 의해 가압된 증발가스를 수요처로 공급하는 공급라인, 수요처에서 소모되지 못하는 잔여 증발가스를 분기하는 분기라인, 분기된 증발가스를 추가로 가압하는 제2 압축부, 추가 압축된 증발가스를 가스상태 유지 온도 범위 이내에서 냉각하는 제1 열교환기, 이 증발가스의 일부를 증발가스의 포화온도보다 다소 높은 온도까지 냉각하는 제2 열교환기를 구비하고, 줄톰슨 효과를 이용하여 기액 혼합상태로 냉각하는 팽창밸브를 구비하고, 팽창 밸브 후단에 기액 혼합상태의 증발가스를 기체성분과 액체성분으로 분리하는 기액분리기를 구비하고, 재액화된 가스를 탱크로 수용하는 재액화된 액화가스 공급라인으로 구성된다.
제2 열교환기의 냉각성능을 높이기 위해 제1 열교환기를 통과한 예비 냉각된 일부 증발가스를 팽창시키는 팽창기를 구비하고, 팽창기를 통과하면서 냉각된 증발가스는, 기액분리기를 통과한 포화온도의 포화 증발가스 및 LNG 탱크에서 발생하는 냉열을 포함하는 증발가스를 통합 수용하는 믹서로 공급된다.

Description

증발가스 관리시스템 {Boil Off Gas Management System}
본 발명은 증발가스 관리 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 액화 가스를 사용하는 선박이나 해상 또는 육상 플랜트를 위한 액화 가스 연료 공급의 효율적인 증발가스 연료 공급 및 재액화 처리를 위한 증발가스 관리 시스템 및 그 작동 방법에 관한 것이다.
최근 환경오염 저감을 위한 국제기구의 파리협약을 통한 CO2 배출 규제 및 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)의 CO2배출 규제 강제화 노력이 계속되고 있다. 이러한 노력의 일환으로 황산화물 및 질소산화물의 주요 발생원으로 알려진 벙커C유나 디젤 등의 황함유량이 높은 연료는 발전, 난방 및 추진용 연료시장에서 점점 감소되고 있는 추세이다.
황함유량이 없는 천연가스(Natural Gas) 및 액화 천연가스(LNG, Liquefied Natural Gas)는 메탄(C1)과 소량의 에탄(C2) 및 프로판(C3) 등을 포함하는 중탄화수소(Heavy hydrocarbon)와 소량의 질소 성분 등으로 이루어져 있어, 연소에 따른 황산화물 발생이 없고 탄소 성분이 현격히 적어 CO2 배출량이 획기적으로 감소되는 특징이 있다. 이러한 특성으로 인해 기존의 벙커C유, 디젤, 석유, 가솔린 등에 기반한 발전과 난방 시설들이 액화천연가스 및 천연가스를 기반으로 변화되어 오고 있으며, 최근에는 내연 기관 엔진으로 확대되어 추진용 또는 동력전달용 엔진에 활발하게 적용되고 있다.
최근 액화가스 및 천연가스는 친환경 선박의 기존의 LNG 운반선 뿐만 아니라 컨테이너 및 일반 화물을 운송하는 선박에도 선박의 프로펠러 추진을 위한 저속추진엔진 연료로 적용이 확대되고 있다. 20바 이내의 연료가스 공급 압력으로 운전되는 WinGD사의 X-DF 엔진 같은 저압형 엔진과 320바 이내의 연료가스 공급 압력으로 운전되는 MAN Energy Solutions사의 MEGI 엔진과 같은 고압형 엔진이 선박 시장을 주도하하고 있으며, 이들 엔진에 필요한 연료공급시스템과 액화천연가스 연료탱크 또는 저장탱크의 증발가스 처리 시스템이 통합되어 구성되고 있다.
한편 천연가스를 액화하면 부피가 600분의 1로 감소하는 특성이 있어 운송 및 연료탱크에는 액화 천연가스(LNG, Liquefied Natural Gas)가 바람직하며, 저장탱크를 위한 기술들이 다양하게 상용화 되어 있다. 다만 액체 천연가스는 -160C 이하의 포화온도 유지를 필요로하나, 저장 탱크에는 지속적으로 외부 환경으로부터의 열유입으로 LNG의 일부가 증발하여 증발가스(Boil Off Gas)가 됨에 따라 탱크의 압력이 상승하게 되고, 궁극적으로는 탱크의 허용압력 이상으로 증가하기 때문에 LNG 저장탱크의 압력제어가 필연적으로 요구 된다.
저장된 LNG를 수요처의 요구에 따라 공급하게 되면 LNG 저장 탱크내부의 압력을 낮추게 되므로, LNG 저장탱크와 연료공급 시스템의 효율적인 압력 운영이 필요하다. 압력 상승시 이를 제어하기 위한 손쉬운 방법은 대기방출이나 이는 메탄의 지구온난화 지수가 CO2의 20~25배로 알려져 있어 금지되어야 마땅하다. 이로 인해 LNG 저장 탱크와 연료공급 시스템을 통합하여 증발가스를 처리하는 다양한 방법들이 채택되어 적용되고 있다.
이들 방법들을 크게 2가지로 대별하면, 가압형 탱크를 이용하여 일정기간 동안 증발가스를 탱크 내에 수용하는 방법과, 증발가스를 재액화 하는 방법으로 구분할 수 있다. 본 발명은 후자의 기술군에 속하는 것으로 좀 더 자세히는 별도의 냉매를 이용하지 않는 재액화 방법이다
관련된 종래기술로서, 한국 등록특허 10-2186043(공고 2020년12월08일)를 참조하기 바란다.
KR 10-2186043 B1 (공고 2020년12월08일)
본 실시 예는 증발가스의 대기 방출을 최소화 하는 증발가스 관리시스템을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 증발가스의 냉열을 최대한 활용하여 재액화 효율이 향상되는 증발가스 관리시스템을 제공하고자 한다.
본 실시 예는 구성 장비의 안정적 운전 범위의 조합으로 시스템의 유지보수를 감소할 수 있는 증발가스 관리시스템을 제공하고자 한다.
본 발명에의 일 측면인 20바 이내로 가압된 연료가스를 활용하는 WINGD사의 X-DF 같은 저압형 엔진을 사용하는 선박 또는 육상 운송수단 또는 플랜트에 있어서, 액화 가스 및 이로부터 발생하는 증발가스를 수용하는 저장탱크; 증발가스를 가압하기 위한 제1 압축부를 구비하고, 상기 가압된 증발가스를 20바 이내의 수요처에 공급하는 증발가스 공급라인; 상기 제1 압축부에 의해 가압된 증발가스 중 수요처에 보내고 남은 잔여 증발가스를 추가로 가압하는 제2 압축부를 구비하고, 추가 가압된 증발가스를 증발가스 재액화 모듈로 공급하는 증발가스 공급라인; 상기 제2 압축부를 통과한 증발가스를 가스상태로 예냉하기 위한 제1 열교환기; 상기 제1 열교환기를 통과한 증발가스의 일부를 증발가스의 포화온도보다 다소 높은 범위로 추가로 냉각하는 제2 열교환기; 상기 제2 열교환기를 통과한 냉각된 증발가스를 압력 강하를 통해 기.액 혼합상태로 만드는 줄-톰슨 효과를 갖는 팽창밸브; 상기 팽창밸브를 통과한 기.액화 혼합성분을 기체 성분과 액체 성분으로 분리하는 기액분리기; 및 상기 기액분리기를 통과한 액체 성분을 탱크로 수용하는 액화가스 공급라인; 을 포함하고,
제1 및 제2 열교환기의 냉매가스 라인은 상기 팽창기를 통과한 냉각된 증발가스를 공급하는 기체라인; 상기 기액분리기를 통과한 포화온도로 냉각된 증발가스를 공급하는 기체라인; 및 액화 가스 저장 탱크의 냉열을 보유한 증발가스를 공급하는 기체라인;을 포함하도록 통합 수용하는 믹서를 통과하여 제2 열교환기로 공급하는 구성을 포함하는 증발가스 관리시스템을 제공할 수 있다.
상기 제1 및 제2 열교환기는 통합되어 하나의 열교환기 구성되는 증발 가스 관리 시스템을 제공할 수 있다.
상기 증발가스의 추가 압축기와 팽창기는 하나로 연결되어 컴팬더로 구성되는 증발가스 관리 시스템으로 제공할 수 있다.
본 발명에의 또 다른 측면인 320바 이내로 가압된 연료가스를 활용하는 MAN Energy Solutions사의 MEGI 엔진과 같은 고압형 엔진을 사용하는 선박 또는 육상 운송수단 또는 플랜트에 있어서 증발가스의 고압 연료 공급을 위한 다단 압축시스템; 을 구비하고, 수요처의 필요 압력에 따라 다단 압축기에서 증발가스를 연료가스로 공급하는 공급라인; 및 잔여 증발가스를 재액화하기 위해 증발가스 재액화 모듈로 공급하는 공급라인;을 포함하여 증발가스 처리 시스템을 구성하는 증발가스 관리시스템을 제공할 수 있다.
상기 증발가스의 연료공급을 위한 다단압축기와 증발가스 재액화 모듈 내부의 팽창기를 컴팬더 형식으로 구성하는 증발가스 관리시스템으로 제공할 수 있다.
본 실시 예에 의한 증발가스 관리시스템은 액체 가스의 연료 공급시스템에서 발생하는 증발가스의 효율적인 운전이 가능한 효과를 가진다.
본 실시 예에 의한 증발가스 관리시스템은 증발가스 및 시스템 내부의 냉열 활용을 극대화 하여 재액화 효율 향상되는 효과를 가진다.
본 실시 예에 의한 증발가스 관리시스템은 상용 장비의 통상적인 운전범위를 만족하는 조합으로 설비의 유지 보수 성능을 향상시켜 안정적이고 지속적인 운전 가능한 효과를 가진다.
도 1은 본 실시 예에 의한 20바 범위 내에서 운전되는 저압엔진(X-DF 엔진 등) 기반의 증발가스 관리시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 실시 예에 의한 320바 범위 내에서 운전되는 고압엔진(ME-GI 엔진 등) 기반의 증발가스 관리시스템을 나타내는 개념도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 발명과 관계 없는 압축기에 내재되는 인터쿨러, 배관상에 배치되는 밸브 및 계측기 등의 자명한 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
본 실시 예에 의한 증발가스 관리 시스템은 액화가스 운반선뿐만 아니라, 액화가스 기반의 추진선, 발전선, 부유식 해양 터미널, 부유식 생산시설 등을 포함하는 전 영역의 액화가스를 연료로 사용할 수 있는 것이라면 그 형태를 불문하고 본 실시 예의 범주에 포함된다. 또한 동일한 사상으로 액화 가스를 사용하는 육상 설비를 포함한다.
도 1은 본 실시 예에 의한 저압(20바 이내) 연료 공급이 필요한 저압엔진(X-DF 엔진 등) 기반의 선박용 증발가스 관리 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 1을 참고하면, 본 실시 예에 의한 선박의 증발가스 관리 시스템은 액화가스와 증발가스를 수용하는 저장탱크(500), 증발가스의 연료공급 및 처리를 위한 압축부(200), 증발가스의 연료 수요처(300), 수요처에 사용되고 남은 잔여 증발가스를 재액화하는 증발가스 재액화 모듈(400)의 구성을 가질 수 있다.
증발가스의 압축부(200)는 증발가스를 약 10~20바 사이의 저압으로 가압하는 제1 압축부(201)를 구비하고, 증발가스 수요처(300)는 제1 수요처(301)인 발전기 엔진에 4~8바의 공급범위를 갖는 공급라인(212), 제2 수요처(302)인 (10~20바의 공급범위를 갖는 X-DF 엔진과 같은 저압엔진에 증발가스를 공급하는 증발가스 공급라인(213)과 을 포함할 수 있다.
증발가스 압축부(200)에서 수요처(300)에 공급하고 남은 제1 압축부(201)를 통과한 증발가스는 재액화를 위해 제2 압축부(202)에서 추가로 30~80바 정도의 중압으로 가압되어 증발가스 공급라인(421)을 통해 증발가스 재액화 모듈(400)로 공급할 수 있다.
증발가스 재액화 모듈(400)은 증발가스를 예비 냉각하기 위한 제1 열교환기(411), 포화온도 근처까지 냉각하는 제2 열교환기(412), 줄-톰슨 효과를 활용하여 포화온도 이하로 팽창시켜 기액 혼합상태로 만드는 팽창밸브(450), 기액 혼합상태로부터 기체상태와 액체상태를 구분하는 기액분리기(470), 액체상태의 재액화된 증발가스를 탱크로 공급하는 공급라인(472)으로 구성할 수 있다.
증발가스 재액화 모듈(400)의 열교환기(410)에 공급되는 냉열은 포화온도의 냉열이 유지되는 기액분리기(470)로부터 공급받는 기체성분(471), 액화 가스 저장 탱크(500)의 냉열을 포함하는 증발가스 라인(481)과 냉열을 추가로 확보하기 위한 팽창기(460)를 통과한 차가운 증발가스 라인(461)이 모두 함께 믹서(480)를 통과하여, 제2 열교환기(412)의 냉매라인(423)으로 공급되도록 구성할 수 있다. 이러한 구성을 통하여 증발가스 관리 시스템의 모든 냉열은 열교환기(410)에서 최대로 회수되어 시스템의 효율을 극대화하게 된다.
증발가스 재액화 모듈(400) 내의 팽창기(460)는 통상적으로 고속으로 회전하는 임펠러로 구성되고, 액적이 과다 생성되는 경우 임펠러의 손상을 초래할 수 있어 제품마다 차이는 있으나 평균 75% 이상의 기체비율을 운영 한계로 정의하고 있다. 본 발명의 실시 예에서는 제1 열교환기(411)를 통해 예비 냉각된 증발가스 온도를 순수한 기체상태로 팽창기(460)에 공급(459)되고 팽창기(460)후단의 증발가스(461) 상태를 액적 발생 전후의 온도.압력 조건으로 운영할 수 있다. 이를 통해 고속 회전하는 팽창기(460)의 임펠러 손상을 미연에 방지할 수 있는 운전이 이루어져 증발가스 관리시스템의 수명을 길게 할 수 있다.
상기 제2 압축기(202)와 팽창기(460)는 팽창기의 팽창 에너지를 회수하기 위해 컴팬더 형태로 구성할 수 있다.
상기 제1 열교환기(411)과 제2 열교환기(412)는 팽창기로 분기되는 노즐을 갖는 일체형 열교환기로 구성할 수 있다.
상기 제1 압축기(201)와 제2 압축기(202) 등에서 발생 가능한 윤활유 등의 오염물질을 제거하기 위해 제1 열교환기(411)의 공급라인(421)에는 필터 시스템을 구성할 수 있다.
상기 팽창기(460)의 전단 공급라인(459)에는 제1 열교환기(411)를 통과하는 임의의 발생 가능한 액적을 제거하기 위해 기액분리기를 추가로 구성할 수 있다.
도 2(a)는 본실시의 변형예로 고압(320바 이내) 연료공급이 필요한 고압엔진(MEGI 엔진 등) 기반의 선박용 증발가스 관리 시스템을 적용하기 위한 압축기(209) 구성의 개념도이다. 통상적으로 고압 연료 공급 시스템은 1단 압축(~8바), 2단 압축(~20바), 3단 압축(~100바), 4단 압축(~180바), 5단 압축(~350바) 등의 범위이므로, 제1 수요처(301)은 1단에서, 제3 수요처(303)은 5단에서, 그리고 재액화를 위한 증발가스 공급은 3단에서 공급(421)하는 구성을 도시한 것이다.
이후 증발가스 재액화 모듈(400) 부분은 도 1의 상술한 내용과 동일하다.
또한 도 2(b)에 도시한 변형예와 같이 다단 압축기의 일부 또는 전부는 팽창기(460)과 함께 컴팬더로 구성할 수도 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
200: 증발가스(BOG) 압축부
201: 증발가스(BOG) 저압 압축기 203: 증발가스(BOG) 고압 압축기 저압단
202: 증발가스(BOG) 중압 압축기 204: 증발가스(BOG) 고압 압축기 고압단
300: 증발가스(BOG) 수요처
301: 제1 수요처(4~10바 범위의 저압 가스 수요처로 발전기 엔진 등)
302: 제2 수요처(10~20바 범위의 중압 가스 수요처로 X-DF 엔진 등)
303: 제3 수요처(120~300바 범위의 고압 가스 수요처로 MEGI 엔진 등)
400: 증발가스 재액화 모듈
410: 열교환기 411: 제1 열교환기 412: 제2 열교환기
450: 줄-톰슨 팽창밸브
460: 팽창기(Expander)
470: 기액분리기
480: 믹서
500: 액화가스 및 증발가스 저장탱크

Claims (5)

  1. 20바 이내로 가압된 연료가스를 이용하는 저압형 엔진을 사용하는 선박 또는 육상 운송수단 또는 플랜트에 있어서
    액화 가스 및 이로부터 발생하는 증발가스를 수용하는 저장탱크;
    증발가스를 가압하기 위한 제1 압축부를 구비하고, 상기 가압된 증발가스를 20바 이내의 수요처에 공급하는 증발가스 공급라인;
    상기 제1 압축부에 의해 가압된 증발가스 중 수요처에 보내고 남은 잔여 증발가스를 추가로 가압하는 제2 압축부를 구비하고, 추가 가압된 증발가스를 증발가스 재액화 모듈로 공급하는 증발가스 공급라인;
    상기 제2 압축부를 통과한 증발가스를 가스상태로 예냉하기 위한 제1 열교환기;
    상기 제1 열교환기를 통과한 증발가스의 일부를 증발가스의 포화온도보다 다소 높은 범위로 추가로 냉각하는 제2 열교환기;
    상기 제2 열교환기를 통과한 냉각된 증발가스를 압력 강하를 통해 기.액 혼합상태로 만드는 줄-톰슨 효과를 갖는 팽창밸브;
    상기 팽창밸브를 통과한 기.액화 혼합성분을 기체 성분과 액체 성분으로 분리하는 기액분리기; 및
    상기 기액분리기를 통과한 액체 성분을 탱크로 수용하는 액화가스 공급라인; 을 포함하고,
    제1 및 제2 열교환기의 냉매가스 라인은
    상기 팽창기를 통과한 냉각된 증발가스를 공급하는 기체라인;
    상기 기액분리기를 통과한 포화온도로 냉각된 증발가스를 공급하는 기체라인; 및
    액화 가스 저장 탱크의 냉열을 보유한 증발가스를 공급하는 기체라인; 을 포함하도록
    통합 수용하는 믹서를 통과하여 제2 열교환기로 공급하는 구성을 포함하는 증발가스 관리시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 및 제2 열교환기는 통합되어 하나의 열교환기 구성되는 증발 가스 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    증발가스의 추가 압축기와 팽창기는 하나로 연결되어 컴팬더로 구성되는 증발가스 관리 시스템.
  4. 320바 이내로 가압된 연료가스를 활용하는 고압형 엔진을 사용하는 선박 또는 육상 운송수단 또는 플랜트에 있어서
    증발가스의 고압 연료 공급을 위한 다단 압축시스템;을 구비하고,
    수요처의 필요 압력에 따라 다단 압축기에서 증발가스를 연료가스로 공급하는 공급라인; 및
    잔여 증발가스를 재액화하기 위해 증발가스 재액화 모듈로 공급하는 공급라인;을 포함하여
    증발가스 처리시스템을 구성하는 증발가스 관리시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    증발가스의 연료공급을 위한 다단압축기와 재액화 모듈 내부의 팽창기를 컴팬더 형식으로 구성하는 증발가스 관리시스템.


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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11949754B1 (en) 2022-10-13 2024-04-02 Foundation Of Soongsil University-Industry Cooperation Content caching optimization system and method

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102291596B1 (ko) * 2020-12-17 2021-08-20 최재웅 증발가스 관리시스템
CN114017988A (zh) * 2021-12-01 2022-02-08 上海齐耀动力技术有限公司 一种基于混合工质制冷技术的lng船用bog再液化循环系统
CN114017989A (zh) * 2021-12-01 2022-02-08 上海齐耀动力技术有限公司 Lng-bog再液化系统及其适用的混合冷剂

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140127111A (ko) * 2013-04-24 2014-11-03 현대중공업 주식회사 Lng 연료 공급 시스템
KR20160128639A (ko) * 2015-04-29 2016-11-08 대우조선해양 주식회사 증발가스 처리 시스템
KR20160141363A (ko) * 2016-04-01 2016-12-08 삼성중공업 주식회사 연료가스 공급시스템
KR20180134450A (ko) * 2017-06-08 2018-12-19 삼성중공업 주식회사 재액화시스템
KR20200050480A (ko) * 2018-10-31 2020-05-12 삼성중공업 주식회사 선박의 연료가스 관리시스템
KR102186043B1 (ko) 2020-03-04 2020-12-08 삼성중공업 주식회사 선박의 연료공급시스템

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102011863B1 (ko) * 2017-12-14 2019-08-19 대우조선해양 주식회사 선박용 증발가스 재액화 시스템 및 방법
KR102291596B1 (ko) * 2020-12-17 2021-08-20 최재웅 증발가스 관리시스템

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140127111A (ko) * 2013-04-24 2014-11-03 현대중공업 주식회사 Lng 연료 공급 시스템
KR20160128639A (ko) * 2015-04-29 2016-11-08 대우조선해양 주식회사 증발가스 처리 시스템
KR20160141363A (ko) * 2016-04-01 2016-12-08 삼성중공업 주식회사 연료가스 공급시스템
KR20180134450A (ko) * 2017-06-08 2018-12-19 삼성중공업 주식회사 재액화시스템
KR20200050480A (ko) * 2018-10-31 2020-05-12 삼성중공업 주식회사 선박의 연료가스 관리시스템
KR102186043B1 (ko) 2020-03-04 2020-12-08 삼성중공업 주식회사 선박의 연료공급시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11949754B1 (en) 2022-10-13 2024-04-02 Foundation Of Soongsil University-Industry Cooperation Content caching optimization system and method

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