KR20220035565A - 선박의 저유황 연료유 공급 시스템 및 방법 - Google Patents

선박의 저유황 연료유 공급 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2종 이상의 저유황 연료유를 상호 전환하여 엔진의 연료로 공급하고, 배기가스 배출규제를 준수할 수 있는 선박의 저유황 연료유 공급 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 선박의 저유황 연료유 공급 방법은, 고유황 연료유를 엔진의 연료로 공급하는 고유황 연료유 공급 시스템을 이용하여 저유황 연료유를 엔진의 연료로 공급하는 저유황 연료유 공급 방법에 있어서, 상기 고유황 연료유 공급 시스템의 히터를 이용하여 저유황 연료유의 점도가 엔진에서 요구하는 조건을 충족시키도록 저유황 연료유를 가열하는 단계;를 포함하고, 상기 저유황 연료유를 가열하는 단계는, 상기 고유황 연료유 공급 시스템의 히터로 공급하는 열매체의 유량을 조절하는 열매체 조절밸브의 개도량을 측정하는 단계; 및 상기 열매체 조절밸브의 개도량 측정값이 미리 설정된 제1 개도량 기준값 미만이거나 제2 개도량 기준값 미만인 경우, 상기 열매체의 압력을 조절하여 공급하는 단계;를 포함한다.

Description

선박의 저유황 연료유 공급 시스템 및 방법 {Low Sulfur Oil Supply System and Method for a Vessel}
본 발명은 2종 이상의 저유황 연료유를 상호 전환하여 엔진의 연료로 공급하고, 배기가스 배출규제를 준수할 수 있는 선박의 저유황 연료유 공급 시스템 및 방법에 관한 것이다.
선박에 탑재된 엔진의 연료로 사용할 수 있는 연료유는 황함유량에 따라 고유황유와 저유황유로 구분할 수 있다.
대표적인 고유황유는 HFO(Heavy Fuel Oil)이다. HFO는 원유에서 휘발유, 등유, 경유 등을 뽑아낸 후 얻어지는 흑갈색의 점성유로, 액체 형태로 얻어지는 석유 제품 중 가장 밀도가 높다. HFO의 인화점은 약 40℃로서 등유나 경유, 특히 휘발유에 비해 증발하기 어렵다. 또한, HFO는 점도가 약 180 내지 700 cSt에 이르기 때문에, 100℃ 내지 140℃ 정도로 가열하여야만, 엔진에서 요구하는 약 10 cSt 내지 25 cSt의 점도 조건을 만족시킬 수 있다. 통상 황 함유량이 0.5 wt% 이상인 것을 HFO라 칭하며, 일반적으로 40℃에서 380 cSt, 50℃에서 700 cSt의 점성을 가진다.
MGO와 MDO는, HFO보다 품질이 높은 해상 연료유로서, HFO에 비해 고가이며, 잔사유의 포함 여부 및 황 함유량에 따라 구분된다. MGO와 MDO는 점성이 낮아 엔진에서 요구하는 점도 조건을 만족시키기 위해 별도의 가열 공정을 필요로 하지는 않지만, 점도가 엔진에서 요구하는 최저치보다 낮은 경우도 있어, 점도 상승을 위한 별도의 냉각 장치를 구비해야 하는 경우도 있다.
특히, LSMGO(Low Sulfur Marine Gas Oil)는 황 함유량이 HFO에 비해 현저히 낮기 때문에, 배기가스에 황산화물(SOx)이 없거나 거의 없지만, HFO에 비해 고가이다. 선박이 ECA 구역 등 배기가스 배출규제지역을 운항하거나, 배출규제 항구를 출입하는 경우에는, 연료유로서 반드시 MGO(특히 LSMGO)나 MDO를 연료로 사용해야 한다.
따라서, 기존의 연료유 공급 시스템은, 평상시에는 고유황 연료유인 HFO를 엔진의 연료로 공급하다가 배출규제지역이나 항구를 출입할 때에는 MGO나 MDO 등 황 함유량이 적은 연료유로 전환하여 사용하도록 구축되어 있다.
한편, IMO 2020 협약에 따라, 2020년 이후 전 항해 지역에서 황 함유량이 0.5%로 제한되면서, HFO는 배기가스 중의 황산화물을 제거하는 스크러버(scrubber)를 함께 적용하지 않는 이상은 연료로서 사용하는 것이 금지되었다. 특히, LNG 운반선의 경우에는 저유황 연료유(low sulfur oil)만을 사용하여야만 한다.
이와 같이 기존에 사용하던 HFO에 비해 사용되는 연료유의 점도 범위가 넓어져 비교적 낮은 점도의 잔사유를 사용하는 경우도 발생하게 되었다. 현재 기술로는 고유황 연료유인 HFO를 사용하지 않고, 황 함유량이 적은 2종 이상의 연료유만을 상호 전환하여 엔진의 연료유로 공급하도록 하는 시스템은 정립되지 않은 상황이다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 기존의 연료유 공급 시스템을 그대로 활용하되 2종 이상의 저유황 연료유만을 상호 전환하여 엔진의 연료로 공급할 수 있는 선박의 저유황 연료유 공급 시스템 및 방법을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 고유황 연료유를 엔진의 연료로 공급하는 고유황 연료유 공급 시스템을 이용하여 저유황 연료유를 엔진의 연료로 공급하는 저유황 연료유 공급 방법에 있어서, 상기 고유황 연료유 공급 시스템의 히터를 이용하여 저유황 연료유의 점도가 엔진에서 요구하는 조건을 충족시키도록 저유황 연료유를 가열하는 단계;를 포함하고, 상기 저유황 연료유를 가열하는 단계는, 상기 고유황 연료유 공급 시스템의 히터로 공급하는 열매체의 유량을 조절하는 열매체 조절밸브의 개도량을 측정하는 단계; 및 상기 열매체 조절밸브의 개도량 측정값이 미리 설정된 제1 개도량 기준값 미만이거나 제2 개도량 기준값 미만인 경우, 상기 열매체의 압력을 조절하여 공급하는 단계;를 포함하는, 선박의 저유황 연료유 공급 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 열매체의 압력을 조절하여 공급하는 단계는, 상기 열매체 조절밸브의 개도량 측정값이 제1 개도량 기준값 미만이면 상기 열매체를 감압시키는 단계;를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 열매체를 감압시키는 단계는, 상기 엔진의 부하가 미리 설정된 부하 기준값을 초과하면서, 상기 열매체 조절밸브의 개도량 측정값이 제1 개도량 기준값 미만인 경우에 상기 열매체를 감압시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 열매체를 감압시키는 단계는, 상기 엔진의 부하가 미리 설정된 부하 기준값을 초과하면서, 상기 열매체 조절밸브의 개도량 측정값이 제1 개도량 기준값 미만인 상태가 미리 설정된 기준시간을 초과하는 경우에 상기 열매체를 감압시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 열매체의 압력을 조절하여 공급하는 단계는, 상기 히터로 공급되는 열매체의 압력이 미리 설정된 제1 압력 기준값 이하인 경우, 감압을 중단하는 감압 중지단계;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 열매체의 압력을 조절하여 공급하는 단계는, 상기 히터로 공급되는 열매체의 압력이 미리 설정된 제1 압력 기준값 이하이고, 열매체의 압력이 기준값 이하인 상태의 지속시간과 미리 설정된 기준시간의 차이가 미리 설정된 시간 차 기준값 미만인 경우 감압을 중단하는 감압 중지단계;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 열매체를 감압시키는 단계는, 상기 열매체 조절밸브의 개도량 측정값이 5% 미만인 경우 상기 열매체를 1 barg 감압시켜 공급할 수 있다.
바람직하게는, 상기 열매체의 압력을 조절하여 공급하는 단계는, 상기 열매체 조절밸브의 개도량 측정값이 제2 개도량 기준값 미만이면 상기 열매체를 승압시키는 단계;를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 열매체를 승압시키는 단계는, 상기 엔진의 부하가 미리 설정된 부하 기준값을 초과하면서, 상기 열매체 조절밸브의 개도량 측정값이 제2 개도량 기준값 미만인 경우에 상기 열매체를 감압시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 열매체를 승압시키는 단계는, 상기 엔진의 부하가 미리 설정된 부하 기준값을 초과하면서, 상기 열매체 조절밸브의 개도량 측정값이 제2 개도량 기준값 미만인 상태가 미리 설정된 기준시간을 초과하는 경우에 상기 열매체를 감압시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 열매체의 압력을 조절하여 공급하는 단계는, 상기 히터로 공급되는 열매체의 압력이 미리 설정된 제2 압력 기준값 이하인 경우, 승압을 중단하는 승압 중지단계;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 열매체의 압력을 조절하여 공급하는 단계는, 상기 히터로 공급되는 열매체의 압력이 미리 설정된 제2 압력 기준값 이하이고, 열매체의 압력이 기준값 이하인 상태의 지속시간과 미리 설정된 기준시간의 차이가 미리 설정된 시간 차 기준값 미만인 경우 승압을 중단하는 승압 중지단계;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 열매체를 승압시키는 단계는, 상기 열매체 조절밸브의 개도량 측정값이 50% 미만인 경우 상기 열매체를 1 barg 승압시켜 공급할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 엔진에서 요구하는 점도 조건을 만족시키기 위하여 고유황 연료유를 가열하도록 구비되는 히터; 상기 히터로 공급할 열매체의 유량을 조절하기 위하여 구비되는 열매체 조절밸브; 및 상기 히터를 이용하여 저유황 연료유를 가열하여 상기 저유황 연료유의 점도를 상기 엔진에서 요구하는 점도 조건으로 조절하기 위하여 상기 열매체 조절밸브의 개도량을 조절하는 점도 조절기;를 포함하고, 상기 점도 조절기에 의해 제어되며 상기 히터로 공급할 열매체의 압력을 조절하기 위해 구비되는 열매체 압력 조절밸브;를 더 포함하는, 선박의 저유황 연료유 공급 시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 엔진으로 공급되는 연료유의 온도를 측정하는 온도 측정부; 및 상기 히터로 공급되는 열매체의 압력을 측정하는 압력 측정부;를 더 포함하고, 상기 점도 조절기는, 상기 엔진의 부하와, 상기 열매체 조절밸브의 개도량의 측정값을 이용하여 상기 열매체 압력 조절밸브를 제어할 수 있다.
바람직하게는, 상기 점도 조절기는, 상기 열매체 조절밸브의 개도량이 제1 개도량 기준값 미만이면, 상기 열매체를 감압시켜 히터로 공급할 수 있다.
바람직하게는, 상기 점도 조절기는, 상기 히터로 공급되는 열매체의 압력이 제1 압력 기준값 미만인 경우 상기 열매체의 감압을 중단시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 점도 조절기는, 상기 열매체 조절밸브의 개도량이 제2 개도량 기준값 미만이면, 상기 열매체를 승압시켜 히터로 공급할 수 있다.
바람직하게는, 상기 고유황 연료유는 HFO(Heavy Fuel Oil)이고, 상기 저유황 연료유는 VLSFO(Very Low Sulphur Fuel Oil)일 수 있다.
바람직하게는, 상기 열매체는 스팀(steam)이고, 상기 히터로 공급하는 스팀의 설계 압력은 7 barg이며, 상기 히터의 열전달 면적은 0.03 m3일 수 있다.
본 발명에 따른 선박의 저유황 연료유 공급 시스템 및 방법은, 황 함유량이 적은 2종 이상의 연료유를 필요에 따라 전환하여 엔진의 연료로 공급할 수 있다.
또한, 저점도의 연료유를 사용하면서도 기존의 연료유 공급 시스템, 특히 고점도 연료유를 기준으로 선정된 열원 유량 조절밸브를 그대로 활용할 수 있고, 정상 운전점인 개도량 5% 이상을 유지함으로써, 연료유 온도의 불안정성 문제를 해결할 수 있으며, 안정적으로 연료유의 점도를 유지시킬 수 있고, 밸브의 손상 및 수명 단축을 방지할 수 있다.
또한, 저점도 연료유의 점도를 안정적으로 유지할 수 있어 엔진의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 흐름 용량이 작은 별도의 열원 유량 조절밸브를 추가로 설치하지 않아도 되므로 비용 증대를 방지할 수 있다.
도 1은 선박의 고유황 연료유 공급 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 저유황 연료유 공급 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 3은 연료유의 점도-온도 도표이다.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
하기 실시예는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 저유황 연료유 공급 시스템 및 방법을 설명하기로 한다.
후술하는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 저유황 연료유 공급 시스템 및 방법은 이중 연료 엔진 또는 오일 연료 엔진이 구비된 선박에 적용될 수 있다.
이중 연료 엔진은, MGO(Marine Gas Oil) 등 이종의 오일 연료를 연료로 사용할 수 있고, 또한 천연가스(natural gas)와 같은 가스 연료도 연료로 사용할 수 있으며, 예를 들어, ME-GI 엔진(MAN Electronic Gas Injection Engine), DFDE(Dual Fuel Diesel Electric Engine), X-DF 엔진(eXtra long stroke Dual Fuel Engine) 등이 있다.
또한, 후술하는 본 발명의 일 실시예에서 엔진은 선박의 추진용 메인엔진 및 전력을 생산하는 발전 엔진을 모두 포함할 수 있다. 즉, 후술하는 본 발명의 일 실시에에 따른 선박의 저유황 연료유 공급 시스템 및 방법은, 저유황 연료유를 메인엔진 및 발전엔진으로 모두 공급할 수 있다
먼저, 도 1을 참조하여 선박의 고유황 연료유 공급시스템 및 방법을 설명한다. 도 1에 도시된 선박의 고유황 연료유 공급시스템은, 평상시에는 고유황유인 HFO(Heavy Fuel Oil)를 엔진(E)으로 공급하여 연료로 사용하고, 배출제한구역에서는 저유황유인 MGO(Marine Gas Oil) 또는 LSMGO(Low Sulphur Marine Gas Oil)로 전환하여 엔진(E)으로 공급하여 연료로 사용하며, 배출제한구역을 벗어나서는 다시 고유황유인 HFO로 전환하여 엔진(E)으로 공급하도록 설계되어 있다.
즉, 선박의 고유황 연료유 공급 시스템에 포함된 장치들의 사양은 고점도의 연료유인 HFO를 기준으로 선정되어 있다.
선박의 고유황 연료유 공급 시스템은, HFO를 저장하는 제1 저장탱크(T1) 및 LSMGO를 저장하는 제2 저장탱크(T2)를 포함하는 연료유 저장탱크; 연료유 저장탱크(T1, T2)로부터 연료유를 공급받아 엔진(E)의 최대 연료 소모량보다 많은 양의 연료유를 순환시키며, 엔진(E)으로 연료유를 공급하는 연료유 순환부; 및 엔진(E)에서 소모한 양만큼의 연료유를 연료유 저장탱크(T1, T2)로부터 연료유 순환부로 공급하는 연료유 공급펌프(100);를 포함한다.
연료유 공급펌프(100)는, 하나 이상의 펌프를 포함할 수 있고, 다수대의 펌프를 포함하는 경우 다수대의 펌프는 병렬로 설치될 수 있다. 도 1에는 연료유 공급펌프(100)가 2대의 펌프로 구성되는 것을 예로 들어 도시하였다. 2대의 연료유 공급펌프(100)는 동시에 작동될 수도 있고, 어느 하나만이 작동되어 어느 하나가 연료유를 가압하여 연료유 순환부로 공급할 때 나머지 하나는 리던던시 역할을 하도록 구성될 수 있다.
또한, 제1 저장탱크(T1)와 연료유 공급펌프(100)를 연결하며 제1 저장탱크(T1)에 저장된 HFO가 제1 저장탱크(T1)로부터 연료유 공급펌프(100)로 유입되는 경로를 제공하는 제1 공급라인(L1); 및 제2 저장탱크(T2)와 연료유 공급펌프(100)를 연결하며 제2 저장탱크(T2)에 저장된 LSMGO가 제2 저장탱크(T2)로부터 연료유 공급펌프(100)로 유입되는 경로를 제공하는 제2 공급라인(L2);을 더 포함한다.
제1 공급라인(L1)에는, 화재 등 비상상황이 발생할 경우 제1 저장탱크(T1)로부터의 HFO 유입을 차단하기 위한 제1 긴급차단밸브(도면부호 미부여); 개폐 및 개도량이 제어되어 제1 저장탱크(T1)로부터 연료유 공급펌프(100)로 유입되는 HFO의 유량을 조절하는 제1 공급밸브(V11); 및 제1 공급라인(L1)을 따라 제1 저장탱크(T1)로부터 연료유 공급펌프(100)로 공급되는 HFO가 연료유 공급펌프(100) 측으로부터 제1 저장탱크(T1) 측으로 역류하는 것을 방지하는 제1 역류방지밸브(V12);가 설치된다.
제1 공급밸브(V11)는 제1 저장탱크(T1)로부터 연료유 공급펌프(100)로 유입되는 HFO의 양을 조절하기 위한 것으로, HFO의 특성과 제1 저장탱크(T1)의 설치 높이를 고려하여 밸브의 특성을 선택할 수 있다. 일례로, 제1 공급밸브(V11)는 제2 공급밸브(V21)보다 크기가 클 수 있다.
또한, 제2 공급라인(L2)에는, 화재 등 비상상황이 발생할 경우 제2 저장탱크(T2)로부터의 LSMGO 유입을 차단하기 위한 제2 긴급차단밸브(도면부호 미부여); 개폐 및 개도량이 제어되어 제2 저장탱크(T2)로부터 연료유 공급펌프(100)로 유입되는 LSMGO의 유량을 조절하는 제2 공급밸브(V21); 및 제2 공급라인(L2)을 따라 제2 저장탱크(T2)로부터 연료유 공급펌프(100)로 공급되는 LSMGO가 연료유 공급펌프(100) 측으로부터 제2 저장탱크(T2) 측으로 역류하는 것을 방지하는 제2 역류방지밸브(V22);가 설치된다.
제2 공급밸브(V21)는 제2 저장탱크(T2)로부터 연료유 공급펌프(100)로 유입되는 LSMGO의 양을 조절하기 위한 것으로, LSMGO의 특성과 제2 저장탱크(T2)의 설치 높이를 고려하여 밸브의 특성을 선택할 수 있다. 일례로, 제2 공급밸브(V21)는 제1 공급밸브(V11)보다 크기가 작을 수 있다.
제1 공급밸브(V11), 제2 공급밸브(V21) 및 연료유 공급펌프(100)는 후술하는 제어부(미도시)의 통합자동화시스템(IAS; Integrated Automation System)에 의해 제어되어, 제1 저장탱크(T1)와 제2 저장탱크(T2)로부터 연료유 공급펌프(100)로 공급되는 연료유의 유량이 조절될 수 있고, 제어부에 의해 자동 제어될 수 있으며, 비상시에는 수동으로 조작이 가능하도록 구성될 수 있다.
연료유 공급펌프(100)로는 제1 공급밸브(V11) 및 제2 공급밸브(V21)의 개폐 제어에 의해 HFO 또는 LSMGO가 유입될 수 있고, HFO와 LSMGO의 혼합유가 유입될 수도 있다. 혼합유의 경우, 제1 공급밸브(V11) 및 제2 공급밸브(V21)의 개폐 및 개도량 제어에 의해 HFO 와 LSMGO가 일정한 비율 변화에 따라 혼합된 후 연료유 공급펌프(100)로 유입된다.
제1 공급라인(L1)과 제2 공급라인(L2)은 제3 공급라인(L3)으로 합류되어 연료유 공급펌프(100)로 연결될 수 있다. 제1 공급라인(L1)과 제2 공급라인(L2)이 합류되는 지점은, 제1 공급라인(L1)의 제1 역류방지밸브(V12)가 설치되는 지점의 하류, 제2 공급라인(L2)의 제2 역류방지밸브(V22)가 설치되는 지점의 하류일 수 있다.
연료유 전환에 있어서, 제1 공급밸브(V11) 및 제2 공급밸브(V21)가 둘 다 개방되는 상태가 존재하게 되는데, 이때에는 탱크의 수위나 배관으로 유입되는 연료유의 유량(압력) 등에 따라, 다수개의 탱크 중 어느 한 탱크로부터 배출된 연료유가 다른 탱크로 유입될 가능성이 있다.
예를 들면, 연료유 전환 시 제1 공급밸브(V11)와 제2 공급밸브(V21)가 모두 개방된 상태에서, 제1 저장탱크(T1)로부터 배출된 HFO의 일부가 제3 공급라인(L3)으로부터 제2 공급밸브(V21)를 지나 제2 저장탱크(T2)로 유입될 수도 있고, 또는 제2 저장탱크(T2)로부터 배출된 LSMGO의 일부가 제3 공급라인(L3)으로부터 제1 공급밸브(V11)를 지나 제1 저장탱크(T1)로 유입될 수도 있다. 또는 다수개의 탱크(T1, T2)의 수위에 따른 압력차에 의해 LSMGO가 HFO 탱크(T1)로 흐르거나 HFO가 LSMGO 탱크(T2)로 흐르는 경우가 생길 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 다수개의 역류방지밸브(V12, V22)를 설치함으로써, 어느 한 탱크로부터 배출된 연료유가 다른 탱크로 유입되는 것을 방지하여, 각 탱크(T1, T2) 내에서 이종의 연료유가 혼합되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 연료유 공급펌프(100)로부터 배출된 가압 연료유가 연료유 공급펌프(100)의 상류로 재순환되도록 연료유 공급펌프(100)의 하류에서 분기되어 연료유 공급펌프(100)의 상류로 연결되는 재순환 라인;을 더 포함할 수 있다.
연료유 공급펌프(100)의 토출 압력이 설정값보다 높은 경우 등 필요에 따라서는 공급펌프 재순환 라인(도면부호 미부여)에 설치되는 공급펌프 재순환 밸브(도면부호 미부여)의 개폐 제어에 의해, 연료유를 연료유 공급펌프(100)의 하류에서 상류로 재순환시킬 수 있다.
또한, 연료유 공급펌프(100)는 흡입 및 토출되는 유량이 일정하게 고정되어 있는 유량 고정형일 수 있다. 즉, 연료유 공급펌프(100)가 가압한 연료유 중에서 엔진(E)에서 소모된 양을 초과하는 연료유, 즉, 연료유 순환부로 공급하고 남은 연료유는, 재순환 라인을 통해 연료유 공급펌프(100)의 상류로 재순환시킬 수 있다.
연료유 공급펌프(100)와 연료유 순환부를 연결하는 제4 공급라인(L4)에는, 연료유 공급펌프(100)로부터 연료유 순환부로 공급되는 연료유의 유량을 측정하는 제1 유량계(M1);가 설치될 수 있다. 제1 유량계(M1)에 의해 측정된 유량은 제어부로 전송되어, 다수개의 밸브를 제어하는 인자로 사용될 수 있다.
또한, 제1 유량계(M1)가 엔진(E)의 시간당 연료유 소모량과 같은 유량을 지시하도록 시스템을 운용하고, 제1 유량계(M1)가 엔진(E)의 시간당 연료유 소모량보다 많은 유량을 지시하면 시스템에 문제가 발생했음을 감지하는 수단으로 활용할 수도 있다.
연료유 순환부는, 도 1에 도시된 바와 같이, 연료유 공급펌프(100)로부터 공급받은 연료유가 순환하고, 순환하는 연료유가 엔진(E)으로 공급되도록 하는 제5 공급라인(L5);를 포함한다.
또한, 제5 공급라인(L5)에는, 연료유 공급펌프(100)로부터 공급받은 연료유의 압력을 엔진(E)에서 요구하는 압력까지 가압하는 연료유 순환펌프(200); 및 엔진(E)으로 공급되는 연료유의 점도를 조절하는 점도 조절 수단; 및 다수개의 밸브가 설치될 수 있다.
점도 조절 수단으로는, 필요에 따라 연료유를 가열하여 점도를 낮추는 히터(300); 및 필요에 따라 연료유를 냉각시켜 점도를 높이는 쿨러(400);를 포함할 수 있다.
연료유 순환펌프(200)는, 하나 이상의 펌프를 포함할 수 있고, 다수대의 펌프를 포함하는 경우 다수대의 펌프는 병렬로 설치될 수 있다. 도 1에는 연료유 순환펌프(200)가 2대의 펌프로 구성되는 것을 예로 들어 도시하였다. 2대의 연료유 순환펌프(200)는 동시에 작동될 수도 있고, 어느 하나만이 작동되어 어느 하나가 연료유를 가압하여 엔진(E) 측으로 공급할 때 나머지 하나는 리던던시 역할을 하도록 구성될 수 있다.
또한, 연료유 순환펌프(200)는, 엔진(E)의 최대 연료 소모량의 약 3배의 유량을 순환시키고, 연료유 순환부의 압력을 고압으로 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 연료유 순환펌프(200)에 의해 연료유 순환부의 압력은 약 8 barg 내지 10 barg로 유지될 수 있다.
일반적으로 고유황 연료유인 HFO는 점도가 약 180 cSt 내지 700 cSt로 높기 때문에, 엔진(E)에서 요구하는 연료유의 점도인 약 10 cSt 내지 25 cSt를 충족시키기 위해서는 히터(300)를 이용하여 HFO를 약 100 내지 140℃로 가열하여야 한다. 이 경우 HFO에 포함된 불순물인 물과 HFO의 성분 중에 증발온도(끓는점)가 낮은 성분은 기화될 수 있다. 이와 같이 HFO의 일부가 기화되면, 기체 성분이 연료유 순환펌프(200)를 손상시킬 우려가 있고, 엔진(E)으로의 연료유 분사에도 방해가 될 수 있다.
따라서, 연료유 순환부를 고압으로 유지시킴으로써, 불순물들의 압력도 높아지므로 끓는점도 높아지며, 결국 HFO가 기화되는 것을 억제할 수 있으므로, 상술한 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
연료유 순환부를 순환하는 연료유는, 엔진(E)으로 공급되어 연료로 사용되고, 순환하는 연료유 중에서 엔진(E)으로 공급하고 남은 나머지 잉여의 연료유는 엔진(E)으로부터 배출되어 다시 연료유 순환부를 순환할 수 있다.
연료유 공급펌프(100)는 엔진(E)에서 소모된 연료유만큼을 연료유 순환부로 새로 공급하여, 연료유 순환부는 평균적으로 일정한 유량의 연료유가 순환하게 된다. 연료유 순환부는, 앞서 설명한 바와 같이, 엔진(E)의 최대 연료 소모량의 약 3배의 유량이 순환하는 것이 바람직하다.
히터(300)는, HFO 또는 HFO가 혼합된 혼합유를 엔진(E)의 연료유로 사용하는 경우 HFO나 혼합유를 가열하여, 연료유의 점도를 엔진(E)에서 요구하는 점도로 조절할 수 있다. 연료유를 가열하기 위한 히터(300)의 가열원은 증기(steam)를 사용할 수 있다.
또한, 히터(300)는 하나 이상 구비될 수 있고, 다수개의 히터를 포함하는 경우 다수대의 히터는 병렬로 설치될 수 있다. 히터(300)가 둘 이상 구비되는 경우,둘 이상의 히터(300)는 모두 동시에 작동될 수도 있고, 하나 이상의 히터(300)가 작동되되 적어도 하나의 히터(300)는 리던던시 역할을 하도록 구성될 수 있다.
LSMGO와 같은 저유황 연료유는 선박이 극저온 지역을 운항하는 경우를 제외하고는 점도가 충분히 낮기 때문에, 저유황 연료유를 엔진(E)의 연료유로 사용하는 경우에는 히터(300)를 사용하지 않을 수 있다.
또한, 선박의 고유황 연료유 공급 시스템은, 연료유 순환펌프(200)에 의해 엔진(E)으로 공급되는 연료유에 섞여 있을 수 있는 찌꺼기를 제거하는 필터(500);를 더 포함할 수 있다.
필터(500)는, 하나 이상 설치될 수 있고, 이때 다수개의 필터는 병렬로 설치될 수 있다. 예를 들어 2개의 필터(500)가 설치되는 경우, 연료유 순환펌프(200)에 의해 엔진(E) 측으로 공급되는 연료유는 2개의 필터(500)로 흐름이 나누어져 공급되어 2개의 필터(500)에 의해 이물질이 걸러진 후 하나의 흐름으로 다시 합류되어 엔진(E) 측으로 이송되도록 구성될 수도 있고, 2개의 필터(500) 중 어느 하나만 사용하고 나머지 하나는 리던던시 역할을 하도록 구성될 수 있다.
또한, 제5 공급라인(L5)에는, 연료유 순환부를 순환하는 연료유의 점도를 측정하는 점도 측정부(M4);가 구비될 수 있다. 점도 측정부(M4)에서 측정한 점도값은 제어부로 전송될 수 있다. 제어부에서는 점도 측정부(M4)에서 측정한 점도값을 이용하여 히터(300)의 작동 여부 및 가열 정도를 조절하여 엔진(E) 입구에서 연료유의 점도가 엔진(E)이 요구하는 범위 내에 있도록 제어할 수 있다.
본 실시예에 따른 점도 측정부(M4)는, 현재 엔진(E)으로 공급되는 연료유의 점도 측정값을 제어부로 전송하는 점도 트랜스미터(VT; Viscosity Transmitter)일 수 있다. 점도 트랜스미터(VT)는 히터(300)로 공급되는 스팀의 양을 조절하는 스팀 조절밸브(V33)의 개폐 및 개도량을 제어하는 인자로 사용될 수 있다. 제어부는 점도 트랜스미터(VT)의 측정값에 따라 스팀 조절밸브(V33)의 개폐 및 개도량을 제어하여 연료유의 가열 여부 및 가열 정도(가열 온도)를 제어할 수 있다.
또한, 제5 공급라인(L5)에는, 제2 점도 조절밸브(V35);가 설치될 수 있다. 제2 점도 조절밸브(V35)는, 폐쇄되면 연료유는 히터(300)를 경유하여 연료유 순환부를 순환할 수 있고, 개방되면 연료유의 적어도 일부 또는 전부가 히터(300)를 우회하여 연료유 순환부를 순환하도록 구비되는 개폐 제어밸브일 수 있다.
쿨러(400)는, 저유황유, 즉 LSMGO 또는 LSMGO가 혼합된 혼합유를 엔진(E)의 연료유로 사용하는 경우, LSMGO나 혼합유를 냉각시켜, 연료유의 점도를 엔진(E)에서 요구하는 점도로 조절하기 위하여 설치될 수 있다.
저점도의 LSMGO를 엔진(E)의 연료유로 사용할 경우, 엔진(E)의 요구 점도 이상을 유지하기 위해서는 LSMGO의 냉각이 필요하다. 쿨러(400)는 LSMGO 또는 혼합유를 냉각하기 위한 것으로 저온의 냉각수를 냉열원으로 사용하는 등의 냉각장치일 수 있다. 쿨러(400)는 LSMGO 또는 LSMGO가 혼합된 연료유를 엔진(E)의 연료로 사용할 경우 작동될 수 있으며, LSMGO 또는 혼합유를 냉각시켜 엔진(E)으로 공급할 수 있다.
또한, 제5 공급라인(L5)에는 연료유 순환부를 순환하는 연료유가 쿨러(400)로 공급되거나 또는 쿨러(400)를 우회하도록 제1 점도 조절밸브(V32);가 구비될 수 있다.
제1 점도 조절밸브(V32)는 도 1에 도시된 바와 같이 3방 밸브일 수 있으며, 제어부에 의해 제어될 수 있다.
제어부는, 연료유 전환 시, 제1 점도 조절밸브(V32)를 절차 시퀀스(procedure sequence)에 따라 제어하여, 연료유의 흐름 방향을 쿨러(400) 측(cooler side) 또는 쿨러를 우회하는 측(bypass side)으로 결정할 수 있다.
또한, 제어부는, 점도 측정부(M4)의 점도 측정값; 및/또는 연료유 순환부를 순환하는 연료유의 온도를 측정하여 측정값을 제어부로 전송하는 온도 측정부(M3)의 온도 측정값;을 인자로 하여, 제1 점도 조절밸브(V32)의 개폐를 제어할 수 있고, 쿨러(400)에서 냉각되는 연료유의 냉각 정도(온도)를 제어할 수도 있다.
도 1에는 온도 측정부(M3)가 필터(500)와 점도 측정부(M4) 사이에 구비되도록 도시되어 있지만, 온도 측정부(M3)는 점도 측정부(M4)와 엔진(E) 입구 사이에 하나 더 구비될 수도 있다.
또한, 온도 측정부(M3)의 온도 측정값은, 연료유 전환 시, 제1 공급밸브(V11) 및 제2 공급밸브(V21)의 제어에도 사용될 수 있다.
제어부는, PID 제어(Proportional Integral Derivation Control)를 통해, 제1 공급밸브(V11) 및 제2 공급밸브(V21)를 제어함으로써 온도 변화량을 목표값에 따라 제어한다. 또한, 제어부는 PID 제어를 통해 스팀 조절 밸브(V33)를 제어함으로써, 점도를 목표값에 따라 제어한다. 제어부는 선박용 IAS 또는 전용 컨트롤 패널을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 연료유 전환 시스템을 구성하는 연료유 배관, 즉, 제1 공급라인(L1), 제2 공급라인(L2), 제3 공급라인(L3), 제4 공급라인(L4) 및 제5 공급라인(L5)은 일반적으로 강관으로 구성될 수 있고, 도 1에 도시된 바와 같이, 스팀 트레이싱(steam tracing)과 단열(insulation)이 적용될 수 있다.
스팀 트레이싱은, 스팀이 흐르면서 열을 전달하도록 코퍼 튜브(copper tube)가 연료유 배관 주위와 접하도록 배치한 것을 의미하고, 단열은 이 스팀 트레이싱이 적용된 연료유 배관을 보온재로 감싸 외부로부터의 열 손실을 최소화하도록 한 것을 의미한다.
HFO를 엔진(E)의 연료유로 사용하는 경우, 연료유의 온도가 엔진(E)에서 요구하는 점도를 유지하기 위해 가열된 상태로 유지되므로, 스팀 트레이싱을 코퍼 튜브에 통해 스팀을 공급하고, 공급량을 조절함으로써, 보온재를 통해 열손실을 최소화할 수 있다.
한편, LSMGO를 엔진(E)의 연료유로 사용하는 경우에는, 연료유의 온도가 엔진(E)에서 요구하는 점도를 유지하기 위해 냉각된 상태로 유지되므로, 스팀 트레이싱을 통해 스팀을 공급하면 오히려 저점도에 이르게 되므로, 스팀 트레이싱을 사용하지 않을 수 있다. 극지방에서는 LSMGO를 엔진(E)의 연료유로 사용하는 경우에도 스팀 트레이싱을 사용할 수도 있다.
제어부는, 개폐 제어에 의해 연료유 배관으로 스팀을 공급하거나 스팀 공급을 차단하는 스팀 트레이싱 밸브;를 제어하여, 스팀 트레이싱의 사용 여부 및 정도(스팀의 유량 및 온도)를 제어할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제5 공급라인(L5)으로부터 분기되어, 고유황 연료유가 저장되는 제1 저장탱크(T1)로 연결되는 제6 공급라인(L6);을 더 포함할 수 있다.
제6 공급라인(L6)에는, 제어부에 의해 개폐 및 개도량이 제어되며, 제5 공급라인(L5)을 따라 엔진(E)으로 공급되는 연료유의 일부를 제6 공급라인(L6)으로 분기시켜 제1 저장탱크(T1)로 유출시키는 전환밸브(V31); 및 제6 공급라인(L6)을 따라 연료유 순환부로부터 제1 저장탱크(T1)로 유출되는 연료유의 유량을 측정하여 측정값을 제어부로 전송하는 제2 유량계(M2);가 구비될 수 있다.
제어부는, 연료유의 전환 시, 전환밸브(V31)를 제어하여, 연료유 순환부를 순환하는 연료유의 일부를 연료유 순환부로부터 제1 저장탱크(T1)로 유출시킴으로써, 엔진(E)에서 소모하는 연료유보다 더 많은 양의 연료유가 연료유 순환부로부터 제거되도록 할 수 있다. 이와 같이 연료유 순환부의 연료 소모량을 임의로 증가시킴으로써, 연료유 전환 시 연료유 순환부로의 HFO 또는 LSMGO의 유입 속도를 증가시킬 수 있고, 결과적으로 연료유 전환 속도를 빠르게 할 수 있다. 저유황 연료유인 MG는 점도가 낮기 때문에, 고유황 연료유인 HFO와 일부 혼합되어도 사용에 문제가 없으므로, 고유황 연료유를 저장하는 제1 저장탱크(T1)로 연료유를 유출시킨다.
상술한 고유황 연료유 공급 시스템은 엔진(E) 입구에서 요구하는 16 cSt 내지 24 cSt의 점도 조건을 만족하기 위해 스팀으로 연료유(HFO)를 가열하는 방식을 사용하고, 스팀의 유동 제어밸브(steam flow control valve), 즉 스팀 조절밸브(V33)는 고점도의 HFO를 기준으로 선정된다.
그러나, 고유황 연료유 공급 시스템을 그대로 사용하면서도 고점도의 HFO를 사용하지 않고 낮은 점도의 저유황유만을 사용하게 되면, 엔진(E)에서 요구하는 점도 조건을 맞추기 위해 연료유를 가열하는 정도는 낮아지게 된다.
본 출원인은, 고유황 연료유 공급 시스템, 특히 스팀 조절밸브(V33)를 그대로 사용하면서 고점도의 HFO를 사용하지 않고 낮은 점도의 저유황유인 VLSFO와 LSMGO를 엔진(E)의 연료로서 공급해본 결과, 스팀 조절밸브(V33)의 개도율이 낮은 상태(약 10% 미만)에서 개폐를 반복하게 되어, 온도의 불안정성을 야기하게 되고 따라서 연료유의 안정적인 점도 유지가 어려우며, 결국 스팀 조절밸브(V33)가 손상되는 문제를 발견하였다.
도 2는 본 실시예에 따른 선박의 저유황 연료유 공급 시스템을 간략하게 도시한 것으로서, 도 1에 도시된 고유황 연료유 공급 시스템과 동일한 도면부호를 갖는 구성요소에 대해서는 상술한 고유황 연료유 공급 시스템 및 방법이 동일하게 적용될 수 있으며 이하에서는 고유황 연료유 공급 시스템 및 방법과 본 실시예에 따른 저유황 연료유 공급 시스템 및 방법에 있어서 차이점을 중점적으로 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 선박의 저유황 연료유 공급 시스템에서, 연료유 저장탱크(T1, T2)에는, 각각 서로 다른 종류의 연료유가 저장된다. 본 실시예의 연료유 저장탱크(T1, T2)에 저장되는 연료유는, MGO(Marine Gas Oil), LSMGO(Low Sulfur Marine Gas Oil), VLSFO(Very Low Sulfur Fuel Oil)의 저유황 연료유, ULSFO(Ultra Low Sulfur Fuel Oil) 등 초저유황 연료유이다.
본 실시예에서는, 제1 저장탱크(T1)에는 제1 연료로서 저유황 연료유인 VLSFO가 저장되고, 제2 저장탱크(T2)에는 제2 연료로서 초저유황 연료유인 LSMGO가 저장될 수 있다.
VLSFO는 50℃에서 점도가 63cSt인 저유황 연료유로서, IMO 2020 황 함유량 기준인 0.5% 이하를 만족시키는 중질유이다. VLSFO는 HFO에서 추가의 탈황공정을 거친 잔사유와, 증류를 거친 저유황유에 다른 연료유를 첨가한 혼합유 등 2가지 종류가 있다. VLSFO의 점도는 20 cSt 내지 380 cSt로서 HFO 보다 낮은 영역의 점도를 가진다.
LSMGO는 HFO보다 품질이 높은 해상 연료유로서 점도가 매우 낮아 엔진의 요구 점도를 맞추기 위해 별도의 가열장치를 필요로 하지 않으며, 발열량이 높고 잔사유가 포함되어 있지 않다. 특히, 황산화물을 발생시키는 황 함유량이 HFO에 비해 월등히 낮은 고질유로서, 배출규제지역을 운항할 때나 항구에 출입할 때 반드시 LSMGO를 연료로 사용하여야 한다. 그러나, HFO에 비해 고가이고, 사용 온도에 따라서는 점도가 엔진에서 요구하는 최저치보다 낮은 경우도 있기 때문에 점도 상승을 위해 별도의 냉각장치를 구비해야 하기도 한다. 통상적으로 배출규제지역(ECA; Emission Control Area)에서 사용하며, 황 함유량이 0.1% 미만인 연료유를 의미한다.
또한, 본 실시예의 엔진(E)은 다수개 설치될 수 있으며, 도 2에는 1대의 엔진(E)이 설치되는 것을 예로 들어 도시하였다. 본 실시예의 엔진(E)은 VLSFO 및 LSMGO를 연료로서 사용할 수 있고, VLSFO와 LSMGO를 혼합한 혼합유도 연료로서 사용할 수 있다. 본 실시예에 따른 선박의 저유황 연료유 공급 방법은, VLSFO로부터 LSMGO 및 그 역순으로 연료유를 전환하여 엔진(E)의 연료로 공급할 수 있다.
제1 공급라인(L1)은 제1 저장탱크(T1)와 연료유 공급펌프(100)를 연결하며 제1 저장탱크(T1)에 저장된 VLSFO가 제1 저장탱크(T1)로부터 연료유 공급펌프(100)로 유입되는 경로를 제공한다. 또한, 제2 공급라인(L2)은 제2 저장탱크(T2)와 연료유 공급펌프(100)를 연결하며 제2 저장탱크(T2)에 저장된 LSMGO가 제2 저장탱크(T2)로부터 연료유 공급펌프(100)로 유입되는 경로를 제공한다.
제1 긴급차단밸브를 이용하여 화재 등 비상상황이 발생할 경우 제1 저장탱크(T1)로부터의 VLSFO의 유입을 차단할 수 있고, 제1 공급밸브(V11)의 개폐 및 개도량을 제어하여 제1 저장탱크(T1)로부터 연료유 공급펌프(100)로 유입되는 VLSFO의 유량을 조절할 수 있으며, 제1 역류방지밸브(V12)를 이용하여 제1 공급라인(L1)을 따라 제1 저장탱크(T1)로부터 연료유 공급펌프(100)로 공급되는 VLSFO가 연료유 공급펌프(100) 측으로부터 제1 저장탱크(T1) 측으로 역류하는 것을 방지할 수 있다.
제1 공급밸브(V11)를 이용하여 제1 저장탱크(T1)로부터 연료유 공급펌프(100)로 유입되는 VLSFO의 양을 조절할 수 있으며, 제1 공급밸브(V11)는 제2 공급밸브(V21)보다 크기가 클 수 있다.
제1 공급밸브(V11), 제2 공급밸브(V21) 및 연료유 공급펌프(100)는 선박의 통합자동화시스템(IAS; Integrated Automation System)에 의해 제어될 수 있으며, 제1 저장탱크(T1)와 제2 저장탱크(T2)로부터 연료유 공급펌프(100)로 공급되는 연료유의 유량이 조절될 수 있고, 제어부에 의해 자동 제어될 수 있으며, 비상시에는 수동으로 조작이 가능하도록 구성될 수 있다.
연료유 공급펌프(100)로는 제1 공급밸브(V11) 및 제2 공급밸브(V21)의 개폐 제어에 의해 VLSFO 또는 LSMGO가 유입될 수 있고, VLSFO와 LSMGO의 혼합유가 유입될 수도 있다. 혼합유의 경우, 제1 공급밸브(V11) 및 제2 공급밸브(V21)의 개폐 및 개도량 제어에 의해 VLSFO 와 LSMGO가 일정한 비율 변화에 따라 혼합된 후 연료유 공급펌프(100)로 유입된다.
본 실시예에 따르면, 제1 공급라인(L1)과 제2 공급라인(L2)은 제3 공급라인(L3)으로 합류되어 연료유 공급펌프(100)로 연결될 수 있다.
연료유 전환 과정에서는, 제1 공급밸브(V11) 및 제2 공급밸브(V21)가 둘 다 개방되는 상태가 존재하게 되는데, 이때에는 탱크의 수위나 배관으로 유입되는 연료유의 유량(압력) 등에 따라, 다수개의 탱크 중 어느 한 탱크로부터 배출된 연료유가 다른 탱크로 유입될 가능성이 있다.
예를 들면, 연료유 전환 시 제1 공급밸브(V11)와 제2 공급밸브(V21)가 모두 개방된 상태에서, 제1 저장탱크(T1)로부터 배출된 VLSFO의 일부가 제3 공급라인(L3)으로부터 제2 공급밸브(V21)를 지나 제2 저장탱크(T2)로 유입될 수도 있고, 또는 제2 저장탱크(T2)로부터 배출된 LSMGO의 일부가 제3 공급라인(L3)으로부터 제1 공급밸브(V11)를 지나 제1 저장탱크(T1)로 유입될 수도 있다. 또는 다수개의 탱크(T1, T2)의 수위에 따른 압력차에 의해 LSMGO가 VLSFO 탱크(T1)로 흐르거나 VLSFO가 LSMGO 탱크(T2)로 흐르는 경우가 생길 수 있다.
본 실시예에 따르면, 다수개의 역류방지밸브(V12, V22)를 설치함으로써, 어느 한 탱크로부터 배출된 연료유가 다른 탱크로 유입되는 것을 방지하여, 각 탱크(T1, T2) 내에서 이종의 연료유가 혼합되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 연료유 공급펌프(100)로부터 배출된 가압 연료유가 연료유 공급펌프(100)의 상류로 재순환되도록 연료유 공급펌프(100)의 하류에서 분기되어 연료유 공급펌프(100)의 상류로 연결되는 재순환 라인;을 더 포함할 수 있다.
연료유 공급펌프(100)와 연료유 순환부를 연결하는 제4 공급라인(L4)에는, 연료유 공급펌프(100)로부터 연료유 순환부로 공급되는 연료유의 유량을 측정하는 제1 유량계(M1);가 설치될 수 있다. 제1 유량계(M1)에 의해 측정된 유량은 제어부로 전송되어, 저유황 연료유 공급 시스템 상에 구비되는 다수개의 밸브를 제어하는 인자로 사용될 수 있다.
본 실시예의 제1 유량계(M1)에서 측정된 유량 측정값을 통해 엔진(E)의 연료유 사용정도를 알 수 있다.
연료유 공급펌프(100)에 의해 제4 공급라인(L4)을 따라 유동하는 연료유는 제1 유량계(M1)의 하류에서 제5 공급라인(L5)에 합류되어, 연료유 순환부를 순환하면서 엔진(E)으로 공급된다.
또한, 제5 공급라인(L5)에는, 제5 공급라인(L5)을 따라 유동하는 연료유를 순환시키는 연료유 순환펌프(200); 엔진(E)으로 공급되는 연료유의 점도를 조절하는 점도 조절 수단; 및 연료유 순환펌프(200)에 의해 엔진(E)으로 공급되는 연료유에 섞여 있을 수 있는 찌꺼기를 제거하는 필터(500); 및 다수개의 밸브가 설치될 수 있다.
점도 조절 수단으로는, 히터(300); 및 쿨러(400);를 포함할 수 있다.
본 실시예의 연료유 순환펌프(200)는, 엔진(E)의 최대 연료 소모량의 약 3배의 유량을 순환시키고, 연료유 순환부의 압력을 고압으로 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 연료유 순환펌프(200)에 의해 연료유 순환부의 압력은 고압(약 8 barg 내지 10 barg)으로 유지될 수 있다.
본 실시예의 필터(500)를 통과한 연료유는 엔진(E)에서 요구하는 입자(particle) 허용 수준을 만족시킨다.
본 실시예의 히터(300)는, VLSFO를 엔진(E)의 연료로 공급할 때, 연료유를 엔진(E)에서 요구하는 점도 조건인 16 내지 24 cSt로 맞춰주기 위해 VLSFO 또는 VLSFO와 LSMGO의 혼합유를 가열하는 역할을 한다.
한편, LSMGO를 엔진(E)의 연료로 공급하는 경우에는, 점도가 낮은 특성을 가지므로, 극저온 지역을 운항할 때를 제외하고는 히터(300)를 거의 사용하지 않는다.
본 실시예에 따르면, 점도 측정부(M4)의 점도 측정값에 따라 히터(300)의 연료유 가열 정도를 조절하는 점도 조절기(600);를 더 포함할 수 있다. 점도 조절기(600)를 이용하여 연료유의 가열 정도를 조절함으로써, 엔진(E) 입구에서 연료유의 점도가 엔진(E)이 요구하는 조건 범위 내에 있도록 조절할 수 있다.
점도 조절기(600)는 히터(300)로 공급하는 열매체의 유량을 조절할 수 있다. 히터(300)의 열매체는 스팀일 수 있다.
한편, 점도는 유체의 고유 특성이며, 연료유의 점도는 온도가 높아질수록 감소하고, 온도가 낮아질수록 높아진다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 50℃에서 40 cSt의 점도를 갖는 연료유을 사용하는 경우, 약 58℃에서 점도는 24 cSt가 되고, 약 126℃에서 점도는 16 cSt가 된다. 엔진의 연료유 점도 조건이 16 내지 24 cSt인 것을 감안하면, 연료유의 점도에 따라 제어해야 하는 온도 범위는 달라진다.
한편, 본 실시예에 따른 제1 저장탱크(T1) 및 제2 저장탱크(T2)는 서비스 탱크일 수 있다.
도면에 도시되어 있지는 않지만, 본 실시예에 따른 선박의 저유황 연료유 공급 시스템은, 벙커링된 VLSFO를 저장하는 벙커탱크(bunker tank); 벙커탱크로부터 VLSFO를 제1 저장탱크(T1)에 공급하기 전에 세틀(settling)시키는 세틀탱크; 세틀탱크로부터 제1 저장탱크(T1)로 공급할 VLSFO에 포함된 수분 및 찌꺼기 등 불순물을 제거하는 청정기(purifier); VLSFO에 포함된 수분의 분리 효율을 높여주기 위하여 세틀탱크로부터 청정기로 이송되는 VLSFO를 가열하는 VLSFO 가열기; 및 대용량의 LSMGO를 저장하고 적당량의 LSMGO를 제2 저장탱크(T2)로 이송하기 위한 대형 LSMGO 저장탱크;를 더 포함할 수 있다.
VLSFO는 세틀탱크로부터 VSLFO 가열기 및 청정기를 통과하여 제1 저장탱크(T1)로 이송되는데, 제1 저장탱크(T1)의 온도는 청정기의 운전 온도에 영향을 받는다.
본 실시예의 청정기는 원심분리기일 수 있다.
청정기의 운전 온도는 물과 기름 성분의 밀도차가 가장 큰 온도로 사용하는 것이 바람직하다. 청정기는 엔진(E)의 연료 소모량보다 더 큰 용량의 것으로 산정하므로, 제1 저장탱크(T1)의 온도는 80℃로 설정하는 것이 적절하지만, 시간이 지남에 따라서 제1 저장탱크(T1)의 온도는 설정온도보다 높아질 수 있다.
연료유 순환펌프(200)는 엔진(E)의 연료유 소모량의 약 3배의 연료유를 순환시키므로, 연료유 순환펌프(200)의 하류에 설치되는 히터(300)는, 이 유량의 연료유를 150℃까지 가열할 수 있는 용량을 가진다.
엔진(E)에서 소모되지 못하고 다시 연료유 순환펌프(200)로 순환된 연료유는, 엔진(E)에서 발생한 열로 인해 엔진(E) 입구 측의 연료유 온도보다 약 3 내지 5℃ 정도 높고, 제1 저장탱크(T1)로부터 연료유 공급펌프(100)에 의해 연료유 순환펌프(200)로 공급되는 연료유의 온도는 약 80℃이다.
예를 들어 상술한 고유황 연료유 공급 시스템에서, 연료유 순환펌프(200)에 의해 토출되는 HFO의 유량이 5.7 m3/hr이고, 온도가 100℃라 가정하면, 필요한 히터(300)의 용량은 약 1,256,850 kcal/hr(= 5.7 m3/hr × 9,800 kg/m3 × 0.45 kcal/kg·℃ × (150-100)℃)가 된다. 또한, 이때 필요한 스팀의 필요량은 스팀 공급처로부터 스팀이 7 barg로 공급되는 경우를 기준으로, 약 2,565 kg/hr(= 1,256,850 kcal/hr × 490 kcal/hr)이다.
또한, 상술한 고유황 연료유 공급 시스템에서 히터(300)의 열전달 면적은 통상적으로 0.03 m2을 가지도록 설계되고, 이때 5.7 m3/hr의 고유황 연료유를 가열하기 위해 필요한 7 barg의 스팀의 양은 259.8 m3/hr이다.
본 실시예에 따라 상술한 고유황 연료유 공급 시스템을 HFO를 사용하지 않고 저점도 연료유를 사용하는, 즉 상술한 고유황 연료유 공급 시스템을 저유황 연료유 공급을 위한 실제 운전 조건에 적용하면 다음과 같다.
(a) 40℃에서 점도가 380 cSt인 저점도 연료유를 사용하는 경우
엔진(E)에서 요구하는 점도 조건을 충족시키기 위해서는 연료유를 125℃까지 가열하여야 한다. 엔진(E)의 연료 소모량이 약 2.0 m3/hr일 때, 연료유 공급펌프(100)에서는 80℃의 연료유 2.0 m3/hr가 연료유 순환부로 유입되고, 엔진(E)으로부터 약 130℃의 잉여의 연료유 3.7 m3/hr가 연료유 순환부로 유입된다.
이 두 연료유가 혼합되어 연료유 순환펌프(200)에 의해 히터(300)로 유입되며, 이 때 히터(300)로 유입되는 연료유의 온도는 112.5℃(= {(2.0 m3/hr × 80℃) + (3.7 m3/hr × 130℃)} / 5.7 m3/hr)가 된다.
즉, 이 연료유를 히터(300)에서 125℃로 가열하기 위한 열량은, 314,212.5 kcal/hr(= 5.7 m3/hr × 9,800 kg/m3 × 0.45 kcal/kg·℃ × (125-112.5)℃)이며, 필요한 7 barg 스팀의 양은 641.25 kg/hr(= 314,212.5 kcal/hr × 490 kcal/hr)가 된다.
즉, 고유황 연료유를 기준으로 산정된 스팀 조절밸브(V33)는 설계 유량의 25%(= 641.25/2565 × 100)의 개도율로 운전된다. 여기서 스팀의 밀도를 비용 측면에서 0.2437796 m3/kg으로 적용하면, 스팀의 부피 유량은 156.33419 m3/hr(= 0.243796 m3/kg × 641.25 kg/hr)가 된다.
앞서 설명한 바와 같이, 제1 저장탱크(T1)의 내부 온도는 시간이 지나면서 80℃보다 높아질 수 있으므로, 연료유 공급펌프(100)에 의해 공급되는 연료유의 온도가 80℃ 이상일 수 있으며, 이에 따라 스팀 조절밸브(V33)는 개도율 25% 이하에서 운전될 수도 있으나 통상적으로는 20% 이상에서 운전된다.
(b) 40℃에서 점도가 80 cSt인 저점도 연료유를 사용하는 경우
이 경우 엔진(E)에서 요구하는 점도 조건을 충족시키기 위해서는 연료를 93℃까지 가열하여야 하는데, 제1 저장탱크(T1)의 내부 온도가 약 80℃이므로 청정기의 운전 온도는 98℃로 선택하여야 한다.
엔진(E)의 연료 소모량이 약 2.0 m3/hr일 때, 연료유 공급펌프(100)에서는 80℃의 연료유 2.0 m3/hr가 연료유 순환부로 유입되고, 엔진(E)으로부터 약 98℃의 잉여의 연료유 3.7 m3/hr가 연료유 순환부로 유입된다.
이 두 연료유가 혼합되어 연료유 순환펌프(200)에 의해 히터(300)로 유입되며, 이 때 히터(300)로 유입되는 연료유의 온도는 91.7℃(= {(2.0 m3/hr × 80℃) + (3.7 m3/hr × 98℃)} / 5.7 m3/hr)가 된다.
즉, 이 연료유를 히터(300)에서 93℃로 가열하기 위한 열량은, 32,678.1 kcal/hr(= 5.7 m3/hr × 9,800 kg/m3 × 0.45 kcal/kg·℃ × (93-91.7)℃)이며, 필요한 7 barg 스팀의 양은 66.7 kg/hr(= 32,678.1 kcal/hr × 490 kcal/hr)가 된다.
즉, 스팀 조절밸브(V33)는 설계 유량의 2.6%(= 66.7/2565 × 100)의 개도율로 운전된다. 여기서 마찬가지로 스팀의 밀도를 비용 측면에서 0.2437796 m3/kg으로 적용하면, 스팀의 부피 유량은 16.2612 m3/hr(= 0.243796 m3/kg × 66.7 kg/hr)이 된다.
앞서 설명한 바와 같이, 제1 저장탱크(T1)의 내부 온도는 시간이 지나면서 80℃보다 높아질 수 있으므로, 연료유 공급펌프(100)에 의해 공급되는 연료유의 온도가 80℃ 이상일 수 있으며, 이에 따라 스팀 조절밸브(V33)는 개도율 2.6% 이하에서 운전될 수도 있다.
이와 같이 낮은 개도율로 스팀 조절밸브(V33)를 운전하면, 밸브 포지셔너(positioner)의 해상도와 기계적 공차로 인해 정밀한 제어가 불가능하다. 따라서, 스팀의 공급량이 선형적이지 않고 잦은 온도 변화가 발생하며, 이에 따라 밸브의 잦은 개폐가 반복되면서 수명을 단축시킬 뿐 아니라 점도도 제대로 유지하지 못하게 된다.
이를 극복하기 위하여, 용량이 서로 다른 다수의 스팀 조절밸브를 구비할 수도 있으나, 본 실시예에 따르면, 사용하는 연료유의 점도에 따라 히터(300)로 공급되는 열매체(스팀)의 단위 질량당 부피를 변화시킴으로써, 단위 부피당 열량을 감소시켜, 스팀 조절밸브(V33)의 안정적인 개도율 이상으로 유지시킬 수 있도록 하는 밸브 안정화 수단;을 더 포함함으로써, 도 1에 도시된 고유황 연료유 공급 시스템을 이용하여 고유황유인 HFO 대신 저유황유인 VLSFO를 적용하더라도 연료유 온도 조절 및 스팀 조절밸브(V33)의 수명 문제를 해결할 수 있다.
여기서 안정적인 개도율은 5% 이상을 의미할 수 있다.
본 실시예의 밸브 안정화 수단은, 스팀 공급처(미도시)로부터 히터(300)로 스팀이 이송되는 라인인 제7 공급라인(L7)에 스팀 조절밸브(V33)의 상류에 구비되며, 스팀의 압력을 조절하는 스팀 압력 조절밸브(V34); 및 스팀 압력 조절밸브(V34) 와 스팀 조절밸브(V33) 사이의 제7 공급라인(L7)에 구비되는 압력 측정부(M5); 및 점도 측정부(M4)의 점도 측정값에 따라 스팀 조절밸브(V33)의 개도를 조절하는 점도 조절기(600);를 포함할 수 있다.
점도 조절기(600)는, 연료유의 점도를 조절하는 것을 주목적으로 하며, 점도 측정부(M4)의 점도 측정값에 따라 스팀 조절밸브(V33)를 제어하여, 히터(300)로 공급되는 스팀의 유량을 조절함으로써, 히터(300)에서 연료유의 가열 정도를 조절하여 원하는 연료유의 점도를 얻을 수 있도록 한다.
또한, 본 실시예의 점도 조절기(600)는, 도 1에 도시된 고유황유 연료 공급 시스템의 점도 조절기(600)와 점도 측정부(M4)의 점도 측정값에 따라 스팀 조절밸브(V33)를 제어한다는 점에서는 동일하지만, 본 실시예의 점도 조절기(600)는 엔진(E)의 부하와, 스팀 조절밸브(V33)의 개도량과, 압력 측정부(M4)의 압력 측정값을 전송받고, 이 측정값들을 기반으로 스팀 압력 조절밸브(V34)를 제어하는 기능을 더 포함한다는 점에서 차이가 있다.
스팀 압력 조절밸브(V34)를 이용하여 히터(300)로 공급되는 스팀의 압력을 낮추는 방법을 예로 들어 설명하면 다음과 같다. 선박에 설치되는 스팀 생성기 등 스팀 공급처로부터 제7 공급라인(L7)으로 유입되는 스팀의 압력은 약 7 barg이다.
(제1 단계) 점도 조절기(600)를 이용하여, 현재 엔진(E)의 부하와 스팀 조절밸브(V33)의 개도량을 실시간으로 읽어들인다.
(제2-1 단계) 제1 단계를 반복하면서, 엔진(E)의 부하 측정값이 30%를 초과하고, 스팀 조절밸브(V33)의 개도량 측정값이 5% 미만이고, 이 상태의 지속시간이 1시간을 초과하는 경우에는, 스팀 압력 조절밸브(V34)를 통해 제7 공급라인(L7)을 통해 히터(300)로 공급되는 스팀의 압력을 1 bar만큼 감압시킨다, 즉, 6 bar의 스팀이 히터(300)로 공급되도록 한다.
(제3-1 단계) 단, 압력 측정부(M5)가 측정한 압력 측정값, 즉, 제7 공급라인(L7)을 통해 히터(300)로 유입되는 스팀의 압력이 4 bar이고, 지속시간과 미리 설정된 설정시간의 차이가 1시간 미만인 경우에는 스팀의 감압을 실시하지 않고 제1 단계를 계속 반복한다.
(제2-2 단계) 제1 단계를 반복하다가, 엔진(E)의 부하 측정값이 30%를 초과하고, 스팀 조절밸브(V33)의 개도량 측정값이 50% 미만이면서, 이 상태의 지속시간이 1시간을 초과하는 경우에는, 스팀 압력 조절밸브(V34)를 통해 제7 공급라인(L7)을 통해 히터(300)로 공급되는 스팀의 압력을 1 bar만큼 승압시킨다. 즉, 8 bar의 스팀이 히터(300)로 공급되도록 한다.
(제3-2 단계) 단, 압력 측정부(M5)가 측정한 압력 측정값, 즉, 제7 공급라인(L7)을 통해 히터(300)로 유입되는 스팀의 압력이 7 bar이고, 지속시간과 미리 설정된 설정시간의 차이가 1시간 미만인 경우에는 스팀의 승압을 실시하지 않고 제1 단계를 계속 반복한다.
앞서 언급한 (b)조건, 즉, 연료유가 40℃에서 점도가 80 cSt인 저점도 연료유인 경우, 엔진(E)의 요구 점도까지 연료유를 가열하기 위해 필요한 열량 계산값은 32,678.1 kcal/hr, 스팀 조절밸브(V33)의 개도량 계산값은 2.6%이었으며, 스팀의 부피 유량은 16.2612 m3/hr이었다.
스팀의 압력이 4 barg인 경우, 4 barg 스팀의 잠열은 503 kcag/kg이므로 스팀의 질량 유량으로 환산하면 64.9 kg/hr(= (32,678.1 kcal/hr) / (503 kcag/kg))이 된다. 또한, 스팀의 비부피는 0.381516 m3/kg이므로 다시 부피 유량으로 환산하면 24.8 m3/hr(= 64.9 kg/hr × 0.381516 m3/kg)이 된다.
수치적으로 간단히 비교해보자면, 본 실시예와 같이 스팀 압력 조절밸브(V34)를 이용하여 히터(300)로 공급되는 스팀의 압력을 낮춰주면, 스팀 조절밸브(V33)의 개도량은, 3.97%(= (2.6% × 24.8 m3/hr) / 16.2612 m3/hr)정도로 증가함을 예상할 수 있다.
한편, 이와 같이 스팀 압력 조절밸브(V34)를 이용하여 스팀을 4 barg로 감압시켜 히터(300)로 공급하면, 감압 공정에 의해 스팀의 온도가 170℃에서 152℃로 낮아지게 되므로, 열전달 속도 또한 줄어들게 된다.
열교환기의 열전달량은 대수평균온도차(△LMTD)에 따라 달라지게 된다.
스팀 공급처로부터 이송되는 7 barg의 스팀을 그대로 이용할 경우, 연료유의 히터(300) 입구 온도는 93℃, 출구 온도는 91.7℃이고, 스팀의 히터(300) 입구 및 출구 온도는 171℃이다. 히터(300)에서는 스팀의 잠열만을 이용하여 연료유를 가열시키므로 스팀의 히터(300) 입구 및 출구 온도는 동일하다.
이때 대수평균온도차(△LMTD(@7barg))는, 78.65℃(=((171-91.7)-(171-93)) / ln((171-91.7)/(171-93))이다.
한편, 본 실시예와 같이 스팀 압력 조절밸브(V34)를 이용하여 스팀을 4 barg로 감압시켜 히터(300)로 공급할 경우, 연료유의 히터(300) 입구 온도는 93℃, 출구 온도는 91.7℃로 동일하고, 스팀의 히터(300) 입구 및 출구 온도는 152℃이다.
이때 대수평균온도차(△LMTD(@4barg))는, 59.65℃(=((152-91.7)-(152-93)) / ln((152-91.7)/(152-93))가 된다.
7 barg의 스팀을 사용할 때의 대수평균온도차에 비해, 4 barg의 스팀을 사용할 때의 대수평균온도차는 75.8%(= 59.65/78.65 × 100)에 해당하므로, 동일한 열교환기(히터(300))에서 7 barg의 스팀을 사용하는 경우에 비해 4 barg의 스팀을 사용하는 경우의 열전달량은 약 24%가 된다.
이 차이는 히터(300)에 추가로 공급해야 하는 스팀의 양에 영향을 미치고, 따라서 히터(300)의 열전달 면적이 커져야 함을 의미한다.
따라서, 앞서 예상했던 스팀 조절밸브(V33)의 개도량인 3.97%는, 기존 고유황 연료유 시스템의 히터(300)의 열전달 면적을 고려하면, 약 5.2%(= 3.97 / 0.758)가 되므로, 안정적인 개도율을 유지할 수 있음을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
T1, T2 : 연료유 저장탱크
100 : 연료유 공급펌프
200 : 연료유 순환펌프
300 : 히터
400 : 쿨러
500 : 필터
600 : 점도 조절기
M1 : 제1 유량계
M2 : 제2 유량계
M3 : 온도 측정부
M4 : 점도 측정부
M5 : 압력 측정부
L1 ~ L7 : 제1 ~ 제7 공급라인
V11 : 제1 공급밸브
V21 : 제2 공급밸브
V31 : 전환밸브
V32 : 제1 점도 조절밸브
V35 : 제2 점도 조절밸브
V33 : 스팀 조절밸브
V34 : 스팀 압력 조절밸브

Claims (20)

  1. 고유황 연료유를 엔진의 연료로 공급하는 고유황 연료유 공급 시스템을 이용하여 저유황 연료유를 엔진의 연료로 공급하는 저유황 연료유 공급 방법에 있어서,
    상기 고유황 연료유 공급 시스템의 히터를 이용하여 저유황 연료유의 점도가 엔진에서 요구하는 조건을 충족시키도록 저유황 연료유를 가열하는 단계;를 포함하고,
    상기 저유황 연료유를 가열하는 단계는,
    상기 고유황 연료유 공급 시스템의 히터로 공급하는 열매체의 유량을 조절하는 열매체 조절밸브의 개도량을 측정하는 단계; 및
    상기 열매체 조절밸브의 개도량 측정값이 미리 설정된 제1 개도량 기준값 미만이거나 제2 개도량 기준값 미만인 경우, 상기 열매체의 압력을 조절하여 공급하는 단계;를 포함하는, 선박의 저유황 연료유 공급 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 열매체의 압력을 조절하여 공급하는 단계는,
    상기 열매체 조절밸브의 개도량 측정값이 제1 개도량 기준값 미만이면 상기 열매체를 감압시키는 단계;를 포함하는, 선박의 저유황 연료유 공급 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 열매체를 감압시키는 단계는,
    상기 엔진의 부하가 미리 설정된 부하 기준값을 초과하면서, 상기 열매체 조절밸브의 개도량 측정값이 제1 개도량 기준값 미만인 경우에 상기 열매체를 감압시키는, 선박의 저유황 연료유 공급 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 열매체를 감압시키는 단계는,
    상기 엔진의 부하가 미리 설정된 부하 기준값을 초과하면서, 상기 열매체 조절밸브의 개도량 측정값이 제1 개도량 기준값 미만인 상태가 미리 설정된 기준시간을 초과하는 경우에 상기 열매체를 감압시키는, 선박의 저유황 연료유 공급 방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 열매체의 압력을 조절하여 공급하는 단계는,
    상기 히터로 공급되는 열매체의 압력이 미리 설정된 제1 압력 기준값 이하인 경우, 감압을 중단하는 감압 중지단계;를 더 포함하는, 선박의 저유황 연료유 공급 방법.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 열매체의 압력을 조절하여 공급하는 단계는,
    상기 히터로 공급되는 열매체의 압력이 미리 설정된 제1 압력 기준값 이하이고, 열매체의 압력이 기준값 이하인 상태의 지속시간과 미리 설정된 기준시간의 차이가 미리 설정된 시간 차 기준값 미만인 경우 감압을 중단하는 감압 중지단계;를 더 포함하는, 선박의 저유황 연료유 공급 방법.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 열매체를 감압시키는 단계는,
    상기 열매체 조절밸브의 개도량 측정값이 5% 미만인 경우 상기 열매체를 1 barg 감압시켜 공급하는, 선박의 저유황 연료유 공급 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 열매체의 압력을 조절하여 공급하는 단계는,
    상기 열매체 조절밸브의 개도량 측정값이 제2 개도량 기준값 미만이면 상기 열매체를 승압시키는 단계;를 포함하는, 선박의 저유황 연료유 공급 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 열매체를 승압시키는 단계는,
    상기 엔진의 부하가 미리 설정된 부하 기준값을 초과하면서, 상기 열매체 조절밸브의 개도량 측정값이 제2 개도량 기준값 미만인 경우에 상기 열매체를 감압시키는, 선박의 저유황 연료유 공급 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 열매체를 승압시키는 단계는,
    상기 엔진의 부하가 미리 설정된 부하 기준값을 초과하면서, 상기 열매체 조절밸브의 개도량 측정값이 제2 개도량 기준값 미만인 상태가 미리 설정된 기준시간을 초과하는 경우에 상기 열매체를 감압시키는, 선박의 저유황 연료유 공급 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 열매체의 압력을 조절하여 공급하는 단계는,
    상기 히터로 공급되는 열매체의 압력이 미리 설정된 제2 압력 기준값 이하인 경우, 승압을 중단하는 승압 중지단계;를 더 포함하는, 선박의 저유황 연료유 공급 방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 열매체의 압력을 조절하여 공급하는 단계는,
    상기 히터로 공급되는 열매체의 압력이 미리 설정된 제2 압력 기준값 이하이고, 열매체의 압력이 기준값 이하인 상태의 지속시간과 미리 설정된 기준시간의 차이가 미리 설정된 시간 차 기준값 미만인 경우 승압을 중단하는 승압 중지단계;를 더 포함하는, 선박의 저유황 연료유 공급 방법.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 열매체를 승압시키는 단계는,
    상기 열매체 조절밸브의 개도량 측정값이 50% 미만인 경우 상기 열매체를 1 barg 승압시켜 공급하는, 선박의 저유황 연료유 공급 방법.
  14. 엔진에서 요구하는 점도 조건을 만족시키기 위하여 고유황 연료유를 가열하도록 구비되는 히터;
    상기 히터로 공급할 열매체의 유량을 조절하기 위하여 구비되는 열매체 조절밸브; 및
    상기 히터를 이용하여 저유황 연료유를 가열하여 상기 저유황 연료유의 점도를 상기 엔진에서 요구하는 점도 조건으로 조절하기 위하여 상기 열매체 조절밸브의 개도량을 조절하는 점도 조절기;를 포함하고,
    상기 점도 조절기에 의해 제어되며 상기 히터로 공급할 열매체의 압력을 조절하기 위해 구비되는 열매체 압력 조절밸브;를 더 포함하는, 선박의 저유황 연료유 공급 시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 엔진으로 공급되는 연료유의 온도를 측정하는 온도 측정부; 및
    상기 히터로 공급되는 열매체의 압력을 측정하는 압력 측정부;를 더 포함하고,
    상기 점도 조절기는,
    상기 엔진의 부하와, 상기 열매체 조절밸브의 개도량의 측정값을 이용하여 상기 열매체 압력 조절밸브를 제어하는, 선박의 저유황 연료유 공급 시스템.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 점도 조절기는,
    상기 열매체 조절밸브의 개도량이 제1 개도량 기준값 미만이면, 상기 열매체를 감압시켜 히터로 공급하는, 선박의 저유황 연료유 공급 시스템.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 점도 조절기는,
    상기 히터로 공급되는 열매체의 압력이 제1 압력 기준값 미만인 경우 상기 열매체의 감압을 중단시키는, 선박의 저유황 연료유 공급 시스템.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 점도 조절기는,
    상기 열매체 조절밸브의 개도량이 제2 개도량 기준값 미만이면, 상기 열매체를 승압시켜 히터로 공급하는, 선박의 저유황 연료유 공급 시스템.
  19. 청구항 14에 있어서,
    상기 고유황 연료유는 HFO(Heavy Fuel Oil)이고,
    상기 저유황 연료유는 VLSFO(Very Low Sulphur Fuel Oil)인, 선박의 저유황 연료유 공급 시스템.
  20. 청구항 14에 있어서,
    상기 열매체는 스팀(steam)이고,
    상기 히터로 공급하는 스팀의 설계 압력은 7 barg이며,
    상기 히터의 열전달 면적은 0.03 m3인, 선박의 저유황 연료유 공급 시스템.
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