KR20230060560A - Boil-off Gas Treatment System And Method For Ship - Google Patents

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Abstract

A system and a method for treating boil-off gas of a ship are disclosed. The system for treating boil-off gas of a ship of the present invention comprises: a compressor that receives and compresses boil-off gas generated from liquefied gas stored in a storage tank of a ship; a cooling part that receives and cools the compressed gas compressed by the compressor; a separator for separating gas and liquid from the reliquefied gas cooled in the cooling part; a fuel supply line that supplies liquefied gas from the storage tank to a propulsion engine in the ship; a compression pump provided in the fuel supply line to compress the liquefied gas with the fuel supply pressure of the propulsion engine; and a liquid line that supplies the reliquefied gas separated in the separator to a front end of the compression pump of the fuel supply line, thereby capable of reliquefying more boil-off gas.

Description

선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법{Boil-off Gas Treatment System And Method For Ship}Boil-off Gas Treatment System And Method For Ship}

본 발명은 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선내 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)를 발전엔진의 연료로 공급하고 연료로 공급되지 않은 증발가스를 재액화하여 추진엔진으로 공급하거나 저장탱크로 회수하는 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a system and method for treating boil-off gas of a ship, and more particularly, to supply boil-off gas (BOG) generated from liquefied gas stored in an onboard storage tank as fuel for a power generation engine and to supply it as fuel. It relates to a system and method for treating boil-off gas of a ship that re-liquefies boil-off gas that has not been re-liquefied and supplied to a propulsion engine or recovered to a storage tank.

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. 또한, 액화천연가스를 비롯한 액화가스는 액화공정 중에 대기오염 물질을 제거하거나 줄일 수 있어, 연소 시 대기오염 물질 배출이 적은 친환경 연료로도 볼 수 있다. Recently, consumption of liquefied gas such as liquefied natural gas (LNG) is 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. In addition, 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.

액화천연가스는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -163℃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 whose main component is methane by cooling it to about -163 ° 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.

그러나 천연가스의 액화 온도는 상압 -162℃의 극저온이므로, 액화천연가스는 온도변화에 민감하여 쉽게 증발된다. 이로 인해 액화천연가스를 저장하는 저장탱크에는 단열처리를 하지만, 외부의 열이 저장탱크에 지속적으로 전달되므로 액화천연가스 수송과정에서 저장탱크 내에서는 지속적으로 액화천연가스가 자연 기화되면서 증발가스(Boil-Off Gas, BOG)가 발생한다.However, since the liquefaction temperature of natural gas is at a cryogenic temperature of -162° C., liquefied natural gas is sensitive to temperature changes and evaporates easily. For this reason, although the storage tank for storing liquefied natural gas is insulated, external heat is continuously transmitted to the storage tank. -Off Gas, BOG) occurs.

증발가스는 일종의 손실로서 수송효율에 있어서 중요한 문제이다. 또한, 저장탱크 내에 증발가스가 축적되면 탱크 내압이 과도하게 상승할 수 있어, 심하면 탱크가 파손될 위험도 있다. 따라서, 저장탱크 내에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위한 다양한 방법이 연구되는데, 최근에는 증발가스의 처리를 위해, 증발가스를 재액화하여 저장탱크로 복귀시키는 방법, 증발가스를 선박의 엔진 등 연료수요처의 에너지원으로 사용하는 방법 등이 사용되고 있다.Evaporation gas is a kind of loss and is an important problem in transportation efficiency. In addition, when boil-off gas is accumulated in the storage tank, the internal pressure of the tank may excessively rise, and in severe cases, there is a risk of damage to the tank. Therefore, various methods for treating the boil-off gas generated in the storage tank have been studied. Recently, for the treatment of boil-off gas, a method of re-liquefying the boil-off gas and returning it to the storage tank, a method of re-liquefying the boil-off gas and returning the boil-off gas to fuel such as a ship's engine A method of using it as an energy source for the demand side is being used.

증발가스를 재액화하기 위한 방법으로는, 별도의 냉매를 이용한 냉동 사이클을 구비하여 증발가스를 냉매와 열교환하여 재액화하는 방법, 별도의 냉매가 없이 증발가스 자체를 냉매로 하여 재액화하는 방법 등이 있다.As a method for re-liquefying the boil-off gas, a method of re-liquefying the boil-off gas by heat exchange with the refrigerant by providing a refrigeration cycle using a separate refrigerant, a method of re-liquefying the boil-off gas itself as a refrigerant without a separate refrigerant, etc. there is

한편, 일반적으로 선박에 사용되는 엔진 중 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 엔진으로 DFDE, X-DF 엔진, ME-GI 엔진 등의 가스연료엔진이 있다.Meanwhile, among engines generally used in ships, engines that can use natural gas as fuel include gas fuel engines such as DFDE, X-DF engines, and ME-GI engines.

DFDE은, 4행정으로 구성되며, 비교적 저압인 5.5 barg 정도의 압력을 가지는 천연가스를 연소공기 입구에 주입하여, 피스톤이 올라가면서 압축을 시키는 오토 사이클(Otto Cycle)을 채택하고 있다.DFDE is composed of 4 strokes, and adopts an Otto Cycle in which natural gas having a relatively low pressure of about 5.5 barg is injected into the combustion air inlet and compressed while the piston rises.

X-DF 엔진은, 2행정으로 구성되고, 15 barg 정도의 천연가스를 연료로 사용하며, 오토 사이클을 채택하고 있다.The X-DF engine is composed of two strokes, uses about 15 barg of natural gas as fuel, and adopts an Otto cycle.

ME-GI 엔진은, 2행정으로 구성되며, 300 barg 부근의 고압 천연가스를 피스톤의 상사점 부근에서 연소실에 직접 분사하는 디젤 사이클(Diesel Cycle)을 채택하고 있다.The ME-GI engine consists of two strokes and adopts a diesel cycle in which high-pressure natural gas of around 300 barg is directly injected into the combustion chamber near the top dead center of the piston.

본 출원인은 별도의 냉매 없이 증발가스 자체를 냉매로 사용하여 증발가스를 재액화시키는 방법으로, 압축기에 의해 압축시킨 증발가스를, 압축기에 의해 압축되기 전의 증발가스와 열교환시켜 냉각시킨 후 J-T 밸브 등에 의해 팽창시켜 증발가스의 일부를 재액화시키는 방법을 발명한 바 있고, 이와 같은 시스템을 일명 PRS(Partial Re-liquefaction System)라고 한다.The present applicant uses the boil-off gas itself as a refrigerant without a separate refrigerant to re-liquefy the boil-off gas. After cooling the boil-off gas compressed by the compressor by exchanging heat with the boil-off gas before being compressed by the compressor, A method of re-liquefying a part of the boil-off gas by expanding it has been invented, and such a system is called a PRS (Partial Re-liquefaction System).

저장탱크 내부의 액화가스의 양이 많아 증발가스의 발생량이 많은 경우, 선박이 정박하고 있거나 낮은 속도로 운항하여 엔진에서 사용되는 증발가스가 적은 경우 등, 재액화시켜야 할 증발가스의 양이 많은 경우, PRS만으로 요구되는 재액화량을 만족시키지 못할 수가 있어, 본 출원인은 증발가스를 더 많이 재액화시킬 수 있도록 PRS를 개량한 기술을 발명하였다. When the amount of boil-off gas is large due to the large amount of liquefied gas inside the storage tank, when the amount of boil-off gas to be re-liquefied is large, such as when the ship is anchored or operated at low speed and the boil-off gas used in the engine is small , PRS alone may not satisfy the required amount of re-liquefaction, so the present applicant invented a technique for improving PRS to re-liquefy more boil-off gas.

PRS의 개량 기술로, 증발가스 자체를 냉매로 사용한 냉매 사이클에 의해 증발가스를 추가로 냉각시킬 수 있도록 한 시스템을 일명 MRS(Methane Refrigeration System)라고 한다.As an improved technology of PRS, a system that enables additional cooling of boil-off gas by a refrigerant cycle using boil-off gas itself as a refrigerant is called Methane Refrigeration System (MRS).

재액화될 증발가스의 냉각에는 혼합 냉매나 질소 등 별도의 냉매를 사용할 수도 있다. A mixed refrigerant or a separate refrigerant such as nitrogen may be used to cool the boil-off gas to be re-liquefied.

한편, 증발가스를 연료로 사용할 수 있는 엔진이 마련된 선박에서는 증발가스의 재액화에 엔진으로의 연료 공급을 위한 압축기를 활용할 수 있다. On the other hand, in a ship equipped with an engine capable of using boil-off gas as fuel, a compressor for supplying fuel to the engine can be used to re-liquefy the boil-off gas.

도 1에는 LNG에서 발생하는 증발가스 및 액화가스를 연료로 공급받는 추진엔진 및 발전엔진(E1, E2)이 마련된 선박에서 연료 공급용 압축기(10)를 통해 압축된 증발가스를 발전엔진(E2) 연료로 공급하고, 연료로 공급되지 않은 압축가스를 열교환기 등을 포함한 재액화부(20)를 거쳐 재액화하여 저장탱크로 회수하는 증발가스 처리 시스템을 개략적으로 도시하였다. 1, in a ship equipped with a propulsion engine and power generation engines E1 and E2 receiving boil-off gas and liquefied gas generated from LNG as fuel, the boil-off gas compressed through the fuel supply compressor 10 is supplied to the power generation engine E2 A boil-off gas treatment system for supplying fuel and re-liquefying compressed gas not supplied as fuel through a re-liquefying unit 20 including a heat exchanger and recovering it to a storage tank is schematically illustrated.

이와 같이 추진엔진의 연료로는 저장탱크의 액화가스를 펌프에 의해 저장탱크로부터 이송하고, 고압펌프로 압축한 후 기화기를 거쳐 엔진의 연료 공급 조건에 맞추어 공급할 수 있다. In this way, as fuel for the propulsion engine, liquefied gas in the storage tank may be transferred from the storage tank by a pump, compressed with a high-pressure pump, and then supplied through a carburetor according to fuel supply conditions of the engine.

본 발명은 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 처리하면서 추진엔진 및 발전엔진으로 원활하게 연료를 공급하고, 효율적인 시스템 운용을 통해 운전비용을 절감할 수 있는 방안을 제안하고자 한다. The present invention intends to propose a method for smoothly supplying fuel to a propulsion engine and a power generation engine while processing boil-off gas generated from a storage tank and reducing operating costs through efficient system operation.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 압축하는 압축기;According to one aspect of the present invention for solving the above problems, a compressor for receiving and compressing the boil-off gas generated from the liquefied gas stored in the storage tank of the ship;

상기 압축기에서 압축된 압축가스를 공급받아 냉각하는 냉각부; a cooling unit receiving and cooling the compressed gas compressed by the compressor;

상기 냉각부에서 냉각된 재액화가스를 기액분리하는 세퍼레이터; a separator for gas-liquid separation of the re-liquefied gas cooled in the cooling unit;

상기 저장탱크로부터 선내 추진엔진으로 액화가스가 공급되는 연료공급라인; A fuel supply line through which liquefied gas is supplied from the storage tank to the inboard propulsion engine;

상기 연료공급라인에 마련되어 상기 추진엔진의 연료공급압력으로 액화가스를 압축하는 압축펌프; 및a compression pump provided in the fuel supply line to compress liquefied gas with fuel supply pressure of the propulsion engine; and

상기 세퍼레이터에서 분리된 재액화가스를 상기 연료공급라인의 압축펌프 전단으로 공급하는 리퀴드라인:을 포함하는 선박의 증발가스 처리 시스템이 제공된다. There is provided a boil-off gas treatment system of a ship including a liquid line for supplying the re-liquefied gas separated in the separator to the front end of the compression pump of the fuel supply line.

바람직하게는, 상기 냉각부와 세퍼레이터 사이에 마련되어 상기 세퍼레이터로 도입될 재액화가스의 압력을 조절하는 제1 컨트롤밸브; 상기 리퀴드라인에 마련되는 제2 컨트롤밸브; 상기 제2 컨트롤밸브의 하류에서 상기 리퀴드라인으로부터 분기되어 상기 저장탱크로 연결되는 회수라인; 상기 회수라인에 마련되는 제4 컨트롤밸브; 및 상기 리퀴드라인에서 상기 회수라인의 분기지점 하류에 마련되는 차단밸브:를 더 포함할 수 있다. Preferably, a first control valve provided between the cooling unit and the separator to adjust the pressure of the re-liquefied gas to be introduced into the separator; a second control valve provided in the liquid line; a recovery line branched off from the liquid line downstream of the second control valve and connected to the storage tank; a fourth control valve provided in the recovery line; and a shut-off valve provided downstream of the branching point of the recovery line in the liquid line.

상기 연료공급라인에 마련되어 상기 압축펌프 전단의 압력을 감지하는 압력센서; 및 상기 연료공급라인에 마련되어 상기 압축펌프 전단의 온도를 감지하는 온도센서:를 더 포함할 수 있다. a pressure sensor provided in the fuel supply line to sense the pressure at the front end of the compression pump; and a temperature sensor provided in the fuel supply line and sensing a temperature at a front end of the compression pump.

상기 압력센서에서 감지된 압력이 설정값보다 높으면 상기 제4 컨트롤밸브를 열어 세퍼레이터에서 분리된 재액화가스 일부를 상기 회수라인을 통해 저장탱크로 보내어 압축펌프 전단 압력을 낮출 수 있다. When the pressure detected by the pressure sensor is higher than the set value, the fourth control valve may be opened to send a part of the re-liquefied gas separated from the separator to the storage tank through the recovery line to lower the pressure at the front end of the compression pump.

상기 저장탱크에 마련되어 상기 연료공급라인으로 액화가스를 이송하는 이송펌프:를 더 포함하고, 상기 세퍼레이터로부터 리퀴드라인을 통해 연료공급라인으로 공급되는 재액화가스의 양이 상기 추진엔진의 연료 요구량보다 적은 경우, 부족한 양만큼 상기 이송펌프를 통해 상기 저장탱크로부터 상기 압축펌프로 액화가스를 공급할 수 있다. Further comprising a transfer pump provided in the storage tank and transferring liquefied gas to the fuel supply line, wherein the amount of re-liquefied gas supplied from the separator to the fuel supply line through the liquid line is smaller than the fuel demand of the propulsion engine. In this case, it is possible to supply liquefied gas from the storage tank to the compression pump through the transfer pump by an insufficient amount.

바람직하게는, 상기 압축기에서 압축된 압축가스를 상기 냉각부를 우회하여 상기 세퍼레이터로 공급하는 냉각부우회라인; 및 상기 냉각부우회라인에 마련되는 제5 컨트롤밸브:를 더 포함하고, 상기 압력센서 및 온도센서에서 상기 압축펌프 전단의 액화가스 압력 및 온도를 감지하여 과냉각 상태로 인해 상기 압축펌프 전단의 유효흡입양정(NPSH)을 만족하지 못하는 경우, 상기 제5 컨트롤밸브를 열어 상기 압축기로부터 상기 냉각부를 우회하여 압축가스를 상기 세퍼레이터에 주입하여 상기 세퍼레이터에서 분리되는 액화가스의 압력을 높일 수 있다. Preferably, a cooling unit bypass line supplying the compressed gas compressed in the compressor to the separator by bypassing the cooling unit; and a fifth control valve provided in the cooling unit bypass line, wherein the pressure sensor and the temperature sensor sense the pressure and temperature of the liquefied gas at the front end of the compression pump to obtain effective suction at the front end of the compression pump due to a supercooled state. When the head (NPSH) is not satisfied, the pressure of the liquefied gas separated from the separator may be increased by opening the fifth control valve, bypassing the cooling part from the compressor, and injecting compressed gas into the separator.

바람직하게는, 상기 제1 컨트롤밸브 전단에서 상기 리퀴드라인의 제2 컨트롤밸브 후단으로 연결되는 세퍼레이터우회라인; 및 상기 세퍼레이터우회라인에 마련되는 제6 컨트롤밸브:를 더 포함할 수 있다.Preferably, a separator bypass line connected from the front end of the first control valve to the rear end of the second control valve of the liquid line; and a sixth control valve provided in the separator bypass line.

바람직하게는, 상기 압력센서 및 온도센서에서 액화가스의 압력 및 온도를 감지하여 상기 압축펌프의 유효흡입양정을 만족할 정도로 재액화가스의 과냉각 상태가 안정적으로 유지되는 경우, 상기 제1 컨트롤밸브를 닫고 제6 컨트롤밸브를 열어 상기 냉각부로부터 상기 세퍼레이터를 우회하여 재액화가스를 상기 압축펌프로 공급할 수 있다. Preferably, when the pressure and temperature of the liquefied gas are sensed by the pressure sensor and the temperature sensor and the supercooled state of the re-liquefied gas is stably maintained enough to satisfy the effective suction head of the compression pump, the first control valve is closed and A sixth control valve may be opened to supply re-liquefied gas from the cooling unit to the compression pump by bypassing the separator.

바람직하게는, 상기 저장탱크로부터 상기 냉각부를 거쳐 상기 압축기로 연결되는 가스공급라인; 상기 세퍼레이터로부터 분리된 기체를 상기 가스공급라인으로 공급하는 플래시가스라인; 및 상기 플래시가스라인에 마련되는 제3 컨트롤밸브:를 더 포함하고, 상기 가스공급라인은 선내 발전엔진으로 연결되며, 상기 압축기는 상기 발전엔진의 연료공급압력으로 증발가스를 압축할 수 있다. Preferably, a gas supply line connected from the storage tank to the compressor via the cooling unit; a flash gas line supplying the separated gas from the separator to the gas supply line; and a third control valve provided in the flash gas line, wherein the gas supply line is connected to an onboard power generation engine, and the compressor can compress boil-off gas with fuel supply pressure of the power generation engine.

바람직하게는, 상기 저장탱크로부터 상기 냉각부를 우회하여 상기 압축기로 연결되는 우회라인; 및 상기 우회라인에 마련되며 증발가스를 가열하는 예열기:를 더 포함할 수 있다. Preferably, a bypass line connected to the compressor by bypassing the cooling unit from the storage tank; and a preheater provided in the bypass line and heating the boil-off gas.

바람직하게는, 상기 압축기의 후단에서 상기 냉각부를 거쳐 상기 세퍼레이터로 연결되는 재액화라인:을 더 포함하고, 상기 냉각부에서는 냉매순환라인을 순환하는 냉매와 열교환으로 상기 압축가스를 냉각하여 재액화할 수 있다. Preferably, a re-liquefaction line is connected from the rear end of the compressor to the separator via the cooling unit, and the cooling unit cools and re-liquefies the compressed gas by heat exchange with the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line. can

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박의 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 압축기로 압축하고 냉각부를 거쳐 냉각시킨 재액화가스를 세퍼레이터에서 기액분리하여, According to another aspect of the present invention, the boil-off gas generated from the liquefied gas stored in the storage tank of the ship is compressed with a compressor, and the re-liquefied gas cooled through the cooling unit is gas-liquid separated in the separator,

세퍼레이터에서 분리된 재액화가스를 선내 추진엔진으로 액화가스가 공급되는 연료공급라인의 압축펌프 전단으로 공급하여 추진엔진으로 공급하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 방법이 제공된다. There is provided a method for treating boil-off gas of a ship, characterized in that the re-liquefied gas separated from the separator is supplied to the propulsion engine by supplying the re-liquefied gas to the front end of the compression pump of the fuel supply line through which the liquefied gas is supplied to the ship's propulsion engine.

바람직하게는, 상기 압축펌프 전단의 압력을 감지하여 감지된 압력이 설정값보다 높으면 세퍼레이터에서 분리된 재액화가스 일부를 상기 저장탱크로 보내어 압축펌프 전단 압력을 낮추고, 상기 세퍼레이터로부터 연료공급라인으로 공급되는 재액화가스의 양이 상기 추진엔진의 연료 요구량보다 적은 경우, 부족한 양만큼 상기 저장탱크로부터 액화가스를 펌핑하여 상기 압축펌프로 공급할 수 있다. Preferably, the pressure at the front end of the compression pump is sensed and when the detected pressure is higher than a set value, a part of the re-liquefied gas separated from the separator is sent to the storage tank to lower the pressure at the front end of the compression pump and supplied from the separator to the fuel supply line. When the amount of re-liquefied gas is less than the fuel demand of the propulsion engine, the insufficient amount of liquefied gas may be pumped from the storage tank and supplied to the compression pump.

바람직하게는, 상기 압축펌프 전단의 액화가스 압력 및 온도를 감지하여 과냉각 상태로 인해 상기 압축펌프 전단의 유효흡입양정(NPSH)을 만족하지 못하는 경우, 상기 압축기로부터 상기 냉각부를 우회하여 압축가스를 상기 세퍼레이터에 주입하여 상기 세퍼레이터에서 분리되는 액화가스의 압력을 높일 수 있다. Preferably, when the pressure and temperature of the liquefied gas at the front of the compression pump are detected and the effective suction head (NPSH) at the front of the compression pump is not satisfied due to the supercooled state, the compressed gas is bypassed from the compressor to the cooling unit The pressure of the liquefied gas separated from the separator may be increased by injecting into the separator.

바람직하게는, 상기 압축펌프 전단의 액화가스 압력 및 온도를 감지하여 상기 압축펌프의 유효흡입양정을 만족할 정도로 재액화가스의 과냉각 상태가 안정적으로 유지되는 경우, 상기 냉각부로부터 상기 세퍼레이터를 우회하여 재액화가스를 바로 상기 압축펌프로 공급할 수 있다.Preferably, when the supercooled state of the re-liquefied gas is stably maintained enough to satisfy the effective suction head of the compression pump by detecting the pressure and temperature of the liquefied gas at the front end of the compression pump, the separator is bypassed from the cooling unit to Liquefied gas can be directly supplied to the compression pump.

바람직하게는 상기 압축기는 선내 발전엔진의 연료공급압력으로 증발가스를 압축하며, 상기 냉각부에서는 상기 저장탱크로부터 압축기로 공급될 미압축 증발가스 및 냉매순환라인을 순환하는 냉매와 열교환으로, 압축기에서 압축된 가스를 냉각하여 재액화할 수 있다. Preferably, the compressor compresses the boil-off gas with the fuel supply pressure of the onboard power generation engine, and in the cooling unit, the uncompressed boil-off gas to be supplied from the storage tank to the compressor and the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line exchange heat with the compressor. The compressed gas can be cooled and re-liquefied.

본 발명에서는 증발가스를 재액화하여 이를 바로 추진엔진의 압축펌프 전단으로 보내 추진엔진 연료로 공급할 수 있도록 함으로써, 연료 공급을 위한 배관 길이를 단축할 수 있고, 저장탱크에 마련된 이송펌프의 추가 가동을 줄여 전기 에너지 소모를 절감할 수 있다. In the present invention, the boil-off gas is re-liquefied and sent directly to the front end of the compression pump of the propulsion engine so that it can be supplied as fuel to the propulsion engine, thereby shortening the length of the pipe for supplying fuel and preventing the additional operation of the transfer pump provided in the storage tank. It can reduce electrical energy consumption.

그에 따라 기존에는 추진엔진의 연료공급에 앞서 저장탱크에서 압축펌프 전단까지 모두 쿨다운을 필요로 하였으나, 연료 공급 경로를 단축함으로써 세퍼레이터로부터 압축펌프 사이만 쿨다운할 수 있어 배관 쿨다운으로 인한 BOG 추가 발생을 줄일 수 있다. Accordingly, in the past, cool-down was required from the storage tank to the front end of the compression pump prior to fuel supply to the propulsion engine. occurrence can be reduced.

또한, 냉각부를 우회하여 압축가스를 세퍼레이터로 도입시킬 수 있는 냉각부우회라인과 컨트롤밸브를 구성함으로써, 과냉각된 재액화가스에 의한 세퍼레이터 압력 저하로 세퍼레이터로부터 재액화가스 배출이 원활하게 이루어지지 못하는 문제를 해결하고, 압축펌프 전단의 유효흡입양정을 충족하여 캐비테이션(Cavitation)을 방지하고 장치 손상을 방지할 수 있다.In addition, by configuring a cooling unit bypass line and a control valve that can bypass the cooling unit and introduce the compressed gas into the separator, the re-liquefied gas is not smoothly discharged from the separator due to the decrease in separator pressure due to the supercooled re-liquefied gas. It is possible to prevent cavitation and prevent damage to the device by solving and meeting the effective suction head of the front end of the compression pump.

도 1은 종래의 증발가스 처리 시스템의 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 처리 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 3 내지 5는 선박 운전 상태에 따라 도 2에 도시된 실시예 시스템을 운용하는 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
1 schematically shows an example of a conventional boil-off gas treatment system.
2 schematically illustrates a boil-off gas treatment system according to an embodiment of the present invention.
3 to 5 schematically illustrate a method of operating the system of the embodiment shown in FIG. 2 according to ship operating conditions.

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, 액화가스 및 액화가스에서 발생하는 증발가스를 추진용 또는 발전용 엔진의 연료로 사용할 수 있는 엔진이 설치되거나 액화가스 또는 증발가스를 선내 기관의 연료로 사용하는 모든 종류의 선박으로, 대표적으로 LNG 운반선(LNG Carrier), 액체수소 운반선, LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading), LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit)와 같이 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물도 포함될 수 있다. Hereinafter, in the ship of the present invention, all types of engines that can use liquefied gas and boil-off gas generated from liquefied gas as fuel for engines for propulsion or power generation are installed or use liquefied gas or boil-off gas as fuel for inboard engines. of ships, typically LNG carriers, liquid hydrogen carriers, ships with self-propelled capabilities such as LNG RVs (Regasification Vessel), LNG FPSOs (Floating Production Storage Offloading), LNG FSRUs (Floating Storage Regasification Units) ) may also include offshore structures that do not have propulsion capability but are floating on the sea.

또한, 본 발명에서 액화가스는, 가스를 저온으로 액화시켜 수송할 수 있고, 저장된 상태에서 증발가스가 발생하며 엔진 등의 연료로 사용될 수 있는 모든 종류의 액화가스를 포함할 수 있다. 이러한 액화가스는 예를 들어 LNG(Liquefied Natural Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같은 액화석유화학가스일 수 있다. 다만, 후술하는 실시예에서는 대표적인 액화가스 중 하나인 LNG가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.In addition, in the present invention, the liquefied gas can include all types of liquefied gas that can be transported by liquefying the gas at a low temperature, generate boil-off gas in a stored state, and can be used as a fuel for engines and the like. These liquefied gases are, for example, liquefied petrochemicals such as LNG (Liquefied Natural Gas), LEG (Liquefied Ethane Gas), LPG (Liquefied Petroleum Gas), liquefied ethylene gas, and liquefied propylene gas. may be gas. However, in an embodiment to be described later, an example in which LNG, which is one of representative liquefied gases, is applied will be described.

한편, 본 실시예들의 각 라인을 흐르는 유체는, 시스템의 운용 조건에 따라, 액체 상태, 기액 혼합 상태, 기체 상태, 초임계유체 상태 중 어느 하나의 상태일 수 있다.Meanwhile, the fluid flowing through each line of the present embodiments may be in any one of a liquid state, a gas-liquid mixture state, a gas state, and a supercritical fluid state according to operating conditions of the system.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 처리 시스템을 개략적으로 도시한 것이고, 도 3 내지 5에는 선박 운전 상태에 따라 본 실시예 시스템을 운용하는 방법을 개략적으로 도시하였다. FIG. 2 schematically shows a boil-off gas treatment system according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 to 5 schematically show a method of operating the system according to a ship operating state.

도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예의 시스템은, 선박에 마련되어 액화가스가 저장된 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위한 것으로, 저장탱크(T)에서 발생하는 증발가스를 공급받아 압축하는 압축기(100A, 100B), 압축기에서 압축된 증발가스의 전부 또는 일부를 공급받아 냉각하는 냉각부(200)를 포함한다. As shown in FIG. 2, the system of this embodiment is provided on the ship to process boil-off gas generated from the storage tank in which liquefied gas is stored, and a compressor for receiving and compressing boil-off gas generated from the storage tank T ( 100A, 100B), and a cooling unit 200 that receives and cools all or part of the boil-off gas compressed by the compressor.

압축기(100A, 100B)는 증발가스를 압축하는데, 예를 들어 선박의 발전엔진의 연료공급압력으로 증발가스를 압축할 수 있다. 압축기에서 발전엔진의 연료공급압력으로 증발가스를 압축하여 발전엔진(E2)의 연료를 공급하고, 연료 공급 후 남은 잔여 증발가스를 재액화라인으로 보내 재액화시킬 수 있다. 압축기는 예를 들어 DF GE 엔진이 마련된 경우라면 5 내지 10 bara로 증발가스를 압축할 수 있다. Compressors (100A, 100B) to compress the boil-off gas, for example, can compress the boil-off gas to the fuel supply pressure of the power generation engine of the ship. The compressor compresses the boil-off gas with the fuel supply pressure of the power generation engine to supply fuel to the power generation engine E2, and sends the remaining boil-off gas to the re-liquefaction line to be re-liquefied. The compressor can compress the boil-off gas to 5 to 10 bara, for example, if a DF GE engine is provided.

선박 규정상 엔진으로 연료를 공급하는 압축기는, 비상 상황을 대비하여 리던던시(Redundancy) 설계를 하여야 하는데, 리던던시 설계란, 어느 한 대를 고장, 유지보수 등의 이유로 사용할 수 없을 때 다른 한 대를 대신 사용할 수 있도록 설계하는 것을 의미한다. 이를 위해 압축기는 주압축기(100A)와 리던던시 압축기(100B)를 포함하여 구성되고, Normal operation에서는 주압축기, 즉 한 대의 압축기를 운전하여 그로부터 발전엔진의 연료를 공급하고 압축가스 잔량은 재액화 라인(RL)을 통해 재액화시킬 수 있다. According to ship regulations, a compressor that supplies fuel with an engine must be designed for redundancy in case of an emergency. This means that it is designed to be usable. To this end, the compressor is composed of a main compressor (100A) and a redundancy compressor (100B), and in normal operation, the main compressor, that is, one compressor is operated to supply fuel to the power generation engine from it, and the remaining amount of compressed gas is supplied to the re-liquefaction line ( RL) to re-liquefy.

추진엔진으로의 연료공급은 저장탱크(T)에 마련된 이송펌프(P)로부터 액화가스를 펌핑하여, 연료공급라인(FSL)을 따라 추진엔진의 연료공급압력으로 가압하는 압축펌프(400A, 400B) 및 가압된 액화가스를 연료공급온도에 따라 가열하는 기화기(500)를 거쳐 추진엔진으로 공급할 수 있다. Fuel supply to the propulsion engine is a compression pump (400A, 400B) that pumps liquefied gas from the transfer pump (P) provided in the storage tank (T) and pressurizes it to the fuel supply pressure of the propulsion engine along the fuel supply line (FSL) And it can be supplied to the propulsion engine through the vaporizer 500 for heating the pressurized liquefied gas according to the fuel supply temperature.

연료공급라인에는 압축펌프 전단의 압력과 온도를 감지하는 압력센서(PT)와 온도센서(TT1)가 마련된다. A pressure sensor (PT) and a temperature sensor (TT1) are provided in the fuel supply line to detect pressure and temperature at the front end of the compression pump.

기화기의 하류에서 연료공급라인으로부터 발전엔진으로 연결되는 액화가스분기라인을 분기하여, 액화가스의 압력 및 온도를 조절하여 발전엔진(E2)으로 공급할 수도 있다. A liquefied gas branch line connected to the power generation engine from the fuel supply line downstream of the vaporizer may be branched, and the pressure and temperature of the liquefied gas may be adjusted and supplied to the power generation engine E2.

압축기(100A, 100B)에서 압축된 후 재액화라인(RL)으로 공급된 압축가스는 냉각부(200)를 거쳐 냉각된다. 냉각부는 압축기에서 압축된 압축가스와, 압축기로 도입될 미압축 증발가스 및 냉매와 열교환으로 냉각하는 열교환기를 포함할 수 있다. 이를 위해 저장탱크(T)로부터 냉각부를 거쳐 압축기(100A, 100B)로 가스공급라인(GL)이 연결되고, 압축기의 후단에서 증발가스의 재액화를 위해 냉각부로 연결되는 재액화라인(RL)이 마련된다. 또한, 저장탱크로부터 냉각부를 우회하여 압축기로 증발가스를 공급할 수 있는 우회라인(BL)이 연결되고, 우회라인에는 증발가스를 가열하는 예열기(250)가 마련된다. 재액화시스템을 가동하지 않는 때에나 재액화시스템의 가동 초기 등에는 저장탱크로부터의 증발가스를 냉각부의 열교환기를 거치지않고 우회라인을 통해 바로 압축기로 공급할 수 있다. The compressed gas supplied to the reliquefaction line RL after being compressed by the compressors 100A and 100B is cooled through the cooling unit 200 . The cooling unit may include a heat exchanger that cools the compressed gas compressed by the compressor, the uncompressed boil-off gas to be introduced into the compressor, and the refrigerant through heat exchange. To this end, a gas supply line (GL) is connected from the storage tank (T) to the compressor (100A, 100B) via the cooling unit, and a re-liquefaction line (RL) connected to the cooling unit for re-liquefaction of boil-off gas at the rear end of the compressor. provided In addition, a bypass line (BL) capable of supplying evaporation gas from the storage tank to the compressor by bypassing the cooling unit is connected, and a preheater 250 for heating the evaporation gas is provided in the bypass line. When the re-liquefaction system is not in operation or at the beginning of operation of the re-liquefaction system, the boil-off gas from the storage tank can be directly supplied to the compressor through the bypass line without passing through the heat exchanger of the cooling unit.

냉각부의 열교환기에는 냉매순환라인(미도시)을 순환하는 냉매가 냉열 공급을 위해 공급될 수 있고, 이와 같이 냉매순환라인을 순환하며 열교환기로 공급되는 냉매로는 예를 들어 질소(N2)가 이용될 수 있다.In the heat exchanger of the cooling unit, a refrigerant circulating through a refrigerant circulation line (not shown) may be supplied to supply cold heat. As such, the refrigerant circulating through the refrigerant circulation line and supplied to the heat exchanger is, for example, nitrogen (N 2 ). can be used

본 실시예 시스템에는, 냉각부에서 냉각된 재액화가스를 기액분리하는 세퍼레이터(300)와, 세퍼레이터에서 분리된 재액화가스를 연료공급라인의 압축펌프(400A, 400B) 전단으로 공급하는 리퀴드라인(LL)이 마련된다. In the system of this embodiment, a separator 300 for gas-liquid separation of the re-liquefied gas cooled in the cooling unit, and a liquid line for supplying the re-liquefied gas separated from the separator to the front end of the compression pumps 400A and 400B of the fuel supply line ( LL) is provided.

냉각부와 세퍼레이터 사이에는 세퍼레이터로 도입될 재액화가스의 압력을 조절하는 제1 컨트롤밸브(CV1)가 마련되며, 리퀴드라인에는 제2 컨트롤밸브(CV2)가 각각 마련된다. A first control valve (CV1) for adjusting the pressure of the re-liquefied gas to be introduced into the separator is provided between the cooling unit and the separator, and a second control valve (CV2) is provided in the liquid line, respectively.

세퍼레이터(300)로부터 분리된 기체는 플래시가스라인(FL)을 통해 가스공급라인(GL)으로 공급되어, 저장탱크로부터의 미압축 증발가스 흐름에 합류된다. 플래시가스라인에는 제3 컨트롤밸브(CV3)가 마련된다. The gas separated from the separator 300 is supplied to the gas supply line GL through the flash gas line FL, and joins the flow of uncompressed boil-off gas from the storage tank. A third control valve (CV3) is provided in the flash gas line.

한편, 제2 컨트롤밸브(CV2)의 하류에서 리퀴드라인(LL)은 두 흐름으로 분기되어 한 흐름은 연료공급라인의 압축펌프 전단으로 연결되며(LLa), 다른 한 흐름은 리퀴드라인으로부터 분기되어 저장탱크로 연결된다(LLb). 이처럼 리퀴드라인에서 분기되어 저장탱크로 연결되는 회수라인(LLb)에는 제4 컨트롤밸브(CV4)가 마련되고, 리퀴드라인에서 회수라인의 분기지점 하류에는 차단밸브(IV)가 마련된다. On the other hand, at the downstream of the second control valve (CV2), the liquid line (LL) is branched into two flows, one flow is connected to the front end of the compression pump of the fuel supply line (LLa), and the other flow is branched from the liquid line and stored It is connected to the tank (LLb). As such, a fourth control valve CV4 is provided in the recovery line LLb branched from the liquid line and connected to the storage tank, and a shut-off valve IV is provided downstream of the branching point of the recovery line from the liquid line.

압축기에서 압축된 압축가스가 냉각부를 우회하여 세퍼레이터로 공급되는 냉각부우회라인(CBL)이 마련되고, 냉각부우회라인에는 냉각부우회라인을 개폐하는 제5 컨트롤밸브(CV5)가 마련된다. 냉각부를 거쳐 세퍼레이터로 도입되는 재액화가스가 과냉각되는 경우 세퍼레이터 압력이 낮아지고, 그로 인해 세퍼레이터에서 분리된 재액화가스가 원활하게 리퀴드라인 또는 회수라인으로 배출되지 않거나, 과냉각된 재액화가스의 공급으로 압축펌프 전단의 유효흡입양정을 만족하지 못할 수 있다. 본 실시예 시스템에는 이와 같이 재액화가스의 과냉각 시 압축기(100A, 100B)에서 압축된 압축가스 일부가 냉각부(200)를 우회하여 바로 세퍼레이터(300)로 도입될 수 있도록 냉각부우회라인(CBL)을 구성하였다. A cooling unit bypass line (CBL) is provided in which compressed gas compressed by the compressor bypasses the cooling unit and is supplied to the separator, and a fifth control valve (CV5) for opening and closing the cooling unit bypass line is provided in the cooling unit bypass line. When the re-liquefied gas introduced into the separator through the cooling unit is supercooled, the separator pressure is lowered, and as a result, the re-liquefied gas separated from the separator is not smoothly discharged to the liquid line or recovery line, or the supply of the super-cooled re-liquefied gas The effective suction head of the front end of the compression pump may not be satisfied. In the system of this embodiment, when the re-liquefied gas is supercooled, a part of the compressed gas compressed in the compressors 100A and 100B bypasses the cooling unit 200 and is directly introduced into the separator 300. A cooling unit bypass line (CBL) ) was formed.

또한, 본 실시예 시스템은 제1 컨트롤밸브(CV1) 전단에서 리퀴드라인(LL)의 제2 컨트롤밸브(CV2) 후단으로 연결되는 세퍼레이터우회라인(SBL)과, 세퍼레이터우회라인에 마련되는 제6 컨트롤밸브(CV6)를 포함한다. 냉각부를 거친 재액화가스가 압축펌프의 유효흡입양정을 만족하면서 안정적으로 과냉각 상태를 유지하는 경우, 냉각부(200)로부터 세퍼레이터를 거치지 않고 바로 연료공급라인(FSL)의 압축펌프(400A, 400B) 전단으로 재액화가스를 공급할 수 있도록 세퍼레이터우회라인(SBL)을 구성하였다. In addition, the system of this embodiment has a separator bypass line (SBL) connected from the front end of the first control valve (CV1) to the rear end of the second control valve (CV2) of the liquid line (LL), and a sixth control provided on the separator bypass line. Includes valve CV6. When the re-liquefied gas passing through the cooling unit satisfies the effective suction head of the compression pump and stably maintains a supercooled state, the compression pumps (400A, 400B) of the fuel supply line (FSL) directly from the cooling unit 200 without passing through the separator A separator bypass line (SBL) was constructed to supply re-liquefied gas to the front end.

다음에서 도 3 내지 5를 참조하여 선박 운전 상태에 따른 본 실시예 시스템의 운전 방법을 개략적으로 살펴본다. Next, with reference to FIGS. 3 to 5, the operation method of the system according to the present embodiment according to the ship operation state will be schematically reviewed.

먼저, 도 3 및 4는 선박의 운항으로 추진엔진 및 발전엔진을 운전하는 때의 본 실시예 운전 방법에 관한 것이다. First, FIGS. 3 and 4 relate to the driving method of the present embodiment when the propulsion engine and the power generation engine are operated by ship navigation.

도 3에 도시된 바와 같이, 저장탱크(T)의 증발가스는 가스공급라인(GL)을 통해 냉각부(200)의 열교환기를 거쳐 압축기(100A)에서 압축되어 발전엔진(E2)으로 공급되고, 발전엔진으로 공급되지 않은 압축가스는 재액화라인(RL)을 따라 냉각부(200)의 열교환기를 거쳐 재액화된 후 제1 컨트롤밸브(CV1)를 통과하여 세퍼레이터(300)에 도입된다. 세퍼레이터에서 분리된 Liquid 상태의 재액화가스는 리퀴드라인(LL)을 통해 제2 컨트롤밸브(CV2)와 차단밸브(IV)를 통과하여 연료공급라인(FSL)의 압축펌프(400A) 전단으로 공급된다. As shown in FIG. 3, the boil-off gas of the storage tank T is compressed in the compressor 100A through the heat exchanger of the cooling unit 200 through the gas supply line GL and supplied to the power generation engine E2, The compressed gas not supplied to the power generation engine is re-liquefied through the heat exchanger of the cooling unit 200 along the re-liquefying line RL, and then introduced into the separator 300 through the first control valve CV1. The re-liquefied gas separated from the separator passes through the second control valve (CV2) and the shutoff valve (IV) through the liquid line (LL) and is supplied to the front end of the compression pump (400A) of the fuel supply line (FSL). .

추진엔진의 연료 요구량 보다 재액량이 많으면 압축펌프 전단 압력이 올라가게 되는데, 이 경우 제4 컨트롤밸브(CV4)를 열어 재액화가스 일부를 저장탱크(T)로 회수하여 압축펌프 전단 압력을 낮추고 적정 범위로 유지할 수 있다. 압력센서(PT)에서 압축펌프(400A) 전단 압력을 감지하고 이를 설정값과 비교하여 설정값보다 높으면 제4 컨트롤밸브(CV4)를 열어 세퍼레이터에서 분리된 재액화가스 일부를 회수라인(LLb)을 통해 저장탱크(T)로 보내 압축펌프 전단 압력을 낮추도록 제어한다. If the re-liquid amount is greater than the fuel demand of the propulsion engine, the pressure at the front end of the compression pump rises. can be maintained as The pressure sensor (PT) detects the pressure at the front end of the compression pump (400A) and compares it with the set value. It is sent to the storage tank (T) through and controlled to lower the front pressure of the compression pump.

반대로, 추진엔진의 연료 요구량보다 세퍼레이터로부터 리퀴드라인을 통해 연료공급라인으로 공급되는 재액화가스의 양이 적으면, 부족한 양만큼 이송펌프(P)를 통해 저장탱크(T)로부터 액화가스를 펌핑하여 압축펌프(400A)로 보충 공급한다. Conversely, if the amount of re-liquefied gas supplied from the separator to the fuel supply line through the liquid line is less than the fuel demand of the propulsion engine, pumping the liquefied gas from the storage tank (T) through the transfer pump (P) as much as the insufficient amount Supplement is supplied by the compression pump (400A).

압력센서(PT) 및 온도센서(TT1)에서 압축펌프 전단의 액화가스 압력 및 온도를 감지하면서, 재액화가스의 과냉각(Subcooling) 상태로 인해 세퍼레이터 압력이 낮아지고, 그로 인해 압축펌프 전단의 유효흡입양정(NPSH)을 만족하지 못하는 경우, 냉각부우회라인(CBL)의 제5 컨트롤밸브(CV5)를 열어 압축기(100A)로부터 압축가스 일부를 냉각부(200)를 우회하여 세퍼레이터(300)에 주입하여 세퍼레이터에서 분리되는 재액화가스의 압력을 높이고 압축펌프 유효흡입양정을 맞출 수 있도록 한다. While the pressure sensor (PT) and temperature sensor (TT1) detect the pressure and temperature of the liquefied gas at the front of the compression pump, the subcooling state of the re-liquefied gas lowers the separator pressure, resulting in effective suction at the front of the compression pump When the head (NPSH) is not satisfied, the fifth control valve (CV5) of the cooling unit bypass line (CBL) is opened to inject some of the compressed gas from the compressor (100A) into the separator (300) bypassing the cooling unit (200). It increases the pressure of the re-liquefied gas separated from the separator and adjusts the effective suction head of the compression pump.

재액화가스의 상태가 압축펌프 유효흡입양정을 만족할 정도로 안정적인 과냉각 상태를 유지하는 때에는 도 4에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터(300) 입구의 제1 컨트롤밸브(CV1)를 잠그고 세퍼레이터우회라인(SBL)의 제6 컨트롤밸브(CV6)를 열어 냉각부(200)로부터 재액화가스를 바로 압축펌프(400A) 전단으로 공급할 수 있다. 이 때에도 압력센서(PT)에 의해 압축펌프 전단 압력을 감지하면서, 추진엔진의 연료 요구량보다 재액량이 많아 압축펌프 전단 압력이 올라가면 전술한 바와 같이 제4 컨트롤밸브(CV4)를 열어 재액화가스 일부를 회수라인(LLb)을 통해 저장탱크로 회수하고, 반대로 재액량이 추진엔진의 연료 요구량보다 적으면 이송펌프(P)를 통해 부족분만큼 저장탱크로부터 액화가스를 압축펌프로 보충 공급한다. When the state of the re-liquefied gas maintains a stable supercooled state sufficient to satisfy the effective suction head of the compression pump, as shown in FIG. 4, the first control valve (CV1) at the inlet of the separator 300 is closed and the separator bypass line (SBL) By opening the sixth control valve (CV6) of the cooling unit 200, the re-liquefied gas can be directly supplied to the front end of the compression pump (400A). At this time, while the pressure sensor PT detects the pressure at the front end of the compression pump and the amount of re-liquid exceeds the fuel demand of the propulsion engine, if the pressure at the front end of the compression pump rises, the fourth control valve (CV4) is opened as described above to release some of the re-liquefied gas. It is recovered to the storage tank through the recovery line (LLb), and conversely, if the amount of ash is less than the fuel demand of the propulsion engine, the liquefied gas from the storage tank is supplied supplementally to the compression pump through the transfer pump (P).

한편, 선박의 정박(Anchoring) 상태에서는 추진엔진에서 요구하는 연료소모량이 없다. 도 5에는 이러한 정박 상태에서의 본 실시예 운전 방법을 개략적으로 도시하였다. Meanwhile, in an anchoring state of the ship, there is no fuel consumption required by the propulsion engine. 5 schematically shows the driving method of this embodiment in such a mooring state.

도 5에 도시된 바와 같이 정박 상태에서는 연료공급라인(FSL)으로 연결되는 리퀴드라인(LLa)의 차단밸브(IV)를 닫고, 제2 컨트롤밸브(CV2) 및 제4 컨트롤밸브(CV4)를 열어 냉각부(200) 및 세퍼레이터(300)를 거친 재액화가스 전량을 회수라인(LLb)을 통해 저장탱크(T)로 회수한다. As shown in FIG. 5, in the anchored state, the shutoff valve (IV) of the liquid line (LLa) connected to the fuel supply line (FSL) is closed, and the second control valve (CV2) and the fourth control valve (CV4) are opened. The entire amount of re-liquefied gas that has passed through the cooling unit 200 and the separator 300 is recovered to the storage tank T through the recovery line LLb.

이 경우에도 재액화가스의 과냉각으로 세퍼레이터 압력이 낮아져 세퍼레이터로부터 원활하게 재액화가스 배출이 이루어지지 않는 경우에는 전술한 바와 같이 제5 컨트롤밸브(CV5)를 열어 압축가스 일부를 냉각부를 우회하여 세퍼레이터에 주입하여 세퍼레이터 압력을 높이고 원활하게 재액화가스를 저장탱크로 배출시킬 수 있다.Even in this case, if the re-liquefied gas is not smoothly discharged from the separator because the separator pressure is lowered due to supercooling of the re-liquefied gas, as described above, the fifth control valve (CV5) is opened to direct some of the compressed gas to the separator by bypassing the cooling unit. By injecting, the separator pressure can be increased and the re-liquefied gas can be smoothly discharged into the storage tank.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 실시예에서는 재액화가스를 바로 추진엔진의 압축펌프 전단으로 보내 추진엔진 연료로 공급할 수 있도록 함으로써, 연료 공급을 위한 배관 길이를 단축하고, 이송펌프의 추가 가동을 줄여 전기 에너지 소모를 절감하며, 추진엔진의 연료공급에 앞서 단축된 연료 공급 경로만 쿨다운할 수 있어 배관 쿨다운으로 인한 BOG 추가 발생을 줄일 수 있다. As described above, in this embodiment, the re-liquefied gas is sent directly to the front end of the compression pump of the propulsion engine so that it can be supplied as fuel to the propulsion engine, thereby shortening the length of the pipe for fuel supply and reducing the additional operation of the transfer pump, thereby reducing the electric energy Consumption is reduced, and only the shortened fuel supply path can be cooled down prior to fuel supply to the propulsion engine, reducing additional BOG caused by pipe cool-down.

또한, 과냉각된 재액화가스에 의한 세퍼레이터 압력 저하로 세퍼레이터로부터 재액화가스 배출이 원활하게 이루어지지 못하는 문제를 해결하고, 압축펌프 전단의 유효흡입양정을 만족하도록 용이하게 제어하면서 압축펌프의 캐비테이션(Cavitation) 및 장치 손상을 방지할 수 있다.In addition, it solves the problem that the re-liquefied gas is not smoothly discharged from the separator due to the pressure drop in the separator due to the supercooled re-liquefied gas, and the cavitation of the compression pump is easily controlled to satisfy the effective suction head of the front end of the compression pump. ) and damage to the device.

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

T: 저장탱크
P: 이송펌프
GL: 가스공급라인
FSL: 제1 연료공급라인
RL: 재액화라인
LL: 리퀴드라인
100A, 100B: 압축기
200: 냉각부
300: 세퍼레이터
400A, 400B: 압축펌프
500: 기화기
CV1, CV2, CV3, CV4, CV4, CV5, CV6: 제1 내지 제6 컨트롤밸브
T: storage tank
P: transfer pump
GL: gas supply line
FSL: 1st fuel supply line
RL: reliquefaction line
LL: Liquidline
100A, 100B: Compressor
200: cooling unit
300: separator
400A, 400B: compression pump
500: carburetor
CV1, CV2, CV3, CV4, CV4, CV5, CV6: first to sixth control valves

Claims (16)

선박의 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 공급받아 압축하는 압축기;
상기 압축기에서 압축된 압축가스를 공급받아 냉각하는 냉각부;
상기 냉각부에서 냉각된 재액화가스를 기액분리하는 세퍼레이터;
상기 저장탱크로부터 선내 추진엔진으로 액화가스가 공급되는 연료공급라인;
상기 연료공급라인에 마련되어 상기 추진엔진의 연료공급압력으로 액화가스를 압축하는 압축펌프; 및
상기 세퍼레이터에서 분리된 재액화가스를 상기 연료공급라인의 압축펌프 전단으로 공급하는 리퀴드라인:을 포함하는 선박의 증발가스 처리 시스템.
A compressor for receiving and compressing boil-off gas generated from liquefied gas stored in a storage tank of a ship;
a cooling unit receiving and cooling the compressed gas compressed by the compressor;
a separator for gas-liquid separation of the re-liquefied gas cooled in the cooling unit;
A fuel supply line through which liquefied gas is supplied from the storage tank to the inboard propulsion engine;
a compression pump provided in the fuel supply line to compress liquefied gas with fuel supply pressure of the propulsion engine; and
A liquid line for supplying the re-liquefied gas separated in the separator to the front end of the compression pump of the fuel supply line: Ship boil-off gas treatment system comprising a.
제 1항에 있어서,
상기 냉각부와 세퍼레이터 사이에 마련되어 상기 세퍼레이터로 도입될 재액화가스의 압력을 조절하는 제1 컨트롤밸브;
상기 리퀴드라인에 마련되는 제2 컨트롤밸브;
상기 제2 컨트롤밸브의 하류에서 상기 리퀴드라인으로부터 분기되어 상기 저장탱크로 연결되는 회수라인;
상기 회수라인에 마련되는 제4 컨트롤밸브; 및
상기 리퀴드라인에서 상기 회수라인의 분기지점 하류에 마련되는 차단밸브:를 더 포함하는 선박의 증발가스 처리 시스템.
According to claim 1,
a first control valve disposed between the cooling unit and the separator and regulating the pressure of the re-liquefied gas to be introduced into the separator;
a second control valve provided in the liquid line;
a recovery line branched off from the liquid line downstream of the second control valve and connected to the storage tank;
a fourth control valve provided in the return line; and
A shut-off valve provided downstream of the branching point of the recovery line in the liquid line: Ship's boil-off gas treatment system further comprising a.
제 2항에 있어서,
상기 연료공급라인에 마련되어 상기 압축펌프 전단의 압력을 감지하는 압력센서; 및
상기 연료공급라인에 마련되어 상기 압축펌프 전단의 온도를 감지하는 온도센서:를 더 포함하는 선박의 증발가스 처리 시스템.
According to claim 2,
a pressure sensor provided in the fuel supply line to sense the pressure at the front end of the compression pump; and
Ship's boil-off gas treatment system further comprising: a temperature sensor provided in the fuel supply line to detect the temperature at the front end of the compression pump.
제 3항에 있어서,
상기 압력센서에서 감지된 압력이 설정값보다 높으면 상기 제4 컨트롤밸브를 열어 세퍼레이터에서 분리된 재액화가스 일부를 상기 회수라인을 통해 저장탱크로 보내어 압축펌프 전단 압력을 낮추는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템.
According to claim 3,
When the pressure detected by the pressure sensor is higher than the set value, the fourth control valve is opened to send some of the re-liquefied gas separated from the separator to the storage tank through the recovery line to lower the pressure at the front end of the compression pump. gas handling system.
제 3항에 있어서,
상기 저장탱크에 마련되어 상기 연료공급라인으로 액화가스를 이송하는 이송펌프:를 더 포함하고,
상기 세퍼레이터로부터 리퀴드라인을 통해 연료공급라인으로 공급되는 재액화가스의 양이 상기 추진엔진의 연료 요구량보다 적은 경우, 부족한 양만큼 상기 이송펌프를 통해 상기 저장탱크로부터 상기 압축펌프로 액화가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템.
According to claim 3,
Further comprising a transfer pump provided in the storage tank and transferring liquefied gas to the fuel supply line,
When the amount of re-liquefied gas supplied from the separator to the fuel supply line through the liquid line is less than the fuel demand of the propulsion engine, supplying liquefied gas from the storage tank to the compression pump through the transfer pump by the insufficient amount Ship's evaporation gas treatment system, characterized in that.
제 3항에 있어서,
상기 압축기에서 압축된 압축가스를 상기 냉각부를 우회하여 상기 세퍼레이터로 공급하는 냉각부우회라인; 및
상기 냉각부우회라인에 마련되는 제5 컨트롤밸브:를 더 포함하고,
상기 압력센서 및 온도센서에서 상기 압축펌프 전단의 액화가스 압력 및 온도를 감지하여 과냉각 상태로 인해 상기 압축펌프 전단의 유효흡입양정(NPSH)을 만족하지 못하는 경우, 상기 제5 컨트롤밸브를 열어 상기 압축기로부터 상기 냉각부를 우회하여 압축가스를 상기 세퍼레이터에 주입하여 상기 세퍼레이터에서 분리되는 액화가스의 압력을 높이는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템.
According to claim 3,
a cooling unit bypass line supplying the compressed gas compressed by the compressor to the separator by bypassing the cooling unit; and
A fifth control valve provided in the cooling unit bypass line;
When the pressure sensor and the temperature sensor detect the pressure and temperature of the liquefied gas at the front of the compression pump and the effective suction head (NPSH) at the front of the compression pump is not satisfied due to the supercooled state, the fifth control valve is opened to open the compressor The boil-off gas treatment system of a ship, characterized in that by bypassing the cooling unit and injecting compressed gas into the separator to increase the pressure of the liquefied gas separated from the separator.
제 6항에 있어서,
상기 제1 컨트롤밸브 전단에서 상기 리퀴드라인의 제2 컨트롤밸브 후단으로 연결되는 세퍼레이터우회라인; 및
상기 세퍼레이터우회라인에 마련되는 제6 컨트롤밸브:를 더 포함하는 선박의 증발가스 처리 시스템.
According to claim 6,
a separator bypass line connected from the front end of the first control valve to the rear end of the second control valve of the liquid line; and
A sixth control valve provided in the separator bypass line: The ship's boil-off gas treatment system further comprising a.
제 7항에 있어서,
상기 압력센서 및 온도센서에서 액화가스의 압력 및 온도를 감지하여 상기 압축펌프의 유효흡입양정을 만족할 정도로 재액화가스의 과냉각 상태가 안정적으로 유지되는 경우, 상기 제1 컨트롤밸브를 닫고 제6 컨트롤밸브를 열어 상기 냉각부로부터 상기 세퍼레이터를 우회하여 재액화가스를 상기 압축펌프로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템.
According to claim 7,
When the pressure and temperature of the liquefied gas are sensed by the pressure sensor and the temperature sensor and the supercooled state of the re-liquefied gas is stably maintained enough to satisfy the effective suction head of the compression pump, the first control valve is closed and the sixth control valve The boil-off gas treatment system of a ship, characterized in that it is possible to supply re-liquefied gas to the compression pump by bypassing the separator from the cooling unit by opening the.
제 7항에 있어서,
상기 저장탱크로부터 상기 냉각부를 거쳐 상기 압축기로 연결되는 가스공급라인;
상기 세퍼레이터로부터 분리된 기체를 상기 가스공급라인으로 공급하는 플래시가스라인; 및
상기 플래시가스라인에 마련되는 제3 컨트롤밸브:를 더 포함하고,
상기 가스공급라인은 선내 발전엔진으로 연결되며, 상기 압축기는 상기 발전엔진의 연료공급압력으로 증발가스를 압축하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템.
According to claim 7,
a gas supply line connected from the storage tank to the compressor via the cooling unit;
a flash gas line supplying the separated gas from the separator to the gas supply line; and
Further comprising a third control valve provided in the flash gas line,
The gas supply line is connected to the onboard power generation engine, and the compressor compresses the boil-off gas with the fuel supply pressure of the power generation engine.
제 9항에 있어서,
상기 저장탱크로부터 상기 냉각부를 우회하여 상기 압축기로 연결되는 우회라인; 및
상기 우회라인에 마련되며 증발가스를 가열하는 예열기:를 더 포함하는 선박의 증발가스 처리 시스템.
According to claim 9,
a bypass line connected to the compressor by bypassing the cooling unit from the storage tank; and
Ship's boil-off gas treatment system further comprising: a preheater provided in the bypass line and heating the boil-off gas.
제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압축기의 후단에서 상기 냉각부를 거쳐 상기 세퍼레이터로 연결되는 재액화라인:을 더 포함하고,
상기 냉각부에서는 냉매순환라인을 순환하는 냉매와 열교환으로 상기 압축가스를 냉각하여 재액화하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템.
According to any one of claims 1 to 10,
A re-liquefaction line connected from the rear end of the compressor to the separator through the cooling unit;
The cooling unit cools and re-liquefies the compressed gas by heat exchange with the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line.
선박의 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스를 압축기로 압축하고 냉각부를 거쳐 냉각시킨 재액화가스를 세퍼레이터에서 기액분리하여,
세퍼레이터에서 분리된 재액화가스를 선내 추진엔진으로 액화가스가 공급되는 연료공급라인의 압축펌프 전단으로 공급하여 추진엔진으로 공급하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 방법.
The evaporation gas generated from the liquefied gas stored in the ship's storage tank is compressed with a compressor, and the re-liquefied gas cooled through the cooling unit is separated from the gas-liquid in the separator,
A method for treating boil-off gas of a ship, characterized in that the re-liquefied gas separated from the separator is supplied to the propulsion engine by supplying the re-liquefied gas to the front end of the compression pump of the fuel supply line through which the liquefied gas is supplied to the ship's propulsion engine.
제 12항에 있어서,
상기 압축펌프 전단의 압력을 감지하여 감지된 압력이 설정값보다 높으면 세퍼레이터에서 분리된 재액화가스 일부를 상기 저장탱크로 보내어 압축펌프 전단 압력을 낮추고,
상기 세퍼레이터로부터 연료공급라인으로 공급되는 재액화가스의 양이 상기 추진엔진의 연료 요구량보다 적은 경우, 부족한 양만큼 상기 저장탱크로부터 액화가스를 펌핑하여 상기 압축펌프로 공급하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 방법.
According to claim 12,
The pressure at the front of the compression pump is detected and when the detected pressure is higher than the set value, a part of the re-liquefied gas separated from the separator is sent to the storage tank to lower the pressure at the front of the compression pump,
When the amount of re-liquefied gas supplied from the separator to the fuel supply line is less than the fuel demand of the propulsion engine, liquefied gas is pumped from the storage tank by an insufficient amount and supplied to the compression pump. gas treatment method.
제 13항에 있어서,
상기 압축펌프 전단의 액화가스 압력 및 온도를 감지하여 과냉각 상태로 인해 상기 압축펌프 전단의 유효흡입양정(NPSH)을 만족하지 못하는 경우, 상기 압축기로부터 상기 냉각부를 우회하여 압축가스를 상기 세퍼레이터에 주입하여 상기 세퍼레이터에서 분리되는 액화가스의 압력을 높이는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 방법.
According to claim 13,
When the effective suction head (NPSH) of the compression pump is not satisfied due to the supercooled state by detecting the pressure and temperature of the liquefied gas at the front of the compression pump, bypassing the cooling unit from the compressor and injecting the compressed gas into the separator A method for treating boil-off gas of a ship, characterized in that for increasing the pressure of the liquefied gas separated from the separator.
제 14항에 있어서,
상기 압축펌프 전단의 액화가스 압력 및 온도를 감지하여 상기 압축펌프의 유효흡입양정을 만족할 정도로 재액화가스의 과냉각 상태가 안정적으로 유지되는 경우, 상기 냉각부로부터 상기 세퍼레이터를 우회하여 재액화가스를 바로 상기 압축펌프로 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 방법.
According to claim 14,
When the supercooled state of the re-liquefied gas is stably maintained enough to satisfy the effective suction head of the compression pump by detecting the pressure and temperature of the liquefied gas at the front end of the compression pump, the re-liquefied gas is directly bypassed from the cooling unit by bypassing the separator A method for treating boil-off gas of a ship, characterized in that it can be supplied by the compression pump.
제 12항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압축기는 선내 발전엔진의 연료공급압력으로 증발가스를 압축하며,
상기 냉각부에서는 상기 저장탱크로부터 압축기로 공급될 미압축 증발가스 및 냉매순환라인을 순환하는 냉매와 열교환으로, 압축기에서 압축된 가스를 냉각하여 재액화하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 방법.
According to any one of claims 12 to 15,
The compressor compresses the boil-off gas with the fuel supply pressure of the onboard power generation engine,
The cooling unit cools and re-liquefies the compressed gas in the compressor by heat exchange with the refrigerant circulating in the refrigerant circulation line and the uncompressed boil-off gas to be supplied from the storage tank to the compressor.
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