KR20230172646A - onboard pyrolysis system and fuel supply system for low carbonized hydrogen mixed fuel - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LNG 또는 LPG와 같은 연료를 기체분사하는 가스 엔진 기반의 선박 또는 관련 플랜트 및 LPG 또는 메탄올 등과 연료를 액체분사하는 액체 연료 엔진 기반의 선박 또는 플랜트에 있어서, 엔진을 통해 배출되는 이산화탄소의 배출량을 감축하기 위하여, 연료 일부를 열분해 방법으로 개질하여 수소 가스와 블랙카본을 생산하고, 수소 가스를 기존 연료와 혼합하여 탄소 함량이 감축된 수소 혼합연료를 생산하고, 이를 엔진 및 발전기 등의 연료로 공급하여 연소 후 배출되는 이산화탄소의 양을 획기적으로 감축시킬 수 있는 탄소 저감형 수소 혼합연료 공급을 위한 열분해 시스템 및 이를 이용한 연료공급 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to ships or related plants based on gas engines that inject fuel such as LNG or LPG, and ships or plants based on liquid fuel engines that inject liquid fuel such as LPG or methanol, in order to reduce the amount of carbon dioxide emitted through the engine. In order to reduce this, some of the fuel is reformed through pyrolysis to produce hydrogen gas and black carbon, and hydrogen gas is mixed with existing fuel to produce hydrogen mixed fuel with reduced carbon content, which is used as fuel for engines and generators. This relates to a pyrolysis system for supplying carbon-reducing hydrogen mixed fuel that can dramatically reduce the amount of carbon dioxide emitted after combustion, and a fuel supply system using the same.

Description

탄소 저감형 수소 혼합연료 공급을 위한 열분해 시스템 및 이를 이용한 연료공급 시스템{onboard pyrolysis system and fuel supply system for low carbonized hydrogen mixed fuel}Pyrolysis system for supplying carbon-reduced hydrogen mixed fuel and fuel supply system using the same {onboard pyrolysis system and fuel supply system for low carbonized hydrogen mixed fuel}

본 발명은 선박에서 사용하는 화석연료의 연소에 따른 이산화탄소 발생량을 저감하기 위해 선박연료의 일부를 열분해하여 수소와 블랙카본으로 분리하여, 수소는 기존연료와 혼합하는 방법으로 수소 혼합연료의 탄소 함량을 감축하여 연소에 따른 이산화탄소 발생량을 더욱 감축하기 위한 방법으로, 선박 연료로는 열분해 가능한 천연가스 또는 액화천연가스 또는 메탄올 등이 채택될 수 있으며, 열분해 방식은 이산화탄소 발생 없이 블랙카본을 생성하는 아르곤이나 질소 등의 캐리어 가스를 이용하는 플라즈마 방식을 채택할 수 있으며, 플라즈마 발생을 위해 사용하는 전기는 기존의 선박 발전기 엔진을 이용하거나 제한된 선박연료를 고려하여 발전효율이 높은 연료전지를 채택할 수 있으며, 경우에 따라서는 이들의 조합 및 배터리를 이용한 전력시스템으로 구성할 수도 있다.In order to reduce the amount of carbon dioxide generated from the combustion of fossil fuels used in ships, the present invention pyrolyzes part of the ship fuel to separate it into hydrogen and black carbon, and mixes the hydrogen with existing fuel to reduce the carbon content of the hydrogen mixed fuel. As a method to further reduce the amount of carbon dioxide generated from combustion, pyrolyzable natural gas, liquefied natural gas, or methanol can be used as ship fuel. The pyrolysis method uses argon or nitrogen, which generates black carbon without generating carbon dioxide. A plasma method using a carrier gas such as Therefore, it can be configured as a power system using a combination of these and a battery.

본 발명은 상기와 같이 열분해 되어진 수소 성분과 열분해 반응기에서 열분해 되지 못한 잔류연료 성분의 혼합연료를 기존의 연료와 혼합하여, 연료의 탄소함량이 더욱 저감되도록 하는 탄소 저감형 수소 혼합연료 공급을 위한 열분해 시스템 및 이를 이용한 연료공급 시스템에 관한 것이다.The present invention provides pyrolysis to supply a carbon-reduced hydrogen mixed fuel that further reduces the carbon content of the fuel by mixing the mixed fuel of the hydrogen component pyrolyzed as described above and the residual fuel component that was not pyrolyzed in the pyrolysis reactor with existing fuel. This relates to a system and a fuel supply system using the same.

지구온난화에 따른 기상이변 영향으로 지구온난화 물질의 대기 방출 제한에 국제적인 공감대가 형성되어, 이를 법제화하고 있으며, 이에 따라 대부분의 국가에서 2050년 탄소중립 목표 달성을 위한 전방위적인 노력을 기울이게 되었다. Due to the impact of extreme weather conditions caused by global warming, an international consensus has been formed on limiting the emission of global warming substances into the atmosphere, and this is being legislated. Accordingly, most countries are making all-out efforts to achieve the 2050 carbon neutral goal.

선박의 경우도 국제해사기구(International Maritime Organization, IMO)의 주도로 선박엔진의 연소에 따른 이산화탄소 배출을 규제하기 위해 신조선의 경우 2015년 10%, 2020년 20% 2025년 30%의 절감 목표를 수립하여 추진 중에 있고, 2023년부터는 현존선의 탄소 인텐시티를 점차 낮추는 방향으로 규제를 제정하여 시행하게 되었다. 이로 인해 2021년에는 관망해 오던 선주들이 LNG 연료 추진선 및 LPG 연료 추진선의 발주를 결정하여 신조 발주가 급증하게 되었고, 이러한 경향은 당분간 지속될 전망이다. 그러나 메탄이 주성분인 LNG를 사용하더라도 최대 24%의 이산화탄소 저감을 기대할 수 있어, 2030년 이후를 위한 추가적인 대책이 필요한 상황이다. 이에 따라 선박에 장착되는 이산화탄소 포집 설비 등도 심각하게 검토되고 있는 단계이며 최근 파일럿 규모의 설비를 채택한 사례들이 보고되고 있다. 그러나 포집 이후 액화하여 육상으로 운반하거나 케미컬 주입을 통해 바다 배출이 가능한 물질 전환하는 방법 등의 경제성이 현저히 낮아 적용에 어려움을 겪고 있다.In the case of ships, under the leadership of the International Maritime Organization (IMO), a reduction goal of 10% in 2015, 20% in 2020, and 30% in 2025 for new ships was established to regulate carbon dioxide emissions from combustion of ship engines. This is being promoted, and starting in 2023, regulations will be enacted and implemented to gradually lower the carbon intensity of existing ships. As a result, ship owners who had been waiting for a while decided to place orders for LNG-fueled and LPG-fueled ships in 2021, leading to a surge in newbuilding orders, and this trend is expected to continue for the time being. However, even if LNG, whose main ingredient is methane, can be expected to reduce carbon dioxide by up to 24%, additional measures are needed after 2030. Accordingly, carbon dioxide capture facilities installed on ships are also being seriously reviewed, and recent cases of adopting pilot-scale facilities have been reported. However, the economic feasibility of methods such as capturing, liquefying, transporting to land or converting to substances that can be discharged into the sea through chemical injection is significantly low, making application difficult.

이에 따라 본 발명에서는 연료의 일부를 열분해하여 수소와 탄소로 전환하여, 수소는 기존 연료와 혼합하여 엔진에 공급하는 연료의 탄소 함량을 낮추는 방법을 제시한다. 이러한 열분해 방법은 스팀을 이용하는 기존의 개질 방식에서 수소 및 이산화탄소가 발생하는 것과는 차별화 되는 것이어서, 선박 적용의 유용성이 더 크다 할 것이다. 이산화탄소가 발생되지 않는 열분해 방법은 저온 및 고온 플라즈마를 이용하는 방법이 유용한데, 두 방법의 근본적인 차이는 분자와 전자의 열역학적 평형 여부이다. 따라서 저온 플라즈마의 온도는 전자 부분만 높은 열역학적 비평형 조건이 되는 것으로, 고온 플라즈마에 비해 에너지 소모가 적으나 온도가 1000 K 미만으로 개질 효과는 다소 낮은 것으로 알려져 있다. 최근 열분해 방식으로 천연가스를 개질하여 수소를 얻고자 하는 플랜트 건설이 이루어 지고 있는 기술분야이기도 하여, 선박 적용을 위한 시스템 구성을 본 발명을 통해 제시하고자 한다. Accordingly, the present invention proposes a method of reducing the carbon content of the fuel supplied to the engine by pyrolyzing part of the fuel and converting it into hydrogen and carbon, and mixing the hydrogen with existing fuel. This pyrolysis method is different from the existing reforming method using steam that generates hydrogen and carbon dioxide, so it is more useful for ship applications. As a thermal decomposition method that does not generate carbon dioxide, methods using low-temperature and high-temperature plasma are useful, but the fundamental difference between the two methods is whether the molecules and electrons are in thermodynamic equilibrium. Therefore, the temperature of low-temperature plasma is a thermodynamic non-equilibrium condition in which only the electronic part is high, and energy consumption is lower than that of high-temperature plasma, but the reforming effect is known to be somewhat low as the temperature is less than 1000 K. This is a technological field in which the construction of plants to obtain hydrogen by reforming natural gas through pyrolysis is being conducted recently, and the present invention aims to present a system configuration for application to ships.

한편 열분해 공정에 필요한 전력은 본 발명에서 제시하는 열분해 반응기를 통해 얻는 수소와 기존 연료와의 혼합연료를 사용할 수 있는 고체산환물연료전지(SOFC)등의 연료전지를 활용하는 개념 및 혼소 발전기 엔진을 적용할 수 있으며, 열분해 반응기의 열평형을 위해서는 연료전지나 발전기 엔진의 폐열을 활용할 수 있도록 하는 개념도 제시하였다. 마지막으로 열분해 반응기의 반응 잔해는 블랙카본 형태로 생성되는데, 이를 분리하여 저장하면, 산업용이나 농업용 원자재로 활용 가능한 것으로 알려져 있다. Meanwhile, the power required for the pyrolysis process is provided by the concept of utilizing fuel cells such as solid acid fuel cell (SOFC), which can use hydrogen obtained through the pyrolysis reactor proposed in the present invention and mixed fuel with existing fuel, and a co-firing generator engine. It can be applied, and the concept of utilizing waste heat from a fuel cell or generator engine to achieve thermal balance in a pyrolysis reactor was also presented. Lastly, the reaction residue from the pyrolysis reactor is generated in the form of black carbon, and it is known that if it is separated and stored, it can be used as a raw material for industrial or agricultural purposes.

이상의 배경 기술을 활용하여 탄소 저감형 수소 혼합연료 공급을 위한 열분해 시스템 및 이를 이용한 연료공급 시스템이 되게 하였다.Using the above background technology, a pyrolysis system for supplying carbon-reducing hydrogen mixed fuel and a fuel supply system using the same were created.

본 발명은 LNG 또는 LPG 등의 연료를 메인 엔진과 발전기 엔진 등에 가스 분사하는 액화가스 연료 추진선이나 플랜트 있어서, 선박용 열분해 시스템을 제공하여 강화되는 CO2 배출규제를 만족하도록 탄소 함량이 더욱 저감된, 탄소 저감형 수소 혼합연료 공급을 위한 열분해 시스템 및 이를 이용한 연료공급 시스템을 제공하고자 한다.The present invention provides a liquefied gas fuel propulsion ship or plant that injects fuel such as LNG or LPG into the main engine and generator engine, and provides a pyrolysis system for ships with a further reduced carbon content to meet the strengthening CO2 emission regulations. We aim to provide a pyrolysis system for supplying reduced hydrogen mixed fuel and a fuel supply system using the same.

발명의 다른 실시예로, LPG 또는 메탄올 등의 연료를 메인 엔진과 발전기 엔진 등에 액체 분사하는 연료 추진선이나 플랜트에 있어서, 선박용 열분해 시스템을 제공하여 강화되는 CO2 배출규제를 만족하도록 탄소 함량이 더욱 저감된, 탄소 저감형 수소 혼합연료 공급을 위한 열분해 시스템 및 이를 이용한 연료공급 시스템을 제공하고자 한다.In another embodiment of the invention, in fuel propulsion ships or plants that inject liquid fuel such as LPG or methanol into main engines and generator engines, a pyrolysis system for ships is provided to further reduce carbon content to meet strengthened CO2 emission regulations. The aim is to provide a pyrolysis system for supplying low-carbon hydrogen mixed fuel and a fuel supply system using the same.

이를 위해 액화가스로부터 수소 혼합연료를 얻기 위해 구성한 이산화탄소 생성이 없는 선박용 열분해 시스템의 핵심장비인 열분해 반응기에 필요한 전력은, 전기 에너지의 생산효율을 높이기 위해 에너지 효율이 높은 연료전지 발전기나 내연기관을 채택하거나 선박의 에너지 회수 시스템인 축발전기나 폐열발전 시스템 등을 적용할 수 있고, 이들의 연비 효과를 극대화하기 위해 배터리 시스템을 이용한 에너지 저장 및 재생 시스템을 갖도록 구성할 수 있는, 탄소 저감형 수소 혼합연료 공급을 위한 열분해 시스템 및 이를 이용한 연료공급 시스템을 제공하고자 한다.To this end, the power required for the pyrolysis reactor, which is the core equipment of the marine pyrolysis system without carbon dioxide generation, is constructed to obtain hydrogen mixed fuel from liquefied gas, and a highly energy-efficient fuel cell generator or internal combustion engine is used to increase the production efficiency of electrical energy. Alternatively, a ship's energy recovery system such as a shaft generator or waste heat power generation system can be applied, and it can be configured to have an energy storage and regeneration system using a battery system to maximize the fuel efficiency of these, a carbon-reducing hydrogen mixed fuel. We would like to provide a pyrolysis system for supply and a fuel supply system using the same.

상기 목적을 달성하기 위한 탄소 함량이 더욱 저감된 탄소 저감형 수소 혼합연료 공급을 위한 열분해 시스템 및 이를 이용한 연료공급 시스템은, 통상적인 연료공급 시스템에서 저압 연료 소모처에 공급되는 연료공급 라인을 분기하여, 연료의 탄소 성분을 블랙카본 등의 형태로 이산화탄소 발생이 없이 제거하는 공정을 통해 수소를 생산하여 기존 연료와 혼합할 수 있도록 하는 열분해 시스템이 구비되는 것을 특징으로 한다.The pyrolysis system for supplying carbon-reduced hydrogen mixed fuel with a further reduced carbon content to achieve the above purpose and the fuel supply system using the same branch the fuel supply line supplied to the low-pressure fuel consumer from the conventional fuel supply system. , It is characterized by a pyrolysis system that produces hydrogen through a process that removes the carbon component of the fuel in the form of black carbon, etc. without generating carbon dioxide, and allows it to be mixed with existing fuel.

상기 열분해 반응기를 통해 얻은 수소는 열분해 반응의 수율로 인해 반응이 일어나지 않은 잔류 연료와 함께 필터를 거쳐 블랙카본과 분리되는데, 메인 엔진과 발전기 엔진 등의 소모처에서 이산화탄소 발생량을 목표 수준 이내로 유지할 수 있도록 열분해 반응기의 수소 생산 수율을 제어하는 시스템을 구비하는 것을 특징으로 한다.Hydrogen obtained through the pyrolysis reactor is separated from black carbon through a filter along with residual fuel that has not reacted due to the yield of the pyrolysis reaction, in order to maintain the amount of carbon dioxide generated at consumption points such as the main engine and generator engine within the target level. It is characterized by having a system for controlling the hydrogen production yield of the thermal decomposition reactor.

상기 열분해 반응 공정을 거치며 공정 압력이 낮아지는 것을 대비하여, 기존 연료공급 라인의 압력으로 복원하기 위해 압축기를 구비할 수 있으며, 압축기 전후 단에는 공정의 필요에 따라 냉각기를 구비할 수 있는 것을 특징으로 한다.In preparation for the process pressure being lowered through the pyrolysis reaction process, a compressor may be provided to restore the pressure of the existing fuel supply line, and a cooler may be provided at the front and rear of the compressor depending on the needs of the process. do.

상기 열분해 반응기에 필요한 전력을 이산화탄소 발생량을 제어하는 국제기구의 요구조건을 만족하는 조건으로 얻기 위해, 열분해 반응기로부터 얻게 되는 수소 혼합연료의 일부는 전력 생산용 발전 시스템에 공급될 수 있으며, 발전 시스템은 연비 성능이 우수한 고온형을 비롯한 연료전지나 내연기관을 적용하거나, 이산화탄소 발생없는 폐열 회수 발전기나 축발전기 또는 항구의 육상 전력을 적용하며, 필요에 따라서는 배터리 등의 전력 저장 및 재생 장치 등으로 적절한 조합을 취하도록 구비하는 것을 특징으로 한다. In order to obtain the power required for the pyrolysis reactor under conditions that satisfy the requirements of international organizations that control carbon dioxide emissions, part of the hydrogen mixed fuel obtained from the pyrolysis reactor can be supplied to the power generation system for power production, and the power generation system Fuel cells or internal combustion engines, including high-temperature types with excellent fuel efficiency, can be applied, or carbon dioxide-free waste heat recovery generators, storage generators, or onshore power from ports can be applied. If necessary, appropriate combinations can be made with power storage and regeneration devices such as batteries. It is characterized by being provided to take.

상기에서 얻은 수소 성분을 포함한 혼합연료는 가스 분사 엔진의 경우는 기존 가스연료와 혼합하여 사용하고, 액체 분사 엔진의 경우는 기존 액체연료 공급 시스템은 유지하고 수소 혼합연료는 엔진의 연소공기 흡입구에 주입하는 방식을 취하도록 구비하는 것을 특징으로 한다.The mixed fuel containing the hydrogen component obtained above is used by mixing with existing gas fuel in the case of a gas injection engine, and in the case of a liquid injection engine, the existing liquid fuel supply system is maintained and the hydrogen mixed fuel is injected into the combustion air intake of the engine. It is characterized by being equipped to take the method.

본 발명의 실시예에 의한 LNG 또는 LPG 등과 같은 연료를 메인 엔진과 발전 엔진 등에 가스 분사하는 선박이나 플랜트에 있어서, 이산화탄소 발생 없이 화석연료를 수소와 카본(블랙카본)으로 분리하는 선박용 열분해 시스템을 구비하며, 이를 통해 탄소 함량이 더욱 저감된 수소 혼합연료를 생산하고, 이를 기존 연료와 혼합하여 엔진에 공급하여 강화되는 이산화탄소 배출규제를 만족하는 선박이 되도록 하는, 탄소 저감형 수소 혼합연료 공급을 위한 열분해 시스템 및 이를 이용한 연료공급 시스템의 이점을 가진다.In ships or plants that inject gas such as LNG or LPG into main engines and power generation engines according to an embodiment of the present invention, a marine pyrolysis system is provided to separate fossil fuels into hydrogen and carbon (black carbon) without generating carbon dioxide. Through this, we produce hydrogen mixed fuel with a further reduced carbon content, mix it with existing fuel, and supply it to engines, enabling ships to meet the strengthening carbon dioxide emission regulations. Pyrolysis to supply low-carbon hydrogen mixed fuel. There are advantages of the system and the fuel supply system using it.

다른 실시예로 LPG 또는 메탄올 등과 같은 연료를 메인 엔진과 발전기 엔진 등에 액체 분사하는 액체연료 추진선이나 플랜트 있어서, 이산화탄소 발생 없이 화석연료를 수소와 카본(블랙카본)으로 분리하는 선박용 열분해 시스템을 구비하며, 이를 통해 탄소 함량이 더욱 저감된 수소 혼합연료를 생성하고, 이를 엔진의 연소공기 흡입구에 분사하고 기존 액체 분사 연료공급 방식은 유지하되 엔진출력을 위해 일부 조절하여 엔진에 공급함으로써 강화되는 이산화탄소 배출규제를 만족하는 선박이 되도록 하는, 탄소 저감형 수소 혼합연료 공급을 위한 열분해 시스템 및 이를 이용한 연료공급 시스템의 이점을 가진다.In another embodiment, there is a liquid fuel propulsion ship or plant that injects fuel such as LPG or methanol as a liquid into the main engine and generator engine, and is equipped with a marine pyrolysis system that separates fossil fuel into hydrogen and carbon (black carbon) without generating carbon dioxide. Through this, hydrogen mixed fuel with a further reduced carbon content is generated, and this is injected into the combustion air intake of the engine. The existing liquid injection fuel supply method is maintained, but carbon dioxide emission regulations are strengthened by supplying it to the engine with some adjustments for engine output. It has the advantage of a pyrolysis system for supplying carbon-reduced hydrogen mixed fuel and a fuel supply system using the same, which allows ships to satisfy the .

탄소 함량이 더욱 저감된 수소 혼합연료를 얻기 위해 구비된 선박용 열분해 시스템은, 열분해 시스템의 핵심인 열분해 반응기에 필요한 전기 에너지의 이산화탄소 발생량을 제어하기 위해 수소 혼합연료 사용이 가능하며 연비 성능이 우수한 연료전지 발전이나 효율 좋은 내연기관을 이용하거나, 폐열 발전기나 축발전기 등의 에너지 회수 시스템을 이용하는 다양한 조합이 가능하도록 구성함으로써 선박용 열분해 시스템의 경제성이 확보되는, 탄소 저감형 수소 혼합연료 공급을 위한 열분해 시스템 및 이를 이용한 연료공급 시스템의 이점을 가진다.The marine pyrolysis system, which is equipped to obtain hydrogen mixed fuel with a further reduced carbon content, is a fuel cell that can use hydrogen mixed fuel to control the amount of carbon dioxide generated from the electrical energy required for the pyrolysis reactor, which is the core of the pyrolysis system, and has excellent fuel efficiency. A pyrolysis system for supplying carbon-reduced hydrogen mixed fuel that ensures the economic feasibility of a marine pyrolysis system by configuring various combinations of power generation, efficient internal combustion engines, or energy recovery systems such as waste heat generators or shaft generators. This has the advantage of a fuel supply system.

도 1은 저압 기체연료 분사형 연료를 공급받는 엔진을 사용하는 경우의 열분해 시스템을 이용한 수소 혼합연료 공급 시스템의 구성을 도시한 것이다.
도 2는 고압 기체연료 분사형 메인 엔진과 저압 기체연료 분사형 발전기 엔진을 갖는 경우의 열분해 시스템을 이용한 수소 혼합연료 공급 시스템의 구성을 도시한 것이다.
도 3은 저압 액체연료 분사 엔진을 사용하는 경우의 열분해 시스템을 이용한 수소 혼합연료 공급 시스템의 구성을 도시한 것이다.
도 4은 고압 액체연료 분사 메인 엔진과 저압 액체연료 분사 발전기 엔진 등을 갖는 경우의 열분해 시스템을 이용한 수소 혼합연료 공급 시스템의 구성을 도시한 것이다.
도 5는 엔진에 공급되는 연료의 탄소 함량 감축을 위해 선박에 구현되는 열분해 시스템의 구성 요소들을 도시한 것이다.Figure 1 shows the configuration of a hydrogen mixed fuel supply system using a pyrolysis system when using an engine supplied with low-pressure gaseous fuel injection type fuel.
Figure 2 shows the configuration of a hydrogen mixed fuel supply system using a pyrolysis system in the case of having a high-pressure gaseous fuel injection type main engine and a low-pressure gaseous fuel injection type generator engine.
Figure 3 shows the configuration of a hydrogen mixed fuel supply system using a pyrolysis system when using a low-pressure liquid fuel injection engine.
Figure 4 shows the configuration of a hydrogen mixed fuel supply system using a pyrolysis system in the case of having a high-pressure liquid fuel injection main engine and a low-pressure liquid fuel injection generator engine.
Figure 5 shows components of a pyrolysis system implemented on a ship to reduce the carbon content of fuel supplied to the engine.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다. 또한 라인에는 도시하지 않았지만, 라인의 분기 및 조합에 따른 압력 일치 및 제어를 위한 밸브 및 제어 로직 등은 이 분야의 통상적인 지식의 범주로 보아야 할 것이다.Below, preferred embodiments are presented to aid understanding of the present invention. However, the following examples are provided only to make the present invention easier to understand, and the content of the present invention is not limited by the examples. In addition, although not shown in the line, valves and control logic for pressure matching and control according to branching and combination of lines should be considered the scope of common knowledge in this field.

도 1의 실시 예는, LNG 또는 LPG과 같이 HFO보다 탄소 성분이 적은 액화천연가스 또는 액화석유가스를 저압 메인 엔진 및 발전기 엔진 등에 기체연료로 분사하는 방식으로 구성되는 선박 또는 플랜트를 위한 연료공급시스템에 있어서, 연료를 저장하는 연료탱크로부터 메인 엔진 및 발전용 엔진 등의 저압 연료 소모처(1, 3)에 연료를 공급하는 연료 공급장치를 표현하는 기본 구성의 일부이며, 연료공급장치로부터 온도와 압력 조건이 연료소모처에 적합한 형태로 제어된 저압 연료공급원(10)에 공정 추가를 통하여 본 발명을 통해 이루고자 하는 내용을 도시한 것이다. 저압 연료 공급원(10)의 저압 연료공급 라인(110)으로부터 일부를 분기한 열분해용 저압 연료공급 라인(190)은 수소를 포함하는 연료가스로 변환하는 열분해 시스템(950)으로 연결되며, 이로부터 수소를 포함하는 수소 혼합연료 라인(610)과 열분해 시스템(950)을 거치지 않은 저압 소모처용 연료공급 라인(120)이 통합되어 저압 소모처용 수소 혼합연료 라인(390)을 구현한 것으로, 이는 탄소 성분이 더욱 저감된 저압 연료공급이 이루어진다. The embodiment of FIG. 1 is a fuel supply system for a ship or plant that is configured to inject liquefied natural gas or liquefied petroleum gas, such as LNG or LPG, which has a lower carbon content than HFO, into a low-pressure main engine and generator engine as gaseous fuel. In this case, it is part of the basic configuration representing a fuel supply device that supplies fuel from a fuel tank that stores fuel to low-pressure fuel consumers (1, 3) such as the main engine and power generation engine, and the temperature and It shows what the present invention aims to achieve by adding a process to the low-pressure fuel supply source 10 whose pressure conditions are controlled to be suitable for the fuel consumption. The low-pressure fuel supply line 190 for pyrolysis, which is partially branched from the low-pressure fuel supply line 110 of the low-pressure fuel source 10, is connected to the pyrolysis system 950 for converting fuel gas containing hydrogen, from which hydrogen The hydrogen mixed fuel line 610 containing the fuel supply line 120 for low-pressure consumers that does not go through the pyrolysis system 950 is integrated to implement the hydrogen mixed fuel line 390 for low-pressure consumers, which has a carbon component. A further reduced low-pressure fuel supply is achieved.

도2의 실시 예는, LNG 또는 LPG와 같이 HFO보다 탄소 성분이 적은 액화천연가스 또는 액화석유가스를 고압 메인 엔진 및 저압 발전기 엔진 등에 기체연료로 분사하는 방식으로 구성되는 선박 또는 플랜트를 위한 연료공급시스템에 있어서, 연료를 저장하는 연료탱크로부터 고압 2행정 메인 엔진 시스템(2) 및 저압 발전용 엔진이나 보일러 등의 저압 연료 소모처(3)에 연료를 공급하는 연료 공급장치를 도시한 것으로, 연료공급장치로부터 온도와 압력 조건이 연료소모처에 적합한 형태로 제어된 저압 연료공급원(10)에 공정 추가를 통하여 본 발명을 통해 이루고자 하는 내용을 도시한 것이다. 저압 연료 공급원(10)의 저압 연료공급 라인(110)으로부터 일부를 분기한 열분해용 저압 연료공급 라인(190)은 수소를 포함하는 혼합연료로 변환하는 열분해 시스템(950)으로 연결되며, 이로부터 수소를 포함하는 수소 혼합연료 라인(610)을 얻게 되며, 이로부터 저압 연료공급용으로 분기한 제1 수소 혼합연료 라인(620) 및 고압 연료공급용으로 분기하는 제2 수소 혼합연료 라인(630)을 얻게 되는 도시이다. The embodiment of Figure 2 is a fuel supply for ships or plants consisting of injecting liquefied natural gas or liquefied petroleum gas, such as LNG or LPG, which has a lower carbon content than HFO, into a high-pressure main engine and a low-pressure generator engine as gaseous fuel. In the system, it shows a fuel supply device that supplies fuel from a fuel tank storing fuel to a high-pressure two-stroke main engine system (2) and a low-pressure fuel consumer (3) such as a low-pressure power generation engine or boiler. It illustrates what the present invention aims to achieve by adding a process to the low-pressure fuel supply source 10, in which the temperature and pressure conditions from the supply device are controlled in a form suitable for the fuel consumption site. The low-pressure fuel supply line 190 for pyrolysis, which is partially branched from the low-pressure fuel supply line 110 of the low-pressure fuel source 10, is connected to the pyrolysis system 950 for converting mixed fuel containing hydrogen, from which hydrogen A hydrogen mixed fuel line 610 containing a is obtained, from which a first hydrogen mixed fuel line 620 branched for low-pressure fuel supply and a second hydrogen mixed fuel line 630 branched for high-pressure fuel supply are obtained. This is the city you get.

여기서, 제1 수소 혼합연료 라인(620)은 열분해 시스템(950)을 거치지 않은 저압 소모처용 연료공급 라인(120)과 통합되어 저압 소모처용 수소 혼합연료 라인(390)이 된다. 고압 연료 공급 라인은 고압 연료공급원(20)의 고압 연료공급 라인(780)으로부터 분기된 제1 고압 연료공급 시트림(790)을 모티브로 하고, 제2 수소 혼합연료 라인(630)을 흡입부로 연결하는 제1 이젝터(800) 시스템을 구현하여, 일정 압력 이상을 갖는 제1 고압 수소 혼합연료 라인(810)을 고압엔진용 수소 혼합연료 라인으로 구성할 수 있으며, 단일 이젝터 시스템의 압력 상승이 부족할 경우를 위해, 고압 연료공급 라인(780)으로부터 분기된 제2 고압 연료공급 시트림(890)을 모티브로 하고, 제1 고압 수소 혼합연료 라인(810)을 흡입부로 연결하는 제2 이젝터(900) 시스템을 구현하여, 제2 고압 수소 혼합연료 라인(990)을 고압엔진용 수소 혼합연료 라인으로 구성하여, 고압엔진에 필요한 고압의 연료공급을 제공할 수 있는 탄소 성분이 더욱 저감된 저압 및 고압 연료공급시스템을 구현하는 도시이다.Here, the first hydrogen mixed fuel line 620 is integrated with the fuel supply line 120 for low-pressure consumers that does not go through the pyrolysis system 950 to become the hydrogen mixed fuel line 390 for low-pressure consumers. The high-pressure fuel supply line is based on the motif of the first high-pressure fuel supply rim 790 branched from the high-pressure fuel supply line 780 of the high-pressure fuel supply source 20, and connects the second hydrogen mixed fuel line 630 to the intake section. By implementing the first ejector 800 system that has a certain pressure or more, the first high-pressure hydrogen mixed fuel line 810 can be configured as a hydrogen mixed fuel line for a high-pressure engine, and when the pressure rise of the single ejector system is insufficient, For this purpose, the second ejector 900 system is based on the second high-pressure fuel supply rim 890 branched from the high-pressure fuel supply line 780 and connects the first high-pressure hydrogen mixed fuel line 810 to the intake unit. By implementing the second high-pressure hydrogen mixed fuel line (990) as a hydrogen mixed fuel line for high-pressure engines, low-pressure and high-pressure fuel supply with a further reduced carbon content can be provided to provide high-pressure fuel supply required for high-pressure engines. It is a city that implements the system.

도3의 실시 예는, LPG나 메탄올 등의 연료를 저압 엔진에 액체 분사하는 방식으로 구현하는 연료공급 시스템에 대한 도시로써, 저압 메인 엔진(1)의 공기 흡기구에 제2 수소 혼합연료 라인(630)을 연결하여 엔진 주입 공기와 혼합하여 엔진에 공급하고, 기존의 저압 연료 라인(120)으로부터 저압 메인 엔진 연료공급 라인(121)을 분기하여 저압 메인 엔진(1)에 대한 연료공급 시스템을 구현할 수 있음을 도시한 것이다. 한편, 저압 발전기 엔진 등(3)에도 제1 수소 혼합연료 라인(620)을 공기 흡입구에 연결하여 엔진 주입 공기와 혼합하여 엔진에 공급하고, 기존의 저압 연료 라인(120)에서 분기한 저압 발전기 엔진 연료공급 라인(122)을 액체 연료로 엔진에 공급하는 구성도 도시되어 있다.The embodiment of Figure 3 shows a fuel supply system that implements liquid injection of fuel such as LPG or methanol into a low-pressure engine, and is connected to the second hydrogen mixed fuel line 630 at the air intake port of the low-pressure main engine 1. ) is connected to mix with engine injection air and supply it to the engine, and by branching the low-pressure main engine fuel supply line (121) from the existing low-pressure fuel line (120), a fuel supply system for the low-pressure main engine (1) can be implemented. It shows that there is. Meanwhile, in the low-pressure generator engine, etc. (3), the first hydrogen mixed fuel line 620 is connected to the air intake port to mix with engine injection air and supply it to the engine, and the low-pressure generator engine branches off from the existing low-pressure fuel line 120. A configuration in which the fuel supply line 122 supplies liquid fuel to the engine is also shown.

도4의 실시 예는, LPG나 메탄올 등의 연료를 고압 및 저압 엔진에 액체 분사하는 방식으로 구현하는 연료공급 시스템에 대한 도시로써, 고압 메인 엔진(2)의 공기 흡기구에 제2 수소 혼합연료 라인(630)을 연결하여 엔진 주입 공기와 혼합하여 엔진에 공급하고, 기존의 저압 연료 라인(120)은 저압 발전기 엔진 등(3)에 직접 공급하며 제1 수소 혼합연료 라인(620)을 공기 흡입구에 연결하여 엔진 주입 공기와 혼합하여 엔진에 공급하는 구성을 도시한 것이다.The embodiment of Figure 4 shows a fuel supply system that implements liquid injection of fuel such as LPG or methanol into high-pressure and low-pressure engines. A second hydrogen mixed fuel line is connected to the air intake port of the high-pressure main engine 2. (630) is connected to mix with engine injection air and supply it to the engine, the existing low-pressure fuel line (120) is supplied directly to the low-pressure generator engine, etc. (3), and the first hydrogen mixed fuel line (620) is connected to the air intake port. This shows a configuration in which it is connected, mixed with engine injection air, and supplied to the engine.

도3과 도4와 같이 공기 흡입구에 수소 혼합연료가 공급되는 경우, 액체 분사하는 연료의 양은 전체 엔진 출력을 고려하여 조절되어지는 것은 이 분야의 전문가에게는 주지의 사실이다. It is well known to experts in this field that when hydrogen mixed fuel is supplied to the air intake as shown in Figures 3 and 4, the amount of liquid fuel injected is adjusted in consideration of the overall engine output.

도5 는 상기 열분해 시스템(950)의 주요 구성을 도시한 것으로, 분기된 열분해용 저압 연료공급 라인(190)을 수소와 블랙카본으로 분해하는 열분해 반응기(200)와 열분해 반응기(200)의 분해 과정에서 발생한 블랙카본을 분리하는 블랙카본 분리 시스템(300) 및 이를 통과하여 얻은 수소와 분해되지 않은 잔류연료가 혼재된 수소 혼합연료원 라인(310)의 압력을 저압 연료공급 라인(110)의 압력으로 보상할 필요가 있을 시 압축기(600)를 추가하여 구성할 수 있으며, 압축기 전후단에는 공정의 필요에 의해 냉각기를 둘 수 있으며, 이 압력 보상된 수소 혼합연료원 라인(320)으로부터 발전용 수소 혼합연료 라인(330)을 두어 열분해 반응기(200)에 필요한 전력을 생산하는 발전 시스템(400)에 공급하여 발전 시스템의 이산화탄소 발생량을 제어하는 기능도 포함하게 된다. 발전 시스템(400)에서 생산된 전력은 열분해 반응기(200)에 공급되는 전력을 제어하는 스위치 보드(500)에 연결되며, 발전 시스템(400)으로부터 얻는 전기는 필요시 외부와 송전이나 수전할 수 있도록 선내 또는 육상 전력 수급 라인(550)과 연결될 수 있으며, 압력 보상된 수소 혼합연료원 라인(320)으로부터 분기된 압력 보상된 공정용 수소 혼합연료 라인(340)은 저압 연료 소모처에 연료로 공급되는 수소 혼합연료 라인(610)과, 플라즈마 반응기(200)로 재공급 되는 열분해용 수소 혼합연료 라인(350)으로 분기되어 운전되며, 공정상의 유량 평형을 유지하기 위해 수소 발생량 제어기(750) 을 두어, 연료 소모처들인 저압 소모처용 수소 혼합연료 라인(390)의 수소 농도를 제어하도록, 수소 혼합연료원 라인(310)의 목표 수소농도를 결정하며, 열분해 반응기의 필요 전력량 신호 라인(760) 및 열분해 반응기의 열분해용 필요 연료량 신호 라인(770)을 통해 플라즈마 반응기(200)에 공급되는 연료유량을 제어하는 열분해용 저압 연료공급 라인(190)과 플라즈마 반응기(200)에 공급되는 전력을 제어하는 전력 제어 스위치 보드(500) 로 제어하도록 구성하는 것을 구성을 특징으로 하는 탄소 저감형 수소 혼합연료 공급을 위한 열분해 시스템 및 이를 이용한 연료공급 시스템의 도시 예이다.Figure 5 shows the main configuration of the pyrolysis system 950, and the pyrolysis reactor 200 and the decomposition process of the pyrolysis reactor 200 for decomposing the branched low-pressure fuel supply line 190 for pyrolysis into hydrogen and black carbon. The pressure of the black carbon separation system 300, which separates the black carbon generated from the black carbon, and the hydrogen mixed fuel source line 310, which contains a mixture of hydrogen obtained through the system and undecomposed residual fuel, is changed to the pressure of the low pressure fuel supply line 110. If compensation is necessary, it can be configured by adding a compressor 600, and a cooler can be placed before and after the compressor depending on the needs of the process, and hydrogen for power generation is mixed from this pressure compensated hydrogen mixed fuel source line 320. It also includes the function of controlling the amount of carbon dioxide generated by the power generation system by supplying the fuel line 330 to the power generation system 400 that produces the power required for the pyrolysis reactor 200. The power produced by the power generation system 400 is connected to the switch board 500, which controls the power supplied to the pyrolysis reactor 200, and the electricity obtained from the power generation system 400 can be transmitted to or received from the outside when necessary. The pressure compensated process hydrogen mixed fuel line 340, which can be connected to the onboard or shore power supply line 550 and branched from the pressure compensated hydrogen mixed fuel source line 320, is supplied as fuel to low-pressure fuel consumers. It is operated by branching into the hydrogen mixed fuel line 610 and the hydrogen mixed fuel line 350 for thermal decomposition that is resupplied to the plasma reactor 200, and a hydrogen generation amount controller 750 is installed to maintain the flow rate balance in the process, To control the hydrogen concentration of the hydrogen mixed fuel line 390 for low-pressure consumers, which are fuel consumers, the target hydrogen concentration of the hydrogen mixed fuel source line 310 is determined, and the required power amount signal line 760 of the pyrolysis reactor and the pyrolysis reactor A low-pressure fuel supply line for pyrolysis (190) that controls the fuel flow rate supplied to the plasma reactor (200) through the required fuel amount signal line (770) for pyrolysis, and a power control switch that controls the power supplied to the plasma reactor (200). This is an example of a pyrolysis system for supplying carbon-reducing hydrogen mixed fuel and a fuel supply system using the same, which are configured to be controlled by the board 500.

한편, 열분해 반응기(200)는 저온 플라즈마 반응기로 구성할 수 있으며, 플라즈마 캐리어 가스로는 아르곤이나 질소가스 등을 적용할 수 있고, 플라즈마 발생 소스로는 직류, 교류, 전자기파, 마이크로파 등을 적용할 수 있으며, 플라즈마 소스를 위한 발전 시스템(400)은 천연가스를 직접 사용하거나 열분해 반응기(200)로부터 얻는 혼합연료를 사용하는 연료전지나 내연기관을 적용할 수 있고, 이는 기존 선박의 발전기 또는 육상 전력 시스템과 연계하는 라인(550)을 포함하도록 구성하여 전력 수급과 공급이 가능하도록 구성될 수 있으며, 이들 전력 시스템은 배터리를 이용한 에너지 저장장치를 활용하여 효율을 극대화할 수 있다. 또한 연료전지 또는 내연기관 적용 시에는 이들로부터 폐열을 얻을 수 있어 열분해 반응기에 필요한 열을 공급하기 위한 열교환 라인을 추가하여 운영될 수 있는 것을 특징으로 하는 탄소 저감형 수소 혼합연료 공급을 위한 열분해 시스템 및 이를 이용한 연료공급 시스템을 취할 수 있다.Meanwhile, the thermal decomposition reactor 200 can be configured as a low-temperature plasma reactor, and argon or nitrogen gas, etc. can be applied as the plasma carrier gas, and direct current, alternating current, electromagnetic waves, microwaves, etc. can be applied as the plasma generation source. , the power generation system 400 for a plasma source can apply a fuel cell or internal combustion engine that uses natural gas directly or mixed fuel obtained from the pyrolysis reactor 200, and can be connected to an existing ship's generator or a shore power system. It can be configured to include a line 550 to enable power supply and demand, and these power systems can maximize efficiency by utilizing an energy storage device using a battery. In addition, when applying a fuel cell or internal combustion engine, waste heat can be obtained from them, so it can be operated by adding a heat exchange line to supply the necessary heat to the pyrolysis reactor. A pyrolysis system for supplying carbon-reduced hydrogen mixed fuel and A fuel supply system using this can be adopted.

또한, 열분해 반응기(200) 후단의 열분해 반응 이후 라인(210)은 열분해된 수소와 블랙카본 및 분해되지 못한 연료의 혼합 상태이므로, 블랙카본을 제거하기 위한 블랙카본 분리 시스템(300)을 두되, 이를 필터 또는 원심력을 이용하는 사이클론 또는 이들의 혼합 형태를 갖도록 구성할 수 있는 것을 특징으로 하는 탄소 저감형 수소 혼합연료 공급을 위한 열분해 시스템 및 이를 이용한 연료공급 시스템을 취할 수 있다.In addition, after the thermal decomposition reaction at the rear of the thermal decomposition reactor 200, the line 210 is in a mixed state of pyrolyzed hydrogen, black carbon, and undecomposed fuel, so a black carbon separation system 300 is installed to remove black carbon. A pyrolysis system for supplying carbon-reduced hydrogen mixed fuel, which can be configured to have a filter, a cyclone using centrifugal force, or a mixture thereof, and a fuel supply system using the same can be used.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, those skilled in the art can make various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that it is possible.

1: 저압 2행정 메인 엔진 시스템, 2: 고압 2행정 메인 엔진 시스템
3: 저압 발전 엔진 시스템
10: 저압 연료공급원, 20: 고압 연료공급원
110: 저압 연료공급 라인, 120: 저압 소모처용 연료공급 라인
190: 열분해용 저압 연료공급 라인
200: 열분해 반응기, 210: 열분해 반응 이후 라인
300: 블랙카본 분리 시스템, 310: 수소 혼합연료원 라인
320: 압력 보상된 수소 혼합연료원 라인
330: 발전용 수소 혼합연료 라인, 340: 공정용 수소 혼합연료 라인
350: 열분해용 수소 혼합연료 라인
390: 저압 소모처용 수소 혼합연료 라인
400: 발전 시스템, 410: 전력 공급 라인
490: 블랙카본 라인
500: 스위치 보드, 550: 선내 또는 육상 전력 수급 라인
600: 압축기, 610: 수소 혼합연료 라인
620: 제1 수소 혼합연료 라인, 630: 제2 수소 혼합연료 라인
740: 수소 혼합연료원 라인의 수소 농도 및 유량 신호
750: 수소 발생량 제어기
760: 열분해 반응기의 필요 전력량 신호 라인
770: 열분해 반응기의 열분해용 필요 연료량 신호 라인
780: 고압 연료공급 라인
790: 제1 고압 연료공급 라인, 890: 제2 고압 연료공급 라인
800: 제1 이젝터, 810: 제1 고압 수소 혼합연료 라인
900: 제2 이젝터, 990: 고압엔진용 수소 혼합연료 라인
950: 열분해 시스템1: Low pressure two-stroke main engine system, 2: High pressure two-stroke main engine system
3: Low-pressure power generation engine system
10: low pressure fuel supply source, 20: high pressure fuel supply source
110: low pressure fuel supply line, 120: fuel supply line for low pressure consumer
190: Low pressure fuel supply line for pyrolysis
200: pyrolysis reactor, 210: line after pyrolysis reaction
300: Black carbon separation system, 310: Hydrogen mixed fuel source line
320: Pressure compensated hydrogen mixed fuel source line
330: Hydrogen mixed fuel line for power generation, 340: Hydrogen mixed fuel line for processing
350: Hydrogen mixed fuel line for pyrolysis
390: Hydrogen mixed fuel line for low pressure consumers
400: power generation system, 410: power supply line
490: Black carbon line
500: switch board, 550: onboard or shore power supply line
600: Compressor, 610: Hydrogen mixed fuel line
620: first hydrogen mixed fuel line, 630: second hydrogen mixed fuel line
740: Hydrogen concentration and flow rate signal of hydrogen mixed fuel source line
750: Hydrogen generation controller
760: Required power signal line for pyrolysis reactor
770: Required fuel amount signal line for pyrolysis of the pyrolysis reactor
780: High pressure fuel supply line
790: first high-pressure fuel supply line, 890: second high-pressure fuel supply line
800: first ejector, 810: first high-pressure hydrogen mixed fuel line
900: Second ejector, 990: Hydrogen mixed fuel line for high pressure engine
950: Pyrolysis system

Claims (7)

LNG 또는 LPG과 같이 HFO보다 탄소 성분이 적은 액화천연가스 또는 액화석유가스를 연료로 기체분사하는 저압 가스 엔진으로 구성되는 선박 또는 플랜트를 위한 연료공급시스템에 있어서,
연료를 저장하는 연료탱크;와
메인 엔진 및 발전용 엔진 등의 저압 연료 소모처(1, 3);와
이들 소모처에 연료를 공급하는 연료 공급장치;를 기본 구성으로 하며,
연료공급장치의 저압 연료공급원(10)의 저압 연료공급 라인(110)으로부터 일부를 분기한 열분해용 저압 연료공급 라인(190);
분기된 열분해용 저압 연료공급 라인(190)으로부터 수소를 포함하는 연료가스로 변환하는 열분해 시스템(950);
열분해 시스템(950)으로부터 생산된 수소와 열분해 되지 못한 공급연료를 포함하는 수소 혼합연료 라인(610);
수소 혼합연료 라인(610)과 열분해 시스템(950)을 거치지 않은 저압 소모처용 연료공급 라인(120)과 혼합한 저압 소모처용 수소 혼합연료 라인(390);을 구현하여, 탄소 저감형 수소 혼합연료 공급시스템을 구현하는 것으로,

상기 열분해 시스템(950);은
분기된 열분해용 저압 연료공급 라인(190)을 수소와 블랙카본으로 분해하는 열분해 반응기(200);
열분해 반응기(200)의 분해 과정에서 발생한 블랙카본을 분리하는 블랙카본 분리 시스템(300);
블랙카본 분리 시스템(300)를 통과하여 얻은 수소와 분해되지 않은 잔류연료가 혼재된 수소 혼합연료원 라인(310);
수소 혼합연료원 라인(310)의 압력을 저압 연료공급 라인(110)의 압력으로 보상하는 압축기(600);를 두고,
이 압력 보상된 압력 보상된 수소 혼합연료원 라인(320)으로부터 발전용 수소 혼합연료 라인(330);을 두어,
열분해 반응기(200)에 필요한 전력을 생산하는 발전 시스템(400); 에 공급하고,
발전 시스템(400)에서 생산된 전력은 열분해 반응기(200)에 공급되는 전력을 제어하는 스위치 보드(500);에 연결되며,
발전 시스템(400)으로부터 얻는 전기는 필요시 외부와 송전이나 수전할 수 있도록 선내 또는 육상 전력 수급 라인(550);과 연결될 수 있으며,
압력 보상된 수소 혼합연료원 라인(320)으로부터 분기된 압력 보상된 공정용 수소 혼합연료 라인(340)은 저압 연료 소모처에 연료로 공급되는 수소 혼합연료 라인(610);과,
플라즈마 반응기(200)로 재공급 되는 열분해용 수소 혼합연료 라인(350);으로 분기되어 운전되며,
공정상의 유량 평형을 위해 수소 발생량 제어기(750); 을 두어,
연료 소모처들인 저압 소모처용 수소 혼합연료 라인(390);의
수소 농도를 제어하도록, 수소 혼합연료원 라인(310)의 목표 수소농도를 결정하며,
열분해 반응기의 필요 전력량 신호 라인(760); 은
플라즈마 반응기(200)에 공급되는 전력을 제어하도록 전력 제어 스위치 보드(500); 에 연결되며,
열분해 반응기의 열분해용 필요 연료량 신호 라인(770);은
플라즈마 반응기(200)에 공급되는 연료유량을 제어하도록 열분해용 저압 연료공급 라인(190);에 연결되는
구성을 특징으로 하는 탄소 저감형 수소 혼합연료 공급을 위한 열분해 시스템 및 이를 이용한 연료공급 시스템.
In a fuel supply system for a ship or plant consisting of a low-pressure gas engine that injects liquefied natural gas or liquefied petroleum gas, which has a lower carbon content than HFO, such as LNG or LPG, as fuel,
a fuel tank that stores fuel; and
Low-pressure fuel consumers (1, 3) such as main engines and power generation engines; and
The basic configuration is a fuel supply device that supplies fuel to these consumption points,
A low-pressure fuel supply line 190 for pyrolysis partially branched from the low-pressure fuel supply line 110 of the low-pressure fuel supply source 10 of the fuel supply device;
A pyrolysis system 950 that converts fuel gas containing hydrogen from a branched low-pressure fuel supply line 190 for pyrolysis;
A hydrogen mixed fuel line 610 containing hydrogen produced from the pyrolysis system 950 and supply fuel that has not been pyrolyzed;
By implementing a hydrogen mixed fuel line 610 and a hydrogen mixed fuel line 390 for low-pressure consumers mixed with the fuel supply line 120 for low-pressure consumers that does not go through the pyrolysis system 950, low-carbon hydrogen mixed fuel is supplied. By implementing the system,

The pyrolysis system 950;
A pyrolysis reactor (200) that decomposes the branched low-pressure fuel supply line (190) for pyrolysis into hydrogen and black carbon;
A black carbon separation system (300) that separates black carbon generated during the decomposition process of the thermal decomposition reactor (200);
A hydrogen mixed fuel source line (310) containing a mixture of hydrogen obtained by passing through the black carbon separation system (300) and residual fuel that has not been decomposed;
A compressor 600 that compensates the pressure of the hydrogen mixed fuel source line 310 with the pressure of the low pressure fuel supply line 110,
From this pressure-compensated pressure-compensated hydrogen mixed fuel source line 320, a hydrogen mixed fuel line 330 for power generation is provided,
A power generation system (400) that produces power required for the pyrolysis reactor (200); supply to,
The power produced by the power generation system 400 is connected to a switch board 500 that controls the power supplied to the pyrolysis reactor 200,
Electricity obtained from the power generation system 400 can be connected to the onboard or shore power supply line 550 so that it can be transmitted or received externally when necessary,
The pressure compensated process hydrogen mixed fuel line 340 branched from the pressure compensated hydrogen mixed fuel source line 320 is a hydrogen mixed fuel line 610 supplied as fuel to a low pressure fuel consumer;
It is operated by branching into the hydrogen mixed fuel line 350 for thermal decomposition that is resupplied to the plasma reactor 200,
A hydrogen generation amount controller 750 to balance the flow rate in the process; Put it,
Hydrogen mixed fuel line 390 for low-pressure fuel consumers;
To control the hydrogen concentration, determine the target hydrogen concentration of the hydrogen mixed fuel source line 310,
A signal line 760 for the required power of the pyrolysis reactor; silver
A power control switch board 500 to control power supplied to the plasma reactor 200; It is connected to
Signal line 770 for the amount of fuel required for pyrolysis in the pyrolysis reactor;
Connected to a low-pressure fuel supply line 190 for pyrolysis to control the fuel flow rate supplied to the plasma reactor 200.
A pyrolysis system for supplying carbon-reduced hydrogen mixed fuel featuring a composition and a fuel supply system using the same.
 LNG 또는 LPG와 같이 HFO보다 탄소 성분이 적은 액화천연가스 또는 액화석유가스를 연료로 사용하는 고압 가스 메인 엔진과 저압 가스 발전기 엔진 등으로 구성되는 선박 또는 플랜트를 위한 연료공급시스템에 있어서,
연료를 저장하는 연료탱크;와
추진용 엔진의 고압 2행정 메인 엔진 시스템(2) 및 발전용 엔진 시스템 등의 저압 연료 소모처(3);와
이들 소모처에 연료를 공급하는 연료 공급장치;를 기본 구성으로 하며,
연료공급장치의 저압 연료공급원(10)의 저압 연료공급 라인(110)으로부터 일부를 분기한 열분해용 저압 연료공급 라인(190);
분기된 열분해용 저압 연료공급 라인(190)으로부터 수소를 포함하는 연료가스로 변환하는 열분해 시스템(950);
열분해 시스템(950)으로부터 생산된 수소를 열분해 되지 못한 공급연료를 포함하는 수소 혼합연료 라인(610);
수소 혼합연료 라인(610)을 저압 연료공급용으로 분기한 제1 수소 혼합연료 라인(620) 및 고압 연료공급용으로 분기하는 제2 수소 혼합연료 라인(630);
제1 수소 혼합연료 라인(620)은 열분해 시스템(950)을 거치지 않은 저압 소모처용 연료공급 라인(120)과 혼합한 저압 소모처용 수소 혼합연료 라인(390); 이 되고,
연료공급장치의 고압 연료공급원(20)으로부터의 고압 연료공급 라인(780)으로부터 분기된 제1 고압 연료공급 라인(790);을 모티브로 하고,
제2 수소 혼합연료 라인(630);은 흡입부로 연결하는,
제1 이젝터(800) 시스;템을 구현하여,
제1 고압 수소 혼합연료 라인(810);을 고압엔진용 수소 혼합연료 라인으로 구성할 수 있으며, 이젝터 시스템의 압력 상승이 부족할 경우를 위해,
고압 연료공급 라인(780)으로부터 분기된 제2 고압 연료공급 시트림(890);을 모티브로 하고,
제1 고압 수소 혼합연료 라인(810);을 흡입부로 연결하는
제2 이젝터(900) 시스템;을 구현하여,
제2 고압 수소 혼합연료 라인(990);을 고압엔진용 수소 혼합연료 라인으로 구성하므로써 탄소 성분이 더욱 저감된 저압 및 고압 연료공급시스템을 구현하는 것으로,

상기 열분해 시스템(950);은
분기된 열분해용 저압 연료공급 라인(190)을 수소와 블랙카본으로 분해하는 열분해 반응기(200);
열분해 반응기(200)의 분해 과정에서 발생한 블랙카본을 분리하는 블랙카본 분리 시스템(300);
블랙카본 분리 시스템(300)를 통과하여 얻은 수소와 분해되지 않은 잔류연료가 혼재된 수소 혼합연료원 라인(310);
수소 혼합연료원 라인(310)의 압력을 저압 연료공급 라인(110)의 압력으로 보상하는 압축기(600);를 두고,
이 압력 보상된 압력 보상된 수소 혼합연료원 라인(320)으로부터 발전용 수소 혼합연료 라인(330);을 두어,
열분해 반응기(200)에 필요한 전력을 생산하는 발전 시스템(400); 에 공급하고,
발전 시스템(400)에서 생산된 전력은 열분해 반응기(200)에 공급되는 전력을 제어하는 스위치 보드(500);에 연결되며,
발전 시스템(400)으로부터 얻는 전기는 필요시 외부와 송전이나 수전할 수 있도록 선내 또는 육상 전력 수급 라인(550);과 연결될 수 있으며,
압력 보상된 수소 혼합연료원 라인(320)으로부터 분기된 압력 보상된 공정용 수소 혼합연료 라인(340)은 저압 연료 소모처에 연료로 공급되는 수소 혼합연료 라인(610);과,
플라즈마 반응기(200)로 재공급되는 열분해용 수소 혼합연료 라인(350);으로 분기되어 운전되며,
공정상의 유량 평형을 위해 수소 발생량 제어기(750); 을 두어,
연료 소모처들인 저압 소모처용 수소 혼합연료 라인(390)과 고압엔진용 수소 혼합연료 라인(990);의
수소 농도를 제어하도록, 수소 혼합연료원 라인(310)의 목표 수소농도를 결정하며,
열분해 반응기의 필요 전력량 신호 라인(760); 은
플라즈마 반응기(200)에 공급되는 전력을 제어하도록 전력 제어 스위치 보드(500); 에 연결되며,
열분해 반응기의 열분해용 필요 연료량 신호 라인(770);은
플라즈마 반응기(200)에 공급되는 연료유량을 제어하도록 열분해용 저압 연료공급 라인(190);에 연결되는
구성을 특징으로 하는 탄소 저감형 수소 혼합연료 공급을 위한 열분해 시스템 및 이를 이용한 연료공급 시스템.
In a fuel supply system for a ship or plant consisting of a high-pressure gas main engine and a low-pressure gas generator engine that uses liquefied natural gas or liquefied petroleum gas, which has a lower carbon content than HFO, such as LNG or LPG, as fuel,
a fuel tank that stores fuel; and
A high-pressure two-stroke main engine system (2) of a propulsion engine and a low-pressure fuel consumer (3) such as a power generation engine system; and
The basic configuration is a fuel supply device that supplies fuel to these consumption points,
A low-pressure fuel supply line 190 for pyrolysis partially branched from the low-pressure fuel supply line 110 of the low-pressure fuel supply source 10 of the fuel supply device;
A pyrolysis system 950 that converts fuel gas containing hydrogen from a branched low-pressure fuel supply line 190 for pyrolysis;
A hydrogen mixed fuel line 610 containing supply fuel that has not been pyrolyzed with the hydrogen produced from the pyrolysis system 950;
A first hydrogen mixed fuel line 620 branched from the hydrogen mixed fuel line 610 for low-pressure fuel supply and a second hydrogen mixed fuel line 630 branched for high-pressure fuel supply;
The first hydrogen mixed fuel line 620 is a low-pressure consuming hydrogen mixed fuel line 390 mixed with the low-pressure consuming fuel supply line 120 that does not go through the pyrolysis system 950; It becomes,
The motif is a first high-pressure fuel supply line 790 branched from the high-pressure fuel supply line 780 from the high-pressure fuel supply source 20 of the fuel supply device,
The second hydrogen mixed fuel line 630 is connected to the intake section,
By implementing the first ejector (800) system,
The first high-pressure hydrogen mixed fuel line 810 can be configured as a hydrogen mixed fuel line for a high-pressure engine, and in case the pressure rise of the ejector system is insufficient,
The motif is a second high-pressure fuel supply line 890 branched from the high-pressure fuel supply line 780,
Connecting the first high-pressure hydrogen mixed fuel line 810 to the suction unit.
By implementing the second ejector 900 system,
By configuring the second high-pressure hydrogen mixed fuel line 990 as a hydrogen mixed fuel line for a high-pressure engine, a low-pressure and high-pressure fuel supply system with a further reduced carbon content is implemented,

The pyrolysis system 950;
A pyrolysis reactor (200) that decomposes the branched low-pressure fuel supply line (190) for pyrolysis into hydrogen and black carbon;
A black carbon separation system (300) that separates black carbon generated during the decomposition process of the thermal decomposition reactor (200);
A hydrogen mixed fuel source line (310) containing a mixture of hydrogen obtained by passing through the black carbon separation system (300) and residual fuel that has not been decomposed;
A compressor 600 that compensates the pressure of the hydrogen mixed fuel source line 310 with the pressure of the low pressure fuel supply line 110,
From this pressure-compensated pressure-compensated hydrogen mixed fuel source line 320, a hydrogen mixed fuel line 330 for power generation is provided,
A power generation system (400) that produces power required for the pyrolysis reactor (200); supply to,
The power produced by the power generation system 400 is connected to a switch board 500 that controls the power supplied to the pyrolysis reactor 200,
Electricity obtained from the power generation system 400 can be connected to the onboard or shore power supply line 550 so that it can be transmitted or received externally when necessary,
The pressure compensated process hydrogen mixed fuel line 340 branched from the pressure compensated hydrogen mixed fuel source line 320 is a hydrogen mixed fuel line 610 supplied as fuel to a low pressure fuel consumer;
It is branched and operated into a hydrogen mixed fuel line 350 for thermal decomposition that is resupplied to the plasma reactor 200,
A hydrogen generation amount controller 750 to balance the flow rate in the process; Put it,
Fuel consumers: a hydrogen mixed fuel line 390 for low pressure consumers and a hydrogen mixed fuel line 990 for high pressure engines;
To control the hydrogen concentration, determine the target hydrogen concentration of the hydrogen mixed fuel source line 310,
A signal line 760 for the required power of the pyrolysis reactor; silver
A power control switch board 500 to control power supplied to the plasma reactor 200; It is connected to
Signal line 770 for the amount of fuel required for pyrolysis in the pyrolysis reactor;
Connected to a low-pressure fuel supply line 190 for pyrolysis to control the fuel flow rate supplied to the plasma reactor 200.
A pyrolysis system for supplying carbon-reduced hydrogen mixed fuel featuring a composition and a fuel supply system using the same.
 청구항 1에 있어서,
LPG나 메탄올 등의 연료를 액체상태로 액체분사하는 방식으로 구현되는 저압 엔진만으로 구성되는 경우,
열분해 시스템으로부터 얻게 되는 수소 혼합연료 라인(610)을 저압 엔진의 공기 흡입구;에 연결하며,
기존의 저압 연료 라인(120)은 기존과 같이 액체 연료를 엔진에 액체분사하는 방식으로 구성하되,
엔진의 전체 출력을 유지하기 위해 적정 유량으로 제어;될 수 있도록
구성하는 것을 특징으로 하는 탄소 저감형 혼합연료 공급을 위한 열분해 시스템 및 이를 이용한 연료공급 시스템.
In claim 1,
If it consists of only a low-pressure engine implemented by injecting fuel such as LPG or methanol in a liquid state,
Connect the hydrogen mixed fuel line 610 obtained from the pyrolysis system to the air intake of the low pressure engine,
The existing low-pressure fuel line 120 is configured to inject liquid fuel into the engine as before,
Controlled to an appropriate flow rate to maintain the full output of the engine;
A pyrolysis system for supplying carbon-reducing mixed fuel and a fuel supply system using the same.
 청구항 2에 있어서,
LPG나 메탄올 등의 연료를 액체상태로 액체분사하는 방식으로 구현되는 고압 및 저압 엔진을 갖는 경우,
열분해 시스템으로부터 얻게 되는 수소 혼합연료 라인(610)을 저압 연료공급용으로 분기한 제1 수소 혼합연료 라인(620)은 저압 엔진의 공기 흡입구;에 연결하여 주입하고, 기존의 저압 연료 라인(120)은 그대로 액체 연료를 저압 엔진에 액체 분사하는 방식으로 구성하며,
고압 연료공급용으로 분기한 제2 수소 혼합연료 라인(630)은 고압 엔진의 공기 흡입구;에 연결하여 주입하며, 기존의 고압 연료 라인(780)은 그대로 액체 연료를 고압 엔진에 액체 분사하는 방식으로 구성하되,
엔진의 전체 출력을 유지하기 위해 적정 유량으로 기존의 저압 연료라인(120)과 고압 연료 라인(780)의 유량을 제어;할 수 있도록
구성하는 것을 특징으로 하는 탄소 저감형 혼합연료 공급을 위한 열분해 시스템 및 이를 이용한 연료공급 시스템.
In claim 2,
In the case of having a high-pressure and low-pressure engine implemented by injecting fuel such as LPG or methanol in a liquid state,
The first hydrogen mixed fuel line 620, which branches off the hydrogen mixed fuel line 610 obtained from the pyrolysis system for low-pressure fuel supply, is connected to the air intake port of the low-pressure engine for injection, and is connected to the existing low-pressure fuel line 120. consists of injecting liquid fuel into a low-pressure engine.
The second hydrogen mixed fuel line 630, branched for high-pressure fuel supply, is connected to the air intake of the high-pressure engine for injection, and the existing high-pressure fuel line 780 injects liquid fuel into the high-pressure engine as is. Compose,
To control the flow rates of the existing low-pressure fuel line 120 and high-pressure fuel line 780 at an appropriate flow rate to maintain the overall output of the engine;
A pyrolysis system for supplying carbon-reducing mixed fuel and a fuel supply system using the same.
 청구항 1과 2에 있어서,
열분해 반응기(200)는 저온 또는 고온 플라즈마 반응기;로 구성할 수 있으며,
플라즈마 캐리어 가스로는 아르곤이나 질소가스 또는 공기; 등을 적용할 수 있고,
플라즈마 발생 소스로는 직류, 교류, 전자기파, 마이크로파; 등을 적용할 수 있으며,
플라즈마 발생 소스를 위한 발전 시스템(400);은
천연가스를 직접 사용하거나 열분해 반응기(200)로부터 얻는 혼합연료를 사용하는 연료전지나 내연기관;을 적용할 수 있고,
이 전력 계통은 기존 선박의 발전기 또는 육상 전력 시스템과 연계하는 라인(550);을 포함하도록 구성하여 전력 수급과 공급이 가능하도록 구성될 수 있고, 또한 전력 효율 향상을 위해 배터리를 이용한 에너지 저장장치;를 추가할 수 있으며,
연료전지 또는 내연기관의 폐열은 열분해 반응기에 필요한 열을 공급하기 위한 열교환 라인;으로 활용하는 구성을 추가할 수 있는 것을 특징으로 하는 탄소 저감형 혼합연료 공급을 위한 열분해 시스템 및 이를 이용한 연료공급 시스템.
In claims 1 and 2,
The thermal decomposition reactor 200 may be configured as a low-temperature or high-temperature plasma reactor,
Plasma carrier gases include argon, nitrogen gas, or air; etc. can be applied,
Plasma generation sources include direct current, alternating current, electromagnetic waves, and microwaves; etc. can be applied,
Power generation system 400 for a plasma generation source;
A fuel cell or internal combustion engine that uses natural gas directly or mixed fuel obtained from the pyrolysis reactor 200 can be applied,
This power system may be configured to include a line 550 connected to an existing ship's generator or a land power system to enable supply and demand of power, and may also include an energy storage device using a battery to improve power efficiency; You can add
A pyrolysis system for supplying carbon-reduced mixed fuel, and a fuel supply system using the same, characterized in that the waste heat of a fuel cell or internal combustion engine can be used as a heat exchange line for supplying the necessary heat to the pyrolysis reactor.
 청구항 1과 2에 있어서,
열분해 반응기(200) 후단의 열분해 반응 이후 라인(210)은 열분해된 수소와 블랙카본 및 분해되지 못한 연료;의 혼합 상태이므로,
블랙카본을 제거하기 위한 블랙카본 분리 시스템(300);을 두되,
이를 필터 또는 원심력을 이용하는 사이클론 또는 이들의 혼합 형태를 갖도록 적용할 수 있는 것을 특징으로 하는 탄소 저감형 혼합연료 공급을 위한 열분해 시스템 및 이를 이용한 연료공급 시스템.
In claims 1 and 2,
After the thermal decomposition reaction at the rear of the thermal decomposition reactor 200, the line 210 is in a mixed state of pyrolyzed hydrogen, black carbon, and undecomposed fuel,
Provide a black carbon separation system (300) to remove black carbon,
A pyrolysis system for supplying carbon-reducing mixed fuel, and a fuel supply system using the same, characterized in that it can be applied to have a filter, a cyclone using centrifugal force, or a mixture thereof.
 청구항 1과 2에 있어서,
압축기(600) 전후에는 공정 유지에 필요한 경우 냉각용 열교환기를 구성할 수 있는 것을 특징으로 하는 탄소 저감형 혼합연료 공급을 위한 열분해 시스템 및 이를 이용한 연료공급 시스템.

In claims 1 and 2,
A pyrolysis system for supplying carbon-reduced mixed fuel, and a fuel supply system using the same, characterized in that a heat exchanger for cooling can be configured before and after the compressor 600 if necessary to maintain the process.
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