KR20210073620A - Fuel supply providing system used in ship - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선박용 연료가스공급시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel gas supply system for ships.
온실가스 및 각종 대기오염 물질의 배출에 대한 국제해사기구(IMO)의 규제가 강화됨에 따라 조선 및 해운업계에서는 기존 연료인 중유, 디젤유의 이용을 대신하여, 청정 에너지원인 천연가스를 선박의 연료가스로 이용하는 경우가 많아지고 있다.As the International Maritime Organization (IMO)'s regulations on the emission of greenhouse gases and various air pollutants are strengthened, the shipbuilding and shipping industry replaces the existing fuels such as heavy oil and diesel oil, and uses natural gas, a clean energy source, as a fuel gas for ships. is being used more and more.
연료가스 중에서 널리 이용되고 있는 천연가스(Natural Gas)는 메탄(Methane)을 주성분으로 하며, 통상적으로 그 부피를 1/600로 줄인 액화가스(Liquefied Gas) 상태로 변화되어 저장 및 운반되고 있다.Natural gas, which is widely used among fuel gases, has methane as its main component, and is stored and transported after being changed to a liquefied gas state with its volume reduced to 1/600 in general.
액화가스를 운반하는 선박은 액화가스를 저장할 수 있도록 단열 처리된 저장탱크를 구비한다. 또, 이러한 선박은 저장탱크에서 자연적으로 발생하는 증발가스(Boiled Off Gas) 또는 저장탱크의 액화가스를 기화시켜 엔진의 연료로 공급하는 연료가스공급시스템을 마련할 수 있다. 선박의 엔진에는 DFDE(Dual Fuel Disel Electric) 엔진 등과 같은 저압(약 5~8bar)의 분사엔진, ME-GI 엔진(Man B&W 사의 Gas Injection 엔진)과 같은 고압(약 150~700bar)의 분사엔진 및 중압(약 16~18bar)의 연료가스로 연소가 가능한 중압가스 분사엔진이 이용될 수 있다.A ship carrying liquefied gas is provided with a storage tank insulated to store the liquefied gas. In addition, such a ship may provide a fuel gas supply system for supplying the fuel of the engine by vaporizing the boil-off gas (Boiled Off Gas) naturally generated in the storage tank or the liquefied gas of the storage tank. Ship engines include low-pressure (about 5-8 bar) injection engines such as DFDE (Dual Fuel Disel Electric) engines, high-pressure (about 150-700 bar) injection engines such as ME-GI engines (Man B&W's gas injection engines) and A medium pressure gas injection engine capable of combustion with fuel gas of medium pressure (about 16 to 18 bar) may be used.
상술한 연료가스공급시스템은 예컨대 ME-GI 엔진이 필요로 하는 연료 소모량보다 많은 증발가스가 저장탱크 내에 존재하는 경우, 저장탱크 내부의 증발가스를 재액화시켜 저장하기 위한 재액화 수단들을 포함할 수 있다.The above-described fuel gas supply system may include re-liquefaction means for re-liquefying and storing the BOG in the storage tank when, for example, more BOG than the fuel consumption required by the ME-GI engine is present in the storage tank. have.
구체적으로 재액화 수단들은 저장탱크 내부의 증발가스를 가압하고, 가압된 증발가스를 냉매와의 열교환에 의해 냉각시키고, 냉각된 증발가스를 감압시키는 구성을 포함할 수 있다.Specifically, the reliquefaction means may include a configuration for pressurizing BOG in the storage tank, cooling the pressurized BOG by heat exchange with a refrigerant, and depressurizing the cooled BOG.
그러나, 이러한 재액화 과정 중 가압에 의해 온도가 올라간 증발가스를 냉매를 통해 냉각시켜야 하므로, 냉매를 순환 공급하는 냉매공급장치의 에너지 소모량이 많이 필요하고, 이는 전체 시스템의 효율성을 떨어뜨릴 수 있다.However, during the re-liquefaction process, since the boil-off gas whose temperature has increased by pressurization must be cooled through the refrigerant, a large amount of energy consumption of the refrigerant supply device that circulates and supplies the refrigerant is required, which may reduce the efficiency of the entire system.
이와 관련된 기술로서 한국공개특허 제10-2012-0103409호(2012.09.19. 공개)를 참조하기 바란다.Please refer to Korean Patent Publication No. 10-2012-0103409 (published on September 19, 2012) as a related technology.
본 발명의 실시 예는 증발가스 재액화 및 연료공급의 효율성을 함께 향상시킬 수 있는 선박용 연료가스공급시스템을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a fuel gas supply system for a ship that can improve the efficiency of BOG reliquefaction and fuel supply together.
또, 재액화할 압축된 증발가스의 양을 줄여, 압축된 증발가스와 열교환되는 냉매를 순환 공급하는 냉매공급장치의 에너지 소모량을 줄일 수 있는 선박용 연료가스공급시스템을 제공하고자 한다.Another object of the present invention is to provide a fuel gas supply system for ships that can reduce the amount of compressed BOG to be reliquefied, thereby reducing energy consumption of a refrigerant supply device that circulates and supplies a refrigerant that exchanges heat with the compressed BOG.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스 및 상기 액화가스의 증발가스를 저장하는 저장탱크로부터 상기 증발가스를 공급받아 압축하는 압축부; 상기 압축된 증발가스를 냉매와 열교환하여 액화시키는 열교환부; 상기 저장탱크, 압축부 및 열교환부를 연결하는 재액화라인; 상기 저장탱크로부터 공급받은 액화가스를 수요처로 공급하는 액화가스공급라인; 상기 액화가스공급라인에 마련되며, 상기 저장탱크로부터 공급받은 액화가스를 저장하는 믹서; 상기 재액화라인의 상기 압축부와 상기 열교환부 사이로부터 분기되어 상기 믹서와 연결되며, 상기 압축부에 의해 압축된 증발가스 중 일부를 상기 믹서로 공급하는 합류라인; 상기 믹서 내의 액체 레벨을 측정하는 액체레벨측정기; 및 상기 측정된 액체 레벨을 기초로 상기 합류라인 상에 마련된 조절밸브의 개방 정도를 제어하여, 상기 믹서 내의 액체 레벨을 설정 범위 내에서 유지시키는 제어부;를 포함하는 선박용 연료가스공급시스템이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, the compression unit for receiving the liquefied gas and the boil-off gas from a storage tank for storing the boil-off gas of the liquefied gas and compressing it; a heat exchange unit for liquefying the compressed boil-off gas by heat exchange with a refrigerant; a reliquefaction line connecting the storage tank, the compression unit, and the heat exchange unit; a liquefied gas supply line for supplying the liquefied gas supplied from the storage tank to a consumer; a mixer provided in the liquefied gas supply line and configured to store the liquefied gas supplied from the storage tank; a merging line branched from between the compression unit and the heat exchange unit of the reliquefaction line and connected to the mixer, and supplying a portion of the boil-off gas compressed by the compression unit to the mixer; a liquid level meter for measuring the liquid level in the mixer; and a control unit for maintaining the liquid level in the mixer within a set range by controlling the degree of opening of the control valve provided on the merging line based on the measured liquid level; have.
상기 믹서 내의 압력을 측정하는 압력측정기와, 상기 저장탱크로부터 공급된 액화가스를 상기 압축부를 통과한 유체의 압력과 동일한 압력으로 압축하여 상기 믹서로 공급하되, 상기 측정된 믹서 내의 압력을 기초로 개방 정도가 제어되는 압축펌프를 더 포함할 수 있다.A pressure measuring device for measuring the pressure in the mixer, and compressing the liquefied gas supplied from the storage tank to the same pressure as the pressure of the fluid passing through the compression unit and supplying it to the mixer, open based on the measured pressure in the mixer It may further include a compression pump whose degree is controlled.
상기 믹서로부터 공급받은 유체를 상기 수요처의 요구조건에 맞게 압축시키는 고압펌프와, 상기 압축된 유체를 기화시켜 상기 수요처로 공급하는 기화기를 더 포함하며, 상기 액화가스공급라인은 상기 저장탱크, 압축펌프, 믹서, 고압펌프, 기화기 및 수요처를 순차적으로 연결할 수 있다.and a high-pressure pump for compressing the fluid supplied from the mixer according to the requirements of the consumer, and a vaporizer for vaporizing the compressed fluid and supplying it to the consumer, wherein the liquefied gas supply line includes the storage tank and the compression pump. , mixer, high-pressure pump, carburetor and demand can be connected sequentially.
상기 믹서와 상기 재액화라인의 열교환부 전단을 연결하며, 상기 믹서에서 발생한 기체성분을 상기 재액화라인의 열교환부 전단으로 공급하여 상기 압축부에 의해 압축된 증발가스와 함께 혼합되어 상기 열교환부로 유입되도록 하는 재공급라인을 더 포함할 수 있다.The mixer and the front end of the heat exchange unit of the reliquefaction line are connected, and the gas component generated in the mixer is supplied to the front end of the heat exchange unit of the reliquefaction line, mixed with the boil-off gas compressed by the compression unit, and introduced into the heat exchange unit. It may further include a resupply line to make it possible.
상기 압축부는 교대로 배치된 하나 이상의 압축기와 냉각기를 포함하고, 상기 열교환부에 의해 냉매와 열교환되어 냉각된 상기 혼합 유체를 기체성분과 액체성분으로 분리시키는 기액분리기와, 상기 분리된 액체성분을 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스와 열교환되도록 상기 냉각기로 공급하는 액체성분공급라인과, 상기 액체성분공급라인으로부터 분기되어 상기 냉각기와 연결되며, 상기 분리된 액체성분 중 일부를 공급받아 감압시키는 감압밸브를 마련한 감압라인과, 상기 냉각기로부터 상기 감압된 액체성분과 상기 열교환된 액체성분의 혼합물을 공급받아 상기 저장탱크로 보내는 회수라인과, 상기 분리된 기체성분을 상기 재액화라인의 압축부 전단으로 공급하는 기체성분공급라인과, 상기 재액화라인의 압축부 전단에 마련되며, 상기 저장탱크로부터 공급된 증발가스와 상기 기체성분공급라인을 통해 공급된 기체성분을 혼합하여 저장하며, 상기 혼합된 유체 속에 함유된 액체성분의 불순물을 자중에 의해 제거하는 녹아웃드럼을 더 포함할 수 있다.The compression unit includes one or more compressors and coolers arranged alternately, a gas-liquid separator configured to separate the mixed fluid cooled by heat exchange with a refrigerant by the heat exchange unit into a gas component and a liquid component; a liquid component supply line for supplying heat to the cooler to exchange heat with the boil-off gas compressed by the compressor, and a pressure reducing valve branched from the liquid component supply line and connected to the cooler to receive a portion of the separated liquid component and reduce pressure; A decompression line provided, a recovery line that receives the mixture of the decompressed liquid component and the heat-exchanged liquid component from the cooler and sends it to the storage tank, and supplies the separated gas component to the front end of the compression unit of the reliquefaction line It is provided in front of the gas component supply line and the compression part of the reliquefaction line, the boil-off gas supplied from the storage tank and the gas component supplied through the gas component supply line are mixed and stored, and contained in the mixed fluid It may further include a knockout drum to remove impurities of the liquid component by its own weight.
본 발명의 실시 예에 따른 선박용 연료가스공급시스템은 증발가스 재액화 및 연료공급의 효율성을 함께 향상시킬 수 있다.The fuel gas supply system for ships according to an embodiment of the present invention can improve the efficiency of BOG reliquefaction and fuel supply together.
또, 재액화할 압축된 증발가스의 양을 줄여, 압축된 증발가스와 열교환되는 냉매를 순환 공급하는 냉매공급장치의 에너지 소모량을 줄일 수 있다.In addition, by reducing the amount of the compressed BOG to be reliquefied, it is possible to reduce the energy consumption of the refrigerant supply device that circulates and supplies the refrigerant that exchanges heat with the compressed BOG.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 연료가스공급시스템을 나타낸다.1 shows a fuel gas supply system for a ship according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 연료가스공급시스템을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 shows a fuel gas supply system for a ship according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 연료가스공급시스템(100)은 액화가스 및 액화가스의 증발가스를 저장하는 저장탱크(101)로부터 증발가스를 공급받아 압축하는 압축부(110)와, 압축부(110)에 의해 압축된 증발가스를 냉매와 열교환하여 액화시키는 열교환부(120)와, 저장탱크(101), 압축부(110) 및 열교환부(120)를 연결하는 재액화라인(L1)과, 저장탱크(101)로부터 공급받은 액화가스를 수요처(E)로 공급하는 액화가스공급라인(L2)과, 액화가스공급라인(L2)에 마련되며, 저장탱크(101)로부터 공급받은 액화가스를 저장하는 믹서(160)와, 재액화라인(L1)의 압축부(110)와 열교환부(120) 사이로부터 분기되어 믹서(160)와 연결되며, 압축부(110)에 의해 압축된 증발가스 중 일부를 믹서(160)로 공급하는 합류라인(L3)과, 믹서(160) 내의 액체 레벨을 측정하는 액체레벨측정기(180)와, 액체레벨측정기(180)에 의해 측정된 액체 레벨을 기초로 합류라인(L3) 상에 마련된 조절밸브(V1)의 개방 정도를 제어하여, 믹서(160) 내의 액체 레벨을 설정 범위 내에서 유지시키는 제어부(190)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the fuel
또, 선박용 연료가스공급시스템(100)은 믹서(160) 내의 압력을 측정하는 압력측정기(170)와, 저장탱크(101)로부터 공급된 액화가스를 압축부(110)를 통과한 유체의 압력과 동일한 압력으로 압축하여 믹서(160)로 공급하되, 압력측정기(170)에 의해 측정된 믹서(160) 내의 압력을 기초로 개방 정도가 제어되는 압축펌프(P3)를 포함한다.In addition, the fuel
또, 선박용 연료가스공급시스템(100)은 저장탱크(101) 내부에 마련되며, 액화가스를 설정된 압력으로 펌핑하여 액화가스공급라인(L2)을 통해 압축펌프(P3) 쪽으로 공급하는 내부펌프(P2)와, 믹서(160)로부터 공급받은 유체를 수요처(E)의 요구조건에 맞게 압축시키는 고압펌프(P1)와, 고압펌프(P1)에 의해 압축된 유체를 기화시켜 수요처(E)로 공급하는 기화기(130)를 포함한다. 이때 액화가스공급라인(L2)은 내부펌프(P2), 압축펌프(P3), 믹서(160), 고압펌프(P1), 기화기(130) 및 수요처(E)를 순차적으로 연결한다.In addition, the marine fuel
또, 선박용 연료가스공급시스템(100)은 믹서(160)와 재액화라인(L1)의 열교환부(120) 전단을 연결하며, 믹서(160)에서 발생한 기체성분을 재액화라인(L1)의 열교환부(120) 전단으로 공급하여 압축부(110)에 의해 압축된 증발가스와 함께 혼합되어 열교환부(120)로 유입되도록 하는 재공급라인(L11)을 포함한다.In addition, the marine fuel
상술한 압축부(110)는 교대로 배치된 하나 이상의 압축기(112)와 냉각기(114)를 포함한다. 그리고, 선박용 연료가스공급시스템(100)은 열교환부(120)에 의해 냉매와 열교환되어 액화된 (혼합) 유체 즉, 재공급라인(L11)을 통해 공급받은 믹서(160) 내의 기체성분과 압축부(110)에 의해 압축된 증발가스의 혼합물을 기체성분과 액체성분으로 분리시키는 기액분리기(140)와, 기액분리기(140)에 의해 분리된 액체성분을 압축기(112)에 의해 압축된 증발가스와 열교환되도록 냉각기(114)로 공급하는 액체성분공급라인(L4)과, 액체성분공급라인(L4)으로부터 분기되어 냉각기(114)와 연결되며, 기액분리기(140)에 의해 분리된 액체성분 중 일부를 공급받아 감압시키는 감압밸브(117)를 마련한 감압라인(L5)과, 냉각기(114)로부터 감압밸브(117)에 의해 감압된 액체성분과 압축된 증발가스와 열교환된 액체성분의 혼합물을 공급받아 저장탱크(101)로 보내는 회수라인(L6)과, 기액분리기(140)에 의해 분리된 기체성분을 재액화라인(L1)의 압축부(110) 전단으로 공급하는 기체성분공급라인(L7)을 포함한다.The above-described
또, 선박용 연료가스공급시스템(100)은 재액화라인(L1)의 압축부(110) 전단에 마련되며, 재액화라인(L1)을 통해 저장탱크(101)로부터 공급된 증발가스와 기체성분공급라(L6)인을 통해 공급된 기체성분을 혼합하여 저장하며, 해당 혼합된 유체 속에 함유된 액체성분의 불순물을 자중에 의해 제거하는 녹아웃드럼(150, Knock out-drum)을 포함할 수 있다.In addition, the fuel
본 발명의 실시 예에 따른 선박용 연료가스공급시스템(100)은 각종 액화연료 운반선, 액화연료 RV(Regasification Vessel), 컨테이너선, 일반상선, LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Off-loading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등을 포함하는 선박에 적용될 수 있다. The fuel
이하, 각 구성요소에 대해서 구체적으로 설명한다.Hereinafter, each component will be described in detail.
상술한 저장탱크(101)는 단열상태를 유지하면서 연료를 액화상태로 저장하는 멤브레인형 탱크, SPB형 탱크 등을 포함할 수 있다. 저장탱크(101)에 저장된 액화가스는 액화상태로 저장할 수 있는 LNG(Liquefied Natural Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), DME(Dimethylether), 에탄(Ethane) 중 어느 하나일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이하에서는 저장탱크(101)에 에탄이 저장된 것을 예로 들어 설명한다. The above-described
저장탱크(101) 내부에는 내부펌프(P2)가 마련될 수 있으며, 내부펌프(P2)에 의해 펌핑된 액화가스는 액화가스공급라인(L2)을 통해 압축펌프(P3)로 전달된다.An internal pump P2 may be provided inside the
압축부(110)는 재액화라인(L1)을 통해 저장탱크(101)로부터 증발가스를 공급받아 압축하며, 교대로 배치된 하나 이상의 압축기(112; 112a~112c)와 냉각기(114; 114a~114c)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 3단으로 마련된 다단방식의 압축부(110)를 예로 들어 설명한다. 예컨대, 각각의 압축기(112a~112c)와 냉각기(114a~114c)를 통과한 증발가스의 최종 압력과 온도는 30barA, 40℃일 수 있다. 여기서, 제2냉각기(114b)와 제3냉각기(114c)는 각각 글리콜워터와 해수를 이용하여 압축된 증발가스를 냉각시킬 수 있다. 제1냉각기(114a)는 관련된 구성과 함께 후술하기로 한다.The
열교환부(120)는 냉매순환라인(L10)을 통해 순환 공급되는 냉매와 압축부(110)에 의해 압축된 증발가스 간 열교환을 수행한다. 이때, 열교환부(120)는 후술할 재공급라인(L11)을 통해 믹서(160)에서 발생한 기체성분이 압축부(110)에 의해 압축된 증발가스와 혼합되어 들어올 경우, 해당 혼합 유체를 냉매와 열교환시킬 수 있다. 재공급라인(L11)을 통해 믹서(160)로부터 공급되는 기체성분은 압축부(110)에 의해 압축된 증발가스와 혼합되어 온도를 떨어뜨린다.The
냉매는 냉매공급장치(125)로부터 공급될 수 있고, 열교환된 냉매는 냉매공급장치(125)에 의해 설정된 온도로 냉각된 후, 냉매순환라인(L10)을 통해 순환 공급될 수 있다. 따라서, 냉매를 설정된 온도로 맞추어 순환 공급하기 위해서 냉매공급장치(125)에 의해 에너지가 소비된다. 이러한 에너지 소모량을 줄이고 전체 시스템 효율을 향상시키기 위해, 본 발명의 실시 예를 통해 재액화할 증발가스의 양을 줄일 수 있다.The refrigerant may be supplied from the
이를 위해, 재액화라인(L1)의 압축부(110)와 열교환부(120) 사이로부터 분기된 합류라인(L3)은, 액화가스공급라인(L2)의 믹서(160)와 연결되며, 압축부(110)에 의해 압축된 증발가스 중 일부를 믹서(160)로 합류시켜 수요처(E)의 연료로 공급되도록 한다. 이를 통해 압축부(110)에 의해 가압되어 온도가 올라간 증발가스에 대한 재액화 양을 줄일 수 있다. To this end, the merging line L3 branched from between the
믹서(160)는 액화가스공급라인(L2)을 통해 저장탱크(101)로부터 공급받은 액화가스와 합류라인(L3)을 통해 공급받은 압축된 증발가스를 혼합하여 저장한다. 합류라인(L3)을 통해 공급된 압축된 증발가스는 이미 압축부(110)에 의해 가압된 상태이므로, 그 온도가 저장탱크(101) 내의 액화가스(예컨대 에탄)처럼 낮지 않아도 믹서(160)에서 저장탱크(101)로부터 공급된 액화가스와 혼합되어 액체상태로 상변환될 수 있다.The
믹서(160)는 기액분리기의 기능도 동시에 수행하므로 고압펌프(P1)에 기체성분이 유입되는 것을 방지할 수 있다. 믹서(160)에서 액체로 변환되지 않은 기체성분은 재공급라인(L11)을 통해 재액화라인(L1)의 열교환부(120) 전단 즉, 구체적으로 재액화라인(L1)으로부터 합류라인(L3)이 분기되는 지점(P) 후단으로 공급되고, 이는 압축부(110)에 의해 압축된 증발가스와 함께 혼합되어 열교환부(120)로 유입된다. 재공급라인(L11)을 통해 공급되는 기체성분은 믹서(160)에서 온도가 떨어진 상태이므로, 압축부(110)에 의해 압축된 증발가스와 혼합되어 온도를 떨어뜨린 상태에서 열교환부(120)로 유입된다.Since the
따라서, 열교환부(120)로 유입된 유체를 액화시키기 위해, 냉매의 냉열을 일정 온도로 유지시키면서 열교환부(120)로 순환 공급하는 냉매공급장치(125)의 에너지 소모량이 줄어들게 되며, 이는 전체 시스템의 효율성을 향상시킬 수 있다.Therefore, in order to liquefy the fluid flowing into the
한편, 상술한 믹서(160) 운용에 있어서, 압축부(110)에 의해 압축된 증발가스 중 일부가 합류라인(L3)을 통해 믹서(160)로 흐를 때 과량을 감지하기 위해, 합류라인(L3)을 통해 믹서(160)로 흐르는 압축된 증발가스의 양을 제어해야 할 필요성이 있다.On the other hand, in the operation of the above-described
이를 위해 액체레벨측정기(180)는 믹서(160) 내의 액체 레벨을 측정하며, 제어부(190)는 액체레벨측정기(180)에 의해 측정된 액체 레벨을 기초로 합류라인(L3) 상에 마련된 조절밸브(V1)의 개방 정도를 제어하여, 믹서(160) 내의 액체 레벨을 설정 범위 내에서 유지시킨다.To this end, the
구체적으로 과량의 압축된 증발가스가 믹서(160)로 유입된 경우, 믹서(160) 내부의 온도가 상승하여 기체성분의 양이 증가되고, 액체 레벨은 떨어지게 된다. 이 경우, 제어부(190)는 합류라인(L3) 상의 조절밸브(V1)를 폐쇄시키거나 개방 정도를 작게 하여 믹서(160) 내부로 유입되는 압축된 증발가스의 양을 줄일 수 있다. 반대로 믹서(160) 내부의 액체 레벨이 증가한 경우에는 온도가 충분히 낮다는 것을 의미하므로, 합류라인(L3) 상의 조절밸브(V1)의 개방 정도를 크게 하여 믹서(160)로 유입되는 압축된 증발가스의 양을 증가시킬 수 있다.Specifically, when an excessive amount of compressed BOG is introduced into the
또, 수요처(E)의 로드(load)가 늘어 연료 사용량이 증가한 경우, 믹서(160) 내부의 압력이 떨어지므로, 믹서(160) 내부의 압력을 설정 범위 내에서 유지시킬 필요가 있다. 이를 위해 압력측정기(170)는 믹서(160) 내의 압력을 측정하고, 압력측정기(170)에 의해 측정된 믹서(160) 내의 압력을 기초로 압축펌프(P3)의 개방 정도가 제어될 수 있다. 이때, 압력측정기(170)에 의해 측정된 압력 값은 상술한 제어부(190)로 전달될 수 있다.In addition, when the fuel consumption increases due to an increase in the load of the consumer E, the pressure inside the
제어부(190)는 믹서(160) 내의 압력이 설정 값 미만으로 떨어지는 경우, 압축펌프(P3)를 제어하여 액화가스공급라인(L2)을 통해 믹서(160) 내부로 공급되는 액화가스의 양을 증가시킬 수 있다. 반대로 믹서(160) 내의 압력이 설정 값을 초과한 경우, 압축펌프(P3)를 제어하여 액화가스공급라인(L2)을 통해 믹서(160) 내부로 공급되는 액화가스의 양을 감소시킬 수 있다.When the pressure in the
이때, 압축펌프(P3)는 상술한 압축부(110)를 통과한 유체(증발가스)의 압력과 동일한 압력으로 저장탱크(101)로부터 공급된 액화가스를 가압하여 믹서(160)로 보낼 수 있다. 예컨대 압축펌프(P3)에 의해 가압된 액화가스는 압축부(110)를 통과한 유체의 압력과 동일한 30barA의 압력을 가질 수 있고, 이때의 온도는 대략 -91℃일 수 있다.At this time, the compression pump P3 pressurizes the liquefied gas supplied from the
액화가스공급라인(L2)에 마련된 고압펌프(P1)는 믹서(160)로부터 공급받은 유체를 수요처(E)의 요구조건에 맞게 압축시킨다. 예컨대, 고압펌프(P1)를 통과한 유체는 380barA, -70℃의 상태일 수 있다.The high-pressure pump P1 provided in the liquefied gas supply line L2 compresses the fluid supplied from the
기화기(130)는 고압펌프(P1)에 의해 압축된 유체를 기화시켜 수요처(E)로 공급한다. 기화기(130)를 통과한 유체는 380barA, -45℃의 상태일 수 있다. The
수요처(E)는 예컨대 에탄을 연료로 사용하는 ME-LGI 엔진 등을 포함할 수 있다.The consumer E may include, for example, an ME-LGI engine using ethane as a fuel.
한편, 압축부(110)에 의해 압축된 증발가스(A)와 믹서(160)로부터 공급된 기체성분(B)은 합류되어 재액화라인(L1)을 통해 열교환부(120)로 흘러 들어가 냉매와 열교환되어 액화된 후, 기액분리기(140)로 공급된다.On the other hand, the boil-off gas (A) compressed by the
기액분리기(140)는 열교환부(120)를 통과한 해당 유체(A+B)를 기체성분과 액체성분으로 분리시킨다. The gas-
여기서, 기액분리기(140)에 의해 분리된 액체성분은 액체성분공급라인(L4)을 통해 제1압축기(112a)에 의해 압축된 증발가스와 열교환되도록 제1냉각기(114a)에 포함된 냉각열교환기(115)로 공급된다. 본 발명의 실시 예에서는 기액분리기(140)에 의해 분리된 액체성분이 제1냉각기(114a)에 공급되는 것을 예로 들어 설명하지만, 다른 예에서는 제2냉각기(114b) 또는 제3냉각기(114c)에 공급되어, 압축기(112)에 의해 압축된 증발가스를 냉각시키는 데에 사용될 수 있다.Here, the liquid component separated by the gas-
그리고, 액체성분공급라인(L4)으로부터 분기되어 제1냉각기(114a)와 연결된 감압라인(L5)을 통해 기액분리기(140)에 의해 분리된 액체성분 중 일부가 감압밸브(117)로 공급되어 감압된 후 제1냉각기(114a)로 유입된다.Then, a portion of the liquid component separated by the gas-
상술한 열교환부(120)에 의해 냉매와 열교환되어 액화된 유체(A+B)는 30barA, -36℃의 액체상태를 유지할 수 있으나, 이는 저장탱크(101)로 바로 저장될 경우, 기체상태로 변환될 수 있는 정도이기 때문에, 저장탱크(101)에 저장되어도 액체상태를 유지할 수 있도록 할 필요성이 있다.The fluid (A + B) liquefied by heat exchange with the refrigerant by the above-described
이에, 본 발명의 실시 예에서는 기액분리기(140)에 의해 분리된 액체성분 중 일부를 감압라인(L5)을 통해 감압밸브(117)로 공급하여 3.5barA, -80℃로 변환시킨 후, 제1냉각기(114a)로 공급한다. 이를 통해 액체성분공급라인(L4)을 통해 냉각열교환기(115)로 공급되어 압축된 증발가스와 열교환된 기액분리기(140)에 의해 분리된 액체성분과 상술한 감압밸브(117)에 의해 감압된 액체성분의 혼합물이 29barA, -59℃의 상태로 변환되어 회수라인(L6)을 통해 저장탱크(101)에 액체상태로 저장될 수 있게 된다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, some of the liquid components separated by the gas-
기체성분공급라인(L7)은 기액분리기(140)에 의해 분리된 기체성분을 재액화라인(L1)의 압축부(110) 전단으로 공급한다.The gas component supply line L7 supplies the gas component separated by the gas-
이때, 재액화라인(L1)의 압축부(110) 전단에 마련된 녹아웃드럼(150)은 재액화라인(L1)을 통해 저장탱크(101)로부터 공급된 증발가스와 기체성분공급라(L6)인을 통해 공급된 기체성분을 혼합하여 저장하며, 혼합된 유체 속에 함유된 액체성분의 불순물을 자중에 의해 제거한다. 에탄을 화물로 저장하는 선박의 경우, 프로판이나 부탄과 같은 물질이 함유될 수 있다. 이때 강한 유동현상이 발생한 경우, 액체성분의 프로판이나 부탄과 같은 물질이 오일 방울 형태로 증발가스에 함유된 상태에서 압축부(110)로 흘러가 압축부(110)의 성능에 문제를 발생시킬 수 있다.At this time, the
이에, 본 발명의 실시 예에서는 녹아웃드럼(150)을 통해 오일 방울(Oil Droplet) 형태의 액체성분이 자중에 의해 정제될 수 있도록 하여, 증발가스에 딸려온 액체성분이 분리될 수 있도록 한다. 녹아웃드럼(150)에서 분리된 액체성분은 도시하지는 않았으나 저장탱크(101)로 회수될 수 있다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, the liquid component in the form of an oil droplet can be purified by its own weight through the
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.In the above, specific embodiments have been shown and described. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and those of ordinary skill in the art to which the invention pertains may make various changes without departing from the spirit of the invention described in the claims below. will be able
101: 저장탱크
110: 압축부
112: 압축기
114: 냉각기
117: 감압밸브
120: 열교환부
125: 냉매공급장치
130: 기화기
140: 기액분리기
150: 녹아웃드럼
160: 믹서
170: 액체레벨측정기
180: 압력측정기
190: 제어부
L1: 재액화라인
L2: 액화가스공급라인
L3: 합류라인
L4: 액체성분공급라인
L5: 감압라인
L6: 회수라인
L7: 기체성분공급라인
L10: 냉매순환라인
L11: 재공급라인
P1: 고압펌프
P2: 내부펌프
P3: 압축펌프
V1: 조절밸브101: storage tank 110: compression unit
112: compressor 114: cooler
117: pressure reducing valve 120: heat exchange unit
125: refrigerant supply 130: carburetor
140: gas-liquid separator 150: knockout drum
160: mixer 170: liquid level meter
180: pressure gauge 190: control unit
L1: Re-liquefaction line L2: Liquefied gas supply line
L3: merging line L4: liquid component supply line
L5: decompression line L6: return line
L7: gas component supply line L10: refrigerant circulation line
L11: Resupply line P1: High pressure pump
P2: Internal pump P3: Compression pump
V1: control valve
Claims (5)
상기 압축된 증발가스를 냉매와 열교환하여 액화시키는 열교환부;
상기 저장탱크, 압축부 및 열교환부를 연결하는 재액화라인;
상기 저장탱크로부터 공급받은 액화가스를 수요처로 공급하는 액화가스공급라인;
상기 액화가스공급라인에 마련되며, 상기 저장탱크로부터 공급받은 액화가스를 저장하는 믹서;
상기 재액화라인의 상기 압축부와 상기 열교환부 사이로부터 분기되어 상기 믹서와 연결되며, 상기 압축부에 의해 압축된 증발가스 중 일부를 상기 믹서로 공급하는 합류라인;
상기 믹서 내의 액체 레벨을 측정하는 액체레벨측정기; 및
상기 측정된 액체 레벨을 기초로 상기 합류라인 상에 마련된 조절밸브의 개방 정도를 제어하여, 상기 믹서 내의 액체 레벨을 설정 범위 내에서 유지시키는 제어부;를 포함하는 선박용 연료가스공급시스템.a compression unit receiving the liquefied gas and the boil-off gas from a storage tank storing the boil-off gas of the liquefied gas and compressing it;
a heat exchange unit for liquefying the compressed boil-off gas by heat exchange with a refrigerant;
a reliquefaction line connecting the storage tank, the compression unit, and the heat exchange unit;
a liquefied gas supply line for supplying the liquefied gas supplied from the storage tank to a consumer;
a mixer provided in the liquefied gas supply line and configured to store the liquefied gas supplied from the storage tank;
a merging line branched from between the compression unit and the heat exchange unit of the reliquefaction line and connected to the mixer, and supplying a portion of the boil-off gas compressed by the compression unit to the mixer;
a liquid level meter for measuring the liquid level in the mixer; and
A control unit for maintaining the liquid level in the mixer within a set range by controlling the degree of opening of the control valve provided on the merging line based on the measured liquid level.
상기 믹서 내의 압력을 측정하는 압력측정기와,
상기 저장탱크로부터 공급된 액화가스를 상기 압축부를 통과한 유체의 압력과 동일한 압력으로 압축하여 상기 믹서로 공급하되, 상기 측정된 믹서 내의 압력을 기초로 개방 정도가 제어되는 압축펌프를 더 포함하는 선박용 연료가스공급시스템.According to claim 1,
a pressure gauge for measuring the pressure in the mixer;
The liquefied gas supplied from the storage tank is compressed to the same pressure as the pressure of the fluid passing through the compression unit and supplied to the mixer, further comprising a compression pump whose opening degree is controlled based on the measured pressure in the mixer. fuel gas supply system.
상기 믹서로부터 공급받은 유체를 상기 수요처의 요구조건에 맞게 압축시키는 고압펌프와,
상기 압축된 유체를 기화시켜 상기 수요처로 공급하는 기화기를 더 포함하며,
상기 액화가스공급라인은 상기 저장탱크, 압축펌프, 믹서, 고압펌프, 기화기 및 수요처를 순차적으로 연결하는 선박용 연료가스공급시스템.3. The method of claim 2,
A high-pressure pump for compressing the fluid supplied from the mixer according to the requirements of the customer;
Further comprising a vaporizer that vaporizes the compressed fluid and supplies it to the consumer,
The liquefied gas supply line is a fuel gas supply system for ships that sequentially connects the storage tank, the compression pump, the mixer, the high-pressure pump, the carburetor, and the customer.
상기 믹서와 상기 재액화라인의 열교환부 전단을 연결하며, 상기 믹서에서 발생한 기체성분을 상기 재액화라인의 열교환부 전단으로 공급하여 상기 압축부에 의해 압축된 증발가스와 함께 혼합되어 상기 열교환부로 유입되도록 하는 재공급라인을 더 포함하는 선박용 연료가스공급시스템.According to claim 1,
The mixer and the front end of the heat exchange unit of the reliquefaction line are connected, and the gas component generated in the mixer is supplied to the front end of the heat exchange unit of the reliquefaction line, mixed with the boil-off gas compressed by the compression unit, and introduced into the heat exchange unit. A fuel gas supply system for ships further comprising a re-supply line to be enabled.
상기 압축부는 교대로 배치된 하나 이상의 압축기와 냉각기를 포함하고,
상기 열교환부에 의해 냉매와 열교환되어 냉각된 상기 혼합 유체를 기체성분과 액체성분으로 분리시키는 기액분리기와,
상기 분리된 액체성분을 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스와 열교환되도록 상기 냉각기로 공급하는 액체성분공급라인과,
상기 액체성분공급라인으로부터 분기되어 상기 냉각기와 연결되며, 상기 분리된 액체성분 중 일부를 공급받아 감압시키는 감압밸브를 마련한 감압라인과,
상기 냉각기로부터 상기 감압된 액체성분과 상기 열교환된 액체성분의 혼합물을 공급받아 상기 저장탱크로 보내는 회수라인과,
상기 분리된 기체성분을 상기 재액화라인의 압축부 전단으로 공급하는 기체성분공급라인과,
상기 재액화라인의 압축부 전단에 마련되며, 상기 저장탱크로부터 공급된 증발가스와 상기 기체성분공급라인을 통해 공급된 기체성분을 혼합하여 저장하며, 상기 혼합된 유체 속에 함유된 액체성분의 불순물을 자중에 의해 제거하는 녹아웃드럼을 더 포함하는 선박용 연료가스공급시스템.According to claim 1,
The compression unit comprises one or more compressors and coolers arranged alternately,
a gas-liquid separator for separating the mixed fluid cooled by heat exchange with the refrigerant by the heat exchange unit into a gas component and a liquid component;
a liquid component supply line for supplying the separated liquid component to the cooler to exchange heat with the boil-off gas compressed by the compressor;
a pressure reducing line branched from the liquid component supply line and connected to the cooler, provided with a pressure reducing valve for receiving a portion of the separated liquid component and reducing the pressure;
a recovery line that receives the mixture of the decompressed liquid component and the heat-exchanged liquid component from the cooler and sends it to the storage tank;
a gas component supply line for supplying the separated gas component to the front end of the compression unit of the reliquefaction line;
It is provided at the front end of the compression part of the reliquefaction line, the boil-off gas supplied from the storage tank and the gas component supplied through the gas component supply line are mixed and stored, and impurities of the liquid component contained in the mixed fluid are removed. A fuel gas supply system for ships further comprising a knockout drum removed by its own weight.
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