KR20240084666A - Carbon dioxide liquefaction system using lng and method performing thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템은 저장 탱크에서 배출된 액체 상태의 이산화탄소를 이송시키는 경로는 제공하는 제1 라인, 상기 저장 탱크에서 배출된 기체 상태의 이산화탄소가 분배기에서 분배되어 유입되면 상기 기체 상태의 이산화탄소를 액체 상태의 이산화탄소로 액화시켜 저장 용기로 이송시키는 경로는 제공하는 제2 라인, 상기 분배기에서 분배되어 유입된 상기 기체 상태의 이산화탄소가 LNG와의 열교환을 거쳐 온도가 상승된 액체 상태의 이산화탄소가 이산화탄소 저장 용기로 이송시키는 경로는 제공하는 제3 라인 및 액화 상태의 LNG가 상기 기체 상태의 이산화탄소 사이의 열교환을 통해 상기 액화 상태의 LNG가 기화되고 상기 기체 상태의 이산화탄소가 액화되면 기체 상태의 LNG가 연료 가스로 이용되는 경로를 제공하는 제4 라인을 포함한다. A carbon dioxide liquefaction system using LNG according to an embodiment of the present invention has a first line that provides a path for transferring liquid carbon dioxide discharged from a storage tank, and gaseous carbon dioxide discharged from the storage tank is distributed in a distributor. When introduced, a second line provides a path for liquefying the gaseous carbon dioxide into liquid carbon dioxide and transferring it to a storage container, and the temperature of the gaseous carbon dioxide distributed and introduced from the distributor is increased through heat exchange with LNG. The path through which liquid carbon dioxide is transferred to a carbon dioxide storage container is provided by a third line and liquefied LNG is vaporized through heat exchange between the gaseous carbon dioxide and the gaseous carbon dioxide is liquefied. It includes a fourth line that provides a path through which gaseous LNG is used as fuel gas.
Description
본 발명은 LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템 및 이의 실행 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 선박에서 배출되는 이산화탄소를 엔진에 공급되는 LNG의 냉열을 이용하여 엔진의 부하 변동에 상응하여 이산화탄소를 액화시킬 수 있도록 하는 LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템 및 이의 실행 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a carbon dioxide liquefaction system using LNG and a method of implementing the same. More specifically, the present invention relates to a system for liquefying carbon dioxide emitted from ships using the cold heat of LNG supplied to the engine to correspond to changes in the load of the engine. It relates to a carbon dioxide liquefaction system using LNG and its implementation method.
선박에서는 대부분 높은 출력이 요구되는 특성상 중유(HFO, Heavy Fuel Oil)를 연료로 사용하며 많은 유해 물질을 함유한 채 대기중으로 배기 가스가 배출된다.Most ships use heavy fuel oil (HFO) as fuel due to the nature of high output requirements, and exhaust gases containing many harmful substances are discharged into the atmosphere.
이러한 배기 가스 중 대표적인 유해 물질로서는 미세입자, 질소산화물, 황산화물 및 이산화탄소 등이 있다.Representative harmful substances among these exhaust gases include fine particles, nitrogen oxides, sulfur oxides, and carbon dioxide.
특히, 이산화탄소는 지구 온난화 현상을 일으키는 온실 가스로 지정되어 있으며, 이산화탄소의 지구 온난화 지수는 다른 온실 가스에 비해 낮은 편이지만, 전체 온실 가스 배출량의 80%를 차지한다는 점과 배출량을 규제할 수 있다는 점에서 중요하다.In particular, carbon dioxide is designated as a greenhouse gas that causes global warming. Although the global warming potential of carbon dioxide is lower than that of other greenhouse gases, it accounts for 80% of all greenhouse gas emissions and that emissions can be regulated. is important in
이로 인해, IMO(국제 해사 기구)에서 향후 건조되는 신조선에 대해서 선박 에너지 효율 설계 지수(EEDI, Energy Efficiency Design Index) 지표를 도입하기로 최종 결정함에 따라 2025년까지 기존 대비 평균 30%의 온실가스를 감축해야 하는 상황이다.As a result, the IMO (International Maritime Organization) finally decided to introduce the Energy Efficiency Design Index (EEDI) indicator for new ships to be built in the future, reducing greenhouse gas emissions by an average of 30% compared to existing ships by 2025. We are in a situation where we have to reduce it.
이에 따라, 기존의 HFO(Heavy Fuel Oil)와 MDO(Marine Diesel Oil)에서 LNG(Liquefied Natural Gas)로 변화하는 추세이다.Accordingly, there is a trend of changing from the existing HFO (Heavy Fuel Oil) and MDO (Marine Diesel Oil) to LNG (Liquefied Natural Gas).
하지만, LNG를 연료로 사용하면 NOx와 SOx와 관련된 규제는 만족시킬 수 있지만, 추후 강화되는 CO2 배출(선박 에너지 효율 설계 지수)과 관련된 규제를 만족시키기는 어렵다.However, using LNG as a fuel can satisfy regulations related to NOx and SOx, but it is difficult to satisfy regulations related to CO2 emissions (ship energy efficiency design index) that will be strengthened in the future.
여기서, 선박 에너지 효율 설계 지수(EEDI; Energy Efficiency Design Index)란 연비 효율을 나타내는 지수로 1 톤의 화물을 1 해상 마일을 운반할 때 배출되는 CO2의 량이다.Here, the Energy Efficiency Design Index (EEDI) is an index indicating fuel efficiency and is the amount of CO2 emitted when transporting 1 ton of cargo for 1 sea mile.
특히, 2025 년부터는 선박 에너지 효율 설계 지수로 EEDI Phase 3(평균 30% 감소)가 적용될 예정이다. 이에 대해, CO2 배출을 저감하는 방법 중 하나는 연소 가스에서 CO2를 포집하여 저장하는 방안이 요구되고 있다.In particular, EEDI Phase 3 (average 30% reduction) will be applied as the ship energy efficiency design index from 2025. In response to this, one of the ways to reduce CO2 emissions is to collect and store CO2 from combustion gas.
이러한 요구 중 하나는 아민용액을 이용하여 이산화탄소를 포집하는 흡수법이 있다.One of these needs is an absorption method that captures carbon dioxide using an amine solution.
기존 시스템은 발전소에 적용중인 이산화탄소 포집 설비에서 나오는 이산화탄소를 초고압으로 압축을 하여 저장 및 이송을 하거나 고압의 액체 상태로 보관을 하려면 별도의 냉매 시스템이 구비 되어야 한다. The existing system requires a separate refrigerant system to store and transport carbon dioxide emitted from carbon dioxide capture facilities used in power plants by compressing it to ultra-high pressure or to store it in a high-pressure liquid state.
만일, LNG를 냉매로 이용할 경우 냉원 에너지의 공급량이 이산화탄소를 액화시키기 위한 에너지를 충족시키지 못하여 다량의 액체 상태의 LNG를 기화시키거나 부분 적인 이산화탄소의 액화만이 가능하다.If LNG is used as a refrigerant, the supply of cold source energy does not meet the energy required to liquefy carbon dioxide, so it is possible to vaporize a large amount of liquid LNG or only partially liquefy carbon dioxide.
또한 엔진의 부하는 일정하지 않으므로 엔진의 연료인 LNG를 이용하여 CO2 의 액화를 진행할 경우 변화하는 엔진의 부하에 맞춰 이산화탄소를 액화할 수 있는 시스템이 구비되어야 한다.Additionally, since the load of the engine is not constant, when liquefying CO2 using LNG, the engine fuel, a system that can liquefy carbon dioxide according to the changing load of the engine must be provided.
본 발명은 선박에서 배출되는 이산화탄소를 엔진에 공급되는 LNG의 냉열을 이용하여 엔진의 부하 변동에 상응하여 이산화탄소를 액화시킬 수 있도록 하는 LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템 및 이의 실행 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a carbon dioxide liquefaction system using LNG and a method of implementing the same, which allows carbon dioxide emitted from ships to be liquefied in response to changes in the load of the engine using the cold heat of LNG supplied to the engine. .
또한, 본 발명은 선박에서 배출되는 이산화탄소와 액화 이산화탄소 저장 용기로부터 증발되는 이산화탄소를 엔진에 공급되는 LNG를 이용하여 액화함으로써 별도의 냉매를 필요로 하지 않고 이산화탄소의 액화 및 액체 상태의 LNG를 기화하여 엔진에 공급할 수 있도록 하는 LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템 및 이의 실행 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention liquefies carbon dioxide emitted from ships and carbon dioxide evaporated from liquefied carbon dioxide storage containers using LNG supplied to the engine, thereby liquefying carbon dioxide and vaporizing liquid LNG without the need for a separate refrigerant, thereby liquefying the engine. The purpose is to provide a carbon dioxide liquefaction system using LNG that can be supplied to and a method of implementing the same.
또한, 본 발명은 엔진에 공급되는 LNG를 이용하여 이산화탄소 저장 용기에서 발생하는 이산화탄소도 다시 재액화시킬 수 있어 고효율의 액화 시스템으로 운전 비용을 낮출 수 있도록 하는 LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템 및 이의 실행 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention provides a carbon dioxide liquefaction system using LNG that can re-liquefy carbon dioxide generated in a carbon dioxide storage container using LNG supplied to the engine, thereby reducing operating costs with a highly efficient liquefaction system, and a method of implementing the same. The purpose is to provide
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects and advantages of the present invention that are not mentioned can be understood by the following description and will be more clearly understood by the examples of the present invention. Additionally, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means and combinations thereof indicated in the patent claims.
이러한 목적을 달성하기 위한 LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템은 저장 탱크에서 배출된 액체 상태의 이산화탄소를 이송시키는 경로는 제공하는 제1 라인, 상기 저장 탱크에서 배출된 기체 상태의 이산화탄소가 분배기에서 분배되어 유입되면 상기 기체 상태의 이산화탄소를 액체 상태의 이산화탄소로 액화시켜 저장 용기로 이송시키는 경로는 제공하는 제2 라인, 상기 분배기에서 분배되어 유입된 상기 기체 상태의 이산화탄소가 LNG와의 열교환을 거쳐 온도가 상승된 액체 상태의 이산화탄소가 이산화탄소 저장 용기로 이송시키는 경로는 제공하는 제3 라인 및 액화 상태의 LNG가 상기 기체 상태의 이산화탄소 사이의 열교환을 통해 상기 액화 상태의 LNG가 기화되고 상기 기체 상태의 이산화탄소가 액화되면 기체 상태의 LNG가 연료 가스로 이용되는 경로를 제공하는 제4 라인을 포함한다. A carbon dioxide liquefaction system using LNG to achieve this purpose has a first line that provides a path for transferring the liquid carbon dioxide discharged from the storage tank, and when the gaseous carbon dioxide discharged from the storage tank is distributed and introduced from the distributor, A second line provides a path for liquefying the gaseous carbon dioxide into liquid carbon dioxide and transferring it to a storage container, and the gaseous carbon dioxide distributed and introduced from the distributor is in a liquid state whose temperature is raised through heat exchange with LNG. The path through which carbon dioxide is transferred to the carbon dioxide storage container is provided by a third line and the liquefied LNG is vaporized through heat exchange between the gaseous carbon dioxide and the gaseous carbon dioxide is liquefied into a gaseous state. It includes a fourth line that provides a path through which LNG is used as fuel gas.
일 실시예에서, 상기 제2 라인은 상기 분배기에서 유입된 기체 상태의 이산화탄소를 가압하는 제2 압축기 및 상기 제2 압축기로부터 유입되는 기체 상태의 이산화탄소의 온도를 하강시키는 제2 프리쿨러를 포함할 수 있다.In one embodiment, the second line may include a second compressor that pressurizes the gaseous carbon dioxide introduced from the distributor and a second precooler that lowers the temperature of the gaseous carbon dioxide introduced from the second compressor. there is.
일 실시예에서, 상기 제2 프리쿨러를 통과한 액체 상태의 이산화탄소 및 상기 제1 라인을 통해 이송되는 액체 상태의 이산화탄소를 이산화탄소 저장 용기로 공급되는 경로를 제공하는 제6 라인을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, it may further include a sixth line that provides a path for supplying liquid carbon dioxide that has passed through the second precooler and liquid carbon dioxide transferred through the first line to a carbon dioxide storage container. .
일 실시예에서, 상기 제3 라인 및 제4 라인은 상기 분배기에서 분배되어 유입된 기체 상태의 이산화탄소 및 상기 액체 상태의 LNG 사이의 열교환을 통해 상기 액체 상태의 LNG를 기화시키고 상기 기체 상태의 이산화탄소를 액화시키는 증발기를 포함할 수 있다.In one embodiment, the third line and the fourth line vaporize the liquid LNG through heat exchange between the gaseous carbon dioxide distributed and introduced from the distributor and the liquid state LNG and convert the gaseous carbon dioxide into It may include an evaporator for liquefaction.
일 실시예에서, 상기 제4 라인은 액체 상태의 LNG가스를 엔진의 요구 압력까지 승압하는 제3 압축기, 상기 제3 압축기에서 압축된 액체 상태의 LNG가 상기 증발기를 통해 기화된 후 남은 액체 상태의 LNG가 유입되면 상기 제3 라인을 통해 이송되는 기체 상태의 이산화탄소와 열교환하는 제1 열교환기 및 상기 제1 열교환기에서 기화되고 남은 액체 상태의 LNG가 유입되면 G/W와의 열교환을 통해 액체 상태의 LNG를 기화시키는 제2 열교환기를 포함할 수 있다.In one embodiment, the fourth line is a third compressor that boosts the liquid LNG gas to the required pressure of the engine, and the liquid LNG remaining after the liquid LNG compressed in the third compressor is vaporized through the evaporator. When LNG flows in, a first heat exchanger exchanges heat with gaseous carbon dioxide transported through the third line, and when liquid LNG remaining after vaporization in the first heat exchanger flows in, it exchanges heat with G/W to exchange heat with gaseous carbon dioxide. It may include a second heat exchanger that vaporizes LNG.
일 실시예에서, 상기 제3 라인은 상기 제1 열교환기에서 유입되는 액체 상태의 이산화탄소의 압력을 저온으로 하강시켜 액체 상태의 이산화탄소를 상기 저장 용기로 이송되도록 하는 감압 밸브를 포함할 수 있다. In one embodiment, the third line may include a pressure reducing valve that lowers the pressure of liquid carbon dioxide flowing from the first heat exchanger to a low temperature so that the liquid carbon dioxide is transferred to the storage container.
또한 이러한 목적을 달성하기 위한 LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템의 실행 방법은 저장 탱크에서 배출된 이산화탄소가 분배기에서 분배되어 제2 라인 및 제3 라인으로 이송되는 단계, 상기 분배기에서 분배된 기체 상태의 이산화탄소를 액체 상태의 이산화탄소로 액화시켜 상기 제2 라인을 통해 저장 용기로 이송되는 단계, 상기 분배기에서 분배된 기체 상태의 이산화탄소 및 액체 상태의 LNG와의 열교환을 거쳐 온도가 상승된 액체 상태의 이산화탄소가 제3 라인을 통해 이산화탄소 저장 용기로 이송되는 단계 및 상기 액화 상태의 LNG가 상기 기체 상태의 이산화탄소 사이의 열교환을 통해 상기 액화 상태의 LNG가 기화되고 상기 기체 상태의 이산화탄소가 액화되면 제4 라인을 통해 기체 상태의 LNG가 연료 가스 저장 장치로 이송되는 단계를 포함한다.In addition, a method of implementing a carbon dioxide liquefaction system using LNG to achieve this purpose includes distributing carbon dioxide discharged from a storage tank and transferring it to a second line and a third line, and distributing carbon dioxide in a gaseous state distributed from the distributor. Liquefying carbon dioxide in a liquid state and transferring it to a storage container through the second line, the liquid carbon dioxide whose temperature is raised through heat exchange with the gaseous carbon dioxide distributed from the distributor and the liquid LNG is transferred to the third line transferring the LNG to a carbon dioxide storage container through a heat exchanger between the liquefied LNG and the gaseous carbon dioxide, and when the liquefied LNG is liquefied, the gaseous carbon dioxide is liquefied through a fourth line. and transferring LNG to a fuel gas storage device.
일 실시예에서, 상기 분배기에서 분배된 기체 상태의 이산화탄소를 액체 상태의 이산화탄소로 액화시켜 상기 제2 라인을 통해 저장 용기로 이송되는 단계는 상기 분배기에서 유입된 기체 상태의 이산화탄소를 가압한 후 상기 가압된 기체 상태의 이산화탄소의 온도를 하강시켜 상기 제2 라인을 통해 저장 용기로 이송되는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of liquefying the gaseous carbon dioxide distributed from the distributor into liquid carbon dioxide and transferring it to a storage container through the second line is performed by pressurizing the gaseous carbon dioxide introduced from the distributor and then pressurizing the gaseous carbon dioxide. It may include lowering the temperature of the gaseous carbon dioxide and transferring it to a storage container through the second line.
일 실시예에서, 상기 이산화탄소 액화 연료 공급 방법은 상기 온도가 하강된 액체 상태의 이산화탄소 및 상기 제1 라인을 통해 이송되는 액체 상태의 이산화탄소가 제6라인을 통해 이산화탄소 저장 용기로 이송되는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the method of supplying carbon dioxide liquefied fuel further includes transferring the liquid carbon dioxide of which the temperature has been lowered and the liquid carbon dioxide transferred through the first line to a carbon dioxide storage container through a sixth line. can do.
일 실시예에서, 상기 이산화탄소 액화 연료 공급 방법은 상기 분배기에서 분배되어 유입된 기체 상태의 이산화탄소 및 상기 액체 상태의 LNG 사이의 열교환을 통해 상기 액체 상태의 LNG를 기화시켜 제4 라인을 통해 이송되고 상기 기체 상태의 이산화탄소를 액화시켜 상기 제3 라인으로 이송되는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the method of supplying carbon dioxide liquefied fuel vaporizes the liquid LNG through heat exchange between the gaseous carbon dioxide distributed and introduced from the distributor and the liquid LNG, and is transported through the fourth line. It may include liquefying gaseous carbon dioxide and transferring it to the third line.
일 실시예에서, 상기 이산화탄소 액화 연료 공급 방법은 액체 상태의 LNG가스를 엔진의 요구 압력까지 승압하고, 상기 제3 압축기에서 압축된 액체 상태의 LNG가 상기 증발기를 통해 기화된 후 남은 액체 상태의 LNG가 유입되면 상기 제3 라인을 통해 이송되는 기체 상태의 이산화탄소와 열교환하고, 상기 제1 열교환기에서 기화되고 남은 액체 상태의 LNG가 유입되면 G/W와의 열교환을 통해 액체 상태의 LNG를 기화시키는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the carbon dioxide liquefied fuel supply method boosts the liquid LNG gas to the required pressure of the engine, and liquid LNG remaining after the liquid LNG compressed in the third compressor is vaporized through the evaporator. When introduced, heat exchange with gaseous carbon dioxide transported through the third line, and when liquid LNG remaining after vaporization in the first heat exchanger flows in, vaporizing the liquid LNG through heat exchange with G/W. may include.
일 실시예에서, 상기 액체 상태의 이산화탄소의 압력을 저온으로 하강시켜 액체 상태의 이산화탄소를 제3 라인을 통해 상기 저장 용기로 이송되는 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the step of lowering the pressure of the liquid carbon dioxide to a low temperature and transferring the liquid carbon dioxide to the storage container through a third line may be further included.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 선박에서 배출되는 이산화탄소를 엔진에 공급되는 LNG의 냉열을 이용하여 엔진의 부하 변동에 상응하여 이산화탄소를 액화시킬 수 있다는 장점이 있다.According to the present invention as described above, there is an advantage that carbon dioxide emitted from a ship can be liquefied in response to changes in the load of the engine using the cold heat of LNG supplied to the engine.
또한 본 발명에 의하면, 선박에서 배출되는 이산화탄소와 액화 이산화탄소 저장 용기로부터 증발되는 이산화탄소를 엔진에 공급되는 LNG를 이용하여 액화함으로써 별도의 냉매를 필요로 하지 않고 이산화탄소의 액화 및 액체 상태의 LNG를 기화하여 엔진에 공급할 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, carbon dioxide emitted from ships and carbon dioxide evaporated from liquefied carbon dioxide storage containers are liquefied using LNG supplied to the engine, thereby liquefying carbon dioxide and vaporizing LNG in a liquid state without requiring a separate refrigerant. It has the advantage of being able to supply power to the engine.
또한 본 발명에 의하면, 엔진에 공급되는 LNG를 이용하여 이산화탄소 저장 용기에서 발생하는 이산화탄소도 다시 재액화시킬 수 있어 고효율의 액화 시스템으로 운전 비용을 낮출 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, carbon dioxide generated in a carbon dioxide storage container can be re-liquefied using LNG supplied to the engine, which has the advantage of lowering operating costs with a highly efficient liquefaction system.
도 1은 종래의 이산화탄소 액화 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다. Figure 1 is a block diagram for explaining a conventional carbon dioxide liquefaction system.
Figure 2 is a block diagram for explaining a carbon dioxide liquefaction system using LNG according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a configuration diagram for explaining a carbon dioxide liquefaction system using LNG according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a flow chart to explain an embodiment of a carbon dioxide liquefaction system using LNG according to the present invention.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above-described objects, features, and advantages will be described in detail later with reference to the attached drawings, so that those skilled in the art will be able to easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of known technologies related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In the drawings, identical reference numerals are used to indicate identical or similar components.
도 1은 종래의 이산화탄소 액화 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.Figure 1 is a block diagram for explaining a conventional carbon dioxide liquefaction system.
도 1을 참조하면, 이산화탄소 액화 시스템은 LNG 탱크(20), LCO2탱크(20), 이산화탄소 포집 시스템(30), 가스 엔진(40) 및 연료 공급 시스템(50) 및 CO2액화 시스템(60)을 포함한다. Referring to Figure 1, the carbon dioxide liquefaction system includes an LNG tank 20, an LCO2 tank 20, a carbon dioxide capture system 30, a gas engine 40, a fuel supply system 50, and a CO2 liquefaction system 60. do.
LNG 탱크(20)에는 선박의 운행 중 사용하기 위한 LNG 연료가 액체 상태로 저장되어 있다. LNG 탱크(20)에 저장된 LNG 연료는 연료 공급 시스템(50)을 통해 가스 엔진(40)에 공급된다.The LNG tank 20 stores LNG fuel in a liquid state for use during the operation of the ship. The LNG fuel stored in the LNG tank 20 is supplied to the gas engine 40 through the fuel supply system 50.
LCO2탱크(20)에는 액체 상태의 이산화탄소가 저장되어 있으며, 액체 상태의 이산화탄소는 CO2액화 시스템(60)에 제공된다. Liquid carbon dioxide is stored in the LCO2 tank 20, and the liquid carbon dioxide is provided to the CO2 liquefaction system 60.
가스 엔진(40)은 연료 공급 시스템(50)로부터 공급되는 LNG 연료와 공기를 이용하여 선박을 추진시키며 고온의 연소 가스를 배출하게 된다. 이때, 가스 엔진(40)으로부터 배출되는 연소 가스는 질소(N2), 산소(O2), 이산화탄소(CO2), 물(H2O) 중 하나 이상이다.The gas engine 40 uses LNG fuel and air supplied from the fuel supply system 50 to propel the ship and emits high-temperature combustion gas. At this time, the combustion gas discharged from the gas engine 40 is one or more of nitrogen (N2), oxygen (O2), carbon dioxide (CO2), and water (H2O).
연료 공급 시스템(50)은 LNG 탱크(20)에서 유입되는 LNG를 가스 엔진(40)에 공급한다. The fuel supply system 50 supplies LNG flowing from the LNG tank 20 to the gas engine 40.
상기의 종래의 이산화탄소 액화 시스템은 발전소에 적용중인 이산화탄소 포집 설비에서 나오는 이산화탄소를 초고압으로 압축을 하여 저장 및 이송을 하거나 고압의 액체 상태로 보관을 하려면 별도의 냉매 시스템이 구비 되어야 한다. The conventional carbon dioxide liquefaction system described above requires a separate refrigerant system to store and transport carbon dioxide emitted from carbon dioxide capture equipment used in power plants by compressing it to ultra-high pressure or to store it in a high-pressure liquid state.
만일, LNG를 냉매로 이용할 경우 냉원 에너지의 공급량이 이산화탄소를 액화시키기 위한 에너지를 충족시키지 못하여 다량의 액체 상태의 LNG를 기화시키거나 부분 적으로 기체 상태의 이산화탄소의 액화만이 가능하다.If LNG is used as a refrigerant, the supply of cold source energy does not meet the energy required to liquefy carbon dioxide, so only vaporization of a large amount of liquid LNG or partial liquefaction of gaseous carbon dioxide is possible.
또한 가스 엔진(40)의 부하는 일정하지 않으므로 엔진의 연료인 LNG를 이용하여 CO2 의 액화를 진행할 경우 변화하는 엔진의 부하에 맞춰 이산화탄소를 액화할 수 있는 시스템이 구비되어야 한다.Additionally, since the load of the gas engine 40 is not constant, when liquefying CO2 using LNG, which is the fuel of the engine, a system that can liquefy carbon dioxide according to the changing load of the engine must be provided.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.Figure 2 is a block diagram for explaining a carbon dioxide liquefaction system using LNG according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템은 LNG 탱크(100), LCO2탱크(200), 이산화탄소 포집 시스템(300), 가스 엔진(400) 및 이산화탄소 액화 연료 공급 시스템(500)을 포함한다. Referring to FIG. 2, the carbon dioxide liquefaction system using LNG includes an LNG tank 100, an LCO2 tank 200, a carbon dioxide capture system 300, a gas engine 400, and a carbon dioxide liquefied fuel supply system 500.
LNG 탱크(100)에는 선박의 운행 중 사용하기 위한 LNG 연료가 액체 상태로 저장되어 있다. 이러한 액체 상태의 LNG 연료를 선박의 연료로 사용하기 위해서는 액체의 LNG 연료를 기화시켜 선박의 추진을 위한 LNG 연료 가스로 사용하게 된다. 이때, 액체 상태의 LNG는 냉열을 가지고 있다. The LNG tank 100 stores LNG fuel in a liquid state for use during the operation of the ship. In order to use this liquid LNG fuel as ship fuel, the liquid LNG fuel is vaporized and used as LNG fuel gas for ship propulsion. At this time, LNG in liquid state has cold heat.
LCO2탱크(200)에는 액체 상태의 이산화탄소가 저장되어 있으며, 액체 상태의 이산화탄소는 이산화탄소 액화 연료 공급 시스템(500)에 공급된다. Liquid carbon dioxide is stored in the LCO2 tank 200, and the liquid carbon dioxide is supplied to the carbon dioxide liquefied fuel supply system 500.
이산화탄소 포집 시스템(300)은 가스 엔진(400)에서 배출되는 연소 가스로부터 이산화탄소를 포집한다. The carbon dioxide capture system 300 captures carbon dioxide from combustion gas discharged from the gas engine 400.
가스 엔진(400)는 공급되는 LNG 연료와 공기를 이용하여 선박을 추진시키며 고온의 연소 가스를 배출하게 된다. 이때, 가스 엔진(11)으로부터 배출되는 연소 가스는 질소(N2), 산소(O2), 이산화탄소(CO2), 물(H2O) 중 하나 이상이다.The gas engine 400 uses supplied LNG fuel and air to propel the ship and emits high-temperature combustion gas. At this time, the combustion gas discharged from the gas engine 11 is one or more of nitrogen (N2), oxygen (O2), carbon dioxide (CO2), and water (H2O).
이산화탄소 액화 연료 공급 시스템(500)은 이산화탄소 포집 시스템(300)으로부터 배출되는 이산화탄소를 LNG 탱크(100)의 LNG를 통해 액화시킨다.The carbon dioxide liquefied fuel supply system 500 liquefies carbon dioxide discharged from the carbon dioxide capture system 300 through LNG in the LNG tank 100.
먼저, 이산화탄소 액화 연료 공급 시스템(500)은 이산화탄소 포집 시스템(300)에서 배출되는 기체 상태의 이산화탄소를 저장 탱크에서 요구하는 압력까지 가압한다. 그 후, 이산화탄소 액화 연료 공급 시스템(500)은 기체 상태의 이산화탄소의 온도를 냉각시켜 액체 상태의 이산화탄소를 저장 탱크에 저장한다. 이때, 저장 탱크에는 액체 상태의 이산화탄소 및 기체 상태의 이산화탄소가 존재할 수 있다. First, the carbon dioxide liquefied fuel supply system 500 pressurizes the gaseous carbon dioxide discharged from the carbon dioxide capture system 300 to the pressure required in the storage tank. Thereafter, the carbon dioxide liquefied fuel supply system 500 cools the temperature of the gaseous carbon dioxide and stores the liquid carbon dioxide in the storage tank. At this time, liquid carbon dioxide and gaseous carbon dioxide may exist in the storage tank.
이산화탄소 액화 연료 공급 시스템(500)은 저장 탱크의 이산화탄소 중 기체 상 상태의 이산화탄소를 분배하며, 기체 상태의 이산화탄소를 액체 상태의 이산화탄소로 액화시켜 저장 탱크에 다시 저장되도록 하거나 LNG와의 열교환을 실행하면서 액화된 후 이산화탄소 저장 용기에 저장되도록 한다. The carbon dioxide liquefied fuel supply system 500 distributes carbon dioxide in the gaseous state among the carbon dioxide in the storage tank, liquefies the carbon dioxide in the gaseous state into liquid carbon dioxide and stores it back in the storage tank, or performs heat exchange with LNG to liquefy the carbon dioxide. Afterwards, it is stored in a carbon dioxide storage container.
먼저, 이산화탄소 액화 연료 공급 시스템(500)은 기체 상태의 이산화탄소를 액체 상태의 이산화탄소로 액화시켜 저장 탱크에 다시 저장되도록 하는 과정을 설명하기로 한다. First, the carbon dioxide liquefied fuel supply system 500 will explain the process of liquefying gaseous carbon dioxide into liquid carbon dioxide and storing it back in the storage tank.
이산화탄소 액화 연료 공급 시스템(500)은 기체 상태의 이산화탄소를 가압한다. 상기와 같이, 기체 상태의 이산화탄소가 압축되면 압력이 올라감과 동시에 온도가 상승되어 기체 상태의 이산화탄소가 액체 상태의 이산화탄소로 변화하게 된다. The carbon dioxide liquefied fuel supply system 500 pressurizes carbon dioxide in a gaseous state. As described above, when gaseous carbon dioxide is compressed, the pressure increases and the temperature rises at the same time, changing the gaseous carbon dioxide into liquid carbon dioxide.
그 후, 이산화탄소 액화 연료 공급 시스템(500)은 기체 상태의 이산화탄소의 온도를 하강시킨 후 액체 상태의 LNG 및 기체 상태의 이산화탄소 사이의 열교환을 실행한다. 이에 따라, 기체 상태의 이산화탄소는 액체 상태의 LNG의 냉열에 의해 액화되고 액체 상태의 LNG는 기체 상태의 이산화탄소의 열에 의해 기화된다. Thereafter, the carbon dioxide liquefied fuel supply system 500 lowers the temperature of the gaseous carbon dioxide and then performs heat exchange between the liquid LNG and the gaseous carbon dioxide. Accordingly, the gaseous carbon dioxide is liquefied by the cold heat of the liquid state LNG, and the liquid state LNG is vaporized by the heat of the gaseous carbon dioxide.
상기와 같이, 본 발명은 이산화탄소를 LNG 냉열에 의해 액화시킴으로써 이산화탄소의 냉각에 필요한 냉열을 획득하는데 소요되는 비용을 절감시킬 수 있게 된다. As described above, the present invention can reduce the cost required to obtain the cold heat necessary for cooling carbon dioxide by liquefying carbon dioxide using LNG cold heat.
이산화탄소 액화 연료 공급 시스템(500)은 액체 상태의 이산화탄소를 감압시킨 후 저장 용기로 이송되도록 하며, 기체 상태의 LNG 및 유입되는 G/W 사이의 열교환을 실행한다. 즉, 이산화탄소 액화 연료 공급 시스템(500)은 공급되는 액체 상태의 이산화탄소의 양이 부족할 경우를 고려하여 기체 상태의 LNG 및 유입되는 G/W 사이의 열교환을 실행되어 LNG의 온도는 상승시킨다. The carbon dioxide liquefied fuel supply system 500 depressurizes the liquid carbon dioxide and transfers it to a storage container, and performs heat exchange between the gaseous LNG and the incoming G/W. That is, the carbon dioxide liquefied fuel supply system 500 performs heat exchange between the gaseous LNG and the incoming G/W in consideration of the case where the amount of liquid carbon dioxide supplied is insufficient to increase the temperature of the LNG.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.Figure 3 is a configuration diagram for explaining a carbon dioxide liquefaction system using LNG according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 이산화탄소 액화 연료 공급 시스템(500)은 저장 탱크(510), 제1 압축기(511), 제1 프리 쿨러(512), 분배기(513), 증발기(514), 제2 압축기(515), 제2 프리 쿨러(516), 제1 열교환기(517), 감압 밸브(518), 제3 압축기(519) 및 제2 열교환기(520)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the carbon dioxide liquefied fuel supply system 500 includes a storage tank 510, a first compressor 511, a first pre-cooler 512, a distributor 513, an evaporator 514, and a second compressor ( 515), a second pre-cooler 516, a first heat exchanger 517, a pressure reducing valve 518, a third compressor 519, and a second heat exchanger 520.
저장 탱크(510)에는 포집 설비에서 배출된 이산화탄소를 이송시키는 제5 라인(L5) 및 기체 상태의 이산화탄소를 액체 상태의 이산화탄소로 액화시켜 제3 라인(L3)을 통해 유입된 이산화탄소가 저장된다. 저장 탱크(510)에 저장된 이산화탄소는 제1 라인(L1)으로 이송되거나 분배기(513)를 통해 분배되어 제2 라인(L2) 및 제3 라인(L3)으로 이송된다. The storage tank 510 stores carbon dioxide introduced through a fifth line (L5) that transfers carbon dioxide discharged from the collection facility and a third line (L3) that liquefies gaseous carbon dioxide into liquid carbon dioxide. Carbon dioxide stored in the storage tank 510 is transferred to the first line (L1) or distributed through the distributor 513 and transferred to the second line (L2) and the third line (L3).
먼저, 저장 탱크(510)에는 포집 설비에서 배출된 이산화탄소를 이송시키는 제5 라인(L5)과 연결되어 있다. 제5 라인(L5)은 포집 설비에서 배출되는 기체 상태의 이산화탄소를 액체 상태의 이산화탄소로 변화시켜 저장 탱크(510)로 이송시키는 경로를 제공한다. 제5 라인(L5)에는 제1 압축기(511) 및 제1 프리 쿨러(512)가 형성되어 있다. First, the storage tank 510 is connected to a fifth line (L5) that transfers carbon dioxide discharged from the capture facility. The fifth line (L5) provides a path to change gaseous carbon dioxide discharged from the collection facility into liquid carbon dioxide and transfer it to the storage tank 510. A first compressor 511 and a first pre-cooler 512 are formed in the fifth line L5.
제1 압축기(511)는 포집 설비에서 배출되는 기체 상태의 이산화탄소를 저장 탱크(510)에서 요구하는 압력까지 가압한다. 상기의 제1 압축기(511)를 통해 가입된 기체 상태의 이산화탄소는 제1 프리 쿨러(512)를 통과하면서 온도가 하강되며, 온도가 하강된 액체 상태의 이산화탄소는 저장 탱크(LCO2)에 저장된다. The first compressor 511 pressurizes the gaseous carbon dioxide discharged from the collection facility to the pressure required by the storage tank 510. The temperature of the gaseous carbon dioxide introduced through the first compressor 511 decreases as it passes through the first free cooler 512, and the liquid carbon dioxide whose temperature has decreased is stored in the storage tank (LCO2).
제1 프리 쿨러(512)는 제1 압축기(511)에서 유입된 기체 상태의 이산화탄소를 냉각시켜 액체 상태의 이산화탄소가 저장 탱크(510)에 공급한다. The first pre-cooler 512 cools the gaseous carbon dioxide introduced from the first compressor 511 and supplies the liquid carbon dioxide to the storage tank 510.
또한, 저장 탱크(510)에 저장된 이산화탄소는 제1 라인(L1)으로 이송된다. 제1 라인(L1)은 이산화탄소 저장 탱크(510)에서 배출된 액체 상태의 이산화탄소를 이산화탄소 저장 용기(LCO2)으로 이송시키는 경로를 제공한다. Additionally, carbon dioxide stored in the storage tank 510 is transferred to the first line (L1). The first line (L1) provides a path for transferring liquid carbon dioxide discharged from the carbon dioxide storage tank 510 to the carbon dioxide storage container (LCO2).
또한, 저장 탱크(510)에 저장된 이산화탄소는 분배기(513)를 통해 분배되어 제2 라인(L2) 및 제3 라인(L3)으로 이송된다. 이를 위해, 분배기(513)는 저장 탱크(510)로부터 기체 상태의 이산화탄소가 유입되면 기체 상태의 이산화탄소를 제2 라인(L2) 및 제3 라인(L3) 각각으로 분배한다. Additionally, carbon dioxide stored in the storage tank 510 is distributed through the distributor 513 and transferred to the second line (L2) and the third line (L3). To this end, when gaseous carbon dioxide flows in from the storage tank 510, the distributor 513 distributes the gaseous carbon dioxide to each of the second line (L2) and the third line (L3).
상기의 제2 라인(L2)은 분배기(513)에서 분배된 기체 상태의 이산화탄소를 액체 상태의 이산화탄소로 액화시켜 다시 저장 탱크(510)로 이송시키는 경로를 제공한다. The second line (L2) provides a path to liquefy the gaseous carbon dioxide distributed from the distributor 513 into liquid carbon dioxide and transfer it back to the storage tank 510.
상기의 제3 라인(L3)은 분배기(513)에서 분배된 기체 상태의 이산화탄소가 증발기(514)를 통해 LNG와의 열교환을 실행하면서 온도가 상승된 액체 상태의 이산화탄소가 이산화탄소 저장 용기(LCO2)로 이송시키는 경로를 제공한다. In the third line (L3), gaseous carbon dioxide distributed from the distributor 513 performs heat exchange with LNG through the evaporator 514, and liquid carbon dioxide with an increased temperature is transferred to the carbon dioxide storage container (LCO2). Provides a route to do so.
이하에서는, 제2 라인(L2)에 형성되어 있는 제2 압축기(515), 제2 프리 쿨러(516), 제1 열교환기(517) 및 감압 밸브(518)에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the second compressor 515, the second free cooler 516, the first heat exchanger 517, and the pressure reducing valve 518 formed in the second line L2 will be described.
제2 압축기(515)는 분배기(513)에서 분배된 기체 상태의 이산화탄소를 가압한다. 이때, 제2 압축기(515)를 통해 기체 상태의 이산화탄소를 압축하면 압력이 올라감과 동시에 온도가 상승하게 된다. The second compressor 515 pressurizes the gaseous carbon dioxide distributed from the distributor 513. At this time, when gaseous carbon dioxide is compressed through the second compressor 515, the pressure increases and the temperature increases at the same time.
제2 프리 쿨러(516)는 제2 압축기(515)로부터 유입되는 기체 상태의 이산화탄소의 온도를 하강시킨 후 제4 라인(L4)의 제1 열교환기(517)에 제공한다.The second pre-cooler 516 lowers the temperature of gaseous carbon dioxide flowing in from the second compressor 515 and then supplies it to the first heat exchanger 517 of the fourth line (L4).
제1 열교환기(517)는 제4 라인(L4)을 통해 이송되는 액체 상태의 LNG 및 제2 프리 쿨러(516)를 통한 기체 상태의 이산화탄소 사이의 열교환을 실행한다. 상기의 제1 열교환기(517)를 통과한 기체 상태의 이산화탄소의 온도는 하강되고 액체 상태의 LNG의 온도는 상승하게 될 것이다. The first heat exchanger 517 performs heat exchange between LNG in a liquid state transported through the fourth line L4 and carbon dioxide in a gaseous state through the second pre-cooler 516. The temperature of the gaseous carbon dioxide passing through the first heat exchanger 517 will decrease and the temperature of the liquid LNG will increase.
따라서, 제1 열교환기(517)는 액체 상태의 LNG의 냉열을 이용하여 기체 상태의 이산화탄소를 액화시키고, 이산화탄소의 열에 의해 액체 상태의 LNG를 기화시킨다. 상기와 같이, 본 발명은 기체 상태의 이산화탄소를 액체 상태의 LNG의 냉열에 의해 액화시킴으로써 이산화탄소의 냉각에 필요한 냉열을 획득하는데 소요되는 비용을 절감시킬 수 있게 된다. Therefore, the first heat exchanger 517 liquefies gaseous carbon dioxide using the cold heat of the liquid LNG and vaporizes the liquid LNG using the heat of the carbon dioxide. As described above, the present invention liquefies gaseous carbon dioxide using the cold heat of liquid LNG, thereby reducing the cost required to obtain the cold heat necessary for cooling carbon dioxide.
제1 열교환기(517)를 통과한 액체 상태의 이산화탄소는 제2 라인(L2)을 통해 감압 밸브(518)로 이송되며, 기체 상태의 LNG는 제4 라인(L4)을 통해 제2 열교환기(520)로 이송된다. Liquid carbon dioxide that has passed through the first heat exchanger 517 is transferred to the pressure reducing valve 518 through the second line (L2), and gaseous LNG is transferred to the second heat exchanger ( 520).
감압 밸브(518)는 제1 열교환기(517)를 통과한 액체 상태의 이산화탄소의 압력을 저온으로 하강시켜 액체 상태의 이산화탄소를 저장 용기(510)로 한다. The pressure reducing valve 518 lowers the pressure of the liquid carbon dioxide that has passed through the first heat exchanger 517 to a low temperature, thereby turning the liquid carbon dioxide into the storage container 510.
이하에서는 제3 라인(L3)에 형성되어 있는 증발기(514)에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, the evaporator 514 formed in the third line L3 will be described.
증발기(514)는 분배기(513)에서 분배된 기체 상태의 이산화탄소를 이용하여 액체 상태의 LNG를 기화시킨다. 상기의 증발기(514)를 통과한 기체 상태의 이산화탄소의 온도는 상승되어 기체 상태의 이산화탄소가 액체 상태의 이산화탄소로 변화하게 된다.The evaporator 514 vaporizes the liquid LNG using the gaseous carbon dioxide distributed from the distributor 513. The temperature of the gaseous carbon dioxide passing through the evaporator 514 increases, and the gaseous carbon dioxide changes into liquid carbon dioxide.
이러한 증발기(514)를 통과한 액체 상태의 이산화탄소는 제1 라인(L1)의 이산화탄소 저장 탱크(510)에서 배출된 액체 상태의 이산화탄소와 함께 융합되어 이산화탄소 저장 용기(LCO2)으로 이송된다. The liquid carbon dioxide that has passed through the evaporator 514 is fused with the liquid carbon dioxide discharged from the carbon dioxide storage tank 510 of the first line (L1) and is transferred to the carbon dioxide storage container (LCO2).
제4 라인(L4)은 LNG가 증발기(514)를 통해 기화되며 증발기(514)를 통해 기화되고 남은 LNG가 열교환기을 통해 엔진의 요구 온도까지 상승하게 되어 가스 저장 탱크(510)로 이송된다. In the fourth line (L4), LNG is vaporized through the evaporator 514, and the remaining LNG is raised to the required temperature of the engine through a heat exchanger and is transferred to the gas storage tank 510.
이하에서는 제4 라인(L4)에 형성되어 있는 제3 압축기(519), 증발기(514), 제1 열교환기(517) 및 제2 열교환기(520)에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the third compressor 519, the evaporator 514, the first heat exchanger 517, and the second heat exchanger 520 formed in the fourth line L4 will be described.
제3 압축기(519)는 액체 상태의 LNG가스를 엔진의 요구 압력까지 승압한다. 이때, 제3 압축기(519)를 통해 LNG를 승압하면 압력이 올라감과 동시에 온도가 상승하게 된다. The third compressor 519 boosts the liquid LNG gas to the required pressure of the engine. At this time, when the LNG is boosted through the third compressor 519, the pressure increases and the temperature increases at the same time.
증발기(514)는 제3 압축기(519)를 통해 압축된 액체 상태의 LNG가 유입되면 제3 라인(L3)을 통해 이송되는 기체 상태의 이산화탄소를 이용하여 액체 상태의 LNG를 기화시킨다. When liquid LNG compressed through the third compressor 519 is introduced, the evaporator 514 vaporizes the liquid LNG using gaseous carbon dioxide transported through the third line L3.
이때, 증발기(514)를 통과한 기체 상태의 이산화탄소의 온도는 상승되어 기체 상태의 이산화탄소가 액체 상태의 이산화탄소로 변화하게 된다. 그 후, 액체 상태의 이산화탄소는 제2 라인(L2)을 통해 이송되고, 기화되고 남은 액체 상태의 LNG는 제4 라인(L4)을 통해 이송된다. At this time, the temperature of the gaseous carbon dioxide passing through the evaporator 514 increases, and the gaseous carbon dioxide changes into liquid carbon dioxide. Afterwards, the liquid carbon dioxide is transferred through the second line (L2), and the vaporized remaining liquid LNG is transferred through the fourth line (L4).
제1 열교환기(517)는 액체 상태의 LNG 및 제2 프리 쿨러(516)를 통한 기체 상태의 이산화탄소 사이의 열교환을 실행한다. 상기의 제1 열교환기(517)를 통과한 기체 상태의 이산화탄소의 온도는 하강되고 액체 상태의 LNG의 온도는 엔진의 요구 온도까지 상승하게 될 것이다. The first heat exchanger 517 performs heat exchange between LNG in a liquid state and carbon dioxide in a gaseous state through the second free cooler 516. The temperature of the gaseous carbon dioxide passing through the first heat exchanger 517 will decrease and the temperature of the liquid LNG will rise to the required temperature of the engine.
이에 따라, 기체 상태의 이산화탄소는 액체 상태의 LNG의 냉열에 의해 액화되고 액체 상태의 LNG는 기체 상태의 이산화탄소의 열에 의해 기화된다. 따라서, 액체 상태의 이산화탄소는 제3 라인(L3)을 통해 이송되고, 기화되고 남은 액체 상태의 LNG는 제2 열교환기(520)로 이송된다. Accordingly, the gaseous carbon dioxide is liquefied by the cold heat of the liquid state LNG, and the liquid state LNG is vaporized by the heat of the gaseous carbon dioxide. Accordingly, liquid carbon dioxide is transferred through the third line L3, and liquid LNG remaining after being vaporized is transferred to the second heat exchanger 520.
제2 열교환기(520)는 제1 열교환기(517)를 통과한 기체 상태의 LNG가 유입되면 기체 상태의 LNG 및 유입되는 G/W 사이의 열교환을 실행한다. 즉, 공급되는 액체 상태의 이산화탄소의 양이 부족할 경우를 고려하여 제2 열교환기(520)에서 액체 상태의 LNG 및 유입되는 G/W 사이의 열교환을 실행되어 액체 상태의 LNG는 기화되어 연료 가스로 사용하게 될 수 있다.When the gaseous LNG that has passed through the first heat exchanger 517 is introduced, the second heat exchanger 520 performs heat exchange between the gaseous LNG and the incoming G/W. That is, considering the case where the amount of liquid carbon dioxide supplied is insufficient, heat exchange is performed between liquid LNG and incoming G/W in the second heat exchanger 520, and liquid LNG is vaporized into fuel gas. may be used.
도 4는 본 발명에 따른 LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다. Figure 4 is a flow chart to explain an embodiment of a carbon dioxide liquefaction system using LNG according to the present invention.
도 4를 참조하면, 단계 S410에서는 저장 탱크에서 배출된 이산화탄소가 분배기에서 분배되어 제2 라인 및 제3 라인으로 이송된다(단계 S410).Referring to FIG. 4, in step S410, carbon dioxide discharged from the storage tank is distributed in a distributor and transferred to the second line and the third line (step S410).
단계 S420에서는 상기 분배기에서 분배된 기체 상태의 이산화탄소를 액체 상태의 이산화탄소로 액화시켜 상기 제2 라인을 통해 저장 용기로 이송된다.In step S420, the gaseous carbon dioxide distributed from the distributor is liquefied into liquid carbon dioxide and transferred to a storage container through the second line.
단계 S430에서는 이산화탄소 액화 연료 공급 시스템은 분배기에서 분배된 기체 상태의 이산화탄소 및 액체 상태의 LNG와의 열교환을 거쳐 온도가 상승된 액체 상태의 이산화탄소가 제3 라인을 통해 이산화탄소 저장 용기로 이송된다. In step S430, the carbon dioxide liquefied fuel supply system undergoes heat exchange with the gaseous carbon dioxide and liquid LNG distributed from the distributor, and the liquid carbon dioxide, whose temperature has been raised, is transferred to the carbon dioxide storage container through the third line.
단계 S440에서는 상기 액화 상태의 LNG가 상기 기체 상태의 이산화탄소 사이의 열교환을 통해 상기 액화 상태의 LNG가 기화되고 상기 기체 상태의 이산화탄소가 액화되면 제4 라인을 통해 기체 상태의 LNG가 연료 가스 저장 장치로 이송된다. In step S440, the liquefied LNG is vaporized through heat exchange between the liquefied LNG and the gaseous carbon dioxide, and when the gaseous carbon dioxide is liquefied, the gaseous LNG is transferred to the fuel gas storage device through the fourth line. is transported.
한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and variations can be made by those skilled in the art from these descriptions. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only by the scope of the claims set forth below, and all equivalent or equivalent modifications thereof shall fall within the scope of the spirit of the present invention.
100: LNG 탱크,
200: LCO2탱크,
300: 이산화탄소 포집 시스템,
400: 가스 엔진,
500: 이산화탄소 액화 연료 공급 시스템
510: 저장 탱크,
511: 제1 압축기,
512: 제1 프리 쿨러,
513: 분배기,
514: 증발기
515: 제2 압축기,
516: 제2 프리 쿨러,
517: 제1 열교환기
518: 감압 밸브,
519: 제3 압축기,
520: 제2 열교환기100: LNG tank,
200: LCO2 tank,
300: carbon dioxide capture system,
400: gas engine,
500: Carbon dioxide liquefied fuel supply system
510: storage tank,
511: first compressor,
512: first pre-cooler,
513: distributor,
514: Evaporator
515: second compressor,
516: second pre-cooler,
517: first heat exchanger
518: pressure reducing valve,
519: third compressor,
520: Second heat exchanger
Claims (12)
상기 저장 탱크에서 배출된 기체 상태의 이산화탄소가 분배기에서 분배되어 유입되면 상기 기체 상태의 이산화탄소를 액체 상태의 이산화탄소로 액화시켜 저장 용기로 이송시키는 경로는 제공하는 제2 라인;
상기 분배기에서 분배되어 유입된 상기 기체 상태의 이산화탄소가 LNG와의 열교환을 거쳐 온도가 상승된 액체 상태의 이산화탄소가 이산화탄소 저장 용기로 이송시키는 경로는 제공하는 제3 라인; 및
액화 상태의 LNG가 상기 기체 상태의 이산화탄소 사이의 열교환을 통해 상기 액화 상태의 LNG가 기화되고 상기 기체 상태의 이산화탄소가 액화되면 기체 상태의 LNG가 연료 가스로 이용되는 경로를 제공하는 제4 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는
LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템.
A first line providing a path for transporting liquid carbon dioxide discharged from the storage tank;
When the gaseous carbon dioxide discharged from the storage tank is distributed and introduced from the distributor, a second line provides a path for liquefying the gaseous carbon dioxide into liquid carbon dioxide and transferring it to a storage container;
A third line providing a path through which the gaseous carbon dioxide distributed and introduced from the distributor undergoes heat exchange with LNG and the temperature of the liquid carbon dioxide is transferred to a carbon dioxide storage container; and
When the liquefied LNG is vaporized through heat exchange between the gaseous carbon dioxide and the gaseous carbon dioxide is liquefied, it includes a fourth line that provides a path through which the gaseous LNG is used as fuel gas. characterized by
Carbon dioxide liquefaction system using LNG.
상기 제2 라인은
상기 분배기에서 유입된 기체 상태의 이산화탄소를 가압하는 제2 압축기; 및
상기 제2 압축기로부터 유입되는 기체 상태의 이산화탄소의 온도를 하강시키는 제2 프리쿨러를 포함하는 것을 특징으로 하는
LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템.
According to paragraph 1,
The second line is
a second compressor that pressurizes gaseous carbon dioxide introduced from the distributor; and
Characterized in that it includes a second precooler that lowers the temperature of gaseous carbon dioxide flowing from the second compressor.
Carbon dioxide liquefaction system using LNG.
상기 제2 프리쿨러를 통과한 액체 상태의 이산화탄소 및 상기 제1 라인을 통해 이송되는 액체 상태의 이산화탄소를 이산화탄소 저장 용기로 공급되는 경로를 제공하는 제6 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템.
According to paragraph 2,
Characterized in that it further comprises a sixth line that provides a path for supplying the liquid carbon dioxide that has passed through the second precooler and the liquid carbon dioxide transferred through the first line to a carbon dioxide storage container.
Carbon dioxide liquefaction system using LNG.
상기 제3 라인 및 제4 라인은
상기 분배기에서 분배되어 유입된 기체 상태의 이산화탄소 및 상기 액체 상태의 LNG 사이의 열교환을 통해 상기 액체 상태의 LNG를 기화시키고 상기 기체 상태의 이산화탄소를 액화시키는 증발기를 포함하는 것을 특징으로 하는
LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템.
According to paragraph 1,
The third and fourth lines are
Characterized in that it comprises an evaporator that vaporizes the liquid LNG and liquefies the gaseous carbon dioxide through heat exchange between the gaseous carbon dioxide distributed and introduced from the distributor and the liquid state LNG.
Carbon dioxide liquefaction system using LNG.
상기 제4 라인은
액체 상태의 LNG가스를 엔진의 요구 압력까지 승압하는 제3 압축기;
상기 제3 압축기에서 압축된 액체 상태의 LNG가 상기 증발기를 통해 기화된 후 남은 액체 상태의 LNG가 유입되면 상기 제3 라인을 통해 이송되는 기체 상태의 이산화탄소와 열교환하는 제1 열교환기; 및
상기 제1 열교환기에서 기화되고 남은 액체 상태의 LNG가 유입되면 G/W와의 열교환을 통해 액체 상태의 LNG를 기화시키는 제2 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는
LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템.
According to clause 4,
The fourth line is
A third compressor that boosts the liquid LNG gas to the required pressure of the engine;
A first heat exchanger that exchanges heat with gaseous carbon dioxide transferred through the third line when the remaining liquid LNG is introduced after the liquid LNG compressed in the third compressor is vaporized through the evaporator; and
When the liquid LNG remaining after being vaporized in the first heat exchanger is introduced, it comprises a second heat exchanger that vaporizes the liquid LNG through heat exchange with G/W.
Carbon dioxide liquefaction system using LNG.
상기 제3 라인은
상기 제1 열교환기에서 유입되는 액체 상태의 이산화탄소의 압력을 저온으로 하강시켜 액체 상태의 이산화탄소를 상기 저장 용기로 이송되도록 하는 감압 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는
LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템.
According to clause 5,
The third line is
Characterized in that it includes a pressure reducing valve that lowers the pressure of the liquid carbon dioxide flowing from the first heat exchanger to a low temperature to transfer the liquid carbon dioxide to the storage container.
Carbon dioxide liquefaction system using LNG.
상기 분배기에서 분배된 기체 상태의 이산화탄소를 액체 상태의 이산화탄소로 액화시켜 상기 제2 라인을 통해 저장 용기로 이송되는 단계;
상기 분배기에서 분배된 기체 상태의 이산화탄소 및 액체 상태의 LNG와의 열교환을 거쳐 온도가 상승된 액체 상태의 이산화탄소가 제3 라인을 통해 이산화탄소 저장 용기로 이송되는 단계; 및
상기 액화 상태의 LNG가 상기 기체 상태의 이산화탄소 사이의 열교환을 통해 상기 액화 상태의 LNG가 기화되고 상기 기체 상태의 이산화탄소가 액화되면 제4 라인을 통해 기체 상태의 LNG가 연료 가스 저장 장치로 이송되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템의 실행 방법.
A step of distributing carbon dioxide discharged from the storage tank in a distributor and transferring it to a second line and a third line;
liquefying the gaseous carbon dioxide distributed from the distributor into liquid carbon dioxide and transferring it to a storage container through the second line;
Transferring the liquid carbon dioxide, whose temperature has been raised through heat exchange with the gaseous carbon dioxide distributed from the distributor and the liquid LNG, to a carbon dioxide storage container through a third line; and
When the liquefied LNG is vaporized through heat exchange between the gaseous carbon dioxide and the gaseous carbon dioxide is liquefied, the gaseous LNG is transferred to a fuel gas storage device through a fourth line. Characterized by including
How to implement a carbon dioxide liquefaction system using LNG.
상기 분배기에서 분배된 기체 상태의 이산화탄소를 액체 상태의 이산화탄소로 액화시켜 상기 제2 라인을 통해 저장 용기로 이송되는 단계는
상기 분배기에서 유입된 기체 상태의 이산화탄소를 가압한 후 상기 가압된 기체 상태의 이산화탄소의 온도를 하강시켜 상기 제2 라인을 통해 저장 용기로 이송되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템의 실행 방법.
In clause 7,
The step of liquefying the gaseous carbon dioxide distributed from the distributor into liquid carbon dioxide and transferring it to a storage container through the second line
After pressurizing the gaseous carbon dioxide introduced from the distributor, lowering the temperature of the pressurized gaseous carbon dioxide and transferring it to a storage container through the second line.
How to implement a carbon dioxide liquefaction system using LNG.
상기 온도가 하강된 액체 상태의 이산화탄소 및 제1 라인을 통해 이송되는 액체 상태의 이산화탄소가 제6라인을 통해 이산화탄소 저장 용기로 이송되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템의 실행 방법.
According to clause 8,
Characterized in that it further comprises the step of transferring the liquid carbon dioxide of which the temperature has been lowered and the liquid carbon dioxide transferred through the first line to a carbon dioxide storage container through a sixth line.
How to implement a carbon dioxide liquefaction system using LNG.
상기 분배기에서 분배되어 유입된 기체 상태의 이산화탄소 및 상기 액체 상태의 LNG 사이의 열교환을 통해 상기 액체 상태의 LNG를 기화시켜 제4 라인을 통해 이송되고 상기 기체 상태의 이산화탄소를 액화시켜 상기 제3 라인으로 이송되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템의 실행 방법.
In clause 7,
Through heat exchange between the gaseous carbon dioxide distributed and introduced from the distributor and the liquid state LNG, the liquid state LNG is vaporized and transferred through the fourth line, and the gaseous carbon dioxide is liquefied to the third line. Characterized by comprising the step of transferring
How to implement a carbon dioxide liquefaction system using LNG.
액체 상태의 LNG가스를 엔진의 요구 압력까지 승압하고, 상기 제3 압축기에서 압축된 액체 상태의 LNG가 상기 증발기를 통해 기화된 후 남은 액체 상태의 LNG가 유입되면 상기 제3 라인을 통해 이송되는 기체 상태의 이산화탄소와 열교환하고, 상기 제1 열교환기에서 기화되고 남은 액체 상태의 LNG가 유입되면 G/W와의 열교환을 통해 액체 상태의 LNG를 기화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템의 실행 방법.
According to clause 10,
The liquid LNG gas is boosted to the required pressure of the engine, and the liquid LNG compressed in the third compressor is vaporized through the evaporator. When the remaining liquid LNG is introduced, the gas is transferred through the third line. A step of exchanging heat with carbon dioxide and vaporizing the liquid LNG through heat exchange with G/W when the remaining liquid LNG vaporized in the first heat exchanger is introduced.
How to implement a carbon dioxide liquefaction system using LNG.
상기 액체 상태의 이산화탄소의 압력을 저온으로 하강시켜 액체 상태의 이산화탄소를 제3 라인을 통해 상기 저장 용기로 이송되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
LNG를 이용한 이산화탄소 액화 시스템의 실행 방법.According to clause 11,
Further comprising the step of lowering the pressure of the liquid carbon dioxide to a low temperature and transferring the liquid carbon dioxide to the storage container through a third line.
How to implement a carbon dioxide liquefaction system using LNG.
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