KR20210010968A - Fuel gas treating system in ships - Google Patents

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KR20210010968A
KR20210010968A KR1020190087505A KR20190087505A KR20210010968A KR 20210010968 A KR20210010968 A KR 20210010968A KR 1020190087505 A KR1020190087505 A KR 1020190087505A KR 20190087505 A KR20190087505 A KR 20190087505A KR 20210010968 A KR20210010968 A KR 20210010968A
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boil
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compression unit
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KR1020190087505A
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박아민
이원두
정승재
최병윤
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

A fuel gas management system of a vessel is disclosed. According to the present invention, the fuel gas management system of a vessel comprises a storage tank, an evaporative gas supply line, and a reliquefaction line, wherein the reliquefaction line comprises a second compression unit, a heat exchanger, a first gas-liquid separator, a gas component circulation line, a liquid component circulation line, an expansion unit, a second gas-liquid separator, and a gas component recovery line. According to the present invention, reliquefaction efficiency can be improved.

Description

선박의 연료가스 관리시스템{FUEL GAS TREATING SYSTEM IN SHIPS}Ship's fuel gas management system {FUEL GAS TREATING SYSTEM IN SHIPS}

본 발명은 선박의 연료가스 관리시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액화천연가스 및 이로부터 발생하는 증발가스의 효율적인 이용 및 관리를 도모할 수 있는 선박의 연료가스 관리시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel gas management system for a ship, and more particularly, to a fuel gas management system for a ship capable of efficient use and management of liquefied natural gas and evaporative gas generated therefrom.

온실가스 및 각종 대기오염 물질의 배출에 대한 국제해사기구(IMO)의 규제가 강화됨에 따라 조선 및 해운업계에서는 기존 연료인 중유, 디젤유의 이용을 대신하여, 청정 에너지원인 천연가스를 선박의 연료가스로 이용하는 경우가 많아지고 있다.As the regulations of the International Maritime Organization (IMO) on the emission of greenhouse gases and various air pollutants are strengthened, the shipbuilding and shipping industries use natural gas, a clean energy source, instead of the existing fuel oil and diesel oil. It is increasingly used as.

천연가스(Natural Gas)는 통상적으로 저장 및 수송의 용이성을 위해, 천연가스를 약 섭씨 -162도로 냉각해 그 부피를 1/600로 줄인 무색 투명한 초저온 액체인 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)로 상 변화하여 관리 및 운용을 수행하고 있다.Natural gas is generally referred to as Liquefied Natural Gas, which is a colorless, transparent cryogenic liquid that is reduced to 1/600 by cooling natural gas to about -162 degrees Celsius for ease of storage and transportation. It has changed and is managing and operating.

이러한 액화천연가스는 선체에 단열 처리되어 설치되는 저장탱크에 수용되어 저장 및 수송된다. 그러나 액화천연가스의 완전한 단열을 구현하는 것은 실질적으로 불가능하므로, 외부의 열이 저장탱크의 내부로 지속적으로 전달되어 액화천연가스가 자연적으로 기화하여 발생되는 증발가스가 저장탱크의 내부에 축적되게 된다. 증발가스는 저장탱크의 내부압력을 상승시켜 저장탱크의 변형 및 훼손을 유발할 수 있으므로 증발가스를 처리 및 제거할 필요가 있다.Such liquefied natural gas is stored and transported by being accommodated in a storage tank installed in an insulated hull. However, since it is practically impossible to implement complete insulation of liquefied natural gas, external heat is continuously transferred to the inside of the storage tank, so that the liquefied natural gas is naturally evaporated and the evaporated gas generated is accumulated in the storage tank. . The boil-off gas increases the internal pressure of the storage tank and may cause deformation or damage to the storage tank, so it is necessary to treat and remove the boil-off gas.

이에 종래에는 저장탱크의 상측에 마련되는 벤트마스트(Vent mast)로 증발가스를 흘려 보내거나, GCU(Gas Combustion Unit)을 이용하여 증발가스를 태워버리는 방안 등이 이용되었다. 그러나 이는 에너지 효율 면에서 바람직하지 못하므로 증발가스를 액화천연가스와 함께 또는 각각 선박의 엔진에 연료가스로 공급하거나, 냉동 사이클 등으로 이루어지는 재액화장치를 이용해 증발가스를 재액화시켜 활용하는 방안이 이용되고 있다.Accordingly, conventionally, a method of flowing boil-off gas through a vent mast provided on the upper side of a storage tank or burning the boil-off gas using a gas combustion unit (GCU) has been used. However, since this is not desirable in terms of energy efficiency, a method of supplying the boil-off gas together with liquefied natural gas or as fuel gas to the engine of each ship, or re-liquefying the boil-off gas using a re-liquefaction device consisting of a refrigeration cycle, etc. It is being used.

이때, 재액화장치를 가동하기 전에 열교환기 장비 보호를 위하여 열교환기를 쿨다운(cool down)시키는 과정이 필요하다.At this time, before operating the reliquefaction device, a process of cooling down the heat exchanger is required to protect the heat exchanger equipment.

이에, 통상의 재액화장치는 저장탱크에서 발생하는 증발가스가 열교환기 및 압축기를 통해 가압된 후 엔진이나 발전기 등으로 보내어지는 과정을 통하여 열교환기의 쿨다운을 실시하였다.Accordingly, in the conventional reliquefaction apparatus, the heat exchanger is cooled down through a process in which the boil-off gas generated in the storage tank is pressurized through a heat exchanger and a compressor and then sent to an engine or a generator.

그러나, 액화천연가스를 운송하기 위하여 저장탱크에 액화천연가스를 로딩 시 재액화장치는 가동 전으로 엔진은 가동되지 않으며, 또한 발전기가 오일을 연료로 가동되는 경우에는 열교환기의 쿨다운 실행이 불가하기 때문에 액화천연가스의 로딩이 종료된 후 쿨다운을 실시하여야 함으로 바로 재액화장치를 가동하지 못하는 문제가 있다.However, when the liquefied natural gas is loaded into the storage tank to transport the liquefied natural gas, the engine is not operated before the reliquefaction device is operated, and if the generator is operated on oil as fuel, the cooldown of the heat exchanger is impossible. Therefore, there is a problem in that the reliquefaction device cannot be operated immediately because the cooldown must be performed after the loading of the liquefied natural gas is finished.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0035223호(2010. 04. 05. 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2010-0035223 (published on April 05, 2010)

본 발명의 실시 예에 따른 선박의 연료가스 관리시스템은 액화천연가스를 로딩 시, 즉 시스템을 가동 전 열교환기를 쿨다운시켜 로딩이 종료 후 바로 시스템을 가동시킬 수 있도록 한다.The fuel gas management system for a ship according to an embodiment of the present invention allows the system to be operated immediately after loading is completed by cooling down the heat exchanger before the system is activated when liquefied natural gas is loaded.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 선박의 연료가스 관리시스템은 증발가스의 재액화 효율을 향상시킬 수 있음은 물론, 액화천연가스 및 이의 증발가스를 효율적으로 이용 및 관리할 수 있도록 한다.In addition, the fuel gas management system of a ship according to an embodiment of the present invention not only improves the re-liquefaction efficiency of the boil-off gas, but also enables the efficient use and management of the liquefied natural gas and its boil-off gas.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 연료가스 관리시스템에 있어서, 액화가스 및 증발가스를 수용하는 저장탱크; 상기 저장탱크의 증발가스를 가압하는 제1 압축부가 마련되고, 상기 제1 압축부에 의해 가압된 증발가스를 수요처로 공급하는 증발가스 공급라인; 및 상기 제1 압축부에 의해 가압된 증발가스의 일부를 공급받아 재액화시키는 재액화라인;을 포함하고, 상기 재액화라인은, 유입되는 증발가스를 추가적으로 가압하는 제2 압축부와, 상기 제2 압축부에 의해 추가 가압된 증발가스를 증발가스 공급라인 상의 제1 압축부 전단의 증발가스와 열교환하여 냉각시키는 열교환기와, 상기 열교환기에 의해 냉각된 증발가스를 수용하되 기체성분 및 액체성분으로 분리하되 내부가 포화상태로 형성되는 제1 기액분리기와, 상기 제1 기액분리기의 기체성분을 이송시키는 기체성분 순환라인과, 상기 제1 기액분리기의 액체성분을 배출하는 액체성분 순환라인과, 상기 기체성분 순환라인에 마련되어 상기 제1 기액분리기의 기체성분을 감압시키는 팽창부와, 상기 기체성분 순환라인과 상기 액체성분 순환라인의 출구 측 단부에 마련되어 기액 혼합상태의 증발가스를 수용하되 기체성분 및 액체성분으로 분리하는 제2 기액분리기와, 상기 제2 기액분리기의 기체성분을 상기 저장탱크 또는 상기 증발가스 공급라인 상의 상기 제1 압축부 전단으로 공급하는 기체성분 회수라인을 포함하고, 상기 선박의 연료가스 관리시스템을 가동 전 상기 저장탱크로부터 발생되는 증발가스가 순차적으로 상기 열교환기, 제1 압축부, 팽창부 및 제2 기액분리기를 거쳐 다시 열교환기로 유입되도록 폐 루프(closed loop) 순환라인을 형성하여 상기 열교환기를 쿨다운(cool down)시키도록 마련되는 선박의 연료가스 관리시스템이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a fuel gas management system for a ship, comprising: a storage tank for receiving liquefied gas and boil-off gas; A boil-off gas supply line provided with a first compression unit for pressurizing the boil-off gas of the storage tank and supplying boil-off gas pressurized by the first compression unit to a customer; And a re-liquefaction line for receiving and reliquefying a portion of the boil-off gas pressurized by the first compression unit, wherein the re-liquefaction line includes a second compression unit for additionally pressurizing the introduced boil-off gas, and the second A heat exchanger that heats and cools the boil-off gas additionally pressurized by the compression unit with the boil-off gas in front of the first compression unit on the boil-off gas supply line, and accommodates the boil-off gas cooled by the heat exchanger, A first gas-liquid separator formed in a saturated state, a gas component circulation line for transferring the gas component of the first gas-liquid separator, a liquid component circulation line for discharging the liquid component of the first gas-liquid separator, and the gas component An expansion part provided in a circulation line to depressurize the gas component of the first gas-liquid separator, and an outlet side end of the gas component circulation line and the liquid component circulation line to receive the vaporized gas in a gas-liquid mixture state, but the gas component and the liquid component And a gas component recovery line for supplying a gas component of the second gas-liquid separator to a front end of the storage tank or the first compression unit on the boil-off gas supply line, and the fuel gas of the ship Before operating the management system, a closed loop circulation line is formed so that the boil-off gas generated from the storage tank is sequentially introduced into the heat exchanger through the heat exchanger, the first compression unit, the expansion unit, and the second gas-liquid separator. A fuel gas management system for ships provided to cool down the heat exchanger may be provided.

또한, 상기 제2 압축부의 후단과 상기 열교환기의 전단을 연결하는 재액화라인에 마련되어 증발가스의 흐름을 허용 및 차단하는 제1 차단밸브와, 상기 기체성분 순환라인 상의 입구 측에는 상기 제1 기액분리기로부터 기체성분 순환라인으로 유입되는 기체성분의 흐름을 허용 및 차단하는 제2 차단밸브와, 상기 제2 압축부에 의해 추가 가압된 증발가스를 상기 열교환기 및 상기 제1 기액분리기를 우회하여 상기 팽창부의 전단 측으로 직접 공급하는 냉각조절라인에 마련되어 증발가스의 흐름을 허용 및 차단하는 제어밸브를 갖추어, 상기 선박의 연료가스 관리시스템을 가동 전 상기 제1 및 제2 차단밸브를 폐쇄하고, 상기 제어밸브를 개방시켜 상기 폐 루프 순환라인을 형성할 수 있다.In addition, a first shut-off valve provided in a reliquefaction line connecting the rear end of the second compression unit and the front end of the heat exchanger to allow and block the flow of evaporated gas, and the first gas-liquid separator at the inlet side of the gas component circulation line. The expansion of the second shut-off valve allowing and blocking the flow of the gas component flowing into the gas component circulation line from the gas component circulation line, and the boil-off gas additionally pressurized by the second compression unit bypassing the heat exchanger and the first gas-liquid separator. Equipped with a control valve provided on the cooling control line directly supplied to the front end of the negative to allow and block the flow of boil-off gas, close the first and second shut-off valves before operating the fuel gas management system of the ship, and the control valve By opening the closed loop circulation line may be formed.

또한, 상기 재액화라인은 상기 제2 기액분리기의 액체성분을 상기 저장탱크로 공급하는 액체성분 회수라인을 더 포함할 수 있다.In addition, the re-liquefaction line may further include a liquid component recovery line for supplying the liquid component of the second gas-liquid separator to the storage tank.

또한, 상기 기체성분 순환라인과 상기 액체성분 순환라인의 출구 측 단부는 합류하여 상기 제2 기액분리기에 연결되고, 상기 재액화라인은 상기 기체성분 순환라인 상에서 상기 액체성분 순환라인이 합류한 지점 전단에 마련되어 가스흐름의 역류를 방지하는 체크밸브를 더 포함할 수 있다.In addition, the gas component circulation line and the outlet side end of the liquid component circulation line join and are connected to the second gas-liquid separator, and the reliquefaction line is a front end of the point where the liquid component circulation line joins on the gas component circulation line. It may further include a check valve provided to prevent the reverse flow of the gas flow.

또한, 상기 재액화라인은 상기 액체성분 순환라인을 따라 이송되는 액체성분을 감압시키는 감압밸브를 더 포함할 수 있다.In addition, the reliquefaction line may further include a pressure reducing valve for depressurizing the liquid component transferred along the liquid component circulation line.

또한, 상기 제2 압축부는 적어도 하나의 고압 컴프레서(compressor)를 포함하고, 상기 팽창부는 익스팬더(Expander)를 포함하며, 상기 고압 컴프레서 및 상기 익스팬더는 상기 익스팬더의 팽창력에 의해 상기 고압 컴프레서가 증발가스를 가압하는 컴팬더로 마련될 수 있다.In addition, the second compression unit includes at least one high-pressure compressor, the expansion unit includes an expander, and the high-pressure compressor and the expander generate the boil-off gas by the expansion force of the expander. It may be provided with a pressurizing compander.

또한, 상기 제2 압축부는 상기 고압 컴프레서의 후단에 마련되는 적어도 하나의 고압 쿨러를 더 포함할 수 있다.In addition, the second compression unit may further include at least one high-pressure cooler provided at a rear end of the high-pressure compressor.

또한, 상기 제1 압축부는 병렬로 배치되는 복수의 저압 컴프레서와, 상기 복수의 저압 컴프레서의 후단에 각각 마련되는 복수의 저압 쿨러를 포함할 수 있다.In addition, the first compression unit may include a plurality of low-pressure compressors disposed in parallel, and a plurality of low-pressure coolers respectively provided at rear ends of the plurality of low-pressure compressors.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 연료가스 관리시스템은 액화천연가스를 저장탱크에 로딩 시 열교환기를 쿨다운시킬 수 있는 효과를 가진다. 이에, 청연액화가스의 로딩 후 바로 시스템을 가동시킬 수 있게 된다.The fuel gas management system for a ship according to an embodiment of the present invention has an effect of cooling down a heat exchanger when liquefied natural gas is loaded into a storage tank. Accordingly, it is possible to operate the system immediately after loading the blue smoke liquefied gas.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 연료가스 관리시스템은 단순한 구조로서 효율적인 설비 운용이 가능하며, 증발가스의 재액화 효율을 향상시킬 수 있으며, 액화천연가스 및 증발가스를 효율적으로 이용 및 관리할 수 있는 효과를 가진다.In addition, the fuel gas management system of a ship according to an embodiment of the present invention has a simple structure, enables efficient equipment operation, improves the reliquefaction efficiency of evaporated gas, and efficiently uses liquefied natural gas and evaporative gas. It has a manageable effect.

본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 선박의 연료가스 관리시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 선박의 연료가스 관리시스템을 가동 전 열교환기를 쿨다운시키는 상태를 나타내는 도면이다.The present invention will be described in detail by the following drawings, but since these drawings show preferred embodiments of the present invention, the technical idea of the present invention is limited only to the drawings and should not be interpreted.
1 is a conceptual diagram showing a fuel gas management system of a ship according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a state in which a heat exchanger is cooled down before operating the fuel gas management system of a ship according to an embodiment of the present invention.

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 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following examples are presented in order to sufficiently convey the spirit of the present invention to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. The present invention is not limited to the exemplary embodiments presented here, but may be embodied in other forms. In the drawings, in order to clarify the present invention, portions not related to the description may be omitted, and sizes of components may be slightly exaggerated to aid understanding.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 선박의 연료가스 관리시스템을 나타내는 개념도이다. 이때, 본 발명의 일 측면에 따른 선박의 연료가스 관리시스템의 전반적인 프로세스를 설명한 후 상기 선박의 연료가스 관리시스템의 가동 전 열교환기를 쿨다운(cool down)시키는 작동상태에 대해서 설명하기로 한다.1 is a conceptual diagram showing a fuel gas management system of a ship according to an embodiment of the present invention. At this time, after explaining the overall process of the fuel gas management system of a ship according to an aspect of the present invention, an operating state of cooling down the heat exchanger before the operation of the fuel gas management system of the ship will be described.

도 1를 참조하면, 본 발명의 일측면에 따른 선박의 연료가스 관리시스템(100)은 저장탱크(110), 저장탱크(110)의 증발가스를 가압하는 제1 압축부(121)가 마련되고 제1 압축부(121)를 통과하여 가압된 증발가스를 수요처(10)로 공급하는 증발가스 공급라인(120), 가압된 증발가스의 일부를 공급받아 재액화시키는 재액화라인(130), 증발가스가 순환되는 각종 라인에 배치되는 다수의 각종 밸브(11, 111, 130a, 130b, 136a, 151, 139a)의 개폐작동을 제어하는 제어부(미도시)를 포함하여 마련될 수 있다.Referring to Figure 1, the fuel gas management system 100 of a ship according to an aspect of the present invention is provided with a storage tank 110, a first compression unit 121 for pressurizing the boil-off gas of the storage tank 110 The boil-off gas supply line 120 for supplying the boil-off gas pressurized through the first compression unit 121 to the customer 10, the re-liquefaction line 130 for receiving and reliquefying a part of the pressurized boil-off gas, and boil-off gas It may be provided to include a control unit (not shown) for controlling the opening and closing operation of a plurality of various valves (11, 111, 130a, 130b, 136a, 151, 139a) arranged in various lines through which the is circulated.

저장탱크(110)는 액화천연가스 및 이로부터 발생하는 증발가스를 수용 또는 저장하도록 마련된다. 저장탱크(110)는 외부의 열 침입에 의한 액화천연가스의 기화를 최소화할 수 있도록 단열 처리된 멤브레인 타입의 화물창으로 마련될 수 있다. 저장탱크(110)는 천연가스의 생산지 등으로부터 액화천연가스를 공급받아 수용 또는 저장하여 목적지에 이르러 하역하기까지 액화천연가스 및 증발가스를 안정적으로 보관하되 후술하는 바와 같이 선박의 추진용 엔진 또는 선박의 발전용 엔진 등의 연료가스로 이용되도록 마련될 수 있다.The storage tank 110 is provided to receive or store liquefied natural gas and boil-off gas generated therefrom. The storage tank 110 may be provided with an insulated membrane-type cargo hold so as to minimize vaporization of liquefied natural gas due to external heat intrusion. The storage tank 110 stably stores liquefied natural gas and evaporative gas until it reaches the destination and unloads by receiving or storing liquefied natural gas from the production site of natural gas, but as described below, the engine or ship for propulsion of a ship It may be provided to be used as fuel gas such as an engine for power generation.

저장탱크(110)는 일반적으로 단열 처리되어 설치되나, 외부의 열 침입을 완전히 차단하는 것은 실질적으로 어려우므로, 저장탱크(110) 내부에는 액화천연가스가 자연적으로 기화하여 발생하는 증발가스가 존재하게 된다. 이러한 증발가스는 저장탱크(110)의 내부압력을 상승시켜 저장탱크(110)의 변형 및 폭발 등의 위험을 잠재하고 있으므로 증발가스를 저장탱크(110)로부터 제거 또는 처리할 필요성이 있다. 이에 따라 저장탱크(110) 내부에 발생된 증발가스는 본 실시 예와 같이 증발가스 공급라인(120)에 의해 엔진의 연료가스로 이용되거나 재액화라인(130)에 의해 재액화되어 저장탱크(110)로 재공급될 수 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았으나 저장탱크(110)의 상부에 마련되는 벤트 마스트(미도시)로 공급하여 증발가스를 처리 또는 소모시킬 수도 있다.The storage tank 110 is generally insulated and installed, but since it is practically difficult to completely block the invasion of heat from the outside, there is an evaporation gas generated by the natural gas evaporation inside the storage tank 110. do. Since such boil-off gas raises the internal pressure of the storage tank 110, there is a risk of deformation and explosion of the storage tank 110, so there is a need to remove or treat the boil-off gas from the storage tank 110. Accordingly, the boil-off gas generated inside the storage tank 110 is used as fuel gas of the engine by the boil-off gas supply line 120 or re-liquefied by the re-liquefaction line 130 as in the present embodiment, and the storage tank 110 ) Can be resupplied. In addition, although not shown in the drawings, the boil-off gas may be treated or consumed by supplying it to a vent mast (not shown) provided on the upper portion of the storage tank 110.

수요처(10)는 저장탱크(110)에 수용된 액화천연가스 및 증발가스 등의 연료가스를 공급받아 선박의 추진력을 발생시키거나 선박의 내부 설비 등의 발전용 전원을 발생시킬 수 있다. 도 1에서는 후술하는 증발가스 공급라인(120)으로부터 가압된 증발가스를 연료가스로 공급받는 하나의 수요처(10)를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 수요처(10)는 상대적으로 고압의 연료가스를 공급받아 출력을 발생시키는 고압 엔진, 상대적으로 저압의 연료가스를 공급받아 출력을 발생시키는 저압 엔진, 잉여의 연료가스를 공급받아 소모시키는 GCU(Gas Combustion Unit) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 일 예로, 수요처(10)는 상대적으로 고압의 연료가스로 출력을 발생시킬 수 있는 ME-GI 엔진 또는 X-DF 엔진, 상대적으로 저압의 연료가스로 출력을 발생시킬 수 있는 DFDE 엔진 등을 포함할 수 있다.The consumer 10 may receive fuel gas such as liquefied natural gas and evaporative gas accommodated in the storage tank 110 to generate a propulsion of a ship or generate power for power generation such as internal facilities of the ship. In FIG. 1, a single consumer 10 receiving pressurized boil-off gas from the boil-off gas supply line 120 to be described later as fuel gas is illustrated, but is not limited thereto, and the consumer 10 is a relatively high-pressure fuel gas. It may include at least one of a high-pressure engine that receives and generates output, a low-pressure engine that generates output by receiving a relatively low-pressure fuel gas, and a Gas Combustion Unit (GCU) that receives and consumes excess fuel gas. . For example, the consumer 10 may include a ME-GI engine or X-DF engine capable of generating output with relatively high pressure fuel gas, a DFDE engine capable of generating output with relatively low pressure fuel gas, and the like. I can.

증발가스 공급라인(120)은 후술하는 제1 압축부(121)에 의해 저장탱크(110)에 존재하는 증발가스를 가압하여 수요처(10) 및 재액화라인(130)으로 공급하도록 마련될 수 있다. 증발가스 공급라인(120)은 입구 측 단부가 저장탱크(110)의 내부에 연결되어 마련되고, 출구 측 단부는 수요처(10)에 연결될 수 있다. 증발가스 공급라인(120)에는 수요처(10)의 요구 압력수준에 맞추어 가압된 증발가스의 압력을 조절하는 감압밸브(11)가 마련될 수 있다. 이때, 수요처(10)가 복수개로 마련될 경우 감압밸브(11)는 각 수요처(10)의 요구 압력수준에 맞추어 가압된 증발가스의 압력을 조절하도록 각 수요처(10)에 각각 마련될 수 있다. 또한, 증발가스 공급라인(120)의 입구 측 단부에는 증발가스의 흐름을 허용 및 차단하는 개폐밸브(111)가 마련될 수 있다.The boil-off gas supply line 120 may be provided to pressurize the boil-off gas existing in the storage tank 110 by a first compression unit 121 to be described later and supply it to the customer 10 and the reliquefaction line 130. . The boil-off gas supply line 120 is provided with an inlet-side end connected to the inside of the storage tank 110, and an outlet-side end may be connected to the consumer 10. The boil-off gas supply line 120 may be provided with a pressure reducing valve 11 that adjusts the pressure of the pressurized boil-off gas according to the required pressure level of the customer 10. In this case, when a plurality of consumers 10 are provided, the pressure reducing valve 11 may be provided at each consumer 10 to adjust the pressure of the pressurized boil-off gas according to the required pressure level of each consumer 10. In addition, an opening/closing valve 111 for allowing and blocking the flow of the boil-off gas may be provided at an end of the inlet side of the boil-off gas supply line 120.

증발가스 공급라인(120)에는 저장탱크(110)로부터 배출되는 증발가스를 수요처(10)가 요구하는 조건에 맞추어 가압하는 제1 압축부(121)가 마련될 수 있다. 제1 압축부(121)는 증발가스 공급라인(120)을 통해 유입되는 증발가스를 압축하는 저압 컴프레서(121a)와, 압축되면서 가열된 증발가스를 냉각시키는 저압 쿨러(121b)를 포함할 수 있다. 수요처(10)가 서로 다른 압력조건을 갖는 복수개의 엔진을 포함하는 경우에는 제1 압축부(121)의 중단부로부터 분기라인(미도시)이 분기되어 일부 가압된 증발가스를 수요처(10) 측으로 공급할 수 있다. 또한 증발가스 공급라인(120) 상의 제1 압축부(121) 전단에는 후술하는 재액화라인(130)의 열교환기(132)가 마련될 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.The boil-off gas supply line 120 may be provided with a first compression unit 121 that pressurizes the boil-off gas discharged from the storage tank 110 according to a condition required by the customer 10. The first compression unit 121 may include a low-pressure compressor 121a for compressing the boil-off gas introduced through the boil-off gas supply line 120 and a low-pressure cooler 121b for cooling the boiled gas heated while being compressed. . When the customer 10 includes a plurality of engines having different pressure conditions, a branch line (not shown) is branched from the middle portion of the first compression unit 121 to transfer partially pressurized boil-off gas to the customer 10 side. Can supply. In addition, a heat exchanger 132 of the reliquefaction line 130 to be described later may be provided in front of the first compression unit 121 on the boil-off gas supply line 120, and a detailed description thereof will be described later.

제1 압축부(121)의 저압 컴프레서(121a)는 복수개 마련되되 서로 병렬로 배치될 수 있으며, 저압 쿨러(121b)는 각각의 저압 컴프레서(121a)의 후단에 마련될 수 있다. 복수개의 저압 컴프레서(121a)가 서로 병렬로 배치됨에 따라, 어느 하나의 저압 컴프레서(121a)가 고장 또는 유지보수 등 작동 불능인 상태에서도 병렬로 배치되는 다른 저압 컴프레서(121a)를 작동시켜 저장탱크(110)에서 발생되는 증발가스를 안정적으로 처리할 수 있다. 또한 저장탱크(110)에서 발생되는 증발가스의 유량이 많은 경우에도 복수의 저압 컴프레서(121a)를 동시에 작동시킴으로써 수시로 변화하는 증발가스의 발생량에도 효과적인 대응 및 처리가 가능할 수 있다. 한편, 각각의 저압 컴프레서(121a)의 전단에는 증발가스의 흐름을 허용 및 차단하는 개폐밸브가 각각 마련되고, 제어부는 각종 운용상황에 따라 개폐밸브의 작동을 제어하여 복수의 저압 컴프레서(121a) 중 적어도 어느 하나를 선택적으로 동작시킬 수 있다. 또한 도 1에서는 제1 압축부(121)가 3개의 저압 컴프레서(121a) 및 저압 쿨러(121b)를 구비하고 병렬로 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 일 예로서 엔진의 요구 압력조건 및 온도에 따라 저압 컴프레서(121a) 및 저압 쿨러(121b)는 다양한 수로 이루어질 수 있다.A plurality of low-pressure compressors 121a of the first compression unit 121 may be provided, but may be disposed in parallel with each other, and the low-pressure cooler 121b may be provided at a rear end of each low-pressure compressor 121a. As the plurality of low-pressure compressors 121a are arranged in parallel with each other, even in a state in which any one low-pressure compressor 121a is inoperable, such as failure or maintenance, other low-pressure compressors 121a arranged in parallel are operated to operate the storage tank ( 110) can be treated stably. In addition, even when the flow rate of the boil-off gas generated from the storage tank 110 is large, by simultaneously operating the plurality of low-pressure compressors 121a, it is possible to effectively respond and process the amount of boil-off gas that changes frequently. On the other hand, at the front end of each low-pressure compressor (121a), an on-off valve for allowing and blocking the flow of boil-off gas is provided, and the control unit controls the operation of the on-off valve according to various operating conditions, so that among the plurality of low-pressure compressors (121a) At least one can be selectively operated. In addition, in Figure 1, the first compression unit 121 is shown to be provided with three low pressure compressors (121a) and low pressure cooler (121b) and arranged in parallel, but this is an example according to the required pressure condition and temperature of the engine. The low pressure compressor 121a and the low pressure cooler 121b may be of various numbers.

재액화라인(130)은 증발가스 공급라인(120)의 제1 압축부(121)를 통과하며 가압된 증발가스의 일부를 공급받아 재액화시키도록 마련된다.The re-liquefaction line 130 passes through the first compression unit 121 of the boil-off gas supply line 120 and is provided to receive and re-liquefy a part of the pressurized boil-off gas.

재액화라인(130)은 유입된 증발가스를 추가적으로 가압하는 제2 압축부(131)와, 제1 압축부(121) 및 제2 압축부(131)를 통과하면서 가압된 증발가스를 냉각시키는 열교환기(132)와, 열교환기(132)를 통과하여 냉각된 증발가스를 공급받아 기체성분과 액체성분으로 분리하는 제1 기액분리기(133)와, 제1 기액분리기(133)의 기체성분을 이송시키는 기체성분 순환라인(134)과, 기체성분 순환라인(134)에 마련되어 제1 기액분리기(133)의 기체성분을 감압시키는 팽창부(135)와, 제1 기액분리기(133)의 액체성분을 배출하는 액체성분 순환라인(136)과, 기체성분 순환라인(134) 및 액체성분 순환라인(136)을 따라 공급되는 기액 혼합상태의 증발가스를 수용하되 액체성분과 기체성분으로 분리하는 제2 기액분리기(137)와, 제2 기액분리기(137)의 기체성분을 저장탱크(110) 또는 증발가스 공급라인(120)으로 공급하는 기체성분 회수라인(138)과, 제2 기액분리기(137)의 액체성분을 저장탱크(110)로 공급하는 액체성분 회수라인(139)과, 제2 압축부(131)에 의해 가압된 증발가스를 열교환기(132)를 우회하여 팽창부(135)의 전단 측으로 직접 공급하는 냉각조절라인(150)과, 냉각조절라인(150)에 마련되어 증발가스의 흐름을 허용 및 차단하는 제어밸브(151)와, 제2 압축부(131)의 후단과 열교환기(132)의 전단을 연결하는 재액화라인(130)에 마련되어 증발가스의 흐름을 허용 및 차단하는 제1 차단밸브(130a)와, 기체성분 순환라인(134) 상의 입구 측에 제1 기액분리기(133)로부터 기체성분 순환라인(134)으로 유입되는 기체성분의 흐름을 허용 및 차단하는 제2 차단밸브(130b)를 포함하여 마련될 수 있다.The reliquefaction line 130 is a heat exchanger for cooling the pressurized evaporated gas while passing through the second compression unit 131 for additionally pressurizing the introduced boil-off gas, and the first compression unit 121 and the second compression unit 131 Transfers the gas component of the first gas-liquid separator 133 and the first gas-liquid separator 133 to separate the gas component into a gas component and a liquid component by receiving the boil-off gas cooled through the device 132 and the heat exchanger 132 The gas component circulation line 134 to be used, the expansion part 135 provided in the gas component circulation line 134 to decompress the gas component of the first gas-liquid separator 133, and the liquid component of the first gas-liquid separator 133 The discharged liquid component circulation line 136 and the gas component circulation line 134 and a second gas-liquid that receives the gas-liquid mixed boil-off gas supplied along the liquid component circulation line 136 but separates it into a liquid component and a gas component. The separator 137, the gas component recovery line 138 for supplying the gas component of the second gas-liquid separator 137 to the storage tank 110 or the boil-off gas supply line 120, and the second gas-liquid separator 137 The liquid component recovery line 139 supplying the liquid component to the storage tank 110 and the boil-off gas pressurized by the second compression unit 131 are bypassed by the heat exchanger 132 to the front end of the expansion unit 135. A cooling control line 150 directly supplied, a control valve 151 provided in the cooling control line 150 to allow and block the flow of boil-off gas, a rear end of the second compression unit 131 and a heat exchanger 132 From the first shutoff valve 130a provided in the reliquefaction line 130 connecting the front end of the gas to allow and block the flow of the boil-off gas, and the first gas-liquid separator 133 at the inlet side of the gas component circulation line 134 It may be provided to include a second shut-off valve (130b) for allowing and blocking the flow of the gas component flowing into the gas component circulation line 134.

제2 압축부(131)는 재액화라인(130)으로 유입되는 증발가스를 추가적으로 가압하도록 마련된다. 재액화라인(130)으로 유입되는 증발가스는 제1 압축부(121)에 의해 1차적으로 가압된 상태이나, 증발가스의 재액화효율을 향상시키기 위해 제2 압축부(131)에 의해 2차적으로 추가 가압될 수 있다. 제2 압축부(131)는 재액화라인(130)으로 유입되는 증발가스를 압축하는 고압 컴프레서(131a)와, 압축되면서 가열된 증발가스를 냉각시키는 고압 쿨러(131b)를 포함할 수 있다. 도 1에서는 고압 컴프레서(131a) 및 고압 쿨러(131b)가 3단으로 배치된 것으로 도시되어 있으나, 이는 일 예로서 고압 컴프레서(131a)의 사양 또는 증발가스의 요구 가압범위에 따라 고압 컴프레서(131a) 및 고압 쿨러(131b)는 다양한 수로 이루어질 수 있다.The second compression unit 131 is provided to additionally pressurize the boil-off gas flowing into the reliquefaction line 130. The boil-off gas flowing into the re-liquefaction line 130 is in a state that is primarily pressurized by the first compression unit 121, but is secondary by the second compression unit 131 to improve the re-liquefaction efficiency of the boil-off gas. Can be further pressurized. The second compression unit 131 may include a high-pressure compressor 131a for compressing the boil-off gas flowing into the reliquefaction line 130 and a high-pressure cooler 131b for cooling the boil-off gas heated while being compressed. In FIG. 1, the high-pressure compressor 131a and the high-pressure cooler 131b are shown as being arranged in three stages, as an example, the high-pressure compressor 131a according to the specification of the high-pressure compressor 131a or the required pressure range of the boil-off gas. And the high pressure cooler 131b may be of various numbers.

제2 압축부(131)의 고압 컴프레서(131a)는 후술하는 팽창부의 익스팬더(135)와 함께 컴팬더(140)로 마련될 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.The high-pressure compressor 131a of the second compression unit 131 may be provided as a compander 140 together with an expander 135 of an expansion unit to be described later, and a detailed description thereof will be described later.

열교환기(132)는 제1 압축부(121) 및 제2 압축부(131)에 의해 가압된 증발가스를 냉각시키도록 마련된다. 열교환기(132)는 재액화라인(130) 상의 제2 압축부(131)를 거쳐 추가 가압된 증발가스와, 증발가스 공급라인(120) 상의 제1 압축부(121) 전단의 가압 전 증발가스와 열교환함으로써, 제1 압축부(121) 및 제2 압축부(131)에 의해 가압된 증발가스를 냉각시킬 수 있다. 재액화라인(130) 상의 열교환기(132)로 유입되는 증발가스는 제1 압축부(121) 및 제2 압축부(131)를 거치면서 압축되어 온도 및 압력이 상승한 상태이므로, 증발가스 공급라인(120) 상의 제1 압축부(121)를 통과하기 전의 저온의 증발가스와 열교환함으로써, 재액화라인(130)을 따라 이송되는 고온의 가압된 증발가스를 냉각시킬 수 있다. 이와 같이 열교환기(132)에 의해 별도의 냉각장치 없이도 가압된 증발가스를 냉각시킬 수 있으므로, 불필요한 전원의 낭비를 방지하고 설비가 단순화되어, 설비 운용의 효율성을 도모할 수 있다.The heat exchanger 132 is provided to cool the boil-off gas pressurized by the first compression unit 121 and the second compression unit 131. The heat exchanger 132 includes additionally pressurized boil-off gas through the second compression portion 131 on the reliquefaction line 130 and the boil-off gas before pressurization of the first compression portion 121 on the boil-off gas supply line 120 By heat exchange with, it is possible to cool the boil-off gas pressurized by the first compression unit 121 and the second compression unit 131. The boil-off gas flowing into the heat exchanger 132 on the reliquefaction line 130 is compressed while passing through the first compression unit 121 and the second compression unit 131 to increase the temperature and pressure, so the boil-off gas supply line By exchanging heat with the low-temperature boil-off gas before passing through the first compression unit 121 on the upper 120, the high-temperature pressurized boil-off gas transferred along the reliquefaction line 130 can be cooled. In this way, the pressurized boil-off gas can be cooled without a separate cooling device by the heat exchanger 132, so that unnecessary waste of power is prevented and equipment is simplified, and efficiency of equipment operation can be achieved.

한편, 본 발명의 일 측면에 따른 선박의 연료가스 관리시스템을 가동하기 전에 폐 루프(closed loop) 순환라인을 형성하여 열교환기(132)를 쿨다운시키는 구조에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.Meanwhile, a structure in which the heat exchanger 132 is cooled down by forming a closed loop circulation line before operating the fuel gas management system of a ship according to an aspect of the present invention will be described again below.

재액화라인(130) 상의 열교환기(132) 전단에는 재액화라인(130)을 따라 열교환기(132)로 유입되는 증발가스의 흐름을 허용 및 차단하는 제1 차단밸브(130a)가 마련될 수 있다. 제1 차단밸브(130a)는 재액화라인(130)의 정상 작동 시에는 개방되어 제2 압축부(131)로부터 열교환기(132)로 향하는 증발가스의 흐름을 허용하되, 재액화라인(130)의 작동중지 시 폐쇄되어 제2 압축부(131)로부터 열교환기(132)로 향하는 가압된 증발가스의 흐름을 차단할 수 있다. 제1 차단밸브(130a)는 작업자에 의해 수동으로 또는 제어부에 의해 자동적으로 개폐작동이 제어될 수 있다.In front of the heat exchanger 132 on the reliquefaction line 130, a first shutoff valve 130a may be provided to allow and block the flow of the boil-off gas flowing into the heat exchanger 132 along the reliquefaction line 130. have. The first shut-off valve 130a is opened during normal operation of the reliquefaction line 130 to allow the flow of boil-off gas from the second compression unit 131 to the heat exchanger 132, but the reliquefaction line 130 When the operation is stopped, the flow of the pressurized boil-off gas from the second compression unit 131 to the heat exchanger 132 may be blocked. The opening and closing operation of the first shut-off valve 130a may be controlled manually by an operator or automatically by a control unit.

제1 기액분리기(133)는 열교환기(132)를 통과하여 냉각된 기액 혼합상태의 증발가스를 기체성분과 액체성분으로 분리하도록 마련된다. 가압된 증발가스는 열교환기(132)를 통과하면서 냉각됨에 따라 일부 재액화가 이루어지기는 하나, 미액화성분인 기체성분도 함께 존재할 수 있다. 이에 제1 기액분리기(133)가 열교환기(132)를 통과하여 냉각된 증발가스를 수용하되, 기체성분 및 액체성분으로 분리하여 각 성분의 용이한 취급 및 관리를 도모할 수 있다.The first gas-liquid separator 133 is provided to separate the vaporized gas in a gas-liquid mixed state that has been cooled through the heat exchanger 132 into a gas component and a liquid component. As the pressurized boil-off gas is cooled while passing through the heat exchanger 132, some re-liquefaction occurs, but a gas component, which is a non-liquefied component, may also exist. Accordingly, the first gas-liquid separator 133 passes through the heat exchanger 132 to receive the cooled boil-off gas, and separates it into a gas component and a liquid component, thereby facilitating handling and management of each component.

기체성분 순환라인(134)은 제1 기액분리기(133)에서 분리된 기체성분을 이송시키도록 마련된다. 이를 위해 기체성분 순환라인(134)은 입구 측 단부가 제1 기액분리기(133)의 내부 상측에 연통되고, 출구 측 단부는 후술하는 액체성분 순환라인(136)과 합류하여 제2 기액분리기(137)에 연결될 수 있으며, 기체성분 순환라인(134)에는 팽창부(135)가 마련되어 기체성분 순환라인(134)을 따라 이송되는 기체성분을 감압 및 팽창하여 제2 기액분리기(137)로 전달할 수 있다. 또한 후술하는 액체성분 순환라인(136)이 합류한 지점과 팽창부(135) 사이에는 가스흐름의 역류, 구체적으로 제2 기액분리기(137) 또는 액체성분 순환라인(136)으로부터 팽창부(135) 측으로 가스흐름이 발생하는 것을 방지하는 체크밸브(134a)가 마련될 수 있다.The gas component circulation line 134 is provided to transfer the gas component separated by the first gas-liquid separator 133. To this end, the gas component circulation line 134 has an inlet side end communicating with the inner upper side of the first gas-liquid separator 133, and an outlet side end joining the liquid component circulation line 136 to be described later, and the second gas-liquid separator 137 ), and an expansion part 135 is provided in the gas component circulation line 134 to reduce and expand the gas component transferred along the gas component circulation line 134 to be transferred to the second gas-liquid separator 137 . In addition, a reverse flow of gas flow between the point where the liquid component circulation line 136 to be described later merges and the expansion part 135, specifically the expansion part 135 from the second gas-liquid separator 137 or the liquid component circulation line 136 A check valve 134a may be provided to prevent gas flow from occurring to the side.

기체성분 순환라인(134) 상의 입구 측에는 제1 기액분리기(133)로부터 기체성분 순환라인(134)으로 유입되는 기체성분의 흐름을 허용 및 차단하는 제2 차단밸브(130b)가 마련될 수 있다. 제2 차단밸브(130b)는 재액화라인(130)의 정상 작동 시에는 개방되어 제1 기액분리기(133)로부터 기체성분 순환라인(134)으로 유입되는 기체성분의 흐름을 허용하되, 재액화라인(130)의 작동중지 시 폐쇄되어 제1 기액분리기(133)로부터 기체성분 순환라인(134)을 따라 팽창부(135)로 전달되는 기체성분의 흐름을 차단할 수 있다. 제2 차단밸브(130b)는 작업자에 의해 수동으로 또는 제어부에 의해 자동적으로 개폐작동이 제어될 수 있다.A second shut-off valve 130b may be provided on the inlet side of the gas component circulation line 134 to allow and block the flow of gas components flowing from the first gas-liquid separator 133 to the gas component circulation line 134. The second shutoff valve 130b is opened during normal operation of the reliquefaction line 130 to allow the flow of gas components flowing from the first gas-liquid separator 133 to the gas component circulation line 134, but the reliquefaction line When the operation of 130 is stopped, the flow of gas components transmitted from the first gas-liquid separator 133 along the gas component circulation line 134 to the expansion unit 135 may be blocked. The opening and closing operation of the second shutoff valve 130b may be controlled manually or automatically by a control unit by an operator.

팽창부(135)는 제1 기액분리기(133)에서 분리되어 기체성분 순환라인(134)을 따라 이송되는 기체성분을 감압 및 팽창시키도록 마련된다. 기체성분 순환라인(134)을 따라 이송되는 기체성분은 제1 압축부(121) 및 제2 압축부(131)에 의해 가압된 상태인 바, 팽창부(135)가 가압된 기체성분을 감압함으로써, 냉각 및 팽창시켜 기체성분의 재액화를 구현할 수 있다. 팽창부(135)는 기체성분을 제2 기액분리기(137) 또는 저장탱크(110)의 내부압력에 상응하는 압력수준으로 감압할 수 있다.The expansion unit 135 is provided to decompress and expand a gas component separated by the first gas-liquid separator 133 and transferred along the gas component circulation line 134. The gas component conveyed along the gas component circulation line 134 is in a state of being pressurized by the first compression unit 121 and the second compression unit 131, and the expansion unit 135 decompresses the pressurized gas component. , Cooling and expansion can realize re-liquefaction of gaseous components. The expansion unit 135 may reduce the gas component to a pressure level corresponding to the internal pressure of the second gas-liquid separator 137 or the storage tank 110.

팽창부(135)는 익스팬더(Expander)로 마련될 수 있으며, 제2 압축부(131)의 고압 컴프레서(131a)와 익스팬더(135)는 터빈타입의 컴팬더(140)(Compander)로 마련될 수 있다. 구체적으로, 컴팬더(140)는 익스팬더(135)가 증발가스를 단열 팽창시킬 때 발생되는 팽창력으로 터빈의 회전 운동에너지를 회전축을 통해 연결된 고압 컴프레서(131a)로 전달함으로써 제2 압축부(131)가 증발가스의 가압 공정을 수행할 수 있다. 이와 같이 증발가스를 가압하는 제2 압축부(131)의 고압 컴프레서(131a)와 팽창부의 익스팬더(135)를 컴팬더(140)로 마련함으로써, 설비 운용의 효율성을 도모할 수 있다.The expansion part 135 may be provided as an expander, and the high pressure compressor 131a and the expander 135 of the second compression part 131 may be provided as a turbine-type compander 140 or Compander. have. Specifically, the compander 140 transfers the rotational kinetic energy of the turbine to the high-pressure compressor 131a connected through the rotating shaft as the expansion force generated when the expander 135 adiabaticly expands the boil-off gas, so that the second compression unit 131 Can perform the process of pressurizing the boil-off gas. In this way, by providing the high-pressure compressor 131a of the second compression unit 131 for pressurizing the boil-off gas and the expander 135 of the expansion unit as the compander 140, the efficiency of equipment operation can be achieved.

액체성분 순환라인(136)은 열교환기(132)를 거치면서 냉각 및 재액화되어 제1 기액분리기(133)에서 분리된 액체성분을 후술하는 제2 기액분리기(137)로 공급하도록 마련된다. 이를 위해 액체성분 순환라인(136)의 입구 측 단부는 제1 기액분리기(133)의 내부 하측에 연통되고, 출구 측 단부는 기체성분 순환라인(134)과 합류하여 제2 기액분리기(137)에 연결될 수 있다.The liquid component circulation line 136 is provided to supply the liquid component separated by the first gas-liquid separator 133 by cooling and reliquefaction while passing through the heat exchanger 132 to a second gas-liquid separator 137 to be described later. To this end, the inlet side end of the liquid component circulation line 136 communicates with the inner lower side of the first gas-liquid separator 133, and the outlet side end merges with the gas component circulation line 134 to enter the second gas-liquid separator 137. Can be connected.

액체성분 순환라인(136)에는 이를 따라 이송되는 액체성분의 유량을 조절 및 감압시키는 감압밸브(136a)가 마련될 수 있다. 즉, 재액화라인(130)을 따라 이송되면서 제1 기액분리기(133)에서 분리된 액체성분이 제1 압축부(121) 및 제2 압축부(131)에 의해 압력이 상승한 상태인 바, 감압밸브(136a)는 제1 기액분리기(133)에서 분리된 액체성분을 감압함으로써 냉각 및 팽창을 구현할 수 있다. 감압밸브(136a)는 일 예로 줄-톰슨 밸브(Joule-Thomson Valve)로 이루어질 수 있으며, 팽창부(135)를 거쳐 감압된 기체성분의 압력 또는 저장탱크(110)의 내부압력에 상응하는 압력수준으로 액체성분을 감압할 수 있다.The liquid component circulation line 136 may be provided with a pressure reducing valve 136a for controlling and reducing the flow rate of the liquid component conveyed along the liquid component circulation line 136. That is, the liquid component separated in the first gas-liquid separator 133 while being transported along the reliquefaction line 130 is in a state in which the pressure is increased by the first compression unit 121 and the second compression unit 131, The valve 136a may perform cooling and expansion by decompressing the liquid component separated in the first gas-liquid separator 133. The pressure reducing valve 136a may be made of a Joule-Thomson valve, for example, and a pressure level corresponding to the pressure of the gas component reduced through the expansion unit 135 or the internal pressure of the storage tank 110 The liquid component can be depressurized.

제2 기액분리기(137)는 기체성분 순환라인(134) 및 액체성분 순환라인(136)으로부터 공급된 기액 혼합상태의 증발가스를 수용하되, 기체성분 및 액체성분으로 분리하도록 마련된다. 제1 기액분리기(133)의 기체성분은 팽창부(135)를 거침으로써 감압 및 냉각됨에 따라 대부분 재액화가 이루어지기는 하나, 감압하는 과정에서 플래쉬 가스(Flash gas) 등의 기체성분이 발생할 수 있다. 또한 제1 기액분리기(133)의 액체성분은 감압밸브(136a)를 거쳐 감압되면서 일부 기체성분이 발생할 수 있다. 이에 제2 기액분리기(137)가 기체성분 순환라인(134) 및 액체성분 순환라인(136)을 따라 각각 이송되는 가스흐름을 수용하되, 기체성분 및 액체성분으로 분리하여 각 성분의 용이한 취급 및 관리를 도모할 수 있다.The second gas-liquid separator 137 accommodates the boil-off gas in a gas-liquid mixed state supplied from the gas component circulation line 134 and the liquid component circulation line 136, and is provided to separate the gas component and the liquid component. The gas component of the first gas-liquid separator 133 is decompressed and cooled by passing through the expansion unit 135, so that most of the gas components are reliquefied, but gas components such as flash gas may be generated during the depressurization process. . In addition, while the liquid component of the first gas-liquid separator 133 is depressurized through the pressure reducing valve 136a, some gas components may be generated. Accordingly, the second gas-liquid separator 137 accommodates the gas flows transported along the gas component circulation line 134 and the liquid component circulation line 136, respectively, and separates them into gas components and liquid components to facilitate handling and Management can be planned.

기체성분 회수라인(138)은 제2 기액분리기(137)에 의해 분리된 기체성분을 저장탱크(110) 또는 증발가스 공급라인(120)으로 재공급하도록 제2 기액분리기(137)와 저장탱크(110) 또는 제2 기액분리기(137)와 증발가스 공급라인(120) 사이에 마련될 수 있다. 도 1에서는 기체성분 회수라인(138)이 제2 기액분리기(137)의 기체성분을 증발가스 공급라인(120) 상의 제1 압축부(121) 전단으로 공급하는 것으로 도시되어 있으나, 이 외에도 제2 기액분리기(137)로부터 저장탱크(110)로 공급하거나, 증발가스 공급라인(120) 및 저장탱크(110) 측으로 함께 재공급하는 경우를 모두 포함한다. 기체성분 회수라인(138)에는 저장탱크(110) 또는 증발가스 공급라인(120)으로 회수되는 기체성분의 유량을 조절하는 개폐밸브(미도시)가 마련될 수 있으며, 개폐밸브는 제2 기액분리기(137)의 내부압력 수치에 따라 개방 및 폐쇄정도가 제어될 수 있다. 또한, 기체성분 회수라인(138)은 저장탱크(110)와 연결되는 증발가스 공급라인(120)의 입구 측에 마련된 개폐밸브(111)의 후단에 연결될 수 있다.The gas component recovery line 138 includes a second gas-liquid separator 137 and a storage tank to resupply the gas component separated by the second gas-liquid separator 137 to the storage tank 110 or the boil-off gas supply line 120. 110) or may be provided between the second gas-liquid separator 137 and the boil-off gas supply line 120. In FIG. 1, the gas component recovery line 138 is shown to supply the gas component of the second gas-liquid separator 137 to the front end of the first compression unit 121 on the boil-off gas supply line 120. It includes both the case of supplying from the gas-liquid separator 137 to the storage tank 110 or resupplying the boil-off gas supply line 120 and the storage tank 110 together. The gas component recovery line 138 may be provided with an on/off valve (not shown) that controls the flow rate of the gas component recovered to the storage tank 110 or the boil-off gas supply line 120, and the on/off valve is a second gas-liquid separator. The degree of opening and closing can be controlled according to the internal pressure value of (137). In addition, the gas component recovery line 138 may be connected to the rear end of the on/off valve 111 provided at the inlet side of the boil-off gas supply line 120 connected to the storage tank 110.

액체성분 회수라인(139)은 제2 기액분리기(137)에 의해 분리된 액체성분을 저장탱크(110)로 재공급하도록 제2 기액분리기(137)와 저장탱크(110)를 연결할 수 있다. 액체성분 회수라인(139)은 입구 측 단부가 제2 기액분리기(137)의 내부 하측에 연결되고, 출구 측 단부가 저장탱크(110)의 내부에 연결될 수 있다. 액체성분 회수라인(139)에는 저장탱크(110)로 회수되는 액체성분의 공급량을 조절하는 개폐밸브(139a)가 마련될 수 있다. 개폐밸브(139a)는 제2 기액분리기(137)의 액체성분 수위에 따라 개방 및 폐쇄정도가 제어될 수 있다.The liquid component recovery line 139 may connect the second gas-liquid separator 137 and the storage tank 110 to resupply the liquid component separated by the second gas-liquid separator 137 to the storage tank 110. The liquid component recovery line 139 may have an inlet-side end connected to an inner lower side of the second gas-liquid separator 137, and an outlet-side end connected to the inside of the storage tank 110. The liquid component recovery line 139 may be provided with an opening/closing valve 139a for controlling the supply amount of the liquid component recovered to the storage tank 110. The opening and closing degree of the opening and closing valve 139a may be controlled according to the level of the liquid component of the second gas-liquid separator 137.

냉각조절라인(150)은 제2 압축부(131)에 의해 추가 가압된 증발가스의 일부를 열교환기(132)와 제1 기액분리기(133)를 우회하여 기체성분 순환라인(134) 상의 팽창부(135) 전단으로 직접 공급하도록 마련된다. 이를 위해 냉각조절라인(160)은 입구 측 단부가 재액화라인(130) 상의 제2 압축부(131) 후단과 열교환기(132) 사이에서 분기되고, 출구 측 단부가 기체성분 순환라인(134) 상의 팽창부(135) 전단에 연결될 수 있으며, 냉각조절라인(150)을 따라 이송되는 증발가스 흐름을 허용 및 차단하는 제어밸브(151)가 마련될 수 있다.The cooling control line 150 bypasses the heat exchanger 132 and the first gas-liquid separator 133 by bypassing a part of the additionally pressurized boil-off gas by the second compression unit 131 and the expansion unit on the gas component circulation line 134 (135) It is provided to supply directly to the front end. To this end, the cooling control line 160 has an inlet end branched between the rear end of the second compression unit 131 on the reliquefaction line 130 and the heat exchanger 132, and the outlet side end is a gas component circulation line 134 A control valve 151 may be provided that may be connected to the front end of the upper expansion part 135 and allows and blocks the flow of the boil-off gas transferred along the cooling control line 150.

제어밸브(151)는 시스템의 가동 전 제2 압축부(131)를 통한 증발가스가 팽창부(135)로 흐르도록 개폐작동이 제어될 수 있다. 이는 전술한 바와 같이 폐 루프 순환라인을 형성하기 위한 것이다.The opening and closing operation of the control valve 151 may be controlled so that the boil-off gas through the second compression unit 131 flows to the expansion unit 135 before the system is operated. This is to form a closed loop circulation line as described above.

도 2를 참조하여 살펴보면, 선박의 연료가스 관리시스템의 작동 전, 제1 압축부(121)를 통해 수요처(10)로 공급되는 증발가스 공급라인(120)에 형성되는 감압밸브(11)와, 제2 압축부(131)의 후단과 열교환기(132)의 전단을 연결하는 재액화라인(130)에 마련되어 증발가스의 흐름을 허용 및 차단하는 제1 차단밸브(130a)와, 기체성분 순환라인(134) 상의 입구 측에 제1 기액분리기(133)로부터 기체성분 순환라인(134)으로 유입되는 기체성분의 흐름을 허용 및 차단하는 제2 차단밸브(130b) 및 액체성분 회수라인(139)에 마련되어 저장탱크(110)로 회수되는 액체성분의 공급량을 조절하는 개폐밸브(139a)가 폐쇄되도록 한다. 또한, 제2 압축부(131)의 후단 측 재액화라인(130)으로부터 분기되어 제1 기액분리기(133)와 팽창부(135) 사이의 기체성분 순환라인(134)과 연결되는 냉각조절라인(150)에 마련된 제어밸브(150)가 개방된다. Referring to Figure 2, before the operation of the fuel gas management system of the ship, a pressure reducing valve 11 formed in the boil-off gas supply line 120 supplied to the customer 10 through the first compression unit 121, A first shutoff valve 130a provided in the reliquefaction line 130 connecting the rear end of the second compression unit 131 and the front end of the heat exchanger 132 to allow and block the flow of boil-off gas, and a gas component circulation line (134) The second shut-off valve (130b) and the liquid component recovery line (139) allowing and blocking the flow of gas components flowing from the first gas-liquid separator 133 to the gas component circulation line 134 It is provided so that the on-off valve 139a for controlling the supply amount of the liquid component recovered to the storage tank 110 is closed. In addition, a cooling control line branched from the reliquefaction line 130 at the rear end of the second compression unit 131 and connected to the gas component circulation line 134 between the first gas-liquid separator 133 and the expansion unit 135 ( The control valve 150 provided in 150 is opened.

이에, 저장탱크(110)에 액화천연가스가 로딩 시 발생되는 증발가스는 순차적으로 열교환기(132), 제1 압축부(121), 제2 압축부(131), 팽창부(135) 및 제2 기액분리기(139)로 흐르게 된다. 상기 제2 기액분리기(139)로 전달되는 증발가스는 기체성분 회수라인(138)을 통하여 다시 증발가스 공급라인(120)으로 전달된다. 이때, 기체성분 회수라인(138)이 저장탱크(110)와 연결되는 증발가스 공급라인(120)의 입구 측에 마련된 개폐밸브(111)의 후단에 연결됨에 따라 폐루프 순환라인이 형성되어 열교환기(132)를 요구하는 온도까지 낮추도록 실행될 수 있다.Accordingly, the boil-off gas generated when the liquefied natural gas is loaded into the storage tank 110 is sequentially generated by the heat exchanger 132, the first compression unit 121, the second compression unit 131, the expansion unit 135, and the third. 2 It flows to the gas-liquid separator 139. The boil-off gas delivered to the second gas-liquid separator 139 is transferred back to the boil-off gas supply line 120 through the gas component recovery line 138. At this time, as the gas component recovery line 138 is connected to the rear end of the on/off valve 111 provided at the inlet side of the boil-off gas supply line 120 connected to the storage tank 110, a closed loop circulation line is formed to form a heat exchanger. 132 can be implemented to lower the required temperature.

즉, 제2 압축부(131)를 통해 가압된 증발가스가 열교환기(132)를 우회하여 팽창부(135)의 전단 측으로 직접 공급하도록 마련됨에 따라 팽창부(135)가 가압된 기체성분을 감압함으로써 냉각 및 팽창시키고, 냉각 및 팽창된 증발가스가 제2 기액분리기(139)를 통해 열교환기(132)로 전달됨으로써, 열교환기(132)의 쿨다운을 용이하게 실시할 수 있게 된다.That is, as the boil-off gas pressurized through the second compression unit 131 bypasses the heat exchanger 132 and is directly supplied to the front end side of the expansion unit 135, the expansion unit 135 decompresses the pressurized gas component. Accordingly, the cooled and expanded boil-off gas is transferred to the heat exchanger 132 through the second gas-liquid separator 139, so that the heat exchanger 132 can be cooled down easily.

한편, 저장탱크(110)와 연결되는 증발가스 공급라인(120)의 입구 측에 마련된 개폐밸브(111)는 저장탱크(110)로부터 발생된 증발가스가 제2 기액분리기(139) 측으로 공급되면 폐쇄되도록 작동되어 완전한 폐루프 순환라인을 형성할 수 있게 된다.Meanwhile, the opening/closing valve 111 provided on the inlet side of the boil-off gas supply line 120 connected to the storage tank 110 is closed when the boil-off gas generated from the storage tank 110 is supplied to the second gas-liquid separator 139 side. It is operated so that a complete closed loop circulation line can be formed.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by a limited embodiment and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea and the following by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It goes without saying that various modifications and variations are possible within the equivalent range of the claims to be described.

11 : 감압밸브 100 : 연료가스 관리시스템
110 : 저장탱크 111 : 개폐밸브
120 : 증발가스 공급라인 121 : 제1 압축부
130 : 재액화라인 130a : 제1 차단밸브
130b : 제2 차단밸브 131 : 제2 압축부
132 : 열교환기 133 : 제1 기액분리기
134 : 기체성분 순환라인 135 : 팽창부(익스팬더)
136 : 액체성분 순환라인 136a : 감압밸브
137 : 제2 기액분리기 138 : 기체성분 회수라인
139 : 액체성분 회수라인 139a : 개폐밸브
150 : 냉각조절라인 151 : 제어밸브11: pressure reducing valve 100: fuel gas management system
110: storage tank 111: open/close valve
120: boil-off gas supply line 121: first compression unit
130: reliquefaction line 130a: first shutoff valve
130b: second shutoff valve 131: second compression unit
132: heat exchanger 133: first gas-liquid separator
134: gas component circulation line 135: expansion part (expander)
136: liquid component circulation line 136a: pressure reducing valve
137: second gas-liquid separator 138: gas component recovery line
139: liquid component recovery line 139a: open/close valve
150: cooling control line 151: control valve

Claims (8)

선박의 연료가스 관리시스템에 있어서,
액화가스 및 증발가스를 수용하는 저장탱크;
상기 저장탱크의 증발가스를 가압하는 제1 압축부가 마련되고, 상기 제1 압축부에 의해 가압된 증발가스를 수요처로 공급하는 증발가스 공급라인; 및
상기 제1 압축부에 의해 가압된 증발가스의 일부를 공급받아 재액화시키는 재액화라인;을 포함하고,
상기 재액화라인은,
유입되는 증발가스를 추가적으로 가압하는 제2 압축부와, 상기 제2 압축부에 의해 추가 가압된 증발가스를 증발가스 공급라인 상의 제1 압축부 전단의 증발가스와 열교환하여 냉각시키는 열교환기와, 상기 열교환기에 의해 냉각된 증발가스를 수용하되 기체성분 및 액체성분으로 분리하되 내부가 포화상태로 형성되는 제1 기액분리기와, 상기 제1 기액분리기의 기체성분을 이송시키는 기체성분 순환라인과, 상기 제1 기액분리기의 액체성분을 배출하는 액체성분 순환라인과, 상기 기체성분 순환라인에 마련되어 상기 제1 기액분리기의 기체성분을 감압시키는 팽창부와, 상기 기체성분 순환라인과 상기 액체성분 순환라인의 출구 측 단부에 마련되어 기액 혼합상태의 증발가스를 수용하되 기체성분 및 액체성분으로 분리하는 제2 기액분리기와, 상기 제2 기액분리기의 기체성분을 상기 저장탱크 또는 상기 증발가스 공급라인 상의 상기 제1 압축부 전단으로 공급하는 기체성분 회수라인을 포함하고,
상기 선박의 연료가스 관리시스템을 가동 전 상기 저장탱크로부터 발생되는 증발가스가 순차적으로 상기 열교환기, 제1 압축부, 팽창부 및 제2 기액분리기를 거쳐 다시 열교환기로 유입되도록 폐 루프(closed loop) 순환라인을 형성하여 상기 열교환기를 쿨다운(cool down)시키도록 마련되는 선박의 연료가스 관리시스템.In the ship's fuel gas management system,
A storage tank for receiving liquefied gas and boil-off gas;
A boil-off gas supply line provided with a first compression unit for pressurizing the boil-off gas of the storage tank and supplying the boil-off gas pressurized by the first compression unit to a customer; And
Including; a re-liquefaction line for receiving and re-liquefying a part of the boil-off gas pressurized by the first compression unit,
The reliquefaction line,
A second compression unit for additionally pressurizing the incoming boil-off gas; a heat exchanger for heat-exchanging and cooling the boil-off gas further pressurized by the second compression unit with the boil-off gas in front of the first compression unit on the boil-off gas supply line; and the heat exchanger A first gas-liquid separator that receives the boil-off gas cooled by the group, but is separated into a gas component and a liquid component, but is formed in a saturated state, a gas component circulation line for transferring the gas component of the first gas-liquid separator, and the first A liquid component circulation line for discharging the liquid component of the gas-liquid separator, an expansion part provided in the gas component circulation line to depressurize the gas component of the first gas-liquid separator, and an outlet side of the gas component circulation line and the liquid component circulation line A second gas-liquid separator provided at the end of the gas-liquid mixture to receive the boil-off gas in a gas-liquid mixture state and separating the gas component into a gas component and a liquid component, and the first compression unit on the storage tank or the boil-off gas supply line It includes a gas component recovery line supplied to the front end,
A closed loop so that the boil-off gas generated from the storage tank is sequentially introduced into the heat exchanger through the heat exchanger, the first compression unit, the expansion unit, and the second gas-liquid separator before operating the fuel gas management system of the ship. A fuel gas management system of a ship provided to cool down the heat exchanger by forming a circulation line. 제1항에 있어서,
상기 제2 압축부의 후단과 상기 열교환기의 전단을 연결하는 재액화라인에 마련되어 증발가스의 흐름을 허용 및 차단하는 제1 차단밸브와, 상기 기체성분 순환라인 상의 입구 측에는 상기 제1 기액분리기로부터 기체성분 순환라인으로 유입되는 기체성분의 흐름을 허용 및 차단하는 제2 차단밸브와, 상기 제2 압축부에 의해 추가 가압된 증발가스를 상기 열교환기 및 상기 제1 기액분리기를 우회하여 상기 팽창부의 전단 측으로 직접 공급하는 냉각조절라인에 마련되어 증발가스의 흐름을 허용 및 차단하는 제어밸브를 갖추어,
상기 선박의 연료가스 관리시스템을 가동 전 상기 제1 및 제2 차단밸브를 폐쇄하고, 상기 제어밸브를 개방시켜 상기 폐 루프 순환라인을 형성하는 선박의 연료가스 관리시스템.The method of claim 1,
A first shut-off valve provided in a reliquefaction line connecting the rear end of the second compression unit and the front end of the heat exchanger to allow and block the flow of boil-off gas, and a gas from the first gas-liquid separator on the inlet side of the gas component circulation line. A second shut-off valve for allowing and blocking the flow of gaseous components introduced into the component circulation line, and a front end of the expansion part by bypassing the heat exchanger and the first gas-liquid separator to bypass the vaporized gas additionally pressurized by the second compression part. Equipped with a control valve to allow and block the flow of boil-off gas provided in the cooling control line directly supplied to the side,
A fuel gas management system for a ship that closes the first and second shutoff valves and opens the control valve before operating the fuel gas management system of the ship to form the closed loop circulation line. 제1항에 있어서,
상기 재액화라인은
상기 제2 기액분리기의 액체성분을 상기 저장탱크로 공급하는 액체성분 회수라인을 더 포함하는 선박의 연료가스 관리시스템.The method of claim 1,
The reliquefaction line
The fuel gas management system of a ship further comprising a liquid component recovery line for supplying the liquid component of the second gas-liquid separator to the storage tank. 제1항에 있어서,
상기 기체성분 순환라인과 상기 액체성분 순환라인의 출구 측 단부는 합류하여 상기 제2 기액분리기에 연결되고,
상기 재액화라인은
상기 기체성분 순환라인 상에서 상기 액체성분 순환라인이 합류한 지점 전단에 마련되어 가스흐름의 역류를 방지하는 체크밸브를 더 포함하는 선박의 연료가스 관리시스템.The method of claim 1,
The gas component circulation line and the outlet side end of the liquid component circulation line merge and are connected to the second gas-liquid separator,
The reliquefaction line
The fuel gas management system of a ship further comprising a check valve provided on the gas component circulation line in front of the point where the liquid component circulation line merges to prevent reverse flow of gas flow. 제1항에 있어서,
상기 재액화라인은
상기 액체성분 순환라인을 따라 이송되는 액체성분을 감압시키는 감압밸브를 더 포함하는 선박의 연료가스 관리시스템.The method of claim 1,
The reliquefaction line
A fuel gas management system for a ship further comprising a pressure reducing valve for decompressing the liquid component transferred along the liquid component circulation line. 제1항에 있어서,
상기 제2 압축부는 적어도 하나의 고압 컴프레서(compressor)를 포함하고,
상기 팽창부는 익스팬더(Expander)를 포함하며,
상기 고압 컴프레서 및 상기 익스팬더는
상기 익스팬더의 팽창력에 의해 상기 고압 컴프레서가 증발가스를 가압하는 컴팬더로 마련되는 선박의 연료가스 관리시스템.The method of claim 1,
The second compression unit includes at least one high-pressure compressor,
The expansion part includes an expander,
The high pressure compressor and the expander
The fuel gas management system of a ship, wherein the high-pressure compressor pressurizes the boil-off gas by the expansion force of the expander. 제6항에 있어서,
상기 제2 압축부는
상기 고압 컴프레서의 후단에 마련되는 적어도 하나의 고압 쿨러를 더 포함하는 선박의 연료가스 관리시스템.The method of claim 6,
The second compression unit
A fuel gas management system for a ship further comprising at least one high-pressure cooler provided at a rear end of the high-pressure compressor. 제1항에 있어서,
상기 제1 압축부는
병렬로 배치되는 복수의 저압 컴프레서와, 상기 복수의 저압 컴프레서의 후단에 각각 마련되는 복수의 저압 쿨러를 포함하는 선박의 연료가스 관리시스템.
The method of claim 1,
The first compression unit
A fuel gas management system for a ship comprising a plurality of low pressure compressors arranged in parallel, and a plurality of low pressure coolers each provided at a rear end of the plurality of low pressure compressors.
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