KR20230143206A - Fuel providing system used for ship, and liquefied gas fueled ship having the same - Google Patents
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Abstract
선박용 연료공급시스템 및 이를 구비한 액화가스 연료 추진 선박이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 의한 선박용 연료공급시스템은 저장탱크로부터 공급받은 액화가스의 증발가스를 압축시키는 압축부; 압축된 증발가스를 액화시키는 열교환부; 저장탱크로부터 공급받은 액화가스를 열교환부를 거쳐 제1수요처로 공급하며, 제1수요처의 연료공급조건에 맞게 열교환부를 통과한 유체를 변환시키는 가압펌프 및 기화기를 마련한 액화연료공급라인; 액화연료공급라인의 가압펌프 전단에 마련되며, 열교환부를 통과한 유체를 기액 분리시키는 제1기액분리기; 및 액화연료공급라인의 열교환부 전단으로부터 분기되어 제1기액분리기와 연결되며, 제어밸브를 마련한 온도조절라인;을 포함하되, 제어밸브는 액화연료공급라인의 제1기액분리기 후단에 마련된 온도측정기에 의해 측정된 값을 기초로 개폐 정도가 제어되어, 온도조절라인을 통해 제1기액분리기로 공급되는 액화가스의 양을 조절한다.A marine fuel supply system and a liquefied gas fuel propulsion ship equipped with the same are disclosed. A marine fuel supply system according to an embodiment of the present invention includes a compression unit that compresses the boil-off gas of liquefied gas supplied from a storage tank; A heat exchanger that liquefies compressed boil-off gas; A liquefied fuel supply line that supplies the liquefied gas supplied from the storage tank to the first consumer through a heat exchanger and is equipped with a pressurizing pump and vaporizer to convert the fluid that passed through the heat exchanger to suit the fuel supply conditions of the first consumer; A first gas-liquid separator provided in front of the pressurizing pump of the liquefied fuel supply line and separating the gas-liquid fluid that has passed through the heat exchanger; and a temperature control line branched from the front end of the heat exchanger of the liquefied fuel supply line and connected to the first gas-liquid separator, and provided with a control valve; wherein the control valve is connected to a temperature measuring line provided at the rear end of the first gas-liquid separator of the liquefied fuel supply line. The degree of opening and closing is controlled based on the value measured, and the amount of liquefied gas supplied to the first gas-liquid separator through the temperature control line is adjusted.
Description
본 발명은 선박용 연료공급시스템 및 이를 구비한 액화가스 연료 추진 선박에 관한 것이다.The present invention relates to a marine fuel supply system and a liquefied gas fuel propulsion ship equipped with the same.
온실가스 및 각종 대기오염 물질의 배출에 대한 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)의 규제가 강화됨에 따라 조선 및 해운업계에서는 기존 연료인 중유, 디젤유의 이용을 대신하여, 청정 에너지원인 천연가스를 선박의 연료가스로 이용하는 경우가 많아지고 있다.As the International Maritime Organization (IMO)'s regulations on the emission of greenhouse gases and various air pollutants are strengthened, the shipbuilding and shipping industry is using natural gas, a clean energy source, instead of using existing fuels such as heavy oil and diesel oil. It is increasingly being used as fuel gas for ships.
연료가스 중에서 널리 이용되고 있는 천연가스(Natural Gas)는 메탄(Methane)을 주성분으로 하며, 통상적으로 그 부피를 1/600로 줄인 액화가스(Liquefied Gas) 상태로 변환되어 저장탱크에 저장된다. Natural gas, which is widely used among fuel gases, contains methane as its main ingredient, and is usually converted to liquefied gas with its volume reduced to 1/600 and stored in a storage tank.
액화가스가 저장된 저장탱크 내부에서는 외부의 열 유입에 따라 증발가스가 발생하며, 이는 수요처의 연료로 공급될 수 있으나 수요처가 필요로 하는 연료공급량을 초과한 유량에 대해서는 재액화하여 저장탱크로 회수할 필요성이 있다.Inside the storage tank where the liquefied gas is stored, evaporation gas is generated due to the influx of external heat. This can be supplied as fuel to the customer, but if the flow rate exceeds the fuel supply required by the customer, it can be re-liquefied and recovered to the storage tank. There is a need.
또, 저장탱크에서 발생한 증발가스는 5단 내외의 다단 압축기를 포함하는 압축부를 거쳐 고압(대략 300barg)으로 압축된 후, 고압 분사엔진의 연료로 공급될 수 있다. 이때, 고압의 압축부와 연관된 배관 등의 각종 설비는 고압에 견딜 수 있도록 그에 맞게 설계되어야 하며, 운전 정지 시 내부 정지 압력(Settle-out Pressure)을 낮추기 위해 별도의 대용량 가스 탱크가 적용될 수 있다.In addition, the evaporation gas generated in the storage tank can be compressed to high pressure (approximately 300 barg) through a compression unit including a multi-stage compressor of about 5 stages and then supplied as fuel for a high-pressure injection engine. At this time, various facilities such as piping related to the high-pressure compression section must be designed accordingly to withstand high pressure, and a separate large-capacity gas tank can be applied to lower the internal settle-out pressure when the operation is stopped.
또, 압축부를 거쳐 고압으로 압축된 증발가스는 발전기 및 보일러와 같은 저압 연료를 필요로 하는 저압 수요처로 공급될 수 있다. 이를 위해 고압으로 압축된 증발가스를 팽창시켜 8barg 내외의 저압 가스로 변환시켜야 하며, 대량 감압으로 인해 가스 온도가 급격하게 강하하는 것을 보상하기 위해 가열기가 사용될 수 있다.In addition, the boil-off gas compressed to high pressure through the compression unit can be supplied to low-pressure consumers that require low-pressure fuel, such as generators and boilers. To achieve this, the boil-off gas compressed at high pressure must be expanded and converted into low-pressure gas of around 8 barg, and a heater can be used to compensate for the rapid drop in gas temperature due to mass decompression.
이와 같이, 종래에는 고압으로 압축된 증발가스를 저압 수요처의 연료로 공급하기 위해 대량의 감압을 수행하는 등 전체 연료공급시스템 운영에 있어서 비효율적인 문제점이 있다.As such, in the past, there was an inefficient problem in operating the entire fuel supply system, such as performing a large amount of decompression in order to supply boil-off gas compressed at high pressure as fuel to low-pressure consumers.
관련 기술로서, 종래의 한국등록특허 제10-1613236호(2016.04.11 등록)를 참조하기 바란다.As related technology, please refer to the existing Korean Patent No. 10-1613236 (registered on April 11, 2016).
본 발명의 실시 예는 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 액화가스 및 기액분리기에 의해 분리된 기체성분의 냉열을 이용하여 효과적으로 재액화하는 선박용 연료공급시스템 및 이를 구비한 액화가스 연료 추진 선박을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is intended to provide a marine fuel supply system that effectively reliquefies boil-off gas generated in a storage tank using the cold heat of the liquefied gas and gas components separated by a gas-liquid separator, and a liquefied gas fuel propulsion ship equipped with the same. do.
또, 저장탱크에서 발생하는 증발가스와 열교환된 액화가스의 온도를 열교환 과정을 통과하지 않은 액화가스의 양에 의해 조절한 후 가압펌프로 전달함으로써 가압펌프에서 기포가 발생하지 않도록 방지하는 선박용 연료공급시스템 및 이를 구비한 액화가스 연료 추진 선박을 제공하고자 한다.In addition, the temperature of the liquefied gas heat-exchanged with the boil-off gas generated in the storage tank is controlled by the amount of liquefied gas that has not passed the heat exchange process and then delivered to the pressurized pump, thereby preventing bubbles from being generated in the pressurized pump. The aim is to provide a system and a liquefied gas fuel propulsion vessel equipped with the same.
또, 저장탱크로부터 공급받은 증발가스를 저압으로 압축하여 저압 수요처로 공급함으로써 운용 효율성을 높일 수 있는 선박용 연료공급시스템 및 이를 구비한 액화가스 연료 추진 선박을 제공하고자 한다.In addition, we aim to provide a marine fuel supply system that can increase operational efficiency by compressing boil-off gas supplied from a storage tank to low pressure and supplying it to low-pressure consumers, and a liquefied gas fuel propulsion ship equipped with the same.
또, 저장탱크로부터 공급받은 액화가스를 저압 수요처의 연료공급조건에 맞게 변환하여 공급할 수 있는 선박용 연료공급시스템 및 이를 구비한 액화가스 연료 추진 선박을 제공하고자 한다.In addition, it is intended to provide a marine fuel supply system that can convert and supply liquefied gas supplied from a storage tank to suit the fuel supply conditions of low-pressure demand and a liquefied gas fuel propulsion ship equipped with the same.
본 발명의 일 측면에 따르면, 저장탱크로부터 공급받은 액화가스의 증발가스를 압축시키는 압축부; 상기 압축된 증발가스를 액화시키는 열교환부; 상기 저장탱크로부터 공급받은 액화가스를 상기 열교환부를 거쳐 제1수요처로 공급하며, 상기 제1수요처의 연료공급조건에 맞게 상기 열교환부를 통과한 유체를 변환시키는 가압펌프 및 기화기를 마련한 액화연료공급라인; 상기 액화연료공급라인의 가압펌프 전단에 마련되며, 상기 열교환부를 통과한 유체를 기액 분리시키는 제1기액분리기; 및 상기 액화연료공급라인의 열교환부 전단으로부터 분기되어 상기 제1기액분리기와 연결되며, 제어밸브를 마련한 온도조절라인;을 포함하되, 상기 제어밸브는 상기 액화연료공급라인의 제1기액분리기 후단에 마련된 온도측정기에 의해 측정된 값을 기초로 개폐 정도가 제어되어, 상기 온도조절라인을 통해 상기 제1기액분리기로 공급되는 액화가스의 양을 조절하는 선박용 연료공급시스템이 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, a compression unit that compresses the boil-off gas of the liquefied gas supplied from the storage tank; a heat exchanger that liquefies the compressed boil-off gas; A liquefied fuel supply line that supplies the liquefied gas supplied from the storage tank to the first demander through the heat exchanger and is provided with a pressurizing pump and a vaporizer that converts the fluid passing through the heat exchanger to suit the fuel supply conditions of the first demander; a first gas-liquid separator provided in front of the pressurizing pump of the liquefied fuel supply line and separating the gas-liquid fluid passing through the heat exchanger; And a temperature control line branched from the front end of the heat exchange part of the liquefied fuel supply line and connected to the first gas-liquid separator, and provided with a control valve; wherein the control valve is located at the rear end of the first gas-liquid separator of the liquefied fuel supply line. A marine fuel supply system can be provided in which the degree of opening and closing is controlled based on the value measured by a provided temperature measuring device, thereby controlling the amount of liquefied gas supplied to the first gas-liquid separator through the temperature control line.
상기 액화된 유체를 팽창시키는 팽창기와, 상기 팽창된 유체를 기액 분리시키는 제2기액분리기와, 상기 저장탱크, 압축부, 열교환부, 팽창기 및 제2기액분리기를 연결하는 가스재액화라인과, 상기 제2기액분리기에 의해 분리된 기체성분을 상기 열교환부를 거쳐 상기 가스재액화라인의 압축부 전단으로 공급하는 기체성분공급라인과, 상기 제2기액분리기에 의해 분리된 액체성분을 상기 저장탱크로 회수하는 회수라인을 더 포함할 수 있다.An expander that expands the liquefied fluid, a second gas-liquid separator that separates the expanded fluid from gas and liquid, a gas re-liquefaction line connecting the storage tank, compression unit, heat exchange unit, expander and the second gas-liquid separator, A gas component supply line that supplies the gas component separated by the second gas-liquid separator to the front end of the compression section of the gas re-liquefaction line through the heat exchange unit, and the liquid component separated by the second gas-liquid separator is recovered to the storage tank. It may further include a recovery line.
상기 압축부는 유체를 가열시키는 프리히터와, 상기 프리히터에 의해 가열된 유체를 상기 제2수요처의 연료공급조건에 맞게 압축시키는 저압압축기와, 상기 압축된 유체를 냉각시키는 냉각기를 포함할 수 있다.The compression unit may include a preheater that heats the fluid, a low-pressure compressor that compresses the fluid heated by the preheater to suit the fuel supply conditions of the second demand source, and a cooler that cools the compressed fluid.
상기 가스재액화라인의 저압압축기 후단으로부터 분기되어, 저압의 연료를 필요로 하는 제2수요처와 연결된 가스연료공급라인과, 상기 가스연료공급라인에 마련되며, 상기 저압압축기에 의해 압축된 유체를 상기 제2수요처의 연료공급조건에 맞게 가열시키는 가열기를 더 포함할 수 있다.A gas fuel supply line branched from the rear end of the low-pressure compressor of the gas reliquefaction line and connected to a second consumer requiring low-pressure fuel, and a gas fuel supply line provided in the gas fuel supply line, the fluid compressed by the low-pressure compressor is supplied to the gas fuel supply line. It may further include a heater that heats the fuel supply conditions of the second consumer.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 연료공급시스템을 구비한 액화가스 연료 추진 선박이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, a liquefied gas fuel propulsion ship equipped with the above-described fuel supply system can be provided.
본 발명의 실시 예에 의한 선박용 연료공급시스템 및 이를 구비한 액화가스 연료 추진 선박은 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 액화가스 및 기액분리기에 의해 분리된 기체성분의 냉열을 이용하여 효과적으로 재액화할 수 있다.The marine fuel supply system according to an embodiment of the present invention and the liquefied gas fuel propulsion ship equipped with the same can effectively re-liquefy the boil-off gas generated in the storage tank using the cold heat of the liquefied gas and the gas components separated by the gas-liquid separator. there is.
또, 저장탱크에서 발생하는 증발가스와 열교환된 액화가스의 온도를 열교환 과정을 통과하지 않은 액화가스의 양에 의해 조절한 후 가압펌프로 전달함으로써 가압펌프에서 기포가 발생하지 않도록 방지할 수 있다.In addition, by adjusting the temperature of the liquefied gas heat-exchanged with the boil-off gas generated in the storage tank by the amount of liquefied gas that has not passed the heat exchange process and then delivering it to the pressurizing pump, it is possible to prevent bubbles from being generated in the pressurizing pump.
또, 저장탱크로부터 공급받은 증발가스를 저압으로 압축하여 저압 수요처로 공급함으로써 운용 효율성을 높일 수 있다.In addition, operational efficiency can be increased by compressing the boil-off gas supplied from the storage tank to low pressure and supplying it to low-pressure consumers.
또, 저장탱크로부터 공급받은 액화가스를 저압 수요처의 연료공급조건에 맞게 변환하여 공급할 수 있다.In addition, the liquefied gas supplied from the storage tank can be converted and supplied to suit the fuel supply conditions of the low-pressure consumer.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 선박용 연료공급시스템을 도시한다.Figure 1 shows a fuel supply system for ships according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments introduced below are provided as examples so that the idea of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art. The present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. In order to clearly explain the present invention, parts not related to the description are omitted from the drawings, and in the drawings, the width, length, thickness, etc. of components may be exaggerated for convenience. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 선박용 연료공급시스템을 도시한다.Figure 1 shows a fuel supply system for ships according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 연료공급시스템(100)은 저장탱크(101)로부터 공급받은 액화가스의 증발가스를 압축시키는 압축부(110)와, 압축부(110)에 의해 압축된 증발가스를 액화시키는 열교환부(120)와, 저장탱크(101)로부터 공급받은 액화가스를 열교환부(120)를 거쳐 제1수요처(E1)로 공급하며, 제1수요처(E1)의 연료공급조건에 맞게 열교환부(120)를 통과한 유체를 변환시키는 가압펌프(150) 및 기화기(160)를 마련한 액화연료공급라인(L11)과, 액화연료공급라인(L11)의 가압펌프(150) 전단에 마련되며, 열교환부(120)를 통과한 유체를 기액 분리시키는 제1기액분리기(141)와, 액화연료공급라인(L11)의 열교환부(120) 전단으로부터 분기되어 제1기액분리기(141)와 연결되며, 제어밸브(170)를 마련한 온도조절라인(L13)을 포함한다.Referring to Figure 1, the marine
여기서, 제어밸브(170)는 액화연료공급라인(L11)의 제1기액분리기(141) 후단에 마련된 온도측정기(180)에 의해 측정된 값을 기초로 개폐 정도가 제어되어, 온도조절라인(L13)을 통해 제1기액분리기(141)로 공급되는 액화가스의 양을 조절한다.Here, the degree of opening and closing of the
또, 압축부(110)는 유체를 가열시키는 프리히터(111)와, 프리히터(111)에 의해 가열된 유체를 제2수요처(E2)의 연료공급조건에 맞게 저압으로 압축시키는 저압압축기(112)와, 저압압축기(112)에 의해 압축된 유체를 냉각시키는 냉각기(113)를 포함할 수 있다.In addition, the
또 선박용 연료공급시스템(100)은, 열교환부(120)에 의해 액화된 유체를 팽창시키는 팽창기(130)와, 팽창기(130)에 의해 팽창된 유체를 기액 분리시키는 제2기액분리기(142)와, 저장탱크(101), 압축부(110), 열교환부(120), 팽창기(130) 및 제2기액분리기(142)를 연결하는 가스재액화라인(L10)과, 제2기액분리기(142)에 의해 분리된 기체성분을 열교환부(120)를 거쳐 가스재액화라인(L10)의 압축부(110) 전단으로 공급하는 기체성분공급라인(L15)과, 제2기액분리기(142)에 의해 분리된 액체성분을 저장탱크(101)로 회수하는 액체성분회수라인(L16)을 포함할 수 있다.In addition, the marine
또 선박용 연료공급시스템(100)은, 가스재액화라인(L10)의 저압압축기(112) 후단으로부터 분기되어, 저압의 연료를 필요로 하는 제2수요처(E2)와 연결된 가스연료공급라인(L12)과, 가스연료공급라인(L12)에 마련되며, 저압압축기(112)에 의해 압축된 유체를 제2수요처(E2)의 연료공급조건에 맞게 가열시키는 가열기(190)를 포함할 수 있다.In addition, the marine
이하, 연료공급시스템(100)의 각 구성요소와 함께 동작 과정에 대해서 구체적으로 설명한다.Hereinafter, each component of the
연료공급시스템(100)은 예컨대 액화연료 운반선, 액화연료 RV(Regasification Vessel), 컨테이너선, 일반상선, LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Off-loading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등을 포함하는 각종 선박에 구비될 수 있다.The
본 발명의 실시 예에서는 액화가스 연료 추진 선박에 연료공급시스템(100)이 적용되는 것을 예로 들어 설명한다.In an embodiment of the present invention, application of the
저장탱크(101)는 액화가스로서 LNG(Liquefied Natural Gas)를 저장할 수 있으며, 단열상태를 유지하면서 연료를 액화상태로 저장하는 멤브레인형 탱크, IMO Type-B 탱크 등을 포함할 수 있다. The
또 저장탱크(101)는 예컨대 저압의 저장탱크로서, 대략 0.0bar 내지 0.7bar 압력 상태에서 LNG를 대략 -150℃ 내지 -163℃ 범위의 극저온 상태로 저장할 수 있다. In addition, the
저장탱크(101) 내부의 액화가스의 증발가스는 가스재액화라인(L11)을 통해 압축부(110) 쪽으로 공급된다.The boil-off gas of the liquefied gas inside the
이때, 후술할 제2기액분리기(142)에 의해 분리된 기체성분이 기체성분공급라인(L15)을 통해 열교환부(120)를 거쳐 가스재액화라인(L11)의 압축부(110) 전단에 합류되어 저장탱크(101)로부터 공급된 증발가스와 혼합됨으로써 혼합유체를 생성할 수 있다. 해당 혼합유체는 압축부(110) 쪽으로 공급되어 제2수요처(E2)의 연료공급조건에 맞게 저압으로 압축될 수 있다. 제2수요처(E2)는 발전용 엔진, 보일러 등을 포함할 수 있다.At this time, the gas component separated by the second gas-
가스재액화라인(L11)은 저장탱크(101), 압축부(110), 열교환부(120), 팽창기(130) 및 제2기액분리기(142)를 순차적으로 연결한다. 저장탱크(101)로부터 공급된 증발가스는 가스재액화라인(L11)을 통해 압축부(110) 및 열교환부(120)를 거쳐 팽창기(130)와 제2기액분리기(142) 쪽으로 공급된다.The gas reliquefaction line (L11) sequentially connects the
압축부(110)를 통과한 증발가스 중 적어도 일부는 가스연료공급라인(L12)을 통해 제2수요처(E2)로 공급될 수 있으며, 제2수요처(E2)의 연료공급량을 초과한 유량은 열교환부(120) 쪽으로 공급되어 액화될 수 있다.At least some of the boil-off gas that has passed through the
압축부(110)는 저장탱크(101)로부터 공급된 증발가스를 저압으로 압축시킬 수 있으며, 이를 위해 프리히터(111), 압축기(112) 및 냉각기(113)를 포함한다.The
프리히터(111)는 압축기(112)의 공급조건에 맞게 유체를 가열시킨다. 이때, 압축기(112)가 극저온용인 경우, 프리히터(111)를 생략할 수 있다.The
압축기(112)는 프리히터(111)에 의해 가열된 유체를 저압 수요처인 제2수요처(E2)의 연료공급조건에 맞게 압축시킨다. 압축기(112)는 예컨대 프리히터(111)에 의해 가열된 유체를 대략 7barg 내지 9barg로 압축시킬 수 있다.The
냉각기(113)는 압축기(112)에 의해 압축된 유체를 냉각시킨다. 압축기(112)에 의해 압축된 유체는 설정 수치의 온도에 맞게 냉각기(113)에 의해 온도가 제어될 수 있다.The cooler 113 cools the fluid compressed by the
이와 같이 압축부(110)에 의해 압축된 유체 중 적어도 일부는 가스연료공급라인(L12)를 통해 제2수요처(E2)의 연료로 공급될 수 있다.In this way, at least some of the fluid compressed by the
가스연료공급라인(L12)은 가스재액화라인(L11)의 저압압축기(112) 후단으로부터 분기되어, 저압의 연료를 필요로 하는 제2수요처(E2)와 연결되며, 저압압축기(112)에 의해 압축된 유체를 제2수요처(E2)의 연료공급조건에 맞게 가열시키는 가열기(190)를 마련한다.The gas fuel supply line (L12) branches off from the rear end of the low-pressure compressor (112) of the gas re-liquefaction line (L11) and is connected to the second consumer (E2) that requires low-pressure fuel, and is connected to the low-pressure compressor (112). A
종래에는 다단의 압축기를 포함하는 압축부를 통해 고압으로 증발가스를 압축시킨 후 저압 수요처의 연료로 공급하기 위해 대량의 감압을 수행해야 했으나, 본 발명의 실시 예를 통해 압축부(110)에 의해 유체를 저압으로 압축시킨 후 제2수요처(E2)로 바로 공급할 수 있다.Conventionally, it was necessary to compress boil-off gas to high pressure through a compression unit containing a multi-stage compressor and then decompress it in large quantities to supply it as fuel to low-pressure consumers. However, through an embodiment of the present invention, the fluid is compressed by the
열교환부(120)는 압축부(110)에 의해 압축된 유체 중 제2수요처(E2)의 연료공급량을 초과한 유량을 재액화시킬 수 있다.The
이때, 저장탱크(101)에 저장된 액화가스는 저장탱크(101) 내부에 마련된 펌프(P)에 의해 펌핑되어, 열교환부(120)를 통과한 후 액화연료공급라인(L11)을 통해 제1수요처(E1)로 공급될 수 있다.At this time, the liquefied gas stored in the
열교환부(120)는 액화연료공급라인(L11)을 통해 공급된 액화가스와 가스재액화라인(L11)의 압축부(110)를 통과한 유체 간 열교환을 수행하여, 해당 유체를 액화시킬 수 있다.The
가스재액화라인(L11)의 열교환부(120)를 통과한 유체는 팽창기(130)에 의해 팽창된 후 제2기액분리기(142)로 흘러간다. 팽창기(130)는 예컨대 줄톰슨(Joule Thomson) 밸브를 포함할 수 있다.The fluid that has passed through the
제2기액분리기(142)는 상술한 팽창된 유체를 기액 분리시키며, 분리된 기체성분은 기체성분공급라인(L15)을 통해 열교환부(120)를 거쳐 가스재액화라인(L11)의 압축부(110) 전단으로 공급되고, 분리된 액체성분은 액체성분회수라인(L16)을 통해 저장탱크(101)로 회수된다.The second gas-
제2기액분리기(142)에 의해 분리되어 기체성분공급라인(L15)을 통해 열교환부(120)로 흘러간 기체성분은 열교환부(120)에서 가스재액화라인(L11)의 압축부(110)를 통과한 유체에 냉열을 전달할 수 있다. 이를 통해 제2기액분리기(142)에 의해 분리된 기체성분의 냉열을 효과적으로 활용할 수 있다.The gas component separated by the second gas-
한편, 상술한 바와 같이 저장탱크(101)에 저장된 액화가스는 저장탱크(101) 내부에 마련된 펌프(P)에 의해 펌핑되어, 열교환부(120)를 통과한 후 액화연료공급라인(L12)을 통해 제1수요처(E1)로 공급될 수 있다.Meanwhile, as described above, the liquefied gas stored in the
제1수요처(E1)는 예컨대 ME-GI 엔진(Man B&W 사의 Gas Injection 엔진)과 같은 고압(약 150~700bar)의 분사엔진 및 X-DF 엔진인 중압(약 16~18bar)의 연료가스로 연소가 가능한 중압가스 분사엔진을 포함할 수 있다. The first consumer (E1) is combustion with fuel gas of high pressure (approximately 150-700 bar) injection engines such as the ME-GI engine (Gas Injection engine of Man B&W) and medium-pressure (approximately 16-18 bar) X-DF engines. It may include a medium pressure gas injection engine capable of
액화연료공급라인(L12)은 제1수요처(E1)의 연료공급조건에 맞게 열교환부(120)를 통과한 유체를 변환시키는 가압펌프(150) 및 기화기(160)를 마련한다.The liquefied fuel supply line (L12) is provided with a pressurizing pump (150) and a vaporizer (160) that convert the fluid passing through the heat exchanger (120) to suit the fuel supply conditions of the first consumer (E1).
액화연료공급라인(L12)에 마련된 가압펌프(150)는 제1수요처(E1)의 연료공급조건에 맞게 열교환부(120)를 통과한 유체를 가압시킨다.The pressurizing
이때, 액화연료공급라인(L11)을 통해 상술한 열교환부(120)로 공급되어 압축부(120)에 의해 가압된 증발가스와 열교환되는 액화가스는 열교환부(120)를 통과한 후 설정값 이상으로 온도가 올라갈 경우, 가압펌프(150) 내에서 기포를 발생시킬 수 있다. At this time, the liquefied gas, which is supplied to the above-described
따라서, 저장탱크(101)로부터 공급된 액화가스는 액화연료공급라인(L11)의 열교환부(120)를 통과한 후, 가압펌프(150)에 적합하게 온도가 조절될 필요성이 있다.Therefore, after the liquefied gas supplied from the
이를 위해, 액화연료공급라인(L11)의 가압펌프(150) 전단에 제1기액분리기(141)가 마련되며, 제1기액분리기(141)는 액화연료공급라인(L11)의 열교환부(120) 전단으로부터 분기된 온도조절라인(L13)과 연결된다.For this purpose, a first gas-
또, 온도조절라인(L13)에 마련된 제어밸브(170)는 액화연료공급라인(L11)의 제1기액분리기(150) 후단에 마련된 온도측정기(180)에 의해 측정된 값을 기초로 개폐 정도가 제어되어, 온도조절라인(L13)을 통해 제1기액분리기(141)로 공급되는 액화가스의 양을 조절한다. 이를 통해 가압펌프(150)의 공급조건에 맞게 제1기액분리기(141)를 통과한 유체의 온도가 조절될 수 있다.In addition, the
제1기액분리기(141)에 의해 분리된 액체성분은 가압펌프(150)로 공급되고, 제1기액분리기(141)에 의해 분리된 기체성분은 예컨대 제2수요처(E2)의 연료로 공급될 수 있다.The liquid component separated by the first gas-
가압펌프(150)는 제1수요처(E1)의 연료공급조건에 맞게 유체를 가압하며, 가압펌프(150) 후단에 마련된 기화기(160)는 가압펌프(150)에 의해 가압된 유체를 제1수요처(E1)의 연료공급조건에 맞게 기화시킨다.The
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 압축부(110)는 종래의 고압 다단 압축기와 달리 저압 압축기를 적용하여 초기 투자비 및 운전 비용을 최소화할 수 있으며, 운전 편의성 증대 및 고압 위험 구역 최소화로 안전성을 향상시킬 수 있다.In this way, the
또, 저장탱크(101)로부터 공급된 액화가스가 열교환부(120)를 통과한 후 가압펌프(150)에 적합한 상태로 온도 조절되어, 결과적으로 기화기(160)의 용량을 줄일 수 있다.In addition, after the liquefied gas supplied from the
일반적인 증발가스의 몰리에르 선도(Molier Diagram, Pressure-Enthalpy Diagram)를 살펴보면, 종래에는 증발가스의 액화에 소모되는 에너지를 줄이고자 임계점(Critical Point) 이상의 고압 영역에서 냉각을 수행하였다.Looking at the Molier Diagram (Pressure-Enthalpy Diagram) of a general boil-off gas, conventionally cooling was performed in a high pressure area above the critical point to reduce the energy consumed for liquefying the boil-off gas.
그러나 본 발명의 실시 예에 따른 연료공급시스템(100)의 경우, 증발가스를 액화시키는 데에 소요되는 에너지를 줄이고자 증발가스를 고압까지 승압하는 과정이 불필요하며, 저압에서도 액화 효율성을 향상시킬 수 있다.However, in the case of the
또, 열교환부(120)에 의해 액화된 증발가스를 저장탱크(101)의 압력까지 팽창기(130)에 의해 팽창시킬 경우, 액체 영역에서 몰리에르 선도의 등온 곡선 기울기가 양수이므로 열교환부(120) 출구 온도가 동일할 경우 저압에서 증발가스의 액화량이 증가할 수 있다.In addition, when the boil-off gas liquefied by the
또, 본 발명은 실시 예에서 열교환부(120)를 통해 제2기액분리기(142)에 의해 분리된 기체성분의 냉열을 회수하여 증발가스 재액화에 활용할 수 있도록 하여, 각 부분의 냉열과 현열을 조화시켜 외부로부터 가져와야 하는 에너지를 줄일 수 있다.In addition, in the embodiment of the present invention, the cold heat of the gas component separated by the second gas-
또, 증발가스 사용을 최소화하여 가벼운 탄화수소 성분을 효과적으로 보존할 수 있어 저장탱크(101) 내 연료 성분을 양호하게 유지할 수 있다.In addition, by minimizing the use of boil-off gas, light hydrocarbon components can be effectively preserved, and the fuel components in the
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.In the above, specific embodiments are shown and described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and those skilled in the art can make various changes without departing from the gist of the technical idea of the invention as set forth in the claims below. You will be able to.
101: 저장탱크
110: 압축부
111: 프리히터
112: 저압압축기
113: 냉각기
120: 열교환부
130: 팽창기
141: 제1기액분리기
142: 제2기액분리기
150: 가압펌프
160: 기화기
170: 제어밸브
180: 온도측정기
190: 가열기
L10: 가스재액화라인
L11: 액화연료공급라인
L12: 가스연료공급라인
L13: 온도조절라인
L15: 기체성분공급라인
L16: 액체성분회수라인101: storage tank 110: compression unit
111: Preheater 112: Low pressure compressor
113: cooler 120: heat exchange unit
130: Expander 141: First gas-liquid separator
142: Second gas-liquid separator 150: Pressurization pump
160: carburetor 170: control valve
180: Temperature meter 190: Heater
L10: Gas re-liquefaction line L11: Liquefied fuel supply line
L12: Gas fuel supply line L13: Temperature control line
L15: Gas component supply line L16: Liquid component recovery line
Claims (5)
상기 압축된 증발가스를 액화시키는 열교환부;
상기 저장탱크로부터 공급받은 액화가스를 상기 열교환부를 거쳐 제1수요처로 공급하며, 상기 제1수요처의 연료공급조건에 맞게 상기 열교환부를 통과한 유체를 변환시키는 가압펌프 및 기화기를 마련한 액화연료공급라인;
상기 액화연료공급라인의 가압펌프 전단에 마련되며, 상기 열교환부를 통과한 유체를 기액 분리시키는 제1기액분리기; 및
상기 액화연료공급라인의 열교환부 전단으로부터 분기되어 상기 제1기액분리기와 연결되며, 제어밸브를 마련한 온도조절라인;을 포함하되,
상기 제어밸브는 상기 액화연료공급라인의 제1기액분리기 후단에 마련된 온도측정기에 의해 측정된 값을 기초로 개폐 정도가 제어되어, 상기 온도조절라인을 통해 상기 제1기액분리기로 공급되는 액화가스의 양을 조절하는 선박용 연료공급시스템.A compression unit that compresses the boil-off gas of the liquefied gas supplied from the storage tank;
a heat exchanger that liquefies the compressed boil-off gas;
A liquefied fuel supply line that supplies the liquefied gas supplied from the storage tank to a first demander through the heat exchanger and is provided with a pressurizing pump and a vaporizer that converts the fluid passing through the heat exchanger to suit the fuel supply conditions of the first demander;
a first gas-liquid separator provided in front of the pressurizing pump of the liquefied fuel supply line and separating gas-liquid from the fluid passing through the heat exchanger; and
It includes a temperature control line branched from the front end of the heat exchanger of the liquefied fuel supply line and connected to the first gas-liquid separator, and provided with a control valve,
The control valve controls the degree of opening and closing based on the value measured by a temperature gauge provided at the rear end of the first gas-liquid separator of the liquefied fuel supply line, so that the degree of opening and closing of the liquefied gas supplied to the first gas-liquid separator through the temperature control line is controlled. A marine fuel supply system that controls the amount.
상기 액화된 유체를 팽창시키는 팽창기와,
상기 팽창된 유체를 기액 분리시키는 제2기액분리기와,
상기 저장탱크, 압축부, 열교환부, 팽창기 및 제2기액분리기를 연결하는 가스재액화라인과,
상기 제2기액분리기에 의해 분리된 기체성분을 상기 열교환부를 거쳐 상기 가스재액화라인의 압축부 전단으로 공급하는 기체성분공급라인과,
상기 제2기액분리기에 의해 분리된 액체성분을 상기 저장탱크로 회수하는 액체성분회수라인을 더 포함하는 선박용 연료공급시스템.According to paragraph 1,
an expander that expands the liquefied fluid,
a second gas-liquid separator that separates the expanded fluid from gas-liquid;
A gas re-liquefaction line connecting the storage tank, compression unit, heat exchange unit, expander, and second gas-liquid separator;
A gas component supply line that supplies the gas components separated by the second gas-liquid separator to the front end of the compression section of the gas reliquefaction line through the heat exchange section;
A marine fuel supply system further comprising a liquid component recovery line for recovering the liquid component separated by the second gas-liquid separator to the storage tank.
상기 압축부는
유체를 가열시키는 프리히터와,
상기 프리히터에 의해 가열된 유체를 상기 제2수요처의 연료공급조건에 맞게 압축시키는 저압압축기와,
상기 압축된 유체를 냉각시키는 냉각기를 포함하는 선박용 연료공급시스템.According to paragraph 2,
The compression section
A preheater that heats the fluid,
a low-pressure compressor that compresses the fluid heated by the preheater to suit the fuel supply conditions of the second consumer;
A marine fuel supply system including a cooler that cools the compressed fluid.
상기 가스재액화라인의 저압압축기 후단으로부터 분기되어, 저압의 연료를 필요로 하는 제2수요처와 연결된 가스연료공급라인과,
상기 가스연료공급라인에 마련되며, 상기 저압압축기에 의해 압축된 유체를 상기 제2수요처의 연료공급조건에 맞게 가열시키는 가열기를 더 포함하는 선박용 연료공급시스템.According to paragraph 3,
A gas fuel supply line branched from the rear end of the low-pressure compressor of the gas re-liquefaction line and connected to a second consumer requiring low-pressure fuel,
A marine fuel supply system further comprising a heater provided in the gas fuel supply line and heating the fluid compressed by the low-pressure compressor to suit the fuel supply conditions of the second demand source.
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