KR20220134804A - 선박의 연료공급시스템 - Google Patents

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KR20220134804A
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이종철
권기정
김정남
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

선박의 연료공급시스템이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 의한 선박의 연료공급시스템은 저장탱크로부터 공급받은 증발가스를 저압으로 압축시키는 저압압축기; 압축된 증발가스와 저장탱크 내 펌프를 통해 공급받은 액화가스를 혼합시키는 믹서; 혼합된 유체를 제1수요처의 연료공급조건에 맞게 가압하는 가압펌프; 가압된 유체를 제1수요처의 연료공급조건에 맞게 가열하는 가열기; 및 믹서, 가압펌프, 가열기 및 제1수요처를 연결하는 제1연료공급라인;을 포함한다.

Description

선박의 연료공급시스템{FUEL PROVIDING SYSTEM OF SHIP}
본 발명은 선박의 연료공급시스템에 관한 것이다.
온실가스 및 각종 대기오염 물질의 배출에 대한 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)의 규제가 강화됨에 따라 조선 및 해운업계에서는 기존 연료인 중유, 디젤유의 이용을 대신하여, 청정 에너지원인 천연가스를 선박의 연료가스로 이용하는 경우가 많아지고 있다.
연료가스 중에서 널리 이용되고 있는 천연가스(Natural Gas)는 메탄(Methane)을 주성분으로 하며, 통상적으로 그 부피를 1/600로 줄인 액화가스(Liquefied Gas) 상태로 변환되어 저장탱크에 저장된다. 이때, 외부의 열이 저장탱크 내부로 지속적으로 전달되어 증발가스가 발생하며, 증발가스는 저장탱크의 내부압력을 상승시켜 저장탱크의 변형 및 훼손을 유발할 수 있다.
이에 종래에는 저장탱크로부터 증발가스를 공급받아 다단의 압축기를 포함하는 압축부에 의해 고압으로 압축시켜 고압의 분사엔진으로 공급하되, 엔진이 필요로 하는 연료공급량을 초과한 증발가스에 대해서는 재액화시킨 후 기액 분리하여, 액체성분은 저장탱크로 회수하고, 기체성분은 다시 압축부로 보내는 기술을 개시한 바 있다. 이때, 저장탱크로 회수되는 액체성분을 저장탱크 내부에 분사시켜 증발가스 발생을 억제시킬 수 있고, 기체성분은 증발가스와 함께 압축부로 보내어 엔진의 연료공급조건에 맞게 고압으로 압축시키게 된다.
그러나, 이러한 종래 기술은 지속적으로 압축부를 가동시켜 고압으로 유체를 압축시켜야 하므로 에너지 소비가 크고, 전체 시스템의 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
관련 기술로서, 한국공개특허 제10-2014-0075584호(2014.06.19. 공개)를 참조하기 바란다.
한국공개특허 제10-2014-0075584호(2014.06.19. 공개)
본 발명의 실시 예는 전체 시스템 효율성을 향상시킬 수 있는 선박의 연료공급시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 저장탱크로부터 공급받은 증발가스를 저압으로 압축시키는 저압압축기; 상기 압축된 증발가스와 상기 저장탱크 내 펌프를 통해 공급받은 액화가스를 혼합시키는 믹서; 상기 혼합된 유체를 제1수요처의 연료공급조건에 맞게 가압하는 가압펌프; 상기 가압된 유체를 상기 제1수요처의 연료공급조건에 맞게 가열하는 가열기; 및 상기 믹서, 가압펌프, 가열기 및 제1수요처를 연결하는 제1연료공급라인;을 포함하는 선박의 연료공급시스템이 제공될 수 있다.
상기 제1연료공급라인의 상기 믹서 후단으로부터 분기되어 상기 저장탱크와 연결된 회수라인과, 상기 회수라인에 마련되며, 상기 혼합된 유체 중 상기 제1수요처에서 필요로 하는 연료공급량을 초과한 유량을 공급받아 과냉각시키는 과냉각부와, 상기 과냉각된 유체를 상기 저장탱크 내부에 분사시키는 분사부를 더 포함할 수 있다.
상기 저장탱크, 저압압축기 및 믹서를 연결하는 증발가스공급라인과, 상기 저장탱크와 상기 믹서를 연결하는 액화가스공급라인과, 상기 증발가스공급라인의 저압압축기 후단으로부터 분기되어 상기 압축된 증발가스 중 적어도 일부를 상기 제1수요처보다 낮은 압력의 연료를 필요로 하는 제2수요처로 공급하는 제2연료공급라인과, 상기 제1연료공급라인의 믹서 후단으로부터 분기되어 상기 제2연료공급라인과 연결된 합류라인과, 상기 합류라인에 마련되고, 상기 혼합된 유체 중 적어도 일부를 공급받아 기화시키는 기화기를 더 포함하되, 상기 기화된 유체는 상기 합류라인을 통해 상기 제2연료공급라인에 합류되어 상기 제2수요처의 연료로 공급될 수 있다.
상기 저장탱크의 압력을 측정하는 압력측정기와, 상기 증발가스공급라인에 마련되고, 상기 측정된 압력에 따라 개폐 정도가 결정되는 제1조절밸브와, 상기 제1연료공급라인의 믹서 후단에 마련되어, 상기 혼합된 유체의 온도를 측정하는 온도측정기와, 상기 액화가스공급라인에 마련되고, 상기 측정된 혼합 유체의 온도에 따라 개폐 정도가 결정되는 제2조절밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 저압압축기에 의해 압축된 증발가스 중 적어도 일부 또는 상기 저장탱크로부터 공급된 증발가스 중 적어도 일부를 직접 공급받아 상기 제1수요처의 연료공급조건에 맞게 압축시키는 부스터압축기와, 상기 부스터압축기에 의해 압축된 유체를 상기 제1연료공급라인의 가열기 후단으로 공급하는 부스터공급라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 저장탱크로부터 공급받은 증발가스를 저압으로 압축시키는 저압압축기; 상기 압축된 증발가스를 냉각시키는 쿨링부; 상기 냉각된 증발가스와 상기 저장탱크 내 펌프를 통해 공급받은 액화가스를 혼합시키는 믹서; 상기 혼합된 유체를 제1수요처의 연료공급조건에 맞게 가압하는 가압펌프; 상기 저장탱크, 저압압축기, 쿨링부 및 믹서를 연결하는 증발가스공급라인; 상기 저장탱크와 상기 믹서를 연결하는 액화가스공급라인; 상기 믹서, 가압펌프 및 쿨링부를 연결하며, 상기 가압펌프에 의해 가압된 유체를 상기 쿨링부로 공급하는 제1연료공급라인; 및 상기 가압된 유체를 상기 제1수요처의 연료공급조건에 맞게 가열시키는 가열기;를 포함하되, 상기 쿨링부는 상기 저압압축기에 의해 압축된 증발가스를 상기 가압펌프에 의해 가압된 유체와 열교환시켜 냉각시키고, 상기 가압펌프에 의해 가압된 유체는 상기 쿨링부를 통과하여 상기 가열기로 공급되는 선박의 연료공급시스템이 제공될 수 있다.
상기 제1수요처는 중압 및 고압의 분사엔진을 포함할 수 있다.
상기 믹서는 리콘덴서 또는 인라인 타입의 믹서인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 선박의 연료공급시스템은 전체 시스템 효율성을 향상시킬 수 있다.
또, 종래의 압축부에 비해 에너지 소비량이 적은 저장탱크 내부의 펌프를 통해 액화가스를 공급받아 저압으로 압축된 증발가스와 혼합하고, 이를 가압한 후 중압 및 고압의 분사엔진을 포함하는 제1수요처의 연료로 공급할 수 있다.
또, 저압으로 압축된 증발가스를 저압 연료를 필요로 하는 제2수요처로 공급하여 저장탱크 내부 압력 조절을 효과적으로 수행할 수 있다.
또, 상술한 혼합된 유체를 과냉각하여 저장탱크 내부의 증발가스 발생량을 억제하는 데에 효과적으로 이용할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 선박의 연료공급시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 선박의 연료공급시스템을 도시한다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 선박의 연료공급시스템을 도시한다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 선박의 연료공급시스템을 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 연료공급시스템(100)은 저장탱크(102)로부터 공급받은 증발가스를 저압으로 압축시키는 저압압축기(110)와, 저압압축기(110)에 의해 압축된 증발가스와 저장탱크(102) 내 펌프(P)를 통해 공급받은 액화가스를 혼합시키는 믹서(120)와, 믹서(120)에 의해 혼합된 유체를 제1수요처(E1)의 연료공급조건에 맞게 가압하는 가압펌프(130)와, 가압펌프(130)에 의해 가압된 유체를 제1수요처(E1)의 연료공급조건에 맞게 가열하는 가열기(140)와, 믹서(120), 가압펌프(130), 가열기(140) 및 제1수요처(E1)를 연결하는 제1연료공급라인(L11)을 포함한다.
또, 연료공급시스템(100)은 제1연료공급라인(L11)의 믹서(120) 후단으로부터 분기되어 저장탱크(102)와 연결된 회수라인(L12)과, 회수라인(L12)에 마련되며, 믹서(120)에 의해 혼합된 유체 중 제1수요처(E1)에서 필요로 하는 연료공급량을 초과한 유량을 공급받아 과냉각시키는 과냉각부(150)와, 과냉각부(150)에 의해 과냉각된 유체를 저장탱크(102) 내부에 분사시키는 분사부(160)를 포함할 수 있다.
또, 연료공급시스템(100)은 저장탱크(102), 저압압축기(110) 및 믹서(120)를 연결하는 증발가스공급라인(L13)과, 저장탱크(102)와 믹서(120)를 연결하는 액화가스공급라인(L14)과, 증발가스공급라인(L13)의 저압압축기(110) 후단으로부터 분기되어 압축된 증발가스 중 적어도 일부를 제1수요처(E1)보다 낮은 압력의 연료를 필요로 하는 제2수요처(E2)로 공급하는 제2연료공급라인(L15)과, 제1연료공급라인(L11)의 믹서(120) 후단으로부터 분기되어 제2연료공급라인(L15)과 연결된 합류라인(L16)과, 합류라인(L16)에 마련되며, 믹서(120)에 의해 혼합된 유체 중 적어도 일부를 공급받아 기화시키는 기화기(170)를 포함할 수 있다.
이때, 기화기(170)에 의해 기화된 유체는 합류라인(L16)을 통해 제2연료공급라인(L15)에 합류되어 제2수요처(E2)의 연료로 공급될 수 있다.
또, 연료공급시스템(100)은 저장탱크(102)의 압력을 측정하는 압력측정기(182)와, 증발가스공급라인(L13)에 마련되고, 압력측정기(182)에 의해 측정된 압력에 따라 개폐 정도가 결정되는 제1조절밸브(184)와, 제1연료공급라인(L11)의 믹서(120) 후단에 마련되어, 믹서(120)에 의해 혼합된 유체의 온도를 측정하는 온도측정기(186)와, 액화가스공급라인(L14)의 믹서(120) 전단에 마련되고, 온도측정기(186)에 의해 측정된 혼합 유체의 온도에 따라 개폐 정도가 결정되는 제2조절밸브(188)를 포함할 수 있다.
이하, 선박의 연료공급시스템(100)의 각 구성요소에 대해서 구체적으로 설명한다.
선박의 연료공급시스템(100)은 예컨대 액화연료 운반선, 액화연료 RV(Regasification Vessel), 컨테이너선, 일반상선, LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Off-loading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등을 포함하는 각종 선박에 구비될 수 있다.
저장탱크(102)는 예컨대 액화가스로서 LNG(Liquefied Natural Gas)를 저장할 수 있으며, 단열상태를 유지하면서 연료를 액화상태로 저장하는 멤브레인형 탱크, SPB형 탱크 등을 포함할 수 있다.
저장탱크(102)에 저장된 액화가스의 증발가스는 증발가스공급라인(L13)을 통해 저압압축기(110) 쪽으로 공급되고, 저장탱크(102)에 저장된 액화가스는 저장탱크(102) 내부에 마련된 펌프(P)에 의해 펌핑되어, 액화가스공급라인(L14)을 통해 믹서(120) 쪽으로 공급된다.
저장탱크(102) 내부에 마련된 펌프(P)는 예컨대 대략 5barg 정도로 액화가스를 가압하여 펌핑할 수 있다.
저압압축기(110)는 예컨대 저장탱크(102)로부터 공급받은 증발가스를 4barg 내지 8barg 범위 안에서 압축시킬 수 있다. 저압압축기(110)는 저압 연료를 필요로 하는 제2수요처(E2)의 연료공급조건에 맞게 증발가스를 압축시킬 수 있다. 제2수요처(E2)는 발전용 엔진 등을 포함할 수 있다.
또, 저압압축기(110)에 의해 저압으로 압축된 증발가스는 믹서(120)에 의해 액화가스와 혼합된 후 고압 연료를 필요로 하는 제1수요처(E1)의 연료공급조건에 맞게 변환되어 제1수요처(E1)로 공급될 수 있다.
종래에는 다단의 압축기를 포함하는 압축부를 통해 수요처의 연료공급조건에 맞게 고압으로 증발가스를 압축시켜야 했으므로, 압축부의 부하가 컸고, 고압으로 압축된 증발가스의 일부를 다시 재액화하여 저장탱크로 회수하는 경우에도 급격히 압력 및 온도를 떨어뜨려야 했다.
그러나, 본 발명의 실시 예를 통해 1단의 저압압축기(110)에 의해 증발가스를 저압으로 압축시키면 되므로, 저압압축기(110)에 의한 에너지 소모량을 줄일 수 있다. 그리고, 믹서(120)에 의해 혼합된 유체를 과냉각하여 저장탱크(102) 내부의 증발가스 발생량을 억제시키는 데에 이용할 수 있다.
믹서(120, Mixer)는 저압압축기(110)에 의해 압축된 증발가스와 저장탱크(102) 내 펌프(P)를 통해 공급받은 액화가스를 혼합시킨다. 이를 통해 증발가스의 응축이 이루어질 수 있다.
믹서(120)는 예컨대 리콘덴서(Recondenser) 타입 또는 인라인(In-Line) 타입의 믹서를 포함할 수 있다. 리콘덴서(Recondenser) 타입의 믹서는 내부에 패킹(packing)을 갖고 있는 드럼 형태로서, 패킹 상단이 증발가스에 노출되도록 마련되고, 액화가스는 패킹 상부 쪽에서 유입되어 증발가스와 혼합될 수 있다.
또, 리콘덴서 타입의 믹서는 혼합된 유체를 가압펌프(130, booster pump) 쪽으로 안정적으로 공급할 수 있다. 구체적으로, 리콘덴서 타입의 믹서는 기액 혼합이 원활하게 이루어지지 않을 경우, 기액을 분리하는 동작을 수행할 수 있다.
또, 리콘덴서 타입의 믹서는 저장탱크(102) 내부의 펌프(P)가 운전 정지되었을 때에 가압펌프(130)의 작동이 멈추기 전까지 기체가 인입되는 것을 방지하기 위한 버퍼탱크로서의 역할을 수행할 수 있다.
인라인 타입(또는 Static 타입이라고도 함)의 믹서는 패킹이 배관 안에 채워져 있는 형태로서, 해당 배관에 증발가스와 액화가스가 유입되어 혼합된다. 인라인 타입의 믹서를 사용하는 경우에는 부피와 무게가 다른 믹서에 비해 거의 1/10로 줄어들어 선박 위에 설치할 경우 설치공간을 줄일 수 있고, 단가가 저렴한 장점이 있다.
가압펌프(130)는 믹서(120)에 의해 혼합된 유체를 제1수요처(E1)의 연료공급조건에 맞게 가압한다. 제1수요처(E1)는 예컨대 ME-GI 엔진(Man B&W 사의 Gas Injection 엔진)과 같은 고압(약 150~700bar)의 분사엔진 및 X-DF 엔진인 중압(약 16~18bar)의 연료가스로 연소가 가능한 중압의 분사엔진을 포함할 수 있다.
가열기(140)는 가압펌프(130)에 의해 가압된 유체를 제1수요처(E1)의 연료공급조건에 맞게 가열시키며, 예컨대 히터를 포함할 수 있다.
상술한 믹서(120), 가압펌프(130), 가열기(140) 및 제1수요처(E1)는 제1연료공급라인(L11)에 의해 연결된다.
과냉각부(150)는 제1연료공급라인(L11)의 믹서(120) 후단으로부터 분기되어 저장탱크(102)와 연결된 회수라인(L12)에 마련되며, 믹서(120)에 의해 혼합된 유체 중 제1수요처(E1)에서 필요로 하는 연료공급량을 초과한 유량을 공급받아 과냉각시킨다.
과냉각부(150)는 예컨대 질소와 헬륨의 혼합냉매 또는 질소냉매 등을 이용하여 믹서(120)에 의해 혼합된 유체를 과냉각시킬 수 있다.
과냉각부(150)는 공지된 리버스 브레이튼 사이클(Reverse Brayton Cycle)을 기초로 과냉각 과정을 수행할 수 있다.
분사부(160)는 과냉각부(150)에 의해 과냉각된 유체를 저장탱크(102) 내부에 분사시킨다. 이를 통해 저장탱크(102) 내부에서 발생하는 증발가스의 발생량을 억제시킬 수 있다. 분사부(160)는 예컨대 분사노즐을 포함할 수 있으며, 복수 개로 마련될 수 있다.
한편, 저장탱크(102) 내부의 증발가스 발생량이 설정치를 초과한 경우, 저압압축기(110)에 의해 압축된 증발가스 중 적어도 일부는 제2연료공급라인(L15)을 통해 제1수요처(E1)보다 낮은 압력의 연료를 필요로 하는 제2수요처(E2)로 공급될 수 있다. 제2수요처(E2)는 예컨대 발전용 엔진 등을 포함할 수 있다.
저장탱크(102) 내부의 증발가스 발생량이 설정치 미만인 경우에는, 믹서(120)에 의해 혼합된 유체 중 적어도 일부를 공급받아 기화기(170)에 의해 기화시켜 합류라인(L16)을 통해 제2수요처(E2)로 공급할 수 있다. 합류라인(L16)은 제1연료공급라인(L11)의 믹서(120) 후단으로부터 분기되어 기화기(170)와 제2연료공급라인(L15)을 연결한다.
이때, 저장탱크(102)로부터 공급받은 액화가스가 믹서(120)에 의해 가열된 상태에서 기화기(170)에 의해 기화되어 제2수요처(E2)로 공급되므로, 과냉각부(150)의 부하를 줄일 수 있다.
또, 액화가스공급라인(L14)의 믹서(120) 전단으로부터 분기된 보충라인(L17)을 통해 믹서(120)를 통과하기 전의 액화가스를 공급받아 기화기(170)에 의해 기화시켜 제2수요처(E2)로 공급할 수도 있다. 이를 위해 보충라인(L17)은 액화가스공급라인(L14)의 믹서(120) 전단으로부터 분기되어 합류라인(L16)의 기화기(170) 전단과 연결된다.
압력측정기(182)는 저장탱크(102)의 압력을 측정하며, 제1조절밸브(184)는 증발가스공급라인(L13)의 저압압축기(110) 후단에 마련되어 압력측정기(182)에 의해 측정된 압력에 따라 믹서(120)로 공급되는 증발가스의 양을 조절할 수 있다.
온도측정기(186)는 제1연료공급라인(L11)의 믹서(120) 후단에 마련되어 믹서(120)에 의해 혼합된 유체의 온도를 측정하며, 제2조절밸브(188)는 액화가스공급라인(L14)의 믹서(120) 전단에 마련되어 온도측정기(186)에 의해 측정된 혼합 유체의 온도에 따라 믹서(120)로 공급되는 액화가스의 양을 조절할 수 있다.
믹서(120)에 의해 혼합된 유체의 온도가 설정치보다 낮아지면 과냉각부(150)의 효율이 떨어질 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 상술한 바와 같이 압력측정기(182)와 온도측정기(186)의 측정값에 따라 제1조절밸브(184)와 제2조절밸브(188)의 개폐 정도가 제어될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 선박의 연료공급시스템을 도시한다.
이하에서는 주로 도 1의 구성과 차이가 있는 부분에 대해서만 구체적으로 설명한다. 참고로 이해를 돕기 위해 도 2에 도시하지는 않았으나, 도 1에 도시된 제2수요처(E2)로의 연료공급 구성 및 압력과 온도에 따라 조절밸브를 제어하는 구성은 도 2에도 적용 가능하다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박의 연료공급시스템(100)은 저압압축기(110)에 의해 압축된 증발가스 중 적어도 일부 또는 저장탱크(102)로부터 공급된 증발가스 중 적어도 일부를 직접 공급받아 제1수요처(E1)의 연료공급조건에 맞게 압축시키는 부스터압축기(190, Booster Compressor)와, 부스터압축기(190)에 의해 압축(승압)된 유체를 제1연료공급라인(L11)의 가열기(140) 후단으로 공급하는 부스터공급라인(L18)을 마련할 수 있다.
구체적으로 제1수요처(E1)의 연료소모량이 증발가스 발생량에 비해 많은 경우나 과냉각부(150)의 사용이 불가능한 경우, 부스터공급라인(L18)에 마련된 부스터압축기(190)에 의해 승압된 증발가스가 제1수요처(E1)의 연료로 공급될 수 있다.
여기서 도 2에 도시한 바와 같이, 부스터공급라인(L18)은 증발가스공급라인(L13)의 저압압축기(110) 후단으로부터 분기되어, 제1연료공급라인(L11)의 가열기(140) 후단과 연결될 수 있다. 이를 통해 부스터압축기(190)는 저압압축기(110)에 의해 압축된 증발가스 중 적어도 일부를 공급받아 제1수요처(E1)의 연료공급조건에 맞게 압축시킬 수 있다.
또, 도시하지는 않았으나 부스터공급라인(L18)은 증발가스공급라인(L13)의 저압압축기(110) 전단으로부터 분기되어, 제1연료공급라인(L11)의 가열기(140) 후단과 연결될 수 있다. 이를 통해 부스터압축기(190)는 저장탱크(102)로부터 공급된 증발가스 중 적어도 일부를 직접 공급받아 제1수요처(E1)의 연료공급조건에 맞게 압축시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 선박의 연료공급시스템을 도시한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 선박의 연료공급시스템(100)은 저장탱크(102)로부터 공급받은 증발가스를 저압으로 압축시키는 저압압축기(110)와, 저압압축기(110)에 의해 압축된 증발가스를 냉각시키는 쿨링부(115)와, 쿨링부(115)에 의해 냉각된 증발가스와 저장탱크(102) 내 펌프(P)를 통해 공급받은 액화가스를 혼합시키는 믹서(120)와, 믹서(120)에 의해 혼합된 유체를 제1수요처(E1)의 연료공급조건에 맞게 가압하는 가압펌프(130)와, 저장탱크(102), 저압압축기(110), 쿨링부(115) 및 믹서(120)를 연결하는 증발가스공급라인(L13)과, 저장탱크(102)와 믹서(120)를 연결하는 액화가스공급라인(L14)과, 믹서(120), 가압펌프(130) 및 쿨링부(115)를 연결하며, 가압펌프(130)에 의해 가압된 유체를 쿨링부(115)로 공급하는 제1연료공급라인(L11)과, 가압펌프(130)에 의해 가압된 유체를 제1수요처(E1)의 연료공급조건에 맞게 가열시키는 가열기(140)를 포함한다.
여기서, 저압압축기(110)에 의해 압축된 증발가스는 쿨링부(115)에 의해 가압펌프(130)에 의해 가압된 유체와 열교환되어 냉각된 후 믹서(120)로 공급되고, 가압펌프(130)에 의해 가압된 유체는 쿨링부(115)를 통과하여 가열기(140)로 공급된다.
이하에서는 주로 도 1의 구성과 차이가 있는 부분에 대해서만 구체적으로 설명한다. 참고로 이해를 돕기 위해 도 3에 도시하지는 않았으나, 도 1에 도시된 제2수요처(E2)로의 연료공급 구성 및 압력과 온도에 따라 조절밸브를 제어하는 구성은 도 3에도 적용 가능하다.
도 3에 도시한 바와 같이, 쿨링부(115)는 증발가스공급라인(L13)의 저압압축기(110)와 믹서(120) 사이에 마련되며, 저압압축기(110)에 의해 압축된 증발가스를 가압펌프(130)에 의해 가압된 유체와 열교환시켜 냉각시킨다.
저압압축기(110)에 의해 압축된 증발가스는 쿨링부(115)에 의해 냉각된 후 믹서(120)로 공급된다.
이를 통해 믹서(120)에서의 증발가스 응축 효율이 향상될 수 있으며, 응축에 필요한 액화가스 양을 줄일 수 있다.
그리고, 가압펌프(130)에 의해 가압된 유체는 쿨링부(115)를 통과하면서 가열된 상태로 가열기(140)로 공급되므로, 가열기(140)의 에너지 효율을 높일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예를 통해 종래의 압축부에 비해 에너지 소비량이 적은 저장탱크(102)의 내부 펌프(P)를 통해 공급받은 액화가스를 저압압축기(110)에 의해 저압으로 압축된 증발가스와 혼합하여 가압펌프(130)에 의해 가압한 후 제1수요처(E1)로 공급할 수 있어 전체 에너지 효율이 향상될 수 있다.
또, 믹서(120)에 의해 혼합된 유체 중 제1수요처(E1)의 연료공급량을 초과한 유량에 대해서는 과냉각부(15)에 의해 과냉각시켜 저장탱크(102) 내부에 분사시킴으로써 증발가스 발생량을 효과적으로 억제시킬 수 있다.
또, 믹서(120)에 의해 혼합된 유체의 온도에 따라 믹서(120)로 공급되는 액화가스의 유량을 조절하여, 과냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 저장탱크(102) 내부의 증발가스 발생량이 설정치를 초과한 경우, 저압압축기(110)에 의해 압축된 증발가스를 저압 연료를 필요로 하는 제2수요처(E2)로 보내어 저장탱크(102) 내부 압력 조절 및 증발가스 처리를 효과적으로 수행할 수 있다.
또, 부스터공급라인(L18)에 마련된 부스터압축기(190)에 의해 승압된 증발가스가 제1수요처(E1)의 연료로 공급될 수 있어, 제1수요처(E1)의 연료소모량이 증발가스 발생량에 비해 많은 경우나 과냉각부(150)의 사용이 불가능한 경우에 효과적으로 대처할 수 있다.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
100: 연료공급시스템 110: 저압압축기
115: 쿨링부 120: 믹서
130: 가압펌프 140: 가열기
150: 과냉각부 160: 분사부
170: 기화기 182: 압력측정기
184: 제1조절밸브 186: 온도측정기
188: 제2조절밸브 190: 부스터압축기
L11: 제1연료공급라인 L12: 회수라인
L13: 증발가스공급라인 L14: 액화가스공급라인
L15: 제2연료공급라인 L16: 합류라인
L17: 보충라인 L18: 부스터공급라인

Claims (8)

  1. 저장탱크로부터 공급받은 증발가스를 저압으로 압축시키는 저압압축기;
    상기 압축된 증발가스와 상기 저장탱크 내 펌프를 통해 공급받은 액화가스를 혼합시키는 믹서;
    상기 혼합된 유체를 제1수요처의 연료공급조건에 맞게 가압하는 가압펌프;
    상기 가압된 유체를 상기 제1수요처의 연료공급조건에 맞게 가열하는 가열기; 및
    상기 믹서, 가압펌프, 가열기 및 제1수요처를 연결하는 제1연료공급라인;을 포함하는 선박의 연료공급시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1연료공급라인의 상기 믹서 후단으로부터 분기되어 상기 저장탱크와 연결된 회수라인과,
    상기 회수라인에 마련되며, 상기 혼합된 유체 중 상기 제1수요처에서 필요로 하는 연료공급량을 초과한 유량을 공급받아 과냉각시키는 과냉각부와,
    상기 과냉각된 유체를 상기 저장탱크 내부에 분사시키는 분사부를 더 포함하는 선박의 연료공급시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 저장탱크, 저압압축기 및 믹서를 연결하는 증발가스공급라인과,
    상기 저장탱크와 상기 믹서를 연결하는 액화가스공급라인과,
    상기 증발가스공급라인의 저압압축기 후단으로부터 분기되어 상기 압축된 증발가스 중 적어도 일부를 상기 제1수요처보다 낮은 압력의 연료를 필요로 하는 제2수요처로 공급하는 제2연료공급라인과,
    상기 제1연료공급라인의 믹서 후단으로부터 분기되어 상기 제2연료공급라인과 연결된 합류라인과,
    상기 합류라인에 마련되고, 상기 혼합된 유체 중 적어도 일부를 공급받아 기화시키는 기화기를 더 포함하되,
    상기 기화된 유체는 상기 합류라인을 통해 상기 제2연료공급라인에 합류되어 상기 제2수요처의 연료로 공급되는 선박의 연료공급시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 저장탱크의 압력을 측정하는 압력측정기와,
    상기 증발가스공급라인에 마련되고, 상기 측정된 압력에 따라 개폐 정도가 결정되는 제1조절밸브와,
    상기 제1연료공급라인의 믹서 후단에 마련되어, 상기 혼합된 유체의 온도를 측정하는 온도측정기와,
    상기 액화가스공급라인에 마련되고, 상기 측정된 혼합 유체의 온도에 따라 개폐 정도가 결정되는 제2조절밸브를 더 포함하는 선박의 연료공급시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 저압압축기에 의해 압축된 증발가스 중 적어도 일부 또는 상기 저장탱크로부터 공급된 증발가스 중 적어도 일부를 직접 공급받아 상기 제1수요처의 연료공급조건에 맞게 압축시키는 부스터압축기와,
    상기 부스터압축기에 의해 압축된 유체를 상기 제1연료공급라인의 가열기 후단으로 공급하는 부스터공급라인을 더 포함하는 선박의 연료공급시스템.
  6. 저장탱크로부터 공급받은 증발가스를 저압으로 압축시키는 저압압축기;
    상기 압축된 증발가스를 냉각시키는 쿨링부;
    상기 냉각된 증발가스와 상기 저장탱크 내 펌프를 통해 공급받은 액화가스를 혼합시키는 믹서;
    상기 혼합된 유체를 제1수요처의 연료공급조건에 맞게 가압하는 가압펌프;
    상기 저장탱크, 저압압축기, 쿨링부 및 믹서를 연결하는 증발가스공급라인;
    상기 저장탱크와 상기 믹서를 연결하는 액화가스공급라인;
    상기 믹서, 가압펌프 및 쿨링부를 연결하며, 상기 가압펌프에 의해 가압된 유체를 상기 쿨링부로 공급하는 제1연료공급라인; 및
    상기 가압된 유체를 상기 제1수요처의 연료공급조건에 맞게 가열시키는 가열기;를 포함하되,
    상기 쿨링부는 상기 저압압축기에 의해 압축된 증발가스를 상기 가압펌프에 의해 가압된 유체와 열교환시켜 냉각시키고,
    상기 냉각된 증발가스는 상기 믹서로 공급되고, 상기 가압펌프에 의해 가압된 유체는 상기 쿨링부를 통과하여 상기 가열기로 공급되는 선박의 연료공급시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1수요처는 중압 및 고압의 분사엔진을 포함하는 선박의 연료공급시스템.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 믹서는 리콘덴서 또는 인라인 타입의 믹서인 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급시스템.
KR1020210038748A 2021-03-25 2021-03-25 선박의 연료공급시스템 KR20220134804A (ko)

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