KR20210137322A - 암모니아 연료 공급 장치 - Google Patents

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KR20210137322A
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최성훈
윤상웅
이호기
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의해 암모니아 연료 공급 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 암모니아 연료 공급 장치는, 액상암모니아를 저장하는 저장탱크와, 저장탱크로부터 액상암모니아를 제1 연소기관으로 공급하는 제1 연료공급관과, 제1 연료공급관에 연결되어 저장탱크로부터 공급되는 액상암모니아의 공급압력을 높이는 승압펌프와, 승압펌프 후단의 제1 연료공급관에 연결되어 제1 연소기관으로 공급되는 액상암모니아의 온도를 높이는 온도조절유닛과, 저장탱크와 연결되어 액상암모니아가 자연 기화되어 생성된 암모니아를 배출하는 BOG배출관과, BOG배출관에 연결되어 암모니아를 압축하는 압축기, 및 압축기에서 분기되어 암모니아를 제2 연소기관으로 공급하는 제2 연료공급관을 포함할 수 있다.

Description

암모니아 연료 공급 장치{Ammonia fuel supply apparatus}
본 발명은 암모니아 연료 공급 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 요구되는 연료 조건이 서로 다른 연소기관에 각각 대응하는 연료를 공급할 수 있는 암모니아 연료 공급 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 선박에 설치되는 각종 엔진은 연료를 연소하여 동력을 생성하며, 연료의 연소과정에서 발생되는 배기가스는 질소산화물, 황산화물, 이산화탄소 등을 포함하고 있다. 대기오염이 증가함에 따라 배기가스에 포함된 각종 유해물질에 대한 규제가 엄격해지고 있는 실정이며, 질소산화물과 황산화물뿐만 아니라 이산화탄소도 유엔 산화기관인 국제해사기구(IMO; International Maritime Organization)로부터 배출규제를 받고 있다. 실제, 국제해사기구는 이산화탄소의 배출량을 2030년까지 2008년 대비 40% 줄이고, 2050년까지 2008년 대비 70% 줄이는 것을 추진 중에 있다. 이에 따라, 저탄소 또는 탈탄소 연료를 이용하여 동력을 생성하는 친환경 선박의 개발이 요구되고 있으며, 차세대 친환경 연료 중 하나로 연소 시 이산화탄소의 배출이 없는 암모니아가 대두되고 있다.
한편, 암모니아를 연료로 하는 종래의 선박은, 연소기관이 액상의 암모니아를 연소하여 동력을 생성하므로, 저장탱크 또는 배관 내에 있는 액상의 암모니아가 기화되어 생성된 기상의 암모니아를 대기로 방출하였다. 또한, 연소기관이 트립(trip, 차단기 자동 개방)되거나 연소기관의 이상 시, 암모니아를 공급하는 배관 및 엔진 사이드 쪽에 있는 연료잔여물을 퍼징하고, 퍼징된 연료를 한데 모아 대기로 방출하였다. 그러나, 암모니아는 독성물질이고, 대기로 방출 시 신속하게 흩어져 퍼지는 것이 아니므로, 암모니아를 대기로 방출하는 것은 안전상의 문제가 있다.
이에, 액상의 암모니아를 연소하는 연소기관과, 기상의 암모니아를 연소하는 연소기관을 모두 구비한 선박이 필요하게 되었으며, 요구되는 연료 조건이 서로 다른 각각의 연소기관에 대응하는 연료를 공급할 수 있는 장치가 필요하게 되었다.
대한민국 공개특허 제10-2015-0059032호 (2015. 05. 29.)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 요구되는 연료 조건이 서로 다른 연소기관에 각각 대응하는 연료를 공급할 수 있는 암모니아 연료 공급 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 암모니아 연료 공급 장치는, 액상암모니아를 저장하는 저장탱크와, 상기 저장탱크로부터 상기 액상암모니아를 제1 연소기관으로 공급하는 제1 연료공급관과, 상기 제1 연료공급관에 연결되어 상기 저장탱크로부터 공급되는 상기 액상암모니아의 공급압력을 높이는 승압펌프와, 상기 승압펌프 후단의 상기 제1 연료공급관에 연결되어 상기 제1 연소기관으로 공급되는 상기 액상암모니아의 온도를 높이는 온도조절유닛과, 상기 저장탱크와 연결되어 상기 액상암모니아가 자연 기화되어 생성된 암모니아를 배출하는 BOG배출관과, 상기 BOG배출관에 연결되어 상기 암모니아를 압축하는 압축기, 및 상기 압축기에서 분기되어 상기 암모니아를 제2 연소기관으로 공급하는 제2 연료공급관을 포함한다.
상기 압축기 후단의 상기 BOG배출관은 상기 승압펌프 후단의 상기 제1 연료공급관으로 연결될 수 있다.
상기 암모니아 연료 공급 장치는, 상기 압축기 후단의 상기 BOG배출관에 연결되는 열교환기와, 일단이 상기 승압펌프 전단의 상기 제1 연료공급관에 연결되고 타단이 상기 열교환기를 경유하여 상기 제2 연료공급관에 연결되는 제1 연료이송관을 더 포함할 수 있다.
상기 암모니아 연료 공급 장치는, 상기 열교환기 후단의 상기 제1 연료이송관에 설치되는 감압밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 암모니아 연료 공급 장치는, 상기 승압펌프 후단의 상기 제1 연료공급관에 설치되어 상기 제1 연료공급관 내부의 상기 액상암모니아를 배출하는 분기관과, 상기 분기관에 연결되어 상기 액상암모니아를 저장하는 녹아웃드럼을 더 포함할 수 있다.
상기 암모니아 연료 공급 장치는, 일단이 상기 제1 연소기관에 연결되고 타단이 상기 녹아웃드럼에 연결되어 상기 제1 연소기관 내부의 액상암모니아 또는 상기 제1 연소기관 내부의 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 상기 녹아웃드럼으로 배출하는 연료배출관을 더 포함할 수 있다.
상기 암모니아 연료 공급 장치는, 상기 녹아웃드럼과 상기 제2 연료공급관을 연결하여 상기 녹아웃드럼 내부의 상기 암모니아를 상기 제2 연료공급관으로 공급하는 제2 연료이송관을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 요구되는 연료 조건이 서로 다른 연소기관에 각각 대응하는 연료를 공급할 수 있다. 즉, 액상의 연료를 연소하는 제1 연소기관에 액상암모니아를 공급하고, 기상의 연료를 연소하는 제2 연소기관에 암모니아를 공급할 수 있다. 제1 연소기관과 제2 연소기관이 각각 액상암모니아와 암모니아를 연소하여 동력을 생성함으로써, 이산화탄소가 발생되지 않아 국제해사기구의 배출규제를 만족시킬 수 있다.
또한, 저장탱크에서 발생한 암모니아를 배출하여 압축한 후 제2 연소기관에 공급하거나 압축 및 냉각한 후 제1 연소기관으로 공급하여 연료로 사용하므로, 저장탱크의 압력 상승을 방지하면서 장치 효율을 높일 수 있다.
또한, 제1 연소기관과 제2 연소기관이 트립되거나 제1 연소기관과 제2 연소기관의 이상 시 배관, 제1 연소기관, 제2 연소기관에 있는 액상암모니아 또는 기상암모니아를 배출하여 녹아웃드럼에 저장하고 순환시켜 연료로 재사용하므로, 독성물질인 암모니아를 보다 안전하고 효과적으로 처리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 암모니아 연료 공급 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 6은 암모니아 연료 공급 장치의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 암모니아 연료 공급 장치에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 암모니아 연료 공급 장치는 암모니아를 연료로 사용하는 연소기관에 암모니아를 공급하는 장치로, 예를 들어, 선박과 같은 해양구조물에 설치될 수 있다.
암모니아 연료 공급 장치는 요구되는 연료 조건이 서로 다른 연소기관에 각각 대응하는 연료를 공급할 수 있다. 즉, 액상의 연료를 연소하는 제1 연소기관에 액상암모니아를 공급하고, 기상의 연료를 연소하는 제2 연소기관에 암모니아를 공급할 수 있다. 제1 연소기관과 제2 연소기관이 각각 액상암모니아와 암모니아를 연소하여 동력을 생성함으로써, 이산화탄소가 발생되지 않아 국제해사기구의 배출규제를 만족시킬 수 있다. 또한, 저장탱크에서 발생한 암모니아를 배출하여 압축한 후 제2 연소기관에 공급하거나 압축 및 냉각한 후 제1 연소기관으로 공급하여 연료로 사용하므로, 저장탱크의 압력 상승을 방지하면서 장치 효율을 높일 수 있다. 또한, 제1 연소기관과 제2 연소기관이 트립되거나 제1 연소기관과 제2 연소기관의 이상 시 배관, 제1 연소기관, 제2 연소기관에 있는 액상암모니아 또는 기상암모니아를 배출하여 녹아웃드럼에 저장하고 순환시켜 연료로 재사용하므로, 독성물질인 암모니아를 보다 안전하고 효과적으로 처리할 수 있는 특징이 있다.
이하, 도 1을 참조하여, 암모니아 연료 공급 장치(1)에 관하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 암모니아 연료 공급 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 암모니아 연료 공급 장치(1)는 저장탱크(10)와, 제1 연료공급관(20)과, 승압펌프(30)와, 온도조절유닛(40)과, BOG배출관(50)과, 압축기(51) 및 제2 연료공급관(60)을 포함한다.
저장탱크(10)는 내부가 일정한 압력으로 유지되어 액상암모니아를 저장하는 탱크로, 내부 압력이 1barg 이하인 멤브레인 타입의 상압탱크로 형성되거나, 내부 압력이 1barg를 초과하되 10barg 미만인 C타입의 가압탱크로 형성될 수 있다. 저장탱크(10)가 멤브레인 타입의 상압탱크인 경우, 내부에 저장된 액상암모니아의 온도는 -18.3℃ 이하일 수 있으며, 저장탱크(10)가 C타입의 가압탱크인 경우, 내부에 저장된 액상암모니아의 온도는 -18.3℃를 초과하되 28℃ 미만일 수 있다. 저장탱크(10)가 1barg 이하인 상압탱크로 형성되거나 10barg 미만인 가압탱크로 형성됨으로써, 고압의 탱크를 사용하는 종래의 경우보다 탱크 설계 비용을 절감할 수 있고 탱크 중량도 줄일 수 있어 선박의 운항 비용을 줄일 수 있는 장점이 있다. 이러한 저장탱크(10)에 저장된 액상암모니아는 제1 연료공급관(20)을 통해 배출된다.
제1 연료공급관(20)은 저장탱크(10)로부터 액상암모니아를 제1 연소기관(100)으로 공급하는 관으로, 일단이 저장탱크(10)에 연결되고 타단이 제1 연소기관(100)에 연결된다. 여기서, 제1 연소기관(100)이라 함은, 액상암모니아를 연소하여 동력을 발생시키는 장치를 통칭하며, 예를 들어, 메인 엔진(ME, Main engine)일 수 있다. 제1 연료공급관(20)은 일단이 저장탱크(10)를 관통하여 저장탱크(10) 내부에 설치된 가압펌프(11)에 연결되며, 타단은 저장탱크(10) 외부로 연장되어 제1 연소기관(100)에 연결될 수 있다. 제1 연료공급관(20)의 일단이 가압펌프(11)에 연결됨에 따라, 저장탱크(10) 내부에 저장된 액상암모니아는 가압펌프(11)에 의해 가압되어 제1 연료공급관(20)으로 공급될 수 있다. 예를 들어, 저장탱크(10)가 멤브레인 타입의 상압탱크인 경우, 액상암모니아는 가압펌프(11)에 의해 펌핑되어 약 20barg, -30.91℃의 상태가 될 수 있다. 제1 연료공급관(20)으로 공급된 액상암모니아는 승압펌프(30)로 이동한다.
승압펌프(30)는 저장탱크(10)로부터 공급되는 액상암모니아의 공급압력을 높이는 것으로, 제1 연료공급관(20) 상에 적어도 하나가 연결될 수 있다. 승압펌프(30)는 연소기관(100)에서 요구하는 압력 이상으로 액상암모니아를 가압할 수 있다. 예를 들어, 액상암모니아는 승압펌프(30)에서 가압되어 약 70barg, -21.58℃의 상태가 될 수 있다. 승압펌프(30)에 의해 가압된 액상암모니아는 일부가 후술할 회수관(23)을 통해 저장탱크(10)로 이동하고, 나머지 일부가 제1 연료공급관(20)을 통해 온도조절유닛(40)으로 이동할 수 있다.
온도조절유닛(40)은 승압펌프(30) 후단의 제1 연료공급관(20)에 연결되어 제1 연소기관(100)으로 공급되는 액상암모니아의 온도를 조절하는 것으로, 청수 또는 글리콜 워터와 열교환하여 액상암모니아의 온도를 높일 수 있다. 액상암모니아는 온도조절유닛(40)에 의해 가온되어 약 65barg, 35℃의 상태가 될 수 있다. 승압펌프(30) 및 온도조절유닛(40)을 차례로 통과하며 가압 및 가온된 액상암모니아는 제1 연료공급관(20)을 통해 제1 연소기관(100)으로 공급되어 연료로 사용될 수 있다. 제1 연소기관(100)이 액상암모니아를 연소하여 동력을 생성함으로써, 이산화탄소가 발생되지 않아 국제해사기구의 이산화탄소 배출규제를 만족시킬 수 있다. 제1 연소기관(100)은 통상, 전압과 주파수를 가변시켜 모터의 회전 속도를 제어하는 가변주파수드라이브(VFD, Variable Frequency Drive)에 의해 연료의 유량이 조절되는데, 가변주파수드라이브만으로는 연료의 유량을 정밀하게 조절하는데 한계가 있다. 따라서, 제1 연료공급관(20) 상에는 연료의 유량을 정밀하게 조절하기 위한 회수관(23)과 보조회수관(25)이 분기될 수 있다. 회수관(23)은 승압펌프(30)와 온도조절유닛(40) 사이, 보다 구체적으로, 승압펌프(30)와 후술할 BOG배출관(50) 사이의 제1 연료공급관(20)으로부터 분기되어 저장탱크(10)로 연결되며, 승압펌프(30)에서 승압된 액상암모니아 중 일부를 저장탱크(10)로 회수할 수 있다. 보조회수관(25)은 승압펌프(30) 전단의 제1 연료공급관(20)으로부터 분기되어 저장탱크(10)로 연결되며, 가압펌프(11)에서 펌핑된 액상암모니아 중 일부를 저장탱크(10)로 회수할 수 있다. 이러한 회수관(23)과 보조회수관(25) 상에는 각각 제1 유량조절밸브(23a)와 제2 유량조절밸브(25a)가 설치되어 저장탱크(10)로 회수되는 액상암모니아의 유량이 조절될 수 있다.
전술한 바와 같이, 저장탱크(10)는 1barg 이하인 상압탱크로 형성되거나 10barg 미만인 가압탱크로 형성되어 탱크 설계 비용과 탱크 중량을 줄일 수 있는 장점이 있으나, 내부 압력이 높지 않아 액상암모니아가 쉽게 자연 기화될 수 있다. 또는, 슬로싱(sloshing) 등의 원인으로 액상암모니아가 자연 기화될 수도 있다. 액상암모니아가 자연 기화되어 생성된 암모니아는 탱크 내부 압력을 증가시켜 여러 가지 문제를 유발하므로, 저장탱크(10)의 상단에 BOG배출관(50)을 연결하여 액상암모니아가 자연 기화되어 생성된 암모니아를 배출할 수 있다. 예를 들어, 저장탱크(10)가 멤브레인 타입의 상압탱크인 경우, BOG배출관(50)으로 배출된 암모니아는 약 0.09barg, 45℃의 상태일 수 있다. BOG배출관(50)에는 압축기(51)가 연결될 수 있으며, 압축기(51)는 다단 압축기로 형성되어 제1 연소기관(100)에서 요구하는 압력으로 암모니아를 압축할 수 있다. 즉, 압축기(51)는 BOG배출관(50)에 직렬로 연결된 다단 압축기로 구성되며, 다단 압축기의 중간단에서 제2 연료공급관(60)이 분기될 수 있다.
제2 연료공급관(60)은 압축된 암모니아를 제2 연소기관(200)으로 공급하는 관으로, 일단이 압축기(51)의 중간단에 연결되고 타단이 제2 연소기관(200)에 연결된다. 여기서, 제2 연소기관(200)이라 함은, 기상의 암모니아를 연소하여 동력을 발생시키는 장치를 통칭하며, 예를 들어, 발전기 엔진(GE, Generator Engine)일 수 있다. 저장탱크(10)가 멤브레인 타입의 상압탱크인 경우, 제2 연료공급관(60)으로 분기된 암모니아는 약 5barg, 50℃의 상태일 수 있다. 제2 연료공급관(60)에는 제1 컨트롤밸브(60a)와 제3 개폐밸브(60b)가 설치되며, 제1 컨트롤밸브(60a)와 제3 개폐밸브(60b)는 각각 제2 연소기관(200)으로 공급되는 암모니아의 유동을 제어할 수 있다.
압축기(51) 후단의 BOG배출관(50)은 승압펌프(30) 전단의 제1 연료공급관(20)으로 연결되며, 압축기(51) 후단에 열교환기(52)가 연결될 수 있다. 열교환기(52)는 압축기(51)에서 다단으로 압축된 암모니아를 냉각하여 액화시키는 것으로, BOG배출관(50)과 제1 연료이송관(26)을 열교환할 수 있다. 제1 연료이송관(26)은 일단이 승압펌프(30) 전단의 제1 연료공급관(20)에 연결되고 타단이 열교환기(52)를 경유하여 제2 연료공급관(60)에 연결될 수 있다. 즉, 열교환기(52)에서는 압축기(51)에서 압축된 암모니아와, 가압펌프(11)에서 펌핑된 액상암모니아가 열교환하며, 이로 인해, 암모니아는 액화되어 액화암모니아가 되고, 액상암모니아는 기화되어 기화암모니아가 된다. 예를 들어, 저장탱크(10)가 멤브레인 타입의 상압탱크인 경우, 압축기(51)에서 다단으로 압축된 암모니아는 약 65barg, 150℃의 상태가 되고, 열교환기(52)에서 냉각된 후 약 65barg, 100℃의 액화암모니아가 될 수 있다. 이 때, 제1 연료이송관(26)을 유동하는 액상암모니아는 열교환기(52) 전단에서 약 20barg, -30.91℃의 상태일 수 있으며, 열교환기(52) 통과 후 약 20barg, 25℃의 기화암모니아가 될 수 있다. 열교환기(52) 후단의 제1 연료이송관(26)에는 감압밸브(26a)가 설치되므로, 기화암모니아는 제2 연소기관(200)에서 요구되는 압력으로 감압된 후 제2 연료공급관(60)에 합류될 수 있다. 저장탱크(10)가 멤브레인 타입의 상압탱크인 경우, 기화암모니아는 감압밸브(26a) 통과 후, 약 5barg, 20℃의 상태이며, 암모니아와 기화암모니아가 혼합되면, 약 5barg(5~7barg), 40℃(5~55℃)의 상태가 될 수 있다.
열교환기(52) 후단의 BOG배출관(50)에는 제2 유동제어밸브(53)가 설치되며, 제2 유동제어밸브(53)는 승압펌프(30) 후단의 제1 연료공급관(20)으로 공급되는 액화암모니아의 유동을 제어할 수 있다. 즉, 제2 유동제어밸브(53)가 개방되면, BOG배출관(50)으로부터 공급되는 액화암모니아와, 승압펌프(30)에서 가압된 액상암모니아가 혼합되어 온도조절유닛(40)을 공급되고, 제2 유동제어밸브(53)가 폐쇄되면, 승압펌프(30)에서 가압된 액상암모니아만 온도조절유닛(40)으로 공급될 수 있다. 저장탱크(10)가 멤브레인 타입의 상압탱크인 경우, 액화암모니아와 액상암모니아가 혼합되면, 약 65barg, -30℃의 상태가 될 수 있다.
한편, 승압펌프(30) 후단의 제1 연료공급관(20)에는 분기관(21)이 연결될 수 있다. 분기관(21)은 제1 연료공급관(20) 내부의 액상암모니아를 배출하는 것으로, 제1 연소기관(100)이 트립되거나 제1 연소기관(100)의 이상 시 개방될 수 있다. 분기관(21) 상에는 액상암모니아의 유동을 제어하는 분기관밸브(21a)가 설치되며, 분기관(21)을 사이에 두고 제1 연료공급관(20)의 양단에는 각각 제1 개폐밸브(22a)와 제2 개폐밸브(22b)가 설치될 수 있다. 예를 들어, 제1 연소기관(100)의 작동 시, 제1 개폐밸브(22a)와 제2 개폐밸브(22b)가 모두 개방되고 분기관밸브(21a)는 폐쇄될 수 있다. 또한, 제1 연소기관(100)이 트립되거나 제1 연소기관(100)의 이상 시, 분기관(21)이 연결되는 지점 전단에 위치한 제1 개폐밸브(22a)와, 분기관(21)이 연결되는 지점 후단에 위치한 제2 개폐밸브(22b)는 선택적으로 개폐되고 분기관밸브(21a)는 개방될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 연료공급관(20) 상의 액상암모니아를 분기관(21)으로 배출하는 경우, 제1 개폐밸브(22a)는 개방되고 제2 개폐밸브(22b)는 폐쇄될 수 있다. 또한, 제1 연소기관(100) 내부의 액상암모니아 또는 기상암모니아를 분기관(21)으로 배출하는 경우, 제1 개폐밸브(22a)는 폐쇄되고 제2 개폐밸브(22b)는 개방될 수 있다. 이 때, 액상암모니아가 분기관(21)으로 원활하게 배출될 수 있도록 BOG배출관(50)과 온도조절유닛(40) 사이의 제1 연료공급관(20)에는 불활성가스주입유닛(80)이 연결될 수 있다. 불활성가스주입유닛(80)은 제1 연료공급관(20)에 질소와 같은 불활성가스를 주입하며, 이로 인해, 제1 연료공급관(20) 상에 수용된 액상암모니아가 불활성가스에 밀려 용이하게 분기관(21)으로 배출될 수 있다. 불활성가스주입유닛(80) 전단의 연료공급관(20)에는 제1 유동제어밸브(24)가 설치될 수 있으며, 제1 유동제어밸브(24)는 불활성가스주입유닛(80)이 동작할 때 제1 연료공급관(20)을 폐쇄하여 액상암모니아의 추가 유입을 방지할 수 있다. 제1 유동제어밸브(24)와, 전술한 제2 유동제어밸브(53), 분기관밸브(21a), 제1 개폐밸브(22a), 제2 개폐밸브(22b), 제3 개폐밸브(60b), 제1 유량조절밸브(23a), 제2 유량조절밸브(25a), 감압밸브(26a), 제1 컨트롤밸브(60a), 및 후술할 제2 컨트롤밸브(91a)는 각각 제어부(70)에 의해 개폐될 수 있으며, 제어부(70)는 연소기관(100)의 가변주파수드라이브, 로드컨트롤시스템(PMS), 후술할 압력센서(61), 및 온도센서(62) 등과 연동되어 펌프를 비롯한 각종 밸브를 제어할 수 있다.
분기관(21)에는 녹아웃드럼(90)이 연결될 수 있다. 녹아웃드럼(90)은 일종의 버퍼탱크로, 분기관(21)을 통해 배출되는 액상암모니아를 일시 저장할 수 있다. 또한, 녹아웃드럼(90)에는 연료배출관(110)이 연결될 수 있다. 연료배출관(110)은 제1 연소기관(100) 내부의 액상암모니아 또는 제1 연소기관(100) 내부의 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 녹아웃드럼(50)으로 배출하는 관으로, 일단이 제1 연소기관(100)에 연결되고 타단이 녹아웃드럼(50)에 연결될 수 있다. 이 때, 연료배출관(110)을 통해 녹아웃드럼(90)으로 배출되는 액상암모니아 또는 암모니아는 약 60℃의 고온이므로, 녹아웃드럼(90)에 저장된 액상암모니아가 적어도 일부 기화될 수 있다. 즉, 제1 연소기관(100)이 트립되거나 제1 연소기관(100)의 이상 시, 제1 연료공급관(20)과 제1 연소기관(100) 내부에 있는 액상암모니아와 기상암모니아는 분기관(21)과 연료배출관(110)을 통해 녹아웃드럼(50)에 저장되고, 제1 연소기관(100)의 트립이 종료되거나 제1 연소기관(100)의 이상이 해결된 경우, 액상암모니아는 별도의 배관을 통해 저장탱크(10)로 순환되고 암모니아는 제2 연료이송관(91)을 통해 제2 연소기관(200)으로 공급된다.
제2 연료이송관(91)은 녹아웃드럼(90)과 제2 연료공급관(60)을 연결하여 녹아웃드럼(90) 내부의 암모니아를 제2 연료공급관(60)으로 공급하는 관으로, 일단이 녹아웃드럼(90) 상단에 연결되고 타단이 제1 연료이송관(26) 후단의 제2 연료공급관(60)에 연결될 수 있다. 제2 연료이송관(91)에는 제2 컨트롤밸브(91a)가 설치되며, 제2 컨트롤밸브(91a)는 제2 연소기관(200)으로 공급되는 암모니아의 유량, 및 유동 방향을 제어할 수 있다. 즉, 녹아웃드럼(90) 내부의 암모니아가 제2 연료이송관(91)을 통해 제2 연료공급관(60)으로 공급될 수도 있고, 반대로, 제2 연료공급관(60) 내부의 암모니아가 제2 연료이송관(91)을 통해 녹아웃드럼(90)으로 공급될 수도 있다. 제2 연소기관(200) 전단의 제2 연료공급관(60)에는 제2 연소기관(200)으로 공급되는 암모니아의 압력과 온도를 각각 측정하는 압력센서(61)와 온도센서(62)가 설치되며, 제어부(70)는 압력센서(61)와 온도센서(62)에서 측정된 측정값에 따라 BOG배출관(50)에 설치된 제1 컨트롤밸브(60a), 제1 연료이송관(26)에 설치된 감압밸브(26a), 제2 연료이송관(91)에 설치된 제2 컨트롤밸브(91a)의 개폐를 제어할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여, 암모니아 연료 공급 장치(1)의 동작에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 2 내지 도 6은 암모니아 연료 공급 장치의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.
본 발명에 따른 암모니아 연료 공급 장치(1)는 요구되는 연료 조건이 서로 다른 연소기관에 각각 대응하는 연료를 공급할 수 있다. 즉, 액상의 연료를 연소하는 제1 연소기관(100)에 액상암모니아를 공급하고, 기상의 연료를 연소하는 제2 연소기관(200)에 암모니아를 공급할 수 있다. 제1 연소기관(100)과 제2 연소기관(200)이 각각 액상암모니아와 암모니아를 연소하여 동력을 생성함으로써, 이산화탄소가 발생되지 않아 국제해사기구의 배출규제를 만족시킬 수 있다. 또한, 저장탱크(10)에서 발생한 암모니아를 배출하여 압축한 후 제2 연소기관(200)에 공급하거나 압축 및 냉각한 후 제1 연소기관(100)으로 공급하여 연료로 사용하므로, 저장탱크(10)의 압력 상승을 방지하면서 장치 효율을 높일 수 있다. 또한, 제1 연소기관(100)과 제2 연소기관(200)이 트립되거나 제1 연소기관(100)과 제2 연소기관(200)의 이상 시 배관, 제1 연소기관(100), 제2 연소기관(200)에 있는 액상암모니아 또는 기상암모니아를 배출하여 녹아웃드럼(90)에 저장하고 순환시켜 연료로 재사용하므로, 독성물질인 암모니아를 보다 안전하고 효과적으로 처리할 수 있다.
도 2는 제1 연소기관과 제2 연소기관이 정상 작동하는 경우의 동작을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 저장탱크(10)에 저장된 액상암모니아는 가압펌프(11)에 의해 펌핑되어 일부가 제1 연료공급관(20)으로 이동하고, 나머지 일부가 보조회수관(25)을 통해 저장탱크(10)로 회수될 수 있다. 제1 연료공급관(20)을 유동하는 액상암모니아는 일부가 제1 연료이송관(26)으로 분기되어 열교환기(52)로 이동하며, 나머지 일부가 승압펌프(30)에서 가압된다. 가압된 액상암모니아는 일부가 회수관(23)을 통해 저장탱크(10)로 회수되고, 나머지 일부가 제1 연료공급관(20)을 통해 온도조절유닛(40)으로 이동한다. 액상암모니아는 온도조절유닛(40)에서 청수 또는 글리콜 워터와 열교환하여 가온된 후 제1 연료공급관(20)을 통해 제1 연소기관(100)으로 공급된다. 이 때, 제1 개폐밸브(22a)와 제2 개폐밸브(22b)는 개방되고, 제1 분기관밸브(21a)는 폐쇄된다.
한편, 저장탱크(10)에 저장된 액상암모니아가 자연 기화되어 생성된 암모니아는 BOG배출관(50)을 통해 배출되며, 압축기(51)에서 압축될 수 있다. 이 때, 제1 컨트롤밸브(60a)와 제3 개폐밸브(60b)가 개방되어 암모니아는 일부가 압축기(51)의 중간단에서 분기된 제2 연료공급관(60)을 통해 제2 연소기관(200)으로 공급되고, 나머지 일부가 다단으로 압축된 후 BOG배출관(50)을 통해 열교환기(52)로 공급될 수 있다. 제1 연료이송관(26)을 유동하는 액상암모니아와, BOG배출관(50)을 유동하는 암모니아는 열교환기(52)에서 열교환하며, 이로 인해, 암모니아는 액화되어 액화암모니아가 되고, 액상암모니아는 기화되어 기화암모니아가 된다. 액화암모니아는 BOG배출관(50)을 통해 승압펌프(30) 후단의 제1 연료공급관(20)으로 합류되며, 기화암모니아는 감압밸브(26a)에서 감압된 후 제2 연료공급관(60)으로 합류될 수 있다.
제1 연소기관(100)과 제2 연소기관(200)이 각각 액상암모니아와 암모니아를 연소하여 동력을 생성함으로써, 이산화탄소가 발생되지 않아 국제해사기구의 이산화탄소 배출규제를 만족시킬 수 있다.
도 3 및 도 4는 제1 연소기관과 제2 연소기관이 트립되거나 이상이 발생한 경우의 동작을 도시한 도면이다.
먼저, 도 3을 참조하면, 제1 연소기관(100)과 제2 연소기관(200)이 트립되거나 이상이 발생한 경우, 제1 유동제어밸브(24)와 제2 유동제어밸브(53)가 폐쇄되고 가압펌프(11)와 승압펌프(30)의 동작이 중단될 수 있다. 또한, 제1 개폐밸브(22a)와 분기관밸브(21a)는 개방되고, 제2 개폐밸브(22b)는 폐쇄될 수 있다. 제1 유동제어밸브(24)가 폐쇄되고, 가압펌프(11)와 승압펌프(30)의 동작이 중단됨에 따라 제1 유동제어밸브(24) 전단의 제1 연료공급관(20) 상에 수용된 액상암모니아는 제1 연료공급관(20) 내에 그대로 머무르거나 회수관(23) 또는 보조회수관(25)을 통해 저장탱크(10)로 회수될 수 있다. 제1 유동제어밸브(24)가 폐쇄됨과 동시에 또는 순차적으로 불활성가스주입유닛(80)이 제1 연료공급관(20)에 불활성가스를 주입하며, 이로 인해, 제1 유동제어밸브(24) 후단의 제1 연료공급관(20) 상에 수용된 액상암모니아가 불활성가스에 밀려 용이하게 분기관(21)으로 배출될 수 있다. 분기관(21)으로 배출된 액상암모니아는 녹아웃드럼(90)에 저장될 수 있다. 또한, 저장탱크(10)에 저장된 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아는 BOG배출관(50)을 통해 배출되며, 제2 연료공급관(60), 및 제2 연료이송관(91)을 따라 이동하여 녹아웃드럼(90)에 저장될 수 있다. 이 때, 제1 컨트롤밸브(60a)와 제2 컨트롤밸브(91a)는 개방되고, 감압밸브(26a)와 제3 개폐밸브(60b)는 폐쇄될 수 있다.
제1 유동제어밸브(24) 후단의 제1 연료공급관(20) 상에 수용된 액상암모니아, 및 제2 연료공급관(60)과 제2 연료이송관(91) 상의 암모니아가 녹아웃드럼(90)에 모두 저장되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 분기관밸브(21a), 제1 컨트롤밸브(60a)가 폐쇄되고, 제3 개폐밸브(60b)가 개방될 수 있다. 분기관밸브(21a)와 제1 컨트롤밸브(60a)가 폐쇄됨과 동시에 또는 순차적으로 제1 연소기관(100) 내부의 액상암모니아 또는 기상암모니아가 연료배출관(110)을 통해 녹아웃드럼(90)에 저장될 수 있다. 또한, 제3 개폐밸브(60b)가 개방됨과 동시에 또는 순차적으로 제2 연소기관(200) 내부의 기상암모니아가 제2 연료공급관(60), 및 제2 연료이송관(91)을 통해 녹아웃드럼(90)에 저장될 수 있다.
도 5 및 도 6은 제1 연소기관과 제2 연소기관의 트립이 종료되거나 제1 연소기관과 제2 연소기관의 이상이 해결된 경우의 동작을 도시한 도면이다.
먼저, 도 5를 참조하면, 제1 연소기관(100)과 제2 연소기관(200)의 트립이 종료되거나 이상이 해결된 경우, 제1 유동제어밸브(24)가 개방되고, 가압펌프(11)와 승압펌프(30)가 다시 동작할 수 있다. 또한, 제1 개폐밸브(22a)와 제2 개폐밸브(22b)가 개방되고 분기관밸브(21a)가 폐쇄될 수 있다. 제1 유동제어밸브(24)가 개방되고, 가압펌프(11)와 승압펌프(30)가 다시 동작함에 따라, 가압펌프(11)에서 펌핑된 액상암모니아 중 일부가 승압펌프(30), 및 온도조절유닛(40)을 차례로 통과하며 압축 및 가온된 후 제1 연소기관(100)으로 공급될 수 있다. 또한, 녹아웃드럼(90)에 저장된 암모니아는 제2 연료이송관(91), 및 제2 연료공급관(60)을 따라 이동하여 제2 연소기관(200)에 공급될 수 있다.
녹아웃드럼(90)에 저장된 암모니아가 모두 제2 연소기관(200)에 공급되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 컨트롤밸브(60a)와 감압밸브(26a)를 개방하고, 제2 컨트롤밸브(91a)를 폐쇄하여, 압축기(51)에서 압축된 암모니아 또는 열교환기(52)에서 암모니아와 열교환하여 기화된 기화암모니아를 제2 연소기관(200)으로 공급할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 암모니아 연료 공급 장치
10: 저장탱크 11: 가압펌프
20: 제1 연료공급관 21: 분기관
21a: 분기관밸브 22a: 제1 개폐밸브
22b: 제2 개폐밸브 23: 회수관
23a: 제1 유량조절밸브 24: 제1 유동제어밸브
25: 보조회수관 25a: 제2 유량조절밸브
26: 제1 연료이송관 26a: 감압밸브
30: 승압펌프 40: 온도조절유닛
50: BOG배출관 51: 압축기
52: 열교환기 53: 제2 유동제어밸브
60: 제2 연료공급관 60a: 제1 컨트롤밸브
60b: 제3 개폐밸브 61: 압력센서
62: 온도센서 70: 제어부
80: 불활성가스주입유닛 90: 녹아웃드럼
91: 제2 연료이송관 91a: 제2 컨트롤밸브
100: 제1 연소기관 110: 연료배출관
200: 제2 연소기관

Claims (7)

  1. 액상암모니아를 저장하는 저장탱크;
    상기 저장탱크로부터 상기 액상암모니아를 제1 연소기관으로 공급하는 제1 연료공급관;
    상기 제1 연료공급관에 연결되어 상기 저장탱크로부터 공급되는 상기 액상암모니아의 공급압력을 높이는 승압펌프;
    상기 승압펌프 후단의 상기 제1 연료공급관에 연결되어 상기 제1 연소기관으로 공급되는 상기 액상암모니아의 온도를 높이는 온도조절유닛;
    상기 저장탱크와 연결되어 상기 액상암모니아가 자연 기화되어 생성된 암모니아를 배출하는 BOG배출관;
    상기 BOG배출관에 연결되어 상기 암모니아를 압축하는 압축기, 및
    상기 압축기에서 분기되어 상기 암모니아를 제2 연소기관으로 공급하는 제2 연료공급관을 포함하는 암모니아 연료 공급 장치.
  2. 제1 항에 있어서
    상기 압축기 후단의 상기 BOG배출관은 상기 승압펌프 후단의 상기 제1 연료공급관으로 연결되는 암모니아 연료 공급 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 압축기 후단의 상기 BOG배출관에 연결되는 열교환기와,
    일단이 상기 승압펌프 전단의 상기 제1 연료공급관에 연결되고 타단이 상기 열교환기를 경유하여 상기 제2 연료공급관에 연결되는 제1 연료이송관을 더 포함하는 암모니아 연료 공급 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 열교환기 후단의 상기 제1 연료이송관에 설치되는 감압밸브를 더 포함하는 암모니아 연료 공급 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 승압펌프 후단의 상기 제1 연료공급관에 설치되어 상기 제1 연료공급관 내부의 상기 액상암모니아를 배출하는 분기관과,
    상기 분기관에 연결되어 상기 액상암모니아를 저장하는 녹아웃드럼을 더 포함하는 암모니아 연료 공급 장치
  6. 제5 항에 있어서,
    일단이 상기 제1 연소기관에 연결되고 타단이 상기 녹아웃드럼에 연결되어 상기 제1 연소기관 내부의 액상암모니아 또는 상기 제1 연소기관 내부의 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 상기 녹아웃드럼으로 배출하는 연료배출관을 더 포함하는 암모니아 연료 공급 장치
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 녹아웃드럼과 상기 제2 연료공급관을 연결하여 상기 녹아웃드럼 내부의 상기 암모니아를 상기 제2 연료공급관으로 공급하는 제2 연료이송관을 더 포함하는 암모니아 연료 공급 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2024008267A1 (en) * 2022-07-04 2024-01-11 Wärtsilä Gas Solutions Norway AS A method of inerting a fuel delivery system in a marine vessel and an inerting system for inerting a fuel delivery system in a marine vessel

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150059032A (ko) 2013-11-21 2015-05-29 한국에너지기술연구원 액상 분사식 암모니아/가솔린 혼소 듀얼 연료공급시스템

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150059032A (ko) 2013-11-21 2015-05-29 한국에너지기술연구원 액상 분사식 암모니아/가솔린 혼소 듀얼 연료공급시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024008267A1 (en) * 2022-07-04 2024-01-11 Wärtsilä Gas Solutions Norway AS A method of inerting a fuel delivery system in a marine vessel and an inerting system for inerting a fuel delivery system in a marine vessel

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