KR20230030937A - Ammonia Treatment System And Method For Ship Engine - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a system and a method for treating ammonia of a vessel engine. In accordance with the present invention, the system for treating ammonia of a vessel engine, includes: a service tank storing ammonia to be supplied as engine fuel in a vessel equipped with an engine supplied with ammonia; a fuel supply line supplying liquid ammonia as fuel from the service tank to the engine; a fuel supply unit supplying the ammonia from the service tank to the engine at pressure and temperature adjusted to a level required by the engine; a fuel return line recovering ammonia not consumed in the engine, to the upstream of the fuel supply unit; and a cooling line in which a refrigerant cooling the service tank is circulated. The cooling line can receive ammonia gas produced from the service tank and circulate the gas to the refrigerant, wherein the ammonia discharged from a fuel pipe of the engine and the fuel supply unit can be supplied to the cooling line. Therefore, the present invention is capable of securing safety by quickly discharging ammonia from each pipe and a fuel supply unit.

Description

선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템 및 방법{Ammonia Treatment System And Method For Ship Engine}Ammonia Treatment System And Method For Ship Engine

본 발명은 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진의 연료 배관 및 연료공급부에서 배출되는 암모니아를 회수한 후 암모니아가 저장된 서비스탱크를 냉각하거나 서비스탱크로 회수하여 처리하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for treating ammonia in a marine engine, and more particularly, for a marine engine that recovers ammonia discharged from a fuel pipe and a fuel supply unit of an engine and then cools a service tank in which the ammonia is stored or returns it to the service tank for treatment. It relates to an engine ammonia treatment system and method.

지구온난화 현상의 심화에 따라 전세계적으로 온실가스 배출을 감축하려는 노력이 이루어지고 있고, 선진국들의 온실가스 감축 의무를 담았던 1997년 교토의정서가 2020년 만료됨에 따라, 2015년 12월 프랑스 파리에서 열린 제21차 유엔기후변화협약에서 채택되고 2016년 11월 발효된 파리기후변화협약(Paris Climate Change Accord)에 의해 협정에 참여한 195개 당사국들은 온실가스 감축을 목표로 다양한 노력을 기울이고 있다. Efforts are being made to reduce greenhouse gas emissions worldwide as the global warming phenomenon intensifies, and as the Kyoto Protocol in 1997, which contained the obligations of developed countries to reduce greenhouse gases, expired in 2020, the conference was held in Paris, France in December 2015. According to the Paris Climate Change Accord, which was adopted in the 21st United Nations Framework Convention on Climate Change and entered into force in November 2016, the 195 Parties participating in the agreement are making various efforts to reduce greenhouse gases.

이러한 세계적인 추세와 함께 화석연료와 원자력을 대체할 수 있는 무공해에너지로서 풍력, 태양광, 태양열, 바이오에너지, 조력, 지열 등과 같은 재생가능에너지(또는 재생에너지)에 대한 관심이 높아지고 다양한 기술 개발이 이루어지고 있다. Along with this global trend, interest in renewable energy (or renewable energy) such as wind power, solar power, solar heat, bioenergy, tidal power, and geothermal heat has increased and various technologies have been developed as pollution-free energy that can replace fossil fuels and nuclear power. are losing

액화천연가스를 비롯한 액화가스는 액화공정 중에 대기오염 물질을 제거하거나 줄일 수 있어, 연소 시 대기오염 물질 배출이 적은 친환경 연료로도 볼 수 있다. 그에 따라 근래 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 가스를 저온에서 액화시킨 액화가스는 가스에 비해 부피가 매우 작아지므로 저장 및 이송 효율을 높일 수 있는 장점이 있다. Liquefied gas, including liquefied natural gas, can remove or reduce air pollutants during the liquefaction process, so it can be seen as an eco-friendly fuel with less air pollutant emissions during combustion. Accordingly, in recent years, consumption of liquefied gas such as liquefied natural gas (LNG) has been rapidly increasing worldwide. Since liquefied gas obtained by liquefying gas at a low temperature has a very small volume compared to gas, it has the advantage of increasing storage and transfer efficiency.

액화천연가스는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -162℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 가진다. 따라서, 천연가스를 액화시켜 이송할 경우 매우 효율적으로 이송할 수 있게 된다.Liquefied natural gas is a colorless and transparent liquid obtained by liquefying natural gas containing methane as a main component by cooling it to about -162 ° C, and has a volume of about 1/600 compared to natural gas. Therefore, when the natural gas is liquefied and transported, it can be transported very efficiently.

액화석유가스는 조성에 따라 액화 온도의 차이는 있으나 프로판을 주성분으로 하는 석유가스의 경우 상압 약 -42℃의 저온에서 액화되고, 18 bar에서는 약 45℃의 온도까지, 7 bar에서는 20℃까지 액체 상태로 저장가능하다.Liquefied petroleum gas has a difference in liquefaction temperature depending on its composition, but in the case of petroleum gas whose main component is propane, it is liquefied at a low temperature of about -42 ℃ at atmospheric pressure, up to about 45 ℃ at 18 bar, and liquid up to 20 ℃ at 7 bar. state can be stored.

한편, 종래의 LPG 운반선 등에는 선박의 추진 연료로서 상대적으로 가격이 저렴한 벙커C유 등의 중유를 사용하는 연료 공급 시스템을 채용하고 있는데, 이러한 중유 연료 공급 시스템은 중유 연료 사용에 대한 국제적인 배기가스 배출규제 강화로 황 성분이 적은 중유 연료 탱크(LSHFO tank)를 별도로 설치해야 했고, 국제적인 환경규제 기준에 적합한 친환경적인 연료 공급 시스템의 요구가 커졌다.On the other hand, conventional LPG carriers adopt a fuel supply system using heavy oil such as bunker C oil, which is relatively inexpensive as a propulsion fuel for ships. Due to stricter regulations, a separate heavy fuel oil fuel tank (LSHFO tank) with low sulfur content had to be installed, and the demand for an eco-friendly fuel supply system that meets international environmental regulatory standards has increased.

최근에는 LPG 또는 LNG 운반선에서 LPG 또는 LNG 및 그로부터 발생하는 증발가스를 추진 연료로 사용하는 연료공급시스템의 적용이 늘어나고 있고, 국제적인 배기가스 배출규제 강화에 따라 LPG 또는 LNG 운반선 외에 일반 선박에서도 LNG 등을 추진 연료로 사용하는 선박이 증가하고 있다.In recent years, the application of fuel supply systems that use LPG or LNG and boil-off gas generated from them as propulsion fuel in LPG or LNG carriers is increasing, and in accordance with the strengthening of international exhaust gas emission regulations, general ships in addition to LPG or LNG carriers are also using LNG. Ships using it as a propulsion fuel are increasing.

특히 LPG는 극저온에서 액화되는 LNG보다 저장이 용이하고 기존 HFO에 견주어 SPECIFIC ENERGY와 ENERGY DENSITY에서 크게 떨어지지 않으면서 기존 HFO 대비 SOX, NOX, CO2, PM등의 절감 효과가 탁월한 장점이 있다.In particular, LPG is easier to store than LNG, which is liquefied at cryogenic temperatures, and does not fall significantly in SPECIFIC ENERGY and ENERGY DENSITY compared to existing HFO, and has excellent effects in reducing SOX, NOX, CO2, PM, etc. compared to existing HFO.

LNG나 LPG는 기존에 선박 연료로 사용되던 다른 화석 연료에 비해 친환경 연료로 평가받지만 연소 시 여전히 이산화탄소가 발생하며, 이를 연료로 사용하는 선박에서는 여전히 운항 중 이산화탄소를 배출하게 된다. Although LNG or LPG is evaluated as an eco-friendly fuel compared to other fossil fuels previously used as ship fuel, carbon dioxide is still generated when burned, and ships that use it as fuel still emit carbon dioxide during operation.

선박의 항로, 교통규칙, 항만시설 등을 국제적으로 통일하기 위해 설치된 유엔 전문기구인 IMO(International Maritime Organization, 국제해사기구) 역시 온실가스에 대해 08년과 대비하여 2050년 50% 저감, 2100년 100% 저감(GHG Zero Emission)을 목표로 제시하고, 그에 따라 각 국가 및 지역의 규제가 강화될 것으로 예상된다. IMO (International Maritime Organization), a UN specialized organization established to internationally unify ship routes, traffic rules, port facilities, etc., also reduced greenhouse gas emissions by 50% in 2050 compared to 2008 and 100% in 2100. % reduction (GHG Zero Emission) is presented as a goal, and regulations in each country and region are expected to be strengthened accordingly.

IMO가 신조 선박에 적용하는 강제성 있는 이산화탄소 저감 규정인 EEDI(Energy Efficiency Design Index, 에너지효율설계지수)에 따르면, 초기 EEDI 발표에서는 2013 내지 2015년의 이산화탄소 배출량을 기준으로 2015년 이산화탄소 배출량을 10% 저감하는 EEDI Phase 1이 적용되고, 5년 마다 1 단계씩 강화·적용하여 2025년 Phase 3를 적용하도록 예정되어 있었으나, LPG 운반선에 대해서는 EEDI Phase 2 적용 후 2년만인 2022년부터 EEDI Phase 3를 조기 적용하도록 하고 있다. 이와 같이 이산화탄소 배출에 대한 규제가 급격히 강화되고 있으며, 15,000 DWT 이상인 LPG 운반선의 경우 향후 Phase 4 (이산화탄소 배출량 40% 저감) 이상의 기준이 적용되면 현재의 LPG를 연료로 사용하는 LPGC로는 이산화탄소 배출 규정 달성이 어려울 수 있다. According to EEDI (Energy Efficiency Design Index), a compulsory carbon dioxide reduction regulation applied by IMO to new ships, in the initial EEDI announcement, CO2 emissions in 2015 were reduced by 10% based on the CO2 emissions from 2013 to 2015 EEDI Phase 1 was applied, and it was scheduled to apply Phase 3 in 2025 by strengthening and applying one step every 5 years. are making it As such, regulations on carbon dioxide emissions are rapidly being strengthened, and in the case of LPG carriers of 15,000 DWT or more, if the standards of Phase 4 (40% reduction in carbon dioxide emissions) or higher are applied in the future, LPGCs that use LPG as fuel will not be able to achieve carbon dioxide emission regulations. It can be difficult.

그에 따라 이산화탄소 배출을 줄일 수 있는 친환경 선박 연료에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있고, 최근에는 LNG나 LPG 등의 연료와 함께 암모니아를 연료로 사용할 수 있는 선박 엔진에 관한 기술이 개발되고 있다. Accordingly, various studies on eco-friendly ship fuels capable of reducing carbon dioxide emissions have been conducted, and recently, technologies related to ship engines capable of using ammonia as a fuel along with fuels such as LNG or LPG have been developed.

암모니아(NH3)는 1개의 질소에 3개의 수소가 결합된 물질로, 분자 사이에 강한 수소 결합을 형성할 수 있어 액화가 용이하며, 상압에서 끓는점 -33.34℃, 녹는점 -77.73℃이다. Ammonia (NH 3 ) is a substance in which three hydrogens are bonded to one nitrogen, and it is easy to liquefy because it can form a strong hydrogen bond between molecules, and has a boiling point of -33.34 ° C and a melting point of -77.73 ° C under normal pressure.

이러한 암모니아는 LNG보다 저장이 용이하면서, 기존 HFO와 비교해 SPECIFIC ENERGY와 ENERGY DENSITY에서는 조금 떨어지지만 이산화탄소가 전혀 배출되지 않아 국제적인 온실가스 배출기준의 강화 추세에 대응할 수 있는 친환경 선박 연료로 주목받고 있다. This ammonia is easier to store than LNG, and although it is slightly lower in SPECIFIC ENERGY and ENERGY DENSITY compared to existing HFO, it does not emit carbon dioxide at all, so it is attracting attention as an eco-friendly ship fuel that can respond to the strengthening trend of international greenhouse gas emission standards.

본 발명은 선박 엔진의 연료로 암모니아를 공급하면서, 엔진의 정지 또는 트립(trip) 발생 시 등에 연료 공급용 배관 및 연료공급시스템 등에서 배출되는 암모니아와 배기가스 중의 암모니아를 효과적으로 처리할 수 있는 방안을 제안하고자 한다. The present invention proposes a method for effectively treating ammonia discharged from fuel supply pipes and fuel supply systems and ammonia in exhaust gas when the engine is stopped or tripped while supplying ammonia as fuel for a ship engine. want to do

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 암모니아를 공급받는 엔진이 마련된 선박에서 엔진 연료로 공급될 암모니아를 저장하는 서비스탱크;According to one aspect of the present invention for solving the above problems, a service tank for storing ammonia to be supplied as engine fuel in a ship equipped with an engine receiving ammonia;

상기 서비스탱크로부터 엔진으로 액체 암모니아를 연료로 공급하는 연료공급라인;a fuel supply line supplying liquid ammonia as fuel from the service tank to the engine;

상기 서비스탱크로부터 암모니아를 상기 엔진에서 요구하는 압력 및 온도로 맞추어 상기 엔진으로 공급하는 연료공급부; a fuel supply unit supplying ammonia from the service tank to the engine at a pressure and temperature required by the engine;

상기 엔진에서 소비되지 않은 암모니아를 상기 연료공급부의 상류로 회수하는 연료리턴라인; 및a fuel return line for recovering ammonia not consumed in the engine upstream of the fuel supply unit; and

상기 서비스탱크를 냉각하는 냉매가 순환하는 냉각라인:을 포함하고,A cooling line through which a refrigerant cooling the service tank circulates;

상기 냉각라인은 상기 서비스탱크에서 발생하는 암모니아 가스를 공급받아 냉매로 순환시키되, 상기 엔진의 연료 배관 및 연료공급부에서 배출되는 암모니아를 상기 냉각라인으로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템이 제공된다. The cooling line receives ammonia gas generated from the service tank and circulates it as a refrigerant, and supplies ammonia discharged from the fuel pipe and fuel supply unit of the engine to the cooling line. is provided.

바람직하게는, 상기 냉각라인에는, 암모니아 가스를 공급받아 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 암모니아 가스를 냉각하여 액화하는 냉각장치; 및 상기 냉각장치에서 액화된 암모니아를 공급받아 팽창 냉각시키는 팽창장치:가 마련될 수 있다. Preferably, the cooling line includes a compressor for receiving and compressing ammonia gas; a cooling device that cools and liquefies the ammonia gas compressed by the compressor; And an expansion device for receiving liquefied ammonia from the cooling device and expanding and cooling it: may be provided.

바람직하게는, 상기 냉각장치의 후단에서 상기 냉각라인으로부터 분기되어 상기 서비스탱크로 연결되는 암모니아회수라인; 상기 암모니아회수라인을 개폐하는 암모니아회수선택밸브; 및 상기 암모니아회수라인에 마련되며 상기 냉각장치에서 액화된 암모니아를 공급받아 추가 냉각하는 암모니아열교환기:를 더 포함하고, 상기 암모니아열교환기에서는 상기 냉각장치에서 액화된 암모니아가 상기 팽창장치를 거쳐 팽창 냉각된 상기 냉각라인의 암모니아 가스와 열교환으로 냉각될 수 있다. Preferably, an ammonia recovery line branched from the cooling line at the rear end of the cooling device and connected to the service tank; an ammonia recovery selection valve opening and closing the ammonia recovery line; And an ammonia heat exchanger provided in the ammonia recovery line and receiving liquefied ammonia from the cooling device for additional cooling, wherein in the ammonia heat exchanger, the ammonia liquefied in the cooling device passes through the expansion device for expansion and cooling. It can be cooled by heat exchange with the ammonia gas of the cooling line.

바람직하게는, 상기 연료공급라인 및 연료리턴라인과 상기 엔진 사이의 암모니아 공급을 조절하는 서비스 밸브가 배치되는 연료밸브트레인(FVT); 상기 연료공급부에서 배출되는 암모니아를 회수하는 제1 드럼; 및 상기 연료밸브트레인에서 배출되는 암모니아를 회수하는 제2 드럼:을 더 포함하며, 상기 연료밸브트레인에서 상기 연료공급라인 및 연료리턴라인에는 각각 암모니아 공급을 조절하기 위한 이중차단밸브(double block and bleed valve)가 설치될 수 있다. Preferably, a fuel valve train (FVT) in which a service valve for controlling ammonia supply between the fuel supply line and the fuel return line and the engine is disposed; a first drum for recovering ammonia discharged from the fuel supply unit; And a second drum for recovering ammonia discharged from the fuel valve train: further comprising, in the fuel valve train, the fuel supply line and the fuel return line are double block valves for controlling the supply of ammonia, respectively. valve) can be installed.

바람직하게는, 상기 연료공급부에서 상기 제1 드럼으로 연결되는 제1 벤트라인; 상기 제1 벤트라인에서 분기되어 상기 냉각라인의 압축기 상류로 연결되는 제1 벤트회수라인; 상기 제1 벤트라인에서 제1 벤트회수라인의 분기 지점에 마련되는 제1 삼방향 밸브; 및 상기 제1 벤트회수라인을 개폐하는 벤트퍼징 선택밸브:를 더 포함할 수 있다. Preferably, a first vent line connected to the first drum from the fuel supply unit; a first vent return line branched off from the first vent line and connected upstream of the compressor of the cooling line; a first three-way valve provided at a branch point of a first vent return line from the first vent line; and a vent purging selection valve opening and closing the first vent return line.

바람직하게는, 상기 연료밸브트레인에서 상기 연료공급라인에 마련된 이중차단밸브 사이에서 상기 제2 드럼으로 연결되는 제2 벤트라인; 상기 연료밸브트레인에서 상기 연료리턴라인에 마련된 이중차단밸브 사이에서 상기 제2 드럼으로 연결되는 제3 벤트라인; 및 상기 연료밸브트레인에서 상기 연료리턴라인의 이중차단밸브 상류에서 상기 제2 드럼으로 연결되는 제4 벤트라인:을 더 포함할 수 있다. Preferably, a second vent line connected to the second drum between double shutoff valves provided in the fuel supply line in the fuel valve train; a third vent line connected to the second drum between double shut-off valves provided in the fuel return line in the fuel valve train; and a fourth vent line connected to the second drum upstream of the double shutoff valve of the fuel return line in the fuel valve train.

바람직하게는, 상기 제4 벤트라인에서 분기되어 상기 제1 벤트회수라인의 벤트퍼징 선택밸브 상류로 연결되는 제2 벤트회수라인; 상기 제4 벤트라인에서 제2 벤트회수라인의 분기 지점에 마련되는 제2 삼방향 밸브; 상기 제3 벤트라인에서 분기되어 상기 제1 벤트회수라인의 벤트퍼징 선택밸브 상류로 연결되는 제3 벤트회수라인; 및 상기 제3 벤트라인에서 제3 벤트회수라인의 분기 지점에 마련되는 제3 삼방향 밸브:를 더 포함할 수 있다. Preferably, a second vent recovery line branched off from the fourth vent line and connected upstream of the vent purging selection valve of the first vent recovery line; a second three-way valve provided at a branch point of a second vent return line from the fourth vent line; a third vent recovery line branched off from the third vent line and connected upstream of the vent purging selection valve of the first vent recovery line; and a third three-way valve provided at a branch point of the third vent return line from the third vent line.

바람직하게는, 상기 엔진의 암모니아 연료 모드 중단 시, 상기 연료공급라인 및 연료리턴라인의 이중차단밸브를 닫고 상기 제2 및 제3 벤트라인을 통해 밸브 사이의 압력을 해소하고, 상기 제1 및 제4 벤트라인을 통해 상기 연료공급부 및 엔진에 남아있는 암모니아를 배출하되, 상기 벤트퍼징 선택밸브를 열어 연료 배관 및 연료공급부에서 배출된 암모니아를 상기 냉각라인으로 공급할 수 있다.Preferably, when the ammonia fuel mode of the engine is stopped, the double shutoff valves of the fuel supply line and the fuel return line are closed and the pressure between the valves is relieved through the second and third vent lines, and the first and second shutoff valves are closed. 4 The ammonia remaining in the fuel supply unit and the engine may be discharged through the vent line, and the ammonia discharged from the fuel pipe and the fuel supply unit may be supplied to the cooling line by opening the vent purging selection valve.

바람직하게는, 연료 배관 및 연료공급부에 남아있는 암모니아를 배출하여 벤팅이 완료되면 상기 벤트퍼징 선택밸브를 닫고 연료 배관 및 연료공급부에 질소를 공급하여 퍼징(purging)할 수 있다. Preferably, when venting is completed by discharging ammonia remaining in the fuel pipe and the fuel supply unit, the vent purging selection valve is closed and nitrogen is supplied to the fuel pipe and the fuel supply unit to perform purging.

바람직하게는, 상기 제1 드럼 및 제2 드럼의 내부에 물을 분사하여 암모니아수를 생성하고, 레벨 센서에 의해 상기 제1 드럼 및 제2 드럼 내부의 액체 유무를 감지하여 상기 엔진의 암모니아 연료 모드 재가동 여부를 판단할 수 있다. Preferably, water is injected into the first drum and the second drum to generate ammonia water, and the presence or absence of liquid inside the first drum and the second drum is detected by a level sensor to restart the engine in the ammonia fuel mode. can determine whether

본 발명의 다른 측면에 따르면, 암모니아를 공급받는 엔진이 마련된 선박에서 서비스탱크로부터 연료공급부를 거쳐 상기 엔진에서 요구하는 압력 및 온도로 암모니아를 공급하고, According to another aspect of the present invention, in a ship equipped with an engine receiving ammonia, ammonia is supplied at a pressure and temperature required by the engine through a fuel supply unit from a service tank,

상기 엔진에서 소비되지 않은 암모니아를 상기 연료공급부의 상류로 회수하면서, While recovering ammonia not consumed in the engine upstream of the fuel supply unit,

상기 서비스탱크에서 발생하는 암모니아 가스를 냉매라인으로 배출하여 냉매로 순환시켜 상기 서비스탱크를 냉각하되, 상기 엔진의 연료 배관 및 연료공급부에서 배출되는 암모니아를 상기 냉각라인으로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 방법이 제공된다. Ammonia gas generated in the service tank is discharged to a refrigerant line and circulated as a refrigerant to cool the service tank, and the ammonia discharged from the fuel pipe and fuel supply unit of the engine can be supplied to the cooling line. A method for ammonia treatment of an engine is provided.

바람직하게는 상기 냉각라인에는, 암모니아 가스를 공급받아 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 암모니아 가스를 냉각하여 액화하는 냉각장치; 및상기 냉각장치에서 액화된 암모니아를 공급받아 팽창 냉각시키는 팽창장치:가 마련될 수 있다. Preferably, the cooling line includes a compressor for receiving and compressing ammonia gas; a cooling device that cools and liquefies the ammonia gas compressed by the compressor; and an expansion device for receiving liquefied ammonia from the cooling device and expanding and cooling the ammonia.

본 발명에서는 선박용 엔진의 연료로 친환경 연료인 암모니아를 공급하여 선박 운항 시 온실가스 배출량을 감축하고 국제협약이 정하는 규제기준을 충족하도록 한다. In the present invention, ammonia, which is an eco-friendly fuel, is supplied as fuel for a ship engine to reduce greenhouse gas emissions during ship operation and to meet regulatory standards set by international agreements.

특히 엔진의 정지 또는 트립(trip) 발생 시 등에 연료 공급을 위한 각 배관 및 연료공급부 등에서 암모니아를 신속하게 배출하여 안전을 확보한다. In particular, when an engine stops or a trip occurs, ammonia is quickly discharged from each pipe for supplying fuel and a fuel supply unit to ensure safety.

또한 배출된 암모니아를 냉각라인으로 보내 서비스탱크 냉각을 위한 냉매로 활용함으로써, 서비스탱크에서의 암모니아 기화를 방지하고 탱크 압력을 조절할 수 있다. In addition, by sending the discharged ammonia to the cooling line and using it as a refrigerant for cooling the service tank, vaporization of ammonia in the service tank can be prevented and the tank pressure can be adjusted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템을 개략적으로 도시한다. 1 schematically shows an ammonia treatment system for a marine engine according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.Hereinafter, the configuration and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are marked with the same numerals as much as possible, even if they are displayed on different drawings.

이하 본 발명에서의 선박은 암모니아를 선내 엔진의 연료로 사용할 수 있는 엔진이 설치되는 모든 종류의 선박을 가리키며, 대표적으로 LPG 운반선(LNG Carrier), LNG 운반선(LNG Carrier), 액체수소 운반선, 액체수소운반선, 암모니아운반선, 컨테이너운반선, 원유운반선, 광물이나 곡물 등의 벌크운반선, Ro-Ro(Roll on/Roll off) 선등과 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물도 포함될 수 있다. Hereinafter, the ship in the present invention refers to all types of ships in which an engine capable of using ammonia as a fuel for an inboard engine is installed, and is representative of an LPG carrier, an LNG carrier, a liquid hydrogen carrier, and a liquid hydrogen carrier. Carriers, ammonia carriers, container carriers, crude oil carriers, bulk carriers such as minerals or grains, ships with self-propelled capabilities such as Ro-Ro (Roll on/Roll off) ships, etc. Offshore structures under construction may also be included.

엔진의 연료로 암모니아를 공급받는 엔진이라 함은 LNG, LPG, HFO, Diesel Oil 등의 다른 선박용 연료와 함께 연료로 공급받는 것과 암모니아를 단독으로 연료로 공급받는 것을 포함하는 의미이고, 선박의 추진용 엔진 및 발전용 엔진을 모두 포함한다. An engine supplied with ammonia as a fuel of an engine means to be supplied as fuel together with other marine fuel such as LNG, LPG, HFO, and Diesel Oil, and to be supplied with ammonia alone as fuel, and is used for propulsion of a ship. Includes both engines and engines for power generation.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템을 개략적으로 도시하였다. 1 schematically shows an ammonia treatment system for a marine engine according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예의 암모니아 처리 시스템은, 암모니아를 공급받는 엔진(E)이 마련된 선박에서 엔진 연료로 공급될 암모니아를 저장하는 서비스탱크, 서비스탱크의 암모니아를 엔진에서 요구하는 압력 및 온도로 맞추어 공급하는 연료공급부(LFS), 엔진의 연료 배관 및 연료공급부에서 배출되는 암모니아와 배기 중의 암모니아를 회수하는 암모니아 회수드럼(D1, D2)을 포함한다. As shown in FIG. 1, the ammonia treatment system of the present embodiment includes a service tank for storing ammonia to be supplied as engine fuel in a ship equipped with an engine E that receives ammonia, a pressure required by the engine for ammonia in the service tank, and It includes a fuel supply unit (LFS) supplying fuel according to the temperature, and ammonia recovery drums (D1, D2) for recovering ammonia discharged from the fuel pipe and fuel supply unit of the engine and ammonia in the exhaust.

선박용 엔진으로의 연료 공급을 위해 서비스탱크로부터 엔진으로 액체 암모니아를 연료로 공급하는 연료공급라인이 연결된다. To supply fuel to the marine engine, a fuel supply line supplying liquid ammonia to the engine from the service tank is connected.

서비스탱크(ST)에서는 암모니아를 액체 상태로 저장하며, 예를 들어 5 내지 20bar 내외로 가압하여 상온에서 액화 암모니아를 저장할 수 있다. 서비스탱크에는 탱크 압력 상승을 방지하기 위한 안전 밸브(STV)가 마련될 수 있다.In the service tank (ST), ammonia is stored in a liquid state, and liquefied ammonia can be stored at room temperature by pressurizing, for example, around 5 to 20 bar. A safety valve (STV) for preventing an increase in tank pressure may be provided in the service tank.

서비스탱크에 저장된 암모니아는 이송펌프(10)를 통해 연료공급라인(FSL)을 따라 엔진(E)으로 공급되며, 연료공급라인에는 엔진에서 필요로 하는 압력 및 온도 등의 연료 공급 조건에 맞추어 연료를 공급하는 연료공급부(LFS)가 마련된다. Ammonia stored in the service tank is supplied to the engine (E) along the fuel supply line (FSL) through the transfer pump 10, and the fuel supply line supplies fuel according to fuel supply conditions such as pressure and temperature required by the engine. A fuel supply unit (LFS) for supplying is provided.

연료공급부(LFS)에는 이송펌프에서 이송된 암모니아를 엔진에서 요구하는 압력으로 압축하는 압축펌프(20)와, 압축펌프에서 압축된 연료를 가열 또는 냉각하여 엔진에서 필요한 온도로 조절하는 온도조절기(30), 엔진 보호를 위해 연료에 포함된 이물질을 걸러내는 필터(40) 등이 마련된다. In the fuel supply unit (LFS), a compression pump 20 compresses ammonia transferred from the transfer pump to a pressure required by the engine, and a temperature controller 30 heats or cools the fuel compressed by the compression pump to adjust the temperature required by the engine. ), and a filter 40 for filtering out foreign substances contained in the fuel to protect the engine.

서비스탱크로부터 이송펌프를 통해 공급된 액체 암모니아는 예를 들어 압축펌프에서 50 내지 85 bar 내외로 압축되고, 온도조절기를 거쳐 45℃ 내외의 온도로 조절된 후 이물질을 걸러내어 고압 액체 상태로 엔진에 공급되고, 엔진에서 유압으로 600 내지 700 bar의 압력으로 노즐에 분사되어 엔진이 가동될 수 있다. Liquid ammonia supplied from the service tank through the transfer pump is compressed, for example, to around 50 to 85 bar by the compression pump, and after the temperature is adjusted to around 45°C through a temperature controller, foreign substances are filtered out and sent to the engine as a high-pressure liquid. The engine may be operated by being injected into the nozzle at a pressure of 600 to 700 bar by hydraulic pressure from the engine.

압력을 가하여도 부피의 변화가 없거나 적은 비압축성 유체, 즉 액체 상태의 연료가 엔진으로 공급되는 경우, 엔진의 부하 변동에 대응하며 캐비테이션을 방지하기 위해서 과잉의 연료가 엔진에 공급된다. 그리고 엔진에 공급된 연료 중 연료로 소비되고 남은 연료는 엔진 상류로 회수된다. When an incompressible fluid having little or no change in volume even when pressure is applied, that is, fuel in a liquid state is supplied to the engine, excess fuel is supplied to the engine to respond to engine load fluctuations and prevent cavitation. Among the fuel supplied to the engine, the remaining fuel after being consumed as fuel is recovered upstream of the engine.

이를 위해 본 실시예 시스템에는 엔진에서 소비되지 않은 암모니아를 상기 연료공급부의 상류로 회수하는 연료리턴라인(FRL)이 마련되며, 연료리턴라인은 엔진으로부터 연료공급부의 상류, 예를 들어 서비스탱크(ST)로 연결될 수 있다.To this end, the system of this embodiment is provided with a fuel return line (FRL) for recovering ammonia not consumed by the engine upstream of the fuel supply unit, and the fuel return line is provided upstream of the fuel supply unit from the engine, for example, the service tank (ST). ) can be connected.

연료공급라인 및 연료리턴라인이 엔진 룸의 안전 구역을 통과하는 경우, 배관에서 암모니아 누수 시 위험 방지를 위해 이중관으로 구성될 수 있다. When the fuel supply line and the fuel return line pass through the safe area of the engine room, they may be configured as double pipes to prevent danger in case of ammonia leakage from the pipe.

연료공급라인 및 연료리턴라인과 엔진 사이의 암모니아 공급을 조절하기 위해 연료밸브트레인(FVT)에 서비스 밸브들이 배치되며, 연료밸브트레인에서 연료공급라인 및 연료리턴라인에는 각각 암모니아 공급을 조절하기 위하여 이중차단밸브(double block and bleed valve)(DV1, DV2)가 설치되어, 엔진으로 암모니아를 공급하면서 엔진의 연료유 전환이나 암모니아 연료 모드 정지, 트립 등으로 암모니아 연료 공급이 중단될 때, 온도 상승으로 암모니아가 액체 상태가 아닌 가스화된 때 등에는 각 배관을 이중 차단하고 배관 내 압력을 해소하게 된다.Service valves are disposed in the fuel valve train (FVT) to control the supply of ammonia between the fuel supply line and the fuel return line and the engine. A double block and bleed valve (DV1, DV2) is installed to supply ammonia to the engine, and when the ammonia fuel supply is stopped due to engine fuel oil conversion, ammonia fuel mode stop, trip, etc., ammonia due to temperature rise When is not in a liquid state but is gasified, each pipe is double-blocked and the pressure in the pipe is relieved.

본 실시예에서는 이와 같이 압력 해소를 위해 연료공급부 및 각 배관들에서 배출시킨 암모니아를 대기 방출시키지 않고 암모니아 회수드럼(D1, D2)으로 회수하도록 구성하였다. In the present embodiment, the ammonia discharged from the fuel supply unit and each pipe for pressure relief is recovered to the ammonia recovery drums D1 and D2 without being discharged into the atmosphere.

암모니아 회수드럼은, 연료공급부(LFS)에서 배출되는 암모니아를 회수하는 제1 드럼(D1)과, 연료밸브트레인(FVT)에서 배출되는 암모니아를 회수하는 제2 드럼(D2)을 포함한다. The ammonia recovery drum includes a first drum D1 for recovering ammonia discharged from the fuel supply unit LFS and a second drum D2 for recovering ammonia discharged from the fuel valve train FVT.

연료공급부(LFS)에서 제1 드럼(D1)으로 제1 벤트라인(VL1)이 연결되고, 연료밸브트레인(FVT)에서 연료공급라인(FSL)에 마련된 이중차단밸브(DV1) 사이에서 제2 드럼(D2)으로 제2 벤트라인(VL2)이, 연료밸브트레인(FVT)에서 연료리턴라인(FRL)에 마련된 이중차단밸브(DV2) 사이에서 제2 드럼(D2)으로 제3 벤트라인(VL3)이, 연료밸브트레인(FVT)에서 연료리턴라인(FRL)의 이중차단밸브 상류에서 제2 드럼(D2)으로 제4 벤트라인(VL4)이 각 연결된다. 제1 내지 제4 벤트라인에는 제1 또는 제2 드럼으로 암모니아 배출을 조절하기 위한 벤팅밸브들(VV1, VV2)이 각각 마련된다. The first vent line (VL1) is connected from the fuel supply unit (LFS) to the first drum (D1), and between the double shutoff valve (DV1) provided in the fuel supply line (FSL) in the fuel valve train (FVT), the second drum (D2), the second vent line (VL2) is connected to the second drum (D2) between the double shutoff valve (DV2) provided in the fuel return line (FRL) in the fuel valve train (FVT), and the third vent line (VL3) In the fuel valve train (FVT), the fourth vent line (VL4) is respectively connected to the second drum (D2) upstream of the double shutoff valve of the fuel return line (FRL). Venting valves VV1 and VV2 for controlling discharge of ammonia to the first or second drum are provided on the first to fourth vent lines, respectively.

예를 들어 엔진의 암모니아 연료 모드 중단 시, 연료공급라인 및 연료리턴라인의 이중차단밸브(DV1, DV2)를 닫고 제2 및 제3 벤트라인(VL2, VL3)을 통해 제2 드럼(D2)으로 암모니아를 방출하여 밸브 사이의 압력을 해소하고, 제1 및 제4 벤트라인의 벤팅밸브(VV1, VV2)를 열어 연료공급부(LFS) 및 엔진에 남아있는 암모니아를 제1 및 제2 드럼으로 각각 배출하여 연료 폭발 위험성을 감소시킬 수 있다. For example, when the ammonia fuel mode of the engine is stopped, the double shutoff valves (DV1, DV2) of the fuel supply line and fuel return line are closed, and the second drum (D2) is discharged through the second and third vent lines (VL2, VL3). Ammonia is released to relieve the pressure between the valves, and the ammonia remaining in the fuel supply unit (LFS) and the engine is discharged to the first and second drums by opening the venting valves (VV1, VV2) of the first and fourth vent lines, respectively. This can reduce the risk of fuel explosion.

이와 같이 연료공급부 및 각 배관들로부터 배출시켜 암모니아 회수드럼(D1, D2)으로 회수된 암모니아에 물을 공급하여 암모니아수를 생성할 수 있다.In this way, ammonia water may be generated by supplying water to ammonia discharged from the fuel supply unit and respective pipes and recovered to the ammonia recovery drums D1 and D2.

즉, 암모니아는 연료공급부 및 각 배관들로부터 배출되어 암모니아 회수드럼으로 회수되면서 압력이 낮아져 액체에서 기체로 상변화될 수 있는데, 암모니아는 물에 대한 용해도가 매우 높다. 따라서 이처럼 암모니아 회수드럼에 회수된 기체 상태의 암모니아에 분사부(미도시)를 통해 청수를 분사하여 암모니아수를 생성하고, 이를 선내에서 활용하거나 필요에 따라 선외 배출하여 처리할 수 있다. That is, ammonia is discharged from the fuel supply unit and each pipe and recovered to the ammonia recovery drum, and the pressure is lowered to change the phase from liquid to gas. Ammonia has a very high solubility in water. Therefore, fresh water is sprayed on gaseous ammonia recovered in the ammonia recovery drum through an injection unit (not shown) to generate ammonia water, which can be used on board or discharged overboard as necessary.

암모니아 회수드럼(D1, D2)에는 드럼 내부의 액체를 감지하는 레벨 센서(LS)가 각각 마련되며, 레벨 센서에서 감지된 암모니아 회수드럼 내부의 액체 유무에 따라 엔진의 암모니아 연료 모드 재가동 여부를 판단할 수 있다. A level sensor LS for detecting liquid inside the drum is provided on each of the ammonia recovery drums D1 and D2, and whether or not the engine is restarted in the ammonia fuel mode is determined based on the presence or absence of liquid inside the ammonia recovery drum detected by the level sensor. can

한편, 서비스탱크(ST)에 저장된 암모니아가 기화되어 증발가스가 발생하고 탱크 내압이 상승할 수 있는데, 본 실시예는 서비스탱크의 온도를 낮추어 암모니아 기화를 방지할 수 있도록 서비스탱크를 냉각하는 냉매가 순환하는 냉각라인(CL)을 포함한다. On the other hand, ammonia stored in the service tank (ST) is vaporized to generate boil-off gas and the internal pressure of the tank may increase. It includes a circulating cooling line (CL).

본 실시예의 냉각라인(CL)은 서비스탱크(ST)에서 발생하는 암모니아 가스를 공급받아 냉매로 순환시킬 수 있다. The cooling line CL of this embodiment may receive ammonia gas generated from the service tank ST and circulate it as a refrigerant.

냉각라인(CL)에는, 암모니아 가스를 공급받아 압축하는 압축기(100), 압축기에서 압축된 암모니아 가스를 냉각하여 액화하는 냉각장치(200), 냉각장치에서 액화된 암모니아를 공급받아 팽창 냉각시키는 팽창장치(300)가 마련된다. In the cooling line CL, a compressor 100 for receiving and compressing ammonia gas, a cooling device 200 for cooling and liquefying the ammonia gas compressed in the compressor, and an expansion device for receiving liquefied ammonia from the cooling device to expand and cool it. 300 is provided.

서비스탱크에서 발생하는 암모니아 가스는 서비스탱크의 안전 밸브(STV)가 터지기 전에 서비스탱크로부터 냉매라인으로 공급하여 냉매로 순환시킨다. The ammonia gas generated in the service tank is supplied to the refrigerant line from the service tank and circulated as a refrigerant before the safety valve (STV) of the service tank bursts.

서비스탱크에서 배출된 암모니아 가스는 압축기에서 압축된 후 냉각장치에서 냉각되면서 액화된다. 냉각장치의 냉매로는 예를 들어 해수, 글리콜워터 등을 이용할 수 있다. The ammonia gas discharged from the service tank is compressed in the compressor and then liquefied while being cooled in the cooling device. As the refrigerant of the cooling device, for example, seawater, glycol water, or the like can be used.

냉각장치에서 냉각되며 액화된 암모니아는 팽창장치에서 팽창되면서 기체로 상변화되고 줄 톰슨 효과에 의해 냉각된다. 팽창장치에서 냉각된 암모니아는 냉각라인을 따라 서비스탱크로 공급되어 서비스탱크를 냉각시킨다. The liquefied ammonia cooled in the cooling device changes its phase to gas as it expands in the expansion device, and is cooled by the Joule-Thomson effect. The ammonia cooled in the expansion device is supplied to the service tank along the cooling line to cool the service tank.

서비스탱크가 충분히 냉각된 경우에는 냉각라인의 암모니아를 액화하여 서비스탱크로 회수할 수 있다. When the service tank is sufficiently cooled, ammonia in the cooling line may be liquefied and recovered into the service tank.

이를 위해 냉각장치의 후단에서 냉각라인으로부터 분기되어 서비스탱크로 연결되는 암모니아회수라인(ARL)이 연결되고, 암모니아회수라인에는 암모니아회수라인을 개폐하는 암모니아회수선택밸브(SV2)와, 냉각장치에서 액화된 암모니아를 공급받아 추가 냉각하는 암모니아열교환기(400)가 마련된다. 암모니아열교환기(400)에서는 냉각장치(200)에서 액화되어 암모니아회수라인(ARL)으로 분기된 암모니아를, 팽창장치(300)를 거쳐 팽창 냉각된 냉각라인(CL)의 암모니아 가스와 열교환으로 추가 냉각시킨 후 서비스탱크(ST)로 이송할 수 있다. To this end, an ammonia recovery line (ARL) branched from the cooling line and connected to the service tank is connected at the rear end of the cooling device, and an ammonia recovery selection valve (SV2) for opening and closing the ammonia recovery line is connected to the ammonia recovery line. An ammonia heat exchanger 400 for additional cooling by receiving the supplied ammonia is provided. In the ammonia heat exchanger 400, ammonia liquefied in the cooling device 200 and branched to the ammonia recovery line (ARL) is further cooled by heat exchange with ammonia gas in the cooling line (CL) expanded and cooled through the expansion device 300 After that, it can be transferred to the service tank (ST).

한편, 엔진의 연료 배관 및 연료공급부에서 배출되는 암모니아 역시 냉각라인(CL)으로 공급하여 서비스탱크 냉각을 위한 냉매로 순환시킬 수 있다. Meanwhile, ammonia discharged from the fuel pipe and fuel supply unit of the engine may also be supplied to the cooling line CL and circulated as a refrigerant for cooling the service tank.

이를 위해 제1 벤트라인(VL1)에서 분기되어 냉각라인의 압축기(100) 상류로 연결되는 제1 벤트회수라인(RL1)이 마련되고, 제1 벤트라인에서 제1 벤트회수라인의 분기 지점에 제1 삼방향 밸브(TV1)가 마련되며, 제1 벤트회수라인을 개폐하는 벤트퍼징 선택밸브(SV1)가 마련된다. To this end, a first vent return line RL1 branched off from the first vent line VL1 and connected upstream of the compressor 100 of the cooling line is provided, and a first vent return line RL1 is provided at a branch point of the first vent return line from the first vent line. 1 A three-way valve (TV1) is provided, and a vent purging selection valve (SV1) for opening and closing the first vent return line is provided.

또한, 제4 벤트라인(VL4)에서 분기되어 제1 벤트회수라인의 벤트퍼징 선택밸브 상류로 연결되는 제2 벤트회수라인(RL2)이 마련되고, 제4 벤트라인에서 제2 벤트회수라인의 분기 지점에 제2 삼방향 밸브(TV2)가 마련되고, 제3 벤트라인(VL3)에서 분기되어 제1 벤트회수라인의 벤트퍼징 선택밸브 상류로 연결되는 제3 벤트회수라인(RL3)이 마련되며, 제3 벤트라인에서 제3 벤트회수라인의 분기 지점에는 제3 삼방향 밸브(TV3)가 마련된다. In addition, a second vent recovery line RL2 branched from the fourth vent line VL4 and connected upstream of the vent purging selection valve of the first vent recovery line is provided, and the fourth vent line branches from the second vent recovery line. A second three-way valve (TV2) is provided at the branch, and a third vent return line (RL3) branched off from the third vent line (VL3) and connected upstream of the vent purging selection valve of the first vent return line is provided, A third three-way valve TV3 is provided at a branch point of the third vent return line from the third vent line.

엔진의 암모니아 연료 모드 중단 시, 연료공급라인 및 연료리턴라인의 이중차단밸브(DV1, DV2)를 닫고 제2 및 제3 벤트라인을 통해 밸브 사이의 압력을 해소하고, 제1 및 제4 벤트라인을 통해 연료공급부 및 엔진에 남아있는 암모니아를 배출하되, 제1 내지 제3 삼방향 밸브(TV1, TV2, TV3)를 조절하여 연료공급부 및 각 배관에서 배출된 암모니아를 제1 내지 제3 벤트회수라인(RL1, RL2, RL3)으로 유도하고, 벤트퍼징 선택밸브(SV1)를 열어 냉각라인(CL)으로 공급할 수 있다.When the ammonia fuel mode of the engine is stopped, the double shutoff valves (DV1, DV2) of the fuel supply line and the fuel return line are closed, the pressure between the valves is relieved through the second and third vent lines, and the first and fourth vent lines The ammonia remaining in the fuel supply unit and the engine is discharged through, but the first to third three-way valves (TV1, TV2, TV3) are adjusted to remove the ammonia discharged from the fuel supply unit and each pipe through the first to third vent recovery lines (RL1, RL2, RL3), and open the vent purging selection valve (SV1) to supply to the cooling line (CL).

냉각라인으로 공급된 암모니아는 압축기(100)에서 압축된 후 냉각장치(200)에서 냉각되고, 팽창장치(300)에서 팽창 냉각되어 냉각라인(CL)을 따라 서비스탱크(ST)로 공급되어 서비스탱크를 냉각시킬 수 있다. 암모니아회수라인(ARL)의 암모니아회수선택밸브(SV2)를 열고, 냉각장치에서 액화된 암모니아를 암모니아열교환기(400)에서 추가 냉각하여 서비스탱크(ST)로 회수할 수도 있다. Ammonia supplied to the cooling line is compressed in the compressor 100, cooled in the cooling device 200, expanded and cooled in the expansion device 300, and supplied to the service tank ST along the cooling line CL to be supplied to the service tank. can be cooled. The ammonia recovery selection valve (SV2) of the ammonia recovery line (ARL) may be opened, and the ammonia liquefied in the cooling device may be additionally cooled in the ammonia heat exchanger (400) and recovered to the service tank (ST).

연료공급부 및 각 배관에 남아있는 암모니아를 배출하여 벤팅이 완료되면 제1 내지 제3 삼방향 밸브(TV1, TV2, TV3)를 조절하여 제1 내지 제3 벤트회수라인(RL1, RL2, RL3)으로의 흐름을 차단한다. 연료 배관 및 연료공급부에는 질소를 공급하여 퍼징(purging)할 수 있다. When venting is completed by discharging ammonia remaining in the fuel supply unit and each pipe, the first to third three-way valves (TV1, TV2, TV3) are adjusted to return to the first to third vent recovery lines (RL1, RL2, RL3). block the flow of Nitrogen may be supplied to the fuel pipe and the fuel supply unit to perform purging.

서비스탱크의 압력 조절을 위해 서비스탱크 냉각이 계속 필요한 경우 벤트퍼징 선택밸브(SV1)를 닫은 후 냉각라인을 폐 회로로 운용할 수 있다. If cooling of the service tank is continuously required to adjust the pressure of the service tank, the cooling line can be operated as a closed circuit after the vent purging selection valve (SV1) is closed.

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 자에게 있어서 자명한 것이다.It is obvious to those skilled in the art that the present invention is not limited to the above embodiments and can be variously modified or modified without departing from the technical gist of the present invention. it did

E: 엔진
ST: 서비스탱크
FSL: 연료공급라인
FRL: 연료리턴라인
LFS: 연료공급부
FVT: 연료밸브트레인
D1, D2: 암모니아 회수드럼
VL1, VL2, VL3, VL4: 제1 내지 제4 벤트라인
RL1. RL2, RL3: 제1 내지 제3 벤트회수라인
CL: 냉각라인
100: 압축기
200: 냉각장치
300: 팽창장치
400: 암모니아열교환기
E: engine
ST: service tank
FSL: fuel supply line
FRL: fuel return line
LFS: fuel supply
FVT: fuel valve train
D1, D2: ammonia recovery drum
VL1, VL2, VL3, VL4: first to fourth vent lines
RL1. RL2, RL3: first to third vent recovery lines
CL: cooling line
100: compressor
200: cooling device
300: expansion device
400: ammonia heat exchanger

Claims (12)

암모니아를 공급받는 엔진이 마련된 선박에서 엔진 연료로 공급될 암모니아를 저장하는 서비스탱크;
상기 서비스탱크로부터 엔진으로 액체 암모니아를 연료로 공급하는 연료공급라인;
상기 서비스탱크로부터 암모니아를 상기 엔진에서 요구하는 압력 및 온도로 맞추어 상기 엔진으로 공급하는 연료공급부;
상기 엔진에서 소비되지 않은 암모니아를 상기 연료공급부의 상류로 회수하는 연료리턴라인; 및
상기 서비스탱크를 냉각하는 냉매가 순환하는 냉각라인:을 포함하고,
상기 냉각라인은 상기 서비스탱크에서 발생하는 암모니아 가스를 공급받아 냉매로 순환시키되, 상기 엔진의 연료 배관 및 연료공급부에서 배출되는 암모니아를 상기 냉각라인으로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템.
A service tank for storing ammonia to be supplied as engine fuel in a ship equipped with an engine receiving ammonia;
a fuel supply line supplying liquid ammonia as fuel from the service tank to the engine;
a fuel supply unit supplying ammonia from the service tank to the engine at a pressure and temperature required by the engine;
a fuel return line for recovering ammonia not consumed in the engine upstream of the fuel supply unit; and
A cooling line through which a refrigerant cooling the service tank circulates;
The cooling line receives ammonia gas generated from the service tank and circulates it as a refrigerant, and supplies ammonia discharged from the fuel pipe and fuel supply unit of the engine to the cooling line. .
제 1항에 있어서, 상기 냉각라인에는
암모니아 가스를 공급받아 압축하는 압축기;
상기 압축기에서 압축된 암모니아 가스를 냉각하여 액화하는 냉각장치; 및
상기 냉각장치에서 액화된 암모니아를 공급받아 팽창 냉각시키는 팽창장치:가 마련되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템.
The method of claim 1, wherein the cooling line
A compressor for receiving and compressing ammonia gas;
a cooling device that cools and liquefies the ammonia gas compressed by the compressor; and
An ammonia treatment system for a marine engine, characterized in that an expansion device for receiving liquefied ammonia from the cooling device and expanding and cooling it.
제 2항에 있어서,
상기 냉각장치의 후단에서 상기 냉각라인으로부터 분기되어 상기 서비스탱크로 연결되는 암모니아회수라인;
상기 암모니아회수라인을 개폐하는 암모니아회수선택밸브; 및
상기 암모니아회수라인에 마련되며 상기 냉각장치에서 액화된 암모니아를 공급받아 추가 냉각하는 암모니아열교환기:를 더 포함하고,
상기 암모니아열교환기에서는 상기 냉각장치에서 액화된 암모니아가 상기 팽창장치를 거쳐 팽창 냉각된 상기 냉각라인의 암모니아 가스와 열교환으로 냉각되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템.
According to claim 2,
an ammonia recovery line branched from the cooling line at the rear end of the cooling device and connected to the service tank;
an ammonia recovery selection valve opening and closing the ammonia recovery line; and
An ammonia heat exchanger provided in the ammonia recovery line and receiving liquefied ammonia from the cooling device for additional cooling;
In the ammonia heat exchanger, the ammonia treatment system of the marine engine, characterized in that the ammonia liquefied in the cooling device is cooled by heat exchange with the ammonia gas of the cooling line expanded and cooled through the expansion device.
제 3항에 있어서,
상기 연료공급라인 및 연료리턴라인과 상기 엔진 사이의 암모니아 공급을 조절하는 서비스 밸브가 배치되는 연료밸브트레인(FVT);
상기 연료공급부에서 배출되는 암모니아를 회수하는 제1 드럼; 및
상기 연료밸브트레인에서 배출되는 암모니아를 회수하는 제2 드럼:을 더 포함하며,
상기 연료밸브트레인에서 상기 연료공급라인 및 연료리턴라인에는 각각 암모니아 공급을 조절하기 위한 이중차단밸브(double block and bleed valve)가 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템.
According to claim 3,
a fuel valve train (FVT) in which a service valve controlling ammonia supply between the fuel supply line and the fuel return line and the engine is disposed;
a first drum for recovering ammonia discharged from the fuel supply unit; and
A second drum for recovering ammonia discharged from the fuel valve train;
Ammonia treatment system of a marine engine, characterized in that in the fuel valve train, a double block and bleed valve for controlling ammonia supply is installed in the fuel supply line and the fuel return line, respectively.
제 4항에 있어서,
상기 연료공급부에서 상기 제1 드럼으로 연결되는 제1 벤트라인;
상기 제1 벤트라인에서 분기되어 상기 냉각라인의 압축기 상류로 연결되는 제1 벤트회수라인;
상기 제1 벤트라인에서 제1 벤트회수라인의 분기 지점에 마련되는 제1 삼방향 밸브; 및
상기 제1 벤트회수라인을 개폐하는 벤트퍼징 선택밸브:를 더 포함하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템.
According to claim 4,
a first vent line connected from the fuel supply unit to the first drum;
a first vent return line branched off from the first vent line and connected upstream of the compressor of the cooling line;
a first three-way valve provided at a branch point of a first vent return line from the first vent line; and
Ammonia treatment system of a marine engine further comprising: a vent purging selection valve for opening and closing the first vent return line.
제 5항에 있어서,
상기 연료밸브트레인에서 상기 연료공급라인에 마련된 이중차단밸브 사이에서 상기 제2 드럼으로 연결되는 제2 벤트라인;
상기 연료밸브트레인에서 상기 연료리턴라인에 마련된 이중차단밸브 사이에서 상기 제2 드럼으로 연결되는 제3 벤트라인; 및
상기 연료밸브트레인에서 상기 연료리턴라인의 이중차단밸브 상류에서 상기 제2 드럼으로 연결되는 제4 벤트라인:을 더 포함하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템.
According to claim 5,
a second vent line connected to the second drum between double shut-off valves provided in the fuel supply line in the fuel valve train;
a third vent line connected to the second drum between double shut-off valves provided in the fuel return line in the fuel valve train; and
Ammonia treatment system of a marine engine further comprising a fourth vent line connected to the second drum upstream of the double shutoff valve of the fuel return line in the fuel valve train.
제 6항에 있어서,
상기 제4 벤트라인에서 분기되어 상기 제1 벤트회수라인의 벤트퍼징 선택밸브 상류로 연결되는 제2 벤트회수라인;
상기 제4 벤트라인에서 제2 벤트회수라인의 분기 지점에 마련되는 제2 삼방향 밸브;
상기 제3 벤트라인에서 분기되어 상기 제1 벤트회수라인의 벤트퍼징 선택밸브 상류로 연결되는 제3 벤트회수라인; 및
상기 제3 벤트라인에서 제3 벤트회수라인의 분기 지점에 마련되는 제3 삼방향 밸브:를 더 포함하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템.
According to claim 6,
a second vent recovery line branched off from the fourth vent line and connected upstream of the vent purging selection valve of the first vent recovery line;
a second three-way valve provided at a branch point of a second vent return line from the fourth vent line;
a third vent recovery line branched off from the third vent line and connected upstream of the vent purging selection valve of the first vent recovery line; and
Ammonia treatment system of a marine engine further comprising: a third three-way valve provided at a branch point of the third vent recovery line from the third vent line.
제 7항에 있어서,
상기 엔진의 암모니아 연료 모드 중단 시, 상기 연료공급라인 및 연료리턴라인의 이중차단밸브를 닫고 상기 제2 및 제3 벤트라인을 통해 밸브 사이의 압력을 해소하고, 상기 제1 및 제4 벤트라인을 통해 상기 연료공급부 및 엔진에 남아있는 암모니아를 배출하되, 상기 벤트퍼징 선택밸브를 열어 연료 배관 및 연료공급부에서 배출된 암모니아를 상기 냉각라인으로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템.
According to claim 7,
When the ammonia fuel mode of the engine is stopped, the double shutoff valves of the fuel supply line and the fuel return line are closed, the pressure between the valves is relieved through the second and third vent lines, and the first and fourth vent lines are closed. Ammonia treatment system for a marine engine, characterized in that the ammonia remaining in the fuel supply unit and the engine can be discharged through the fuel supply unit and the ammonia discharged from the fuel supply unit by opening the vent purging selection valve to supply the ammonia discharged from the fuel pipe and the fuel supply unit to the cooling line.
제 8항에 있어서,
연료 배관 및 연료공급부에 남아있는 암모니아를 배출하여 벤팅이 완료되면 상기 벤트퍼징 선택밸브를 닫고 연료 배관 및 연료공급부에 질소를 공급하여 퍼징(purging)하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템.
According to claim 8,
Ammonia treatment system of a marine engine, characterized in that when venting is completed by discharging ammonia remaining in the fuel pipe and fuel supply unit, the vent purging selection valve is closed and nitrogen is supplied to the fuel pipe and fuel supply unit for purging.
제 4항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 드럼 및 제2 드럼의 내부에 물을 분사하여 암모니아수를 생성하고,
레벨 센서에 의해 상기 제1 드럼 및 제2 드럼 내부의 액체 유무를 감지하여 상기 엔진의 암모니아 연료 모드 재가동 여부를 판단할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템.
According to any one of claims 4 to 9,
Water is sprayed into the first drum and the second drum to generate ammonia water,
The ammonia treatment system of a marine engine, characterized in that it is possible to determine whether the engine is restarted in the ammonia fuel mode by detecting the presence or absence of liquid inside the first drum and the second drum by a level sensor.
암모니아를 공급받는 엔진이 마련된 선박에서 서비스탱크로부터 연료공급부를 거쳐 상기 엔진에서 요구하는 압력 및 온도로 암모니아를 공급하고,
상기 엔진에서 소비되지 않은 암모니아를 상기 연료공급부의 상류로 회수하면서,
상기 서비스탱크에서 발생하는 암모니아 가스를 냉매라인으로 배출하여 냉매로 순환시켜 상기 서비스탱크를 냉각하되, 상기 엔진의 연료 배관 및 연료공급부에서 배출되는 암모니아를 상기 냉각라인으로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 방법.
In a ship equipped with an engine receiving ammonia, supply ammonia at the pressure and temperature required by the engine through the fuel supply unit from the service tank,
While recovering ammonia not consumed in the engine upstream of the fuel supply unit,
Ammonia gas generated in the service tank is discharged to a refrigerant line and circulated as a refrigerant to cool the service tank, and the ammonia discharged from the fuel pipe and fuel supply unit of the engine can be supplied to the cooling line. How to treat ammonia in an engine.
제 11항에 있어서, 상기 냉각라인에는
암모니아 가스를 공급받아 압축하는 압축기;
상기 압축기에서 압축된 암모니아 가스를 냉각하여 액화하는 냉각장치; 및
상기 냉각장치에서 액화된 암모니아를 공급받아 팽창 냉각시키는 팽창장치:가 마련되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 방법.
The method of claim 11, wherein the cooling line
A compressor for receiving and compressing ammonia gas;
a cooling device that cools and liquefies the ammonia gas compressed by the compressor; and
Ammonia treatment method of a marine engine, characterized in that provided: an expansion device for receiving liquefied ammonia from the cooling device and expanding and cooling it.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101585782B1 (en) * 2014-08-11 2016-01-18 주식회사 포스코 Liquefied gas storage apparatus and method of liquefied gas supply
KR20200067710A (en) * 2018-12-04 2020-06-12 한국조선해양 주식회사 Tank Cooling System, Liquefaction System and Ship having the same
KR20210034156A (en) * 2019-09-19 2021-03-30 삼성중공업 주식회사 Reliquefaction system and pressure control system of storage tank of ship
KR20210104533A (en) * 2020-02-17 2021-08-25 한국조선해양 주식회사 Gas treatment system and ship having the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101585782B1 (en) * 2014-08-11 2016-01-18 주식회사 포스코 Liquefied gas storage apparatus and method of liquefied gas supply
KR20200067710A (en) * 2018-12-04 2020-06-12 한국조선해양 주식회사 Tank Cooling System, Liquefaction System and Ship having the same
KR20210034156A (en) * 2019-09-19 2021-03-30 삼성중공업 주식회사 Reliquefaction system and pressure control system of storage tank of ship
KR20210104533A (en) * 2020-02-17 2021-08-25 한국조선해양 주식회사 Gas treatment system and ship having the same

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