KR20230118729A - 선박용 연료가스 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 선박의 엔진으로 연료가스를 공급하는 선박용 연료가스 공급장치에 있어서, LNG를 저장하는 LNG 저장탱크, 엔진의 동작시 발생하는 엔진의 열을 회수하는 엔진열 회수부, LNG 저장탱크 내 일부의 LNG를 가열하여 기화시킨 후, 다시 LNG 저장탱크로 공급하면서 LNG 저장탱크의 압력을 상승시키는 탱크 압력상승부, LNG 저장탱크로부터 공급되는 LNG를 가열하여 NG로 기화시키는 LNG 기화기, LNG 기화기 및 LNG 저장탱크 내부에서 기화된 NG를 엔진의 연료로 사용 가능하도록 재가열하는 가스 히터기, 가스 히터기에서 가열된 NG를 저장한 후, 엔진으로 공급하는 연료가스 저장탱크, LNG 저장탱크 내 LNG를 LNG 기화기로 이동 전달되게 가이드하는 메인연료 공급라인, LNG 저장탱크 내 기화된 NG 및 LNG 기화기에서 기화된 NG를 가스 히터기와 연료가스 저장탱크 및 엔진으로 이동 전달되게 가이드하는 기화연료 공급라인, 엔진열 회수부로부터 회수된 엔진의 열이 탱크 압력상승부와 LNG 기화기 및 가스 히터기로 공급되게 하면서 LNG 또는 NG를 가열하는 열원 공급부를 포함하는 선박용 연료가스 공급장치를 제공한다.

Description

선박용 연료가스 공급장치{Marine Fuel Gas Supply System}

본 발명은 액화천연가스를 저장 및 수송하는 선박의 엔진에 증발가스를 연료로 공급하는 선박용 연료가스 공급장치에 관한 것이다.

일반적으로, 천연가스는 생산지에서 극저온으로 액화된 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 LNG라 함)의 상태로 만들어진 후 LNG 운반선에 의해 목적지까지 원거리에 걸쳐 수송된다.

이때, 천연가스의 액화온도는 상압 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압 -163℃ 보다 약간만 높아도 증발된다. LNG 운반선의 LNG 저장탱크의 경우 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG에 지속적으로 전달되므로, LNG 운반선에 의해 LNG를 수송하는 도중에 LNG가 LNG 저장탱크 내에서 지속적으로 기화되어 LNG 저장 탱크 내에 증발가스(Boil-Off Gas)가 발생한다.

이러한, LNG 운반선에서는, LNG 저장탱크 내에 증발가스가 축적되면 LNG 저장탱크 내의 압력이 과도하게 상승하므로, LNG 저장탱크 내에서 발생되는 증발가스를 처리하기 위해 증발가스를 압축시키거나 가스연소기에서 소각 또는 대기중으로 배출한다.

이같이, 종래에는 증발가스를 다시 재활용하기 위해 증발가스의 압축을 위한 추가적인 에너지 소비가 발생됨과 더불어 증발가스의 소각 또는 대기 중으로 배출시 환경 오염을 유발하는 문제점이 있다.

이러한, 종래의 선박용 연료가스 공급장치에 대한 관련기술은, 대한민국공개특허 제10-2009-008900호(2009.01.22)에 제시된다.

본 발명은, LNG 저장탱크 내에 축적되는 증발가스를 선박의 연료로 사용할 수 있게 하는 선박용 연료가스 공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은, 선박의 엔진으로 연료가스를 공급하는 선박용 연료가스 공급장치에 있어서, LNG를 저장하는 LNG 저장탱크, 상기 엔진과 연결하며, 엔진의 동작시 발생하는 엔진의 열을 회수하는 엔진열 회수부, 상기 LNG 저장탱크와 연결되며, LNG 저장탱크 내 일부의 LNG를 가열하여 기화시킨 후, 다시 LNG 저장탱크로 공급하면서 LNG 저장탱크의 압력을 상승시키는 탱크 압력상승부, 상기 LNG 저장탱크와 연결되며, LNG 저장탱크로부터 공급되는 LNG를 가열하여 NG로 기화시키는 LNG 기화기, 상기 LNG 기화기 및 LNG 저장탱크와 연결되어, LNG 기화기 및 LNG 저장탱크 내부에서 기화된 NG를 엔진의 연료로 사용 가능하도록 재가열하는 가스 히터기, 상기 엔진 및 가스 히터기와 연결되어, 가스 히터기에서 가열된 NG를 저장한 후, 엔진으로 공급하는 연료가스 저장탱크, 상기 LNG 저장탱크와 LNG 기화기와 연결되며, LNG 저장탱크 내 LNG를 LNG 기화기로 이동 전달되게 가이드하는 메인연료 공급라인, 상기 LNG 저장탱크와 LNG 기화기와 가스 히터기와 연료가스 저장탱크 및 엔진과 연결되며, LNG 저장탱크 내 기화된 NG 및 LNG 기화기에서 기화된 NG를 가스 히터기와 연료가스 저장탱크 및 엔진으로 이동 전달되게 가이드하는 기화연료 공급라인, 상기 엔진열 회수부와 탱크 압력상승부와 LNG 기화기 및 가스 히터기와 연결되며, 엔진열 회수부로부터 회수된 엔진의 열이 탱크 압력상승부와 LNG 기화기 및 가스 히터기로 공급되게 하면서 LNG 또는 NG를 가열하는 열원 공급부를 포함하는 선박용 연료가스 공급장치를 제공한다.

또한, 상기 엔진열 회수부는, 내부에 냉각수가 마련되며, 냉각수가 엔진의 내부로 유입된 후, 다시 엔진의 외부로 배출되는 순환 이동이 이루어지도록 가이드하는 엔진냉각라인, 상기 엔진냉각라인 및 열원 공급부와 연결되게 설치하며, 엔진으로부터 회수되는 열을 열원 공급부로 전달하는 엔진 열교환기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 엔진냉각라인에는 열원 공급부 내 열전달유체의 온도가 설정된 온도를 초과할 경우, 엔진냉각라인을 통한 엔진 열교환기로의 냉각수 공급을 차단하는 냉각수 차단수단을 더 연결 구비할 수 있다.

또한, 상기 탱크 압력상승부는, 상기 LNG 저장탱크에 연결 설치되며, LNG 저장탱크에서 배출된 후 다시 LNG저장탱크로 유입되도록 LNG 저장탱크 내 일부의 LNG를 순환 이동되게 가이드하는 LNG순환라인, 상기 LNG 순환라인 및 열원 공급부에 연결되며, 열원 공급부에서 공급되는 열전달유체로부터 LNG 순환라인을 통해 LNG 저장탱크로 이동하는 LNG를 기화시키는 LNG탱크 압력상승 열교환기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 열원 공급부는, 상기 엔진열 회수부와 탱크 압력상승부와 LNG 기화기 및 가스 히터기와 연결되며, 내부에 마련된 열전달유체가 엔진열 회수부로부터 엔진의 열을 회수한 후, 탱크 압력상승부와 LNG 기화기 및 가스 히터기로 열이 공급되도록 열전달유체의 순환 이동을 가이드하는 열원공급라인, 상기 열원공급라인에 연결 설치되며, 열전달유체가 열원공급라인 내에서 순환 이동되도록 펌핑시키는 유체순환펌프를 포함할 수 있다.

또한, 상기 LNG 기화기 및 탱크 압력상승부는 LNG를 -70℃까지 가열하도록 설정되고, 가스 히터기는 기화된 NG를 0 ~ 50℃까지 가열하도록 설정되며, 상기 열원 공급부에는 열원 공급부 내 열전달유체의 온도가 설정된 온도를 초과할 경우, 탱크 압력상승부와 LNG 기화기 및 가스 히터기로의 열전달유체의 공급을 차단하는 열원공급 차단수단을 더 구비할 수 있다.

본 발명에 따른 선박용 연료가스 공급장치는, 엔진의 구동시 엔진의 열을 회수하는 엔진열 회수부를 통해 열원 공급부 내 열교환유체를 가열한 후, 탱크 압력상승부를 통한 LNG 저장탱크 내 압력이 상승되게 하고, LNG저장탱크에서 배출되는 LNG 및 NG는 LNG 기화기 및 가스 히터기에 의해 가열된 후, 연료가스 저장탱크에 저장된 상태에서 엔진으로 공급되면서 연료로 사용되는 바, LNG를 엔진의 연료로 사용시 연료 사용 효율을 높임과 더불어 LNG 저장탱크 내 압력을 안정적으로 유지할 수 있게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 연료가스 공급장치를 나타내는 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 연료가스 공급장치는, LNG 저장탱크(100), 엔진열 회수부(200), 탱크 압력상승부(300), LNG 기화기(400), 가스 히터기(500), 연료가스 저장탱크(600), 메인연료 공급라인(700), 기화연료 공급라인(800), 열원 공급부(900)를 구비한 상태로 선박의 엔진(10)과 연결되어, 엔진(10)으로 LNG를 기화시킨 NG 상태의 연료가스를 공급되게 한다. 여기서, 선박의 엔진(10)은 LNG와 오일을 연료로 하는 듀얼 연료 엔진일 수 있다.

상기 LNG 저장탱크(100)는 LNG를 저장하는 부분이다. 이러한, LNG저장탱크(100)는 이후 설명될 탱크 압력상승부(300) 및 LNG 기화기(400)에 연결되게 배치한다. 여기서, 도면부호 101은 LNG 저장탱크(100)의 내부 압력이 일정압력 이상시 LNG 저장탱크(100) 내부의 기화된 NG를 외부로 배출되게 하는 배기수단이며, 도면부호 102는 LNG 저장탱크(100) 내부로 LNG를 공급하는 밸브수단이고, 도면부호 103은 LNG 저장탱크(100)에 저장된 LNG를 외부로 배출하는 밸브수단이다.

상기 엔진열 회수부(200)는 선박의 엔진(10) 구동시 발생하는 열을 회수한 후, 이후 설명될 탱크 압력상승부(300)와 LNG 기화기(400) 및 가스 히터기(500)로 전달하는 부분이다. 즉, 엔진열 회수부(200)는 엔진(10)으로 냉각수를 순환 이동되게 하면서 엔진(10)의 구동에 따라 발생된 열을 냉각수가 회수한 후, 냉각수의 열을 다시 탱크 압력상승부(300)와 LNG 기화기(400) 및 가스 히터기(500)로 전달되게 한다. 이러한, 엔진열 회수부(200)는 엔진냉각라인(210), 엔진 열교환기(220)를 포함한다.

상기 엔진냉각라인(210)은 내부에 엔진(10)의 구동에 따라 발생된 열을 회수하는 냉각수를 구비하는 관 부분이다. 이러한, 엔진냉각라인(210)은 냉각수를 엔진(10)의 내부로 유입되게 한 후, 다시 엔진(10)의 외부로 배출되게 하는 순환 이동이 이루어지도록 가이드한다. 여기서, 엔진냉각라인(210)은 엔진(10) 및 엔진 열교환기(220)에 연결되게 설치한다.

상기 엔진 열교환기(220)는 엔진(10)의 구동에 따라 가열된 엔진냉각라인(210) 내 냉각수의 열을 열원 공급부(900)의 열원공급라인(910)으로 전달되게 한다. 이러한, 엔진 열교환기(220)는 엔진냉각라인(210)을 통해 순환 이동하는 냉각수의 열이 열원공급라인(910)을 이동하는 열전달유체로 전달되도록 엔진냉각라인(210) 및 열원공급라인(910)에 연결되게 설치한다.

또한, 상기 엔진열 회수부(200)의 엔진냉각라인(210)에는 열원공급라인(910) 내 열전달유체의 온도가 설정된 온도를 초과할 경우, 엔진냉각라인(210)을 통한 엔진 열교환기(220)로의 냉각수 공급이 차단되게 하는 냉각수 차단수단(230)을 구비할 수 있다. 이러한, 냉각수 차단수단(230)은 냉각수우회라인(231), 냉각수우회밸브(232)를 포함한다.

여기서, 상기 냉각수우회라인(231)은 길이방향 양단을 엔진냉각라인(210)에 연결하여, 엔진냉각라인(210)의 냉각수가 엔진 열교환기(220)로 이동되지 않고 엔진냉각라인(210)을 순환 이동되도록 가이드한다.

상기 냉각수우회밸브(232)는 냉각수우회라인(231)의 일단과 엔진냉각라인(210)의 연결 부위에 설치되는 밸브이다. 이러한, 냉각수우회밸브(232)는 냉각수우회라인(231)의 길이방향 일단 및 엔진냉각라인(210)의 일측에 연결된다. 여기서, 냉각수우회밸브(232)는 열원공급라인(910) 내 열전달유체의 온도가 설정된 온도인 60℃를 초과할 경우, 엔진냉각라인(210)을 통한 엔진 열교환기(220)로의 냉각수공급이 이루어지지 않도록 냉각수우회라인(231)을 통한 냉각수의 순환 이동이 이루어지게 한다.

상기 탱크 압력상승부(300)는 LNG 저장탱크(100) 내부의 압력을 상승시켜 LNG 저장탱크(100)에 저장된 LNG가 LNG 기화기(400)로 일정 압력 및 유량으로 공급되게 하는 부분이다. 즉, 탱크 압력상승부(300)는 LNG 저장탱크(100) 내 LNG 중 일부의 LNG를 기화시킨 후, 기화상태의 NG를 다시 LNG저장탱크(100) 내부로 공급되게 하면서 LNG 저장탱크(100) 내부의 압력을 상승되게 하고, 이를 통해 별도의 펌핑장치가 설치되지 않더라도 LNG 기화기(400)로 공급되는 LNG의 압력 및 유량을 일정하게 유지하는 바, 에너지소비 및 설치비용을 감소시킬 수 있게 한다. 이러한, 탱크 압력상승부(300)는 LNG 저장탱크(100) 및 이후 설명될 열원 공급부(900)의 열원공급라인(910)과 연결되게 설치하며, LNG순환라인(310), 압력상승 열교환기(320)를 포함한다.

상기 LNG순환라인(310)은 LNG 저장탱크(100)에 저장된 일부의 LNG를 LNG 저장탱크(100) 내측에서 외부로 배출되게 한 후, 다시 LNG 저장탱크(100) 내부로 유입되도록 LNG의 이동을 가이드하는 관 라인이다. 이러한, LNG순환라인(310)의 길이방향 일단 및 길이방향 타단, 즉 LNG순환라인(310)의 출구 및 입구는 각각 LNG 저장탱크(100)에 연결되게 설치한다. 여기서, 도면부호 311은 LNG순환라인(310)을 통해 압력상승 열교환기(320)로 공급되는 LNG 유량을 조절하는 밸브이고, 도면부호 311은 압력상승 열교환기(320)를 통해 가열되어 기화된 후 LNG 저장탱크(100)로 공급되는 NG 유량을 조절하는 밸브이다.

상기 압력상승 열교환기(320)는 열원 공급부(900)의 열원공급라인(910)의 내부를 이동하는 열전달유체의 열을 LNG순환라인(310)으로 전달하면서 LNG순환라인(310)을 통해 LNG저장탱크(100)에서 배출된 후 다시 LNG저장탱크(100)로 유입되는 LNG를 가열하여 기화되게 한다. 이러한, 압력상승 열교환기(320)는 열원공급라인(910)을 이동하는 열전달유체의 열을 LNG순환라인(310)을 통해 이동하는 LNG로 전달할 수 있도록 LNG순환라인(310) 및 열원공급라인(910)에 연결되게 설치한다. 여기서, 압력상승 열교환기(320)는 LNG 저장탱크(100)로부터 공급받은 LNG를 -70℃까지 가열상태로 기화하도록 설정된다.

상기 LNG 기화기(400)는 LNG 저장탱크(100)에서 메인연료 공급라인(700)을 통해 배출되는 LNG를 가열하여 기화시키는 부분이다. 즉, LNG 기화기(400)는 이후 설명될 가스 히터기(500)를 통해 엔진(10)으로 공급되는 가스상태의 NG로 빠르게 가열될 수 있도록 LNG 저장탱크(100)에서 배출되는 LNG를 가스상태의 NG로 기화시킨 후, 가스 히터기(500)로 공급되게 한다. 이러한, LNG 기화기(400)는 메인연료 공급라인(700)을 통해 LNG 저장탱크(100)와 연결되어 LNG 저장탱크(100)로부터 LNG를 공급받고, 기화연료 공급라인(800)을 통해 가스 히터기(500)와 연결되어 기화시킨 NG를 가스 히터기(500)로 공급되게 한다. 그리고, LNG 기화기(400)는 열원 공급부(900)의 열원공급라인(910)과 연결되어, 메인연료 공급라인(700)을 통해 공급되는 LNG를 열원공급라인(910)에서 전달되는 열을 통해 기화되게 한다. 여기서, LNG 기화기(400)는 LNG 저장탱크(100)로부터 공급받은 LNG를 -70℃까지 가열상태로 기화하도록 설정된다.

상기 가스 히터기(500)는 LNG 기화기(400)에서 기화된 NG 및 LNG 저장탱크(100) 내부에서 기화된 상태로 배출되는 NG를 재가열하는 부분이다. 즉, 가스 히터기(500)는 엔진(10)의 연료로 사용 가능하도록 NG를 가열한 후, 연료가스 저장탱크(600)로 공급되게 한다. 이러한, 가스 히터기(500)는 기화연료 공급라인(800)을 통해 LNG 기화기(400)와 LNG 저장탱크(100) 및 연료가스 저장탱크(600)와 연결되어, LNG 기화기(400)와 LNG 저장탱크(100)로부터 NG를 공급받아 가열한 후 연료가스 저장탱크(600)로 공급되게 한다. 그리고, 가스 히터기(500)는 열원 공급부(900)의 열원공급라인(910)과 연결되어, 기화연료 공급라인(800)을 통해 공급되는 NG를 열원공급라인(910)에서 전달되는 열을 통해 재가열되게 한다. 여기서, 가스 히터기(500)는 NG를 엔진(10)에서 연료로 사용 가능한 온도로 가열하는데, 구체적으로 0 ~ 50℃까지 NG를 가열하도록 설정될 수 있다.

상기 연료가스 저장탱크(600)는 가스 히터기(500)에서 가열된 NG를 저장한 후, 저장된 NG를 엔진(10)으로 공급되게 하는 부분이다. 이러한, 연료가스 저장탱크(600)는 기화연료 공급라인(800)을 통해 가스 히터기(500) 및 엔진(10)에 연결되어, 가스히터기(500)에서 가열된 NG를 기화연료 공급라인(800)을 통해 공급받아 저장하고, 저장된 NG를 기화연료 공급라인(800)을 통해 엔진(10)으로 공급되게 한다. 이때, 연료가스 저장탱크(600)에 저장된 NG는 엔진(10)으로 공급시, 기화연료 공급라인(800)에 연결 설치된 연료공급조절밸브(610)를 통해 공급량을 조절하게 된다.

상기 메인연료 공급라인(700)은 LNG 저장탱크(100) 내부에 저장된 LNG를 LNG 기화기(400)로 이동 전달되도록 가이드하는 배관이다. 이러한, 메인연료 공급라인(700)의 길이방향 일단은 LNG 저장탱크(100)의 내측에 연결되도록 배치하고, 메인연료 공급라인(700)의 길이방향 타단은 LNG 기화기(400)에 연결되도록 배치한다.

상기 기화연료 공급라인(800)은 LNG 저장탱크(100) 내부에서 기화상태로 저장된 NG 및, LNG 기화기(400)에서 기화된 NG를 가스 히터기(500)와 연료가스 저장탱크(600) 및 엔진(10)으로 순차 이동하면서 공급되게 가이드한다. 이러한, 기화연료 공급라인(800)은 LNG 저장탱크(100)와 LNG 기화기(400)와 가스 히터기(500) 및 엔진(10)에 연결되도록 설치한다. 그리고, 기화연료 공급라인(800)은 LNG 저장탱크(100) 내부에서 기화상태로 저장된 NG를 가스 히터기(500)와 연료가스 저장탱크(600) 및 엔진(10)으로 이동되게 가이드하는 증발가스 공급배관부(810)와, LNG 기화기(400)에서 기화된 NG를 가스 히터기(500)와 연료가스 저장탱크(600) 및 엔진(10)으로 이동되게 가이드하는 NG 공급배관부(820)를 포함할 수 있다. 여기서, 도면부호 811은 증발가스 공급배관부(810)를 통해 가스 히터기(500)로 공급되는 NG 유량을 조절하는 밸브이다.

상기 열원 공급부(900)는 엔진열 회수부(200)로부터 회수된 엔진(10) 구동시 발생된 열을 탱크 압력상승부(300)와 LNG 기화기(400) 및 가스 히터기(500)로 공급되게 하는 부분이다. 즉, 열원 공급부(900)는 LNG 저장탱크(100)에 저장된 후 탱크 압력상승부(300)와 LNG 기화기(400)로 공급되는 LNG를 가열함과 더불어 가스 히터기(500)로 공급되는 NG를 가열되게 한다. 이러한, 열원 공급부(900)는 엔진열 회수부(200)와 탱크 압력상승부(300)와 LNG 기화기(400) 및 가스 히터기(500)와 연결되도록 설치한다. 여기서, 열원 공급부(900)는 열원공급라인(910), 유체순환펌프(920)를 포함한다.

상기 열원공급라인(910)은 내부에 열전달유체를 마련한 상태로 엔진열 회수부(200)의 엔진열교환기(220)로부터 엔진(10)의 열을 열전달유체로 회수되게 한 후, 탱크 압력상승부(300)의 LNG탱크 압력상승 열교환기(320)와 LNG 기화기(400) 및 가스 히터기(500)로 열이 공급되도록 열전달유체를 순환 이동되게 가이드하는 배관이다. 이러한, 열원공급라인(910)은 엔진열 회수부(200)의 엔진열교환기(220)와 탱크 압력상승부(300)의 LNG탱크 압력상승 열교환기(320)와 LNG 기화기(400) 및 가스 히터기(500)와 연결되게 설치한다. 이때, 열원공급라인(910)은 열전달유체를 엔진열 회수부(200)의 엔진열교환기(220)에서 LNG탱크 압력상승 열교환기(320)와 가스 히터기(500)로 분기 공급되게 하고, 가스 히터기(500)를 통과한 열전달유체가 LNG 기화기(400)로 공급된 후 다시 엔진열교환기(220)로 이동되도록 가이드한다.

상기 유체순환펌프(920)는 열원공급라인(910) 내 열전달유체를 열원공급라인(910) 내측에서 엔진열 회수부(200)의 엔진열교환기(220)와 탱크 압력상승부(300)의 LNG탱크 압력상승 열교환기(320)와 LNG 기화기(400) 및 가스 히터기(500)를 순환 이동하도록 펌핑력을 발생시킨다. 이러한, 유체순환펌프(920)는 열원공급라인(910)의 일측에 연결되게 설치한다.

그리고, 상기 열원공급라인(910)에는 열원공급라인(910) 내 열전달유체의 가열에 의한 증발시, 열원공급라인(910)으로 열전달유체를 보충하도록 열전달유체가 저장된 유체저장탱크(911)와, 열원공급라인(910) 내 열전달유체를 가열하기 위한 열원을 보충하는 전기히터(912)를 연결 구비할 수 있다. 이때, 전기히터(912)는 외부로부터 공급되는 전원을 통해 구동하면서 열을 발생시키며, 엔진열 회수부(200)의 엔진열교환기(220)로부터 열원공급라인(910) 내 열전달유체로 전달되는 열량이 적은 경우, 즉 엔진(10)의 초기 냉간시에 열원공급라인(910) 내 열전달유체를 가열하기 위한 열을 공급한다.

또한, 상기 열원 공급부(900)에는 열원공급라인(910) 내 열전달유체의 온도가 설정된 온도를 초과할 경우, 열원공급라인(910)을 통한 탱크 압력상승부(300)의 LNG탱크 압력상승 열교환기(320)와 LNG 기화기(400) 및 가스 히터기(500)로의 열원공급라인(910) 내 열전달유체의 공급을 차단되게 하는 열원공급 차단수단(930)을 구비할 수 있다. 이러한, 열원공급 차단수단(930)은 제1열유체우회라인(931), 제1열유체우회밸브(932), 제2열유체우회라인(933), 제2열유체우회밸브(934)를 포함한다.

상기 제1열유체우회라인(931)은 열원공급라인(910) 내 열전달유체를 탱크 압력상승부(300)의 LNG탱크 압력상승 열교환기(320)로 이동되지 않은 상태로 열원공급라인(910)을 통해 순환 이동되게 우회시키는 배관이다. 이러한, 제1열유체우회라인(931)은 열원공급라인(910) 내 열전달유체를 LNG탱크 압력상승 열교환기(320)로 이동 공급되지 않도록 열원공급라인(910)에 연결되는데, 보다 상세하게는 제1열유체우회라인(931)의 길이방향 일단은 LNG탱크 압력상승 열교환기(320)로 열전달유체를 유입하는 열원공급라인(910)의 유입 부위에 연결되고, 제1열유체우회라인(931)의 길이방향 타단은 LNG탱크 압력상승 열교환기(320)를 통과한 열전달유체를 전달받는 열원공급라인(910)의 출구 부위에 연결된다.

상기 제1열유체우회밸브(932)는 제1열유체우회라인(931)의 일단과 열원공급라인(910)의 연결 부위에 설치되는 밸브이다. 이러한, 제1열유체우회밸브(932)는 제1열유체우회라인(931)의 길이방향 일단 및 열원공급라인(910)의 일측에 연결된다. 여기서, 제1열유체우회밸브(932)는 열원공급라인(910) 내 열전달유체의 온도가 설정된 온도인 45 ~ 55℃를 초과할 경우, 열원공급라인(910)을 통한 LNG탱크 압력상승 열교환기(320)로의 열전달유체의 공급이 이루어지지 않도록 제1열유체우회라인(931)을 통한 열전달유체의 순환 이동이 이루어지게 한다.

상기 제2열유체우회라인(933)은 열원공급라인(910) 내 열전달유체를 LNG 기화기(400) 및 가스 히터기(500)로 이동되지 않은 상태로 열원공급라인(910)을 통해 순환 이동되게 우회시키는 배관이다. 이러한, 제2열유체우회라인(933)은 열원공급라인(910) 내 열전달유체를 LNG 기화기(400) 및 가스 히터기(500)로 이동되지 않도록 열원공급라인(910)에 연결되는데, 보다 상세하게는 제2열유체우회라인(933)의 길이방향 일단은 가스 히터기(500)로 열전달유체를 유입하는 열원공급라인(910)의 유입 부위에 연결되고, 제2열유체우회라인(933)의 길이방향 타단은 LNG 기화기(400)를 통과한 열전달유체를 전달받는 열원공급라인(910)의 출구 부위에 연결된다.

상기 제2열유체우회밸브(934)는 제2열유체우회라인(933)의 일단과 열원공급라인(910)의 연결 부위에 설치되는 밸브이다. 이러한, 제2열유체우회밸브(934)는 제2열유체우회라인(933)의 길이방향 일단 및 열원공급라인(910)의 일측에 연결된다. 여기서, 제2열유체우회밸브(934)는 열원공급라인(910) 내 열전달유체의 온도가 설정된 온도인 45 ~ 55℃를 초과할 경우, 열원공급라인(910)을 통한 LNG 기화기(400) 및 가스 히터기(500)로의 열전달유체의 공급이 이루어지지 않도록 제2열유체우회라인(933)을 통한 열전달유체의 순환 이동이 이루어지게 한다.

이와 같이 구성된 일 실시예의 선박용 연료가스 공급장치를 이용한 선박 엔진으로의 연료가스 공급흐름을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 엔진(10)의 구동이 이루어진 상태에서 엔진열 회수부(200)의 엔진 열교환기(220)에서 회수된 열은 열원공급라인(910) 내 열교환유체로 전달된다.

이렇게, 가열된 열원공급라인(910) 내 열교환유체는 탱크 압력상승부(300)의 압력상승 열교환기(320)로 전달되면서 LNG순환라인(310) 내 LNG를 가열하면서 NG상태로 기화되게 하고, 기화된 NG는 다시 LNG저장탱크(100)로 유입되면서 LNG저장탱크(100) 내부의 압력을 상승시킨다.

이같이, 상기 LNG저장탱크(100) 내 압력이 상승되면, LNG저장탱크(100) 내 저장된 LNG는 메인연료 공급라인(700)을 통해 LNG 기화기(400)로 공급된 후 NG로 기화된다.

이후, 상기 가스 히터기(500)는 LNG 기화기(400)로부터 기화된 NG 및 LNG 저장탱크(100) 내부에서 배출되는 NG를 공급받은 후, 재가열한다.

이같이, 상기 가스 히터기(500)에서 재가열된 NG는 연료가스 저장탱크(600)로 저장된 후, 엔진(10)으로 공급되면서 연료로 사용된다.

이와 같이, 일 실시예의 선박용 연료가스 공급장치는, 엔진(10)의 구동시 엔진(10)의 열을 회수하는 엔진열 회수부(200)를 통해 열원 공급부(900) 내 열교환유체를 가열한 후, 탱크 압력상승부(300)를 통한 LNG 저장탱크(100) 내 압력이 상승되게 하고, LNG저장탱크(100)에서 배출되는 LNG 및 NG는 LNG 기화기(400) 및 가스 히터기(500)에 의해 가열된 후, 연료가스 저장탱크(600)에 저장된 상태에서 엔진(10)으로 공급되면서 연료로 사용되는 바, LNG를 엔진(10)의 연료로 사용시 연료 사용 효율을 높일 수 있게 함과 더불어 LNG 저장탱크(100) 내 압력을 안정적으로 유지할 수 있게 한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: LNG저장탱크 200: 엔진열 회수부
210: 엔진냉각라인 220: 엔진열교환기
230: 냉각수차단수단 300: 탱크 압력상승부
310: LNG순환라인 320: LNG탱크 압력상승 열교환기
400: LNG 기화기 500: 가스 히터기
600: 연료가스 저장탱크 700: 메인연료 공급라인
800: 기화연료 공급라인 810: 증발가스 공급배관부
820: NG 공급배관부 900: 열원 공급부
910: 열원공급라인 920: 유체순환펌프
930: 열원공급차단수단

Claims (6)

1. 선박의 엔진으로 연료가스를 공급하는 선박용 연료가스 공급장치에 있어서,
   LNG를 저장하는 LNG 저장탱크;
   상기 엔진과 연결하며, 엔진의 동작시 발생하는 엔진의 열을 회수하는 엔진열 회수부;
   상기 LNG 저장탱크와 연결되며, LNG 저장탱크 내 일부의 LNG를 가열하여 기화시킨 후, 다시 LNG 저장탱크로 공급하면서 LNG 저장탱크의 압력을 상승시키는 탱크 압력상승부;
   상기 LNG 저장탱크와 연결되며, LNG 저장탱크로부터 공급되는 LNG를 가열하여 NG로 기화시키는 LNG 기화기;
   상기 LNG 기화기 및 LNG 저장탱크와 연결되어, LNG 기화기 및 LNG 저장탱크 내부에서 기화된 NG를 엔진의 연료로 사용 가능하도록 재가열하는 가스 히터기;
   상기 엔진 및 가스 히터기와 연결되어, 가스 히터기에서 가열된 NG를 저장한 후, 엔진으로 공급하는 연료가스 저장탱크;
   상기 LNG 저장탱크와 LNG 기화기와 연결되며, LNG 저장탱크 내 LNG를 LNG 기화기로 이동 전달되게 가이드하는 메인연료 공급라인;
   상기 LNG 저장탱크와 LNG 기화기와 가스 히터기와 연료가스 저장탱크 및 엔진과 연결되며, LNG 저장탱크 내 기화된 NG 및 LNG 기화기에서 기화된 NG를 가스 히터기와 연료가스 저장탱크 및 엔진으로 이동 전달되게 가이드하는 기화연료 공급라인;
   상기 엔진열 회수부와 탱크 압력상승부와 LNG 기화기 및 가스 히터기와 연결되며, 엔진열 회수부로부터 회수된 엔진의 열이 탱크 압력상승부와 LNG 기화기 및 가스 히터기로 공급되게 하면서 LNG 또는 NG를 가열하는 열원 공급부;를 포함하는 선박용 연료가스 공급장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 엔진열 회수부는,
   내부에 냉각수가 마련되며, 냉각수가 엔진의 내부로 유입된 후, 다시 엔진의 외부로 배출되는 순환 이동이 이루어지도록 가이드하는 엔진냉각라인,
   상기 엔진냉각라인 및 열원 공급부와 연결되게 설치하며, 엔진으로부터 회수되는 열을 열원 공급부로 전달하는 엔진 열교환기를 포함하는 선박용 연료가스 공급장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 엔진냉각라인에는 열원 공급부 내 열전달유체의 온도가 설정된 온도를 초과할 경우, 엔진냉각라인을 통한 엔진 열교환기로의 냉각수 공급을 차단하는 냉각수 차단수단을 더 연결 구비하는 선박용 연료가스 공급장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 탱크 압력상승부는,
   상기 LNG 저장탱크에 연결 설치되며, LNG 저장탱크에서 배출된 후 다시 LNG저장탱크로 유입되도록 LNG 저장탱크 내 일부의 LNG를 순환 이동되게 가이드하는 LNG순환라인,
   상기 LNG 순환라인 및 열원 공급부에 연결되며, 열원 공급부에서 공급되는 열전달유체로부터 LNG 순환라인을 통해 LNG 저장탱크로 이동하는 LNG를 기화시키는 LNG탱크 압력상승 열교환기를 포함하는 선박용 연료가스 공급장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 열원 공급부는,
   상기 엔진열 회수부와 탱크 압력상승부와 LNG 기화기 및 가스 히터기와 연결되며, 내부에 마련된 열전달유체가 엔진열 회수부로부터 엔진의 열을 회수한 후, 탱크 압력상승부와 LNG 기화기 및 가스 히터기로 열이 공급되도록 열전달유체의 순환 이동을 가이드하는 열원공급라인,
   상기 열원공급라인에 연결 설치되며, 열전달유체가 열원공급라인 내에서 순환 이동되도록 펌핑시키는 유체순환펌프를 포함하는 선박용 연료가스 공급장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 LNG 기화기 및 탱크 압력상승부는 LNG를 -70℃까지 가열하도록 설정되고, 가스 히터기는 기화된 NG를 0 ~ 50℃까지 가열하도록 설정되며,
   상기 열원 공급부에는 열원 공급부 내 열전달유체의 온도가 설정된 온도를 초과할 경우, 탱크 압력상승부와 LNG 기화기 및 가스 히터기로의 열전달유체의 공급을 차단하는 열원공급 차단수단을 더 구비하는 선박용 연료가스 공급장치.
   

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