KR20210025150A - Boil-Off Gas Reliquefaction System and Method for Vessels - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액화가스가 자연 기화하여 생성되는 증발가스를 재액화시키는 선박의 증발가스 재액화 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a boil-off gas re-liquefaction system and method of a ship for re-liquefying the boil-off gas generated by the natural vaporization of the liquefied gas.
근래, 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas) 등의 액화가스 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 가스를 저온에서 액화시킨 액화가스는 가스에 비해 부피가 매우 작아지므로 저장 및 이송 효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 또한, LNG를 비롯한 액화가스는 액화공정 중에 대기오염 물질을 제거하거나 줄일 수 있어, 연소시 대기오염 물질 배출이 적은 친환경 연료로도 볼 수 있다. Recently, the consumption of liquefied gas such as liquefied natural gas (LNG) is increasing rapidly around the world. The liquefied gas obtained by liquefying the gas at a low temperature has an advantage of increasing storage and transport efficiency because the volume is very small compared to the gas. In addition, liquefied gas, including LNG, can remove or reduce air pollutants during the liquefaction process, so it can be seen as an eco-friendly fuel with little emission of air pollutants during combustion.
LNG는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -163℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 가진다. LNG is a colorless, transparent liquid that can be obtained by liquefying natural gas containing methane as its main component by cooling it to about -163°C, and has a volume of about 1/600 compared to natural gas.
이와 같이 천연가스의 액화 온도는 상압에서 약 -163℃의 극저온이므로, LNG는 온도 변화에 민감하여 쉽게 증발한다. 이로 인해 LNG를 저장하는 저장탱크는 단열처리가 되어 있더라도, 외부의 열이 저장탱크 내부로 지속적으로 전달되므로 LNG 수송 과정에서, 저장탱크 내에서 지속적으로 LNG가 자연기화되면서 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 생성된다. As described above, the liquefaction temperature of natural gas is a cryogenic temperature of about -163°C at normal pressure, so LNG is sensitive to temperature changes and evaporates easily. For this reason, even if the storage tank for storing LNG is insulated, external heat is continuously transferred to the inside of the storage tank, so during the LNG transportation process, LNG is continuously evaporated in the storage tank and boil-off gas (BOG; Boil-) Off Gas) is created.
증발가스는 일종의 손실로서 LNG 수송 효율에 있어서 BOG의 처리는 매우 중요한 사안이다. 또한, 지속적으로 증발가스가 생성되어 저장탱크 내에 축적되면, 저장탱크의 내압이 과도하게 상승할 수 있고, 파손의 위험이 있다. 따라서, 저장탱크 내에서 생성되는 증발가스를 효율적으로 처리하기 위한 다양한 방법이 연구되고 있다. 대표적으로 증발가스의 처리를 위하여, 증발가스를 재액화시켜 저장탱크로 회수하는 방법과 증발가스를 선박의 엔진 등 수요처의 가스연료로 사용하는 방법 등이 실선 적용되고 있다. Boil-off gas is a loss, and the treatment of BOG is a very important issue in LNG transport efficiency. In addition, if boil-off gas is continuously generated and accumulated in the storage tank, the internal pressure of the storage tank may increase excessively, and there is a risk of damage. Therefore, various methods for efficiently treating the boil-off gas generated in the storage tank are being studied. Typically, for the treatment of boil-off gas, a method of re-liquefying boil-off gas and recovering it to a storage tank, and a method of using boil-off gas as a gas fuel of a customer, such as a ship's engine, are being applied.
증발가스를 재액화시키는 방법으로는, 별도의 냉매를 이용한 냉동 사이클을 구비하여 증발가스를 냉매와 열교환시켜 재액화시키는 방법과 별도의 냉매는 사용하지 않고 증발가스 자체를 냉매로 사용하여 증발가스를 재액화시키는 방법 등이 있다. 특히, 후자의 방법을 채용한 시스템을 부분 재액화 시스템(Partial Re-liquefaction System, PRS)이라고 한다.The method of reliquefying the boil-off gas is a method of re-liquefying the boil-off gas by exchanging heat with the refrigerant by providing a refrigeration cycle using a separate refrigerant. There are methods and so on. In particular, a system employing the latter method is called a partial re-liquefaction system (PRS).
일반적으로 선박에 사용되는 엔진 중 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 가스연료 엔진으로는 ME-GI(MAN Electronic Gas-Injection Engine) 엔진, X-DF(eXtra long stroke Dual Fuel) 엔진, DF 엔진(DFDE(Dual Fuel Diesel Electric), DFDG(Dual Fuel Diesel Generator, 또는 DFGE)) 등이 있다. Among the engines generally used in ships, gas-fueled engines that can use natural gas as fuel include ME-GI (MAN Electronic Gas-Injection Engine) engines, X-DF (eXtra long stroke Dual Fuel) engines, and DF engines (DFDE). (Dual Fuel Diesel Electric), DFDG (Dual Fuel Diesel Generator, or DFGE)).
ME-GI 엔진은, 2행정으로 구성되며, 300 bar 부근의 고압 천연가스를 피스톤의 상사점 부근에서 연소실에 직접 분사하는 디젤 사이클(Diesel Cycle)을 기준으로 작동한다. The ME-GI engine is composed of two strokes and operates based on a diesel cycle in which high-pressure natural gas near 300 bar is injected directly into the combustion chamber near the top dead center of the piston.
X-DF 엔진은, 2행정으로 구성되고, 16 bar 정도의 천연가스를 연료로 사용하며, 오토 사이클을 기준으로 작동한다. The X-DF engine consists of two strokes, uses 16 bar of natural gas as fuel, and operates on an auto cycle basis.
DFDE은, 4행정으로 구성되며, 비교적 저압인 6.5 bar 정도의 압력을 가지는 천연가스를 연소공기 입구에 주입하여, 피스톤이 올라가면서 압축을 시키는 오토 사이클(Otto Cycle)을 기준으로 작동한다. DFDE consists of four strokes, and operates based on the Otto Cycle, in which a relatively low pressure of natural gas with a pressure of about 6.5 bar is injected into the inlet of the combustion air, and the piston rises to compress it.
도 4에는 종래의 선박용 부분 재액화 시스템이 간략하게 도시되어 있다. 종래의 선박용 부분 재액화 시스템에 의한 증발가스 재액화 공정은 다음과 같다.4 schematically shows a conventional partial reliquefaction system for a ship. The process of re-liquefying the boil-off gas by the conventional partial re-liquefaction system for ships is as follows.
도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 선박용 증발가스 재액화 시스템에 따르면, LNG 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스는 먼저 열교환기(E)로 이송된다. 열교환기(E)에서 증발가스는 이후 공정에서 압축된 압축 증발가스를 냉각시키는 냉매로서 사용된 후, 다수개의 실린더 및 다수개의 냉각기를 포함하는 다단압축기(C)에 의해 다단계의 압축과정을 거친다. 다단압축기(C)에 의해 압축된 증발가스는 주 엔진, 예를 들어 ME-GI 엔진의 연료로 공급된다. ME-GI 엔진의 연료로 공급되고 남은 나머지는 열교환기(E)로 이송되어 압축 전 증발가스와 열교환하여 냉각된다. As shown in Figure 4, according to the conventional boil-off gas reliquefaction system for ships, the boil-off gas discharged from the LNG storage tank (T) is first transferred to the heat exchanger (E). In the heat exchanger (E), the boil-off gas is used as a refrigerant to cool the compressed boil-off gas compressed in a later process, and then undergoes a multi-stage compression process by a multi-stage compressor (C) including a plurality of cylinders and a plurality of coolers. The boil-off gas compressed by the multi-stage compressor (C) is supplied to the fuel of the main engine, for example, the ME-GI engine. The remaining fuel is supplied as fuel of the ME-GI engine, and the remainder is transferred to the heat exchanger (E), and is cooled by heat exchange with the evaporated gas before compression.
도 4에 도시된 바와 같이, 다단압축기(C)의 전단 일부 실린더에 의해 저압으로 압축된 증발가스는 발전기, 예를 들어 DFDE의 연료로 공급될 수 있다.As shown in FIG. 4, the boil-off gas compressed to a low pressure by some cylinders at the front end of the multi-stage compressor C may be supplied as fuel of a generator, for example, DFDE.
열교환기(E)에서 냉각된 증발가스는 줄-톰슨 밸브(V)에 의해 단열팽창되어 재액화된다. 줄-톰슨 밸브(V)로부터 증발가스는 기액분리기(S)로 이송되어 재액화되지 않은 기체 상태의 증발가스나 플래시 가스가 기액분리되며, 기체가 분리된 액체 상태의 재액화 증발가스는 LNG 저장탱크(T)로 회수되고, 기체 상태의 증발가스는 열교환기(E)로 이송되는 압축 전 증발가스 흐름에 합류된다.The boil-off gas cooled in the heat exchanger (E) is adiabatically expanded and reliquefied by the Joule-Thomson valve (V). The boil-off gas from the Joule-Thomson valve (V) is transferred to the gas-liquid separator (S) to separate the gas-liquid evaporated gas or flash gas that is not reliquefied, and the liquid re-liquefied evaporative gas from which the gas is separated is stored in LNG. The boil-off gas is recovered to the tank T, and the gaseous boil-off gas is joined to the pre-compression boil-off gas flow that is transferred to the heat exchanger (E).
한편, 다단압축기(C)에 의해 증발가스를 고압으로 압축시키는 경우, 압축기의 마모를 방지하고 수명을 늘리기 위하여 일반적으로 급유 윤활 방식의 실린더를 사용한다. 증발가스가 급유 윤활 방식의 실린더에 의해 압축되면서 증발가스에는 소량의 윤활유가 섞이게 된다. On the other hand, when the boil-off gas is compressed at high pressure by the multi-stage compressor (C), in order to prevent abrasion of the compressor and extend its life, a cylinder of a lubrication type is generally used. As the boil-off gas is compressed by the oil supply lubrication type cylinder, a small amount of lubricating oil is mixed in the boil-off gas.
증발가스에 윤활유가 섞인 상태로 열교환기(E)로 공급되어 냉각되면, 같은 압력 조건에서 윤활유의 응축 온도가 증발가스의 응축 온도보다 높아 윤활유는 고체 또는 액체 상태로 상변화되며, 점도가 높아진 윤활유는 열교환기의 유로에 쌓이게 된다. 이 과정이 반복되면서 열교환기(E)의 유로가 막히는 현상이 일어난다. When the lubricating oil is mixed with the boil-off gas and supplied to the heat exchanger (E) and cooled, the condensation temperature of the lubricating oil is higher than the condensation temperature of the boil-off gas under the same pressure condition, so the lubricating oil phase changes to a solid or liquid state, and the lubricant has a higher viscosity. Is accumulated in the flow path of the heat exchanger. As this process is repeated, the flow path of the heat exchanger E is blocked.
부분 재액화 시스템에 적용되는 열교환기(E)는 미세 유로 타입의 PCHE(Printed Circuit Heat Exchanger, DCHE라고도 함.)인 경우가 일반적이다. The heat exchanger (E) applied to the partial reliquefaction system is generally a micro-channel type PCHE (printed circuit heat exchanger, also called DCHE).
압축된 증발가스가 열교환기에서 냉각되면서, 압축된 증발가스에 섞인 윤활유가 증발가스보다 먼저 응축 또는 응고가 되어 열교환기의 유로를 막는다. 특히, 유로가 좁은, 예컨대, 마이크로 채널형(micro-channel type)의 유로를 갖는 PCHE 타입의 열교환기는 응축 또는 응고된 윤활유에 의해 열교환기의 유로가 막히는 현상이 더욱 빈번하게 발생한다. As the compressed boil-off gas is cooled in the heat exchanger, the lubricating oil mixed with the compressed boil-off gas is condensed or solidified before the boil-off gas to block the flow path of the heat exchanger. In particular, in a PCHE type heat exchanger having a narrow flow path, for example, a micro-channel type flow path, a phenomenon in which the flow path of the heat exchanger is blocked by condensed or solidified lubricating oil occurs more frequently.
또한, PCHE 타입의 열교환기는, 화학적 에칭을 통해 가공한 열교환 판을 다수개 적층하여 디퓨전 본딩(diffusion bonding) 작업을 수행하여 제작한 열교환기 블록을 여러 개 결합한 형식으로, 여러 개의 열교환기 블록에 각각 형성된 유로로 열교환시킬 증발가스를 얼마나 고르게 분산시켜 공급하느냐에 따라서 열교환 효율이 결정된다. 어느 하나의 열교환기 블록에 형성되어 있는 유로가 윤활유에 의해 막히게 되면 유량 불균형 현상은 더 극심해지고 열교환 효율을 떨어뜨린다.In addition, the PCHE type heat exchanger is a type that combines several heat exchanger blocks produced by stacking a plurality of heat exchange plates processed through chemical etching and performing diffusion bonding. The heat exchange efficiency is determined according to how evenly distributed and supplied the boil-off gas to be heat-exchanged through the formed flow path. When the flow path formed in any one heat exchanger block is blocked by lubricating oil, the flow rate imbalance becomes more severe and the heat exchange efficiency decreases.
이와 같이, PCHE의 경우 그 특성상 윤활유에 의한 유로 막힘 현상이 일어나기 쉽고, 유로 막힘은 결국 유량 불균형을 극심하게 하는 등 열교환 성능을 떨어뜨리는 치명적인 요인이 된다. As described above, in the case of the PCHE, due to its characteristics, the flow path is easily clogged by lubricating oil, and the flow channel clogging is a fatal factor deteriorating the heat exchange performance, such as causing an extreme flow rate imbalance.
그뿐 아니라, 윤활유가 섞인 상태에서 재액화된 증발가스가 LNG 저장탱크(T)로 회수되면, LNG 저장탱크(T)에 저장된 LNG의 품질을 저하시키고, 점도가 높은 윤활유는 LNG 저장탱크(T)를 손상시키는 문제도 발생하게 된다. In addition, when the reliquefied boil-off gas is recovered to the LNG storage tank (T) while the lubricant is mixed, the quality of the LNG stored in the LNG storage tank (T) is degraded, and the high-viscosity lubricant is used in the LNG storage tank (T). There is also a problem that damages.
이러한 문제점들을 개선하기 위하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 다단압축기(C)에 의해 압축된 증발가스가 열교환기(E)로 이송되는 라인에 오일분리기(OS)나 오일필터(OF)를 설치하여, 증발가스에 섞인 윤활유가 걸러진 후 열교환기(E)로 공급되도록 하고, 팽창밸브(V)와 기액분리기(S) 사이에도 극저온용 필터(CF)를 설치하여, 재액화된 증발가스에 섞여있는 윤활유가 한 번 더 걸러진 후에 기액분리기(S)로 공급되도록 하는 방법이 제안된 바 있다. In order to improve these problems, as shown in FIG. 4, an oil separator (OS) or an oil filter (OF) is installed in the line through which the boil-off gas compressed by the multi-stage compressor (C) is transferred to the heat exchanger (E). Thus, after the lubricating oil mixed with the boil-off gas is filtered, it is supplied to the heat exchanger (E), and a cryogenic filter (CF) is also installed between the expansion valve (V) and the gas-liquid separator (S), and is mixed with the reliquefied boil-off gas. A method of supplying the existing lubricating oil to the gas-liquid separator (S) after filtering it once more has been proposed.
그러나 종래와 같이 오일분리기(OS), 오일필터(OF), 극저온용 필터(CF) 등의 오일 제거 수단을 설치하고, 더 나아가 3 내지 5개의 오일필터(OF)를 연속 설치하여 여러 단계에 걸쳐서 윤활유가 걸러지도록 하더라도, 여전히 윤활유가 증발가스에 섞인 채로 증발가스가 재액화된다는 문제가 해소되지 않고 있는 실정이다. However, as in the prior art, oil removal means such as an oil separator (OS), an oil filter (OF), and a cryogenic filter (CF) were installed, and further, 3 to 5 oil filters (OF) were continuously installed to take several steps. Even if the lubricating oil is filtered, the problem that the boil-off gas is reliquefied while the lubricating oil is still mixed with the boil-off gas is not solved.
따라서, 본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여, 선박의 증발가스의 부분 재액화 시스템 및 방법에 있어서, 다단압축기에 의해 압축된 고압 증발가스에 섞여 있는 윤활유를 더욱 확실하게 제거하여 재액화시킬 수 있는 선박의 증발가스 재액화 시스템 및 방법을 제공하고자 한다. Accordingly, in order to solve the above-described problem, the present invention can more reliably remove and re-liquefy the lubricating oil mixed in the high-pressure boil-off gas compressed by the multi-stage compressor in the system and method for partial re-liquefaction of the boil-off gas of the ship. It is intended to provide a system and method for reliquefaction of boil-off gas of a ship.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 고압 엔진에서 요구하는 압력인 초임계 압력 이상으로 압축하며, 적어도 하나 이상의 급유 윤활 방식의 실린더를 포함하는 다수개의 실린더와, 각 실린더로부터 배출되는 압축 증발가스를 냉각시키는 다수개의 인터쿨러를 포함하는 다단압축기; 상기 다단압축기에 의해 압축된 초임계 증발가스를 제1 압력으로 감압시켜, 상기 초임계 증발가스에 섞여 있는 윤활유를 액체 상태로 상변화시키는 제1 감압수단; 상기 제1 감압수단에 의해 증발가스에 액체 상태로 섞여 있는 윤활유를 걸러내는 오일 필터; 및 상기 오일 필터에 의해 윤활유가 걸러진 증발가스를 상기 다단압축기에서 압축되기 전의 압축 전 증발가스와의 열교환에 의해 상기 증발가스의 액화 온도 이하로 냉각시키는 열교환기;를 포함하고, 상기 제1 압력은 상기 윤활유가 액화되는 압력 이하일 조건과 상기 증발가스의 임계 압력 미만일 조건 중 어느 하나 이상의 조건을 충족하는 압력이며, 상기 다수개의 인터쿨러는, 상기 다단압축기의 다수개의 실린더 중에서 최후단 실린더로부터 배출되는 초임계 증발가스를 냉각시키는 애프터 쿨러;를 포함하고, 상기 애프터 쿨러는, 상기 최후단 실린더로부터 배출되어 상기 고압 엔진으로 공급되는 초임계 증발가스와, 상기 최후단 실린더로부터 배출되어 상기 제1 감압수단으로 공급되는 초임계 증발가스 중 어느 하나 이상의 초임계 증발가스 흐름을 냉각시키는, 선박의 증발가스 재액화 시스템이 제공된다. According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the boil-off gas discharged from the liquefied gas storage tank is compressed above a supercritical pressure, which is a pressure required by a high-pressure engine, and includes at least one lubrication type cylinder. A multistage compressor including a plurality of cylinders and a plurality of intercoolers for cooling compressed boil-off gas discharged from each cylinder; A first decompression means for decompressing the supercritical boil-off gas compressed by the multi-stage compressor to a first pressure to phase change the lubricating oil mixed in the supercritical boil-off gas to a liquid state; An oil filter for filtering lubricating oil mixed in a liquid state in the boil-off gas by the first decompression means; And a heat exchanger that cools the boil-off gas filtered by the oil filter to the liquefaction temperature of the boil-off gas by heat exchange with the boil-off gas before compression before being compressed in the multi-stage compressor, wherein the first pressure is It is a pressure that satisfies any one or more of a condition below the pressure at which the lubricating oil is liquefied and a condition below the critical pressure of the boil-off gas, and the plurality of intercoolers are supercritical discharged from the last cylinder among the plurality of cylinders of the multistage compressor. An after-cooler for cooling the boil-off gas, wherein the after-cooler includes a supercritical boil-off gas discharged from the last cylinder and supplied to the high-pressure engine, and discharged from the last cylinder and supplied to the first decompression means. There is provided a boil-off gas reliquefaction system of a ship for cooling any one or more supercritical boil-off gas flows of the supercritical boil-off gas.
바람직하게는, 상기 최후단 실린더와 제1 감압수단을 연결하며, 상기 최후단 실린더를 통과한 초임계 증발가스를 상기 애프터 쿨러의 상류에서 제1 감압수단으로 유입시키는 재액화 라인; 및 상기 애프터 쿨러와 고압 엔진을 연결하는 제1 연료 라인;을 더 포함하며, 상기 애프터 쿨러는 상기 제1 연료 라인을 통해 고압 엔진으로 공급되는 증발가스를 상기 고압 엔진에서 요구하는 온도로 냉각시킨다. Preferably, a reliquefaction line connecting the last cylinder and the first decompression means, and flowing the supercritical boil-off gas passing through the last cylinder into the first decompression means from the upstream of the aftercooler; And a first fuel line connecting the aftercooler and the high-pressure engine, wherein the after-cooler cools the boil-off gas supplied to the high-pressure engine through the first fuel line to a temperature required by the high-pressure engine.
바람직하게는, 상기 애프터 쿨러는 다단 애프터 쿨러로서, 직렬로 구비되는 2개 이상의 애프터 쿨러를 포함하고, 상기 2개 이상의 애프터 쿨러는, 상기 제1 감압수단에 의해 감압되면서 낮아지는 증발가스의 온도를 상기 제1 압력에서 상기 윤활유가 액체 상태가 되는 범위 내의 온도로 냉각시키는 전단 애프터 쿨러; 및 상기 전단 애프터 쿨러에서 냉각된 증발가스를 상기 고압 엔진에서 요구하는 온도까지 냉각시키는 후단 애프터 쿨러;를 포함하며, 상기 전단 애프터 쿨러와 상기 제1 감압수단을 연결하며, 상기 전단 애프터 쿨러를 통과한 초임계 증발가스를 상기 후단 애프터 쿨러의 상류에서 제1 감압수단으로 유입시키는 재액화 라인;을 더 포함한다.Preferably, the aftercooler is a multi-stage aftercooler, and includes two or more aftercoolers provided in series, and the two or more aftercoolers reduce the temperature of the boil-off gas while being depressurized by the first decompression means. A front end after-cooler cooling the lubricating oil to a temperature within a range in which the lubricating oil becomes a liquid state at the first pressure; And a rear-end after-cooler for cooling the boil-off gas cooled in the front-end after-cooler to a temperature required by the high-pressure engine, and connecting the front-end after-cooler and the first decompression means, and passing through the front-end after-cooler. And a re-liquefaction line for introducing supercritical boil-off gas into the first decompression means from the upstream of the after-cooler of the rear stage.
바람직하게는, 상기 애프터 쿨러의 냉각 부하는 고정값이고, 상기 전단 애프터 쿨러에서 냉각되는 증발가스의 온도가 상기 제1 압력에서 상기 윤활유가 액체 상태가 되는 범위 내의 온도가 되도록 상기 전단 애프터 쿨러와 후단 애프터 쿨러의 냉각 부하를 분배하여 각각 할당하는 제어부;를 포함한다.Preferably, the cooling load of the aftercooler is a fixed value, and the front aftercooler and the rear end so that the temperature of the boil-off gas cooled in the front aftercooler is within a range at which the lubricating oil is in a liquid state at the first pressure. It includes; a control unit for distributing and allocating the cooling load of the aftercooler, respectively.
바람직하게는, 상기 열교환기에서 냉각된 증발가스를 상기 액화가스 저장탱크의 허용 압력까지 감압시키는 제2 감압수단;을 더 포함한다. Preferably, a second decompression means for reducing the boil-off gas cooled in the heat exchanger to an allowable pressure of the liquefied gas storage tank; further comprises.
바람직하게는, 상기 제2 감압수단에 의해 감압된 증발가스를 기액분리하여, 액체 상태의 재액화 증발가스는 상기 액화가스 저장탱크로 공급하고, 기체 상태의 증발가스는 상기 열교환기로 이송되는 압축 전 증발가스 흐름에 합류시키는 기액분리기;를 더 포함한다. Preferably, by gas-liquid separation of the boil-off gas depressurized by the second decompression means, the liquid re-liquefied boil-off gas is supplied to the liquefied gas storage tank, and the gaseous boil-off gas is transferred to the heat exchanger before compression. It further comprises a; gas-liquid separator for joining the boil-off gas flow.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 액화가스 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 적어도 하나 이상의 급유 윤활 방식의 실린더를 포함하는 다수개의 실린더와 상기 각 실린더로부터 배출되는 압축 증발가스를 냉각시키는 다수개의 인터쿨러를 포함하는 다단압축기를 이용하여 고압 엔진에서 요구하는 압력인 초임계 압력 이상으로 압축하는 초임계 압축 단계; 상기 초임계 압축 단계에서 압축된 초임계 증발가스를, 윤활유가 액화되는 압력 이하인 조건과 상기 증발가스의 임계 압력 미만인 조건 중 어느 하나 이상을 충족하는 제1 압력으로 감압시켜 상기 초임계 증발가스에 섞여 있는 윤활유를 액체 상태로 상변화시키는 제1 감압 단계; 상기 제1 감압 단계에서 감압된 증발가스에 액체 상태로 섞여 있는 윤활유를 걸러내는 액체 오일 필터링 단계; 및 상기 액체 오일 필터링 단계에서 윤활유가 걸러진 증발가스를 상기 다단압축기에서 압축되기 전의 압축 전 증발가스와의 열교환에 의해 상기 증발가스의 액화 온도 이하로 냉각시키는 냉각 단계;를 포함하고, 상기 초임계 압축 단계는, 상기 다수개의 실린더 중에서 최후단 실린더로부터 상기 고압 엔진으로 공급할 초임계 증발가스와 상기 다수개의 실린더 중에서 최후단 실린더로부터 제1 감압 단계로 공급할 초임계 증발가스 중 어느 하나 이상의 흐름을 냉각시키는 온도 조절 단계;를 포함하는, 선박의 증발가스 재액화 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention for achieving the above object, a plurality of cylinders including at least one lubrication type cylinder for boil-off gas discharged from the liquefied gas storage tank and compressed boil-off gas discharged from each of the cylinders A supercritical compression step of compressing above a supercritical pressure, which is a pressure required by a high-pressure engine, using a multistage compressor including a plurality of intercoolers to cool it; The supercritical boil-off gas compressed in the supercritical compression step is reduced to a first pressure that satisfies any one or more of a condition that is less than a pressure at which the lubricating oil is liquefied and a condition that is less than the critical pressure of the boil-off gas, and is mixed with the supercritical boil-off gas. A first depressurization step of phase-changing the existing lubricating oil into a liquid state; A liquid oil filtering step of filtering the lubricating oil mixed in a liquid state with the boil-off gas reduced in the first decompression step; And a cooling step of cooling the boil-off gas from which the lubricating oil is filtered in the liquid oil filtering step to the liquefaction temperature of the boil-off gas or lower by heat exchange with the boil-off gas before compression in the multi-stage compressor. The step is a temperature for cooling any one or more of the supercritical boil-off gas to be supplied from the last cylinder to the high-pressure engine among the plurality of cylinders and the supercritical boil-off gas to be supplied to the first decompression step from the last cylinder among the plurality of cylinders. A method of reliquefaction of boil-off gas of a ship is provided, including;
바람직하게는, 상기 온도 조절 단계는, 상기 제1 감압 단계로 공급할 초임계 증발가스는 냉각시키지 않고 제1 감압 단계로 공급하며, 상기 고압 엔진으로 공급할 초임계 증발가스는 냉각시켜 고압 엔진으로 공급하는 가스 연료 냉각 단계;를 포함할 수 있다.Preferably, in the temperature control step, the supercritical boil-off gas to be supplied to the first decompression stage is supplied to the first decompression stage without cooling, and the supercritical boil-off gas to be supplied to the high-pressure engine is cooled and supplied to the high-pressure engine. Gas fuel cooling step; may include.
바람직하게는, 상기 온도 조절 단계는, 상기 최후단 실린더로부터 배출되는 초임계 증발가스를 상기 제1 감압 단계에서 요구하는 온도까지 냉각시키는 제1 냉각 단계; 및 상기 제1 냉각 단계에서 냉각된 초임계 증발가스를 상기 고압 엔진에서 요구하는 온도까지 냉각시키는 제2 냉각 단계;를 포함하고, 상기 제1 감압 단계에서 요구하는 온도는 상기 고압 엔진에서 요구하는 온도보다 높은 온도일 수 있다.Preferably, the temperature control step includes: a first cooling step of cooling the supercritical boil-off gas discharged from the last cylinder to a temperature required in the first decompression step; And a second cooling step of cooling the supercritical boil-off gas cooled in the first cooling step to a temperature required by the high-pressure engine, wherein the temperature required in the first depressurization step is a temperature required by the high-pressure engine. It can be a higher temperature.
바람직하게는, 상기 온도 조절 단계의 전체 냉각 부하는 고정된 값이고, 상기 온도 조절 단계의 전체 냉각 부하 중에서, 상기 제1 냉각 단계에 할당할 냉각 부하와 상기 제2 냉각 단계에 할당할 냉각 부하를 각 단계에 분배하는 부하 할당 단계;를 더 포함할 수 있다. Preferably, the total cooling load in the temperature adjustment step is a fixed value, and among the total cooling loads in the temperature adjustment step, a cooling load to be allocated to the first cooling step and a cooling load to be allocated to the second cooling step are selected. A load allocation step of distributing to each step; may further include.
바람직하게는, 상기 냉각 단계에서 냉각된 증발가스를 상기 액화가스 저장탱크의 허용 압력까지 감압시키는 제2 감압 단계;를 더 포함할 수 있다.Preferably, a second decompression step of reducing the boil-off gas cooled in the cooling step to an allowable pressure of the liquefied gas storage tank; may further include.
바람직하게는, 상기 제2 감압 단계에서 감압된 증발가스를 기액분리하여, 액체 상태의 재액화 증발가스는 상기 액화가스 저장탱크로 공급하고, 기체 상태의 증발가스는 상기 냉각 단계로 이송되는 압축 전 증발가스 흐름에 합류시키는 기액 분리 단계;를 더 포함할 수 있다.Preferably, by gas-liquid separation of the boil-off gas depressurized in the second decompression step, the liquid re-liquefied boil-off gas is supplied to the liquefied gas storage tank, and the gaseous boil-off gas is transferred to the cooling step before compression. It may further include a gas-liquid separation step of joining the boil-off gas flow.
본 발명에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템 및 방법은, 초임계 상태의 압축 증발가스에 액체 상태 및 증기 상태로 섞여 있는 윤활유는 물론, 초임계 상태의 증발가스에 용해되어 있는 윤활유까지도 걸러낼 수 있으므로 윤활유를 완전히 제거할 수 있다. The system and method for reliquefaction of boil-off gas of a ship according to the present invention can filter not only lubricating oil mixed in a liquid state and a vapor state in a compressed boil-off gas in a supercritical state, but also lubricating oil dissolved in the boil-off gas in a supercritical state. Therefore, the lubricant can be completely removed.
또한, 압축 증발가스에 섞여 있는 윤활유를 완전히 제거함으로써 윤활유로 인한 유로 막힘이나 유량 불균형 현상 등에 의한 열교환 성능 저하 문제 및 액화가스 저장탱크의 오염 문제도 해결할 수 있다.In addition, by completely removing the lubricating oil mixed in the compressed boil-off gas, it is possible to solve the problem of deterioration of heat exchange performance and contamination of the liquefied gas storage tank due to clogging of the flow path due to the lubricating oil or flow imbalance.
또한, 최소한의 개수로 오일필터를 설치하므로 자재비를 절감할 수 있다. In addition, it is possible to reduce material cost because oil filters are installed in a minimum number.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 4는 종래 기술에 따른 선박의 부분 재액화 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 방법에 있어서, 메탄과 윤활유의 상평형선을 중첩하여 도시함으로써, 메탄의 거동에 따른 윤활유의 상변화를 나타낸 P-T 선도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 방법에 있어서, 메탄과 윤활유의 상평형선을 중첩하여 도시함으로써, 메탄의 거동에 따른 윤활유의 상변화를 나타낸 P-T 선도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 방법에 있어서, 메탄과 윤활유의 상평형선을 중첩하여 도시함으로써, 메탄의 거동에 따른 윤활유의 상변화를 나타낸 P-T 선도이다.
도 8은 종래 기술에 따른 선박의 부분 재액화 방법에 있어서, 메탄과 윤활유의 상평형선을 중첩하여 도시함으로써, 메탄의 거동에 따른 윤활유의 상변화를 나타낸 P-T 선도이다.
도 5 내지 8에서 메탄의 상평형선은 일반 실선으로 나타내었고, 윤활유의 상평형선은 굵은 실선으로 나타내었다. 1 is a schematic diagram of a system for reliquefaction of boil-off gas of a ship according to a first embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of a system for reliquefaction of boil-off gas of a ship according to a second embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram of a system for reliquefaction of boil-off gas of a ship according to a third embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram of a partial reliquefaction system of a ship according to the prior art.
FIG. 5 is a PT diagram showing the phase change of lubricating oil according to the behavior of methane by overlapping the phase equilibrium line of methane and lubricating oil in the method for reliquefaction of boil-off gas of a ship according to the first embodiment of the present invention.
6 is a PT diagram showing a phase change of lubricating oil according to the behavior of methane by overlapping phase equilibrium lines of methane and lubricating oil in the method for reliquefaction of boil-off gas of a ship according to the second embodiment of the present invention.
7 is a PT diagram showing a phase change of lubricating oil according to the behavior of methane by overlapping phase equilibrium lines of methane and lubricating oil in the method for reliquefaction of boil-off gas of a ship according to the third embodiment of the present invention.
8 is a PT diagram showing a phase change of lubricating oil according to the behavior of methane by overlapping the phase equilibrium line of methane and lubricating oil in the method of partial reliquefaction of a ship according to the prior art.
In Figures 5 to 8, the phase equilibrium line of methane is represented by a normal solid line, and the phase equilibrium line of the lubricating oil is represented by a thick solid line.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시예에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the operational advantages of the present invention and objects achieved by the embodiments of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the configuration and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, in adding reference numerals to elements of each drawing, it should be noted that only the same elements are marked with the same numerals as possible, even if they are indicated on different drawings. In addition, the following examples may be modified in various different forms, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
후술하는 본 발명의 실시예에서 액화가스는, 다양한 액화가스(Liquefied Gas)에 적용될 수 있으며, 예를 들어, LNG(Liquefied Natural Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같은 액화 석유화학 가스일 수 있다. 또는, 액화 이산화탄소, 액화 수소, 액화 암모니아 등의 액체 가스일 수도 있다. 다만, 후술하는 실시예에서는 대표적인 액화가스인 LNG가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.In the embodiment of the present invention described later, the liquefied gas may be applied to various liquefied gases, for example, LNG (Liquefied Natural Gas), LEG (Liquefied Ethane Gas), LPG (Liquefied Petroleum Gas), and liquefied It may be a liquefied petrochemical gas such as liquefied ethylene gas and liquefied propylene gas. Alternatively, it may be a liquid gas such as liquefied carbon dioxide, liquefied hydrogen, or liquefied ammonia. However, in the embodiments to be described later, it will be described as an example that LNG, which is a representative liquefied gas, is applied.
LNG는 메탄을 주성분으로 하며, 에탄, 프로판, 부탄 등을 포함하고, 그 조성은 생산지에 따라 달라질 수 있다. LNG is mainly composed of methane, and includes ethane, propane, butane, and the like, and its composition may vary depending on the production site.
또한, 후술하는 본 발명의 일 실시예에서 액화가스 및 액화가스의 증발가스는 엔진, 특히 선박의 엔진의 연료로 사용할 수 있다. In addition, in an embodiment of the present invention to be described later, the liquefied gas and the boil-off gas of the liquefied gas may be used as fuel for an engine, particularly an engine of a ship.
또한, 후술하는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 처리 시스템 및 방법은, 선박에 적용되는 것을 예로 들어 설명하지만, 육상에서 적용될 수도 있다. In addition, the boil-off gas treatment system and method according to an embodiment of the present invention to be described later will be described as an example applied to a ship, but may be applied on land.
또한, 후술하는 실시예에서 선박은 액화천연가스를 화물로서 운반하는 액화천연가스 운반선(LNG Carrier)의 경우를 예로 들어 설명하지만, 본 발명은 액화천연가스를 저장하는 저장탱크를 갖춘 LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit), LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading), LNG RV(Regasification Vessel) 등 액화가스 저장탱크가 마련되고 액화가스를 연료로써 공급받는 엔진이 적용되고 증발가스를 처리하기 위한 수단으로서 증발가스를 재액화시키기 위한 재액화 장치가 구비되는 모든 선박에 적용할 수 있다.In addition, in the embodiments to be described later, the ship is described by taking the case of a liquefied natural gas carrier (LNG Carrier) that transports liquefied natural gas as a cargo, but the present invention is an LNG FSRU (Floating FSRU) equipped with a storage tank for storing liquefied natural gas. Storage Regasification Unit), LNG FPSO (Floating Production Storage Offloading), LNG RV (Regasification Vessel), and other liquefied gas storage tanks are provided. Applicable to all ships equipped with a reliquefaction device for reliquefaction.
따라서, 본 발명은 액화천연가스를 연료로써 공급받는 엔진이 마련되고 엔진에 의해 추진력을 갖거나 엔진을 구동하여 전력을 생산하여 사용할 수 있는 모든 선박에 적용할 수 있다. Accordingly, the present invention can be applied to all ships in which an engine receiving liquefied natural gas as a fuel is provided and capable of generating and using electric power by having a propulsive force by the engine or by driving the engine.
또한, 후술하는 본 발명의 일 실시예에서 엔진은, 고압 엔진, 중압 엔진 및 저압 엔진 중 어느 둘 이상을 포함할 수 있다. 고압 엔진은 약 100 bar 내지 400 bar, 또는 약 150 bar 이상, 바람직하게는 약 300 bar의 가스 연료를 사용하는 엔진, 예를 들어 ME-GI 엔진인 것을 예로 들어 설명한다. 또한, 중압 엔진은 약 10 bar 내지 20 bar, 바람직하게는 약 16 bar의 가스 연료를 사용하는 엔진, 예를 들어 X-DF 엔진일 수 있으며, 저압 엔진은 약 5 bar 내지 10 bar, 바람직하게는 약 6.5 bar의 가스 연료를 사용하는 엔진, 예를 들어 DF 엔진이나 DFDG 엔진, 또는 DFGE 엔진 등일 수 있다. In addition, in an embodiment of the present invention to be described later, the engine may include any two or more of a high pressure engine, a medium pressure engine, and a low pressure engine. The high-pressure engine will be described as an example of an engine using gaseous fuel of about 100 bar to 400 bar, or about 150 bar or more, preferably about 300 bar, for example a ME-GI engine. Further, the medium pressure engine may be an engine using gaseous fuel of about 10 bar to 20 bar, preferably about 16 bar, for example an X-DF engine, and the low pressure engine is about 5 bar to 10 bar, preferably It may be an engine that uses about 6.5 bar of gaseous fuel, for example a DF engine or a DFDG engine, or a DFGE engine.
후술하는 본 발명의 일 실시예에서는 고압 엔진과 저압 엔진, 즉 ME-GI 엔진과 DFDE를 포함하는 것을 예로 들어 설명하기로 한다. In an embodiment of the present invention to be described later, a high-pressure engine and a low-pressure engine, that is, including a ME-GI engine and a DFDE will be described as an example.
먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템 및 방법을 설명하기로 한다. First, referring to FIG. 1, a system and method for re-liquefying boil-off gas of a ship according to a first embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템은, LNG를 저장하는 LNG 저장탱크(100); LNG 저장탱크(100)로부터 증발가스 라인(BL)을 따라 이송되는 증발가스를 증발가스의 초임계 압력 이상의 고압으로 압축시키는 다단압축기(300); 다단압축기(300)에 의해 압축된 고압 증발가스 중에서 엔진으로 공급하고 남은 나머지 증발가스를 증발가스의 초임계 압력 미만 및/또는 윤활유가 액체 상태로 상변화되는 압력 이하인 제1 압력으로 감압시키는 제1 감압수단(400); 제1 감압수단(400)에 의해 제1 압력(P1)으로 감압된 1차 감압 증발가스에 섞여 있는 액체 상태의 윤활유를 걸러내는 오일 필터(500); 오일 필터(500)에서 윤활유가 걸러진 1차 감압 증발가스를, 증발가스 라인(BL)을 따라 다단압축기(300)로 이송되는 압축 전 증발가스와의 열교환에 의해 냉각시키는 열교환기(200); 열교환기(200)에서 냉각된 냉각 증발가스를 LNG 저장탱크(100)의 허용 압력 이하인 제2 압력(P2)으로 감압시키는 제2 감압수단(600); 및 제2 감압수단(600)에 의해 재액화된 증발가스를 기액분리하여 기체 상이 분리된 액체 상태의 재액화 증발가스가 LNG 저장탱크(100)로 회수되도록 하는 기액분리기(700);를 포함한다. A system for reliquefaction of boil-off gas of a ship according to a first embodiment of the present invention includes an
본 실시예의 LNG 저장탱크(100)에는 LNG가 약 1 bar, -162℃로 저장되어 있을 수 있다. LNG 저장탱크(100)에서 LNG가 자연기화하여 생성된 증발가스(BOG; BOil-Off Gas)는 LNG 저장탱크(100)로부터 배출되어 증발가스 라인(BL)을 따라 이송되며 연료 라인(FL1, FL2)을 따라 이송되어 엔진의 연료로 사용되거나, 재액화 라인(RL)을 따라 이송되면서 재액화되어 LNG 저장탱크(100)로 다시 회수되는 등 효율적으로 처리된다. In the
증발가스 라인(BL)은, LNG 저장탱크(100)와 열교환기(200) 및 열교환기(200)와 다단압축기(300)를 연결하고, LNG 저장탱크(100)로부터 배출된 증발가스는 증발가스 라인(BL)을 따라 이송되며, 열교환기(200)에서 냉열이 회수된 후 다단압축기(300)로 이송된다.The boil-off gas line BL connects the
다단압축기(300)는 다수개의 실린더와 다수개의 인터쿨러(inter-cooler)를 포함하여 여러 단계에 걸쳐 증발가스를 초임계 압력 이상으로 압축시킬 수 있다. The
본 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 다단압축기(300)가 5개의 실린더와 5개의 인터쿨러를 포함하여 최소 1단계부터 5단계에 걸쳐 증발가스를 압축시킬 수 있는 5단 압축기가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the
다단압축기(300)의 다수개의 실린더 중 후단의 실린더는 적어도 하나 이상이 급유 윤활 방식의 실린더를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 후단의 3개의 실린더가 급유 윤활 방식의 실린더이고, 전단의 2개의 실린더는 무급유 윤활 방식의 실린더인 것을 예로 들어 설명한다. 따라서, 전단의 2개의 실린더만을 이용하여 2단계에 걸쳐 압축된 저압의 증발가스에는 윤활유가 섞여 있지 않지만, 전단의 2개의 실린더와 후단의 3개의 실린더를 모두 이용하여 5단계에 걸쳐 압축된 고압의 증발가스에는 윤활유가 섞여있을 수 있다.Of the plurality of cylinders of the
본 실시예의 다단압축기(300)의 전단의 2개의 무급유 윤활 방식의 실린더를 이용하여 2단계에 걸쳐 압축된 저압 증발가스의 압력은, 저압 엔진, 즉 본 실시예에서 DFDE에서 요구하는 가스 연료의 압력, 즉 약 5 bar 내지 10 bar, 또는 약 6.5 bar일 수 있다. The pressure of the low-pressure boil-off gas compressed in two stages by using two cylinders of an oil-free lubrication system at the front end of the
또한, 본 실시예의 다단압축기(300)의 전단의 2개의 무급유 윤활 방식의 실린더와 후단의 3개의 급유 윤활 방식의 실린더를 모두 이용하여 5단계에 걸쳐 압축된 고압 증발가스의 압력은 증발가스의 주성분인 메탄의 초임계 압력 이상일 수 있다. 그리고 다단압축기(300)에서 5단계에 걸쳐 압축된 증발가스의 압력은 고압 엔진, 즉 본 실시예에서 ME-GI 엔진에서 요구하는 가스 연료의 압력인 약 150 bar 이상, 또는 약 100 bar 내지 400 bar, 또는 약 300 bar일 수 있다. In addition, the pressure of the high-pressure boil-off gas compressed over five steps using both cylinders of the front end of the
본 실시예에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 다단압축기(300)의 일부 실린더, 즉, 본 실시예에서 2개의 무급유 윤활 방식의 실린더를 이용하여 2단계에 걸쳐 압축된 저압 증발가스 중에서, 저압 엔진에서 요구하는 가스 연료량만큼의 저압 증발가스를, 증발가스 라인(BL)으로부터 제2 연료라인(FL2)으로 분기시켜, 저압 엔진의 가스 연료로 공급할 수 있다. According to the present embodiment, as shown in FIG. 1, among the low-pressure boil-off gas compressed over two stages by using some cylinders of the
제2 연료라인(FL2)은 다단압축기(300)의 2번째 실린더의 하류에서 증발가스 라인(BL)으로부터 분기되어 저압 엔진으로 연결된다. The second fuel line FL2 is branched from the boil-off gas line BL at the downstream of the second cylinder of the
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 다단압축기(300)의 5개의 실린더를 모두 이용하여 5단계에 걸쳐 압축된 고압 증발가스 중에서 고압 엔진에서 요구하는 가스 연료량만큼의 고압 증발가스는, 제1 연료 라인(FL1)을 통하여 고압 엔진의 가스 연료로 공급된다. In addition, as shown in FIG. 1, among the high-pressure boil-off gas compressed over five steps using all five cylinders of the
제1 연료 라인(FL1)은 다단압축기(300)와 고압 엔진을 연결한다. The first fuel line FL1 connects the
다단압축기(300)의 5개의 실린더를 모두 이용하여 5단계에 걸쳐 압축된 고압 증발가스 중에서 고압 엔진에서 요구하는 가스 연료량을 제외한 나머지 고압 증발가스는 재액화 라인(RL)으로 분기시켜, 재액화시키고 LNG 저장탱크(100)로 회수할 수 있다. 재액화 라인(RL)은 제1 연료 라인(FL1)으로부터 분기되며 증발가스가 제1 감압수단(400), 오일 필터(500), 열교환기(200), 제2 감압수단(600) 및 기액분리기(700)를 거쳐 LNG 저장탱크(100)로 회수되도록 연결된다. Among the high-pressure boil-off gas compressed over five stages by using all five cylinders of the
본 실시예의 열교환기(200)는 마이크로 채널형 유로를 가지며, 극저온의 증발가스와 고압의 증발가스를 열교환 시키기에 적합한 열교환기, 예를 들어 PCHE(Printed Circuit Heat Exchanger) 타입의 열교환기일 수 있다.The
재액화 라인(RL)은 다단압축기(300)의 제5단 실린더 후단에 설치된 제5단 인터쿨러의 후단에서 제1 연료 라인(FL1)으로부터 분기되며, 따라서, 다단압축기(300)의 제5단 실린더에서 압축되고 제5단 인터쿨러에서 냉각된 후의 초임계 증발가스가 재액화 라인(RL)으로 분기된다. The reliquefaction line RL is branched from the first fuel line FL1 at the rear end of the fifth stage intercooler installed at the rear end of the fifth stage cylinder of the
다단압축기(300)로부터 재액화 라인(RL)으로 유입된 고압 증발가스의 압력은 초임계 압력 이상이며, 다단압축기(300)의 급유 윤활 방식의 실린더에 의해 압축된 증발가스이므로, 윤활유가 섞여 있다.The pressure of the high-pressure boil-off gas introduced from the
윤활유에 의한 열교환기의 막힘 현상을 해결하기 위하여, 열교환기(200)의 상류에 오일 필터나 오일 제거기를 설치하는 방안이 제안된 바 있다. 그러나 오일 필터나 오일 제거기를 설치하여 고압 증발가스가 PCHE 타입의 열교환기(200)로 유입되기 전에 고압 증발가스에 섞여 있는 윤활유가 걸러지도록 하더라도, 윤활유가 완전히 제거되지 않아 여전히 열교환기의 유로 막힘 현상은 개선되지 않고 있다. In order to solve the clogging of the heat exchanger due to lubricating oil, a method of installing an oil filter or an oil remover upstream of the
본 발명의 발명자들은, 이러한 문제점이 다단압축기(300)로부터 열교환기(200)로 유입되는 고압 증발가스와 윤활유의 상태(phase)에 따라 발생한다는 점을 발견하였다.The inventors of the present invention have found that this problem occurs depending on the phase of the high-pressure boil-off gas and lubricating oil flowing from the
증발가스의 주성분인 메탄(methane, CH4)은, 임계압력(순수 메탄의 경우 약 47 bar) 이하에서는 잠열구간이 존재한다. 잠열구간은, 열류량의 변화에도 온도 변화가 없는 직선 구간을 의미하는데, 잠열구간에서는 온도가 낮아져도 재액화가 되지 않으므로, 재액화되는 증발가스의 온도 변화의 범위가 잠열구간을 포함하면 재액화량 및 재액화효율이 크게 낮아지게 된다. 메탄의 특성상 초임계 유체 상태에서는 잠열 구간이 나타나지 않으므로, 증발가스가 초임계 유체 상태에서 재액화되도록 하는 것이 재액화효율 및 재액화량 측면에서 바람직하다. Methane (methane, CH 4 ), the main component of the boil-off gas, has a latent heat section below the critical pressure (about 47 bar in the case of pure methane). The latent heat section refers to a straight section where there is no change in temperature even with a change in the amount of heat flow.In the latent heat section, reliquefaction is not possible even when the temperature decreases. The reliquefaction efficiency is greatly reduced. Since the latent heat section does not appear in the supercritical fluid state due to the characteristics of methane, it is preferable in terms of reliquefaction efficiency and reliquefaction amount to reliquefy the boil-off gas in the supercritical fluid state.
따라서, 재액화량을 많게 하기 위해서는 증발가스가 고압일수록 유리한 것이다. 다단압축기(300)에서 5단계에 걸쳐 압축된 고압 증발가스의 압력은 약 150 bar 이상, 또는 약 100 bar 내지 400 bar, 바람직하게는 약 300 bar로서, 도 5의 상평형도에 도시된 초임계 상태 영역인 제1 지점('1'로 표시됨.)에 있다. Therefore, in order to increase the amount of reliquefaction, the higher the evaporation gas is, the more advantageous it is. The pressure of the high-pressure boil-off gas compressed through five steps in the
즉, 다단압축기(300)에서 압축된 초임계 증발가스는 도 5의 P-T 선도 상의 초임계 영역(제1 지점)에 있다. 이때, 다단압축기(300)로부터 배출된 초임계 증발가스에 섞여있는 윤활유는, 액체 상태, 초임계 상태의 증발가스에 용해되어 있는 상태, 다단압축기(300)에서 마찰열로 인해 일부 증기압 이상에서 무조건 발생하는 증기 상태(vaporized)로 존재한다.That is, the supercritical boil-off gas compressed by the
다단압축기(300)로부터 배출된 초임계 증발가스에 섞여 있는 액체 상태의 윤활유는, 매우 작은 액적으로 존재하여 상대적으로 오일 필터로 제거하기가 용이하다. 그러나, 본 발명의 발명자들은, 오일 필터나 오일 분리기에 의해 액체 상태의 윤활유는 잘 걸러지지만 증기(vapor) 상태의 윤활유와 초임계 상태의 증발가스에 용해되어 있는 윤활유는 걸러지지 않고 잔존하게 된다는 점을 발견하였다. The liquid lubricating oil mixed in the supercritical boil-off gas discharged from the
도 4에 도시된 기존의 재액화 시스템에서는, 다단압축기(C)로부터 배출된 초임계 상태의 증발가스에 섞여 있는 윤활유를 제거하기 위하여, 1개의 오일 분리기(OS)와, 2 ~ 3개의 코얼레서(coalesce) 타입의 오일 필터(OF)와, 1 ~ 2개의 흡착 필터(cryogenic filter)(CF) 등 여러 개의 윤활유 제거 필터를 설치하였지만, 이는 액체 상태의 윤활유 성분만을 걸러(filtering)낼 수 있으며, 초임계 상태의 증발가스에 섞여 있는 증기 상태의 윤활유와, 용해되어 있는 윤활유는 현실적으로 걸러낼 수 없으므로 LNG 저장탱크(T)로 윤활유가 그대로 포집된다. In the existing reliquefaction system shown in FIG. 4, in order to remove the lubricating oil mixed in the supercritical evaporation gas discharged from the multistage compressor (C), one oil separator (OS) and two to three coarles. Although several lubricating oil removal filters were installed, such as a coalesce type oil filter (OF) and one or two cryogenic filters (CF), it can filter only liquid lubricating oil components. In reality, the lubricating oil in the vapor state mixed with the evaporation gas in the supercritical state and the dissolved lubricating oil cannot be filtered out realistically, so the lubricating oil is collected as it is in the LNG storage tank (T).
이를 해결하고자 본 발명에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 다단압축기(300)로부터 재액화 라인(RL)으로 유입된, 윤활유가 섞여 있는 증발가스의 압력을, 초임계 상태의 증발가스에 용해되어 있는 윤활유와 증기 상태의 윤활유가 액체 상태로 상변화되는 압력 이하, 즉 제1 압력(P1) 이하로 감압시키는 제1 감압수단(400) 및 제1 감압수단(400)과 열교환기(200) 사이에 설치되며, 제1 감압수단(400)에 의해 감압되면서 증발가스에 모두 액상으로 섞여있는 윤활유를 거르는 오일 필터(500)를 더 포함한다. To solve this, in the present invention, as shown in FIG. 1, the pressure of the boil-off gas mixed with the lubricating oil, introduced into the reliquefaction line RL from the
즉, 재액화시킬 고압 증발가스를 제1 감압수단(400)을 이용하여 감압시켜 증발가스에 섞여있는 윤활유가 초임계 영역을 빠르게 벗어나도록 하고 모두 액체 상태로 상변화시킨 후, 액체 상태의 윤활유를 걸러내기에 적합한 오일 필터(500)를 이용하여 액체 상태의 윤활유를 걸러내고, 윤활유가 걸러진 증발가스를 열교환기(200)로 공급하여 냉각시킨다. That is, the high-pressure boil-off gas to be reliquefied is depressurized using the first decompression means 400 so that the lubricating oil mixed in the boil-off gas quickly leaves the supercritical region, and all phases are changed to a liquid state, and then the liquid lubricating oil is The liquid lubricating oil is filtered using an
이때 오일 필터(500)는 증발가스에 윤활유가 모두 액상으로 섞여 있는 상태에서 윤활유를 걸러내므로 최소한의 개수만으로도 윤활유를 증발가스로부터 완전히 걸러낼 수 있다.At this time, since the
제1 감압수단(400)은 줄-톰슨 밸브와 같은 팽창 밸브일 수도 있고, 팽창기일 수도 있다. 본 실시예에서 제1 감압수단(400)은 줄-톰슨 밸브인 것을 예로 들어 설명하기로 한다. The first pressure reducing means 400 may be an expansion valve such as a Joule-Thomson valve, or may be an expander. In this embodiment, the first pressure reducing means 400 will be described as an example that is a Joule-Thomson valve.
도 5를 참조하면, 제1 감압수단(400)에 의해 감압된 증발가스는 제2 지점, 즉 윤활유의 액상 영역까지 압력이 낮아지게 된다. 제1 감압수단(400)에 의해 제1 압력으로 증발가스의 압력이 낮아지면, 윤활유는 액상 영역에 있게 되므로, 초임계 증발가스에 섞여 있던 기체 상태의 윤활유와, 초임계 증발가스에 용해되어 있던 윤활유는 모두 액체 상태로 상변화한다. Referring to FIG. 5, the pressure of the boil-off gas reduced by the first decompression means 400 is lowered to a second point, that is, a liquid region of the lubricating oil. When the pressure of the boil-off gas is lowered to the first pressure by the first decompression means 400, the lubricating oil is in the liquid region, so that the gaseous lubricating oil mixed with the supercritical boil-off gas and the supercritical boil-off gas are dissolved. All of the lubricants change phase to liquid state.
단, 제1 감압수단(400)에 의해 초임계 증발가스(메탄)는 급격히 압력과 온도가 낮아지며, 초임계 영역을 벗어나 기상 영역에 있게 되므로 기체 상태로 상변화할 수 있다. 즉, 가스 상태의 메탄에 윤활유가 액체 상태로 존재하고, 액적을 분리할 수 있는 오일 필터(500)로 윤활유를 분리해낼 수 있다. However, the supercritical boil-off gas (methane) rapidly decreases in pressure and temperature by the first decompression means 400, and is in the gas phase region out of the supercritical region, so that the phase can be changed into a gaseous state. That is, the lubricating oil exists in a liquid state in gaseous methane, and the lubricating oil may be separated by the
다단압축기(300)에 의해 압축된 초임계 상태의 증발가스(도 5의 제1 지점) 중 재액화시킬 증발가스는 제1 감압수단(400)에 의해 제1 압력까지 감압되어(도 5의 제2 지점), 증발가스에 섞여 있던 윤활유가 모두 액체 상태로 상변화되고, 액적을 거르는 오일 필터(500)에 의해 윤활유가 모두 걸러진 후, 열교환기(200)로 공급된다. Of the supercritical boil-off gas compressed by the multi-stage compressor 300 (the first point in FIG. 5), the boil-off gas to be reliquefied is reduced to a first pressure by the first decompression means 400 (the first point in FIG. 5). 2), all of the lubricating oil mixed in the boil-off gas is phase-changed to a liquid state, and all of the lubricating oil is filtered by the
윤활유가 걸러진 고압 증발가스는, 열교환기(200)에서 압축 전 증발가스와 열교환하여 냉각된다. 열교환기(200)에서 고압 증발가스는 메탄의 액화 온도 이하(도 5의 제3 지점)로 온도가 낮아질 수 있다. The high-pressure boil-off gas from which the lubricating oil is filtered is cooled by heat exchange with the boil-off gas before compression in the heat exchanger (200). In the
열교환기(200)에서 열교환에 의해 액화된 증발가스는 제2 감압수단(600)에 의해 제2 압력(P2)까지 감압된다. The boil-off gas liquefied by heat exchange in the
제2 감압수단(600)은 줄-톰슨 밸브와 같은 팽창밸브일 수 있고 팽창기일 수도 있다. 본 실시예에서는 제2 감압수단(600)이 줄-톰슨 밸브인 것을 예로 들어 설명한다.The second pressure reducing means 600 may be an expansion valve such as a Joule-Thomson valve, or may be an expander. In this embodiment, the second pressure reducing means 600 will be described as an example that the Joule-Thomson valve.
제2 감압수단(600)은 열교환기(200)에서 냉각된 증발가스를 제2 압력까지 감압시키는데, 제2 압력은, LNG 저장탱크(100)의 허용 압력 이하(도 5의 제4 지점)일 수 있다. 즉, 본 실시예에서 LNG 저장탱크(100)에는 LNG가 약 1 bar의 압력으로 저장되어 있고, LNG 저장탱크(100)는 일반적으로 약간의 압력 상승을 허용하므로, 제2 압력은 약 1 bar 내지 1.5 bar일 수 있다. The second decompression means 600 decompresses the boil-off gas cooled in the
증발가스는 제2 감압수단(600)에 의해 제2 압력까지 감압되면서 플래시 가스 등이 생성될 수 있다. As the boil-off gas is reduced to a second pressure by the second decompression means 600, flash gas or the like may be generated.
제2 감압수단(600)에 의해 감압된 증발가스는 기액분리기(700)에서 기액분리되어, 액체 상태의 재액화 증발가스는 재액화 라인(RL)을 따라 LNG 저장탱크(100)로 회수된다. 또한, 기액분리기(700)에서 기액분리된 기체 상태의 증발가스는 기체 회수라인(GL)을 따라 열교환기(200)로 공급되는 압축 전 증발가스 흐름에 합류될 수 있다.The boil-off gas depressurized by the second decompression means 600 is gas-liquid separated by the gas-
기체 회수라인(GL)은 기액분리기(700)와 증발가스 라인(BL)을 연결하며, 열교환기(200)의 상류에서 증발가스 라인(BL)에 합류된다. The gas recovery line GL connects the gas-
다단압축기(300)의 급유 윤활 방식의 실린더에 사용되는 윤활유는 공급업체별로 성분이 조금씩 다르기 때문에 윤활유의 어는점(freezing point)도 약 -60℃ 내지 -20℃로 다양하다. The lubricating oil used in the lubrication type cylinder of the
도 7을 참조하면, 다단압축기(300)에서 압축된 초임계 상태의 증발가스(도 7의 제1''지점)가 제1 감압수단(400)에 의해 증발가스의 초임계 압력 미만인 제1 압력(P1)까지 감압(도 7의 제2'' 지점)되면, 윤활유의 성분에 따라서 윤활유가 고체 상태로 상변화되는 어는점(freezing point) 이하에 도달할 수 있다. 이 경우에는, 윤활유가 고체 상태로 상변화하고, 점도가 높아져 배관에 쌓이게 되는 경우가 발생할 수 있다.Referring to FIG. 7, the supercritical boil-off gas compressed by the multi-stage compressor 300 (
즉, 다단압축기(300)에서 압축된 초임계 증발가스가 제1 감압수단(400)에 의해 감압되면서 제1 압력(P1) 및 제10 온도(T10)까지 낮아지는데, 제1 압력(P1)에서 제10 온도(T10)가 윤활유의 고체 영역에 해당되므로, 윤활유가 고체 상태로 증발가스에 섞여 있는 상태로 오일 필터(500)에 유입되면, 액적 분리 전용의 오일 필터(500)의 성능 저하 문제를 야기하고, 윤활유를 포집하기 매우 어렵게 된다. That is, as the supercritical boil-off gas compressed in the
따라서, 후술하는 제2 실시예 및 제3 실시예는, 제1 감압수단(400)에 의해 감압되면서 낮아지는 증발가스의 압력 및 온도가 윤활유의 고체 영역에 해당하지 않고 액체 영역에 있도록 하는 것을 특징으로 한다. Accordingly, the second and third embodiments to be described later are characterized in that the pressure and temperature of the boil-off gas lowered while being depressurized by the first decompression means 400 do not correspond to the solid region of the lubricating oil, but are in the liquid region. It is done.
먼저, 도 2 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템 및 방법을 설명하기로 한다. First, with reference to FIGS. 2 and 6, a description will be made of a system and method for re-liquefying boil-off gas of a ship according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 제2 실시예는, 제1 실시예의 변형예로서, 재액화 라인(RL)이 제5단 실린더(309)와 제5단 인터쿨러(310) 사이에서 분기되어, 제5단 실린더(309)에서 압축된 고온의 초임계 증발가스는 제5단 인터쿨러(310)로 유입되기 전에 재액화 라인(RL)으로 유입시키고, 고압 엔진으로 공급할 가스 연료는 제1 연료 라인(FL1)을 따라 제5단 인터쿨러(310)에서 냉각시킨 후 고압 엔진의 가스 연료로 공급한다는 점에서 차이점이 있다. 따라서, 제1 실시예와의 차이점을 중점적으로 설명하기로 하며, 동일한 구성에 대해서는 자세한 설명을 생략하기로 한다. 자세한 설명이 생략되더라도 상술한 제1 실시예와 동일하게 적용될 수 있다. The second embodiment of the present invention is a modified example of the first embodiment, wherein the reliquefaction line RL is branched between the
즉, 본 실시예에 따르면, 제1 감압수단(400)에 의해 감압된 증발가스의 압력 및 온도가 윤활유의 어는점 이하가 되지 않고, 전부 액체 상태가 되도록 하기 위하여, 제5단 실린더(309)에 의해 압축된 초임계 증발가스가 제5단 인터쿨러(310) 즉, 애프터 쿨러(310)에서 냉각되기 전에, 재액화 시킬 재액화 대상 증발가스를 애프터 쿨러(310)의 상류에서 분기시켜, 제1 실시예보다 고온에서 초임계 증발가스가 제1 감압수단(400)에 의해 감압되도록 하는 것을 특징으로 한다. That is, according to the present embodiment, in order to ensure that the pressure and temperature of the boil-off gas depressurized by the first decompression means 400 is not lower than the freezing point of the lubricating oil, and is in a liquid state, the
본 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템은, LNG를 저장하는 LNG 저장탱크(100); 및 LNG 저장탱크(100)로부터 증발가스 라인(BL)을 따라 이송되는 증발가스를 증발가스의 초임계 압력 이상의 고압으로 압축시키는 다단압축기(300);를 포함한다. The boil-off gas reliquefaction system of a ship according to this embodiment includes an
여기서, 본 실시예의 다단압축기(300)는 다수개의 실린더 중에서 최후단 실린더(309)에서 압축된 고온의 초임계 증발가스 중 고압 엔진으로 공급할 증발가스를 냉각시키는 애프터 쿨러(310);를 포함한다. Here, the
또한, 본 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템은, 최후단 실린더(309)에서 압축된 고온의 초임계 증발가스 중에서, 애프터 쿨러(310)로 공급된 고압 엔진에서 요구하는 연료 수요량만큼을 제외한 나머지 증발가스를, 증발가스의 초임계 압력 미만 및/또는 윤활유가 액체 상태로 상변화되는 압력 이하인 제1 압력으로 감압시키는 제1 감압수단(400); 및 제1 감압수단(400)에 의해 제1 압력으로 감압되고 제4 온도(T4)로 냉각되면서 잔여 윤활유 성분이 모두 액체 상태로 섞여 있는 증발가스로부터 윤활유를 걸러내는 오일 필터(500); 오일 필터(500)에서 윤활유가 걸러진 증발가스를, 증발가스 라인(BL)을 따라 다단압축기(300)로 이송되는 압축 전 증발가스와의 열교환에 의해 냉각시키는 열교환기(200); 열교환기(200)에서 냉각된 냉각 증발가스를 LNG 저장탱크(100)의 허용 압력 이하인 제2 압력으로 감압시키는 제2 감압수단(600); 및 제2 감압수단(600)에 의해 재액화된 증발가스를 기액분리하여 기체 상이 분리된 액체 상태의 재액화 증발가스가 LNG 저장탱크(100)로 회수되도록 하는 기액분리기(700);를 포함한다. In addition, the boil-off gas re-liquefaction system of the ship according to the present embodiment, from the high-temperature supercritical boil-off gas compressed by the
본 실시예의 다단압축기(300)는 상술한 제1 실시예에서 설명한 바와 같이, 5단 압축기일 수 있으며, 무급유 윤활 방식의 제1단 실린더(301) 및 제2단 실린더(303)를 포함하고, 급유 윤활 방식의 제3단 실린더(305), 제4단 실린더(307) 및 제5단 실린더(309)를 포함한다. The
열교환기(200)에서 냉열이 회수된 후 다단압축기(300)로 공급된 증발가스는, 먼저 제1단 실린더(301)에 의해 1단계 압축되고, 제1단 실린더(301)에 의해 압축된 1단 압축 증발가스는 제2단 실린더(303)에 의해 2단계 압축된다. 이때, 제1단 실린더(301)에 의해 압축된 1단 압축 증발가스는 제2단 실린더(303)에 의해 압축되기 전에 제1단 인터쿨러(302)에 의해 냉각되어 밀도가 높아진 후 제2단 실린더(303)에 의해 압축된다. After the cold heat is recovered from the
제1단 실린더(301)에 의해 압축되고, 제1단 인터쿨러(302)에 의해 냉각되고 제2단 실린더(303)에 의해 압축된 2단 압축 증발가스는 제3단 실린더(305)에 의해 3단계 압축된다. 마찬가지로, 제1단 실린더(301) 및 제2단 실린더(302)에 의해 2단계 압축된 2단 압축 증발가스는 제3단 실린더(305)에 의해 압축되기 전에 제2단 인터쿨러(304)에 의해 냉각되어 밀도가 높아진 후 제3단 실린더(305)에 의해 압축된다. The second-stage compressed boil-off gas compressed by the
제1단 실린더(301), 제1단 인터쿨러(302), 제2단 실린더(303), 제2단 인터쿨러(304) 및 제3단 실린더(305)를 통과하면서 압축된 3단 압축 증발가스는 제4단 실린더(305)에 의해 4단계 압축된다. 마찬가지로, 제1단 실린더(301), 제2단 실린더(303) 및 제3단 실린더(305)에 의해 3단계 압축된 3단 압축 증발가스는 제4단 실린더(307)에 의해 압축되기 전에 제3단 인터쿨러(306)에 의해 냉각되어 밀도가 높아진 후 제4단 실린더(307)에 의해 압축된다. The third-stage compressed boil-off gas compressed while passing through the first-
제1단 실린더(301), 제1단 인터쿨러(302), 제2단 실린더(303), 제2단 인터쿨러(304), 제3단 실린더(305), 제3단 인터쿨러(306) 및 제4단 실린더(307)를 통과하면서 압축된 4단 압축 증발가스는 제5단 실린더(309)에 의해 5단계 압축된다. 마찬가지로, 제1단 실린더(301), 제2단 실린더(303), 제3단 실린더(305) 및 제4단 실린더(307)에 의해 4단계 압축된 4단 압축 증발가스는 제5단 실린더(309)에 의해 압축되기 전에 제4단 인터쿨러(308)에 의해 냉각되어 밀도가 높아진 후 제5단 실린더(309)에 의해 압축된다.
제1단 실린더(301), 제1단 인터쿨러(302), 제2단 실린더(303), 제2단 인터쿨러(304), 제3단 실린더(305), 제3단 인터쿨러(306), 제4단 실린더(307), 제4단 인터쿨러(308) 및 제5단 실린더(309)를 통과하면서 압축된 5단 압축 증발가스는 초임계 상태(도 6의 제1 지점)이다.
5단 압축 증발가스는, 고압 엔진에서 요구하는 연료 수요량만큼의 증발가스와, 고압 엔진에서 요구하는 연료 수요량을 초과하는 나머지 증발가스로 흐름을 분기시킨다.The five-stage compressed boil-off gas diverges the flow into boil-off gas equal to the amount of fuel demanded by the high-pressure engine and the remaining boil-off gas exceeding the amount of fuel demanded by the high-pressure engine.
즉, 5단 압축 증발가스는 제1 연료라인(FL1)과 재액화 라인(RL)으로 나누어 공급한다. 고압 엔진에서 요구하는 연료 수요량만큼의 증발가스는 제1 연료라인(FL1)으로 공급하고, 5단 압축 증발가스 중에서, 고압 엔진에서 요구하는 연료 수요량을 초과하는 나머지 증발가스, 즉 재액화 대상 증발가스는 재액화 라인(RL)으로 공급한다.That is, the 5-stage compressed boil-off gas is supplied by dividing into the first fuel line FL1 and the reliquefaction line RL. The boil-off gas equivalent to the fuel demand required by the high-pressure engine is supplied to the first fuel line FL1, and among the five-stage compressed boil-off gas, the remaining boil-off gas exceeding the fuel demand required by the high-pressure engine, that is, the boil-off gas for reliquefaction Is supplied to the reliquefaction line RL.
제1 연료라인(FL1)에는, 제5단 실린더(309)에서 압축된 압축 증발가스를 냉각시켜 밀도를 높이는 최후단 인터쿨러인 애프터 쿨러(310)가 설치되고, 제1 연료라인(FL1)으로 분기된 고온의 5단 압축 증발가스는, 애프터 쿨러(310)에서 냉각시켜 밀도를 높아진 후 고압 엔진의 연료로 공급된다.In the first fuel line FL1, an
또한, 재액화 라인(RL)은 제5단 실린더(309)와 애프터 쿨러(310) 사이에서 분기되어, 재액화 라인(RL)으로 공급되는 초임계 증발가스는 제5단 실린더(309)에서 압축된 후 애프터 쿨러(310)에서 냉각되기 전의 고온 5단 압축 증발가스이다. In addition, the reliquefaction line RL is branched between the
도 7을 참고하면, 본 실시예에서 재액화 라인(RL)으로 공급되는 초임계 증발가스의 온도는 제3 온도(T3)로서, 상술한 제1 실시예에서 재액화 라인(RL)으로 공급되는 초임계 증발가스의 온도인 제1 온도(T1)보다 고온이다. Referring to FIG. 7, in this embodiment, the temperature of the supercritical boil-off gas supplied to the reliquefaction line RL is a third temperature T3, which is supplied to the reliquefaction line RL in the above-described first embodiment. It is higher than the first temperature T1, which is the temperature of the supercritical boil-off gas.
본 실시예의 제1 감압수단(400)은 제3 온도(T3)의 초임계 증발가스를 제1 압력(P1)까지 감압시키고, 이 과정에서 증발가스의 온도는 제4 온도(T4)까지 낮아진다. The first decompression means 400 of this embodiment decompresses the supercritical boil-off gas of the third temperature T3 to the first pressure P1, and in this process, the temperature of the boil-off gas is lowered to the fourth temperature T4.
즉, 제1 감압수단(400)을 통과하면서 압력 및 온도가 낮아진 유체(도 6의 제2 지점)에는, 증발가스가 기체 상태로 존재하고, 윤활유는 액체 상태로 존재하게 된다. That is, in the fluid (the second point in FIG. 6) whose pressure and temperature are lowered while passing through the first decompression means 400, the boil-off gas is present in a gaseous state, and the lubricating oil is present in a liquid state.
제1 감압수단(400)에 의해 형성된 기액혼합물은 오일 필터(500)로 공급된다. The gas-liquid mixture formed by the first decompression means 400 is supplied to the
오일 필터(500)는 기체로부터 액적을 분리하는데 최적화된 필터 부재로서, 오일 필터(500)를 통과하면서 기체 상태의 증발가스로부터 액체 상태의 윤활유가 걸러진다. The
오일 필터(500)에서 액체 상태의 윤활유가 걸러진 기체 상태의 증발가스는 열교환기(200)에서 압축 전 증발가스와 열교환하여 냉각(도 6의 제3 지점)되고, 제2 감압수단(600)에 의해 제2 압력까지 감압된다(도 6의 제4 지점). The gaseous boil-off gas from which the liquid lubricating oil is filtered in the
제2 감압수단(600)에 의해 감압된 증발가스는 기액분리기(700)에 의해 기액분리되어, 액체 상태의 재액화 증발가스는 LNG 저장탱크(100)로 회수되고, 기체 상태의 증발가스는 기체 회수라인(GL)을 따라 열교환기(200)로 공급되는 압축 전 증발가스 흐름에 합류된다. The boil-off gas depressurized by the second decompression means 600 is gas-liquid separated by a gas-
한편, 제2단 인터쿨러(303)에서 냉각된 2단 압축 증발가스 중에서, 고압 엔진의 연료 수요량을 초과하는 증발가스는, 저압 엔진에서 요구하는 가스 연료 수요량만큼이 제2 연료라인(FL2)으로 분기될 수 있다. Meanwhile, among the two-stage compressed boil-off gas cooled by the second-
다음으로, 도 3 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템 및 방법을 설명하기로 한다.Next, referring to FIGS. 3 and 7, a system and method for re-liquefying boil-off gas of a ship according to a third embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 제3 실시예는, 제2 실시예의 변형예로서, 애프터 쿨러(310)가 1단으로 구성되는 제2 실시예와는 달리, 본 실시예는 애프터 쿨러가 다단으로 구성되고, 재액화 라인(RL)이 다단 애프터 쿨러(311, 312) 중 하나 이상의 애프터 쿨러(311)의 하류에서 분기되어, 다단 애프터 쿨러(311, 312)에 의해 1단계 이상에 걸쳐 냉각된 초임계 증발가스가 재액화 라인(RL)으로 공급된다는 점에서 차이가 있다. 따라서, 이하 본 실시예에 대한 설명은 상술한 제2 실시예와의 차이점을 중점적으로 설명하기로 하며, 동일한 구성에 대해서는 자세한 설명을 생략하기로 한다. 자세한 설명이 생략되더라도 상술한 제2 실시예와 동일하게 적용될 수 있다. The third embodiment of the present invention is a modified example of the second embodiment, and unlike the second embodiment in which the
본 실시예에 따른 선박의 증발가스 재액화 시스템은, LNG를 저장하는 LNG 저장탱크(100); 및 LNG 저장탱크(100)로부터 증발가스 라인(BL)을 따라 이송되는 증발가스를 증발가스의 초임계 압력 이상의 고압으로 압축시키는 다단압축기(300);를 포함한다. The boil-off gas reliquefaction system of a ship according to this embodiment includes an
여기서, 본 실시예의 다단압축기(300)는 다수개의 실린더 중에서 최후단 실린더(309)에서 압축된 고온의 초임계 증발가스 중 고압 엔진으로 공급할 증발가스를 냉각시키는 다단 애프터 쿨러(311, 312);를 포함한다. Here, the
본 실시예에서 다단 애프터 쿨러(311, 312)는, 제1단 애프터 쿨러(311)와 제2단 애프터 쿨러(312)를 포함하여, 2단계에 걸쳐 5단 압축 증발가스를 냉각시킬 수 있는 2단 애프터 쿨러(311, 312)일 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니고, 다단 애프터 쿨러(311, 312)는 3개의 애프터 쿨러로 구성되는 3단 애프터 쿨러일 수도 있다. In this embodiment, the multi-stage after-
다단 애프터 쿨러(311, 312)는 다단계에 걸쳐 최후단 실린더, 즉 본 실시예에에서 제5단 실린더(309)에서 압축된 5단 압축 증발가스를 냉각시키는데, 다단 애프터 쿨러(311, 312)의 최종 냉각 목표 온도, 즉, 최후단 애프터 쿨러, 예를 들어 본 실시예의 제2단 애프터 쿨러(312)에서 냉각되어 배출되는 5단 압축 증발가스의 온도는, 고압 엔진에서 요구하는 가스 연료의 온도일 수 있다. The
본 실시예의 제1단 실린더(301), 제1단 인터쿨러(302), 제2단 실린더(303), 제2단 인터쿨러(304), 제3단 실린더(305), 제3단 인터쿨러(306), 제4단 실린더(307), 제4단 인터쿨러(308) 및 제5단 실린더(309)를 통과하면서 압축된 5단 압축 증발가스는 고압 엔진에서 요구하는 가스 연료의 압력 범위 내에 있거나, 이송 중의 압력 손실을 고려하여 그보다 약간 높은 압력일 수 있으며, 초임계 상태(도 7의 제1 지점)이다.
본 실시예의 5단 압축 증발가스, 즉, 다단압축기(300)를 이용하여 고압 엔진에서 요구하는 압력까지 압축된 초임계 증발가스는, 제1단 애프터 쿨러(311)에 의해 냉각된 후 고압 엔진에서 요구하는 연료 수요량만큼의 증발가스 흐름과, 고압 엔진에서 요구하는 연료 수요량을 초과하는 나머지 증발가스 흐름으로 분기된다. The five-stage compressed boil-off gas of this embodiment, that is, the supercritical boil-off gas compressed to the pressure required by the high-pressure engine using the
고압 엔진으로 공급되는 증발가스 연료의 온도는 정해져 있기 때문에, 다단 애프터 쿨러(311, 312)의 냉각 부하는 항상 일정하다. 본 실시예에 따르면, 다수개의 애프터 쿨러(311, 312)를 이용하여 이 정해진 값의 냉각 부하를 다단으로 나누어 할당시키는 것을 특징으로 한다. Since the temperature of the boil-off gas fuel supplied to the high-pressure engine is fixed, the cooling load of the
본 실시예의 재액화 라인(RL)은 제1단 애프터 쿨러(311)와 제2단 애프터 쿨러(312) 사이에서 분기된다.The reliquefaction line RL of this embodiment is branched between the
제1단 애프터 쿨러(311)에서 냉각된 초임계 증발가스 중에서, 고압 엔진에서 요구하는 연료 수요량만큼의 증발가스는 제1 연료라인(FL1)으로 공급하고, 고압 엔진에서 요구하는 연료 수요량을 초과하는 나머지 증발가스, 즉 재액화 대상 증발가스는 재액화 라인(RL)으로 공급한다.Among the supercritical boil-off gas cooled by the first-
제1 연료라인(FL1)에는, 제1단 애프터 쿨러(311)에서 냉각된 초임계 증발가스를 고압 엔진에서 요구하는 온도까지 더 냉각시키는 제2단 애프터 쿨러(312);가 설치되고, 제1 연료라인(FL1)으로 분기된 고온의 5단 압축 증발가스는, 제2단 애프터 쿨러(312)에서 추가 냉각시켜 밀도를 높아진 후 고압 엔진의 연료로 공급된다.In the first fuel line FL1, a second-stage after-
또한, 재액화 라인(RL)은 제5단 실린더(309)와 애프터 쿨러(310) 사이에서 분기되며, 재액화 라인(RL)으로 공급되는 초임계 증발가스는 제5단 실린더(309)에서 압축된 후 제1단 애프터 쿨러(311)에서 예냉된 5단 압축 증발가스이다. In addition, the reliquefaction line RL is branched between the
도 7을 참고하면, 본 실시예에서 재액화 라인(RL)으로 공급되는 초임계 증발가스의 온도는 제5 온도(T5)로서, 상술한 제1 실시예에서 재액화 라인(RL)으로 공급되는 초임계 증발가스의 온도인 제1 온도(T1)보다는 고온이고, 제2 실시예에서 재액화 라인(RL)으로 공급되는 초임계 증발가스의 온도인 제3 온도(T3)보다는 저온이다. Referring to FIG. 7, the temperature of the supercritical boil-off gas supplied to the reliquefaction line RL in this embodiment is a fifth temperature T5, which is supplied to the reliquefaction line RL in the above-described first embodiment. It is higher than the first temperature T1, which is the temperature of the supercritical boil-off gas, and is lower than the third temperature T3, which is the temperature of the supercritical boil-off gas supplied to the reliquefaction line RL in the second embodiment.
본 실시예의 제1 감압수단(400)은 제5 온도(T5)의 초임계 증발가스를 제1 압력(P1)까지 감압시키고, 이 과정에서 증발가스의 온도는 제6 온도(T6)까지 낮아진다. The first decompression means 400 of the present embodiment decompresses the supercritical boil-off gas of the fifth temperature T5 to the first pressure P1, and in this process, the temperature of the boil-off gas is lowered to the sixth temperature T6.
즉, 제1 감압수단(400)을 통과하면서 압력 및 온도가 낮아진 유체(도 7의 제2 지점)에는, 증발가스가 기체 상태로 존재하고, 윤활유는 액체 상태로 존재하게 된다. That is, in the fluid (the second point in FIG. 7) whose pressure and temperature are lowered while passing through the first decompression means 400, the boil-off gas is present in a gaseous state and the lubricating oil is present in a liquid state.
제1 감압수단(400)에 의해 형성된 기액혼합물은 오일 필터(500)로 공급된다. The gas-liquid mixture formed by the first decompression means 400 is supplied to the
오일 필터(500)는 기체로부터 액적을 분리하는데 최적화된 필터 부재로서, 오일 필터(500)를 통과하면서 기체 상태의 증발가스로부터 액체 상태의 윤활유가 걸러진다. The
오일 필터(500)에서 액체 상태의 윤활유가 걸러진 기체 상태의 증발가스는 열교환기(200)에서 압축 전 증발가스와 열교환하여 냉각(도 7의 제3 지점)되고, 제2 감압수단(600)에 의해 제2 압력까지 감압된다(도 7의 제4 지점). The gaseous boil-off gas from which the liquid lubricating oil is filtered in the
제2 감압수단(600)에 의해 감압된 증발가스는 기액분리기(700)에 의해 기액분리되어, 액체 상태의 재액화 증발가스는 LNG 저장탱크(100)로 회수되고, 기체 상태의 증발가스는 기체 회수라인(GL)을 따라 열교환기(200)로 공급되는 압축 전 증발가스 흐름에 합류된다. The boil-off gas depressurized by the second decompression means 600 is gas-liquid separated by a gas-
한편, 제2단 인터쿨러(303)에서 냉각된 2단 압축 증발가스 중에서, 고압 엔진의 연료 수요량을 초과하는 증발가스는, 저압 엔진에서 요구하는 가스 연료 수요량만큼이 제2 연료라인(FL2)으로 분기될 수 있다. Meanwhile, among the two-stage compressed boil-off gas cooled by the second-
본 실시예에 따르면, 제1 감압수단(400)에 의해 감압된 증발가스의 압력 및 온도가 윤활유의 어는점 이하가 되지 않고, 전부 액체 상태가 되도록 하기 위하여, 다단 애프터 쿨러(311, 312)의 다수개의 애프터 쿨러(311, 312)의 부하를 각각 다르게 할당하고, 이를 제어한다. 그에 따라, 제1단 애프터 쿨러(311)에서 냉각된 후 제1 감압수단(400)으로 공급되는 재액화 대상 초임계 증발가스의 온도를 최적화시켜, 제1 감압수단(400)에 의해 감압된 증발가스에 혼합되어 있는 윤활유가 고체 상태로 되거나 기체 상태로 남아 있지 않고 전부 액체 상태가 되도록 한다. According to this embodiment, in order to ensure that the pressure and temperature of the boil-off gas depressurized by the first decompression means 400 is not lower than the freezing point of the lubricating oil, and all become liquid, a plurality of
예를 들어, 다단 애프터 쿨러(311, 312)의 냉각 부하가 100이라고 할 때, 제1단 애프터 쿨러(311)의 냉각 부하를 10으로 할당하고, 제2단 애프터 쿨러(312)의 냉각 부하를 90으로 할당하는 경우, 제1단 애프터 쿨러(311)에서 냉각되는 증발가스의 온도는 제7 온도(T7), 즉, 목표하는 적정 온도인 제5 온도(T5)보다 높을 수 있다. For example, when the cooling load of the
여기서 목표하는 적정 온도란, 제1단 애프터 쿨러(311)에서 냉각된 증발가스가 제1 감압수단(400)에 의해 제1 압력(P1)까지 감압되었을 때, 압력 및 온도가 윤활유가 액체가 되는 온도 범위에 있도록 하는 온도이다. Here, the target appropriate temperature means that when the boil-off gas cooled in the
제7 온도(T7)의 증발가스가 제1 감압수단(400)에 의해 제1 압력(P1)으로 감압되면, 제8 온도(T8)로 낮아지는데, 제1 압력(P1), 제8 온도(T8)의 윤활유는 기체 상태이므로, 오일 필터(500)를 통과하더라도 윤활유가 걸러지지 않는다.When the boil-off gas of the seventh temperature T7 is reduced to the first pressure P1 by the first decompression means 400, it is lowered to the eighth temperature T8, the first pressure P1 and the eighth temperature ( Since the lubricating oil of T8) is in a gaseous state, the lubricating oil is not filtered even if it passes through the
한편, 다단 애프터 쿨러(311, 312)의 냉각 부하가 100이라고 할 때, 제1단 애프터 쿨러(311)의 냉각 부하를 70으로 할당하고, 제2단 애프터 쿨러(312)의 냉각 부하를 30으로 할당하는 경우, 제1단 애프터 쿨러(311)에서 냉각되는 증발가스의 온도는 제9 온도(T9), 즉, 목표하는 적정 온도인 제5 온도(T5)보다 낮을 수 있다. On the other hand, when the cooling load of the
제9 온도(T5)의 증발가스가 제1 감압수단(400)에 의해 제1 압력(P1)으로 감압되면, 제10 온도(T10)로 낮아지는데, 제1 압력(P1), 제10 온도(T10)의 윤활유는 고체 상태이므로, 오일 필터(500)를 통과하더라도 윤활유가 걸러지지 않는다.When the boil-off gas of the ninth temperature (T5) is reduced to the first pressure (P1) by the first pressure reducing means (400), it is lowered to the tenth temperature (T10), the first pressure (P1), the tenth temperature ( Since the lubricating oil of T10) is in a solid state, the lubricating oil is not filtered even if it passes through the
즉, 제1 감압수단(400)으로 공급하는 증발가스의 온도가 적정 온도보다 높으면 제1 감압수단(400)에 의해 감압되더라도 윤활유는 액체 상태로 상변화되지 않고 기체 상태에 있게 되고, 제1 감압수단(400)으로 공급하는 증발가스의 온도가 적정 온도보다 낮으면 제1 감압수단(400)에 의해 감압되었을 때 윤활유는 고체 상태로 상변화되므로 오일 필터(500)를 설치하더라도 열교환기(200)로 공급되는 증발가스에 윤활유가 계속해서 남아있게 된다. That is, if the temperature of the boil-off gas supplied to the first decompression means 400 is higher than the appropriate temperature, even if the pressure is reduced by the first decompression means 400, the lubricating oil does not change into a liquid state and remains in a gaseous state. If the temperature of the boil-off gas supplied to the
따라서, 도시하지 않은 제어부는, 선박의 운항 상태에 따라 제1단 애프터 쿨러(311)와 제2단 애프터 쿨러(312)의 냉각 부하 할당량을 제어하여, 제1단 애프터 쿨러(311)에서 냉각되어 제1 감압수단(400)으로 공급되는 증발가스의 온도가 적정 온도가 되도록 제어할 수 있다. Therefore, the controller (not shown) controls the cooling load allocation amount of the first-
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 다단압축기(300)에서 압축된 초임계 상태의 증발가스에 섞여 있는 액체 상태의 윤활유와 증기 상태의 윤활유와 초임계 상태의 증발가스에 용해되어 있는 윤활유를 모두 액화시키는 윤활유 상변화 수단으로서 제1 감압장치(400)를 구비하고, 애프터 쿨러(310, 311, 312)를 이용하여 제1 감압장치(400)로 공급되는 초임계 증발가스의 온도를 제1 감압장치(400)에 의해 감압된 후 증발가스에 섞여 있는 윤활유가 액체 상태가 되도록 하는 적정 온도로 제어함으로써, 증발가스에 섞여 있는 윤활유의 온도가 너무 낮아져 윤활유가 고체 상태가 되거나 윤활유의 온도가 너무 높아 기체 상태로 남아 있지 않고 모두 액화되도록 할 수 있다.As described above, according to the present invention, all of the liquid lubricating oil mixed with the supercritical evaporative gas compressed in the
증발가스에 섞여 있는 윤활유를 모두 액화시킨 후 오일 필터(500)에 의해 액체 상태의 윤활유가 걸러지도록 함으로써, 재액화시킬 증발가스에 포함되어 있는 윤활유를 완전히 제거할 수 있다. After liquefying all the lubricating oil mixed in the boil-off gas, the lubricating oil in the liquid state is filtered by the
또한, 증발가스에 섞여 있는 윤활유의 상태를 모두 액상으로 변환시킨 뒤 오일 필터에 의해 걸러지게 함으로써, 최소한의 오일 필터만으로도 윤활유를 효과적으로 제거할 수 있으므로 자재비를 절감할 수 있다. In addition, by converting all the state of the lubricating oil mixed in the boil-off gas into a liquid state and filtering it with an oil filter, the lubricating oil can be effectively removed with only a minimum oil filter, so that material cost can be reduced.
또한, 재액화시킬 증발가스에 섞여 있는 윤활유를 제거한 후 증발가스를 제거함으로써 열교환기의 유로 막힘 현상 및 유량 불균형 현상 등을 방지할 수 있어 열교환 성능 및 재액화 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, by removing the boil-off gas after removing the lubricating oil mixed in the boil-off gas to be re-liquefied, it is possible to prevent clogging of the flow path of the heat exchanger and the flow rate imbalance, thereby improving heat exchange performance and re-liquefaction performance.
또한, 재액화 증발가스에 윤활유가 혼입되어 LNG 저장탱크로 회수되는 일이 없으므로, LNG 저장탱크의 오염이나 손상을 방지할 수 있다.In addition, since the lubricating oil is not mixed with the re-liquefied boil-off gas and recovered to the LNG storage tank, contamination or damage to the LNG storage tank can be prevented.
이상과 같이 본 발명에 따른 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로 상술한 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고, 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.The embodiments according to the present invention have been examined as described above, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from its spirit or scope other than the above-described embodiments is understood by those of ordinary skill in the art. It is self-evident to Therefore, the above-described embodiments should be regarded as illustrative rather than restrictive, and accordingly, the present invention is not limited to the above description, and may be changed within the scope of the appended claims and their equivalents.
100 : LNG 저장탱크
200 : 열교환기
300 : 다단압축기
310 : 애프터 쿨러
311 : 제1단 애프터 쿨러
312 : 제2단 애프터 쿨러
400 : 제1 감압수단
500 : 오일 필터
600 : 제2 감압수단
700 : 기액분리기
BL : 증발가스 라인
FL1 : 제1 연료 라인
FL2 : 제2 연료 라인
RL: 재액화 라인
GL: 기체 회수라인100: LNG storage tank
200: heat exchanger
300: multi-stage compressor
310: after cooler
311: 1st stage after cooler
312: 2nd stage after cooler
400: first decompression means
500: oil filter
600: second decompression means
700: gas-liquid separator
BL: Boil-off gas line
FL1: first fuel line
FL2: second fuel line
RL: Reliquefaction line
GL: Gas recovery line
Claims (12)
상기 다단압축기에 의해 압축된 초임계 증발가스를 제1 압력으로 감압시켜, 상기 초임계 증발가스에 섞여 있는 윤활유를 액체 상태로 상변화시키는 제1 감압수단;
상기 제1 감압수단에 의해 증발가스에 액체 상태로 섞여 있는 윤활유를 걸러내는 오일 필터; 및
상기 오일 필터에 의해 윤활유가 걸러진 증발가스를 상기 다단압축기에서 압축되기 전의 압축 전 증발가스와의 열교환에 의해 상기 증발가스의 액화 온도 이하로 냉각시키는 열교환기;를 포함하고,
상기 제1 압력은 상기 윤활유가 액화되는 압력 이하일 조건과 상기 증발가스의 임계 압력 미만일 조건 중 어느 하나 이상의 조건을 충족하는 압력이며,
상기 다수개의 인터쿨러는, 상기 다단압축기의 다수개의 실린더 중에서 최후단 실린더로부터 배출되는 초임계 증발가스를 냉각시키는 애프터 쿨러;를 포함하고,
상기 애프터 쿨러는, 상기 최후단 실린더로부터 배출되어 상기 고압 엔진으로 공급되는 초임계 증발가스와, 상기 최후단 실린더로부터 배출되어 상기 제1 감압수단으로 공급되는 초임계 증발가스 중 어느 하나 이상의 초임계 증발가스 흐름을 냉각시키는, 선박의 증발가스 재액화 시스템. Compresses the boil-off gas discharged from the liquefied gas storage tank above the supercritical pressure, which is the pressure required by the high-pressure engine, and contains a plurality of cylinders including at least one oil supply lubricating cylinder, and compressed boil-off gas discharged from each cylinder. A multistage compressor including a plurality of intercoolers to cool;
A first decompression means for decompressing the supercritical boil-off gas compressed by the multi-stage compressor to a first pressure to phase change the lubricating oil mixed in the supercritical boil-off gas to a liquid state;
An oil filter for filtering lubricating oil mixed in a liquid state in the boil-off gas by the first decompression means; And
A heat exchanger for cooling the boil-off gas filtered by the oil filter to the liquefaction temperature of the boil-off gas by heat exchange with the boil-off gas before compression before being compressed in the multi-stage compressor; and
The first pressure is a pressure that satisfies any one or more of a condition below a pressure at which the lubricating oil is liquefied and a condition below a critical pressure of the boil-off gas,
The plurality of intercoolers include an after cooler for cooling the supercritical boil-off gas discharged from the last cylinder among the plurality of cylinders of the multi-stage compressor,
The after-cooler, at least one of supercritical evaporation gas discharged from the last cylinder and supplied to the high pressure engine, and supercritical evaporation gas discharged from the last cylinder and supplied to the first decompression means. A ship's boil-off gas reliquefaction system that cools the gas stream.
상기 최후단 실린더와 제1 감압수단을 연결하며, 상기 최후단 실린더를 통과한 초임계 증발가스를 상기 애프터 쿨러의 상류에서 제1 감압수단으로 유입시키는 재액화 라인; 및
상기 애프터 쿨러와 고압 엔진을 연결하는 제1 연료 라인;을 더 포함하며,
상기 애프터 쿨러는 상기 제1 연료 라인을 통해 고압 엔진으로 공급되는 증발가스를 상기 고압 엔진에서 요구하는 온도로 냉각시키는, 선박의 증발가스 재액화 시스템. The method according to claim 1,
A reliquefaction line connecting the last-stage cylinder and the first decompression means, and flowing the supercritical boil-off gas that has passed through the last-stage cylinder from the upstream of the aftercooler to the first decompression means; And
A first fuel line connecting the aftercooler and the high-pressure engine; further includes,
The aftercooler cools the boil-off gas supplied to the high-pressure engine through the first fuel line to a temperature required by the high-pressure engine.
상기 애프터 쿨러는 다단 애프터 쿨러로서, 직렬로 구비되는 2개 이상의 애프터 쿨러를 포함하고,
상기 2개 이상의 애프터 쿨러는,
상기 제1 감압수단에 의해 감압되면서 낮아지는 증발가스의 온도를 상기 제1 압력에서 상기 윤활유가 액체 상태가 되는 범위 내의 온도로 냉각시키는 전단 애프터 쿨러; 및
상기 전단 애프터 쿨러에서 냉각된 증발가스를 상기 고압 엔진에서 요구하는 온도까지 냉각시키는 후단 애프터 쿨러;를 포함하며,
상기 전단 애프터 쿨러와 상기 제1 감압수단을 연결하며, 상기 전단 애프터 쿨러를 통과한 초임계 증발가스를 상기 후단 애프터 쿨러의 상류에서 제1 감압수단으로 유입시키는 재액화 라인;을 더 포함하는, 선박의 증발가스 재액화 시스템.The method according to claim 1,
The aftercooler is a multistage aftercooler, and includes two or more aftercoolers provided in series,
The two or more aftercoolers,
A front end aftercooler for cooling the temperature of the boil-off gas lowered while being reduced by the first decompression means to a temperature within a range in which the lubricating oil becomes a liquid state at the first pressure; And
Includes; a rear-stage after-cooler for cooling the boil-off gas cooled in the front-end after-cooler to a temperature required by the high-pressure engine; and
A reliquefaction line that connects the front after cooler and the first decompression means, and flows the supercritical boil-off gas that has passed through the front after cooler to the first decompression means from the upstream of the rear after cooler. Boil-off gas reliquefaction system.
상기 애프터 쿨러의 냉각 부하는 고정값이고,
상기 전단 애프터 쿨러에서 냉각되는 증발가스의 온도가 상기 제1 압력에서 상기 윤활유가 액체 상태가 되는 범위 내의 온도가 되도록 상기 전단 애프터 쿨러와 후단 애프터 쿨러의 냉각 부하를 분배하여 각각 할당하는 제어부;를 포함하는, 선박의 증발가스 재액화 시스템.The method of claim 3,
The cooling load of the aftercooler is a fixed value,
A control unit for distributing and allocating cooling loads of the front after cooler and the rear after cooler so that the temperature of the boil-off gas cooled by the front after cooler is within a range in which the lubricating oil is in a liquid state at the first pressure; That, the ship's boil-off gas reliquefaction system.
상기 열교환기에서 냉각된 증발가스를 상기 액화가스 저장탱크의 허용 압력까지 감압시키는 제2 감압수단;을 더 포함하는, 선박의 증발가스 재액화 시스템.The method according to any one of claims 1 to 4,
A second decompression means for decompressing the boil-off gas cooled in the heat exchanger to an allowable pressure of the liquefied gas storage tank; further comprising, a boil-off gas reliquefaction system of a ship.
상기 제2 감압수단에 의해 감압된 증발가스를 기액분리하여, 액체 상태의 재액화 증발가스는 상기 액화가스 저장탱크로 공급하고, 기체 상태의 증발가스는 상기 열교환기로 이송되는 압축 전 증발가스 흐름에 합류시키는 기액분리기;를 더 포함하는, 선박의 증발가스 재액화 시스템. The method of claim 5,
By gas-liquid separating the boil-off gas depressurized by the second decompression means, the re-liquefied boil-off gas in a liquid state is supplied to the liquefied gas storage tank, and the boil-off gas in the gaseous state is transferred to the pre-compression boil-off gas flow to the heat exchanger. Gas-liquid separator for confluence; further comprising, the boil-off gas reliquefaction system of the ship.
상기 초임계 압축 단계에서 압축된 초임계 증발가스를, 윤활유가 액화되는 압력 이하인 조건과 상기 증발가스의 임계 압력 미만인 조건 중 어느 하나 이상을 충족하는 제1 압력으로 감압시켜 상기 초임계 증발가스에 섞여 있는 윤활유를 액체 상태로 상변화시키는 제1 감압 단계;
상기 제1 감압 단계에서 감압된 증발가스에 액체 상태로 섞여 있는 윤활유를 걸러내는 액체 오일 필터링 단계; 및
상기 액체 오일 필터링 단계에서 윤활유가 걸러진 증발가스를 상기 다단압축기에서 압축되기 전의 압축 전 증발가스와의 열교환에 의해 상기 증발가스의 액화 온도 이하로 냉각시키는 냉각 단계;를 포함하고,
상기 초임계 압축 단계는, 상기 다수개의 실린더 중에서 최후단 실린더로부터 상기 고압 엔진으로 공급할 초임계 증발가스와 상기 다수개의 실린더 중에서 최후단 실린더로부터 제1 감압 단계로 공급할 초임계 증발가스 중 어느 하나 이상의 흐름을 냉각시키는 온도 조절 단계;를 포함하는, 선박의 증발가스 재액화 방법. A high-pressure engine using a multi-stage compressor including a plurality of cylinders including at least one oil-lubricating cylinder for boil-off gas discharged from the liquefied gas storage tank and a plurality of intercoolers for cooling the compressed boil-off gas discharged from each of the cylinders A supercritical compression step of compressing above the supercritical pressure, which is the pressure required by the system;
The supercritical boil-off gas compressed in the supercritical compression step is reduced to a first pressure that satisfies any one or more of a condition that is less than a pressure at which the lubricating oil is liquefied and a condition that is less than the critical pressure of the boil-off gas, and is mixed with the supercritical boil-off gas. A first decompression step of phase-changing the lubricating oil into a liquid state;
A liquid oil filtering step of filtering the lubricating oil mixed in a liquid state with the boil-off gas reduced in the first decompression step; And
Including; a cooling step of cooling the boil-off gas from which the lubricating oil is filtered in the liquid oil filtering step to the liquefaction temperature of the boil-off gas by heat exchange with the boil-off gas before compression before being compressed in the multi-stage compressor; and
In the supercritical compression step, any one or more flows of a supercritical boil-off gas to be supplied from the last cylinder among the plurality of cylinders to the high-pressure engine and the supercritical boil-off gas to be supplied from the last cylinder of the plurality of cylinders to the first decompression stage Including a temperature control step of cooling the boil-off gas reliquefaction method of the ship.
상기 온도 조절 단계는,
상기 제1 감압 단계로 공급할 초임계 증발가스는 냉각시키지 않고 제1 감압 단계로 공급하며, 상기 고압 엔진으로 공급할 초임계 증발가스는 냉각시켜 고압 엔진으로 공급하는 가스 연료 냉각 단계;를 포함하는, 선박의 증발가스 재액화 방법.The method of claim 7,
The temperature control step,
Including; a gas fuel cooling step of supplying the supercritical boil-off gas to be supplied to the first decompression step to the first decompression step without cooling, and cooling the supercritical boil-off gas to be supplied to the high-pressure engine and supplying it to the high-pressure engine; Method of reliquefaction of boil-off gas.
상기 온도 조절 단계는,
상기 최후단 실린더로부터 배출되는 초임계 증발가스를 상기 제1 감압 단계에서 요구하는 온도까지 냉각시키는 제1 냉각 단계; 및
상기 제1 냉각 단계에서 냉각된 초임계 증발가스를 상기 고압 엔진에서 요구하는 온도까지 냉각시키는 제2 냉각 단계;를 포함하고,
상기 제1 감압 단계에서 요구하는 온도는 상기 고압 엔진에서 요구하는 온도보다 높은 온도인, 선박의 증발가스 재액화 방법.The method of claim 7,
The temperature control step,
A first cooling step of cooling the supercritical boil-off gas discharged from the last cylinder to a temperature required in the first decompression step; And
A second cooling step of cooling the supercritical boil-off gas cooled in the first cooling step to a temperature required by the high-pressure engine; and
The temperature required in the first decompression step is a temperature higher than the temperature required by the high-pressure engine, the method for re-liquefying the boil-off gas of the ship.
상기 온도 조절 단계의 전체 냉각 부하는 고정된 값이고,
상기 온도 조절 단계의 전체 냉각 부하 중에서, 상기 제1 냉각 단계에 할당할 냉각 부하와 상기 제2 냉각 단계에 할당할 냉각 부하를 각 단계에 분배하는 부하 할당 단계;를 더 포함하는, 선박의 증발가스 재액화 방법.The method of claim 8,
The total cooling load in the temperature control step is a fixed value,
A load allocation step of distributing a cooling load to be allocated to the first cooling step and a cooling load to be allocated to the second cooling step among the total cooling loads of the temperature control step to each step; further comprising, boil-off gas of the ship Reliquefaction method.
상기 냉각 단계에서 냉각된 증발가스를 상기 액화가스 저장탱크의 허용 압력까지 감압시키는 제2 감압 단계;를 더 포함하는, 선박의 증발가스 재액화 방법.The method according to any one of claims 7 to 10,
A second decompression step of reducing the boil-off gas cooled in the cooling step to an allowable pressure of the liquefied gas storage tank; further comprising, reliquefaction of boil-off gas of a ship.
상기 제2 감압 단계에서 감압된 증발가스를 기액분리하여, 액체 상태의 재액화 증발가스는 상기 액화가스 저장탱크로 공급하고, 기체 상태의 증발가스는 상기 냉각 단계로 이송되는 압축 전 증발가스 흐름에 합류시키는 기액 분리 단계;를 더 포함하는, 선박의 증발가스 재액화 방법.The method of claim 11,
By gas-liquid separating the boil-off gas depressurized in the second decompression step, the re-liquefied boil-off gas in a liquid state is supplied to the liquefied gas storage tank, and the boil-off gas in the gaseous state is transferred to the pre-compression boil-off gas flow to the cooling step. Gas-liquid separation step of confluence; further comprising, the boil-off gas reliquefaction method of the ship.
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WO2021172944A1 (en) | 2020-02-26 | 2021-09-02 | 사회복지법인 삼성생명공익재단 | Cancer diagnosis method using raman signal of urine |
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2019
- 2019-08-26 KR KR1020190104328A patent/KR20210025150A/en not_active Application Discontinuation
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---|---|---|---|---|
WO2021172944A1 (en) | 2020-02-26 | 2021-09-02 | 사회복지법인 삼성생명공익재단 | Cancer diagnosis method using raman signal of urine |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal |