KR20210010970A - 선박의 연료가스 관리시스템 - Google Patents

선박의 연료가스 관리시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20210010970A
KR20210010970A KR1020190087507A KR20190087507A KR20210010970A KR 20210010970 A KR20210010970 A KR 20210010970A KR 1020190087507 A KR1020190087507 A KR 1020190087507A KR 20190087507 A KR20190087507 A KR 20190087507A KR 20210010970 A KR20210010970 A KR 20210010970A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
boil
component
liquid
line
Prior art date
Application number
KR1020190087507A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102584152B1 (ko
Inventor
정승재
박아민
이원두
최병윤
Original Assignee
삼성중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성중공업 주식회사 filed Critical 삼성중공업 주식회사
Priority to KR1020190087507A priority Critical patent/KR102584152B1/ko
Publication of KR20210010970A publication Critical patent/KR20210010970A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102584152B1 publication Critical patent/KR102584152B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/02—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
    • B63B25/08—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
    • B63B25/12—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed
    • B63B25/16—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed heat-insulated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/38—Apparatus or methods specially adapted for use on marine vessels, for handling power plant or unit liquids, e.g. lubricants, coolants, fuels or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0203—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
    • F02M21/0215—Mixtures of gaseous fuels; Natural gas; Biogas; Mine gas; Landfill gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C6/00—Methods and apparatus for filling vessels not under pressure with liquefied or solidified gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F17C9/02—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/01—Propulsion of the fluid
    • F17C2227/0128—Propulsion of the fluid with pumps or compressors
    • F17C2227/0171—Arrangement
    • F17C2227/0185—Arrangement comprising several pumps or compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0337—Heat exchange with the fluid by cooling
    • F17C2227/0339—Heat exchange with the fluid by cooling using the same fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/01—Purifying the fluid
    • F17C2265/015—Purifying the fluid by separating
    • F17C2265/017—Purifying the fluid by separating different phases of a same fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/03—Treating the boil-off
    • F17C2265/031—Treating the boil-off by discharge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/03—Treating the boil-off
    • F17C2265/032—Treating the boil-off by recovery
    • F17C2265/033—Treating the boil-off by recovery with cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/03—Treating the boil-off
    • F17C2265/032—Treating the boil-off by recovery
    • F17C2265/037—Treating the boil-off by recovery with pressurising
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/03—Treating the boil-off
    • F17C2265/032—Treating the boil-off by recovery
    • F17C2265/038—Treating the boil-off by recovery with expanding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/06—Fluid distribution
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0102—Applications for fluid transport or storage on or in the water
    • F17C2270/0105—Ships
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
    • Y02T70/5218—Less carbon-intensive fuels, e.g. natural gas, biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

선박의 연료가스 관리시스템이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 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 회수라인과, 상기 제2 기액분리기의 액체성분을 상기 저장탱크로 공급하는 액체성분 회수라인을 포함하고, 상기 수요처로 공급되는 증발가스량이 부족할 경우 상기 저장탱크에 저장된 액화가스를 강제 기화시켜 상기 제2 기액분리기로 공급하도록 상기 저장탱크와 상기 제2 기액분리기를 직접 연결하는 연료공급라인을 포함하는 선박의 연료가스 관리시스템이 제공될 수 있다.

Description

선박의 연료가스 관리시스템{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.
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.
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.
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.
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.
한편, 재액화장치와 별도로 증발가스를 선박의 엔진 등의 연료가스로 사용 시 필요로하는 연료소모량에 비하여 증발가스 발생량이 부족한 경우 액화천연가스를 강제적으로 기화시켜 연료를 공급하는 연료공급장치(FGSS : Fuel Gas Supply System)가 적용되어 사용되고 있으나, 구조가 복잡해짐은 물론 비용이 현저하게 증가하는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0035223호(2010. 04. 05. 공개)
본 발명의 실시 예에 따른 선박의 연료가스 관리시스템은 간단한 구조를 통하여 수요처에 사용되는 연료 소모량에 맞도록 연료를 제공할 수 있도록 한다.
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.
본 발명의 일 측면에 따르면, 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 회수라인과, 상기 제2 기액분리기의 액체성분을 상기 저장탱크로 공급하는 액체성분 회수라인을 포함하고, 상기 수요처로 공급되는 증발가스량이 부족할 경우 상기 저장탱크에 저장된 액화가스를 강제 기화시켜 상기 제2 기액분리기로 공급하도록 상기 저장탱크와 상기 제2 기액분리기를 직접 연결하는 연료공급라인을 포함하는 선박의 연료가스 관리시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 연료공급라인은, 상기 저장탱크 내에 수용되는 펌프; 및 상기 펌프로부터 펌핑된 액체가스를 강제 기화시키는 베이퍼라이저;를 포함할 수 있다.
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.
또한, 상기 재액화라인은 상기 액체성분 순환라인을 따라 이송되는 액체성분을 감압시키는 감압밸브를 더 포함할 수 있다.
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.
또한, 상기 제2 압축부는 상기 고압 컴프레서의 후단에 마련되는 적어도 하나의 고압 쿨러를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 압축부는 병렬로 배치되는 복수의 저압 컴프레서와, 상기 복수의 저압 컴프레서의 후단에 각각 마련되는 복수의 저압 쿨러를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 연료가스 관리시스템은 선박의 엔진 등의 연료가스로 사용 시 필요로하는 연료소모량에 비하여 증발가스 발생량이 감소하는 경우 간단한 구조를 통하여 액화천연가스를 강제적으로 기화시켜 요구되는 연료를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 재액화시 사용되는 기액분리기와 연료를 공급하기 위한 FBOG 모드에서 사용되는 기액분리기를 공용으로 사용할 수 있어 비용을 절감할 수 있다.
또한, FBOG 모드에서 재액화 시스템의 구동이 불필요하여 시스템의 운영측면에서 혼선이 없어 안정적으로 관리할 수 있는 효과가 있다.
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.
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.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 선박의 연료가스 관리시스템을 나타내는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 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(130a, 130b, 136a)의 개폐작동을 제어하는 제어부(미도시)를 포함하여 마련될 수 있다.
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.
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.
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.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기와 같은 수요처(10)에서 필요로하는 연료가스량보다 저장탱크(110)에서 발생되는 증발가스 즉, 자연 발생되는 증발가스(NBOG : Natural Boil Off Gas)량이 적은 경우 액화천연가스를 강제적으로 기화시켜 요구되는 연료를 제공할 수 있도록 한다. 이와 같이, 액화천연가스를 강제적으로 기화시키는 작동을 FBOG 모드라하며, FGOG 모드에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
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. 수요처(10)가 복수개 마련되되 서로 다른 압력수준의 연료가스를 공급받는 경우에는 각 수요처(10)의 요구 압력수준에 맞추어 가압된 증발가스의 압력을 조절하는 감압밸브(미도시)가 각각 마련될 수 있다.
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.
또한, 증발가스 공급라인(120)에는 제1 압축부(121)와 열교환기(132) 사이에 체크밸브(120a)가 마련될 수 있다. 체크밸브(120a)는 후술하는 기체성분 회수라인(138)을 통하여 강제 기화된 증발가스가 증발가스 공급라인(120)으로 전달되는 경우 열교환기(132) 측으로 역류되는 것을 방지하도록 마련된다. 이러한 체크밸브(120a)에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
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.
재액화라인(130)은 증발가스 공급라인(120)의 제1 압축부(121)를 통과하며 가압된 증발가스의 일부를 공급받아 재액화시키도록 마련된다.
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, 수요처(10)로 공급되는 증발가스량이 부족할 경우 상기 저장탱크(110)에 저장된 액화가스를 강제 기화시켜 제2 기액분리기(139)로 공급하는 연료공급라인(150)을 포함하여 마련될 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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(미도시)가 마련될 수 있다. 개폐밸브는 제2 기액분리기(137)의 액체성분 수위에 따라 개방 및 폐쇄정도가 제어될 수 있다.
상기와 같은 선박의 연료가스 관리시스템(100)을 통하여 증발가스를 순화시키며 재액화시키거나 수요처(10)에 필요로 하는 연료가스를 제공함으로써 액화천연가스 및 증발가스를 효율적으로 이용 및 관리할 수 있게 된다.
한편, 전술한 바와 같이, 수요처(10)로 공급되는 증발가스량이 수요처(10)에서 필요로 하는 연료 소모량 보다 부족한 경우 저장탱크(110)에 저장된 액화가스를 강제 기화시켜 수요처(10)로 공급하도록 마련된다.
연료공급라인(150)은 저장탱크(110)와 제2 기액분리기(137)를 직접 연결하도록 마련된다. 연료공급라인(150)은 입구 측 단부가 저장탱크(110)의 내부에 열결되어 마련되고, 출구 측 단부는 제2 기액분리기(137)에 연결될 수 있다. 연료공급라인(150)은 저장탱크(110) 내에 수용되는 펌프(151)와, 펌프(151)로부터 펌핑된 액체가스를 강제 기화시키는 베이퍼라이저(152 : vaporizer)를 포함할 수 있다. 펌프(151) 및 베이퍼라이저(152)는 수요처(10)에서 필요로 하는 연료의 공급이 부족할 경우 제어부에 의하여 작동이 제어될 수 있다. 액화천연가스를 강제적으로 기화시키는 FBOG 모드시 증발가스를 재액화할 필요가 없어 재액화구동 시스템은 정지되며 강제적으로 기화된 증발가스를 수요처(10)로 공급하도록 이루어진다.
FBOG 모드시 펌프(151)로부터 펌핑된 액체가스가 베이퍼라이저(152)로 공급된다. 이에, 베이퍼라이저(152)를 통해 강제 기화된 증발가스는 연료공급라인(150)을 통해 제2 기액분리기(137)로 전달된다. 이때, 베이퍼라이저(152)로 전달된 액체가스는 전량 기화되지 않고 일정량만 기화되어 제2 기액분리기(137)와 연결된 기체성분 회수라인(138)을 통해 증발가스 공급라인(120)으로 전달된다. 도시된 바와 같이, 기체성분 회수라인(138)은 강제 기화된 증발가스를 제1 압축기(121)의 전단 측 증발가스 공급라인(120)과 연결되어 전달하도록 마련된다. 이에 증발가스 공급라인(120)과 연결되는 수요처(10)는 제1 압축부(121)에 의해 요구 압력수준에 맞추어 가압된 증발가스를 전달받을 수 있게 된다. 이때, 제1 압축기(121)와 열교환기(132) 사이의 증발가스 공급라인(120) 상에 마련되는 체크밸브(120a)에 의하여 강제 기화된 증발가스가 열교환기(132) 측으로 역류되지 않고 전량 제1 압축기(121) 측으로 전달되도록 이루어진다. 이에 강제 기화된 증발가스를 효과적으로 수요처(10)로 공급할 수 있게 된다.
또한, 베이퍼라이저(152)를 통하여 전달되는 액체가스의 일부는 액체성분으로 저장됨에 따라 저장탱크(110)와 연결되는 액체성분 회수라인(139)을 통해 다시 저장탱크(110)로 전달된다.
한편, FBOG 모드시 사용되는 제2 기액분리기(137)와 재액화 시 사용되는 제2 기액분리기(139)가 공용으로 사용된다. 이는 재액화 시 제2 기액분리기(137)에 발생되는 압력범위와 FBOG 모드시 발생되는 제2 기액분리리(137)의 압력범위가 동일하기 때문에 강성 및 절연 등급의 변경없이 사용가능하게 된다. 이에, FBOG 모드시 별도의 기액분리기가 불필요하여 비용적인 측면에서 유리함은 물론, 구조를 단순화할 수 있게 된다.
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.
100 : 연료가스 관리시스템 110 : 저장탱크
120 : 증발가스 공급라인 121 : 제1 압축부
130 : 재액화라인 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 150 : 연료공급라인
151 : 펌프 152 : 베이퍼라이저

Claims (7)

  1. 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 회수라인과, 상기 제2 기액분리기의 액체성분을 상기 저장탱크로 공급하는 액체성분 회수라인을 포함하고,
    상기 수요처로 공급되는 증발가스량이 부족할 경우 상기 저장탱크에 저장된 액화가스를 강제 기화시켜 상기 제2 기액분리기로 공급하도록 상기 저장탱크와 상기 제2 기액분리기를 직접 연결하는 연료공급라인을 포함하는 선박의 연료가스 관리시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연료공급라인은,
    상기 저장탱크 내에 수용되는 펌프; 및
    상기 펌프로부터 펌핑된 액체가스를 강제 기화시키는 베이퍼라이저;를 포함하는 선박의 연료가스 관리시스템.
  3. 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.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 재액화라인은
    상기 액체성분 순환라인을 따라 이송되는 액체성분을 감압시키는 감압밸브를 더 포함하는 선박의 연료가스 관리시스템.
  5. 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.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 압축부는
    상기 고압 컴프레서의 후단에 마련되는 적어도 하나의 고압 쿨러를 더 포함하는 선박의 연료가스 관리시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 압축부는
    병렬로 배치되는 복수의 저압 컴프레서와, 상기 복수의 저압 컴프레서의 후단에 각각 마련되는 복수의 저압 쿨러를 포함하는 선박의 연료가스 관리시스템.
KR1020190087507A 2019-07-19 2019-07-19 선박의 연료가스 관리시스템 KR102584152B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190087507A KR102584152B1 (ko) 2019-07-19 2019-07-19 선박의 연료가스 관리시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190087507A KR102584152B1 (ko) 2019-07-19 2019-07-19 선박의 연료가스 관리시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210010970A true KR20210010970A (ko) 2021-01-29
KR102584152B1 KR102584152B1 (ko) 2023-10-05

Family

ID=74236517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190087507A KR102584152B1 (ko) 2019-07-19 2019-07-19 선박의 연료가스 관리시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102584152B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100035223A (ko) 2008-09-26 2010-04-05 현대중공업 주식회사 이종연료 디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 연료공급시스템
KR20150092771A (ko) * 2014-01-27 2015-08-17 현대중공업 주식회사 액화가스 처리 시스템
KR101617021B1 (ko) * 2015-06-19 2016-04-29 삼성중공업 주식회사 연료가스 공급시스템
KR20180125086A (ko) * 2017-05-12 2018-11-22 삼성중공업 주식회사 연료가스 공급시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100035223A (ko) 2008-09-26 2010-04-05 현대중공업 주식회사 이종연료 디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 연료공급시스템
KR20150092771A (ko) * 2014-01-27 2015-08-17 현대중공업 주식회사 액화가스 처리 시스템
KR101617021B1 (ko) * 2015-06-19 2016-04-29 삼성중공업 주식회사 연료가스 공급시스템
KR20180125086A (ko) * 2017-05-12 2018-11-22 삼성중공업 주식회사 연료가스 공급시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR102584152B1 (ko) 2023-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101386543B1 (ko) 선박의 증발가스 처리 시스템
KR101356003B1 (ko) 선박의 증발가스 처리 시스템
JP6533311B2 (ja) 燃料ガス供給システム
KR20170041406A (ko) 연료가스 공급시스템
KR101751331B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR20170041411A (ko) 연료가스 공급시스템
KR20170020028A (ko) 연료가스 공급시스템
KR101732554B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR20170031429A (ko) 연료가스 공급시스템
KR102548332B1 (ko) 선박의 연료가스 관리시스템
KR102189807B1 (ko) 증발가스 처리장치
KR102516615B1 (ko) 선박의 연료가스 관리시스템
KR102477625B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR101732551B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR102040003B1 (ko) 선박의 연료가스 관리시스템
KR102584152B1 (ko) 선박의 연료가스 관리시스템
KR20200050480A (ko) 선박의 연료가스 관리시스템
KR102528496B1 (ko) 선박의 연료가스 관리시스템
KR20200050481A (ko) 선박의 연료가스 관리시스템
KR20170041429A (ko) 연료가스 공급시스템
KR101854229B1 (ko) 선박의 연료가스 공급시스템
KR20210010968A (ko) 선박의 연료가스 관리시스템
KR102596632B1 (ko) 선박의 연료가스 관리시스템
KR101701724B1 (ko) 연료가스 공급시스템
KR20200075199A (ko) 선박의 연료공급시스템 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant