KR20240031530A - Liquefied Gas Fuel Supply System For Ship - Google Patents

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Abstract

선박의 액화가스 연료공급시스템이 개시된다. 본 발명의 선박의 액화가스 연료공급시스템은, 액화가스를 연료로 공급받는 선박의 추진엔진이 배치되는 엔진룸; 데크 상부에 마련되며 상기 추진엔진에서 요구하는 연료공급조건에 따라 액화가스를 공급하기 위한 연료공급부가 배치되는 카고컴프레서룸; 상기 데크 상부에서 상기 엔진룸에 인접하여 마련되며 상기 연료공급부로부터 상기 추진엔진으로 연료 공급을 제어하기 위한 복수의 밸브들을 포함하는 GVT(Gas Valve Train)가 배치되는 GVT룸; 및 상기 GVT로부터 연결되는 벤트라인:을 포함하되, 상기 추진엔진의 가스연료 운전 중단(Gas Stop) 시, 상기 GVT에 의해 가스연료 공급을 차단하고 상기 GVT와 추진엔진 사이의 연료공급배관에 잔존하는 가스연료는 상기 벤트라인으로 배출되는 것을 특징으로 한다. The ship's liquefied gas fuel supply system is launched. The liquefied gas fuel supply system for ships of the present invention includes an engine room where a propulsion engine of a ship supplied with liquefied gas as fuel is placed; A cargo compressor room provided on the upper deck and in which a fuel supply unit is arranged to supply liquefied gas according to the fuel supply conditions required by the propulsion engine; A GVT room provided adjacent to the engine room at the upper part of the deck and where a GVT (Gas Valve Train) including a plurality of valves for controlling fuel supply from the fuel supply unit to the propulsion engine is disposed; and a vent line connected from the GVT, wherein when the gas fuel operation of the propulsion engine is stopped (Gas Stop), the gas fuel supply is blocked by the GVT and the remaining fuel supply pipe between the GVT and the propulsion engine is The gas fuel is discharged into the vent line.

Description

선박의 액화가스 연료공급시스템{Liquefied Gas Fuel Supply System For Ship}Liquefied Gas Fuel Supply System for Ship}

본 발명은 선박의 액화가스 연료공급시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액화가스를 연료로 공급받는 추진엔진이 마련된 선박에서, 엔진룸에 인접하여 GVT(Gas Valve Train)가 배치되는 별도의 GVT룸을 마련하고, 추진엔진의 가스연료 운전 중단(Gas Stop) 시, GVT에 의해 가스연료 공급을 차단하고 GVT와 추진엔진 사이의 연료공급배관에 잔존하는 가스연료를 벤트라인으로 배출시키는 선박의 액화가스 연료공급시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a liquefied gas fuel supply system for ships, and more specifically, to a separate GVT room in which a GVT (Gas Valve Train) is placed adjacent to the engine room in a ship equipped with a propulsion engine supplied with liquefied gas as fuel. When the gas fuel operation of the propulsion engine is stopped (Gas Stop), the supply of gas fuel is blocked by the GVT and the gas fuel remaining in the fuel supply pipe between the GVT and the propulsion engine is discharged to the vent line. It's about the fuel supply system.

종래에는 벌크선, 컨테이너선, 여객선 등의 선박에서 일반적으로 추진 연료로 액체 연료인 벙커C유 등의 중유(HFO), 디젤유(MDO)를 사용하는 연료 공급 시스템을 채용하고 있었다.Conventionally, ships such as bulk carriers, container ships, and passenger ships generally used a fuel supply system that used liquid fuels such as heavy fuel oil (HFO) such as bunker C oil and diesel oil (MDO) as propulsion fuel.

이러한 종래의 연료 공급 시스템에서 연료로서 사용하고 있는 중유 등을 연소시킬 경우, 배기가스에 포함된 각종 유해물질로 인한 환경오염이 심각하다는 문제가 있다. 환경오염 방지를 위한 요구는 범세계적으로 점차 강화되고 있으므로, 중유를 연료유로 사용하는 추진장치에 대한 규제 역시 강화되고 있으며, 이러한 규제를 만족시키기 위한 비용이 점차 증가하고 있다.When burning heavy oil, etc. used as fuel in such a conventional fuel supply system, there is a problem of serious environmental pollution due to various harmful substances contained in the exhaust gas. As demands to prevent environmental pollution are gradually strengthening worldwide, regulations on propulsion devices that use heavy oil as fuel oil are also being strengthened, and the cost of satisfying these regulations is gradually increasing.

국제 해사 기구(IMO: International Maritime Organization)는 선박에 의한 전세계 온실가스 배출량이 2007년 기준 2.7% 수준에서 2050년에는 12~18%로 증가할 것으로 예상하고, 선박에 의한 대기오염 방지를 위해 MARPOL 협약 Annex VI에 '대기오염 방지'를 부가하여 SOx(황산물질), NOx(질소산화물), ODS(오존층파괴유발물질) 등을 규제 대상물질로 정한 바 있다.The International Maritime Organization (IMO) predicts that global greenhouse gas emissions from ships will increase from 2.7% in 2007 to 12-18% in 2050, and the MARPOL Convention is being adopted to prevent air pollution from ships. By adding 'Air Pollution Prevention' to Annex VI, SOx (sulfuric acid), NOx (nitrogen oxides), and ODS (ozone layer depletion causing substances) have been designated as regulated substances.

또한, 선박배출가스 규제가 ECA(Emission Control Area)에 적용되어 ECA에 입항하는 모든 선박에 대해 2010년 이후 선박 연료 중 황 함유량 0.1%로 강화하고 있다.In addition, ship emission regulations are applied to the ECA (Emission Control Area), and the sulfur content in ship fuel has been strengthened to 0.1% since 2010 for all ships entering the ECA.

이에 따라 최근 LNG, LPG, CNG, DME 등의 액화가스를 선박의 연료로 사용하는 기술이 각광받고 있다. 특히, LNG는 이산화탄소 배출량이 벙커C유 등 석탄계 연료에 비하여 20% 이상 적고, 나아가 대기오염의 주범 물질인 질소산화물과 황산화물은 거의 배출되지 않기 때문에 친환경적인 연료가 될 수 있다.Accordingly, the technology of using liquefied gases such as LNG, LPG, CNG, and DME as ship fuel has recently been in the spotlight. In particular, LNG can be an eco-friendly fuel because its carbon dioxide emissions are more than 20% lower than that of coal-based fuels such as bunker C oil, and it emits almost no nitrogen oxides and sulfur oxides, which are the main causes of air pollution.

최근에는 국제적인 배기가스 배출규제 강화에 따라 LPG 또는 LNG 운반선 외에 일반 선박에서도 LPG 또는 LNG 및 그로부터 발생하는 증발가스를 추진 연료로 사용하는 연료공급시스템 채택이 늘어나고 있는 추세이다.Recently, with the strengthening of international exhaust gas emission regulations, the adoption of fuel supply systems that use LPG or LNG and the boil-off gas generated therefrom as propulsion fuel is increasing not only in LPG or LNG carriers but also in general ships.

LNG를 연료로 사용하여 추진 동력을 얻을 수 있는 대표적인 선박용 엔진으로는 ME-GI 엔진 또는 DFDE(Dual Fuel Diesel Electric) 엔진이 있다. ME-GI 엔진 또는 DFDE(Dual Fuel Diesel Electric) 엔진은 LNG를 압축한 후, 분사하여 연소시키는 가스분사엔진이다. 특히, ME-GI 엔진은 LNG를 300 bar 내외의 고압으로 압축한 후, 분사하여 연소시키는 것으로서 고압가스 분사엔진으로 불린다.Representative marine engines that can obtain propulsion power using LNG as fuel include the ME-GI engine or the DFDE (Dual Fuel Diesel Electric) engine. The ME-GI engine or DFDE (Dual Fuel Diesel Electric) engine is a gas injection engine that compresses LNG and then injects it for combustion. In particular, the ME-GI engine compresses LNG to a high pressure of around 300 bar and then injects it for combustion, so it is called a high-pressure gas injection engine.

ME-GI 엔진과 같은 고압가스 분사엔진은 LNG의 주성분인 메탄이 불완전 연소되어 배기가스를 통해 대기 중으로 방출되는 메탄 슬립(methane slip) 문제가 저압가스 분사엔진에 비해 적어 선박의 추진엔진으로 선호되고 있다. 메탄은 대기 중에 방출되면 이산화탄소보다 더 큰 온실효과를 일으킬 수 있다. High-pressure gas injection engines, such as the ME-GI engine, are preferred as propulsion engines for ships because the problem of methane slip, in which methane, the main component of LNG, is incompletely burned and released into the atmosphere through exhaust gas, is less than that of low-pressure gas injection engines. there is. When methane is released into the atmosphere, it can cause a greater greenhouse effect than carbon dioxide.

압력 변화에 따라 부피변화가 큰 압축성 유체, 즉 가스 연료가 공급되는 가스 분사엔진의 경우, 엔진의 부하 변동 시에도 충분한 연료를 공급하여 캐비테이션(cavitation)을 방지할 수 있도록 엔진의 연료공급 압력보다 약간 높은 압력으로 가스 연료를 채워 연료공급용 배관의 압력을 유지한다. In the case of a gas injection engine supplied with compressible fluid, i.e. gas fuel, whose volume changes greatly according to pressure changes, the fuel supply pressure is slightly lower than the engine's fuel supply pressure to prevent cavitation by supplying sufficient fuel even when the engine load changes. Fill gas fuel at high pressure to maintain the pressure in the fuel supply pipe.

도 1에는 종래 가스 분사엔진이 추진용 엔진으로 마련된 선박에서의 가스공급시스템을 개략적으로 도시하였다. Figure 1 schematically shows a gas supply system in a ship equipped with a conventional gas injection engine as a propulsion engine.

도 1에 도시된 바와 같이, 데크 상부에 마련된 카고컴프레서룸(CCR)에 연료공급시스템(10)이 배치되고, 선미부의 데크 하부에 마련된 엔진룸(기관실)(ER)에 배치되는 추진용 엔진(ME)으로 연료공급시스템으로부터 연료공급용 배관(L)이 연결된다. 연료공급용 배관에는 가스 연료의 공급 조절을 위한 가스밸브트레인(Gas Valve Train)(30)과, 연료공급시스템으로부터 가스 연료 공급을 차단하기 위한 마스터가스밸브(Master Gas Valve)(20)가 구비되며, 이들 장치는 카고컴프레서룸 내에 마련된다. As shown in FIG. 1, the fuel supply system 10 is disposed in the cargo compressor room (CCR) provided on the upper deck, and the propulsion engine ( The fuel supply pipe (L) is connected from the fuel supply system to ME). The fuel supply piping is equipped with a gas valve train (30) to control the supply of gas fuel and a master gas valve (20) to block the supply of gas fuel from the fuel supply system. , these devices are provided in the cargo compressor room.

그런데 국제해사기구(IMO)에서 제정한 액화가스 운반선의 구조 및 설비에 관한 국제기준인 IGC Code(International code for the construction and equipment of ships carrying liquefied gases in bulk)에서는 마스터가스밸브 이후 기관실로 연결되는 연료공급용 배관을 이중관(double wall pipe)으로 배치할 것을 요구하고 있다. 현재 이중관 용(double wall type) 가스밸브트레인은 없고, 마스터가스밸브와 가스밸브트레인의 근접 배치 시 가스밸브트레인 이후에 이중관을 설치하는 것을 허용하고 있어, IGC Code 충족을 위해서 마스터가스밸브(20)와 가스밸브트레인(30)을 모두 카고컴프레서룸 내에 근접 배치하고 있다. However, in the IGC Code (International code for the construction and equipment of ships carrying liquefied gases in bulk), which is an international standard for the structure and equipment of liquefied gas carriers established by the International Maritime Organization (IMO), the fuel connected to the engine room after the master gas valve is It is required that the supply piping be arranged as a double wall pipe. Currently, there is no double wall type gas valve train, and when the master gas valve and the gas valve train are placed close to each other, installation of a double pipe after the gas valve train is allowed. In order to meet the IGC Code, the master gas valve (20) is required. and gas valve train (30) are all located close to each other in the cargo compressor room.

그런데 선박 운항 중 가스 연료 운전을 중단하고 연료를 전환하거나, Trip 또는 엔진 정지 시, 마스터가스밸브를 닫고 엔진과 이중관 내에 잔류하는 가스 연료는 배출(venting)시켜야 하는데, 배관 길이가 길고 가스 연료의 압력이 높을수록 배출되는 가스 연료의 양이 많으므로, 특히 고압가스 분사엔진에 대해 가스 운전 정지 시 벤팅되는 가스 연료에 의한 온실효과와 환경 악영향 문제가 꾸준히 지적되고 있다. However, during ship operation, when gas fuel operation is stopped and fuel is switched, or when a trip or engine is stopped, the master gas valve must be closed and the gas fuel remaining in the engine and the double pipe must be vented. The pipe length is long and the pressure of the gas fuel must be vented. The higher the value, the greater the amount of gaseous fuel emitted, so the greenhouse effect and adverse environmental impacts caused by gaseous fuel vented when gas operation is stopped have been consistently pointed out, especially for high-pressure gas injection engines.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 가스 연료를 사용하는 선박에서 가스연료 운전 중단 시 배출되는 가스 연료의 양을 줄일 수 있는 방안을 제안하고자 한다. The present invention is intended to solve this problem and proposes a method to reduce the amount of gas fuel emitted when gas fuel operation is stopped in a ship using gas fuel.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스를 연료로 공급받는 선박의 추진엔진이 배치되는 엔진룸;According to one aspect of the present invention for solving the above-described problem, an engine room where a propulsion engine of a ship supplied with liquefied gas as fuel is placed;

데크 상부에 마련되며 상기 추진엔진에서 요구하는 연료공급조건에 따라 액화가스를 공급하기 위한 연료공급부가 배치되는 카고컴프레서룸; A cargo compressor room provided on the upper deck and in which a fuel supply unit is arranged to supply liquefied gas according to the fuel supply conditions required by the propulsion engine;

상기 데크 상부에서 상기 엔진룸에 인접하여 마련되며 상기 연료공급부로부터 상기 추진엔진으로 연료 공급을 제어하기 위한 복수의 밸브들을 포함하는 GVT(Gas Valve Train)가 배치되는 GVT룸; 및A GVT room provided adjacent to the engine room at the upper part of the deck and where a GVT (Gas Valve Train) including a plurality of valves for controlling fuel supply from the fuel supply unit to the propulsion engine is disposed; and

상기 GVT로부터 연결되는 벤트라인:을 포함하되, Including a vent line connected from the GVT,

상기 추진엔진의 가스연료 운전 중단(Gas Stop) 시, 상기 GVT에 의해 가스연료 공급을 차단하고 상기 GVT와 추진엔진 사이의 연료공급배관에 잔존하는 가스연료는 상기 벤트라인으로 배출되는 것을 특징으로 하는 선박의 액화가스 연료공급시스템이 제공된다. When the gas fuel operation of the propulsion engine is stopped (Gas Stop), the gas fuel supply is blocked by the GVT and the gas fuel remaining in the fuel supply pipe between the GVT and the propulsion engine is discharged to the vent line. A liquefied gas fuel supply system for ships is provided.

바람직하게는 상기 GVT는, 상기 연료공급부와 상기 벤트라인의 연결부 사이에 배치되는 제1 밸브; 상기 연결부와 상기 추진엔진 사이에 배치되는 제2 밸브; 및 상기 벤트라인에 마련되는 제3 밸브:를 포함하고, 상기 제1 밸브는 연료공급배관의 가스연료 공급 차단을 위한 마스터밸브(master gas valve)로 작동될 수 있다. Preferably, the GVT includes: a first valve disposed between the fuel supply part and the connection part of the vent line; a second valve disposed between the connection portion and the propulsion engine; and a third valve provided in the vent line, wherein the first valve may be operated as a master valve for blocking the supply of gas fuel to the fuel supply pipe.

바람직하게는 상기 GVT는, 상기 제2 밸브 후단의 연료공급배관으로부터 상기 제3 밸브 후단의 벤트라인으로 연결되는 벤팅배관에 배치되는 제4 밸브를 더 포함할 수 있다. Preferably, the GVT may further include a fourth valve disposed in a venting pipe connected from a fuel supply pipe at a rear end of the second valve to a vent line at a rear end of the third valve.

바람직하게는, 상기 GVT룸은 상기 카고컴프레서룸과 엔진룸 사이에서 상기 카고컴프레서룸과는 분리된 별도의 공간으로 마련되고, 상기 GVT룸과 추진엔진 사이의 연료공급배관은 이중관(double wall pipe)으로 마련될 수 있다. Preferably, the GVT room is provided as a separate space from the cargo compressor room between the cargo compressor room and the engine room, and the fuel supply pipe between the GVT room and the propulsion engine is a double wall pipe. It can be prepared by:

바람직하게는, 상기 GVT룸의 환기를 위해 마련되는 환풍기(extraction fan)를 더 포함할 수 있다. Preferably, it may further include an extraction fan provided for ventilation of the GVT room.

바람직하게는, 상기 추진엔진은 10 내지 350 bar로 압축된 LNG 및 오일을 연료로 공급받는 이중연료(dual fuel) 엔진일 수 있다. Preferably, the propulsion engine may be a dual fuel engine supplied as fuel with LNG and oil compressed to 10 to 350 bar.

바람직하게는, 상기 GVT는 선내 ECS(Engine control system)의 제어 신호를 받아 연료공급부로부터 상기 추진엔진으로 가스 연료 공급을 제어하고, 선내 ESD(Emergency Shutdown System)의 제어 신호를 받아 상기 추진엔진으로 가스연료 공급을 차단할 수 있다. Preferably, the GVT receives a control signal from the ship's ECS (Engine control system) to control the supply of gas fuel from the fuel supply unit to the propulsion engine, and receives a control signal from the ship's ESD (Emergency Shutdown System) to supply gas to the propulsion engine. The fuel supply can be cut off.

바람직하게는, 상기 선박에는 2개의 추진엔진이 마련되고, 상기 GVT룸에는 2개의 추진엔진 각각으로 연료 공급을 조절하기 위한 2개의 GVT가 마련될 수 있다. Preferably, the ship is provided with two propulsion engines, and the GVT room may be provided with two GVTs to control fuel supply to each of the two propulsion engines.

바람직하게는, 상기 선박에는 2개의 추진엔진이 마련되고, 2개의 추진엔진 각각으로 연료 공급을 조절하기 위한 GVT가 배치되는 2개의 GVT룸이 마련될 수 있다. Preferably, the ship may be provided with two propulsion engines and two GVT rooms in which GVTs are arranged to control fuel supply to each of the two propulsion engines.

본 발명에 따르면 LNG와 같은 액화가스를 연료로 공급받는 추진엔진이 마련된 선박에서, 가스연료 운전 중단(Gas Stop) 시 연료공급배관으로부터 배출되는 가스 연료의 양을 크게 감축할 수 있어 선박 운항으로 인한 온실가스 배출을 줄일 수 있다. According to the present invention, in a ship equipped with a propulsion engine supplied with liquefied gas such as LNG, the amount of gaseous fuel discharged from the fuel supply pipe when the gas fuel operation is stopped (Gas Stop) can be significantly reduced, thereby reducing the amount of gaseous fuel caused by ship operation. Greenhouse gas emissions can be reduced.

또한, 국제해사기구에서 규정한 안전 규정을 충족하면서도, 이중관 길이를 단축하고 종래 가스연료 공급 차단을 위해 카고컴프레서룸에 배치되던 마스터가스밸브는 삭제할 수 있어, 설치비를 절감할 수 있다. In addition, while meeting the safety regulations stipulated by the International Maritime Organization, the length of the double pipe can be shortened and the master gas valve previously placed in the cargo compressor room to block the supply of gas fuel can be removed, thereby reducing installation costs.

도 1은 종래 가스 분사엔진이 추진용 엔진으로 마련된 선박에서의 가스공급시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 액화가스 연료공급시스템을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박 배치 구조를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박 배치 구조를 개략적으로 도시한다.
Figure 1 schematically shows a gas supply system in a ship equipped with a conventional gas injection engine as a propulsion engine.
Figure 2 schematically shows a liquefied gas fuel supply system for a ship according to the first embodiment of the present invention.
Figure 3 schematically shows the ship arrangement structure according to the first embodiment of the present invention.
Figure 4 schematically shows a ship arrangement structure according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the objectives achieved by practicing the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.Hereinafter, the structure and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Here, in adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that identical components are indicated with the same reference numerals as much as possible, even if they are shown in different drawings.

후술하는 본 발명의 실시예에서 선박은, 액화가스를 추진용 메인엔진의 연료 또는 발전용 엔진의 연료로 사용할 수 있는 엔진이 설치되는 모든 종류의 선박일 수 있다. 대표적으로 LPG 운반선, LNG 운반선(LNG Carrier), 액체수소 운반선, LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading), LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit)와 같이 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물도 포함될 수 있다. In the embodiment of the present invention described later, the ship may be any type of ship installed with an engine that can use liquefied gas as fuel for a main engine for propulsion or fuel for a power generation engine. Representative examples include ships with self-propelled capabilities such as LPG carriers, LNG carriers, liquid hydrogen carriers, and LNG RVs (Regasification Vessels), as well as LNG FPSOs (Floating Production Storage Offloading) and LNG FSRUs (Floating Storage Regasification Units). Marine structures that do not have propulsion capabilities but are floating in the sea may also be included.

또한, 본 실시예는 저온으로 액화시켜 수송될 수 있고, 저장된 상태에서 증발가스가 발생하며 엔진의 연료로 공급될 수 있는 모든 종류의 액화가스의 연료공급시스템에 적용될 수 있다. 이러한 액화가스는 예를 들어 LNG(Liquefied Natural Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같은 액화석유화학가스 및 암모니아 등일 수 있다. 다만, 후술하는 실시예에서는 대표적인 액화가스 중 하나인 LNG가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다. In addition, this embodiment can be applied to a fuel supply system for all types of liquefied gas that can be liquefied at low temperature and transported, generate boil-off gas in a stored state, and be supplied as fuel for an engine. These liquefied gases are, for example, liquefied petrochemicals such as LNG (Liquefied Natural Gas), LEG (Liquefied Ethane Gas), LPG (Liquefied Petroleum Gas), Liquefied Ethylene Gas, and Liquefied Propylene Gas. It may be gas, ammonia, etc. However, in the examples described later, the application of LNG, one of the representative liquefied gases, will be described as an example.

도 2에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 액화가스 연료공급시스템을, 도 3에는 그에 따른 선박 배치 구조를 개략적으로 도시하였고, 도 4에는 제1 실시예를 변형한 제2 실시예의 액화가스 연료공급시스템에 따른 선박 배치 구조를 개략적으로 도시하였다. Figure 2 schematically shows the liquefied gas fuel supply system for a ship according to the first embodiment of the present invention, Figure 3 schematically shows the ship arrangement structure accordingly, and Figure 4 shows the liquefaction of the second embodiment, which is a modification of the first embodiment. The ship arrangement structure according to the gas fuel supply system is schematically shown.

도 2 및 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 연료공급시스템은, 액화가스를 연료로 공급받는 선박의 추진엔진(ME)이 배치되는 엔진룸(ER), 데크 상부에 마련되며 추진엔진에서 요구하는 연료공급조건에 따라 액화가스를 공급하기 위한 연료공급부(300)가 배치되는 카고컴프레서룸(CCR), 데크 상부에서 엔진룸(ER)에 인접하여 마련되며 연료공급부로부터 추진엔진으로 연료 공급을 조절하기 위한 복수의 밸브들을 포함하는 GVT(Gas Valve Train)(100)가 배치되는 GVT룸(GR), GVT로부터 연결되는 벤트라인(VL)을 포함한다. As shown in Figures 2 and 3, the liquefied gas fuel supply system according to the first embodiment of the present invention is located in the engine room (ER) where the propulsion engine (ME) of the ship supplied with liquefied gas is located, and the upper deck. It is provided in the cargo compressor room (CCR), where a fuel supply unit 300 is located to supply liquefied gas according to the fuel supply conditions required by the propulsion engine, and is provided adjacent to the engine room (ER) at the upper deck and is provided from the fuel supply unit. It includes a GVT room (GR) where a GVT (Gas Valve Train) 100 including a plurality of valves for controlling fuel supply to the propulsion engine is placed, and a vent line (VL) connected to the GVT.

본 실시예 선박에 적용되는 추진엔진(ME)은 예를 들어 10 내지 350 bar로 압축된 LNG 및 오일을 연료로 공급받는 이중연료(dual fuel) 엔진일 수 있다. 예를 들어, LNG를 300 bar 내외의 고압으로 압축 후 분사하여 연소시키는 ME-GI 엔진이나 10 내지 15 bar 내외의 저압으로 압축된 가스 연료를 공급받는 ME-GA 엔진일 수 있다. The propulsion engine (ME) applied to the ship in this embodiment may be, for example, a dual fuel engine supplied with LNG and oil compressed to 10 to 350 bar as fuel. For example, it may be a ME-GI engine that compresses LNG at a high pressure of about 300 bar and then injects and combusts it, or a ME-GA engine that receives gas fuel compressed at a low pressure of about 10 to 15 bar.

연료공급부(300)는 추진엔진의 연료공급조건에 따라 맞추어 LNG를 공급하기 위한 것으로, 예를 들어 추진엔진에서 필요로 하는 압력 및 온도에 따라 LNG를 압축 및 가열하기 위한 압축장치와 가열장치를 포함할 수 있다. 연료공급부를 거친 LNG는 연료공급배관(FLa, FLb)을 따라 추진엔진 연료로 공급된다. GVT에 마련된 밸브들의 개폐(open/close)를 통해 연료공급부로부터 추진엔진으로의 연료 공급을 조절할 수 있다. The fuel supply unit 300 is for supplying LNG according to the fuel supply conditions of the propulsion engine. For example, it includes a compression device and a heating device for compressing and heating LNG according to the pressure and temperature required by the propulsion engine. can do. LNG that has passed through the fuel supply section is supplied as fuel for the propulsion engine along the fuel supply pipes (FLa, FLb). Fuel supply from the fuel supply unit to the propulsion engine can be controlled by opening/closing the valves provided in the GVT.

본 실시예들에서는, GVT가 배치되는 GVT룸(GR)을 어퍼데크(upper deck) 상부에, 카고컴프레서룸(CCR)과 엔진룸(ER) 사이에서 상기 연료공급부가 배치되는 카고컴프레서룸(CCR)과는 분리된 별도의 공간으로 마련한 것이 특징이다. In the present embodiments, the GVT room (GR) where the GVT is placed is located on the upper deck, and the cargo compressor room (CCR) where the fuel supply unit is located between the cargo compressor room (CCR) and the engine room (ER). ) is characterized by being a separate space.

GVT룸과 추진엔진 사이의 연료공급배관(FLb)은 가스 연료가 흐르는 내관(inner pipe)과 내관 외측을 감싸며 내관과 이격하여 마련되는 외관(outer)을 포함하는 이중관(double wall pipe)으로 마련된다. 내관과 외관 사이는 이격되어 일정한 환형 공간(annular space)이 형성된다. 환형 공간을 지속적으로 환기(ventilation)시키면서 가스 연료 누출을 감지한다. 이와 같은 이중관 구조에 의해 내관 파손이나 가스 연료 누출이 발생 시 즉각적으로 감지할 수 있고, 선박 및 선원 안전을 확보할 수 있다. The fuel supply pipe (FLb) between the GVT room and the propulsion engine is a double wall pipe that includes an inner pipe through which gas fuel flows and an outer pipe that surrounds the outside of the inner pipe and is spaced apart from the inner pipe. . The inner tube and the outer tube are spaced apart to form a certain annular space. Gas fuel leaks are detected while continuously ventilating the annular space. This double pipe structure allows immediate detection of damage to the inner pipe or gas or fuel leak, ensuring the safety of the vessel and crew.

추진엔진의 가스연료 운전 중단(Gas Stop), 연료 전환, 엔진 등 장치를 장시간 운전하지 않거나 엔진이나 연료공급부의 내부 정비, 유지보수, 장비점검, 셧다운(shutdown) 시와 같은 때, 엔진으로 연료를 공급하는 배관과 엔진 등 장치 내에 잔류하는 연료를 완전히 배출시키게 된다. 본 실시예 시스템에서는 이 경우 마스터밸브로 작동하는 GVT(100)에 의해 가스연료 공급을 차단하고, 연료공급배관 중 GVT와 추진엔진 사이의 이중관(FLb) 내부에 잔존하는 가스연료를 벤트라인(VL)을 통해 배출시킨다. When the gas fuel operation of the propulsion engine is stopped (gas stop), fuel change, the engine, etc. are not operated for a long time, or during internal maintenance, maintenance, equipment inspection, or shutdown of the engine or fuel supply section, fuel is not supplied to the engine. The fuel remaining in the equipment such as the supply pipes and engine is completely discharged. In this embodiment of the system, in this case, the gas fuel supply is blocked by the GVT (100) operating as a master valve, and the gas fuel remaining inside the double pipe (FLb) between the GVT and the propulsion engine among the fuel supply pipes is discharged to the vent line (VL). ) is discharged through.

GVT(100)는, 연료공급부와 벤트라인의 연결부 사이에 배치되는 제1 밸브(110)와, 연결부와 추진엔진 사이에 배치되는 제2 밸브(120), 벤트라인에 마련되는 제3 밸브(130), 제2 밸브 후단의 연료공급배관으로부터 상기 제3 밸브 후단의 벤트라인으로 연결되는 벤팅배관에 배치되는 제4 밸브(140)를 포함한다. The GVT (100) includes a first valve 110 disposed between the fuel supply unit and the connection portion of the vent line, a second valve 120 disposed between the connection portion and the propulsion engine, and a third valve 130 provided in the vent line. ), and includes a fourth valve 140 disposed in a venting pipe connected from the fuel supply pipe at the rear end of the second valve to the vent line at the rear end of the third valve.

그 중 제1 밸브(110)는 연료공급배관의 가스연료 공급 차단을 위한 마스터밸브(master gas valve)로 작동되며, 그에 따라 본 실시예 시스템에서는 종래 가스연료 공급 차단을 위해 카고컴프레서룸에 배치되던 마스터가스밸브는 삭제할 수 있다. Among them, the first valve 110 operates as a master gas valve to block the supply of gas fuel to the fuel supply pipe, and accordingly, in the system of this embodiment, it was previously placed in the cargo compressor room to block the supply of gas fuel. The master gas valve can be deleted.

GVT는 추진엔진의 ECS(Engine control system)(미도시) 제어 하에 신호를 받아, 엔진으로 가스 연료 공급 제어를 위해 각 밸브를 개폐한다. 추진엔진의 ECS는 아래와 같은 상황에서 GVT를 close한다.GVT receives signals under the control of the propulsion engine's ECS (Engine control system) (not shown) and opens and closes each valve to control gas fuel supply to the engine. The ECS of the propulsion engine closes the GVT in the following situations.

-엔진의 Main Operating Panel(MOP)의 가스 스탑 버튼(Gas stop button)이나 연료 전환(Fuel changeover)을 누를 경우-When pressing the gas stop button or fuel changeover on the engine's Main Operating Panel (MOP)

-이중관 내(Annular space) 가스 누출(gas leak)이 감지될 경우-If a gas leak is detected within the annular space

-엔진룸 또는 이중관 내(Annular space)의 환기 실패(ventilation fail)-Ventilation failure in the engine room or annular space

ESD(Emergency Shutdown System)(미도시)의 신호 및 여러 원인에 따라 액화가스 공급을 차단해야 할 경우, 종래에는 마스터가스밸브를 On/Off하였으나, 본 실시예 시스템에서는 GVT가 마스터밸브로 작동되므로, ESD를 비롯하여 종래 마스터가스밸브에 연결된 신호는 GVT로 연결된다. When it is necessary to block the supply of liquefied gas according to a signal from the ESD (Emergency Shutdown System) (not shown) or various causes, the master gas valve was conventionally turned on/off, but in the system of this embodiment, the GVT is operated as a master valve, Signals connected to the conventional master gas valve, including ESD, are connected to GVT.

IMO의 IGC Code에서는 마스터가스밸브 이후 기관실(엔진룸)로 연결되는 연료공급용 배관을 이중관(double wall pipe)으로 설치할 것을 요구하는데, 본 실시예에서는 엔진룸에 인접한 어퍼데크에 카고컴프레서룸과는 별도의 GVT룸(GR)을 마련하고, GVT룸에 설치되는 GVT(100)에 마스터밸브 기능을 부여함으로써, GVT룸(GR)으로부터 추진엔진까지만 이중관을 설치하면 되므로 종래에 비해 이중관의 설치 길이를 대폭 줄일 수 있고 설치비를 절감할 수 있다. 또한 가스연료 운전 중단(Gas Stop)이나 연료 전환 등의 경우에 벤트라인을 통해 배출되는 이중관 내부의 잔존 가스연료 양을 줄일 수 있어, 가스연료 사용 시 메탄 슬립 및 온실가스 배출 문제를 해결할 수 있다.IMO's IGC Code requires that the fuel supply pipe connected to the engine room (engine room) after the master gas valve be installed as a double wall pipe. In this embodiment, the fuel supply pipe is installed on the upper deck adjacent to the engine room and is separate from the cargo compressor room. By providing a separate GVT room (GR) and giving the master valve function to the GVT (100) installed in the GVT room, the double pipe only needs to be installed from the GVT room (GR) to the propulsion engine, thus reducing the installation length of the double pipe compared to before. It can be significantly reduced and installation costs can be reduced. In addition, the amount of remaining gas fuel inside the double pipe discharged through the vent line in the event of a gas stop or fuel change can be reduced, solving the problems of methane slip and greenhouse gas emissions when using gas fuel.

본 출원인의 LNGC에 2개의 ME-GI 엔진을 적용하여 시뮬레이션한 결과에 의하면, 기존 시스템에 따를 때 벤트라인을 통해 배출시켜야 할 이중관의 길이가 140m, 가스연료 운전 중단 당 대기 방출되는 메탄의 양이 0.17㎏이지만, 본 실시예 시스템 적용 시 이중관의 길이가 40m, 가스연료 운전 중단 당 대기 방출되는 메탄의 양이 0.09㎏으로, 종래에 비해 대기 방출되는 메탄의 양을 약 45% 감축할 수 있을 것으로 예측되었다. According to the results of a simulation by applying two ME-GI engines to the applicant's LNGC, according to the existing system, the length of the double pipe that must be discharged through the vent line is 140 m, and the amount of methane released into the atmosphere per stop of gas fuel operation is 140 m. However, when applying the system in this embodiment, the length of the double pipe is 40 m and the amount of methane released into the atmosphere per stop of gas fuel operation is 0.09 kg, which is expected to reduce the amount of methane released into the atmosphere by about 45% compared to the conventional system. It was predicted.

한편, GVT룸의 환기를 위해 환풍기(extraction fan)(200)가 마련되고, GVT룸에서 선외로 공기를 배출하기 위한 환풍배관(EL)이 마련된다. Meanwhile, an extraction fan 200 is provided to ventilate the GVT room, and an ventilation pipe (EL) is provided to exhaust air from the GVT room to overboard.

도 3에 도시된 제1 실시예와 같이 선박에는 2개의 추진엔진(ME)이 마련되고, 하나의 GVT룸(GR)에 2개의 추진엔진 각각으로 연료 공급을 조절하기 위한 2개의 GVT(100)가 배치되도록 구성할 수 있다. As in the first embodiment shown in FIG. 3, the ship is equipped with two propulsion engines (ME), and two GVTs (100) to control fuel supply to each of the two propulsion engines in one GVT room (GR). It can be configured to be placed.

도 4에 도시된 제2 실시예의 시스템과 같이 선박에 2개의 추진엔진(ME)을 마련하면서, 2개의 추진엔진 각각으로 연료 공급을 조절하기 위한 GVT가 배치되는 2개의 GVT룸(GRa, GRb)을 좌현과 우현에 각각 마련할 수도 있다. As with the system of the second embodiment shown in FIG. 4, two propulsion engines (ME) are provided on a ship, and two GVT rooms (GRa, GRb) where GVTs are placed to control fuel supply to each of the two propulsion engines. It can also be provided on the port and starboard sides respectively.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 실시예 시스템 적용 시, 국제해사기구에서 규정한 안전 규정을 충족하면서도 이중관 길이를 대폭 단축하여 가스 운전 중단(Gas Stop) 시 벤팅되는 가스 연료의 양을 크게 감축할 수 있어 선박 운항으로 인한 온실가스 배출을 줄이고, 설치비를 절감할 수 있다. As seen above, when applying the system of this embodiment, it is possible to significantly reduce the amount of gas fuel vented when gas operation is stopped by significantly shortening the length of the double pipe while meeting the safety regulations stipulated by the International Maritime Organization. It can reduce greenhouse gas emissions from operations and reduce installation costs.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 것이다. It is obvious to those skilled in the art that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and that it can be implemented with various modifications or variations without departing from the technical gist of the present invention. It was done.

ME: 추진엔진
ER: 엔진룸
CCR: 카고컴프레서룸
GR: GVT룸
100: GVT
200: 환풍기
300: 연료공급부
FLa, FLb: 연료공급배관
VL: 벤트라인
ME: propulsion engine
ER: Engine room
CCR: Cargo Compressor Room
GR: GVT room
100: GVT
200: Ventilator
300: Fuel supply unit
FLa, FLb: Fuel supply pipe
VL: vent line

Claims (9)

액화가스를 연료로 공급받는 선박의 추진엔진이 배치되는 엔진룸;
데크 상부에 마련되며 상기 추진엔진에서 요구하는 연료공급조건에 따라 액화가스를 공급하기 위한 연료공급부가 배치되는 카고컴프레서룸;
상기 데크 상부에서 상기 엔진룸에 인접하여 마련되며 상기 연료공급부로부터 상기 추진엔진으로 연료 공급을 제어하기 위한 복수의 밸브들을 포함하는 GVT(Gas Valve Train)가 배치되는 GVT룸; 및
상기 GVT로부터 연결되는 벤트라인:을 포함하되,
상기 추진엔진의 가스연료 운전 중단(Gas Stop) 시, 상기 GVT에 의해 가스연료 공급을 차단하고 상기 GVT와 추진엔진 사이의 연료공급배관에 잔존하는 가스연료는 상기 벤트라인으로 배출되는 것을 특징으로 하는 선박의 액화가스 연료공급시스템.
An engine room where the ship's propulsion engine supplied with liquefied gas as fuel is located;
A cargo compressor room provided on the upper deck and in which a fuel supply unit is arranged to supply liquefied gas according to the fuel supply conditions required by the propulsion engine;
A GVT room provided adjacent to the engine room at the upper part of the deck and where a GVT (Gas Valve Train) including a plurality of valves for controlling fuel supply from the fuel supply unit to the propulsion engine is disposed; and
Including a vent line connected from the GVT,
When the gas fuel operation of the propulsion engine is stopped (Gas Stop), the gas fuel supply is blocked by the GVT and the gas fuel remaining in the fuel supply pipe between the GVT and the propulsion engine is discharged to the vent line. Ship's liquefied gas fuel supply system.
제 1항에 있어서, 상기 GVT는
상기 연료공급부와 상기 벤트라인의 연결부 사이에 배치되는 제1 밸브;
상기 연결부와 상기 추진엔진 사이에 배치되는 제2 밸브; 및
상기 벤트라인에 마련되는 제3 밸브:를 포함하고,
상기 제1 밸브는 연료공급배관의 가스연료 공급 차단을 위한 마스터밸브(master gas valve)로 작동되는 것을 특징으로 하는 선박의 액화가스 연료공급시스템.
The method of claim 1, wherein the GVT is
a first valve disposed between the fuel supply part and the connection part of the vent line;
a second valve disposed between the connection portion and the propulsion engine; and
It includes a third valve provided in the vent line,
The first valve is a ship's liquefied gas fuel supply system, characterized in that it operates as a master gas valve to block the supply of gas fuel to the fuel supply pipe.
제 2항에 있어서, 상기 GVT는
상기 제2 밸브 후단의 연료공급배관으로부터 상기 제3 밸브 후단의 벤트라인으로 연결되는 벤팅배관에 배치되는 제4 밸브를 더 포함하는 선박의 액화가스 연료공급시스템.
The method of claim 2, wherein the GVT is
A liquefied gas fuel supply system for a ship further comprising a fourth valve disposed in a venting pipe connected from a fuel supply pipe at a rear end of the second valve to a vent line at a rear end of the third valve.
제 3항에 있어서,
상기 GVT룸은 상기 카고컴프레서룸과 엔진룸 사이에서 상기 카고컴프레서룸과는 분리된 별도의 공간으로 마련되고,
상기 GVT룸과 추진엔진 사이의 연료공급배관은 이중관(double wall pipe)으로 마련되는 것을 특징으로 하는 선박의 액화가스 연료공급시스템.
According to clause 3,
The GVT room is provided as a separate space separated from the cargo compressor room between the cargo compressor room and the engine room,
A ship's liquefied gas fuel supply system, characterized in that the fuel supply pipe between the GVT room and the propulsion engine is provided as a double wall pipe.
제 4항에 있어서,
상기 GVT룸의 환기를 위해 마련되는 환풍기(extraction fan)를 더 포함하는 선박의 액화가스 연료공급시스템.
According to clause 4,
A liquefied gas fuel supply system for a ship further comprising an extraction fan provided for ventilation of the GVT room.
제 5항에 있어서,
상기 추진엔진은 10 내지 350 bar로 압축된 LNG 및 오일을 연료로 공급받는 이중연료(dual fuel) 엔진인 것을 특징으로 하는 선박의 액화가스 연료공급시스템.
According to clause 5,
The propulsion engine is a liquefied gas fuel supply system for a ship, characterized in that it is a dual fuel engine supplied as fuel by LNG and oil compressed to 10 to 350 bar.
제 1항에 있어서,
상기 GVT는 선내 ECS(Engine control system)의 제어 신호를 받아 연료공급부로부터 상기 추진엔진으로 가스 연료 공급을 제어하고, 선내 ESD(Emergency Shutdown System)의 제어 신호를 받아 상기 추진엔진으로 가스연료 공급을 차단할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박의 액화가스 연료공급시스템.
According to clause 1,
The GVT receives a control signal from the ship's ECS (Engine control system) to control the supply of gas fuel from the fuel supply unit to the propulsion engine, and receives a control signal from the ship's ESD (Emergency Shutdown System) to block the supply of gas fuel to the propulsion engine. A liquefied gas fuel supply system for ships, characterized in that:
제 1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선박에는 2개의 추진엔진이 마련되고,
상기 GVT룸에는 2개의 추진엔진 각각으로 연료 공급을 조절하기 위한 2개의 GVT가 마련되는 것을 특징으로 하는 선박의 액화가스 연료공급시스템.
According to any one of claims 1 to 7,
The ship is equipped with two propulsion engines,
A ship's liquefied gas fuel supply system, characterized in that two GVTs are provided in the GVT room to control fuel supply to each of the two propulsion engines.
제 1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선박에는 2개의 추진엔진이 마련되고,
2개의 추진엔진 각각으로 연료 공급을 조절하기 위한 GVT가 배치되는 2개의 GVT룸이 마련되는 것을 특징으로 하는 선박의 액화가스 연료공급시스템.
According to any one of claims 1 to 7,
The ship is equipped with two propulsion engines,
A ship's liquefied gas fuel supply system characterized by two GVT rooms where GVTs are placed to control fuel supply to each of the two propulsion engines.
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