KR20220033607A - Hydrogen production system for ship - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선박용 수소생산시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박에서 저장탱크에 저장된 천연가스를 이용하여 수소를 생산할 수 있는 선박용 수소생산시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrogen production system for ships, and more particularly, to a hydrogen production system for ships capable of producing hydrogen using natural gas stored in a storage tank in a ship.
수소 에너지는 공해가 없는 청정에너지로서 그 실용화 범위가 확대되고 있다. 이러한 수소 생산을 위해 사용되는 종래의 스팀 개질법은 천연가스와 같은 탄화수소 물질을 스팀(수증기)과 개질반응시켜 수소를 추출하는 방법이다.Hydrogen energy is a clean energy without pollution, and its practical use is expanding. The conventional steam reforming method used for such hydrogen production is a method of extracting hydrogen by reforming a hydrocarbon material such as natural gas with steam (steam).
천연가스는 수소 비율이 높은 메탄(Methane)을 다량 함유하고 있으므로 스팀 개질에 많이 사용되고 있다. 종래에는 천연가스 개질 방식의 수소 생산 설비를 육상에 마련하고 있으며, 육상의 파이프라인을 통해 천연가스를 공급받아 수소 생산을 수행하고 있다.Since natural gas contains a large amount of methane with a high hydrogen ratio, it is widely used for steam reforming. Conventionally, hydrogen production facilities of a natural gas reforming method are provided on land, and hydrogen production is performed by supplying natural gas through an onshore pipeline.
이에, 가스정 또는 유정으로부터 채굴된 천연가스를 공급받아 선박에서 수소 생산 설비를 통해 바로 수소를 생산함으로써, 육상의 수소 생산 설비를 줄이고, 이동성을 확보하여 다양한 수요처로 생산된 수소를 공급할 수 있는 방안이 제기된다.Accordingly, there is a method that can supply hydrogen produced to various consumers by reducing onshore hydrogen production facilities and securing mobility by supplying natural gas mined from a gas well or oil well and producing hydrogen directly from a ship through a hydrogen production facility. is raised
본 실시 예는 저장탱크에 저장된 천연가스를 이용하여 수소를 생산할 수 있는 선박용 수소생산시스템을 제공하고자 함이다.This embodiment is intended to provide a hydrogen production system for ships capable of producing hydrogen using natural gas stored in a storage tank.
본 발명의 일 측면에 의하면, 액화천연가스 및 이로부터 발생하는 천연 증발가스를 포함하는 천연가스를 수용하는 저장탱크; 상기 저장탱크의 천연가스를 공급받으며, 공급된 천연가스를 수소를 포함하는 합성가스로 개질시키는 반응부; 상기 반응부에서 생산된 합성가스 중 수소를 저장하는 수소저장부; 상기 저장탱크의 천연가스를 상기 반응부로 공급하는 가스공급라인; 냉각수를 통해 상기 반응부에서 생산된 합성가스를 냉각시키는 냉각수라인; 상기 냉각수라인과 열적으로 연결되며, 열매체가 순환되는 순환라인; 상기 가스공급라인에 구비되며, 상기 순환라인과 연결되어 상기 가스공급라인의 천연가스와 상기 순환라인의 열매체 상호간에 열교환되도록 하는 제1 열교환부; 및 상기 순환라인에 구비되며, 상기 순환라인의 열매체가 기화되도록 상기 순환라인의 열매체와 상기 냉각수라인의 냉각수 상호간에 열교환되도록 하는 기화열교환부를 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, a storage tank for accommodating natural gas including liquefied natural gas and natural boil-off gas generated therefrom; a reaction unit receiving the natural gas of the storage tank and reforming the supplied natural gas into a synthesis gas containing hydrogen; a hydrogen storage unit for storing hydrogen in the synthesis gas produced in the reaction unit; a gas supply line for supplying the natural gas of the storage tank to the reaction unit; a cooling water line for cooling the synthesis gas produced in the reaction unit through cooling water; a circulation line thermally connected to the cooling water line and through which a heating medium is circulated; a first heat exchange unit provided in the gas supply line and connected to the circulation line to exchange heat between the natural gas of the gas supply line and the heat medium of the circulation line; and a vaporization heat exchange unit provided in the circulation line to exchange heat between the heating medium of the circulation line and the cooling water of the cooling water line so that the heating medium of the circulation line is vaporized.
상기 순환라인은 상기 기화열교환부 상류 지점에 마련되어 열매체를 가압하여 순환시키는 펌프와, 상기 기화열교환부 하류 지점에 마련되어 상기 기화열교환부에서 기화된 열매체를 통해 발전하는 발전부를 포함할 수 있다.The circulation line may include a pump provided at an upstream point of the vaporization heat exchange unit to pressurize and circulate the heating medium, and a power generation unit provided at a downstream point of the vaporization heat exchange unit to generate electricity through the vaporized heat medium in the vaporization heat exchange unit.
상기 발전부는 기화된 열매체를 통해 구동하는 터빈과, 상기 터빈의 구동에 의해 발전하는 발전기를 포함할 수 있다.The power generation unit may include a turbine driven through the vaporized heating medium, and a generator that generates power by driving the turbine.
상기 순환라인은 열매체의 압력 변화를 흡수하는 팽창 탱크를 구비할 수 있다.The circulation line may include an expansion tank for absorbing the pressure change of the heating medium.
상기 가스공급라인 중 상기 제1 열교환부 하류 지점에 구비되며, 상기 냉각수라인과 연결되어 상기 제1 열교환부를 거친 상기 가스공급라인의 천연가스와 상기 냉각수라인의 냉각수 상호간에 열교환되도록 하는 제2 열교환부;를 더 포함할 수 있다.A second heat exchange unit provided at a downstream point of the first heat exchange unit in the gas supply line and connected to the cooling water line to exchange heat between the natural gas of the gas supply line passing through the first heat exchange unit and the cooling water of the cooling water line. ; may be further included.
상기 가스공급라인 중 상기 제2 열교환부 하류 지점에 구비되며, 상기 냉각수라인과 연결되어 상기 제2 열교환부를 거친 상기 가스공급라인의 천연가스와 상기 냉각수라인의 냉각수 상호간에 열교환되도록 하는 제3 열교환부;를 더 포함할 수 있다.A third heat exchange unit provided at a downstream point of the second heat exchange unit in the gas supply line and connected to the cooling water line to exchange heat between the natural gas of the gas supply line passing through the second heat exchange unit and the cooling water of the cooling water line. ; may be further included.
상기 냉각수라인은 냉각수가 상기 반응부를 통과하며 스팀으로 전환되며, 전환된 스팀을 상기 가스공급라인으로 공급하는 제1 냉각수라인; 냉각수가 상기 반응부를 통과하며 가열되고, 상기 제3 열교환부와 연결되어 가열된 냉각수를 상기 제3 열교환부로 공급하는 제2 냉각수라인; 및 상기 제2 냉각수라인 중 상기 제3 열교환부 상류 지점에서 분기되며, 상기 제2 열교환부와 연결되어 상기 제2 냉각수라인의 냉각수 중 일부를 상기 제2 열교환부로 공급하는 제3 냉각수라인;을 포함할 수 있다.The cooling water line may include a first cooling water line through which cooling water passes through the reaction unit and is converted into steam, and supplies the converted steam to the gas supply line; a second cooling water line through which cooling water passes through the reaction unit and is heated, and connected to the third heat exchange unit to supply the heated cooling water to the third heat exchange unit; and a third cooling water line branched from an upstream point of the third heat exchange unit among the second cooling water lines and connected to the second heat exchange unit to supply a portion of the cooling water of the second cooling water line to the second heat exchange unit. can do.
상기 제3 냉각수라인에 구비되며, 상기 제3 냉각수라인 상에서 냉각수 유통량을 조절하는 제1 조절밸브; 및 상기 가스공급라인 중 상기 제2 열교환부 하류 지점에 구비되며, 상기 제2 열교환부를 거친 상기 가스공급라인의 천연가스 온도를 측정하는 제1 온도센서;를 더 포함할 수 있다.a first control valve provided in the third coolant line and configured to control a coolant flow rate on the third coolant line; and a first temperature sensor provided at a downstream point of the second heat exchange unit in the gas supply line and configured to measure the natural gas temperature of the gas supply line passing through the second heat exchange unit.
유입부가 상기 제2 냉각수라인 중 상기 제3 열교환부 하류 지점에서 분기되며, 상기 기화열교환부를 경유하고, 토출부가 상기 제2 냉각수라인 중 상기 유입부가 분기된 지점보다 하류 지점에 합류되는 제4 냉각수라인;을 더 포함할 수 있다.A fourth coolant line in which an inlet is branched from a point downstream of the third heat exchange part of the second coolant line, passes through the vaporization heat exchange part, and a discharge part joins a point downstream of the branched point of the inlet part of the second coolant line ; may be further included.
상기 반응부는 상기 가스공급라인을 통해 천연가스를 공급받으며, 공급된 천연가스를 수소 및 일산화탄소를 포함하는 제1 합성가스로 개질시키는 개질반응기; 제1 반응라인을 통해 상기 개질반응기로부터 제1 합성가스를 공급받으며, 공급된 제1 합성가스를 수소 및 이산화탄소를 포함하는 제2 합성가스로 전환시키는 전환반응기; 및 제2 반응라인을 통해 상기 전환반응기로부터 제2 합성가스를 공급받으며, 공급된 제2 합성가스 중 수소를 분리하는 수소분리기;를 더 포함할 수 있다.The reaction unit is supplied with natural gas through the gas supply line, a reforming reactor for reforming the supplied natural gas into a first synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide; a conversion reactor receiving a first synthesis gas from the reforming reactor through a first reaction line and converting the supplied first synthesis gas into a second synthesis gas containing hydrogen and carbon dioxide; and a hydrogen separator that receives the second synthesis gas from the conversion reactor through a second reaction line and separates hydrogen from the supplied second synthesis gas.
상기 개질반응기에서 발생한 폐가스를 외부로 배출하는 제1 폐가스라인; 및 상기 가스공급라인에 구비되며, 상기 제1 폐가스라인과 연결되어 상기 가스공급라인의 천연가스와 상기 제1 폐가스라인의 폐가스 상호간에 열교환되도록 하는 제4 열교환부;를 더 포함할 수 있다.a first waste gas line for discharging the waste gas generated in the reforming reactor to the outside; and a fourth heat exchange unit provided in the gas supply line and connected to the first waste gas line to exchange heat between the natural gas of the gas supply line and the waste gas of the first waste gas line.
상기 제1 반응라인에 구비되며, 상기 제1 냉각수라인과 연결되어 상기 제1 반응라인의 제1 합성가스와 상기 제1 냉각수라인의 냉각수 상호간에 열교환되도록 하는 제5 열교환부; 및 상기 제2 반응라인에 구비되며, 상기 제2 냉각수라인과 연결되어 상기 제2 반응라인의 제2 합성가스와 상기 제2 냉각수라인의 냉각수 상호간에 열교환되도록 하는 제6 열교환부;를 더 포함할 수 있다.a fifth heat exchange unit provided in the first reaction line and connected to the first cooling water line to exchange heat between the first synthesis gas of the first reaction line and the cooling water of the first cooling water line; and a sixth heat exchange unit provided in the second reaction line and connected to the second cooling water line to exchange heat between the second synthesis gas of the second reaction line and the cooling water of the second cooling water line. can
상기 제1 냉각수라인 중 상기 제5 열교환부 하류 지점에서 분기되며, 상기 제1 냉각수라인의 스팀 중 일부를 상기 제2 냉각수라인 중 상기 제3 열교환부 상류 지점으로 합류시키는 제5 냉각수라인; 상기 제5 냉각수라인에 구비되며, 상기 제5 냉각수라인의 스팀 유통량을 조절하는 제1 스팀밸브; 및 상기 가스공급라인 중 상기 제3 열교환부 하류 지점에 구비되며, 상기 제3 열교환부를 거친 상기 가스공급라인의 천연가스 온도를 측정하는 제2 온도센서;를 더 포함할 수 있다.a fifth cooling water line branching from a point downstream of the fifth heat exchange unit among the first cooling water lines and joining a portion of the steam of the first cooling water line to an upstream point of the third heat exchange unit among the second cooling water lines; a first steam valve provided in the fifth coolant line and configured to control a steam flow rate of the fifth coolant line; and a second temperature sensor provided at a point downstream of the third heat exchange part of the gas supply line and configured to measure the natural gas temperature of the gas supply line passing through the third heat exchange part.
상기 제4 냉각수라인 중 상기 기화열교환부 상류 지점에 구비되며, 상기 제4 냉각수라인의 냉각수 유통량을 조절하는 제2 조절밸브; 및 상기 순환라인 중 상기 기화열교환부 하류 지점에 구비되며, 상기 기화열교환부를 거친 상기 순환라인의 열매체 온도를 측정하는 제3 온도센서;를 더 포함할 수 있다.a second control valve provided at an upstream point of the vaporization heat exchanger in the fourth cooling water line and configured to control a flow rate of cooling water in the fourth cooling water line; and a third temperature sensor provided at a point downstream of the vaporization heat exchange unit in the circulation line and configured to measure the temperature of the heating medium of the circulation line passing through the vaporization heat exchange unit.
상기 가스공급라인 중 상기 제2 열교환부 하류 지점에 구비되며, 상기 가스공급라인을 통과하는 천연가스의 메탄 함유량을 높이는 메탄 분리부; 및 상기 가스공급라인 중 상기 메탄 분리부 상류 지점에서 분기되며, 상기 가스공급라인의 천연가스 중 일부를 상기 반응부의 연료로 공급하는 분기라인;을 더 포함할 수 있다.a methane separation unit provided at a point downstream of the second heat exchange unit in the gas supply line and increasing the methane content of the natural gas passing through the gas supply line; and a branch line branched from an upstream point of the methane separation unit in the gas supply line and supplying some of the natural gas of the gas supply line as fuel to the reaction unit.
상기 순환라인의 열매체는 냉매로 마련될 수 있다.The heating medium of the circulation line may be provided as a refrigerant.
상기 가스공급라인 중 상기 제1 열교환부 하류 지점에 구비되며, 상기 순환라인과 열적으로 연결되어 상기 제1 열교환부를 거친 상기 가스공급라인의 천연가스와 상기 순환라인의 열매체 상호간에 열교환되도록 하는 제2 열교환부;를 더 포함할 수 있다.A second second provided at a downstream point of the first heat exchange unit in the gas supply line and is thermally connected to the circulation line to exchange heat between the natural gas of the gas supply line passing through the first heat exchange unit and the heat medium of the circulation line It may further include a heat exchange unit.
유입부가 상기 순환라인 중 상기 기화열교환부 하류 지점에서 분기되며, 상기 제2 열교환부를 경유하고, 토출부가 상기 순환라인 중 상기 제1 열교환부 상류 지점에 합류되는 바이패스라인;을 더 포함할 수 있다.A bypass line in which an inlet is branched at a point downstream of the vaporization heat exchange unit in the circulation line, passes through the second heat exchange unit, and a discharge unit joins an upstream point of the first heat exchange unit in the circulation line; may further include .
상기 냉각수라인은 냉각수가 상기 반응부를 통과하며 스팀으로 전환되며, 전환된 스팀을 상기 가스공급라인으로 공급하는 제1 냉각수라인; 및 냉각수가 상기 반응부를 통과하며 가열되고, 상기 가스공급라인과 열적으로 연결되는 제2 냉각수라인;을 포함하며, 상기 가스공급라인 중 상기 제2 열교환부 하류 지점에 구비되며, 상기 제2 냉각수라인과 연결되어 상기 가스공급라인의 천연가스와 상기 제2 냉각수라인의 냉각수 상호간에 열교환되도록 하는 제3 열교환부;를 더 포함할 수 있다.The cooling water line may include a first cooling water line through which cooling water passes through the reaction unit and is converted into steam, and supplies the converted steam to the gas supply line; and a second cooling water line in which cooling water passes through the reaction unit and is heated, and is thermally connected to the gas supply line, provided at a point downstream of the second heat exchange unit among the gas supply lines, the second cooling water line and a third heat exchange unit connected to the gas supply line to exchange heat between the natural gas of the gas supply line and the cooling water of the second cooling water line.
유입부가 상기 제2 냉각수라인 중 상기 제3 열교환부 하류 지점에서 분기되며, 상기 기화열교환부를 경유하고, 토출부가 상기 제2 냉각수라인 중 상기 유입부가 분기된 지점보다 하류 지점에 합류되는 제4 냉각수라인;을 더 포함할 수 있다.A fourth coolant line in which an inlet is branched from a point downstream of the third heat exchange part of the second coolant line, passes through the vaporization heat exchange part, and a discharge part joins a point downstream of the branched point of the inlet part of the second coolant line ; may be further included.
상기 제1 냉각수라인에서 분기되며, 상기 제1 냉각수라인의 스팀 중 일부를 상기 제2 냉각수라인 중 상기 제3 열교환부 상류 지점으로 합류시키는 제5 냉각수라인;을 더 포함할 수 있다.A fifth cooling water line branching from the first cooling water line and joining a portion of the steam of the first cooling water line to an upstream point of the third heat exchange unit among the second cooling water lines; may further include.
상기 제5 냉각수라인에 구비되며, 상기 제5 냉각수라인의 스팀 유통량을 조절하는 제1 스팀밸브; 및 상기 제2 냉각수라인 중 상기 제2 열교환부 하류 지점에 구비되며, 상기 제2 열교환부를 거친 상기 제2 냉각수라인의 냉각수 온도를 측정하는 제4 온도센서;를 더 포함할 수 있다.a first steam valve provided in the fifth coolant line and configured to control a steam flow rate of the fifth coolant line; and a fourth temperature sensor provided at a point downstream of the second heat exchange unit among the second cooling water lines and configured to measure a temperature of the cooling water of the second cooling water line passing through the second heat exchange unit.
본 실시 예에 의한 선박용 수소생산시스템은 저장탱크에 저장된 천연가스를 이용하여 수소를 생산할 수 있다.The hydrogen production system for ships according to this embodiment can produce hydrogen using natural gas stored in a storage tank.
본 실시 예에 의한 선박용 수소생산시스템은 FSRU(Floating, Storage, Re-gasification Unit) 등과 같은 선박에 적용되어 해상에서 이동하며 수소를 생산할 수 있다.The hydrogen production system for ships according to this embodiment is applied to ships such as FSRU (Floating, Storage, Re-gasification Unit), etc., and can produce hydrogen while moving in the sea.
본 실시 예에 의한 선박용 수소생산시스템은 반응부에서 합성가스를 생산하며 발생된 폐열을 회수하여 천연가스를 가열시킬 수 있다.The hydrogen production system for ships according to this embodiment can heat natural gas by recovering waste heat generated while producing syngas in the reaction unit.
본 실시 예에 의한 선박용 수소생산시스템은 제4 열교환부를 통과한 제1 냉각수라인의 냉각수가 스팀으로 전환된 후 가스공급라인으로 공급되어 천연가스와 합류되므로, 별도의 스팀 발생기가 구비되지 않더라도 수증기 개질 반응에 필요한 스팀(수증기)를 공급할 수 있다.In the hydrogen production system for ships according to this embodiment, since the cooling water of the first cooling water line that has passed through the fourth heat exchange unit is converted into steam and then supplied to the gas supply line and merged with natural gas, steam reforming is performed even if a separate steam generator is not provided. Steam (water vapor) required for the reaction can be supplied.
본 실시 예에 의한 선박용 수소생산시스템은 개질반응기에서 발생한 폐가스의 폐열을 이용하여 천연가스를 가열하므로, 개질반응기로 도입되는 메탄 함유량이 높은 천연가스의 온도가 높으며, 이로 인해 개질반응기의 버너에서 사용되는 연료로서의 천연가스 양을 줄일 수 있다.Since the hydrogen production system for ships according to this embodiment heats natural gas by using the waste heat of the waste gas generated in the reforming reactor, the temperature of the natural gas with a high methane content introduced into the reforming reactor is high, so it is used in the burner of the reforming reactor The amount of natural gas as a fuel used can be reduced.
본 실시 예에 의한 선박용 수소생산시스템은 순환라인 상에서 반응부의 폐열을 이용하여 발전부를 통해 전력을 생산할 수 있는 장점이 있다.The hydrogen production system for ships according to this embodiment has the advantage of being able to generate electricity through the power generation unit using the waste heat of the reaction unit on the circulation line.
본 발명의 선박용 수소생산시스템은 기존의 선박 중 천연가스용 저장탱크가 있는 선박에 대해 과도한 개조 없이 수소생산시스템을 곧바로 적용할 수 있으므로 새로운 선박 제조에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.Since the hydrogen production system for ships of the present invention can directly apply the hydrogen production system to ships having a natural gas storage tank among existing ships without excessive modification, it is possible to reduce the cost of manufacturing a new ship.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템을 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a hydrogen production system for ships according to a first embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram illustrating a hydrogen production system for ships according to a second embodiment of the present invention.
이하에서는 본 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이며, 여기서 제시한 것으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략할 수 있고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.Hereinafter, this embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following examples are presented to sufficiently convey the spirit of the present invention to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, and are not limited to those presented herein and may be embodied in other forms. The drawings may omit the illustration of parts irrelevant to the description in order to clarify the present invention, and may slightly exaggerate the size of the components to help understanding.
본 발명의 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템은 FSRU(Floating, Storage, Re-gasification Unit) 등과 같은 선박에 적용되어 선박의 운용시에도 반응부가 저장탱크로부터 천연가스를 공급받아 수소를 생산할 수 있다. 한편, 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템은 FSRU 등과 같은 선박에 적용되는 것에 한정하는 것은 아니며, 이외에도 천연가스를 수용할 수 있는 저장탱크가 구비된 다양한 선박에 적용될 수 있다.The hydrogen production system for a ship according to an embodiment of the present invention is applied to a ship such as a Floating, Storage, Re-gasification Unit (FSRU), etc. On the other hand, the hydrogen production system for ships according to an embodiment of the present invention is not limited to being applied to ships such as FSRU, and in addition, it can be applied to various ships equipped with a storage tank capable of accommodating natural gas.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템(100)을 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a marine
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템(100)은 저장탱크(110)와, 반응부(140)와, 수소저장부(150)와, 가스공급라인(120)과, 냉각수라인(160)과, 순환라인(181)과, 제1 열교환부(T1)와, 기화열교환부(T7)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the
저장탱크(110)는 액화천연가스 및 이로부터 발생하는 천연 증발가스를 포함하는 천연가스(LNG, liquefied natural gas)를 수용 및 저장하도록 마련될 수 있다. 저장탱크(110)는 외부의 열 침입에 의한 액화천연가스의 기화를 최소화할 수 있도록 단열 처리된 멤브레인 타입의 화물창으로 마련될 수 있다.The
저장탱크(110)는 천연가스의 생산지 또는 공급처 등으로부터 액화된 천연가스를 공급받아 수용 및 저장할 수 있다. 한편, 도시되지는 않았지만 저장탱크(110)의 액화천연가스 및 천연 증발가스는 엔진용 라인(미도시)을 통해 선박의 추진용 엔진(미도시) 또는 선박의 발전용 엔진(미도시) 등의 연료가스로 공급될 수도 있다.The
저장탱크(110)는 일반적으로 단열 처리되어 설치되나, 외부의 열 침입을 완전히 차단하는 것은 실질적으로 어려우므로, 저장탱크(110) 내부에는 액화천연가스가 자연적으로 기화하여 발생하는 천연 증발가스가 존재하게 된다.The
본 발명의 제1 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템(100)은 이와 같은 저장탱크(110) 내부에 액화천연가스 및 이로부터 발생하는 천연 증발가스를 포함하는 천연가스를 후술하는 반응부(140)로 공급하여 수소를 생산할 수 있다. 한편, 저장탱크(110)는 도시된 바와 같이 복수개로 마련될 수 있으며, 이에 한정하지 않고 필요에 따라 다양한 개수로 마련될 수 있다.The
가스공급라인(120)은 저장탱크(110)의 천연가스를 반응부(140)로 공급할 수 있다. 가스공급라인(120)은 저장탱크(110)에 연결된 액화가스라인(120a) 및 증발가스라인(120b)과, 액화가스라인(120a) 및 증발가스라인(120b)을 통해 공급되는 액화천연가스 및 천연 증발가스를 혼합시키는 혼합부(112)가 구비될 수 있다.The
액화가스라인(120a)은 저장탱크(110)의 액화천연가스를 혼합부(112)로 공급하도록 마련될 수 있다. 이를 위해 액화가스라인(120a)의 입구 측 단부는 저장탱크(110)의 내부 하측에 배치되되 이송펌프(111)가 마련될 수 있으며, 출구 측 단부는 혼합부(112)에 연결될 수 있다.The liquefied
증발가스라인(120b)은 저장탱크(110)의 증발가스를 혼합부(112)로 공급하도록 마련될 수 있다. 이를 위해 증발가스라인(120b)은 입구 측 단부가 저장탱크(110)의 내부에 연결되어 마련되고, 출구 측 단부는 혼합부(112)에 연결될 수 있다.The boil-off
증발가스라인(120b)은 개폐밸브(도면부호 미도시)가 구비될 수 있다. 개폐밸브는 증발가스라인(120b)에 구비되어 증발가스라인(120b)의 개방 및 폐쇄를 조절할 수 있다. 개폐밸브의 일례로서, 전자적으로 제어되는 솔레노이드 밸브로 마련되어 제어부의 작동에 따라 자동으로 개폐가 조절될 수 있으며, 다른 예로서, 개폐밸브는 저장탱크(110) 내부의 천연 증발가스 압력이 기 설정된 값 이상이 되면 개방되는 밸브로 마련될 수도 있다. 한편, 개폐밸브를 이에 한정하는 것은 아니며 증발가스라인(120b)의 개방 및 폐쇄를 조절하는 다양한 방식으로 마련될 수 있다.The boil-off
액화가스라인(120a)을 통해 혼합부(112)로 공급된 액화천연가스 및 증발가스라인(120b)을 통해 혼합부(112)로 공급된 천연 증발가스는 혼합부(112)에서 혼합되며 섞일 수 있다.The liquefied natural gas supplied to the
혼합부(112)의 일례로서, 혼합부(112)는 공지된 재기화부로 구비될 수 있다. 혼합부(112)가 재기화부로 마련된 경우, 혼합부(112)는 가스공급라인(120)에 구비되어 가스공급라인(120)을 통과하는 천연가스를 재기화시킬 수 있다. 좀 더 구체적으로 살펴보면, 혼합부(112)는 저장탱크(110)로부터 액화가스라인(120a)을 통해 액체상태의 액화천연가스를 공급받으며, 저장탱크(110)로부터 증발가스라인(120b)을 통해 기체상태의 천연 증발가스를 공급받을 수 있다.As an example of the
혼합부(112)는 저장탱크(110)로부터 액체상태 또는 기체상태로 공급되는 천연가스를 고압으로 만들어주는 고압펌프를 포함하고, 약 -163 ℃의 천연가스를 기화시켜 상온(약 5 ℃)의 천연가스로 변환시킬 수 있다.The
혼합부(112)는 액체상태 또는 기체상태로 공급되는 천연가스를 열전달 매체와의 열교환을 통해 고압 천연가스로 재기화할 수 있으며, 열전달 매체를 가열하기 위한 히터 및 해수를 끌어올리기 위한 해수펌프를 포함할 수 있다.The
예컨대, 혼합부(112)는 해수를 열전달 매체로 사용하는 오픈 루프 방식의 기화기이거나 청수, 스팀, 프로판을 열전달 매체로 사용하는 클로즈 루프 방식의 기화기로 구성될 수 있다. 또한 혼합부(112)에서 열교환을 위한 열전달 매체로 천연가스의 온도인 약 -163℃에서도 상변화가 일어나지 않도록 부동액이 첨가된 글리콜 워터(Glycol water)를 사용할 수도 있다. 이에 따라 혼합부(112)를 통과하기 전 천연 증발가스와 액화천연가스는 혼합부(112)를 통과한 뒤 고온 고압의 천연가스로 상태가 변화될 수 있다. 한편, 혼합부(112)에서는 후술하는 메탄 분리부(130)에서 분리 및 정제되기에 적절한 온도 및 압력을 가지도록 천연가스의 온도 및 압력을 조절할 수 있다.For example, the
혼합부(112)의 다른 예로서, 혼합부(112)는 공지된 인라인 믹서(inline mixer)로 마련될 수도 있다. 혼합부(112)가 인라인 믹서로 마련된 경우, 혼합부(112)는 가스공급라인(120)에 구비되어 가스공급라인(120)을 통과하는 천연가스를 혼합시킬 수 있다. 이 경우, 액화가스라인(120a)을 통해 혼합부(112)로 공급된 액화천연가스 및 증발가스라인(120b)을 통해 혼합부(112)로 공급된 천연 증발가스는 혼합부(112)에서 혼합되어 가스공급라인(120)을 통해 반응부(140)로 공급될 수 있다.As another example of the
한편, 혼합부(112)의 방식을 전술한 바에 한정하는 것은 아니며, 혼합부(112)는 혼합부(112)를 통과하는 액화천연가스 및 천연 증발가스가 혼합되거나, 혼합부(112)를 통과하는 액화천연가스 및 천연 증발가스를 고온 고압의 천연가스로 상태를 변화시키는 다양한 수단으로 마련될 수 있다.On the other hand, the method of the
반응부(140)는 가스공급라인(120)을 통해 천연가스를 공급받을 수 있으며, 공급된 천연가스를 수소를 포함하는 합성가스로 개질시킬 수 있다. 반응부(140)는 개질반응기(141)와, 전환반응기(142) 및 수소분리기(143)를 포함할 수 있다. 아울러, 반응부(140)는 제1 반응라인(146)과, 제2 반응라인(147)과, 냉각부(T5, T6)와, 제1 폐가스라인(144) 및 제2 폐가스라인(145)을 더 포함할 수 있다.The
반응부(140)의 개질반응기(141)는 가스공급라인(120)을 통해 가열된 천연가스를 공급받을 수 있다. 반응부(140)의 개질반응기(141)는 가스공급라인(120)에서 분기된 분기라인(121)을 통해 공급받은 천연가스를 연소시킬 수 있는 버너(도면부호 미도시)가 구비될 수 있다.The reforming
분기라인(121)은 가스공급라인(120) 중 제2 열교환부(T2)와 제3 열교환부(T3) 사이에서 분기되며, 가스공급라인(120)의 천연가스 중 일부를 반응부(140)의 연료로 공급할 수 있다. 좀 더 구체적으로 살펴보면, 분기라인(121)은 가스공급라인(120) 중 제2 열교환부(T2)와 메탄 분리부(130) 사이에서 분기될 수 있다.The
개질반응기(141)는 버너로부터 발생한 연소열을 이용하여, 가스공급라인(120)을 통해 공급된 천연가스를 스팀과 개질반응시켜 수소 및 일산화탄소를 포함하는 제1 합성가스로 개질시킬 수 있다. 한편, 개질반응기(141)에서 발생한 가스 중에서 제1 합성가스를 제외한 나머지 폐가스는 제1 폐가스라인(144)을 통해 외부로 배출될 수 있다.The reforming
반응부(140)의 개질반응기(141)에서는 천연가스와 수증기가 촉매 작용 하에 수증기 개질 반응을 일으키고, 이에 따라 수소 및 일산화탄소를 포함하는 제1 합성가스가 생성될 수 있다. 한편, 천연가스(메탄(CH4) 함유 가스)의 수증기 개질 반응은 흡열 반응이며, 반응식은 "CH4 + H20 + Q(버너에 의해 발생한 연소열) -> 3H2 + CO"와 같다.In the reforming
수소 및 일산화탄소를 포함하는 제1 합성가스는 제1 반응라인(146)을 통해 전환반응기(142)로 공급될 수 있다.The first synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide may be supplied to the
전환반응기(142)는 제1 반응라인(146)을 통해 개질반응기(141)로부터 제1 합성가스를 공급받을 수 있다. 전환반응기(142)는 개질반응기(141)로부터 공급된 제1 합성가스를 수소 및 이산화탄소를 포함하는 제2 합성가스로 전환시킬 수 있다.The
전환반응기(142)는 수성가스 전환 반응을 통해 제1 합성가스로부터 일산화탄소가 전환되고 수소가 생성되어 제1 합성가스에 비해 수소 함량이 더욱 높은 합성가스가 생성될 수 있다. 전환반응기(142)의 수성가스 전환반응은 발열 반응이며, 반응식은 "CO + H20 -> CO2 + H2 + Q(Heat)"와 같다.In the
전환반응기(142)는 일례로서, 수성가스 전환반응을 일으키는 Watergas Shifter로 마련될 수 있다. 다만, 전환반응기(142)는 이에 한정하는 것은 아니며, 제1 합성가스에 함유된 일산화탄소를 이산화탄소로 전환하여 일산화탄소의 농도를 낮추는 전환반응기(142)로서, 공지된 고온전환반응기(142)(HTS, High Temperature Shift) 및 저온전환반응기(142)(LTS, Low Temperature Shift)로 마련될 수도 있다.The
수소 및 이산화탄소를 포함하는 제2 합성가스는 제2 반응라인(147)을 통해 수소분리기(143)로 공급될 수 있다.The second synthesis gas including hydrogen and carbon dioxide may be supplied to the
수소분리기(143)는 제2 반응라인(147)을 통해 공급된 제2 합성가스로부터 수소를 분리 및 정제할 수 있다. 한편, 전환반응기(142)를 통과한 제2 합성가스는 수소 및 이산화탄소 이외에도 스팀, 일산화탄소 등의 성분이 포함될 수 있다. 이 중에서 수소분리기(143)에 의해 분리 및 정제된 수소는 수소분리기(143)에 연결되는 수소공급라인(151)을 통해 수소저장부(150)로 공급될 수 있다.The
수소분리기(143)의 일례로서, 공지된 4~12개의 흡착탑으로 구성된 PSA(Pressure Swing Adsorption) 공정을 수행할 수 있으며, 예컨대 흡착제로 molecular sieve를 사용하여 400~500 psig의 혼합유체 흐름에서 80~92%의 수소(H2)를 분리할 수 있다.As an example of the
한편, 수소분리기(143)는 이에 한정하는 것은 아니며, 수소분리기(143)에서 수소를 분리 및 정제하여 수소저장부(150)로 공급하며, 수소 이외의 기체를 제2 폐가스라인(145)을 통해 배출할 수 있도록 제2 합성가스를 분리 및 정제할 수 있는 다양한 수단으로 마련될 수 있다.On the other hand, the
수소분리기(143)는 제2 합성가스 중에서 수소를 제외한 나머지 기체를 수소 분리기에 연결되는 제2 폐가스라인(145)을 통해 배출시킬 수 있다. 수소분리기(143)에 연결된 제2 폐가스라인(145)은 제2 합성가스 중에서 수소를 제외한 나머지 기체를 개질반응기(141)에 연결된 제1 폐가스라인(144)으로 합류시킬 수 있다.The
제2 폐가스라인(145)은 일단이 수소분리기(143)에 연결되며, 타단이 제1 폐가스라인(144)에 연결될 수 있다. 이에 따라 수소분리기(143)에서 분리된 수소를 제외한 나머지 폐가스 기체는 제2 폐가스라인(145)을 통해 개질반응기(141)에서 배출되는 폐가스와 제1 폐가스라인(144)에서 합류될 수 있다. 합류된 폐가스 기체들은 제1 폐가스라인(144)을 통해 외부로 배출될 수 있다.The second
수소저장부(150)는 반응부(140)에서 생산된 합성가스 중 수소를 저장할 수 있다. 수소저장부(150)는 반응부(140)를 통과하며 생산된 합성가스 중 반응부(140)의 수소분리기(143)에서 분리된 수소를 수소공급라인(151)을 통해 공급받을 수 있다.The
수소저장부(150)는 수소저장탱크(110) 등으로 마련될 수 있다. 수소저장부(150)는 이와 달리 생산된 수소를 저장할 수 있는 연료전지 등으로 마련될 수도 있다. 한편, 수소저장부(150)는 이에 한정하는 것은 아니며 반응부(140)를 통과하며 생산된 수소를 저장할 수 있는 다양한 수단으로 마련될 수 있다.The
본 발명의 제1 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템(100)은 순환라인(181)이 마련될 수 있다. 순환라인(181)은 냉각수라인(160)과 열적으로 연결되며, 열매체가 순환될 수 있다. 열매체는 순환라인(181) 상을 순환하며, 냉각수라인(160)으로부터 온열을 공급받으며, 공급받은 온열을 제1 열교환부(T1)를 통과하는 가스공급라인(120)의 천연가스로 제공할 수 있다.The
순환라인(181)을 순환하는 열매체는 냉각매체로 마련될 수 있다. 열매체는 냉각수로 구비될 수도 있다. 이와 달리 열매체는 부동액을 첨가한 글리콜 워터(Glycol water)로 구비될 수도 있다. 아울러, 열매체는 헬륨, 질소, 산소 등을 포함하는 냉매로 마련될 수도 있다. 한편, 열매체는 기화열교환부(T7)에서 온열을 공급받으며, 제1 열교환부(T1)에서 온열을 가스공급라인(120)의 천연가스로 공급할 수 있으며, 기화열교환부(T7)를 통과하며 기화되는 다양한 매체로 마련될 수도 있다.The heating medium circulating the
순환라인(181)은 순환라인(181) 상에서 열매체를 가압하여 순환시키는 펌프(183)와, 열매체의 압력 변화를 흡수하는 팽창탱크(182)를 구비할 수 있다. 아울러, 순환라인(181)은 기화열교환부(T7)에서 기화된 열매체를 통해 발전하는 발전부(186)를 구비할 수 있다.The
도 1에 도시된 바와 같이, 펌프(183)는 순환라인(181) 중 팽창탱크(182) 하류 지점에 설치되며, 팽창탱크(182)에 저장된 액체 상태의 열매체를 기화열교환부(T7)로 공급하도록 할 수 있다. 한편, 펌프(183)는 기화열교환부(T7)의 상류 지점에 마련되어 열매체를 가압하여 순환시킬 수 있다. 아울러, 발전부(186)는 기화열교환부(T7) 하류 지점에 마련되어 기화열교환부(T7)에서 기화된 열매체를 통해 발전할 수 있다.As shown in FIG. 1 , the
기화열교환부(T7)는 순환라인(181)에 구비될 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 기화열교환부(T7)는 순환라인(181) 중 펌프(183) 하류 지점에 설치될 수 있다. 기화열교환부(T7)는 순환라인(181)의 열매체와 냉각수라인(160)의 냉각수 상호간에 열교환되도록 할 수 있다. 좀 더 구체적으로 살펴보면, 기화열교환부(T7)는 냉각수라인(160) 중 제4 냉각수라인(164)과 연결되어 순환라인(181)의 열매체와 제4 냉각수라인(164)의 냉각수 상호간에 열교환되도록 할 수 있다. 아울러, 기화열교환부(T7)를 거친 순환라인(181)의 열매체는 제1 열교환부(T1)로 공급될 수 있다.The vaporization heat exchange unit T7 may be provided in the
한편, 제4 냉각수라인(164)의 냉각수는 제2 반응라인(147)을 통과하는 제2 합성가스의 온열을 회수한 제2 냉각수라인(162)으로부터 분기되어 공급될 수 있다. 따라서 제4 냉각수라인(164)의 냉각수는 제2 반응라인(147)의 온열을 회수한 상태이므로, 순환라인(181)의 열매체보다 상대적으로 고온 상태에 해당될 수 있다.Meanwhile, the cooling water of the fourth
한편, 기화열교환부(T7)를 통과하는 순환라인(181)의 열매체는 냉각수라인(160)의 냉각수와 열교환되며, 이에 의해 순환라인(181)의 열매체가 기화될 수 있다. 기화된 열매체는 순환라인(181)에 구비된 발전부(186)로 공급될 수 있다. 발전부(186)는 순환라인(181)의 기화열교환부(T7)에서 기화된 열매체를 통해 발전할 수 있다.Meanwhile, the heating medium of the
좀 더 구체적으로 살펴보면, 발전부(186)는 기화된 열매체를 통해 구동하는 터빈(186a)과, 터빈(186a)의 구동에 의해 발전하는 발전기(186b)를 포함할 수 있다.Looking more specifically, the
터빈(186a)은 기화열교환부(T7)에서 기화된 열매체를 이용하여 구동될 수 있다. 즉 터빈(186a)은 기화열교환부(T7)를 통과하며 기화된 열매체를 통해 회전될 수 있다. 터빈(186a)의 일례로, 트윈 스크류 타입(Twin Screw Type)으로 마련될 수 있으며, 이에 한정하지 않고 기화된 열매체를 통해 발전기(186b)를 구동할 수 있는 다양한 방식으로 마련될 수 있다.The
발전기(186b)는 터빈(186a)의 축(도면부호 미도시)와 연결되어 전력을 생산할 수 있다. 발전기(186b)는 터빈(186a)의 회전력을 전달받아 전력을 생산할 수 있는 다양한 방식으로 마련될 수 있다. 한편, 발전기(186b)는 터빈(186a)의 구동에 의해 전력을 생산하도록 발전할 수 있으며, 이를 전력라인(미도시)을 통해 선박에 구비된 설비 등과 같은 전력수급처로 전력을 공급할 수 있다.The
한편, 터빈(186a)을 통과한 순환라인(181)의 열매체는 제1 열교환부(T1)로 공급되어 가스공급라인(120)의 천연가스를 가열시킬 수 있다. 아울러, 가스공급라인(120)의 천연가스와 제1 열교환부(T1)에서 열교환된 순환라인(181)의 열매체는 가스공급라인(120)의 천연가스의 냉열을 전달받아 액화되어 팽창탱크(182)로 공급될 수 있다.Meanwhile, the heating medium of the
즉 순환라인(181)의 열매체는 기화열교환부(T7)를 거친 뒤 가열되며, 가열된 열매체는 터빈(186a)을 통과한 뒤 제1 열교환부(T1)로 공급되어 가스공급라인(120)의 천연가스를 가열시킬 수 있다.That is, the heating medium of the
팽창탱크(182)는 순환라인(181) 중 제1 열교환부(T1) 하류 지점에 설치될 수 있으며, 제1 열교환부(T1)에서 가스공급라인(120)의 천연가스와 열교환 과정에서 냉각된 열매체 또는 냉각되어 액화된 열매체를 저장할 수 있다. 팽창탱크(182)는 순환라인(181)의 순환 조건에 따른 열매체의 압력 변화를 흡수하고, 팽창탱크(182)로 회수되는 열매체가 설정된 온도 범위를 유지하여 정해진 압력 범위를 유지할 수 있도록 할 수 있다.The
한편, 순환라인(181)에 구비되는 팽창탱크(182), 펌프(183), 발전부(186) 및 기화열교환부(T7)의 배치는 전술한 바에 한정하는 것은 아니며, 필요에 따라 적절하게 그 배치를 변경할 수 있다.On the other hand, the arrangement of the
본 발명의 제1 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템(100)은 가열부(T1, T2, T3, T4)와 냉각부(T5, T6)가 구비될 수 있다.The
본 발명의 제1 실시 예에 따른 가열부(T1, T2, T3, T4)는 각각 가스공급라인(120)에 구비되는 제1 열교환부(T1)와, 제2 열교환부(T2)와, 제3 열교환부(T3)와, 제4 열교환부(T4)를 포함할 수 있다. 가열부(T1, T2, T3, T4)는 후술하는 바와 같이 순환라인(181)의 열매체, 냉각수라인(160)의 냉각수 또는 제1 폐가스라인(144)의 폐가스와 열적으로 연결될 수 있다.The heating units T1, T2, T3, and T4 according to the first embodiment of the present invention include a first heat exchange unit T1, a second heat exchange unit T2, and a second heat exchange unit T1 provided in the
좀 더 구체적으로 살펴보면, 제1 열교환부(T1)는 가스공급라인(120) 중 혼합부(112) 하류 지점에 구비될 수 있으며, 순환라인(181)과 연결될 수 있다. 제2 열교환부(T2)는 가스공급라인(120) 중 제1 열교환부(T1) 하류 지점에 구비될 수 있으며, 제3 냉각수라인(163)과 연결될 수 있다. 제3 열교환부(T3)는 가스공급라인(120) 중 제2 열교환부(T2) 하류 지점에 구비될 수 있으며, 제2 냉각수라인(162)과 연결될 수 있다. 제4 열교환부(T4)는 가스공급라인(120) 중 제3 열교환부(T3) 하류 지점에 구비될 수 있으며, 제1 폐가스라인(144)과 연결될 수 있다.More specifically, the first heat exchange unit T1 may be provided at a downstream point of the
가열부(T1, T2, T3, T4)는 가스공급라인(120)에 구비되며, 가스공급라인(120)을 통과하는 천연가스를 가열시킬 수 있다. 이에 따라 가열부(T1, T2, T3, T4)를 거친 가스공급라인(120)의 천연가스는 가열된 상태로 개질반응기(141)에 도입될 수 있다. 한편, 가스공급라인(120)의 천연가스는 가열부(T1, T2, T3, T4)를 거치며 가열된 상태를 가지므로, 이에 따라 개질 반응에 사용되는 메탄을 포함하는 천연가스가 반응에 적절한 온도로 개질반응기(141)로 공급될 수 있으며, 아울러 버너에서 연료로 사용되는 천연가스의 양을 줄일 수 있는 장점이 있다.The heating units T1 , T2 , T3 , and T4 are provided in the
본 발명의 제1 실시 예에 따른 냉각부(T5, T6)는 제1 반응라인(146)에 구비되는 제5 열교환부(T5)와, 제2 반응라인(147)에 구비되는 제6 열교환부(T6)를 포함할 수 있다. 냉각부(T5, T6)는 후술하는 바와 같이 냉각수라인(160)의 냉각수와 열적으로 연결될 수 있다.The cooling units T5 and T6 according to the first embodiment of the present invention include a fifth heat exchange unit T5 provided in the
냉각부(T5, T6)는 제1 반응라인(146) 또는 제2 반응라인(147)에 마련되며, 제1 반응라인(146)을 통과하는 제1 합성가스를 냉각시키거나, 제2 반응라인(147)을 통과하는 제2 합성가스를 냉각시킬 수 있다. The cooling units T5 and T6 are provided in the
개질반응기(141)에서 제1 반응라인(146)을 통해 배출되는 제1 합성가스는 매우 고온 상태일 수 있다. 이에 따라 제1 반응라인(146)의 제1 합성가스는 냉각부(T5, T6)를 통해 냉각수라인(160)의 냉각수에 의해 냉각될 수 있다.The first synthesis gas discharged from the reforming
전환반응기(142)에서 제2 반응라인(147)을 통해 배출되는 제2 합성가스는 개질반응기(141)에서 제1 반응라인(146)을 통해 배출되는 제1 합성가스보다는 상대적으로 저온 상태에 해당될 수 있다. 이는 제1 합성가스는 제1 반응라인(146)에서 냉각부(T5, T6)에 의해 냉각된 상태로 전환반응기(142)로 공급되기 때문이다. 한편, 제2 반응라인(147)의 제2 합성가스는 냉각부(T5, T6)를 통해 냉각수라인(160)의 냉각수에 의해 냉각될 수 있다.The second synthesis gas discharged from the
냉각수라인(160)은 냉각수를 통해 반응부(140)에서 생산된 합성가스를 냉각시킬 수 있다. 냉각수라인(160)은 냉각수공급부(W)에 연결될 수 있으며, 냉각수공급부(W)로부터 냉각수를 공급받아 유통시킬 수 있다.The cooling
냉각수공급부(W)는 선박 내부에 구비되는 냉각수를 냉각수라인(160)으로 공급하는 방식으로 마련될 수 있으며, 이와 달리 선박 외부의 해수를 담수화 및 정화 처리한 냉각수를 냉각수라인(160)으로 공급하는 방식으로 마련될 수도 있다.The cooling water supply unit W may be provided in such a way that the cooling water provided inside the vessel is supplied to the
냉각수라인(160)은 냉각부(T5, T6)에 연결될 수 있다. 이에 따라 냉각부(T5, T6)는 제1 반응라인(146)을 통과하는 제1 합성가스 또는 제2 반응라인(147)을 통과하는 합성가스를 냉각수라인(160)의 냉각수에 의해 냉각시킬 수 있다.The cooling
냉각수라인(160)은 제1 냉각수라인(161) 및 제2 냉각수라인(162)을 포함할 수 있다. 한편, 도 1에 도시된 바와 같이 냉각수라인(160)은 냉각수공급부(W)에서 하나의 라인으로 냉각수가 공급되며, 하나의 라인에서 각각 제1 냉각수라인(161) 및 제2 냉각수라인(162)으로 분기될 수 있다. 이와 달리, 도시되지는 않았지만 제1 냉각수라인(161) 및 제2 냉각수라인(162)은 각각 냉각수공급부(W)와 연결되는 별도의 라인으로 마련될 수도 있다.The cooling
제1 냉각수라인(161)은 냉각수공급부(W)로부터 공급받은 냉각수가 반응부(140)를 통과하며 스팀으로 전환될 수 있으며, 전환된 스팀을 가스공급라인(120)으로 합류시킬 수 있다.In the first
좀 더 구체적으로 살펴보면, 제1 냉각수라인(161)은 반응부(140)의 냉각부(T5, T6) 중 제5 열교환부(T5)와 연결될 수 있다. 냉각부(T5, T6) 중 제5 열교환부(T5)는 제1 반응라인(146)에 구비되며, 제1 냉각수라인(161)과 연결되어 제1 반응라인(146)의 제1 합성가스와 제1 냉각수라인(161)의 냉각수 상호간에 열교환되도록 할 수 있다. 이에 따라 제1 냉각수라인(161)의 냉각수가 제1 반응라인(146)의 합성가스를 냉각시킬 수 있다.More specifically, the first
구체적으로 살펴보면, 제1 냉각수라인(161)의 냉각수는 냉각부(T5, T6) 중 제1 반응라인(146)에 구비되는 제5 열교환부(T5)를 통과할 수 있다. 제1 냉각수라인(161)의 냉각수는 제5 열교환부(T5)를 통과하며 스팀으로 전환될 수 있다. 이는 개질반응기(141)에서 배출되는 제1 합성가스가 매우 고온 상태에 해당되기 때문이다.Specifically, the cooling water of the first
제1 냉각수라인(161)의 냉각수는 제5 열교환부(T5)를 통과하며 스팀으로 전환되며, 전환된 스팀은 가스공급라인(120) 중 제3 열교환부(T3)와 제4 열교환부(T4) 사이 지점으로 합류될 수 있다.The cooling water of the first
아울러, 후술하는 바와 같이 제1 냉각수라인(161)의 스팀 중 일부는 제5 냉각수라인(165)을 통해 제2 냉각수라인(162) 중 제3 열교환부(T3) 상류 지점으로 합류될 수 있다.In addition, as will be described later, some of the steam of the first
가스공급라인(120)에서 합류된 스팀과 천연가스는 가스공급라인(120)을 통해 개질반응기(141)로 공급될 수 있다. 이에 따라 개질반응기(141)에서 스팀과 천연가스가 개질반응하여 제1 합성가스가 생산될 수 있다.Steam and natural gas joined in the
한편, 제1 냉각수라인(161)은 전술한 바와 같이 가스공급라인(120) 중 제3 열교환부(T3)와 제4 열교환부(T4) 사이에 연결될 수 있지만, 이에 한정하는 것은 아니며 가스공급라인(120)의 다양한 위치에 연결될 수 있다.Meanwhile, the first
제2 냉각수라인(162)은 냉각수공급부(W)로부터 공급받은 냉각수가 반응부(140)를 통과하며 가열되며, 가열부(T1, T2, T3, T4) 중 제3 열교환부(T3)와 연결되어 가열된 냉각수를 제3 열교환부(T3)로 공급할 수 있다.The second
좀 더 구체적으로 살펴보면, 제2 냉각수라인(162)은 반응부(140)의 냉각부(T5, T6) 중 제6 열교환부(T6)에 연결될 수 있다. 냉각부(T5, T6) 중 제6 열교환부(T6)는 제2 반응라인(147)에 구비되며, 제2 냉각수라인(162)과 연결되어 제2 반응라인(147)의 제2 합성가스와 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 상호간에 열교환되도록 할 수 있다. 이에 따라 제2 냉각수라인(162)의 냉각수가 제1 반응라인(146)의 제2 합성가스를 냉각시킬 수 있다.More specifically, the second
구체적으로 살펴보면, 제2 냉각수라인(162)의 냉각수는 냉각부(T5, T6) 중 제2 반응라인(147)에 구비되는 제6 열교환부(T6)를 통과할 수 있다. 제2 냉각수라인(162)의 냉각수는 제6 열교환부(T6)를 통과하며 가열될 수 있다. 이는 제2 반응라인(147)을 통과하는 제2 합성가스가 제2 냉각수라인(162)의 냉각수보다 고온 상태에 해당되기 때문이다.Specifically, the cooling water of the second
제2 냉각수라인(162)의 냉각수는 제6 열교환부(T6)를 통과하며 가열되고, 제2 냉각수라인(162)은 가스공급라인(120)에 구비되는 제3 열교환부(T3)와 연결되어 가열된 냉각수를 제3 열교환부(T3)로 공급할 수 있다.The cooling water of the second
제2 냉각수라인(162) 중 제6 열교환부(T6)를 거친 냉각수는 제6 열교환부(T6)를 거치면서 제2 반응라인(147)의 제2 합성가스로부터 온열을 공급받으며, 이에 의해 제6 열교환부(T6)를 거치기 전 제2 냉각수라인(162)의 냉각수보다 상대적으로 고온 상태에 해당될 수 있다.Of the second
제2 냉각수라인(162)은 제6 열교환부(T6)를 통과하며 회수한 온열을 제3 열교환부(T3)로 공급할 수 있다. 아울러, 후술하는 바와 같이 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 중 일부는 제3 냉각수라인(163)을 통해 제2 열교환부(T2)로 공급될 수 있으며, 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 중 일부는 제4 냉각수라인(164)을 통해 기화열교환부(T7)로 공급될 수 있다.The second
제2 냉각수라인(162)의 냉각수 중 제6 열교환부(T6)를 거친 후 제3 열교환부(T3)로 도입되는 냉각수는 제3 열교환부(T3)에서 가스공급라인(120)의 천연가스와 열교환될 수 있다. 아울러, 후술하는 바와 같이 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 중 일부는 제3 냉각수라인(163)을 통해 제2 열교환부(T2)로 도입되어 제2 열교환부(T2)에서 가스공급라인(120)의 천연가스와 열교환될 수 있고, 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 중 일부는 제4 냉각수라인(164)을 통해 기화열교환부(T7)로 도입되어 기화열교환부(T7)에서 순환라인(181)의 열매체와 열교환될 수 있다.Among the cooling water of the second
제1 냉각수라인(161)의 냉각수는 제5 열교환부(T5)를 거친 뒤 스팀으로 전환되어 가스공급라인(120)으로 합류되며, 제2 냉각수라인(162)의 냉각수는 제6 열교환부(T6)를 거친 뒤 가열되어 제3 열교환부(T3)로 공급될 수 있다.The cooling water of the first
제3 냉각수라인(163)은 제2 냉각수라인(162)에서 분기되며, 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 중 일부를 제2 열교환부(T2)로 공급할 수 있다. 좀 더 구체적으로 살펴보면, 제3 냉각수라인(163)은 제2 냉각수라인(162) 중 제3 열교환부(T3) 상류 지점에서 분기될 수 있다. 즉 제3 냉각수라인(163)은 제2 냉각수라인(162) 중 제6 열교환부(T6) 하류 지점에서 분기될 수 있다.The third
제3 냉각수라인(163)은 제2 냉각수라인(162)의 제3 열교환부(T3) 상류 지점에서 분기되며, 제2 열교환부(T2)를 경유한 뒤 제2 냉각수라인(162) 중 제3 열교환부(T3) 하류 지점으로 합류될 수 있다.The third
즉 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 중 일부는 제3 냉각수라인(163)을 통해 제2 열교환부(T2)를 경유한 뒤 제2 냉각수라인(162)으로 합류하며, 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 중 나머지는 제3 열교환부(T3)를 경유한 뒤 제3 냉각수라인(163)의 냉각수와 합류될 수 있다. 이 합류된 제2 냉각수라인(162)의 냉각수는 냉각수라인(160)으로 다시 합류되어 냉각수라인(160)을 순환할 수 있다.That is, some of the cooling water of the second
한편, 제2 냉각수라인(162)이 회수되는 지점은 도시된 바와 같이 냉각수라인(160) 중 제1 냉각수라인(161)과 제2 냉각수라인(162)이 분기되는 지점보다 상류 지점일 수 있다. 이 경우, 회수된 냉각수는 다시 분기되어 각각 제1 냉각수라인(161) 및 제2 냉각수라인(162)으로 유통될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 이와 달리 제2 냉각수라인(162)이 회수되는 지점은 제1 냉각수라인(161) 중 제5 열교환부(T5) 상류지점이거나 제2 냉각수라인(162) 중 제6 열교환부(T6) 상류지점일 수도 있다. 또한 제2 냉각수라인(162)의 냉각수는 냉각수라인(160)으로 회수되지 않고 냉각수공급부(W)로 회수되거나, 이와 달리 선박의 외부로 배출하는 것도 가능하다.On the other hand, the point at which the
제4 냉각수라인(164)은 제2 냉각수라인(162)에서 분기되며, 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 중 일부를 기화열교환부(T7)로 공급할 수 있다. 좀 더 구체적으로 살펴보면, 제4 냉각수라인(164)은 제2 냉각수라인(162) 중 제3 열교환부(T3) 하류 지점에서 분기될 수 있다.The fourth
제4 냉각수라인(164)은 유입부(164b)와 토출부(164c)가 각각 제2 냉각수라인(162)에 연결되며, 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 중 일부를 제4 냉각수라인(164)을 통해 기화열교환부(T7)로 경유시킨 뒤 다시 제2 냉각수라인(162)으로 합류시킬 수 있다.The
좀 더 구체적으로 살펴보면, 제4 냉각수라인(164)은 유입부(164b)가 제2 냉각수라인(162) 중 제3 열교환부(T3) 하류 지점에서 분기될 수 있다. 즉 제4 냉각수라인(164)의 유입부(164b)는 제2 냉각수라인(162) 중 제3 열교환부(T3) 하류 지점에서 분기될 수 있다. 따라서 제3 열교환부(T3)를 통과한 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 중 일부는 제4 냉각수라인(164)을 통해 기화열교환부(T7)로 공급되며, 나머지는 제2 냉각수라인(162)을 통해 냉각수라인(160)으로 합류될 수 있다.More specifically, in the fourth
제4 냉각수라인(164)은 제2 냉각수라인(162)의 제3 열교환부(T3) 하류 지점에서 분기되며, 토출부(164c)가 기화열교환부(T7)를 경유한 뒤 제2 냉각수라인(162) 중 제4 냉각수라인(164)의 유입부(164b)가 분기된 지점보다 하류 지점으로 합류될 수 있다.The fourth
즉 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 중 일부는 제4 냉각수라인(164)을 통해 기화열교환부(T7)를 경유한 뒤 제2 냉각수라인(162)으로 합류하며, 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 중 나머지는 제2 냉각수라인(162)을 통해 유통되다가 제4 냉각수라인(164)의 냉각수와 합류될 수 있다. 이 합류된 제2 냉각수라인(162)의 냉각수는 냉각수라인(160)으로 다시 합류되어 냉각수라인(160)을 순환할 수 있다.That is, some of the cooling water of the second
도 1을 참조하면, 제4 냉각수라인(164)은 제2 냉각수라인(162) 중 제3 열교환부(T3) 하류 지점에서 분기되며, 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 중 일부를 기화열교환부(T7)로 공급할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the fourth
제4 냉각수라인(164)은 제2 조절밸브(164a)를 구비할 수 있다. 아울러, 제2 조절밸브(164a)는 제4 냉각수라인(164)의 냉각수 유통량을 조절할 수 있다. 제2 조절밸브(164a)는 솔레노이드 밸브로 구비될 수 있으며, 이에 한정하지 않고 제4 냉각수라인(164)의 냉각수 유통량을 조절할 수 있는 다양한 밸브로 구비될 수 있다.The
순환라인(181)은 순환라인(181) 중 기화열교환부(T7)를 거친 열매체 온도를 측정하는 제3 온도센서(S3)를 구비할 수 있다. 제3 온도센서(S3)는 순환라인(181) 중 기화열교환부(T7) 하류 지점에 구비될 수 있으며, 기화열교환부(T7)를 거친 순환라인(181)의 열매체 온도를 측정할 수 있다.The
본 발명의 제1 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템(100)은 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 제어부는 다양한 구성 요소의 동작을 제어하도록 구성된 알고리즘 또는 상기 알고리즘을 재생하는 소프트웨어 명령어에 관한 데이터를 저장하도록 구성된 비휘발성 메모리(도시되지 않음) 및 해당 메모리에 저장된 데이터를 사용하여 이하에 설명되는 동작을 수행하도록 구성된 프로세서(도시되지 않음)를 통해 구현될 수 있다. 여기서, 메모리 및 프로세서는 개별 칩으로 구현될 수 있다. 대안적으로는, 메모리 및 프로세서는 서로 통합된 단일 칩으로 구현될 수 있다. 프로세서는 하나 이상의 프로세서의 형태를 취할 수 있다.The
제어부는 제3 온도센서(S3)를 통해 기화열교환부(T7)를 거친 순환라인(181)의 열매체 온도를 감지하며, 제2 조절밸브(164a)를 제어함으로써 제4 냉각수라인(164)의 냉각수 유통량을 조절할 수 있다.The control unit detects the temperature of the heating medium of the
제어부는 제3 온도센서(S3)로부터 기화열교환부(T7)를 거친 순환라인(181)의 열매체 온도 정보를 제공받을 수 있다. 제어부는 기화열교환부(T7)를 거친 순환라인(181)의 열매체 온도가 기 설정된 값 이하인 경우, 제4 냉각수라인(164)을 통해 기화열교환부(T7)로 도입되는 냉각수의 유통량이 증가되도록 제2 조절밸브(164a)를 개방 제어할 수 있다.The control unit may receive information on the temperature of the heating medium of the
기화열교환부(T7)를 거친 순환라인(181)의 열매체는 발전부(186) 중 터빈(186a)으로 공급될 수 있다. 이 때, 제어부는 기화열교환부(T7)를 거친 순환라인(181)의 열매체가 충분히 기화되지 않아 터빈(186a)에서 사용하기 부적절한 경우, 제2 조절밸브(164a)가 좀 더 많이 개방되도록 제어함으로써 제4 냉각수라인(164)을 통해 기화열교환부(T7)로 도입되는 냉각수의 유통량을 증가되도록 할 수 있다.The heat medium of the
이에 따라 기화열교환부(T7)로 도입되는 제4 냉각수라인(164)의 냉각수 유통량이 증가되며, 이에 따라 기화열교환부(T7)를 통과하는 순환라인(181)의 열매체가 온열을 좀 더 많이 공급받아 충분히 기화될 수 있게 된다. 한편, 제어부는 제2 조절밸브(164a)를 조절함으로써 터빈(186a)에서 터빈(186a)을 구동시키기 적절한 온도 및 압력을 가지도록 순환라인(181)의 열매체의 온도 및 압력을 조절할 수 있다. 한편, 제어부는 제3 온도센서(S3)로부터 측정한 순환라인(181)의 열매체 온도가 기 설정된 값 이하인 경우 제2 조절밸브(164a)를 개방 제어하는데, 이 기 설정된 값은 열매체의 종류에 따라 다르게 설정될 수 있음은 자명하다.Accordingly, the cooling water flow rate of the fourth
본 발명의 제1 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템(100)의 가열부(T1, T2, T3, T4)는 제1 열교환부(T1)와, 제2 열교환부(T2)와, 제3 열교환부(T3)와, 제4 열교환부(T4)를 포함할 수 있다.The heating units T1, T2, T3, and T4 of the marine
도 1을 참조하면, 제1 열교환부(T1)는 가스공급라인(120)에 구비되며, 순환라인(181)과 연결되어 가스공급라인(120)의 천연가스와 순환라인(181)의 열매체 상호간에 열교환되도록 할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the first heat exchange unit T1 is provided in the
좀 더 구체적으로 살펴보면, 제1 열교환부(T1)는 가스공급라인(120) 중 혼합부(112) 하류 지점에 구비될 수 있으며, 순환라인(181)과 연결될 수 있다. 이에 따라 혼합부(112)를 거친 가스공급라인(120)의 천연가스와 순환라인(181)의 열매체 상호간에 제1 열교환부(T1)에서 열교환될 수 있다. 이 경우, 가스공급라인(120)의 천연가스는 순환라인(181)의 열매체에 의해 가열될 수 있다. 제4 냉각수라인(164)은 제2 반응라인(147)의 온열을 회수한 제2 냉각수라인(162)으로부터 분기되며, 제4 냉각수라인(164)의 냉각수는 기화열교환부(T7)에서 순환라인(181)의 열매체를 가열시킬 수 있다. 즉 제2 반응라인(147)의 온열은 제2 냉각수라인(162), 제4 냉각수라인(164) 및 순환라인(181)을 통해 가스공급라인(120)의 제1 열교환부(T1)로 공급될 수 있다.More specifically, the first heat exchange unit T1 may be provided at a downstream point of the
이 경우, 가스공급라인(120)의 천연가스는 제4 냉각수라인(164)의 온열을 회수한 순환라인(181)의 열매체에 의해 가열될 수 있다. 아울러, 순환라인(181)의 열매체는 가스공급라인(120)의 천연가스에 의해 냉각되거나 또는 냉각되어 액화된 후 팽창탱크(182)로 공급될 수 있다.In this case, the natural gas of the
제1 열교환부(T1)를 거친 가스공급라인(120)의 천연가스는 가스공급라인(120)을 통해 제2 열교환부(T2)로 공급될 수 있다.The natural gas of the
도 1을 참조하면, 제2 열교환부(T2)는 가스공급라인(120) 중 제1 열교환부(T1) 하류 지점에 구비되며, 냉각수라인(160)과 연결되어 제1 열교환부(T1)를 거친 가스공급라인(120)의 천연가스와 냉각수라인(160)의 냉각수 상호간에 2차적으로 열교환되도록 할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the second heat exchange part T2 is provided at a point downstream of the first heat exchange part T1 of the
좀 더 구체적으로 살펴보면, 제2 열교환부(T2)는 가스공급라인(120) 중 메탄 분리부(130)와 제1 열교환부(T1) 사이에 구비될 수 있으며, 냉각수라인(160) 중 제3 냉각수라인(163)과 연결될 수 있다.More specifically, the second heat exchange unit T2 may be provided between the
이에 따라 제1 열교환부(T1)를 거친 가스공급라인(120)의 천연가스와 제3 냉각수라인(163)의 냉각수 상호간에 제2 열교환부(T2)에서 열교환될 수 있다. 이 경우, 가스공급라인(120)의 천연가스는 제2 반응라인(147)의 온열을 회수한 제2 냉각수라인(162)으로부터 분기된 제3 냉각수라인(163)의 냉각수에 의해 가열될 수 있다. 아울러, 제3 냉각수라인(163)의 냉각수는 가스공급라인(120)의 천연가스에 의해 냉각될 수 있다.Accordingly, heat exchange between the natural gas of the
도 1을 참조하면, 제3 냉각수라인(163)은 제2 냉각수라인(162)에서 분기되며, 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 중 일부를 제2 열교환부(T2)로 공급할 수 있다. 좀 더 구체적으로 살펴보면, 제3 냉각수라인(163)은 제2 냉각수라인(162) 중 제3 열교환부(T3) 상류 지점에서 분기될 수 있다. 즉 제3 냉각수라인(163)은 제2 냉각수라인(162) 중 제5 열교환부(T5) 하류 지점에서 분기될 수 있다.Referring to FIG. 1 , the third
즉 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 중 일부는 제3 냉각수라인(163)을 통해 제2 열교환부(T2)를 경유한 뒤 제2 냉각수라인(162)으로 합류하며, 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 중 나머지는 제3 열교환부(T3)를 경유한 뒤 제3 냉각수라인(163)의 냉각수와 합류될 수 있다. 이 합류된 제2 냉각수라인(162)의 냉각수는 냉각수라인(160)으로 다시 합류되어 냉각수라인(160)을 순환할 수 있다.That is, some of the cooling water of the second
제3 냉각수라인(163)은 제2 냉각수라인(162)의 제3 열교환부(T3) 상류 지점에서 분기되며, 제2 열교환부(T2)를 경유한 뒤 제2 냉각수라인(162) 중 제3 열교환부(T3) 하류 지점으로 합류될 수 있다. 이 경우, 가스공급라인(120)의 천연가스는 제2 반응라인(147)의 온열을 회수한 제2 냉각수라인(162)으로부터 분기된 제3 냉각수라인(163)의 냉각수에 의해 가열될 수 있다. 아울러, 제3 냉각수라인(163)의 냉각수는 가스공급라인(120)의 천연가스에 의해 냉각될 수 있다.The third
제3 냉각수라인(163)은 제1 조절밸브(163a)를 구비할 수 있다. 제1 조절밸브(163a)는 제3 냉각수라인(163) 중 제2 열교환부(T2) 상류 지점에 구비될 수 있다. 아울러, 제1 조절밸브(163a)는 제3 냉각수라인(163)의 냉각수 유통량을 조절할 수 있다. 제1 조절밸브(163a)는 솔레노이드 밸브로 구비될 수 있으며, 이에 한정하지 않고 제3 냉각수라인(163)의 냉각수 유통량을 조절할 수 있는 다양한 밸브로 구비될 수 있다.The
가스공급라인(120)은 가스공급라인(120)의 천연가스 온도를 측정하는 제1 온도센서(S1)를 구비할 수 있다. 제1 온도센서(S1)는 가스공급라인(120) 중 제2 열교환부(T2) 하류 지점에 구비될 수 있으며, 제2 열교환부(T2)를 거친 가스공급라인(120)의 천연가스 온도를 측정할 수 있다.The
제어부는 제1 온도센서(S1)를 통해 제2 열교환부(T2)를 거친 가스공급라인(120)의 천연가스 온도를 감지하며, 제1 조절밸브(163a)를 제어함으로써 제3 냉각수라인(163)의 냉각수 유통량을 조절할 수 있다.The control unit detects the natural gas temperature of the
제어부는 제1 온도센서(S1)로부터 제2 열교환부(T2)를 거친 가스공급라인(120)의 천연가스 온도 정보를 제공받을 수 있다. 제어부는 제2 열교환부(T2)를 거친 가스공급라인(120)의 천연가스 온도가 기 설정된 값 이하인 경우, 제3 냉각수라인(163)을 통해 제2 열교환부(T2)로 도입되는 냉각수의 유통량이 증가되도록 제1 조절밸브(163a)를 개방 제어할 수 있다.The control unit may receive the natural gas temperature information of the
제2 열교환부(T2)를 거친 가스공급라인(120)의 천연가스 중 일부는 메탄 분리부(130)로 공급되며, 나머지는 분기라인(121)을 통해 개질반응기(141)의 버너로 공급될 수 있다. 이 때, 제어부는 제2 열교환부(T2)를 거친 가스공급라인(120)의 천연가스가 온도가 낮아 메탄 분리부(130)에서 사용하기 부적절한 경우, 제1 조절밸브(163a)가 좀 더 많이 개방되도록 제어함으로써 제3 냉각수라인(163)을 통해 제2 열교환부(T2)로 도입되는 냉각수의 유통량을 증가되도록 할 수 있다.Some of the natural gas of the
이에 따라 제2 열교환부(T2)로 도입되는 제3 냉각수라인(163)의 냉각수가 증가되며, 이에 따라 제2 열교환부(T2)를 통과하는 가스공급라인(120)의 천연가스가 온열을 좀 더 많이 공급받을 수 있게 된다. 한편, 제어부는 혼합부(112)와 제1 조절밸브(163a)를 조절함으로써 메탄 분리부(130)에서 분리 및 정제되기에 적절한 온도 및 압력을 가지도록 천연가스의 온도 및 압력을 조절할 수 있다.Accordingly, the cooling water of the third
제2 열교환부(T2)를 거친 가스공급라인(120)의 천연가스 중 일부는 메탄 분리부(130)로 도입될 수 있다. 한편, 가스공급라인(120) 중 메탄 분리부(130)의 상류 지점에는 유통밸브(120c)가 구비될 수 있다. 유통밸브(120c)의 개방 정도에 따라 가스공급라인(120)의 천연가스 중 메탄 분리부(130)로 도입되는 천연가스의 유통량과, 분기라인(121)으로 도입되는 천연가스의 유통량을 조절할 수 있다.Some of the natural gas of the
메탄 분리부(130)는 가스공급라인(120) 중 제2 열교환부(T2)와 제3 열교환부(T3) 사이에 구비될 수 있다. 메탄 분리부(130)는 가스공급라인(120)을 통과하는 천연가스의 메탄(CH4) 함유량을 높일 수 있다.The
이를 위해 메탄 분리부(130)는 일례로서, Adsorption, Membrane, Hydrocyclone, 기액분리기 등의 분리기가 사용될 수 있으며, 이에 한정하지 않고 가스공급라인(120)을 통과하는 천연가스의 메탄(CH4)의 함유량을 높일 수 있는 다양한 방식으로 마련될 수 있다.For this purpose, the
도 1을 참조하면, 메탄 분리부(130)는 제1 분리기(131)와, 제2 분리기(132)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the
제1 분리기(131)는 가스공급라인(120)의 천연가스 중 중탄화수소를 분리할 수 있다. 제1 분리기(131)에서 분리된 중탄화수소는 제1 토출라인(131a)을 통해 분기라인(121)으로 공급될 수 있다. 이에 따라 제1 분리기(131)에서 분리된 중탄화수소는 제1 토출라인(131a) 및 분기라인(121)을 통해 개질반응기(141) 버너의 연료로 공급될 수 있다. 한편, 가스공급라인(120)의 천연가스 중 제1 분리기(131)에서 분리된 중탄화수소를 제외한 나머지는 가스공급라인(120)을 따라 제2 분리기(132)로 공급될 수 있다.The
제2 분리기(132)는 가스공급라인(120)의 천연가스 중 질소 등을 분리할 수 있다. 제2 분리기(132)에서 분리된 질소 등은 제2 토출라인(132a)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 한편, 가스공급라인(120)의 천연가스 중 제2 분리기(132)에서 분리된 질소를 제외한 나머지는 가스공급라인(120)을 통해 제3 열교환부(T3)로 도입될 수 있다.The
도 1을 참조하면, 제3 열교환부(T3)는 가스공급라인(120) 중 제2 열교환부(T2) 하류 지점에 구비되며, 냉각수라인(160)과 연결되어 가스공급라인(120)의 천연가스와 냉각수라인(160)의 냉각수 상호간에 열교환되도록 할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the third heat exchange unit T3 is provided at a downstream point of the second heat exchange unit T2 of the
좀 더 구체적으로 살펴보면, 제3 열교환부(T3)는 가스공급라인(120) 중 메탄 분리부(130) 하류 지점에 구비될 수 있으며, 냉각수라인(160) 중 제2 냉각수라인(162)과 연결될 수 있다. 이에 따라 제1 열교환부(T1), 제2 열교환부(T2) 및 메탄 분리부(130)를 거친 가스공급라인(120)의 천연가스와 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 상호간에 제3 열교환부(T3)에서 열교환될 수 있다. 이 경우, 가스공급라인(120)의 천연가스는 제2 반응라인(147)의 온열을 회수한 제2 냉각수라인(162)의 냉각수에 의해 가열될 수 있다. 아울러, 제2 냉각수라인(162)의 냉각수는 가스공급라인(120)의 천연가스에 의해 냉각될 수 있다.More specifically, the third heat exchange unit T3 may be provided at a point downstream of the
도 1을 참조하면, 제5 냉각수라인(165)은 제1 냉각수라인(161) 중 제5 열교환부(T5) 하류 지점에서 분기되며, 제1 냉각수라인(161)의 스팀 중 일부를 제2 냉각수라인(162) 중 제3 열교환부(T3) 상류 지점으로 합류시킬 수 있다. 제5 냉각수라인(165)은 제1 스팀밸브(165a)를 구비할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the fifth
제5 냉각수라인(165)은 제1 스팀밸브(165a)를 구비할 수 있다. 아울러, 제1 스팀밸브(165a)는 제5 냉각수라인(165)의 스팀 유통량을 조절할 수 있다. 제1 스팀밸브(165a)는 솔레노이드 밸브로 구비될 수 있으며, 이에 한정하지 않고 제4 냉각수라인(164)의 스팀 유통량을 조절할 수 있는 다양한 밸브로 구비될 수 있다.The
가스공급라인(120)은 가스공급라인(120) 중 제3 열교환부(T3)를 거친 천연가스 온도를 측정하는 제2 온도센서(S2)를 구비할 수 있다. 제2 온도센서(S2)는 가스공급라인(120) 중 제3 열교환부(T3) 하류 지점에 구비될 수 있으며, 제3 열교환부(T3)를 거친 가스공급라인(120)의 천연가스 온도를 측정할 수 있다.The
제어부는 제2 온도센서(S2)를 통해 제3 열교환부(T3)를 거친 가스공급라인(120)의 천연가스 온도를 감지하며, 제1 스팀밸브(165a)를 제어함으로써 제5 냉각수라인(165)의 스팀 유통량을 조절할 수 있다.The control unit detects the natural gas temperature of the
제어부는 제2 온도센서(S2)로부터 제3 열교환부(T3)를 거친 가스공급라인(120)의 천연가스 온도 정보를 제공받을 수 있다. 제어부는 제3 열교환부(T3)를 거친 가스공급라인(120)의 천연가스 온도가 기 설정된 값 이하인 경우, 제2 냉각수라인(162)을 통해 제3 열교환부(T3)로 도입되는 냉각수의 유통량 및 온도가 증가되도록 제1 스팀밸브(165a)를 개방 제어할 수 있다. The control unit may receive the natural gas temperature information of the
제3 열교환부(T3)를 거친 가스공급라인(120)의 천연가스는 가스공급라인(120)을 통해 개질반응기(141)로 공급될 수 있다. 이 때, 제어부는 제3 열교환부(T3)를 거친 가스공급라인(120)의 천연가스가 온도가 낮아 개질 반응기에서 개질 반응을 위해 사용하기 부적절한 경우, 제1 스팀밸브(165a)가 좀 더 많이 개방되도록 제어함으로써 제5 냉각수라인(165)을 통해 제2 냉각수라인(162)으로 도입되는 스팀의 유통량을 증가되도록 할 수 있다.The natural gas of the
이에 따라 제3 열교환부(T3)로 도입되는 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 유통량 및 냉각수 온도가 증가되며, 이에 따라 제3 열교환부(T3)를 통과하는 가스공급라인(120)의 천연가스가 온열을 좀 더 많이 공급받을 수 있게 된다. 한편, 제어부는 제1 스팀밸브(165a)를 조절함으로써 개질 반응기에서 개질 반응을 위해 사용되기에 적절한 온도를 가지도록 천연가스의 온도를 조절할 수 있다.Accordingly, the cooling water flow rate and cooling water temperature of the second
도 1을 참조하면, 제4 열교환부(T4)는 가스공급라인(120)에 구비되며, 제1 폐가스라인(144)과 연결되어 가스공급라인(120)의 천연가스와 제1 폐가스라인(144)의 폐가스 상호간에 열교환되도록 할 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 제4 열교환부(T4)는 가스공급라인(120) 중 제3 열교환부(T3) 하류 지점에 구비되며, 제1 폐가스라인(144)과 연결되어 제3 열교환부(T3)를 거친 가스공급라인(120)의 천연가스와 제1 폐가스라인(144)의 폐가스 상호간에 열교환되도록 할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the fourth heat exchange unit T4 is provided in the
좀 더 구체적으로 살펴보면, 가스공급라인(120)의 천연가스는 제1 냉각수라인(161)에 의해 스팀이 혼합된 상태로 제4 열교환부(T4)로 도입될 수 있다. 이 경우, 가스공급라인(120)의 스팀과 혼합된 천연가스는 개질반응기(141)에서 발생한 폐가스를 배출하는 제1 폐가스라인(144)의 폐가스에 의해 가열될 수 있다. 아울러, 제1 폐가스라인(144)의 폐가스는 가스공급라인(120)의 천연가스에 의해 냉각된 후 외부로 배출될 수 있다. 한편, 전술한 바와 같이 수소분리기(143)에서 수소를 제외한 기체는 제2 폐가스라인(145)을 통해 제1 폐가스라인(144)으로 도입되며, 제1 폐가스라인(144)의 폐가스와 합류된 후 제4 열교환부(T4)를 거친 뒤 외부로 배출될 수 있다.More specifically, the natural gas of the
본 발명의 제1 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템(100)은 반응부(140)에서 발생한 폐열을 회수하여 가스공급라인(120) 상에 천연가스를 가열하므로 열 효율이 증대되는 장점이 있다.Since the
즉 본 발명의 제1 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템(100)은 냉각수라인(160)과, 제5 열교환부(T5) 및 제6 열교환부(T6)를 통해 반응부(140)의 합성가스를 냉각시키며 반응부(140)의 폐열을 회수하고, 회수한 폐열을 직접적으로 냉각수라인(160)을 통해 제2 열교환부(T2)와 제3 열교환부(T3)로 공급하거나, 회수한 폐열을 간접적으로 냉각수라인(160)과, 기화열교환부(T7)와, 순환라인(181)을 통해 제1 열교환부(T1)로 공급할 수 있다. 아울러, 폐가스라인을 통해 반응부(140)에서 발생한 폐가스를 배출시키며, 폐가스가 가지고 있는 폐열을 제4 열교환부(T4)로 공급할 수 있다.That is, in the
본 발명의 제1 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템(100)은 선박을 운용하면서도 선박에서 수소를 생산할 수 있는 장점이 있다.The
이하에서는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 선박용 수소생산시스템(200)에 대해 설명한다.Hereinafter, the
이하에서 설명하는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 선박용 수소생산시스템(200)의 관한 설명 중 별도의 도면부호를 들어 추가적으로 설명하는 경우 외에는 앞서 설명한 본 발명의 제1 실시 예에 의한 선박용 수소생산시스템(100)에 관한 설명과 동일한 것으로서 내용의 중복을 방지하기 위해 설명을 생략한다.Hydrogen production system for ships according to the first embodiment of the present invention described above, except for cases where separate reference numerals are used in the description of the marine
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 의한 선박용 수소생산시스템(200)은 가스공급라인(120) 중 제1 열교환부(T1) 하류 지점에 구비되며, 순환라인(181)과 열적으로 연결되는 제2 열교환부(T2)가 마련될 수 있다. 한편, 제2 열교환부(T2)는 제1 열교환부(T1)를 거친 천연가스와 순환라인(181)의 열매체 상호간에 열교환되도록 할 수 있다. 좀 더 구체적으로 살펴보면, 제2 열교환부(T2)는 제1 열교환부(T1) 하류 지점에 구비될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
본 발명의 제2 실시 예에 의한 선박용 수소생산시스템(200)은 제2 열교환부(T2)가 순환라인(181)과 열적으로 연결될 수 있다. 즉 본 발명의 제2 실시 예에 의한 제2 열교환부(T2)를 통과하는 천연가스는 순환라인(181)의 열매체에 의해 가열될 수 있다.In the
이를 위해 본 발명의 제2 실시 예에 의한 선박용 수소생산시스템(100)은 바이패스라인(284)을 더 포함할 수 있다. 바이패스라인(284)은 유입부(284a)와 토출부(284b)가 각각 순환라인(181)에 연결되며, 순환라인(181)의 열매체 중 일부를 바이패스라인(284)을 통해 제2 열교환부(T2)로 경유시킨 뒤 다시 순환라인(181)으로 합류시킬 수 있다.To this end, the
좀 더 구체적으로 살펴보면, 바이패스라인(284)은 유입부(284a)가 순환라인(181) 중 제1 열교환부(T1) 상류 지점에서 분기될 수 있다. 즉 바이패스라인(284)의 유입부(284a)는 순환라인(181) 중 기화열교환부(T7)와 제1 열교환부(T1) 사이에서 분기될 수 있다. 도 2를 살펴보면, 순환라인(181)의 유입부(284a)는 순환라인(181) 중 발전부(186)와 기화열교환부(T7) 사이에서 분기될 수 있다.More specifically, in the
따라서 기화열교환부(T7)를 통과한 열매체 중 일부는 바이패스라인(284)을 통해 제2 열교환부(T2)로 공급되며, 나머지는 순환라인(181)을 통해 발전부(186)로 공급될 수 있다.Accordingly, some of the heat medium passing through the vaporization heat exchange unit T7 is supplied to the second heat exchange unit T2 through the
즉 본 발명의 제2 실시 예에 의한 선박용 수소생산시스템(100)은 가스공급라인(120)을 통과하는 천연가스가 1차적으로 제1 열교환부(T1)에서 순환라인(181)의 열매체에 의해 가열되며, 2차적으로 제2 열교환부(T2)에서 바이패스라인(284)의 열매체에 의해 가열될 수 있다.That is, in the
바이패스라인(284)은 순환라인(181)에서 분기되어 제2 열교환부(T2)를 경유하고, 바이패스라인(284)의 토출부(284b)가 순환라인(181) 중 바이패스라인(284)의 유입부(284a)가 분기된 지점보다 하류 지점에 합류될 수 있다. 도 2를 살펴보면, 바이패스라인(284)의 토출부(284b)는 순환라인(181) 중 발전부(186)와 제1 열교환부(T1) 사이에 합류될 수 있다. 따라서 순환라인(181)의 열매체 중 일부는 바이패스라인(284)을 통해 제2 열교환부(T2)를 경유한 후 다시 순환라인(181)으로 합류되며, 순환라인(181)에서 합류된 열매체는 순환라인(181)을 순환할 수 있다.The
한편, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템(100)은 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 중 일부가 제2 열교환부(T2)를 경유하지 않으며, 제2 냉각수라인(162)으로부터 분기된 제4 냉각수라인(164)의 냉각수가 기화열교환부(T7)로 공급될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제2 냉각수라인(162) 중 제3 열교환부(T3) 상류 지점에서 분기되는 별도의 냉각수라인(미도시)이 마련되어 분기되는 별도의 냉각수라인(미도시)이 제2 열교환부(T2)를 경유한 뒤 제2 냉각수라인(162) 중 기화열교환부(T7) 하류 지점으로 합류될 수도 있다. 이 경우, 제2 열교환부(T2)를 통과하는 기화가스라인의 천연가스는 바이패스라인(284)의 열매체 및 분기되는 별도의 냉각수라인(미도시)의 냉각수에 의해 이중으로 가열될 수 있다.On the other hand, in the
본 발명의 제2 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템(200)은 제4 온도센서(S4)를 더 포함할 수 있다. 제2 냉각수라인(162)는 제2 냉각수라인(162) 중 제3 열교환부(T3)을 거친 냉각수 온도를 측정하는 제4 온도센서(S4)를 구비할 수 있다. 제4 온도센서(S4)는 제2 냉각수라인(162) 중 제3 열교환부(T3) 하류 지점에 구비될 수 있으며, 제3 열교환부(T3)를 거친 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 온도를 측정할 수 있다.The
제어부는 제4 온도센서(S2)를 통해 제3 열교환부(T3)를 거친 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 온도를 감지하며, 제1 스팀밸브(165a)를 제어함으로써 제5 냉각수라인(165)의 스팀 유통량을 조절할 수 있다.The control unit detects the temperature of the cooling water in the second
제어부는 제2 온도센서(S2)로부터 제3 열교환부(T3)를 거친 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 온도 정보를 제공받을 수 있다. 제어부는 제3 열교환부(T3)를 거친 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 온도가 기 설정된 값 이하인 경우, 제5 냉각수라인(165)을 통해 제2 냉각수라인(162)으로 도입되는 냉각수의 유통량 및 온도가 증가되도록 제1 스팀밸브(165a)를 개방 제어할 수 있다. The controller may receive information on the coolant temperature of the
제3 열교환부(T3)를 거친 제2 냉각수라인(162)의 냉각수는 제4 냉각수라인(164)를 통해 기화열교환부(T7)로 공급될 수 있다. 이 때, 제어부는 제3 열교환부(T3)을 거친 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 온도가 낮아 기화열교환부(T4)에서 제4 냉각수라인(164)와 열교환하는 순환라인(181)의 열매체를 충분히 기화시키기 어려운 경우, 제1 스팀밸브(165a)를 좀 더 많이 개방되도록 제어함으로써 제5 냉각수라인(165)을 통해 제2 냉각수라인(162)으로 도입되는 스팀의 유통량을 증가되도록 할 수 있다.The cooling water of the second
이에 따라 제4 냉각수라인(164)으로 도입되는 제2 냉각수라인(162)의 냉각수 유통량 및 냉각수 온도가 증가되며, 이에 따라 기화열교환부(T7)을 통과하는 순환라인(181)의 열매체가 온열을 좀 더 많이 공급받아 기화가 원활하게 이루어질 수 있다.Accordingly, the cooling water flow rate and the cooling water temperature of the second
즉 본 발명의 제2 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템(200)은 냉각수라인(160)과, 제5 열교환부(T5) 및 제6 열교환부(T6)를 통해 반응부(140)의 합성가스를 냉각시키며 반응부(140)의 폐열을 회수하고, 회수한 폐열을 기화열교환부(T7)를 통해 순환라인(181)으로 공급하며, 공급된 폐열을 순환라인(181)의 열매체를 통해 제1 열교환부(T1), 제2 열교환부(T2)로 공급할 수 있다. 아울러, 폐가스라인을 통해 반응부(140)에서 발생한 폐가스를 배출시키며, 폐가스가 가지고 있는 폐열을 제4 열교환부(T4)로 공급할 수 있다.That is, in the
본 발명의 제2 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템(200)은 선박을 운용하면서도 선박에서 수소를 생산할 수 있는 장점이 있다.The
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following by those skilled in the art to which the present invention pertains Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.
100, 200 : 선박용 수소생산시스템
120 : 가스공급라인
130 : 메탄 분리부
140 : 반응부
150 : 수소저장부
160 : 냉각수라인
181 : 순환라인
284 : 바이패스라인100, 200: Hydrogen production system for ships
120: gas supply line 130: methane separation unit
140: reaction unit 150: hydrogen storage unit
160: cooling water line 181: circulation line
284: bypass line
Claims (21)
상기 저장탱크의 천연가스를 공급받으며, 공급된 천연가스를 수소를 포함하는 합성가스로 개질시키는 반응부;
상기 반응부에서 생산된 합성가스 중 수소를 저장하는 수소저장부;
상기 저장탱크의 천연가스를 상기 반응부로 공급하는 가스공급라인;
냉각수를 통해 상기 반응부에서 생산된 합성가스를 냉각시키는 냉각수라인;
상기 냉각수라인과 열적으로 연결되며, 열매체가 순환되는 순환라인;
상기 가스공급라인에 구비되며, 상기 순환라인과 연결되어 상기 가스공급라인의 천연가스와 상기 순환라인의 열매체 상호간에 열교환되도록 하는 제1 열교환부; 및
상기 순환라인에 구비되며, 상기 순환라인의 열매체가 기화되도록 상기 순환라인의 열매체와 상기 냉각수라인의 냉각수 상호간에 열교환되도록 하는 기화열교환부를 포함하는 선박용 수소생산시스템.a storage tank for accommodating liquefied natural gas and natural gas including natural boil-off gas generated therefrom;
a reaction unit receiving the natural gas of the storage tank and reforming the supplied natural gas into a synthesis gas containing hydrogen;
a hydrogen storage unit for storing hydrogen in the synthesis gas produced in the reaction unit;
a gas supply line for supplying the natural gas of the storage tank to the reaction unit;
a cooling water line for cooling the synthesis gas produced in the reaction unit through cooling water;
a circulation line thermally connected to the cooling water line and through which a heating medium circulates;
a first heat exchange unit provided in the gas supply line and connected to the circulation line to exchange heat between the natural gas of the gas supply line and the heat medium of the circulation line; and
and a vaporization heat exchange unit provided in the circulation line and configured to exchange heat between the heating medium of the circulation line and the cooling water of the cooling water line so that the heating medium of the circulation line is vaporized.
상기 순환라인은
상기 기화열교환부 상류 지점에 마련되어 열매체를 가압하여 순환시키는 펌프와, 상기 기화열교환부 하류 지점에 마련되어 상기 기화열교환부에서 기화된 열매체를 통해 발전하는 발전부를 포함하는 선박용 수소생산시스템.According to claim 1,
The circulation line is
A hydrogen production system for ships, comprising: a pump provided at the upstream point of the vaporization heat exchange unit to pressurize and circulate the heating medium;
상기 발전부는
기화된 열매체를 통해 구동하는 터빈과, 상기 터빈의 구동에 의해 발전하는 발전기를 포함하는 선박용 수소생산시스템.3. The method of claim 2,
The power generation unit
A hydrogen production system for ships, comprising: a turbine driven through a vaporized heating medium; and a generator generated by driving the turbine.
상기 순환라인은
열매체의 압력 변화를 흡수하는 팽창 탱크를 구비하는 선박용 수소생산시스템.3. The method of claim 2,
The circulation line is
A hydrogen production system for ships having an expansion tank that absorbs pressure changes in a heating medium.
상기 가스공급라인 중 상기 제1 열교환부 하류 지점에 구비되며, 상기 냉각수라인과 연결되어 상기 제1 열교환부를 거친 상기 가스공급라인의 천연가스와 상기 냉각수라인의 냉각수 상호간에 열교환되도록 하는 제2 열교환부를 더 포함하는 선박용 수소생산시스템.According to claim 1,
A second heat exchange unit provided at a downstream point of the first heat exchange unit in the gas supply line and connected to the cooling water line to exchange heat between the natural gas of the gas supply line passing through the first heat exchange unit and the cooling water of the cooling water line. Hydrogen production system for ships further comprising.
상기 가스공급라인 중 상기 제2 열교환부 하류 지점에 구비되며, 상기 냉각수라인과 연결되어 상기 제2 열교환부를 거친 상기 가스공급라인의 천연가스와 상기 냉각수라인의 냉각수 상호간에 열교환되도록 하는 제3 열교환부를 더 포함하는 선박용 수소생산시스템.6. The method of claim 5,
A third heat exchange unit provided at a downstream point of the second heat exchange unit in the gas supply line and connected to the cooling water line to exchange heat between the natural gas of the gas supply line passing through the second heat exchange unit and the cooling water of the cooling water line. Hydrogen production system for ships further comprising.
상기 냉각수라인은
냉각수가 상기 반응부를 통과하며 스팀으로 전환되며, 전환된 스팀을 상기 가스공급라인으로 공급하는 제1 냉각수라인;
냉각수가 상기 반응부를 통과하며 가열되고, 상기 제3 열교환부와 연결되어 가열된 냉각수를 상기 제3 열교환부로 공급하는 제2 냉각수라인; 및
상기 제2 냉각수라인 중 상기 제3 열교환부 상류 지점에서 분기되며, 상기 제2 열교환부와 연결되어 상기 제2 냉각수라인의 냉각수 중 일부를 상기 제2 열교환부로 공급하는 제3 냉각수라인을 포함하는 선박용 수소생산시스템.7. The method of claim 6,
The cooling water line
a first cooling water line through which cooling water passes through the reaction unit and is converted into steam, and supplies the converted steam to the gas supply line;
a second cooling water line through which cooling water passes through the reaction unit and is heated, and connected to the third heat exchange unit to supply the heated cooling water to the third heat exchange unit; and
and a third coolant line branched at an upstream point of the third heat exchange part among the second coolant lines and connected to the second heat exchange part to supply some of the coolant of the second coolant line to the second heat exchange part. hydrogen production system.
상기 제3 냉각수라인에 구비되며, 상기 제3 냉각수라인 상에서 냉각수 유통량을 조절하는 제1 조절밸브; 및
상기 가스공급라인 중 상기 제2 열교환부 하류 지점에 구비되며, 상기 제2 열교환부를 거친 상기 가스공급라인의 천연가스 온도를 측정하는 제1 온도센서를 더 포함하는 선박용 수소생산시스템.8. The method of claim 7,
a first control valve provided in the third coolant line and configured to control a coolant flow rate on the third coolant line; and
The hydrogen production system for ships further comprising a first temperature sensor provided at a downstream point of the second heat exchange part of the gas supply line and configured to measure a natural gas temperature of the gas supply line passing through the second heat exchange part.
유입부가 상기 제2 냉각수라인 중 상기 제3 열교환부 하류 지점에서 분기되며, 상기 기화열교환부를 경유하고, 토출부가 상기 제2 냉각수라인 중 상기 유입부가 분기된 지점보다 하류 지점에 합류되는 제4 냉각수라인을 더 포함하는 선박용 수소생산시스템.8. The method of claim 7,
A fourth cooling water line in which an inlet is branched from a point downstream of the third heat exchange unit among the second cooling water lines, passes through the vaporization heat exchange unit, and a discharge unit joins a point downstream of the branched point of the inlet in the second cooling water line Hydrogen production system for ships further comprising a.
상기 반응부는
상기 가스공급라인을 통해 천연가스를 공급받으며, 공급된 천연가스를 수소 및 일산화탄소를 포함하는 제1 합성가스로 개질시키는 개질반응기;
제1 반응라인을 통해 상기 개질반응기로부터 제1 합성가스를 공급받으며, 공급된 제1 합성가스를 수소 및 이산화탄소를 포함하는 제2 합성가스로 전환시키는 전환반응기; 및
제2 반응라인을 통해 상기 전환반응기로부터 제2 합성가스를 공급받으며, 공급된 제2 합성가스 중 수소를 분리하는 수소분리기를 더 포함하는 선박용 수소생산시스템.8. The method of claim 7,
the reaction part
a reforming reactor receiving natural gas through the gas supply line and reforming the supplied natural gas into a first synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide;
a conversion reactor that receives a first synthesis gas from the reforming reactor through a first reaction line and converts the supplied first synthesis gas into a second synthesis gas containing hydrogen and carbon dioxide; and
A hydrogen production system for ships, further comprising a hydrogen separator for receiving a second synthesis gas from the conversion reactor through a second reaction line, and for separating hydrogen from the supplied second synthesis gas.
상기 개질반응기에서 발생한 폐가스를 외부로 배출하는 제1 폐가스라인; 및
상기 가스공급라인에 구비되며, 상기 제1 폐가스라인과 연결되어 상기 가스공급라인의 천연가스와 상기 제1 폐가스라인의 폐가스 상호간에 열교환되도록 하는 제4 열교환부를 더 포함하는 선박용 수소생산시스템.11. The method of claim 10,
a first waste gas line for discharging the waste gas generated in the reforming reactor to the outside; and
The hydrogen production system for ships further comprising a fourth heat exchange unit provided in the gas supply line and connected to the first waste gas line to exchange heat between the natural gas of the gas supply line and the waste gas of the first waste gas line.
상기 제1 반응라인에 구비되며, 상기 제1 냉각수라인과 연결되어 상기 제1 반응라인의 제1 합성가스와 상기 제1 냉각수라인의 냉각수 상호간에 열교환되도록 하는 제5 열교환부; 및
상기 제2 반응라인에 구비되며, 상기 제2 냉각수라인과 연결되어 상기 제2 반응라인의 제2 합성가스와 상기 제2 냉각수라인의 냉각수 상호간에 열교환되도록 하는 제6 열교환부를 더 포함하는 선박용 수소생산시스템.8. The method of claim 7,
a fifth heat exchange unit provided in the first reaction line and connected to the first cooling water line to exchange heat between the first synthesis gas of the first reaction line and the cooling water of the first cooling water line; and
Hydrogen production for ships further comprising a sixth heat exchange unit provided in the second reaction line and connected to the second cooling water line to exchange heat between the second synthesis gas of the second reaction line and the cooling water of the second cooling water line system.
상기 제1 냉각수라인 중 상기 제5 열교환부 하류 지점에서 분기되며, 상기 제1 냉각수라인의 스팀 중 일부를 상기 제2 냉각수라인 중 상기 제3 열교환부 상류 지점으로 합류시키는 제5 냉각수라인;
상기 제5 냉각수라인에 구비되며, 상기 제5 냉각수라인의 스팀 유통량을 조절하는 제1 스팀밸브; 및
상기 가스공급라인 중 상기 제3 열교환부 하류 지점에 구비되며, 상기 제3 열교환부를 거친 상기 가스공급라인의 천연가스 온도를 측정하는 제2 온도센서를 더 포함하는 선박용 수소생산시스템.8. The method of claim 7,
a fifth cooling water line branching from a point downstream of the fifth heat exchange unit among the first cooling water lines and joining a portion of the steam of the first cooling water line to an upstream point of the third heat exchange unit among the second cooling water lines;
a first steam valve provided in the fifth coolant line and configured to control a steam flow rate of the fifth coolant line; and
The hydrogen production system for ships further comprising a second temperature sensor provided at a downstream point of the third heat exchange part of the gas supply line and configured to measure the natural gas temperature of the gas supply line passing through the third heat exchange part.
상기 제4 냉각수라인 중 상기 기화열교환부 상류 지점에 구비되며, 상기 제4 냉각수라인의 냉각수 유통량을 조절하는 제2 조절밸브; 및
상기 순환라인 중 상기 기화열교환부 하류 지점에 구비되며, 상기 기화열교환부를 거친 상기 순환라인의 열매체 온도를 측정하는 제3 온도센서를 더 포함하는 선박용 수소생산시스템.10. The method of claim 9,
a second control valve provided at an upstream point of the vaporization heat exchanger in the fourth coolant line and configured to control a flow rate of coolant in the fourth coolant line; and
The hydrogen production system for ships further comprising a third temperature sensor provided at a downstream point of the vaporization heat exchange part of the circulation line and measuring the temperature of the heating medium of the circulation line passing through the vaporization heat exchange part.
상기 가스공급라인 중 상기 제2 열교환부 하류 지점에 구비되며, 상기 가스공급라인을 통과하는 천연가스의 메탄 함유량을 높이는 메탄 분리부; 및
상기 가스공급라인 중 상기 메탄 분리부 상류 지점에서 분기되며, 상기 가스공급라인의 천연가스 중 일부를 상기 반응부의 연료로 공급하는 분기라인을 더 포함하는 선박용 수소생산시스템.6. The method of claim 5,
a methane separation unit provided at a point downstream of the second heat exchange unit in the gas supply line and increasing the methane content of the natural gas passing through the gas supply line; and
The hydrogen production system for ships further comprising a branch line branched at an upstream point of the methane separation unit of the gas supply line and supplying some of the natural gas of the gas supply line as fuel to the reaction unit.
상기 가스공급라인 중 상기 제1 열교환부 하류 지점에 구비되며, 상기 순환라인과 열적으로 연결되어 상기 제1 열교환부를 거친 상기 가스공급라인의 천연가스와 상기 순환라인의 열매체 상호간에 열교환되도록 하는 제2 열교환부를 더 포함하는 선박용 수소생산시스템.According to claim 1,
A second second provided at a downstream point of the first heat exchange part of the gas supply line and is thermally connected to the circulation line to exchange heat between the natural gas of the gas supply line passing through the first heat exchange part and the heat medium of the circulation line Hydrogen production system for ships further comprising a heat exchange unit.
유입부가 상기 순환라인 중 상기 기화열교환부 하류 지점에서 분기되며, 상기 제2 열교환부를 경유하고, 토출부가 상기 순환라인 중 상기 제1 열교환부 상류 지점에 합류되는 바이패스라인을 더 포함하는 선박용 수소생산시스템.17. The method of claim 16,
Hydrogen production for ships further comprising a bypass line in which an inlet is branched at a point downstream of the vaporization heat exchange unit of the circulation line, passes through the second heat exchange unit, and a discharge unit joins an upstream point of the first heat exchange unit in the circulation line system.
상기 냉각수라인은
냉각수가 상기 반응부를 통과하며 스팀으로 전환되며, 전환된 스팀을 상기 가스공급라인으로 공급하는 제1 냉각수라인; 및
냉각수가 상기 반응부를 통과하며 가열되고, 상기 가스공급라인과 열적으로 연결되는 제2 냉각수라인을 포함하며,
상기 가스공급라인 중 상기 제2 열교환부 하류 지점에 구비되며, 상기 제2 냉각수라인과 연결되어 상기 가스공급라인의 천연가스와 상기 제2 냉각수라인의 냉각수 상호간에 열교환되도록 하는 제3 열교환부를 더 포함하는 선박용 수소생산시스템.18. The method of claim 17,
The cooling water line
a first cooling water line through which cooling water passes through the reaction unit and is converted into steam, and supplies the converted steam to the gas supply line; and
and a second cooling water line that is heated while passing through the reaction unit and is thermally connected to the gas supply line,
The gas supply line further includes a third heat exchange unit provided at a downstream point of the second heat exchange unit and connected to the second cooling water line to exchange heat between the natural gas of the gas supply line and the cooling water of the second cooling water line. Hydrogen production system for ships.
유입부가 상기 제2 냉각수라인 중 상기 제3 열교환부 하류 지점에서 분기되며, 상기 기화열교환부를 경유하고, 토출부가 상기 제2 냉각수라인 중 상기 유입부가 분기된 지점보다 하류 지점에 합류되는 제4 냉각수라인을 더 포함하는 선박용 수소생산시스템.19. The method of claim 18,
A fourth cooling water line in which an inlet is branched from a point downstream of the third heat exchange unit among the second cooling water lines, passes through the vaporization heat exchange unit, and a discharge unit joins a point downstream of the branched point of the inlet in the second cooling water line Hydrogen production system for ships further comprising a.
상기 제1 냉각수라인에서 분기되며, 상기 제1 냉각수라인의 스팀 중 일부를 상기 제2 냉각수라인 중 상기 제3 열교환부 상류 지점으로 합류시키는 제5 냉각수라인을 더 포함하는 선박용 수소생산시스템.20. The method of claim 19,
and a fifth cooling water line branching from the first cooling water line and joining a portion of the steam of the first cooling water line to an upstream point of the third heat exchange unit among the second cooling water lines.
상기 제5 냉각수라인에 구비되며, 상기 제5 냉각수라인의 스팀 유통량을 조절하는 제1 스팀밸브; 및
상기 제2 냉각수라인 중 상기 제2 열교환부 하류 지점에 구비되며, 상기 제2 열교환부를 거친 상기 제2 냉각수라인의 냉각수 온도를 측정하는 제4 온도센서를 더 포함하는 선박용 수소생산시스템.21. The method of claim 20,
a first steam valve provided in the fifth coolant line and configured to control a steam flow rate of the fifth coolant line; and
and a fourth temperature sensor provided at a downstream point of the second heat exchange unit among the second cooling water lines and configured to measure a temperature of the cooling water of the second cooling water line passing through the second heat exchange unit.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200114840A KR20220033607A (en) | 2020-09-08 | 2020-09-08 | Hydrogen production system for ship |
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