KR20230060844A - Boil Off Gas Treatment System For Ship - Google Patents

Boil Off Gas Treatment System For Ship Download PDF

Info

Publication number
KR20230060844A
KR20230060844A KR1020210145484A KR20210145484A KR20230060844A KR 20230060844 A KR20230060844 A KR 20230060844A KR 1020210145484 A KR1020210145484 A KR 1020210145484A KR 20210145484 A KR20210145484 A KR 20210145484A KR 20230060844 A KR20230060844 A KR 20230060844A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
boil
heat exchanger
supply line
gas supply
Prior art date
Application number
KR1020210145484A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
송지훈
최원재
신현준
Original Assignee
대우조선해양 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대우조선해양 주식회사 filed Critical 대우조선해양 주식회사
Priority to KR1020210145484A priority Critical patent/KR20230060844A/en
Publication of KR20230060844A publication Critical patent/KR20230060844A/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/02Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
    • B63B25/08Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
    • B63B25/12Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed
    • B63B25/16Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed heat-insulated
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63JAUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J2/00Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
    • B63J2/12Heating; Cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F17C9/02Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03Mixtures
    • F17C2221/032Hydrocarbons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0337Heat exchange with the fluid by cooling
    • F17C2227/0341Heat exchange with the fluid by cooling using another fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/01Purifying the fluid
    • F17C2265/012Purifying the fluid by filtering
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/02Mixing fluids
    • F17C2265/022Mixing fluids identical fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/03Treating the boil-off
    • F17C2265/031Treating the boil-off by discharge
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00Applications
    • F17C2270/01Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0102Applications for fluid transport or storage on or in the water
    • F17C2270/0105Ships

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

Disclosed is an evaporation gas treatment system for a ship. The evaporation gas treatment system for a ship according to the present invention comprises: a heat exchanger through which evaporation gas generated from liquefied gas stored in the storage tank of a ship passes; a gas supply line supplying the evaporation gas to the heat exchanger; a heater which receives evaporation gas branched from the gas supply line to heat the same; a heating line which is branched from the gas supply line to be joined to the gas supply line by means of the heater; and a turning device which is disposed at the rear end of the joining point of the heating line at the gas supply line. The low-temperature evaporation gas of the gas supply line and the evaporation gas which has passed through the heating line may be mixed in the turning device to be transferred to the heat exchanger. Therefore, thermal stress may be reduced.

Description

선박의 증발가스 처리 시스템{Boil Off Gas Treatment System For Ship}Boil Off Gas Treatment System For Ship}

본 발명은 선박의 증발가스 처리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박에서 발생하는 증발가스를 분기하여 히터에서 가열하고 히터에서 가열되지 않은 증발가스와 선회장치에서 혼합하여 열교환기로 이송하는 선박의 증발가스 처리 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an evaporation gas processing system of a ship, and more particularly, to evaporation of a ship in which boil-off gas generated in a ship is branched, heated in a heater, mixed with boil-off gas not heated in a heater in a turning device, and transferred to a heat exchanger. It relates to a gas handling system.

천연가스(natural gas)는, 메탄(methane)을 주성분으로 하며, 연소 시 환경오염 물질의 배출이 거의 없어 친환경 연료로서 주목받고 있다. 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)는 천연가스를 상압 하에서 약 -163℃로 냉각시켜 액화시킴으로써 얻어지는 것으로, 가스 상태일 때보다 부피가 약 1/600로 줄어들기 때문에, 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다. 따라서, 천연가스는 주로 저장 및 이송이 용이한 액화천연가스 상태로 저장 및 이송된다. Natural gas (natural gas) has methane (methane) as a main component, and there is little emission of environmental pollutants during combustion, so it is attracting attention as an eco-friendly fuel. Liquefied Natural Gas (LNG) is obtained by liquefying natural gas by cooling it to about -163°C under atmospheric pressure, and since its volume is reduced to about 1/600 of that in gaseous state, it is suitable for long-distance transportation through sea. very suitable Therefore, natural gas is mainly stored and transported in the form of liquefied natural gas, which is easy to store and transport.

천연가스의 액화점은 상압에서 약 -163℃의 극저온이므로, LNG 저장탱크는 LNG가 액체 상태를 유지하도록 단열처리되는 것이 일반적이다. 그러나 LNG 저장탱크는 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열을 차단하는 데에는 한계가 있고, 외부의 열이 LNG 저장탱크에 지속적으로 전달되므로 LNG 수송과정에서 LNG가 LNG 저장탱크 내에서 지속적으로 자연 기화되어 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 발생한다.Since the liquefaction point of natural gas is a cryogenic temperature of about -163 ° C. at atmospheric pressure, it is common for LNG storage tanks to be insulated so that LNG can remain in a liquid state. However, although the LNG storage tank is insulated, there is a limit to blocking external heat, and since external heat is continuously transferred to the LNG storage tank, LNG is continuously stored in the LNG storage tank during the LNG transportation process. It is vaporized and boil-off gas (BOG) is generated.

LNG 저장탱크에서 증발가스가 지속적으로 생성되면, LNG 저장탱크의 내압을 상승시키는 요인이 된다. 저장탱크의 내압이 설정된 안전압력 이상이 되면 탱크 파손(rupture) 등 위급상황을 초래할 수 있으므로, 안전밸브를 이용하여 증발가스를 저장탱크 외부로 배출시켜야만 한다. 그러나 증발가스는 일종의 LNG 손실로서 LNG의 수송 효율 및 연료 효율에 있어 중요한 문제이므로, 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위한 다양한 방법이 사용되고 있다.When boil-off gas is continuously generated in the LNG storage tank, it becomes a factor that increases the internal pressure of the LNG storage tank. If the internal pressure of the storage tank exceeds the set safety pressure, it may cause an emergency situation such as tank rupture, so the boil-off gas must be discharged to the outside of the storage tank using a safety valve. However, boil-off gas is a kind of LNG loss, and since it is an important problem in the transportation efficiency and fuel efficiency of LNG, various methods for treating boil-off gas generated in the storage tank are used.

최근에는, 증발가스를 선박의 엔진 등 연료 수요처에서 사용하는 방법, 증발가스를 재액화시켜 저장탱크로 회수하는 방법 또는 이러한 두 가지 방법을 복합적으로 사용하는 방법 등이 개발되어 적용되고 있다. Recently, a method of using boil-off gas at a fuel demand place such as a ship's engine, a method of re-liquefying boil-off gas and recovering it to a storage tank, or a method of using these two methods in combination have been developed and applied.

선박에서 증발가스를 재액화하기 위하여 재액화 사이클을 적용하는 경우, 대표적으로 채택할 수 있는 액화 방법은 SMR 사이클과 C3MR 사이클을 이용한 공정을 예로 들 수 있다. C3MR 사이클(Propane-precooled Mixed Refrigerant Cycle)은 천연가스를 프로판 단일냉매를 이용하여 냉각시키고, 그 후 혼합냉매를 이용하여 액화 및 과냉각시키는 공정이고, SMR 사이클(Single Mixed Refrigerant Cycle)은 복수의 성분으로 이루어진 혼합냉매를 사용하여 천연가스를 액화시키는 공정이다. In the case of applying a re-liquefaction cycle to re-liquefy boil-off gas in a ship, typical liquefaction methods that can be adopted include processes using an SMR cycle and a C3MR cycle. The C3MR cycle (Propane-precooled Mixed Refrigerant Cycle) is a process of cooling natural gas using a single propane refrigerant, and then liquefying and supercooling it using a mixed refrigerant. It is a process of liquefying natural gas using a mixed refrigerant composed of refrigerants.

이러한 SMR 사이클과 C3MR 사이클 모두 혼합냉매를 이용하는 공정인데, 액화 공정이 진행되면서 냉매의 누수가 발생하여 혼합냉매의 조성비가 변화하는 경우 액화 효율이 떨어지므로, 혼합냉매의 조성비를 지속적으로 계측하면서 부족한 냉매 성분을 충진하여 냉매의 조성을 유지해야 한다. Both the SMR cycle and the C3MR cycle are processes using mixed refrigerants. When the refrigerant leaks during the liquefaction process and the composition ratio of the mixed refrigerant changes, the liquefaction efficiency decreases. The composition of the refrigerant must be maintained by filling the components.

증발가스를 재액화하기 위한 재액화 사이클의 다른 방법으로는, 질소 냉매를 이용한 단일 사이클 액화공정을 들 수 있다. As another method of the re-liquefaction cycle for re-liquefying boil-off gas, a single cycle liquefaction process using a nitrogen refrigerant may be used.

질소 냉매는 혼합 냉매를 이용한 사이클에 비해 상대적으로 효율이 낮으나, 냉매가 불활성이어서 안전성이 높고, 냉매의 상 변화가 없기 때문에 선박에 적용하기 보다 용이한 장점이 있다. Nitrogen refrigerant has a relatively low efficiency compared to a cycle using a mixed refrigerant, but has a high safety because the refrigerant is inert and is easier to apply to ships because there is no phase change of the refrigerant.

증발가스를 재액화하여 처리하는 시스템에서, 증발가스를 냉각하는 열교환기에는 시동 초기의 상온 상태인 열교환기나, 충분한 쿨다운(cool-down)이 이루어지기 전의 열교환기에 이러한 극저온의 증발가스가 그대로 도입되는 때와 같이 열교환기와 증발가스 간의 온도 차이가 클수록 상당한 열응력(thermal stress)이 가해질 수 있고 이는 장치 손상을 일으킬 수 있다. In a system that re-liquefies and processes boil-off gas, the cryogenic boil-off gas is introduced as it is to the heat exchanger that cools the boil-off gas at room temperature at the beginning of startup or before sufficient cool-down. When the temperature difference between the heat exchanger and the evaporative gas is large, as in the case of a heat exchanger, a significant thermal stress may be applied, which may cause damage to the device.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 열교환기에 가해지는 열응력을 감소시킬 수 있는 증발가스 처리 시스템을 제안하고자 한다. The present invention is to solve this problem, and to propose a boil-off gas treatment system capable of reducing the thermal stress applied to the heat exchanger.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스가 통과하는 열교환기;According to one aspect of the present invention for solving the above problems, the heat exchanger through which the boil-off gas generated from the liquefied gas stored in the storage tank of the ship passes;

상기 증발가스를 열교환기로 공급하는 가스공급라인;a gas supply line for supplying the boil-off gas to a heat exchanger;

상기 가스공급라인으로부터 분기된 증발가스를 공급받아 가열하는 히터;a heater receiving and heating the boil-off gas branched from the gas supply line;

상기 가스공급라인에서 분기되어 상기 히터를 거쳐 상기 가스공급라인으로 합류되는 히팅라인; 및a heating line branching from the gas supply line and joining the gas supply line through the heater; and

상기 가스공급라인에서 상기 히팅라인의 합류 지점 후단에 마련되는 선회장치:를 포함하고, Including: a turning device provided at the rear end of the joining point of the heating line in the gas supply line;

상기 가스공급라인의 저온 증발가스와 상기 히팅라인을 통과한 증발가스를 상기 선회장치에서 혼합하여 상기 열교환기로 이송하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템이 제공된다. There is provided a boil-off gas treatment system of a ship, characterized in that the low-temperature boil-off gas of the gas supply line and the boil-off gas passing through the heating line are mixed in the turning device and transferred to the heat exchanger.

바람직하게는 상기 선회장치는, 상기 가스공급라인의 배관 내에 삽입 결합되거나 플랜지 연결되는 판부; 및 상기 판부의 내측에 마련되는 복수 개의 선회깃(swirl guide vane):을 포함할 수 있다. Preferably, the turning device includes a plate portion inserted into or flanged into a pipe of the gas supply line; and a plurality of swirl guide vanes provided inside the plate portion.

바람직하게는, 상기 가스공급라인에서 선회장치의 하류에 마련되어 증발가스 내 이물질을 걸러내고 열교환기로 이송하는 스트레이너:를 더 포함할 수 있다. Preferably, a strainer provided downstream of the turning device in the gas supply line to filter out foreign substances in the boil-off gas and transfer them to the heat exchanger may be further included.

바람직하게는, 상기 가스공급라인에는 복수 개의 선회장치가 마련되고, 복수 개의 선회장치의 판부 형상 및 선회깃 개수는 상이하게 마련될 수 있다.Preferably, a plurality of swing devices are provided in the gas supply line, and the plurality of swing devices may have different plate shapes and different numbers of swirl blades.

바람직하게는, 상기 가스공급라인에서 스트레이너 하류에 마련되어 상기 열교환기로 도입되는 증발가스의 온도를 감지하는 온도센서; 상기 가스공급라인에 마련되는 제1 밸브; 상기 히팅라인에 마련되는 제2 밸브; 및 상기 온도센서에서 감지된 증발가스 온도에 따라 제1 및 제2 밸브를 제어하는 컨트롤부:를 더 포함할 수 있다. Preferably, a temperature sensor provided downstream of the strainer in the gas supply line to detect the temperature of the boil-off gas introduced into the heat exchanger; A first valve provided in the gas supply line; a second valve provided in the heating line; and a control unit controlling the first and second valves according to the temperature of the boil-off gas detected by the temperature sensor.

바람직하게는, 상기 열교환기를 통과한 증발가스는 압축기에서 압축된 후 상기 열교환기를 통과하며 냉각되고, 상기 열교환기는 극저온 열교환기(Cryogenic Heat Exchanger)일 수 있다. Preferably, the boil-off gas passing through the heat exchanger is compressed by a compressor and cooled while passing through the heat exchanger, and the heat exchanger may be a cryogenic heat exchanger.

바람직하게는, 상기 열교환기에서는 냉매순환라인을 따라 질소 냉매가 순환하며 상기 압축기에서 압축된 증발가스를 냉각할 수 있다. Preferably, in the heat exchanger, nitrogen refrigerant circulates along a refrigerant circulation line to cool boil-off gas compressed in the compressor.

본 발명에서는 열교환기로 도입되는 증발가스의 온도를 조절할 수 있도록 함으로써, 재액화 시스템의 시동(start-up) 시나 저장탱크의 컨디션 변화로 증발가스의 온도 변화가 있을 때에도 급격한 온도 변화로 열교환기에 과도한 열응력이 발생하는 것을 방지하여, 장치 파손을 방지하고, 안정적으로 증발가스를 재액화하여 처리할 수 있게 한다. In the present invention, by allowing the temperature of the boil-off gas introduced into the heat exchanger to be adjusted, even when the temperature of the boil-off gas changes due to the start-up of the re-liquefaction system or a change in the condition of the storage tank, excessive heat is generated in the heat exchanger due to a rapid temperature change. It prevents stress from being generated, prevents device damage, and stably re-liquefies the boil-off gas for processing.

특히, 선회장치를 마련하여 히터에서 가열된 증발가스와 히터를 거치지 않은 않은 증발가스의 짧은 배관에서의 혼합 효율을 극대화하면서도, 설치 공간의 제약 문제를 해결할 수 있다. In particular, while maximizing the mixing efficiency of the boil-off gas heated by the heater and the boil-off gas that has not passed through the heater by providing a turning device, it is possible to solve the limitation of installation space.

도 1은 본 발명의 기본 실시예에 따른 증발가스 처리 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 기본 실시예를 발전시킨 본 발명의 확장 실시예의 증발가스 처리 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 시스템에 마련되는 선회장치 형상을 개략적으로 도시하였다.
1 schematically illustrates a boil-off gas treatment system according to a basic embodiment of the present invention.
Figure 2 schematically shows an evaporation treatment system of an extended embodiment of the present invention, which evolves the basic embodiment.
Figure 3 schematically shows the shape of the swing device provided in the system shown in Figure 2.

본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.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.

후술하는 본 발명의 일 실시예에서 선박은, 액화가스를 저장하는 저장탱크가 마련되는 모든 종류의 선박일 수 있다. 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.In one embodiment of the present invention described later, the vessel may be any type of vessel provided with a storage tank for storing liquefied gas. Representatively, ships with self-propelled capabilities such as LNG carriers, liquid hydrogen carriers, and LNG RV (Regasification Vessel), as well as LNG FPSO (Floating Production Storage Offloading) and LNG FSRU (Floating Storage Regasification Unit) Offshore structures that do not have the capability but are floating on the sea may also be included.

또한, 본 실시예는 가스를 저온으로 액화시켜 수송될 수 있고, 저장된 상태에서 증발가스가 발생하는 모든 종류의 액화가스의 재액화 사이클에 적용될 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 액화가스인 LNG가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다. In addition, the present embodiment can be transported by liquefying the gas at a low temperature, and can be applied to a re-liquefaction cycle of all types of liquefied gas in which boil-off gas is generated in a stored state. 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 the embodiment to be described later, it will be described as an example in which LNG, which is a representative liquefied gas, is applied.

도 1에는 본 발명의 기본 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템을 개략적으로 도시하였다. 1 schematically shows a boil-off gas treatment system of a ship according to a basic embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 증발가스 처리 시스템은, 선내 액화가스가 저장된 저장탱크(미도시)로부터 발생하는 증발가스를 압축기(미도시)로 압축하고 열교환기에서 열교환으로 냉각하여 재액화한 후 저장탱크로 복귀시키기 위한 시스템이다. As shown in FIG. 1, the boil-off gas treatment system of this embodiment compresses the boil-off gas generated from a storage tank (not shown) in which liquefied gas is stored on board with a compressor (not shown), cools it by heat exchange in a heat exchanger, and recycles it. It is a system for returning to the storage tank after liquefaction.

선박의 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스는 베이퍼헤더로 배출되고 가스공급라인을 따라 압축기로 공급되며, 가스공급라인(GL)은 저장탱크로부터 열교환기(100)를 거쳐 압축기로 연결됨으로써, 저장탱크에서 발생한 미압축 증발가스는 열교환기에 냉열을 공급하게 된다. The boil-off gas generated from the liquefied gas stored in the storage tank of the ship is discharged to the vapor header and supplied to the compressor along the gas supply line, and the gas supply line (GL) is connected from the storage tank to the compressor through the heat exchanger 100, , the uncompressed evaporation gas generated in the storage tank supplies cold heat to the heat exchanger.

압축기에서 압축된 증발가스는 다시 열교환기(100)로 도입되어 가스공급라인을 지나는 미압축 증발가스의 냉열로 냉각된다. The boil-off gas compressed by the compressor is introduced into the heat exchanger 100 again and cooled by the cooling heat of the uncompressed boil-off gas passing through the gas supply line.

열교환기에는 미압축 증발가스 외에 냉매순환라인을 따라 순환하는 별도의 냉매도 추가로 공급될 수 있다. 이러한 냉매순환라인의 냉매는 질소일 수 있고, 냉매순환라인에는 질소 냉매를 압축하는 냉매압축기와 냉매팽창기가 마련된다. 냉매순환라인의 질소 냉매는 냉매압축기에서 압축 후 열교환기를 거쳐 냉각되고 다시 냉매팽창기에서 팽창냉각되어 열교환기에 냉매로 공급되며 냉매순환라인을 순환한다. 그에 따라 열교환기(100)에서는 압축기에서 압축된 증발가스, 압축기로 도입될 미압축 증발가스, 냉매팽창기에서 팽창 냉각된 냉매 및 냉매압축기에서 압축된 냉매의 4가지 흐름이 열교환될 수 있다. In addition to the uncompressed boil-off gas, a separate refrigerant circulating along the refrigerant circulation line may be additionally supplied to the heat exchanger. The refrigerant of the refrigerant circulation line may be nitrogen, and a refrigerant compressor and a refrigerant expander for compressing the nitrogen refrigerant are provided in the refrigerant circulation line. The nitrogen refrigerant in the refrigerant circulation line is compressed in the refrigerant compressor, cooled through the heat exchanger, expanded and cooled in the refrigerant expander, supplied as a refrigerant to the heat exchanger, and circulates through the refrigerant circulation line. Accordingly, in the heat exchanger 100, four flows of evaporation gas compressed in the compressor, uncompressed evaporation gas to be introduced into the compressor, refrigerant expanded and cooled in the refrigerant expander, and refrigerant compressed in the refrigerant compressor can be heat exchanged.

열교환기를 통과하며 냉각된 증발가스는 기액분리되어, 분리된 재액화가스가 저장탱크로 회수된다.The boil-off gas cooled while passing through the heat exchanger is gas-liquid separated, and the separated re-liquefied gas is recovered to the storage tank.

그런데, 이와 같이 증발가스를 열교환기에서 냉각하여 재액화할 때, 재액화 시스템의 시동(start-up) 시나 저장탱크의 컨디션 변화로 증발가스의 온도가 변화할 때 열교환기의 열응력(thermal stress)을 유발할 수 있다. However, when the boil-off gas is cooled and re-liquefied in the heat exchanger, the thermal stress of the heat exchanger when the temperature of the boil-off gas changes due to the start-up of the re-liquefaction system or a change in the condition of the storage tank ) can cause

특히, 극저온인 LNG로부터 발생하는 증발가스 및 질소 냉동 사이클에 맞추어 플레이트-핀 극저온 열교환기(CRYOGENIC HEAT EXCHANGER, CHE)와 같은 극저온용 열교환기를 설치하더라도, 통상 저장탱크에서 발생하여 열교환기로 도입되는 증발가스의 온도는 -100℃ 내외이며, 저장탱크 컨디션에 따라 -130℃ 이하의 증발가스가 저장탱크에서 발생할 수 있어 열교환기는 상당한 열응력을 받게 된다. 특히, 정지되어 있던 재액화 시스템을 가동하여 시동 초기의 상온 상태인 열교환기나, 충분한 쿨다운(cool-down)이 이루어지기 전의 열교환기에 이러한 극저온의 증발가스가 그대로 도입되는 때와 같이 열교환기와 증발가스 간의 온도 차이가 클수록 열교환기에는 더욱 큰 열응력(thermal stress)이 가해지고 이는 열교환기의 피로 파괴 등 장치 손상과 수명 감소를 일으킬 수 있다.In particular, even if a cryogenic heat exchanger such as a plate-fin cryogenic heat exchanger (CRYOGENIC HEAT EXCHANGER, CHE) is installed in accordance with the boil-off gas and nitrogen refrigeration cycle from cryogenic LNG, boil-off gas generated in the storage tank and introduced into the heat exchanger The temperature of is around -100℃, and evaporation gas below -130℃ can be generated in the storage tank depending on the condition of the storage tank, so the heat exchanger is subjected to significant thermal stress. In particular, the heat exchanger and the boil-off gas, such as when the cryogenic boil-off gas is introduced as it is to the heat exchanger at room temperature at the beginning of startup or before sufficient cool-down is achieved by operating the re-liquefaction system that has been stopped. The greater the temperature difference between the heat exchangers, the greater the thermal stress (thermal stress) is applied to the heat exchanger, which may cause device damage such as fatigue failure of the heat exchanger and a reduction in life.

본 실시예는 이러한 문제를 해결하기 위하여, 열교환기(100) 전단의 가스공급라인(GL)에 열교환기로 도입되는 증발가스의 온도를 조절할 수 있는 히팅라인(PHL)을 구성하여, 열교환기에 열응력을 최소화할 수 있도록 한다. In order to solve this problem, the present embodiment configures a heating line (PHL) capable of adjusting the temperature of the boil-off gas introduced into the heat exchanger in the gas supply line (GL) at the front end of the heat exchanger 100, thereby reducing thermal stress in the heat exchanger. make it possible to minimize

도 1에 도시된 바와 같이 가스공급라인(GL)의 열교환기(100) 상류에서 증발가스의 전부 또는 일부를 가열하여 가스공급라인의 열교환기 전단으로 공급하는 히팅라인(PHL)이 분기되고, 히팅라인에는 증발가스를 가열하는 히터(또는 열교환장치, 200)가 마련된다. 히터의 열원으로는 예를 들어 글리콜워터, 스팀, 해수 또는 청수 등이 사용될 수 있다. As shown in FIG. 1, the heating line (PHL) for heating all or part of the boil-off gas upstream of the heat exchanger 100 of the gas supply line (GL) and supplying it to the front end of the heat exchanger of the gas supply line (GL) is branched, and the heating A heater (or heat exchanger, 200) for heating the boil-off gas is provided in the line. As the heat source of the heater, for example, glycol water, steam, seawater, or fresh water may be used.

가스공급라인(GL)에서 히팅라인의 분기지점과 합류지점 사이에는 제1 밸브(TV1)가 마련되고, 히팅라인(HL)에는 제2 밸브(TV2)가 마련되어, 저장탱크로부터 바로 열교환기로 도입되는 증발가스와 히터를 거쳐 가열되어 열교환기로 도입되는 증발가스의 양을 조절한다. 가스공급라인(GL)에서 히팅라인의 합류지점 후단에는 열교환기로 도입되는 증발가스의 온도를 감지하는 온도센서(TE)가 마련되고, 온도센서에서 감지된 증발가스 온도에 따라 컨트롤부(TI, TIC)에서는 제1 및 제2 밸브(TV1, TV2)의 개폐 및 개도를 제어할 수 있다. 가스공급라인에는 증발가스 내 이물질을 걸러내고 열교환기로 이송하는 스트레이너(300)가 추가로 마련된다. In the gas supply line (GL), a first valve (TV1) is provided between the branching point and the joining point of the heating line, and a second valve (TV2) is provided in the heating line (HL), so that the heat exchanger is directly introduced from the storage tank. It controls the amount of boil-off gas that is heated through the boil-off gas and the heater and introduced into the heat exchanger. In the gas supply line (GL), a temperature sensor (TE) for detecting the temperature of the boil-off gas introduced into the heat exchanger is provided at the rear end of the joining point of the heating line, and the control unit (TI, TIC) is provided according to the temperature of the boil-off gas detected by the temperature sensor. ) can control the opening and closing of the first and second valves TV1 and TV2. A strainer 300 is additionally provided in the gas supply line to filter foreign substances in the boil-off gas and transfer them to the heat exchanger.

이와 같이 저장탱크에서 공급되는 증발가스의 전부 또는 일부를 히팅라인(PHL)으로 분기하여 히터(200)에서 가열하고, 히터를 거치지 않은 증발가스 흐름과 가스공급라인의 믹싱구간(ML)에서 혼합하여 열교환기로 공급하여 열교환기로 도입되는 증발가스의 온도를 조절함으로써 열교환기의 열응력을 감소시킬 수 있다. 이를 통해 열교환기의 열피로(thermal fatigue) 및 장치 파손을 방지할 수 있다. In this way, all or part of the evaporation gas supplied from the storage tank is branched to the heating line (PHL) and heated in the heater 200, and the evaporation gas flow without passing through the heater is mixed in the mixing section (ML) of the gas supply line. It is possible to reduce the thermal stress of the heat exchanger by controlling the temperature of the boil-off gas supplied to the heat exchanger and introduced into the heat exchanger. This can prevent thermal fatigue of the heat exchanger and device damage.

도 2에는 도 1의 기본 실시예를 발전시킨 확장 실시예의 증발가스 처리 시스템을 개략적으로 도시하였고, 도 3에는 선회장치 형상을 개략적으로 도시하였다. FIG. 2 schematically shows a boil-off gas treatment system of an extended embodiment developed from the basic embodiment of FIG. 1, and FIG. 3 schematically shows a shape of a turning device.

본 확장 실시예의 시스템은, 히팅라인을 통과하여 가열된 증발가스와 히터를 거치지 않은 저온 증발가스를 효과적으로 혼합하여 보다 균일한 온도로 열교환기에 공급할 수 있도록, 히팅라인(PHL)이 가스공급라인(GL)으로 합류되는 지점 후단, 즉 가스공급라인의 믹싱 구간(ML)에 선회장치(400)를 마련하였다. 전술한 기본 실시예와 중복되는 구성의 설명은 생략한다.In the system of the present extended embodiment, the heating line (PHL) is connected to the gas supply line (GL) so that the boil-off gas heated through the heating line and the low-temperature boil-off gas that has not passed through the heater can be effectively mixed and supplied to the heat exchanger at a more uniform temperature. ), the turning device 400 was provided at the rear end of the joining point, that is, in the mixing section (ML) of the gas supply line. Descriptions of configurations overlapping with those of the above-described basic embodiment will be omitted.

도 3에 도시된 바와 같이, 선회장치(400A, 400B, 400C)는 가스공급라인의 배관 내에 삽입 결합되거나 플랜지 연결되는 도넛 형상의 판부(410a, 410b, 410c)와, 판부의 내측에 마련되는 복수 개의 선회깃(swirl guide vane)(420a, 420b, 420c)이 구비된 형태로 구성될 수 있다. As shown in FIG. 3, the turning devices 400A, 400B, and 400C include donut-shaped plate portions 410a, 410b, and 410c inserted into or flanged into the pipe of the gas supply line, and a plurality of plates provided inside the plate portion. It may be configured in a form equipped with two swirl guide vanes 420a, 420b, and 420c.

이와 같이 도넛 형태의 판상으로 된 판부가 가스공급라인의 배관 내에 삽입되거나 가스공급라인 배관 사이에 플랜지 연결됨으로써, 설치 공간에 대한 제약을 해결하고 설치가 용이하다. 또한 판부 내측에 마련된 복수 개의 선회깃에 의해 가열된 증발가스와 극저온 증발가스를 혼합하여, 가스공급라인 배관 길이가 짧더라도 효과적으로 혼합된 균일한 온도의 증발가스를 열교환기로 공급할 수 있다. In this way, the donut-shaped plate portion is inserted into the pipe of the gas supply line or connected by a flange between the pipe of the gas supply line, thereby solving the restriction on installation space and facilitating installation. In addition, by mixing boil-off gas heated by a plurality of swirl blades provided inside the plate and cryogenic boil-off gas, even if the pipe length of the gas supply line is short, the effectively mixed boil-off gas at a uniform temperature can be supplied to the heat exchanger.

도 3에 도시된 바와 같이 선회장치의 판부 두께와 형상, 선회깃의 모양과 개수 등은 필요한 증발가스의 온도, 선회장치가 설치된 가스공급라인 배관 지름과 길이 등에 따라 다양하게 결정할 수 있고, 필요에 따라 가스공급라인 배관 내에 판부 형상과 선회깃 개수가 상이한 복수의 선회장치를 설치할 수도 있다. As shown in FIG. 3, the thickness and shape of the plate part of the swirl device, the shape and number of swirl blades, etc. can be variously determined according to the required temperature of boil-off gas, the diameter and length of the gas supply line pipe in which the swirl device is installed, and the like. Accordingly, a plurality of swing devices having different plate shape and number of swing blades may be installed in the gas supply line pipe.

선회장치(400)에서 혼합된 증발가스는 스트레이너(300)를 거쳐 이물질 제거 후 열교환기(100)로 공급될 수 있다. 이와 같이 본 확장 실시예 시스템을 통해 혼합효율을 극대화하여 균일한 온도로 혼합된 증발가스를 열교환기에 공급함으로써 열교환기의 피로 파괴(thermal fatigue) 및 장치 수명 감소를 방지할 수 있고, 재액화 공정을 보다 안정적으로 운용할 수 있다. Boiled gas mixed in the turning device 400 may be supplied to the heat exchanger 100 after removing foreign substances through the strainer 300. In this way, by maximizing the mixing efficiency through the system of this extended embodiment and supplying the boil-off gas mixed at a uniform temperature to the heat exchanger, it is possible to prevent thermal fatigue of the heat exchanger and decrease in device life, and to perform the re-liquefaction process. It can operate more stably.

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

100: 열교환기
200: 히터
300: 스트레이너
400: 선회장치
GL: 가스공급라인
PHL: 히팅라인
100: heat exchanger
200: heater
300: strainer
400: turning device
GL: gas supply line
PHL: Heating Line

Claims (7)

선박의 저장탱크에 저장된 액화가스로부터 발생하는 증발가스가 통과하는 열교환기;
상기 증발가스를 열교환기로 공급하는 가스공급라인;
상기 가스공급라인으로부터 분기된 증발가스를 공급받아 가열하는 히터;
상기 가스공급라인에서 분기되어 상기 히터를 거쳐 상기 가스공급라인으로 합류되는 히팅라인; 및
상기 가스공급라인에서 상기 히팅라인의 합류 지점 후단에 마련되는 선회장치:를 포함하고,
상기 가스공급라인의 저온 증발가스와 상기 히팅라인을 통과한 증발가스를 상기 선회장치에서 혼합하여 상기 열교환기로 이송하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템.
A heat exchanger through which boil-off gas generated from liquefied gas stored in a storage tank of a ship passes;
a gas supply line for supplying the boil-off gas to a heat exchanger;
a heater receiving and heating the boil-off gas branched from the gas supply line;
a heating line branching from the gas supply line and joining the gas supply line through the heater; and
Including: a turning device provided at the rear end of the joining point of the heating line in the gas supply line;
The vessel's boil-off gas treatment system, characterized in that the low-temperature boil-off gas of the gas supply line and the boil-off gas passing through the heating line are mixed in the turning device and transferred to the heat exchanger.
제 1항에 있어서, 상기 선회장치는
상기 가스공급라인의 배관 내에 삽입 결합되거나 플랜지 연결되는 판부; 및
상기 판부의 내측에 마련되는 복수 개의 선회깃(swirl guide vane):을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템.
The method of claim 1, wherein the turning device
a plate portion inserted into or flanged into the pipe of the gas supply line; and
A plurality of swirl guide vanes provided on the inside of the plate portion: The boil-off gas treatment system of the ship, characterized in that it comprises.
제 2항에 있어서,
상기 가스공급라인에서 선회장치의 하류에 마련되어 증발가스 내 이물질을 걸러내고 열교환기로 이송하는 스트레이너:를 더 포함하는 선박의 증발가스 처리 시스템.
According to claim 2,
A ship's boil-off gas treatment system further comprising: a strainer provided downstream of the turning device in the gas supply line to filter out foreign substances in the boil-off gas and transfer them to the heat exchanger.
제 3항에 있어서,
상기 가스공급라인에는 복수 개의 선회장치가 마련되고,
복수 개의 선회장치의 판부 형상 및 선회깃 개수는 상이하게 마련될 수 있는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템.
According to claim 3,
A plurality of turning devices are provided in the gas supply line,
The boil-off gas treatment system of a ship, characterized in that the plate part shape and the number of swirl blades of the plurality of swing devices can be provided differently.
제 3항에 있어서,
상기 가스공급라인에서 스트레이너 하류에 마련되어 상기 열교환기로 도입되는 증발가스의 온도를 감지하는 온도센서;
상기 가스공급라인에 마련되는 제1 밸브;
상기 히팅라인에 마련되는 제2 밸브; 및
상기 온도센서에서 감지된 증발가스 온도에 따라 제1 및 제2 밸브를 제어하는 컨트롤부:를 더 포함하는 선박의 증발가스 처리 시스템.
According to claim 3,
a temperature sensor provided downstream of the strainer in the gas supply line to detect the temperature of the boil-off gas introduced into the heat exchanger;
A first valve provided in the gas supply line;
a second valve provided in the heating line; and
A control unit for controlling the first and second valves according to the temperature of the boil-off gas detected by the temperature sensor: Ship's boil-off gas treatment system further comprising a.
제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열교환기를 통과한 증발가스는 압축기에서 압축된 후 상기 열교환기를 통과하며 냉각되고,
상기 열교환기는 극저온 열교환기(Cryogenic Heat Exchanger)인 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템.
According to any one of claims 1 to 5,
The boil-off gas passing through the heat exchanger is compressed in a compressor and then cooled while passing through the heat exchanger.
The heat exchanger is a ship's boil-off gas treatment system, characterized in that the cryogenic heat exchanger (Cryogenic Heat Exchanger).
제 6항에 있어서,
상기 열교환기에서는 냉매순환라인을 따라 질소 냉매가 순환하며 상기 압축기에서 압축된 증발가스를 냉각하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 시스템.
According to claim 6,
In the heat exchanger, nitrogen refrigerant circulates along the refrigerant circulation line and cools the boil-off gas compressed in the compressor.
KR1020210145484A 2021-10-28 2021-10-28 Boil Off Gas Treatment System For Ship KR20230060844A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210145484A KR20230060844A (en) 2021-10-28 2021-10-28 Boil Off Gas Treatment System For Ship

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210145484A KR20230060844A (en) 2021-10-28 2021-10-28 Boil Off Gas Treatment System For Ship

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230060844A true KR20230060844A (en) 2023-05-08

Family

ID=86381493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210145484A KR20230060844A (en) 2021-10-28 2021-10-28 Boil Off Gas Treatment System For Ship

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230060844A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101609575B1 (en) Vessel
KR101707501B1 (en) Reliquefaction System And Method For Boiled-Off Gas
JP6910370B2 (en) Ship
KR101524430B1 (en) Apparatus for the reliquefaction of boil-off gas
KR101742285B1 (en) BOG Re-liquefaction Apparatus and Method for Vessel
KR20160120878A (en) Fuel gas supply system
KR102213508B1 (en) Mixed Refrigerant Charging System And Method For Ship
KR20210034156A (en) Reliquefaction system and pressure control system of storage tank of ship
KR20230060844A (en) Boil Off Gas Treatment System For Ship
KR101858510B1 (en) Boil-Off Gas Re-liquefaction System and Method
KR102538598B1 (en) Leakage Detection System For Reliquefaction System In Ship
KR102442557B1 (en) Boil-Off Gas Reliquefaction System And Method For Ship
KR102525948B1 (en) Blow-Down Method For Reliquefaction System In Ship
KR102376277B1 (en) Boil-Off Gas Reliquefaction System for Ship And Operation Method Thereof
KR102504713B1 (en) Boil-Off Gas Reliquefaction System And Method For Ship
KR20230076415A (en) Heat Exchanger For Boil-Off Gas Reliquefaction System Of Ship And Reliquefaction System Using The Same
KR102516755B1 (en) Boil-Off Gas Reliquefaction System and Method for Ship
KR102538600B1 (en) Boil-Off Gas Reliquefaction System And Operation Method for Ship
KR20230062162A (en) Small Leakage Detection System For Reliquefaction System In Ship
KR102370607B1 (en) Boil-Off Gas Reliquefaction System and Method for Ship
KR102211433B1 (en) System And Method For Treatment Of Boil Off Gas
KR20240085938A (en) Boil Off Gas Reliquefaction System And Method For Ship
KR20230100299A (en) Boiled-off gas processing system and method
KR101599411B1 (en) System And Method For Treatment Of Boil Off Gas
KR101775055B1 (en) Vessel