KR101629200B1 - Vessel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선박에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저장탱크 내부에서 생성되는 증발가스 중 엔진의 연료로 사용되고 남은 증발가스를 재액화시키는 시스템을 포함하는, 선박에 관한 것이다.The present invention relates to a ship, and more particularly, to a ship including a system for re-liquefying remaining evaporative gas used as fuel of an engine among evaporative gases generated in a storage tank.
근래, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 가스를 저온에서 액화시킨 액화가스는 가스에 비해 부피가 매우 작아지므로 저장 및 이송 효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 또한, 액화천연가스를 비롯한 액화가스는 액화공정 중에 대기오염 물질을 제거하거나 줄일 수 있어, 연소시 대기오염 물질 배출이 적은 친환경 연료로도 볼 수 있다. In recent years, consumption of liquefied gas such as Liquefied Natural Gas (LNG) has been rapidly increasing worldwide. The liquefied gas obtained by liquefying the gas at a low temperature has an advantage of being able to increase the storage and transport efficiency because the volume becomes very small as compared with the gas. In addition, liquefied natural gas, including liquefied natural gas, can be removed as an eco-friendly fuel with less air pollutant emissions during combustion because air pollutants can be removed or reduced during the liquefaction process.
액화천연가스는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -162℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 가진다. 따라서, 천연가스를 액화시켜 이송할 경우 매우 효율적으로 이송할 수 있게 된다.Liquefied natural gas is a colorless transparent liquid obtained by cooling methane-based natural gas to about -162 ° C and liquefying it, and it has a volume of about 1/600 of that of natural gas. Therefore, when the natural gas is liquefied and transported, it can be transported very efficiently.
그러나 천연가스의 액화 온도는 상압 -162 ℃의 극저온이므로, 액화천연가스는 온도변화에 민감하여 쉽게 증발된다. 이로 인해 액화천연가스를 저장하는 저장탱크에는 단열처리를 하지만, 외부의 열이 저장탱크에 지속적으로 전달되므로 액화천연가스 수송과정에서 저장탱크 내에서는 지속적으로 액화천연가스가 자연 기화되면서 증발가스(Boil-Off Gas, BOG)가 발생한다. 이는 에탄 등 다른 저온 액화가스의 경우에도 마찬가지이다.However, since the liquefaction temperature of natural gas is a cryogenic temperature of -162 ° C at normal pressure, liquefied natural gas is sensitive to temperature changes and is easily evaporated. As a result, the storage tank storing the liquefied natural gas is subjected to heat insulation, but the external heat is continuously transferred to the storage tank. Therefore, in the transportation of liquefied natural gas, the liquefied natural gas is naturally vaporized continuously in the storage tank, -Off Gas, BOG) occurs. This also applies to other low temperature liquefied gases such as ethane.
증발가스는 일종의 손실로서 수송효율에 있어서 중요한 문제이다. 또한, 저장탱크 내에 증발가스가 축적되면 탱크 내압이 과도하게 상승할 수 있어, 심하면 탱크가 파손될 위험도 있다. 따라서, 저장탱크 내에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위한 다양한 방법이 연구되는데, 최근에는 증발가스의 처리를 위해, 증발가스를 재액화하여 저장탱크로 복귀시키는 방법, 증발가스를 선박의 엔진 등 연료소비처의 에너지원으로 사용하는 방법 등이 사용되고 있다.Evaporation gas is a kind of loss and is an important issue in transport efficiency. Further, when the evaporation gas accumulates in the storage tank, the internal pressure of the tank may rise excessively, and there is a risk that the tank may be damaged. Accordingly, various methods for treating the evaporative gas generated in the storage tank have been studied. Recently, a method of re-liquefying the evaporated gas and returning it to the storage tank for treating the evaporated gas, a method of returning the evaporated gas to the storage tank And a method of using it as an energy source of a consuming place.
증발가스를 재액화하기 위한 방법으로는 별도의 냉매를 이용한 냉동 사이클을 구비하여 증발가스를 냉매와 열교환하여 재액화하는 방법, 및 별도의 냉매가 없이 증발가스 자체를 냉매로 하여 재액화하는 방법 등이 있다. 특히, 후자의 방법을 채용한 시스템을 부분 재액화 시스템(Partial Re-liquefaction System, PRS)이라고 한다.As a method for re-liquefying the evaporation gas, there is a method of re-liquefying the evaporation gas by heat exchange with the refrigerant by providing a refrigeration cycle using a separate refrigerant, and a method of re-liquefying the evaporation gas by using the evaporation gas itself as a refrigerant . Particularly, the system adopting the latter method is called a Partial Re-liquefaction System (PRS).
한편, 일반적으로 선박에 사용되는 엔진 중 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 엔진으로 DFDE 및 ME-GI 엔진 등의 가스연료엔진이 있다.On the other hand, among the engines used in ships, there are gas fuel engines such as DFDE and ME-GI engines which can use natural gas as fuel.
DFDE은, 4행정으로 구성되며, 비교적 저압인 6.5bar 정도의 압력을 가지는 천연가스를 연소공기 입구에 주입하여, 피스톤이 올라가면서 압축을 시키는 오토 사이클(Otto Cycle)을 채택하고 있다.The DFDE adopts the Otto Cycle, which consists of four strokes, and injects natural gas with a relatively low pressure of about 6.5 bar into the combustion air inlet, compressing the piston as it rises.
ME-GI 엔진은, 2행정으로 구성되며, 300bar 부근의 고압 천연가스를 피스톤의 상사점 부근에서 연소실에 직접 분사하는 디젤 사이클(Diesel Cycle)을 채택하고 있다. 최근에는 연료 효율 및 추진 효율이 더 좋은 ME-GI 엔진에 대한 관심이 커지고 있는 추세이다.The ME-GI engine consists of two strokes and employs a diesel cycle in which high pressure natural gas at around 300 bar is injected directly into the combustion chamber at the top of the piston. In recent years, there is a growing interest in ME-GI engines with better fuel efficiency and propulsion efficiency.
본 발명은 기존의 부분 재액화 시스템에 비해 향상된 증발가스 재액화 성능을 발휘할 수 있는 시스템을 포함하는 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a ship including a system capable of exhibiting enhanced evaporative gas re-liquefaction performance as compared with a conventional partial liquefaction system.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스를 저장하는 저장탱크를 포함하는 선박에 있어서, 상기 저장탱크 하류에 설치되어, 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 냉매로 하여 압축된 증발가스(이하, ‘제1 유체’라고 한다.)를 열교환시켜 냉각시키는 증발가스 열교환기; 상기 증발가스 열교환기 하류에 설치되어, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스의 일부를 압축시키는 압축기; 상기 증발가스 열교환기 하류에 상기 압축기와 병렬로 설치되어, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스의 다른 일부를 압축시키는 제1 여분압축기; 상기 증발가스 열교환기 하류에 상기 압축기 및 상기 제1 여분압축기와 병렬로 설치되어, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스의 나머지 일부를 압축시키는 제2 여분압축기; 상기 증발가스 열교환기에 의해 냉각된 상기 제1 유체를 추가적으로 냉각시키는 냉매열교환기; 상기 냉매열교환기로 보내져(이하, 냉매열교환기로 보내지는 유체를 ‘제2 유체’라고 한다.), 상기 냉매열교환기에 의해 냉각된 상기 제2 유체를, 팽창시킨 후 다시 상기 냉매열교환기로 보내는 냉매감압장치; 및 상기 증발가스 열교환기 및 상기 냉매열교환기에 의해 냉각된 상기 제1 유체를 팽창시키는 제1 감압장치;를 포함하고, 상기 냉매열교환기는, 상기 냉매감압장치를 통과한 증발가스를 냉매로 하여, 상기 제1 유체와 상기 제2 유체를 둘 다 열교환시켜 냉각시키며, 상기 제1 유체는, 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스; 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스; 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스와 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스가 합류된 흐름; 및 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스와, 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스와, 상기 제2 여분압축기에 의해 압축된 증발가스가 합류된 흐름; 중 어느 하나이고, 상기 제2 유체는, 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스; 상기 제2 여분압축기에 의해 압축된 증발가스; 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스와 상기 제2 여분압축기에 의해 압축된 증발가스가 합류된 흐름; 및 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스와, 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스와, 상기 제2 여분압축기에 의해 압축된 증발가스가 합류된 흐름; 중 어느 하나인, 선박이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a ship including a storage tank for storing a liquefied gas, the ship including a storage tank disposed downstream of the storage tank, An evaporating gas heat exchanger for exchanging heat with the evaporating gas (hereinafter, referred to as 'first fluid') to cool the evaporating gas; A compressor installed downstream of the evaporating gas heat exchanger for compressing a part of the evaporated gas discharged from the storage tank; A first extra compressor installed in parallel with the compressor downstream of the evaporative gas heat exchanger to compress another portion of the evaporative gas discharged from the storage tank; A second redundant compressor installed downstream of the evaporative gas heat exchanger in parallel with the compressor and the first redundant compressor to compress a remaining portion of the evaporative gas discharged from the storage tank; A refrigerant heat exchanger for additionally cooling the first fluid cooled by the evaporation gas heat exchanger; (Hereinafter referred to as " second fluid ") that is sent to the refrigerant heat exchanger (hereinafter, referred to as a " second fluid ") to expand the second fluid cooled by the refrigerant heat exchanger to the refrigerant heat exchanger ; And a first decompression device for expanding the first fluid cooled by the evaporation gas heat exchanger and the refrigerant heat exchanger, wherein the refrigerant heat exchanger uses the evaporation gas that has passed through the refrigerant decompression device as a refrigerant, The first fluid is cooled by heat exchange with both the first fluid and the second fluid, the first fluid comprising: evaporative gas compressed by the compressor; An evaporation gas compressed by said first extra compressor; A flow combining the evaporated gas compressed by the compressor and the evaporated gas compressed by the first extra compressor; And a flow of the evaporated gas compressed by the compressor, the evaporated gas compressed by the first extra compressor, and the evaporated gas compressed by the second extra compressor; And the second fluid comprises: an evaporation gas compressed by the first extra compressor; An evaporation gas compressed by said second extra compressor; A flow combining the evaporation gas compressed by the first extra compressor and the evaporation gas compressed by the second extra compressor; And a flow of the evaporated gas compressed by the compressor, the evaporated gas compressed by the first extra compressor, and the evaporated gas compressed by the second extra compressor; The ship is provided.
상기 냉매감압장치를 통과한 후 상기 냉매열교환기의 냉매로 사용된 증발가스는, 상기 저장탱크로부터 배출된 후 상기 증발가스 열교환기를 통과한 증발가스와 합류될 수 있다.The evaporated gas used as the refrigerant of the refrigerant heat exchanger after passing through the refrigerant depressurization device may be merged with the evaporated gas that has passed through the evaporative gas heat exchanger after being discharged from the storage tank.
상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 후 상기 냉매열교환기의 냉매로 사용된 증발가스는 다시 제1 여분압축기로 보내져, 상기 제1 여분압축기, 상기 냉매열교환기, 상기 냉매감압장치, 다시 상기 냉매열교환기를 순환하는 폐루프의 냉매 사이클을 형성할 수 있다.The evaporated gas used as the refrigerant in the refrigerant heat exchanger after being compressed by the first extra compressor is again sent to the first extra compressor to be supplied to the first extra compressor, the refrigerant heat exchanger, the refrigerant decompressor, The refrigerant cycle of the closed loop that circulates the refrigerant can be formed.
상기 제2 여분압축기에 의해 압축된 후 상기 냉매열교환기의 냉매로 사용된 증발가스는 다시 제2 여분압축기로 보내져, 상기 제2 여분압축기, 상기 냉매열교환기, 상기 냉매감압장치, 다시 상기 냉매열교환기를 순환하는 폐루프의 냉매 사이클을 형성할 수 있다.The evaporated gas used as the refrigerant of the refrigerant heat exchanger after being compressed by the second extra compressor is again sent to the second extra compressor to be supplied to the second extra compressor, the refrigerant heat exchanger, the refrigerant decompressor, The refrigerant cycle of the closed loop that circulates the refrigerant can be formed.
상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스와 상기 제2 여분압축기에 의해 압축된 증발가스는, 합류되어 상기 냉매열교환기로 공급되고, 상기 냉매열교환기로 공급된 증발가스는, 상기 냉매감압장치, 다시 냉매열교환기를 통과한 후 다시 두 흐름으로 분기하여 상기 제1 여분압축기 또는 상기 제2 여분압축기로 보내지는, 폐루프의 냉매 사이클을 형성할 수 있다.The evaporated gas compressed by the first extra compressor and the evaporated gas compressed by the second extra compressor are combined and supplied to the refrigerant heat exchanger, and the evaporated gas supplied to the refrigerant heat exchanger is re- A coolant cycle of a closed loop may be formed by passing through the refrigerant heat exchanger and branching back to two flows to the first extra compressor or the second extra compressor.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 액화가스를 저장하는 저장탱크를 포함하는 선박의 증발가스 처리 시스템에 있어서, 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스의 일부를 압축기에 의해 압축시킨 후 연료수요처로 보내는 제1 공급라인; 상기 제1 공급라인으로부터 분기되어, 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스의 다른 일부를 제1 여분압축기에 의해 압축시키는 제2 공급라인; 상기 제2 공급라인으로부터 분기되어, 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스의 나머지 일부를 제2 여분압축기에 의해 압축시키는 제3 공급라인; 상기 제1 공급라인으로부터 분기되어, 압축된 증발가스를 증발가스 열교환기, 냉매열교환기, 및 제1 감압장치를 통과시켜 재액화시키는 복귀라인; 및 상기 냉매열교환기 및 냉매감압장치를 통과하며 냉각된 증발가스를 다시 상기 냉매열교환기로 보내 냉매로 사용하도록 한 후, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스와 합류시키는 재순환라인;을 포함하고, 상기 증발가스 열교환기는, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스를 냉매로 하여, 상기 복귀라인을 따라 공급되는 증발가스를 열교환시켜 냉각시키고, 상기 냉매열교환기는, 상기 냉매감압장치를 통과한 증발가스를 냉매로 하여, 상기 재순환라인을 따라 공급되는 증발가스; 및 상기 복귀라인을 따라 공급되는 증발가스;를 둘 다 열교환시켜 냉각시키는, 선박의 증발가스 처리 시스템이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided an evaporative gas processing system for a ship including a storage tank for storing a liquefied gas, wherein a part of the evaporative gas discharged from the storage tank is compressed by a compressor A first supply line for sending to a fuel consumer; A second supply line which is branched from the first supply line and compresses another part of the evaporated gas discharged from the storage tank by a first extra compressor; A third supply line that is branched from the second supply line and compresses the remaining part of the evaporated gas discharged from the storage tank by a second extra compressor; A return line branched from the first supply line and passing the compressed evaporated gas through an evaporating gas heat exchanger, a refrigerant heat exchanger, and a first pressure reducing device to re- And a recirculation line passing through the refrigerant heat exchanger and the refrigerant decompression device to return the cooled evaporated gas to the refrigerant heat exchanger for use as a refrigerant and then to join with the evaporated gas discharged from the storage tank, The gas heat exchanger uses the evaporation gas discharged from the storage tank as a refrigerant and cools the evaporation gas supplied along the return line by heat exchange. The refrigerant heat exchanger uses the evaporation gas that has passed through the refrigerant decompression apparatus as a refrigerant An evaporation gas supplied along the recycle line; And an evaporation gas supplied along the return line are cooled by heat exchange with each other.
상기 냉매감압장치 및 상기 냉매열교환기 상류의 상기 재순환 라인은, 상기 제2 여분압축기 하류의 상기 제3 공급라인; 및 상기 제1 여분압축기 하류의 상기 제2 공급라인;을 순차로 연결한 후, 상기 압축기 하류의 제1 공급라인과 연결될 수 있고, 상기 선박의 증발가스 처리 시스템은, 상기 제1 공급라인 상의 상기 압축기 상류에 설치되는 제1 밸브; 상기 제1 공급라인 상의 상기 압축기 하류에 설치되는 제2 밸브; 상기 제2 공급라인 상의 상기 제1 여분압축기 상류에 설치되는 제3 밸브; 상기 제2 공급라인 상의 상기 제1 여분압축기 하류에 설치되는 제4 밸브; 상기 제1 공급라인과 상기 제2 공급라인 사이의 상기 재순환라인 상에 설치되는 제6 밸브; 상기 냉매열교환기로부터 상기 제1 공급라인으로 증발가스를 보내는 상기 재순환라인 상에 설치되는 제9 밸브; 상기 제3 공급라인 상의 상기 제2 여분압축기 상류에 설치되는 제10 밸브; 상기 제3 공급라인 상의 상기 제2 여분압축기 하류에 설치되는 제11 밸브; 및 상기 제2 공급라인과 상기 제3 공급라인 사이의 상기 재순환라인 상에 설치되는 제12 밸브;를 더 포함할 수 있으며, 상기 제6 밸브 및 상기 제12 밸브를 개폐시켜, 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스; 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스; 및 상기 제2 여분압축기에 의해 압축된 증발가스;를 합류시키거나 분리시킬 수 있다.The recirculation line upstream of the refrigerant pressure reducing device and the refrigerant heat exchanger is connected to the third supply line downstream of the second extra compressor; And the second supply line downstream of the first redundant compressor are connected in series and then connected to a first supply line downstream of the compressor, A first valve installed upstream of the compressor; A second valve installed downstream of the compressor on the first supply line; A third valve installed upstream of the first extra compressor on the second supply line; A fourth valve installed downstream of the first extra compressor on the second supply line; A sixth valve installed on the recirculation line between the first supply line and the second supply line; A ninth valve installed on the recirculation line for sending the evaporation gas from the refrigerant heat exchanger to the first supply line; A tenth valve installed upstream of the second extra compressor on the third supply line; An eleventh valve installed downstream of said second extra compressor on said third supply line; And a twelfth valve installed on the recycle line between the second supply line and the third supply line, wherein the sixth valve and the twelfth valve are opened and closed, Evaporated gas; An evaporation gas compressed by said first extra compressor; And the evaporation gas compressed by the second extra compressor can be joined or separated.
상기 선박의 증발가스 처리 시스템은, 상기 재순환라인과 상기 제3 공급라인 사이를 연결하는 제1 추가라인; 상기 제1 추가라인과 상기 제2 공급라인 사이를 연결하는 제2 추가라인; 상기 제1 추가라인 상에 설치되는 제13 밸브; 및 상기 제2 추가라인 상에 설치되는 제14 밸브;를 더 포함할 수 있다.An evaporation gas treatment system for the ship comprises a first additional line connecting between the recycle line and the third supply line; A second additional line connecting the first additional line and the second supply line; A thirteenth valve installed on the first additional line; And a fourteenth valve installed on the second additional line.
상기 제1 추가라인의 일측은, 상기 냉매감압장치 및 상기 냉매열교환기를 통과한 증발가스를 상기 제1 공급라인으로 보내는 상기 재순환라인에 연결될 수 있고, 타측은, 상기 제10 밸브와 상기 제2 여분압축기 사이의 상기 제3 공급라인에 연결될 수 있고, 상기 제2 추가라인의 일측은, 상기 제13 밸브 상류의 상기 제1 추가라인에 연결될 수 있고, 타측은, 상기 제3 밸브와 상기 제1 여분압축기 사이의 상기 제2 공급라인에 연결될 수 있다.One side of the first additional line may be connected to the recirculation line for sending the evaporation gas that has passed through the refrigerant decompressor and the refrigerant heat exchanger to the first supply line and the other side may be connected to the recirculation line through the tenth valve and the second extra One side of the second additional line may be connected to the first additional line upstream of the thirteenth valve and the other side may be connected to the third supply line between the third valve and the first extra line, And to the second supply line between the compressors.
상기 선박이 고속으로 운항할 때에는, 상기 압축기, 상기 제1 여분압축기, 및 상기 제2 여분압축기 중 어느 한 대만 사용할 수 있고, 상기 선박이 저속으로 운항할 때에는, 상기 압축기, 상기 제1 여분압축기, 및 상기 제2 여분압축기 중 어느 두 대를 사용할 수 있고, 상기 선박이 정박했을 때에는, 상기 압축기, 상기 제1 여분압축기, 및 상기 제2 여분압축기를 모두 사용할 수 있다.Wherein when the ship is traveling at a high speed, only one of the compressor, the first extra compressor, and the second extra compressor can be used, and when the ship is traveling at a low speed, the compressor, the first extra compressor, And the second extra compressor may be used. When the ship is docked, both the compressor, the first extra compressor, and the second extra compressor may be used.
상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브, 상기 제4 밸브, 상기 제6 밸브, 상기 제10 밸브, 상기 제11 밸브, 상기 제13 밸브, 및 상기 제15 밸브는 열고, 상기 제9 밸브, 상기 제12 밸브, 및 상기 제14 밸브는 닫은 상태에서 시스템을 구동시키고, 증발가스가 상기 제2 여분압축기로 공급되면, 상기 제10 밸브를 닫아, 증발가스가 상기 제2 여분압축기, 상기 제11 밸브, 상기 냉매열교환기, 상기 냉매감압장치, 다시 상기 냉매열교환기, 및 상기 제13 밸브를 순환하는, 폐루프의 냉매 사이클을 형성시킬 수 있다.Wherein the first valve, the second valve, the third valve, the fourth valve, the sixth valve, the tenth valve, the eleventh valve, the thirteenth valve, and the fifteenth valve are opened, 9 valve, the twelfth valve, and the fourteenth valve are closed, and when the evaporation gas is supplied to the second extra compressor, the tenth valve is closed, and the evaporation gas is supplied to the second extra compressor, A refrigerant cycle of a closed loop circulating the eleventh valve, the refrigerant heat exchanger, the refrigerant decompressor, the refrigerant heat exchanger, and the thirteenth valve may be formed.
상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브, 상기 제4 밸브, 상기 제12 밸브, 상기 제14 밸브, 및 상기 제15 밸브는 열고, 상기 제6 밸브, 상기 제9 밸브, 상기 제10 밸브, 상기 제11 밸브, 및 상기 제13 밸브는 닫은 상태에서 시스템을 구동시키고, 증발가스가 상기 제1 여분압축기로 공급되면, 상기 제3 밸브를 닫아, 증발가스가 상기 제1 여분압축기, 상기 제4 밸브, 상기 제12 밸브, 상기 냉매열교환기, 상기 냉매감압장치, 다시 상기 냉매열교환기, 및 상기 제14 밸브를 순환하는, 폐루프의 냉매 사이클을 형성시킬 수 있다.Wherein the first valve, the second valve, the third valve, the fourth valve, the twelfth valve, the fourteenth valve, and the fifteenth valve are opened and the sixth valve, the ninth valve, 10 valve, the eleventh valve, and the thirteenth valve drive the system in a closed state, and when the evaporation gas is supplied to the first extra compressor, the third valve is closed, and the evaporation gas is supplied to the first extra compressor, A refrigerant cycle of a closed loop circulating the fourth valve, the twelfth valve, the refrigerant heat exchanger, the refrigerant decompressor, the refrigerant heat exchanger, and the fourteenth valve may be formed.
상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브, 상기 제4 밸브, 상기 제9 밸브, 상기 제11 밸브, 상기 제12 밸브, 상기 제13 밸브, 상기 제14 밸브, 및 상기 제15 밸브는 열고, 상기 제3 밸브, 상기 제6 밸브, 및 상기 제10 밸브는 닫은 상태에서 시스템을 구동시키고, 증발가스가 상기 제1 여분압축기 및 상기 제2 여분압축기로 공급되면, 상기 제9 밸브를 닫아, 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스와 상기 제2 여분압축기를 통과한 증발가스가 합류되어 상기 냉매열교환기로 공급되고, 상기 냉매열교환기로 공급된 증발가스는, 상기 냉매감압장치, 다시 상기 냉매열교환기를 통과한 후 다시 두 흐름으로 분기하여 상기 제1 여분압축기 및 상기 제2 여분압축기로 각각 보내지는, 폐루프의 냉매 사이클을 형성시킬 수 있다.Wherein the first valve, the second valve, the fourth valve, the ninth valve, the eleventh valve, the twelfth valve, the thirteenth valve, the fourteenth valve, and the fifteenth valve are opened, The third valve, the sixth valve, and the tenth valve are closed, and when the evaporation gas is supplied to the first extra compressor and the second extra compressor, the ninth valve is closed, and the first The evaporation gas compressed by the extra compressor and the evaporation gas passing through the second extra compressor are combined and supplied to the refrigerant heat exchanger, and the evaporation gas supplied to the refrigerant heat exchanger is passed through the refrigerant decompressor, again through the refrigerant heat exchanger And then branched again into two flows to be sent to the first extra compressor and the second extra compressor, respectively, to form a closed loop refrigerant cycle.
상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브, 상기 제4 밸브, 상기 제6 밸브, 상기 제9 밸브, 상기 제10 밸브, 상기 제11 밸브, 상기 제12 밸브, 및 상기 제15 밸브는 열고, 상기 제13 밸브 및 상기 제14 밸브는 닫아, 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스, 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스, 및 상기 제2 여분압축기에 의해 압축된 증발가스가 합류되어 운용될 수 있다.Wherein the first valve, the second valve, the third valve, the fourth valve, the sixth valve, the ninth valve, the tenth valve, the eleventh valve, the twelfth valve, The thirteenth valve and the fourteenth valve are closed and the evaporation gas compressed by the compressor, the evaporation gas compressed by the first extra compressor, and the evaporation gas compressed by the second extra compressor are merged And can be operated.
상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브, 상기 제4 밸브, 상기 제9 밸브, 상기 제10 밸브, 상기 제11 밸브, 상기 제12 밸브, 및 상기 제15 밸브는 열고, 상기 제6 밸브, 상기 제13 밸브, 및 상기 제14 밸브는 닫아, 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스 및 상기 제2 여분압축기에 의해 압축된 증발가스는 합류시켜 상기 냉매열교환기로 보내고, 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스는, 일부는 연료수요처로 보내고, 다른 일부는 상기 증발가스 열교환기로 보낼 수 있다.Wherein the first valve, the second valve, the third valve, the fourth valve, the ninth valve, the tenth valve, the eleventh valve, the twelfth valve, and the fifteenth valve are opened, The sixth valve, the thirteenth valve and the fourteenth valve are closed so that the evaporated gas compressed by the first extra compressor and the evaporated gas compressed by the second extra compressor are combined and sent to the refrigerant heat exchanger, Some of the evaporated gas compressed by the evaporating gas heat exchanger can be sent to the fuel consumer and the other part can be sent to the evaporating gas heat exchanger.
상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브, 상기 제4 밸브, 상기 제6 밸브, 상기 제9 밸브, 상기 제10 밸브, 상기 제11 밸브, 및 상기 제15 밸브는 열고, 상기 제12 밸브, 상기 제13 밸브, 및 상기 제14 밸브는 닫아, 상기 제2 여분압축기에 의해 압축된 증발가스는 상기 냉매열교환기로 보내고, 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스 및 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스는 합류시켜, 일부는 연료수요처로 보내고, 다른 일부는 상기 증발가스 열교환기로 보낼 수 있다.Wherein the first valve, the second valve, the third valve, the fourth valve, the sixth valve, the ninth valve, the tenth valve, the eleventh valve, and the fifteenth valve are opened, 12 valve, the thirteenth valve, and the fourteenth valve are closed, the evaporated gas compressed by the second extra compressor is sent to the refrigerant heat exchanger, and the evaporated gas compressed by the compressor and the first extra compressor The compressed evaporated gas may be combined, some of it may be sent to the fuel consumer, and some of it may be sent to the evaporative gas heat exchanger.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 액화가스 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 셋으로 분기시켜, 상기 분기된 세 흐름의 증발가스를 압축기, 제1 여분압축기, 또는 제2 여분압축기에 의해 압축시키고, 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스, 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스, 및 상기 제2 여분압축기에 의해 압축된 증발가스 중 적어도 하나 이상을, 연료수요처로 보내거나, 재액화시켜 상기 저장탱크로 복귀시키거나(이하, '복귀 증발가스'라고 한다.), 재순환시키고(이하, '재순환 증발가스'라고 한다.), 상기 복귀 증발가스는, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스와 열교환되어 냉각된 후, 상기 재순환 증발가스와 열교환되어 추가적으로 냉각되고, 상기 재순환 증발가스는, 냉각 및 팽창된 후 상기 복귀 증발가스와 열교환되는, 방법이 제공된다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a flow of a refrigerant in a liquefied gas storage tank by branching the evaporated gas discharged from a liquefied gas storage tank into three, At least one of the evaporation gas compressed by the compressor, the evaporation gas compressed by the compressor, the evaporation gas compressed by the first extra compressor, and the evaporation gas compressed by the second extra compressor is sent to the fuel consumer (Hereinafter, referred to as 'recirculated evaporative gas'), and the returned evaporative gas is discharged from the storage tank (hereinafter, referred to as 'recycled evaporative gas'). Exchanged with the recirculated evaporated gas and then further cooled with the recirculated evaporated gas and the recirculated evaporated gas is cooled and expanded, And a method, which heat exchanger is provided.
상기 압축기 하류 라인과 상기 제1 여분압축기 하류 라인이 연결되어, 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스는, 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스와 합류될 수 있다.The compressor downstream line and the first extra compressor downstream line are connected so that the evaporated gas compressed by the compressor can be merged with the evaporated gas compressed by the first extra compressor.
상기 제1 여분압축기 하류 라인과 상기 제2 여분압축기 하류 라인이 연결되어, 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스는, 상기 제2 여분압축기에 의해 압축된 증발가스와 합류될 수 있다.The first extra compressor downstream line and the second extra compressor downstream line are connected so that the evaporated gas compressed by the first extra compressor can be merged with the evaporated gas compressed by the second extra compressor.
상기 압축기 하류 라인과, 상기 제1 여분압축기 하류 라인과, 상기 제2 여분압축기 하류 라인이 연결되어, 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스; 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스; 및 상기 제2 여분압축기에 의해 압축된 증발가스;는 합류될 수 있다.An evaporation gas compressed by the compressor to which the compressor downstream line, the first extra compressor downstream line, and the second extra compressor downstream line are connected; An evaporation gas compressed by said first extra compressor; And the evaporation gas compressed by the second extra compressor can be joined.
본 발명은, 기존의 부분 재액화 시스템(PRS)에 비하여, 증발가스가 냉매 열교환기에 의한 추가적인 냉각 과정을 거친 후 감압되므로, 재액화 효율 및 재액화량을 증가시킬 수 있다. 특히, 별도의 냉매를 이용하는 냉동 사이클을 사용하지 않고도, 남는 증발가스의 대부분 또는 전부의 재액화가 가능하여 경제적이다.Compared with the existing partial liquefaction system (PRS), the present invention reduces the pressure of the evaporation gas after an additional cooling process by the refrigerant heat exchanger, so that the liquefaction efficiency and the liquefaction amount can be increased. In particular, it is economical to re-cure most or all of the remaining evaporated gas without using a refrigeration cycle using a separate refrigerant.
또한, 본 발명에 따르면, 증발가스의 배출량, 선박의 운항 속도에 따른 엔진 부하 등에 따라 냉매 유량 및 냉열 공급의 유동적인 제어가 가능하다.Further, according to the present invention, it is possible to flexibly control the refrigerant flow rate and the cooling / heating supply according to the engine load depending on the discharge amount of the evaporation gas and the operating speed of the ship.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기존에 이미 설치되어 있던 여분의 압축기를 이용하여 재액화 효율 및 재액화량을 높이므로, 선내 공간 확보에 기여하고, 추가로 압축기를 설치하는데 드는 비용을 절감할 수 있다. 특히, 여분압축기에 의해 압축된 증발가스뿐만 아니라 압축기에 의해 압축된 증발가스도 냉매 열교환기에서 냉매로 사용할 수 있게 되어, 냉매 열교환기에서 냉매로 사용하는 증발가스의 유량을 증가시킬 수 있으므로, 재액화 효율 및 재액화량을 더욱 증가시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, since the re-liquefaction efficiency and the amount of liquefaction are increased by using the existing extra compressor, it contributes to securing the space inside the ship and further reduces the cost for installing the compressor . Particularly, not only the evaporation gas compressed by the extra compressor but also the evaporation gas compressed by the compressor can be used as the refrigerant in the refrigerant heat exchanger, so that the flow rate of the evaporation gas used as the refrigerant in the refrigerant heat exchanger can be increased, The liquefaction efficiency and the liquefaction amount can be further increased.
뿐만 아니라, 본 발명은, 여분의 압축기를 두 개 이상 포함하므로, 용량이 작은 압축기들을 사용할 수 있어 경제적이고, 압축기나 여분의 압축기가 고장나는 경우를 충분히 대비할 수 있으며, 선박의 운전 속도에 따라 더욱 세밀하고 유연한 시스템 운용이 가능하다.In addition, since the present invention includes two or more redundant compressors, it is possible to use compressors having a small capacity, which is economical and can sufficiently prevent a failure of a compressor or an extra compressor. Further, Detailed and flexible system operation is possible.
도 1은 종래의 부분 재액화 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 6은 온도 및 압력에 따른 메탄의 상변화를 개략적으로 나타낸 그래프이다.1 is a schematic view showing a conventional partial remelting system.
FIG. 2 is a schematic view showing a system for processing an evaporative gas of a ship according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing a system for processing an evaporative gas of a ship according to a second embodiment of the present invention.
4 is a schematic view showing a system for processing an evaporative gas of a ship according to a third embodiment of the present invention.
5 is a schematic view showing a system for processing an evaporative gas of a ship according to a fourth embodiment of the present invention.
6 is a graph schematically illustrating the phase change of methane with temperature and pressure.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 선박은, 천연가스를 연료로 사용하는 엔진을 탑재한 선박 및 액화가스 저장탱크를 포함하는 선박 등에 다양하게 응용되어 적용될 수 있다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The ship of the present invention can be applied to various applications such as a ship equipped with an engine using natural gas as fuel and a ship including a liquefied gas storage tank. In addition, the following examples can be modified in various forms, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
본 발명의 후술할 증발가스 처리를 위한 시스템들은 저온 액체화물 또는 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크가 설치된 모든 종류의 선박과 해상 구조물, 즉 액화천연가스 운반선, 액화에탄가스(Liquefied Ethane Gas) 운반선, LNG RV와 같은 선박을 비롯하여, LNG FPSO, LNG FSRU와 같은 해상 구조물에 적용될 수 있다. 다만 후술하는 실시예들에서는 설명의 편의상 대표적인 저온 액체화물인 액화천연가스를 예로 들어 설명한다.Systems for the treatment of the evaporative gas to be described below of the present invention include all types of ships and marine structures, such as liquefied natural gas carriers, liquefied ethane gas carriers, and the like, with storage tanks capable of storing low temperature liquid cargo or liquefied gas, It can be applied to marine structures such as LNG FPSO and LNG FSRU as well as ships such as LNG RV. However, in the following embodiments, liquefied natural gas, which is a typical low temperature liquid cargo, will be described as an example for convenience of explanation.
또한, 본 발명의 각 라인에서의 유체는, 시스템의 운용 조건에 따라, 액체 상태, 기액 혼합 상태, 기체 상태, 초임계유체 상태 중 어느 하나의 상태일 수 있다.The fluid in each line of the present invention may be in any one of a liquid state, a gas-liquid mixed state, a gas state, and a supercritical fluid state, depending on operating conditions of the system.
도 1은 종래의 부분 재액화 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a schematic view showing a conventional partial remelting system.
도 1을 참조하면, 종래의 부분 재액화 시스템에서, 액체화물을 저장하는 저장탱크에서 발생하여 배출되는 증발가스는, 배관을 따라 이송되어 증발가스 압축부(10)에서 압축된다.Referring to FIG. 1, in the conventional partial remanufacturing system, the evaporated gas generated and discharged from the storage tank storing the liquid cargo is conveyed along the pipe and compressed by the evaporated
저장탱크(T)는 액화천연가스 등의 액화가스를 극저온 상태로 저장할 수 있도록 밀봉 및 단열 방벽을 갖추고 있지만, 외부로부터 전달되는 열을 완벽하게 차단할 수는 없고, 탱크 내에서는 액화가스의 증발이 지속적으로 이루어지며 탱크 내압이 상승할 수 있는데, 이러한 증발가스에 의한 탱크 압력의 과도한 상승을 막고, 적정한 수준의 내압을 유지하기 위해 저장탱크 내부의 증발가스를 배출시켜, 증발가스 압축부(10)로 공급한다.The storage tank (T) has sealing and thermal barrier to store liquefied gas such as liquefied natural gas at a cryogenic temperature, but it can not completely block the heat transmitted from the outside, and the evaporation of the liquefied gas is continuous And the tank internal pressure can be raised. In order to prevent excessive increase of the tank pressure due to the evaporated gas and to maintain an appropriate level of internal pressure, the evaporated gas inside the storage tank is discharged to the evaporated
저장탱크로부터 배출되어 증발가스 압축부(10)에서 압축된 증발가스를 제1 스트림이라 할 때, 압축된 증발가스의 제1 스트림을 제2 스트림과 제3 스트림으로 나누어, 제2 스트림은 액화시켜 저장탱크(T)로 복귀시키도록 구성하고, 제3 스트림은 선내의 추진용 엔진이나 발전용 엔진과 같은 가스 연료 소비처로 공급하도록 구성할 수 있다. 이 경우 증발가스 압축부(10)에서는 연료 소비처의 공급 압력까지 증발가스를 압축할 수 있고, 제2 스트림은 필요에 따라 증발가스 압축부의 전부 또는 일부를 거쳐 분기시킬 수 있다. 연료 소비처의 연료 필요량에 따라 제3 스트림으로 압축된 증발가스 전부를 공급할 수도 있고, 제2 스트림으로 전량을 공급하여 압축된 증발가스 전부를 저장탱크로 복귀시킬 수도 있다. 가스 연료 소비처로는 고압가스분사엔진(예를 들어, MDT사가 개발한 ME-GI 엔진 등) 및 저압가스분사엔진(예를 들어, Wartsila社의 X-DF 엔진(Generation X-Dual Fuel engine) 등)을 비롯하여, DF Generator, 가스 터빈, DFDE 등을 예로 들 수 있다. When the evaporated gas discharged from the storage tank and compressed by the evaporation
이때, 압축된 증발가스의 제2 스트림을 액화시킬 수 있도록 열교환기(20)를 설치하는데, 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 압축된 증발가스의 냉열 공급원으로 이용한다. 열교환기(20)를 거치면서 증발가스 압축부에서의 압축과정에서 온도가 상승한 압축된 증발가스, 즉 제2 스트림은 냉각되고, 저장탱크에서 발생하여 열교환기(20)로 도입된 증발가스는 가열되어 증발가스 압축부(10)로 공급된다. At this time, the
압축되기 전 증발가스의 유량이 제2 스트림의 유량보다 많기 때문에, 압축된 증발가스의 제2 스트림은 압축되기 전의 증발가스로부터 냉열을 공급받아 적어도 일부가 액화될 수 있다. 이와 같이 열교환기에서는 저장탱크로부터 배출된 직후의 저온 증발가스와 증발가스 압축부에서 압축된 고압 상태의 증발가스를 열교환시켜 고압 증발가스를 액화시킨다.Since the flow rate of the evaporated gas before compression is greater than the flow rate of the second stream, the second stream of compressed evaporated gas may be at least partially liquefied by receiving cold heat from the evaporated gas before being compressed. Thus, in the heat exchanger, the low-temperature evaporation gas immediately after being discharged from the storage tank is heat-exchanged with the high-pressure evaporation gas compressed by the evaporation gas compression unit to liquefy the high-pressure evaporation gas.
열교환기(20)를 거친 제2 스트림의 증발가스는 팽창밸브 또는 팽창기와 같은 팽창수단(30)을 통과하면서 감압되면서 추가로 냉각되어, 기액분리기(40)에 공급된다. 액화된 증발가스는 기액분리기에서 기체와 액체 성분이 분리되어, 액체성분, 즉 액화천연가스는 저장탱크로 복귀되고, 기체성분, 즉 증발가스는 저장탱크로부터 배출되어 열교환기(20) 및 증발가스 압축부(10)로 공급되는 증발가스 흐름에 증발가스 흐름에 합류되거나, 다시 열교환기(20)로 공급되어 증발가스 압축부(10)에서 압축된 고압 상태의 증발가스를 열교환시키는 냉열 공급원으로 활용될 수도 있다. 물론, 가스연소장치(Gas Combustion Unit; GCU) 등으로 보내 연소시키거나, 가스 소모처(가스엔진 포함)에 보내 소모시킬 수도 있다. 증발가스 흐름에 합류되기 전 기액분리기에서 분리된 기체를 추가로 감압시키기 위한 또 다른 팽창수단(50)이 더 설치될 수 있다.The evaporated gas of the second stream passing through the
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.FIG. 2 is a schematic view showing a system for processing an evaporative gas of a ship according to a first embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 시스템은, 저장탱크에 저장된 저온 액체화물로부터 발생하는 증발가스(Boil Off Gas)를 공급받아 증발가스를 냉매로 순환시키는 냉매순환부(300a)를 구성한 것이 특징이다. Referring to FIG. 2, the system of the present embodiment is characterized in that a
이를 위해 저장탱크로부터 냉매순환부(300a)로 증발가스를 공급하는 냉매공급라인(CSLa)을 포함하며, 냉매공급라인에는 밸브(400a)가 마련되어, 냉매순환부를 순환할 수 있는 충분한 양의 증발가스가 공급되면 냉매공급라인(CSLa)을 차단하여, 냉매순환부(300a)는 폐루프(closed loop)로 운용된다. And a refrigerant supply line (CSLa) for supplying evaporation gas from the storage tank to the refrigerant circulation part (300a). The valve (400a) is provided in the refrigerant supply line, and a sufficient amount of evaporation gas The refrigerant supply line CSLa is cut off and the
전술한 기본 실시예에서와 마찬가지로 본 제1 확장 실시예에서도 저장탱크(T)의 저온 액체화물로부터 발생하는 증발가스를 압축하는 압축기(100a)가 마련된다. 저장탱크에서 발생한 증발가스는 증발가스공급라인(BLa)을 따라 압축기(100a)로 도입된다. As in the above-described basic embodiment, in the first modified embodiment, a
본 실시예들의 저장탱크(T)는 액체화물의 하중이 단열층에 직접 가해지지 않는 독립탱크형(Independent Type) 탱크, 또는 화물의 하중이 단열층에 직접 가해지는 멤브레인형(Membrane Type) 탱크로 만들어질 수 있다. 독립탱크형 탱크인 경우에는, 2 barg 이상의 압력에 견디도록 설계된 압력용기로 사용하는 것도 가능하다.The storage tank (T) of the present embodiment is made of an independent type tank in which the load of the liquid cargo is not directly applied to the heat insulating layer, or a membrane type tank in which the load of the cargo is directly applied to the heat insulating layer . In the case of an independent tank type tank, it is also possible to use it as a pressure vessel designed to withstand a pressure of 2 barg or more.
한편, 본 실시예들에서는 증발가스의 재액화를 위한 라인만을 도시하였으나, 압축기에서 압축된 증발가스는 선박 또는 해상 구조물의 추진용 엔진 및 발전용 엔진을 포함하는 연료수요처에 연료로 공급될 수 있고, 연료 소모량이 증발가스 전량을 소비할 수 있을 때에는 재액화되는 증발가스가 없을 수도 있다. 선박이 정박하고 있는 때와 같이 가스 연료의 소모량이 적거나 없는 경우에는, 증발가스의 전량을 재액화라인(RLa)으로 공급할 수도 있다. In the meantime, although only the line for re-liquefaction of the evaporation gas is shown in the embodiments, the evaporation gas compressed in the compressor can be supplied as fuel to the fuel demanding site including the propulsion engine and the power generation engine of the ship or the sea structure , And there may be no evaporative gas that is re-liquefied when the fuel consumption can consume the entire amount of evaporated gas. When the consumption of the gaseous fuel is low or absent, such as when the ship is anchored, the entire amount of the evaporated gas may be supplied to the re-liquefaction line RLa.
압축된 증발가스는 증발가스 재액화라인(RLa)을 따라 증발가스 열교환기(200a)로 공급되는데, 증발가스 열교환기(200a)는 증발가스 재액화라인(RLa)과 증발가스공급라인(BLa)에 걸쳐 마련되어, 압축기(100a)로 도입될 증발가스와 압축기의 적어도 일부를 거쳐 압축된 증발가스를 열교환시킨다. 압축과정에서 온도가 높아진 증발가스는, 저장탱크에서 발생하여 압축기(100a)로 도입될 저온 증발가스와 열교환을 통해 냉각된다. The compressed evaporated gas is supplied to the evaporation
증발가스 열교환기(200a)의 하류에는 냉매열교환기(500a)가 마련되어, 압축 후 증발가스 열교환기에서 열교환된 증발가스는 냉매순환부(300a)를 순환하는 증발가스와 열교환을 통해 추가로 냉각된다. A
냉매순환부(300a)는, 저장탱크로부터 공급되는 증발가스를 압축하는 냉매압축기(310a)와, 냉매압축기에서 압축된 증발가스를 냉각하는 냉각기(320a)와, 냉각기에서 냉각된 증발가스를 감압시켜 추가냉각하는 냉매감압장치(330a)를 포함한다. 냉매감압장치(330a)는 증발가스를 단열팽창시켜 냉각하는 팽창밸브 또는 팽창기일 수 있다. The
냉매감압장치(330a)를 거쳐 냉각된 증발가스는 냉매순환라인(CCLa)을 따라 냉매로서 냉매열교환기(500a)로 공급되어 냉매열교환기(500a)에서, 증발가스 열교환기(200a)를 거쳐 공급된 증발가스와 열교환을 통해 증발가스를 냉각시키게 된다. 냉매열교환기(500a)를 거친 냉매순환라인(CCLa)의 증발가스는 냉매압축기(310a)로 순환되어, 전술한 압축 및 냉각과정을 거치면서 냉매순환라인을 순환하게 된다.The evaporated gas cooled through the
한편, 냉매열교환기(500a)에서 냉각된 증발가스 재액화라인(RLa)의 증발가스는 제1 감압장치(600a)를 거쳐 감압된다. 제1 감압장치(600a)는 줄-톰슨(Joule-Thomson) 밸브 등의 팽창밸브, 또는 팽창기일 수 있다.Meanwhile, the evaporation gas of the evaporation gas re-liquefaction line (RLa) cooled by the refrigerant heat exchanger (500a) is decompressed through the first decompressor (600a). The
갑압된 증발가스는 제1 감압장치(600a)의 하류의 기액분리기(700a)로 공급되어 기액분리되고, 기액분리기(700a)에서 분리된 액체, 즉 액화천연가스는 저장탱크(T)로 공급되어 재저장된다. Liquid separated from the gas-
기액분리기(700a)에서 분리된 기체, 즉 증발가스는 제2 감압장치(800a)를 거쳐 추가로 감압되고, 저장탱크(T)로부터 증발가스 열교환기(200a)로 도입될 증발가스의 흐름에 증발가스 흐름에 합류되거나, 다시 증발가스 열교환기(200a)로 공급되어 압축기(100a)에서 압축된 고압 상태의 증발가스를 열교환시키는 냉열 공급원으로 활용될 수도 있다. 물론, 가스연소장치(Gas Combustion Unit; GCU) 등으로 보내 연소시키거나, 연료수요처(가스엔진 포함)에 보내 소모시킬 수도 있다.The gas separated from the gas-
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.FIG. 3 is a schematic view showing a system for processing an evaporative gas of a ship according to a second embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 실시예는 냉매순환부(300b)에서 냉각기(320b)로부터 냉매감압장치(330b)로 도입될 증발가스를, 냉매감압장치(330b)에서 감압된 증발가스와 열교환으로 냉각시킨 후에 냉매감압장치(330b)로 공급하도록 구성한 것이다. 3, the present embodiment is characterized in that the evaporation gas to be introduced from the cooler 320b to the
냉매감압장치(330b)를 거쳐 감압되면서 증발가스는 냉각되므로, 냉매감압장치 하류의 증발가스는 냉매감압장치 상류의 증발가스보다 온도가 낮고, 본 실시예는 이러한 점을 고려하여, 냉매감압장치 상류의 증발가스를 하류의 증발가스와 열교환시켜 냉각한 후 감압장치로 도입시킨다. 이를 위해 도 3에 도시된 바와 같이 냉매열교환기(500b)로 냉매감압장치(330b) 상류의 증발가스를 공급할 수 있다(도 3의 A부분). 필요에 따라 냉매감압장치 상류와 하류의 증발가스가 열교환할 수 있는 별도의 열교환 장치를 추가로 구성할 수도 있다. Since the evaporation gas is cooled while being decompressed through the
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 실시예들의 시스템은 저장탱크 액체화물에서 발생하는 증발가스를 재액화하여 저장할 수 있으므로, 액체화물의 수송률을 높일 수 있다. 특히 선내 가스 소비처의 연료 소모량이 적은 경우에도 저장탱크의 압력 상승을 막기 위해 가스연소장치(Gas Combustion Unit; GCU) 등에서 연소시켜 낭비하는 화물의 양을 줄이거나 없앨 수 있어, 에너지가 낭비되는 것을 막을 수 있다. As described above, the system of the present embodiments can re-liquefy and store the evaporated gas generated from the storage tank liquid cargo, thereby increasing the transportation rate of the liquid cargo. In particular, even when the consumption of fuel on the in-ship gas consumer is low, the amount of wasted cargo can be reduced or eliminated by burning in a gas combustion unit (GCU) in order to prevent the pressure rise of the storage tank, .
또한, 증발가스를 냉매로 순환시켜, 증발가스의 재액화를 위한 냉열원으로 활용함으로써 별도의 냉매 사이클을 구성하지 않고도 증발가스를 효과적으로 재액화시킬 수 있으며, 별도의 냉매를 공급할 필요가 없으므로, 선내 공간 확보에 기여하고 경제적이다. 또한, 냉매 사이클에서 냉매가 부족하면 저장탱크로부터 보충할 수 있어 원활한 냉매 보충이 이루어질 수 있고, 냉매 사이클의 운용이 효과적으로 이루어질 수 있다. In addition, since the evaporation gas is circulated through the refrigerant and utilized as a heat source for re-liquefying the evaporated gas, the evaporated gas can be effectively re-liquefied without constructing a separate refrigerant cycle, and it is not necessary to supply a separate refrigerant. It contributes to secure space and is economical. In addition, if the refrigerant in the refrigerant cycle is insufficient, the refrigerant can be replenished from the storage tank to smoothly replenish the refrigerant, and the refrigerant cycle can be effectively operated.
이와 같이 증발가스 자체의 냉열을 다단계로 이용하여 증발가스를 재액화할 수 있어, 선내 증발가스 처리를 위한 시스템 구성을 간소화할 수 있고, 복잡한 증발가스 처리를 위한 장치의 설치 및 운용에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.In this way, the evaporation gas can be re-liquefied by using the cold and hot of the evaporation gas itself in multiple steps, and the system configuration for treating the evaporation gas on board can be simplified, and the cost required for installing and operating the apparatus for complicated evaporation gas processing Can be saved.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.4 is a schematic view showing a system for processing an evaporative gas of a ship according to a third embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 선박은, 저장탱크(T) 하류에 설치되는 증발가스 열교환기(110); 증발가스 열교환기(110) 하류에 설치되어, 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스를 압축시키는 압축기(120) 및 제1 여분압축기(122); 압축기(120)에 의해 압축된 증발가스의 온도를 낮추는 냉각기(130); 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스의 온도를 낮추는 제1 여분냉각기(132); 압축기(120) 상류에 설치되는 제1 밸브(191); 냉각기(130) 하류에 설치되는 제2 밸브(192); 제1 여분압축기(122) 상류에 설치되는 제3 밸브(193); 제1 여분냉각기(132) 하류에 설치되는 제4 밸브(194); 증발가스 열교환기(110)에 의해 냉각된 증발가스를 추가적으로 냉각시키는 냉매열교환기(140); 냉매열교환기(140)를 통과한 증발가스를 팽창시킨 후 다시 냉매열교환기(140)로 보내는 냉매감압장치(160); 및 냉매열교환기(140)에 의해 추가적으로 냉각된 증발가스를 팽창시키는 제1 감압장치(150);를 포함한다.Referring to FIG. 4, the ship of the present embodiment includes: an evaporative
저장탱크(T)에서 자연적으로 발생된 후 배출된 증발가스는, 제1 공급라인(L1)을 따라 연료수요처(180)에 공급된다. 증발가스 열교환기(110)는 제1 공급라인(L1)에 설치되어 저장탱크(T)에서 배출된 직후의 증발가스로부터 냉열을 회수한다. 본 실시예의 선박은, 연료수요처(180) 상류에 설치되어, 연료수요처(180)로 보내지는 증발가스의 유량 및 개폐를 조절하는 제15 밸브(207)를 더 포함할 수 있다.The evaporated gas, which is naturally generated in the storage tank T and then discharged, is supplied to the
증발가스 열교환기(110)는, 저장탱크(T)로부터 배출되는 증발가스를 공급받아, 복귀라인(L3)을 따라 증발가스 열교환기(110)로 공급되는 증발가스를 냉각시키는 냉매로 사용한다. 복귀라인(L3) 상에는 증발가스의 유량 및 개폐를 조절하는 제5 밸브(195)가 설치될 수 있다.The evaporation
압축기(120) 및 제1 여분압축기(122)는 증발가스 열교환기(110)를 통과한 증발가스를 압축시킨다. 압축기(120)는 제1 공급라인(L1) 상에 설치되며, 제1 여분압축기(122)는, 제2 공급라인(L2) 상에 설치된다. 제2 공급라인(L2)은, 압축기(120) 상류의 제1 공급라인(L1)으로부터 분기하여 압축기(120) 하류의 제1 공급라인(L1)에 연결된다. 또한, 압축기(120)와 제1 여분압축기(122)는 병렬로 설치되며, 동일한 성능의 압축기일 수 있다.The compressor (120) and the first extra compressor (122) compress the evaporative gas that has passed through the evaporative gas heat exchanger (110). The
일반적으로 선박에는, 압축기(120) 및 냉각기(130)가 고장나는 경우에 대비하여 제1 여분압축기(122) 및 제1 여분냉각기(132)를 추가적으로 설치한다. 종래에는, 압축기(120) 또는 냉각기(130)가 고장나지 않은 평상시에는, 제1 여분압축기(122) 및 제1 여분냉각기(132)를 사용하지 않았다.In general, the ship is additionally provided with a first
즉, 종래에는, 압축기(120) 또는 냉각기(130)가 고장나지 않은 평상시에는, 제1 여분압축기(122) 상류의 제3 밸브(193)와 제1 여분냉각기(132) 하류의 제4 밸브(194)를 닫아, 증발가스가 압축기(120) 및 냉각기(130)를 통과하여 연료수요처(180)로 공급되도록 하였고, 압축기(120) 또는 냉각기(130)가 고장난 경우에는, 제1 여분압축기(122) 상류의 제3 밸브(193)와 제1 여분냉각기(132) 하류의 제4 밸브(194)는 열고, 압축기(120) 상류의 제1 밸브(191)와 냉각기(130) 하류의 제2 밸브(192)는 닫아, 증발가스가 제1 여분압축기(122) 및 제1 여분냉각기(132)를 통과하여 연료수요처(180)로 공급되도록 하였다.That is, conventionally, when the
본 발명은, 종래에 선박에 설치되어 있음에도 사용되지 않던 제1 여분압축기(122) 및 제1 여분냉각기(132)를 사용하여 증발가스의 재액화 효율 및 재액화량을 높이기 위한 것으로서, 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스를, 일부는 연료수요처(180)로 보내고, 다른 일부는 냉매열교환기(140)에서 증발가스를 추가적으로 냉각시키는 냉매로 사용한다.The present invention is to increase the efficiency of re-liquefaction of the evaporation gas and the amount of re-liquefaction by using the first extra compressor (122) and the first extra cooler (132) A part of the evaporated gas compressed by the
도 6은 온도 및 압력에 따른 메탄의 상변화를 개략적으로 나타낸 그래프이다. 도 6을 참조하면, 메탄은 대략 -80℃ 이상의 온도 및 대략 55bar 이상의 압력 조건이 되면 초임계유체 상태가 된다. 즉, 메탄의 경우, 대략 -80℃, 55bar 상태가 임계점이 된다. 초임계유체 상태는, 액체 상태나 기체상태와는 다른 제3의 상태이다. 6 is a graph schematically illustrating the phase change of methane with temperature and pressure. Referring to FIG. 6, methane enters a supercritical fluid state at a temperature of approximately -80 DEG C or higher and a pressure of approximately 55 bar or higher. That is, in the case of methane, the critical point is about -80 ° C, 55 bar. The supercritical fluid state is a third state different from the liquid state or gas state.
한편, 임계점 이상의 압력에서 임계점보다 낮은 온도를 갖게 되면 일반적인 액체 상태와는 다른, 밀도가 높은 초임계유체 상태와 유사한 상태가 될 수도 있는데, 임계점이상의 압력 및 임계점 이하의 온도를 가지는 증발가스의 상태를, 이하, "고압액체상태"라고 한다.On the other hand, if the temperature is lower than the critical point at a pressure higher than the critical point, the state of the supercritical fluid may be similar to that of the supercritical fluid, which is different from the general liquid state. , Hereinafter referred to as "high pressure liquid state ".
압축기(120) 또는 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스는 압축된 정도에 따라 기체상태일 수도 있고, 초임계유체 상태일 수도 있다.The evaporated gas compressed by the
복귀라인(L3)를 통해 증발가스 열교환기(110)로 보내지는 증발가스가 기체상태인 경우에는, 증발가스는 증발가스 열교환기(110)를 통과하면서 온도가 낮아져 액체와 기체의 혼합상태가 될 수 있고, 초임계유체 상태인 경우에는, 증발가스 열교환기(110)를 통과하면서 온도가 낮아져 "고압액체상태"가 될 수 있다.When the evaporation gas sent to the evaporation
증발가스 열교환기(110)에 의해 냉각된 증발가스는, 냉매열교환기(140)를 통과하면서 온도가 더 낮아지게 되는데, 증발가스 열교환기(110)를 통과한 증발가스가 액체와 기체의 혼합상태인 경우에는, 증발가스는 냉매열교환기(140)를 통과하면서 온도가 더 낮아져 액체의 비율이 더 높은 혼합상태가 되거나 액체상태가 되고, "고압액체상태"인 경우에는, 냉매열교환기(140)를 통과하면서 온도가 더 낮아지게 된다.The temperature of the evaporated gas cooled by the evaporated
또한, 냉매열교환기(140)를 통과한 증발가스가 "고압액체상태"인 경우에도, 증발가스는 제1 감압장치(150)를 통과하면서 압력이 낮아져 액체상태가 되거나 액체와 기체의 혼합상태가 된다.Further, even when the evaporated gas that has passed through the
증발가스가 제1 감압장치(150)에 의해 압력이 같은 정도(도 6의 P)로 낮아진다고 하더라도, 온도가 더 높은 상태에서 감암되는 경우(도 6의 X→X')보다 온도가 더 낮은 상태에서 감압된 경우(도 6의 Y→Y')에 액체의 비율이 더 높은 혼합상태가 되는 것을 알 수 있다. 또한, 온도를 더 낮출 수 있다면 이론적으로 증발가스를 100% 재액화 시킬 수 있음(도 6의 Z→Z')을 알 수 있다. 따라서, 제1 감압장치(150)를 통과하기 전에 냉매열교환기(140)에 의해 증발가스를 한 번 더 냉각시키면 재액화 효율 및 재액화량이 높아질 수 있다.Even if the pressure of the evaporation gas is lowered to the same degree (P in FIG. 6) by the
다시 도 4를 참조하면, 본 실시예는, 제1 실시예 및 제2 실시예에서 증발가스를 추가적으로 냉각시키기 위한 냉매순환부(300a, 300b)을 폐루프로 구성한 것과 비교하여, 냉매 사이클을 개루프로 구성하였다는 차이점이 있다.Referring to FIG. 4 again, this embodiment is different from the first embodiment and the second embodiment in that
제1 실시예 및 제2 실시예에서는 냉매순환부(300a, 300b)를 폐루프로 구성하여, 냉매압축기(310a, 310b)에 의해 압축된 증발가스는 냉매열교환기(500a, 500b)에서 냉매로 사용될 뿐, 연료수요처로 보내지거나, 재액화 과정을 거칠 수는 없다.In the first and second embodiments, the
반면, 본 실시예에서는 냉매 사이클을 개루프로 구성하여, 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스가 압축기(120)에 의해 압축된 증발가스와 합류된 후, 합류된 증발가스의 일부는 연료수요처(180)로 보내지고, 다른 일부는 재순환라인(L5)을 따라 냉매열교환기(140) 냉매로 사용되고, 나머지 일부는 복귀라인(L3)을 따라 재액화 과정을 거치게 된다.On the other hand, in the present embodiment, the refrigerant cycle is formed as an open loop so that the evaporated gas compressed by the first
재순환라인(L5)은, 압축기(120) 하류의 제1 공급라인(L1)으로부터 분기하여 압축기(120) 상류의 제1 공급라인(L1)에 연결되는 라인이다. 제1 공급라인(L1)으로부터 분기된 증발가스가 냉매열교환기(140)로 보내지는 재순환라인(L5) 상에는, 증발가스의 유량 및 개폐를 조절하는 제6 밸브(196)가 설치될 수 있다.The recycle line L5 is a line that branches from the first supply line L1 downstream of the
냉매 사이클을 개루프로 구성한 본 실시예는, 냉매 사이클을 폐루프로 구성한 제1 실시예 및 제2 실시예에 비하여, 압축기(120) 하류 라인과 제1 여분압축기(122) 하류 라인이 연결된다는 점에서 큰 차이점이 있다. 즉, 본 실시예는, 제1 여분압축기(122) 하류의 제2 공급라인(L2)이 압축기(120) 하류의 제1 공급라인(L1)과 연결되어, 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스가 압축기(120)에 의해 압축된 증발가스와 합류된 후, 냉매 열교환기(140), 연료수요처(180), 또는 증발가스 열교환기(110)로 보내진다. 본 실시예는, 압축기(120) 하류 라인과 제1 여분압축기(122) 하류 라인이 연결되는 다른 변형예를 모두 포함한다.The present embodiment in which the refrigerant cycle is configured as an open loop is different from the first and second embodiments in which the refrigerant cycle is constituted by a closed loop and the downstream line of the
따라서, 본 실시예에 의하면, 선박의 운항 속도가 증가하는 등 연료수요처(180)에서의 요구량이 증가하는 경우에는, 압축기(120)에 의해 압축된 증발가스뿐만 아니라 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스도 연료수요처(180)로 보낼 수 있다.Therefore, according to the present embodiment, when the demanded amount at the
그러나 일반적으로, 압축기(120) 및 제1 여분압축기(122)는 연료수요처(180)에서 요구되는 양의 대략 1.2배 정도의 용량을 가지도록 설계하므로, 압축기(120)의 용량을 초과하여 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스도 연료수요처(180)로 보내야 하는 경우는 거의 발생하지 않는다. 오히려 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스를 연료수요처(180)에서 모두 소비하지 못하고 재액화하여야 할 증발가스가 증가하여, 많은 양의 증발가스를 재액화시키기 위해 많은 양의 냉매가 필요한 경우가 더 빈번하다.Generally, however, since the
본 실시예에 의하면, 압축기(120)에 의해 압축된 증발가스뿐만 아니라, 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스도 냉매열교환기(140)에서의 열교환의 냉매로 사용할 수 있으므로, 증발가스 열교환기(110)를 통과한 후 복귀라인(L3)을 따라 냉매열교환기(140)로 공급되는 증발가스를, 더 많은 냉매를 이용하여 더 낮은 온도로 냉각시킬 수 있고, 전반적인 재액화 효율 및 재액화량을 증가시킬 수 있으며, 이론적으로는 100% 재액화도 가능하다.According to this embodiment, not only the evaporated gas compressed by the
일반적으로 선박에 설치되는 압축기(120, 122)의 용량을 결정할 때에는, 연료수요처(180)에 증발가스를 공급하기 위해 필요한 용량과, 연료수요처(180)에서 모두 소비하지 못하고 남은 증발가스를 재액화시키기 위해 필요한 용량을 모두 감안하게 되는데, 본 실시예에 의하면 여분압축기(122)를 사용하여 재액화량을 증가시킬 수 있으므로, 재액화에 필요한 용량을 감소시킬 수 있어, 작은 용량의 압축기(120, 122)를 설치할 수 있게 된다. 압축기의 용량을 감소시키면, 장비 설치 비용과 운용 비용을 모두 절감할 수 있는 장점이 있다.Generally, when determining the capacities of the
본 실시예에서는, 압축기(120) 또는 냉각기(130)가 고장나지 않은 평상시에도, 제1 밸브(191) 및 제2 밸브(192)뿐만 아니라, 제3 밸브(193) 및 제4 밸브(194)도 열어, 압축기(120), 냉각기(130), 제1 여분압축기(122), 및 제1 여분냉각기(132)를 모두 가동시키고, 압축기(120) 또는 냉각기(130)가 고장난 경우에는, 재액화 효율 및 재액화량을 높이는 것을 포기하고, 제1 밸브(191) 및 제2 밸브(192)를 닫아, 제1 여분압축기(122) 및 제1 여분냉각기(132)를 통과한 증발가스만으로 시스템을 운용한다.In this embodiment, not only the
설명의 편의를 위하여, 압축기(120) 및 냉각기(130)가 주된 역할을 하고, 제1 여분압축기(122)와 제1 여분냉각기(132)가 보조적인 역할을 하는 것으로 설명하였으나, 압축기(120)와 제1 여분압축기(122), 냉각기(130)와 제1 여분냉각기(132)는 동일한 역할을 하며, 하나의 선박에 같은 역할을 하는 압축기 및 냉각기를 두 대 이상 구비하여, 어느 하나가 고장나는 경우에 다른 장비로 대체할 수 있다는 점에서 리던던시(Redundancy) 개념을 만족시키는 것이다. 이하, 동일하다.The
따라서, 제1 여분압축기(122) 또는 제1 여분냉각기(132)가 고장나는 경우에도, 압축기(120) 또는 냉각기(130)가 고장나는 경우와 마찬가지로, 재액화 효율 및 재액화량을 높이는 것을 포기하고, 제3 밸브(193) 및 제4 밸브(194)를 닫아, 압축기(120) 및 냉각기(130)를 통과한 증발가스만으로 시스템을 운용한다.Accordingly, even when the first
한편, 저장탱크(T)로부터 배출되는 증발가스의 대부분 또는 전부가 연료수요처(180)의 연료로 사용될 수 있을 정도의 빠른 속도로 선박이 운항되는 경우에는, 재액화할 증발가스의 양이 매우 적거나 없게 된다. 따라서, 선박이 빠른 속도로 운항되는 경우에는 압축기(120) 또는 여분압축기(122) 중 어느 하나만 구동시킬 수도 있다.On the other hand, when the ship is operated at a high speed such that most or all of the evaporative gas discharged from the storage tank T can be used as fuel for the
압축기(120) 및 제1 여분압축기(122)는 연료수요처(180)가 요구하는 압력으로 증발가스를 압축시킬 수 있는데, 연료수요처(180)는 증발가스를 연료로 구동되는 엔진, 발전기 등일 수 있다. 일례로 연료수요처(180)가 선박 추진용 엔진인 경우, 압축기(120) 및 제1 여분압축기(122)는, 증발가스를 대략 10 내지 100 bar의 압력으로 압축시킬 수 있다.The
또한, 압축기(120) 및 제1 여분압축기(122)는, 연료수요처(180)가 ME-GI 엔진인 경우, 증발가스를 대략 150bar 내지 400bar의 압력까지 압축시킬 수 있고, 연료수요처(180)가 DFDE인 경우, 증발가스를 대략 6.5bar의 압력으로 압축시킬 수 있으며, 연료수요처(180)가 X-DF 엔진인 경우, 증발가스를 대략 16bar의 압력으로 압축시킬 수 있다.The
연료수요처(180)는 여러 종류의 엔진을 포함할 수도 있는데, 일례로 연료수요처(180)가 X-DF 엔진 및 DFDE을 포함하는 경우, 압축기(120) 및 제1 여분압축기(122)는 X-DF 엔진이 요구하는 압력까지 증발가스를 압축시키고, DFDE의 상류에는 감압장치를 설치하여, X-DF 엔진이 요구하는 압력까지 압축된 증발가스의 일부를 DFDE가 요구하는 압력까지 낮춘 후에 DFDE로 공급할 수도 있다.The
그 밖에도, 증발가스 열교환기(110) 및 냉매열교환기(140)에서의 재액화 효율 및 재액화량을 높이기 위하여, 압축기(120) 또는 제1 여분압축기(122)에 의해, 증발가스의 압력이 연료수요처(180)가 요구하는 압력을 초과하도록 증발가스를 압축시키고, 연료수요처(180) 상류에는 감압장치를 설치하여, 연료수요처(180)가 요구하는 압력을 초과하도록 압축된 증발가스의 압력을 연료수요처(180)가 요구하는 압력까지 낮춘 후에 연료수요처(180)로 공급할 수도 있다.In addition, in order to increase the re-liquefaction efficiency and the amount of re-liquefaction in the evaporative
한편, 압축기(120) 및 제1 여분압축기(122)는 각각 다단압축기일 수 있다. 도 4에는 하나의 압축기(120 또는 122)에 의해 증발가스를 연료수요처(180)에서 요구하는 압력까지 압축하는 것으로 도시되어 있으나, 압축기(120) 및 제1 여분압축기(122)가 다단압축기인 경우, 증발가스는 복수개의 압축실린더에 의해 연료수요처(180)에서 요구하는 압력까지 여러 번 압축될 수 있다.Meanwhile, the
압축기(120) 및 제1 여분압축기(122)가 다단압축기일 경우, 압축기(120) 및 제1 여분압축기(122) 내부에는 복수개의 압축실린더가 직렬로 설치될 수 있고, 복수개의 압축실린더 하류에는 복수개의 냉각기가 각각 설치될 수 있다.When the
본 실시예의 냉각기(130)는, 압축기(120) 하류에 설치되어, 압축기(120)에 의해 압축되어 압력뿐만 아니라 온도도 올라간 증발가스를 냉각시키고, 본 실시예의 제1 여분냉각기(132)는, 제1 여분압축기(122) 하류에 설치되어, 제1 여분압축기(122)에 의해 압축되어 압력뿐만 아니라 온도도 올라간 증발가스를 냉각시킨다. 냉각기(130) 및 제1 여분냉각기(132)는 외부로부터 유입된 해수, 청수 또는 공기와의 열교환을 통해 증발가스를 냉각시킬 수 있다.The cooler 130 of the present embodiment is installed downstream of the
본 실시예의 냉매열교환기(140)는, 증발가스 열교환기(110)에 의해 냉각된 후 복귀라인(L3)을 따라 냉매열교환기(140)로 공급된 증발가스를 추가적으로 냉각시키고, 본 실시예의 냉매감압장치(160)는, 냉매열교환기(140)를 통과한 증발가스를 팽창시킨 후 다시 냉매열교환기(140)로 보낸다.The
즉, 냉매열교환기(140)는, 증발가스 열교환기(110)를 통과한 후 복귀라인(L3)을 따라 냉매열교환기(140)로 공급되는 증발가스를, 냉매감압장치(160)에 의해 팽창된 증발가스를 냉매로 열교환시켜, 추가적으로 냉각시킨다.That is, the
본 실시예의 냉매감압장치(160)는 유체의 압력을 낮추기 위한 다양한 수단일 수 있고, 냉매감압장치(160)를 통과하기 직전의 유체의 상태 및 통과한 직후의 유체의 상태는 시스템의 운용 조건에 따라 달라질 수 있다. 단, 냉매감압장치(160)가 팽창기인 경우, 냉매감압장치(160)의 물리적 손상을 방지하기 위하여, 냉매감압장치(160)를 통과하기 직전의 유체 및 통과한 직후의 유체는 기체상으로 유지되는 것이 바람직하다. 이하, 동일하다.The refrigerant
냉매감압장치(160)를 통과한 후 냉매열교환기(140)에서 열교환의 냉매로 사용되는 증발가스는, 압축기(120)에 의해 압축된 증발가스가 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스와 합류된 후, 합류된 증발가스의 일부가 재순환라인(L5)을 따라 냉매열교환기(140)로 공급되어, 냉매열교환기(140)에서 냉매감압장치(160)를 통과한 증발가스를 냉매로 열교환되어 냉각된 후 냉매감압장치(160)로 공급된 것이다.The evaporation gas used as the refrigerant for the heat exchange in the
또한, 제1 공급라인(L1)으로부터 재순환라인(L5)을 따라 냉매열교환기(140)로 공급되는 증발가스는, 냉매열교환기(140)에서 1차로 냉각되고 냉매감압장치(160)에 의해 추가적으로 냉각된 후 다시 냉매열교환기(140)로 보내져 냉매로 사용되는 것이다.The evaporated gas supplied from the first supply line L1 to the
즉, 압축기(120)에 의해 압축된 증발가스가 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스와 합류된 후 재순환라인(L5)을 따라 냉매열교환기(140)로 공급되는 흐름;과, 증발가스 열교환기(110)를 통과한 후 복귀라인(L3)을 따라 냉매열교환기(140)로 공급되는 증발가스;는 둘 다, 냉매감압장치(160)를 통과한 증발가스를 냉매로 하여, 열교환되어 냉각된다.That is, the flow of the evaporated gas compressed by the
본 실시예의 제1 감압장치(150)는, 복귀라인(L3) 상에 설치되어, 증발가스 열교환기(110) 및 냉매열교환기(140)에 의해 냉각된 증발가스를 팽창시킨다. 압축기(120)에 의해 압축된 증발가스는, 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스와 합류된 후 일부 분기하여, 복귀라인(L3)을 따라 증발가스 열교환기(110), 냉매열교환기(140) 및 제1 감압장치(150)를 통과하며 일부 또는 전부가 재액화된다.The
제1 감압장치(150)는, 증발가스를 팽창시켜 냉각시킬 수 있는 모든 수단을 포함하며, 줄-톰슨(Joule-Thomson) 밸브 등의 팽창밸브, 또는 팽창기일 수 있다.The
본 실시예의 선박은, 제1 감압장치(150) 하류의 복귀라인(L3) 상에 설치되며 제1 감압장치(150)으로부터 배출되는 기액 혼합물을 기체와 액체로 분리하는, 기액분리기(170)를 포함할 수 있다.The vessel of the present embodiment has a gas-
본 실시예의 선박이 기액분리기(170)를 포함하지 않는 경우, 제1 감압장치(150)를 통과한 액체 또는 기액혼합 상태의 증발가스는 바로 저장탱크(T)로 보내진다.When the vessel of the present embodiment does not include the gas-
본 실시예의 선박이 기액분리기(170)를 포함하는 경우, 제1 감압장치(150)를 통과한 증발가스는 기액분리기(170)로 보내져, 기체상과 액체상이 분리된다. 기액분리기(170)에 의해 분리된 액체는 복귀라인(L3)을 따라 저장탱크(T)로 복귀하고, 기액분리기(170)에 의해 분리된 기체는, 기액분리기(170)로부터 증발가스 열교환기(110) 상류의 제1 공급라인(L1)까지 연장되는 기체배출라인(L4)을 따라, 증발가스 열교환기(110)으로 공급된다.When the vessel of the present embodiment includes the gas-
본 실시예의 선박이 기액분리기(170)를 포함하는 경우, 기액분리기(170)에 의해 분리되어 저장탱크(T)로 보내지는 액체의 유량을 조절하는 제7 밸브(197); 및 기액분리기(170)에 의해 분리되어 증발가스 열교환기(110)로 보내지는 기체의 유량을 조절하는 제8 밸브(198);를 더 포함할 수 있다.A
본 실시예의 제1 내지 제8 밸브, 및 제15 밸브는(191, 192, 193, 194, 195, 196, 197, 198, 207)는, 시스템 운용 상황을 사람이 직접 판단하여 수동으로 조절될 수도 있고, 미리 설정된 값에 의해 개폐되도록 자동으로 조절될 수도 있다.(191, 192, 193, 194, 195, 196, 197, 198, 207) of the first to eighth valves and the fifteenth valve of this embodiment can be manually adjusted And may be automatically adjusted to be opened or closed by a preset value.
본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화를 위한 장치의 작용을 용이하게 설명하기 위해 증발가스의 주요 흐름을 정의한다. 저장탱크(T)에서 발생하는 증발가스와 기액분리기(170)에서 배출되는 기체가 증발가스 열교환기(110)으로 공급되는 흐름을 제1 흐름(100), 증발가스 열교환기(110)에서 압축기(120) 및 제1 여분압축기(122)로 공급된 후에 압축기(120) 및 제1 여분압축기(122)로부터 배출되어 연료수요처(180)로 공급되는 흐름을 제2 흐름(102), 압축기(120) 및 제1 여분압축기(122) 하류에서 제2 흐름(102)으로부터 분기하여 냉매열교환기(140)로 공급되는 흐름을 제3 흐름(104), 압축기(120) 및 제1 여분압축기(122) 하류에서 제2 흐름(102)으로부터 분기하여 증발가스 열교환기(110)으로 공급되는 흐름을 제4 흐름(106), 증발가스 열교환기(110)으로부터 냉매열교환기(140)로 공급되는 흐름을 제5 흐름(108)으로 정의한다. 제1 흐름(100)은 증발가스 열교환기(110)을 통과하면서 제2 흐름(102)이 되고, 제4 흐름(106)은 증발가스 열교환기(110)을 통과하면서 제5 흐름(108)이 된다.The main flow of the evaporating gas is defined to facilitate the operation of the apparatus for evaporating gas re-liquefaction according to an embodiment of the present invention. The flow of the evaporated gas generated in the storage tank T and the gas discharged from the gas-
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화를 위한 장치의 작용을 설명한다. 본 실시예는 특히, 저장탱크에 저장된 액화가스가 액화천연가스이고, 연료수요처가 X-DF인 경우에 적합하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제4 실시예의 경우도 동일하다.Hereinafter, the operation of the apparatus for evaporating gas re-liquefaction according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is particularly suitable for the case where the liquefied gas stored in the storage tank is liquefied natural gas and the demand for fuel is X-DF, but is not limited thereto. The same is true for the fourth embodiment.
액체 상태의 액화가스를 저장하는 저장탱크(T)에서 생성되는 기체상태의 증발가스는 증발가스 열교환기(110)로 공급된다. 이때, 저장탱크(T)에서 생성되는 기체 상태의 증발가스는, 시스템 작동 후 일정 시간이 경과한 후 기액분리기(170)에서 배출되는 기체 상태의 증발가스와 만나 제1 흐름(100)을 형성하게 된다. 궁극적으로 증발가스 열교환기(110)로 공급되는 증발가스는 제1 흐름(100)이다.The gaseous vaporized gas produced in the storage tank T for storing the liquefied gas in the liquid state is supplied to the vaporized
증발가스 열교환기(110)는 제1 흐름(100)이 가지고 있는 냉열을 회수하여 다른 증발가스를 냉각시키는 역할을 한다. 즉, 증발가스 열교환기(110)는, 제1 흐름(100)이 갖고 있는 냉열을 회수하여, 제2 흐름(102) 중 증발가스 열교환기(110)으로 다시 공급되는 흐름, 즉, 제4 흐름(106)에 회수한 냉열을 전달한다.The evaporation
따라서, 증발가스 열교환기(110)에서는 제1 흐름(100)과 제4 흐름(106) 간의 열교환이 일어나게 되어, 제1 흐름(100)은 가열되고 제4 흐름(106)은 냉각된다. 가열된 제1 흐름(100)은 제2 흐름(102)이 되고, 냉각된 제4 흐름(106)은 제5 흐름(108)이 된다.Thus, in the evaporative
증발가스 열교환기(110)에서 배출되는 제2 흐름(102)은, 압축기(120) 또는 제1 여분압축기(122)로 공급되어, 압축기(120) 또는 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된다.The
압축기(120)에 의해 압축된 증발가스와 제1 여분압축기(122)에서 압축된 증발가스가 합류된 제2 흐름(102)은, 일부는 제3 흐름(104)으로서 냉매열교환기(140)에 냉매로 공급되고, 다른 일부는 제4 흐름(106)으로서 증발가스 열교환기(110)에 공급되어 냉각되고, 나머지 일부는 연료수요처(180)에 공급된다.The
냉매열교환기(140)로 공급되는 제3 흐름(104)은, 냉매열교환기(140)로부터 배출되고 냉매감압장치(160)에서 팽창된 후 다시 냉매열교환기(140)로 공급된다. 이 때, 1차로 냉매열교환기(140)로 공급된 제3 흐름(104)은, 냉매감압장치(160)에서 팽창된 후, 다시 냉매열교환기(140)로 공급되는 제3 흐름(104)과 열교환되어 냉각된다. 냉매감압장치(160) 및 냉매열교환기(140)를 통과한 제3 흐름(104)은, 증발가스 열교환기(110)로부터 배출되는 제2 흐름(102)과 합류하여, 압축기(120) 또는 제1 여분압축기(122)로 공급된다.The
증발가스 열교환기(110)에서 제1 흐름(100)과 열교환하여 냉각된 제4 흐름(106)은, 제5 흐름(108)이 되어 냉매열교환기(140)로 공급된다. 냉매열교환기(140)로 공급된 제5 흐름(108)은, 냉매감압장치(160)를 통과한 제3 흐름(104)과 열교환되어 냉각된 후, 제1 감압장치(150)을 통과하며 팽창된다. 제1 감압장치(150)을 통과한 제5 흐름(108)은 기체와 액체가 혼합된, 기액 혼합물 상태가 된다.The
기액 혼합물 상태의 제5 흐름(108)은, 바로 저장탱크(T)로 보내지거나, 기액분리기(170)를 통과하면서 기체와 액체로 분리된다. 기액분리기(170)에 의해 분리된 액체는 저장탱크(T)로 공급되며, 기액분리기(170)에 의해 분리된 기체는 다시 증발가스 열교환기(110)으로 공급되어 상기 과정들을 반복하게 된다.The
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 선박의 증발가스 처리 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.5 is a schematic view showing a system for processing an evaporative gas of a ship according to a fourth embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 제4 실시예의 선박은, 도 4에 도시된 제3 실시예의 선박에 비해, 제2 여분압축기(124), 제2 여분냉각기(134), 제3 공급라인(L6), 제1 추가라인(L7), 제2 추가라인(L8), 제9 밸브 내지 제14 밸브(201, 202, 203, 204, 205, 206)를 더 포함하고, 유체가 흐르는 일부 라인을 수정하였다는 점에서 차이점이 존재하며, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다. 전술한 제3 실시예의 선박과 동일한 부재에 대하여는 자세한 설명은 생략한다.The ship according to the fourth embodiment shown in Fig. 5 is different from the ship according to the third embodiment shown in Fig. 4 in that the second
도 5를 참조하면, 본 실시예의 선박은, 제3 실시예와 마찬가지로, 증발가스 열교환기(110), 제1 밸브(191), 압축기(120), 냉각기(130), 제2 밸브(192), 제3 밸브(193), 제1 여분압축기(122), 제1 여분냉각기(132), 제4 밸브(194), 냉매열교환기(140), 냉매감압장치(160), 및 제1 감압장치(150)를 포함한다.5, the vessel of the present embodiment includes an evaporation
단, 본 실시예의 선박은, 제3 실시예와는 달리, 재순환라인(L5) 상에 설치되는 제9 밸브(201); 제2 공급라인(L2)으로부터 분기되어 재순환라인(L5)과 연결되는 제3 공급라인(L6); 제3 공급라인(L6) 상에 설치되어, 저장탱크(T)로부터 배출되는 증발가스를 압축시키는 제2 여분압축기(124); 제3 공급라인(L6)의 제2 여분압축기(124) 하류에 설치되어, 제2 여분압축기(124)에 의해 압축된 증발가스의 온도를 낮추는 제2 여분냉각기(134); 제2 여분압축기(124) 상류의 제3 공급라인(L6) 상에 설치되는 제10 밸브(202); 제2 공급라인(L2)과 제3 공급라인(L6) 사이의 재순환라인(L5) 상에 설치되는 제12 밸브(204); 재순환라인(L5)과 제3 공급라인(L6) 사이를 연결하는 제1 추가라인(L7); 제1 추가라인(L7)과 제2 공급라인(L2) 사이를 연결하는 제2 추가라인(L8); 제1 추가라인(L7) 상에 설치되는 제13 밸브(205); 및 제2 추가라인(L8) 상에 설치되는 제14 밸브(206);를 더 포함한다. However, unlike the third embodiment, the ship of the present embodiment includes a
또한, 본 실시예의 선박은, 제3 실시예에서는 제6 밸브를 선택적으로 포함하였던 것과 달리, 제1 공급라인(L1)과 제2 공급라인(L2) 사이의 재순환라인(L5) 상에 설치되는 제6 밸브(196);를 필수적으로 포함한다.The vessel of the present embodiment is installed on the recirculation line L5 between the first supply line L1 and the second supply line L2 unlike the third embodiment which selectively includes the sixth valve And a sixth valve (196).
뿐만 아니라, 본 실시예의 선박은, 제3 실시예와는 달리, 제1 여분압축기(122) 하류 쪽 제2 공급라인(L2)이 제1 공급라인(L1)이 아닌 재순환라인(L5)과 연결된다. 즉, 본 실시예의 재순환라인(L5)은, 제1 공급라인(L1)으로부터 분기하여, 제2 공급라인(L2)의 하류 쪽 단부, 제3 공급라인(L6)의 하류 쪽 단부와 순차적으로 연결된 후 냉매열교환기(140) 쪽으로 연장된다.In addition, the ship of the present embodiment is different from the third embodiment in that the second supply line L2 on the downstream side of the first
본 실시예의 저장탱크(T)는, 제3 실시예와 마찬가지로, 내부에 액화천연가스, 액화에탄가스 등의 액화가스를 저장하며, 내부 압력이 일정 압력 이상이 되면 증발가스를 외부로 배출시킨다. 저장탱크(T)로부터 배출되는 증발가스는 증발가스 열교환기(110)로 보내진다.The storage tank T of this embodiment stores therein liquefied natural gas such as liquefied natural gas or liquefied ethane gas, and discharges the evaporated gas to the outside when the internal pressure becomes equal to or higher than a predetermined pressure, as in the third embodiment. The evaporation gas discharged from the storage tank (T) is sent to the evaporation gas heat exchanger (110).
본 실시예의 증발가스 열교환기(110)는, 제3 실시예와 마찬가지로, 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스를 냉매로 사용하여, 복귀라인(L3)을 따라 증발가스 열교환기(110)로 보내진 증발가스를 냉각시킨다. 즉, 증발가스 열교환기(110)는, 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스의 냉열을 회수하여, 회수한 냉열을 복귀라인(L3)을 따라 증발가스 열교환기(110)로 보내진 증발가스에 공급한다. 복귀라인(L3) 상에는 증발가스의 유량 및 개폐를 조절하는 제5 밸브(195)가 설치될 수 있다.The evaporation
본 실시예의 압축기(120)는, 제3 실시예와 마찬가지로, 제1 공급라인(L1) 상에 설치되어 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스를 압축시키고, 본 실시예의 제1 여분압축기(122)는, 제3 실시예와 마찬가지로, 제2 공급라인(L2) 상에 압축기(120)와 병렬로 설치되어 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스를 압축시킨다.The
본 실시예의 제2 여분압축기(124)는, 제3 공급라인(L6) 상에 압축기(120) 및 제1 여분압축기(122)와 병렬로 설치되어, 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스를 압축시킨다. 압축기(120), 제1 여분압축기(122), 및 제2 여분압축기(124)는, 동일한 성능의 압축기일 수 있고, 각각 다단압축기일 수 있다.The second
본 실시예의 선박은, 제1 여분압축기(122)뿐만 아니라 제2 여분압축기(124)도 포함하므로, 용량이 작은 압축기를 사용할 수 있어 경제적이다. 압축기(120), 제1 여분압축기(122), 및 제2 여분압축기(124)는, 어느 하나가 고장났을 때 다른 하나가 고장난 압축기(또는 여분압축기)의 역할을 해야하므로, 동일한 용량을 가지는 경우가 일반적인데, 예를 들어 압축기가 증발가스를 처리하기 위하여 총 150의 용량이 필요하다고 하였을 때, 각 75의 용량을 가지는 압축기와 한 대의 여분압축기를 설치하는 것보다, 각 50의 용량을 가지는 압축기와 두 대의 여분압축기를 설치하는 것이 비용이 훨씬 적게 들어간다. 즉, 본 실시예의 선박은, 여분압축기를 하나 더 포함하여, 더 적은 비용으로 동일하거나 더 많은 유량의 증발가스를 처리할 수 있다.Since the ship of this embodiment includes not only the first
또한, 본 실시예의 선박은, 제1 여분압축기(122)뿐만 아니라 제2 여분압축기(124)도 포함하므로, 선박의 운항 속도에 맞추어 더욱 세밀하고 유연한 시스템의 운용이 가능하다.In addition, since the ship of the present embodiment includes not only the first
저장탱크(T) 내의 액화가스의 양이 많으면 증발가스의 발생량이 증가하고, 선박의 운항 속도가 느리면 연료수요처(180)에서의 증발가스 사용량이 감소하므로, 재액화시켜야 할 증발가스의 양은, 저장탱크(T) 내의 액화가스의 양이 많고, 선박의 운항 속도가 느릴수록 증가하고, 저장탱크(T) 내의 액화가스의 양이 적고, 선박의 운항 속도가 빠를수록 감소한다.If the amount of the liquefied gas in the storage tank T is large, the amount of evaporated gas is increased. If the ship is operated at a low speed, the amount of evaporated gas in the
저장탱크(T) 내의 액화가스의 양은, 유동적이기는 하나, 액화가스 운반선을 예로 들면, 생산처에서 액화가스를 싣고 수요처로 향할 때에 많고, 수요처에서 액화가스를 하역한 후 다시 생산처로 향할 때에 적어진다. 이러한 저장탱크(T) 내부의 액화가스의 양을 함께 고려하여, 일례로 선박이 고속(대략 18 내지 19 knots)으로 운항할 때에는, 세 대의 압축기(120, 122, 124) 중 한 대만 사용하고, 선박이 저속(대략 13 내지 14 knots)으로 운항할 때에는, 두 대를 사용하고, 선박이 정박했을 때에는, 세 대를 모두 사용하는 방식으로 시스템을 운용할 수 있다.Although the amount of liquefied gas in the storage tank T is variable, when the liquefied gas carrier is taken as an example, the amount of liquefied gas in the storage tank T is large when the liquefied gas is transported from the place of production to the customer, Considering the amount of liquefied gas in the storage tank T together, for example, when operating a ship at a high speed (approximately 18 to 19 knots), only one of the three
압축기 외에 여분압축기를 한 대만 설치한 경우에는, 압축기 또는 여분압축기가 고장나면, 재액화 효율을 높이는 것을 포기하고 고장나지 않은 압축기(또는 여분압축기) 한 대만을 이용하여 증발가스를 처리할 수 있다는 점에서 리던던시의 개념을 만족시킬 수는 있지만, 선박이 운항하는 거의 대부분의 시간 동안 압축기와 여분압축기가 모두 구동되게 되므로 리던던시의 개념이 약해질 수밖에 없다.If only one extra compressor is installed in addition to the compressor, if the compressor or the redundant compressor fails, the evaporative gas can be treated by using only one compressor (or an extra compressor) that fails to give rise to the improvement in the re-liquefaction efficiency The concept of redundancy can be satisfied. However, since the compressor and the redundant compressor are both operated for almost the most of the time the ship is operating, the concept of redundancy can not but be weakened.
그런데, 선박이 고속으로 운항하는 시간은, 선박이 저속으로 운항하거나 정박하는 시간에 비하여 짧은 경우가 대부분이므로, 본 실시예에 의하면, 선박에 설치된 모든 압축기가 전부 구동되는 시간을 최소화시켜, 리던던시의 개념을 충분히 확보할 수 있다.However, since the time required for the ship to travel at a high speed is short compared to the time when the ship is operated at low speed or anchored, according to the present embodiment, the time required for all of the compressors installed in the ship is minimized, The concept can be sufficiently secured.
한편, 본 실시예의 압축기(120), 제1 여분압축기(122), 및 제2 여분압축기(124)는, 연료수요처(180)가 요구하는 압력으로 증발가스를 압축시킬 수 있다. 또한, 연료수요처(180)가 여러 종류의 엔진을 포함하는 경우에는, 더 높은 압력을 요구하는 엔진(이하, '고압 엔진'이라고 함.)의 요구 압력에 맞추어 증발가스를 압축한 후 일부는 고압 엔진으로 공급하고, 다른 일부는 더 낮은 압력을 요구하는 엔진(이하, '저압 엔진'이라고 함.) 상류에 설치된 감압장치에 의해 감압시킨 후 저압 엔진으로 공급할 수 있다. 그 밖에도, 증발가스 열교환기(110) 및 냉매열교환기(140)에서의 재액화 효율 및 재액화량을 높이기 위하여, 연료수요처(180)가 요구하는 압력 이상의 고압으로 압축시키고, 연료수요처(180) 상류에는 감압장치를 설치하여, 고압으로 압축된 증발가스의 압력을 연료수요처(180)가 요구하는 압력까지 낮춘 후에 연료수요처(180)로 공급할 수도 있다.On the other hand, the
본 실시예의 선박은, 제1 여분압축기(122) 및 제2 여분압축기(124)에 의해 압축된 증발가스를 냉매열교환기(140)에서 증발가스를 추가적으로 냉각시키는 냉매로 사용할 수 있으므로, 재액화 효율 및 재액화량을 높일 수 있다.The ship of the present embodiment can use the evaporated gas compressed by the first
본 실시예의 냉각기(130)는, 제3 실시예와 마찬가지로, 압축기(120) 하류에 설치되어, 압축기(120)를 통과하며 압력뿐만 아니라 온도도 올라간 증발가스를 냉각시키며, 본 실시예의 제1 여분냉각기(132)는, 제3 실시예와 마찬가지로, 제1 여분압축기(122) 하류에 설치되어, 제1 여분압축기(122)를 통과하며 압력뿐만 아니라 온도도 올라간 증발가스를 냉각시킨다. 본 실시예의 제2 여분냉각기(134)는, 제2 여분압축기(124) 하류에 설치되어, 제2 여분압축기(124)를 통과하며 압력뿐만 아니라 온도도 올라간 증발가스를 냉각시킨다.As in the third embodiment, the cooler 130 of this embodiment is installed downstream of the
본 실시예의 연료수요처(180)는 제3 실시예와 마찬가지로, ME-GI엔진, X-DF엔진, DFDE, 및 가스터빈엔진 중 어느 하나일수 있고, 압축기(120), 제1 여분압축기(122), 및 제2 여분압축기(124)는 각각, 연료수요처(180)가 ME-GI엔진인 경우 증발가스를 대략 150bar 내지 400bar의 압력으로 압축시킬 수 있고, 연료수요처(180)가 DFDE인 경우 증발가스를 대략 6.5bar의 압력으로 압축시킬 수 있으며, 연료수요처(180)가 X-DF 엔진인 경우 증발가스를 대략 16bar의 압력으로 압축시킬 수 있다. 연료수요처(180) 상류에는, 연료수요처(180)로 공급되는 증발가스의 유량 및 개폐를 조절할 수 있는 제15 밸브(207)가 설치될 수 있다.The
본 실시예의 제3 공급라인(L6)의 일측은, 제3 밸브(193) 상류의 제2 공급라인(L2)에 연결되고, 타측은, 제12 밸브(204) 상류의 재순환라인(L5)에 연결된다.One side of the third supply line L6 of this embodiment is connected to the second supply line L2 upstream of the
본 실시예의 제1 추가라인(L7)의 일측은, 냉매감압장치(160)에 의해 팽창된 후 냉매열교환기(140)를 통과한 증발가스를 제1 공급라인(L1)으로 보내는, 재순환라인(L5)에 연결되고, 타측은, 제10 밸브(202)와 제2 여분압축기(124) 사이의 제3 공급라인(L6)에 연결된다.One side of the first additional line L7 of the present embodiment is a recirculation line L1 which is expanded by the
본 실시예의 제2 추가라인(L8)의 일측은, 제13 밸브(205) 상류의 제1 추가라인(L7)에 연결되고, 타측은, 제3 밸브(193)와 제1 여분압축기(122) 사이의 제2 공급라인(L2)에 연결된다.One side of the second additional line L8 of the present embodiment is connected to the first additional line L7 upstream of the
본 실시예의 제9 밸브(201)는, 재순환라인(L5)이 압축기(120) 및 여분압축기(122, 124) 상류의 제1 공급라인(L1)과 만나는 지점과, 재순환라인(L5)이 제1 추가라인(L7)과 만나는 지점 사이의, 재순환라인(L5) 상에 설치되어, 증발가스의 유량 및 개폐를 조절한다.The
본 실시예의 냉매열교환기(140)는, 제3 실시예와 마찬가지로, 복귀라인(L3)을 따라 증발가스 열교환기(110)로 공급되어, 증발가스 열교환기(110)에 의해 냉각된 증발가스를 추가적으로 냉각시킨다.The
본 실시예에 의하면, 제3 실시예와 마찬가지로, 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스가 증발가스 열교환기(110)뿐만 아니라 냉매열교환기(140)에서도 추가적으로 냉각되어, 더 온도가 낮은 상태로 제1 감압장치(150)로 공급될 수 있으므로, 재액화 효율 및 재액화량이 높아지게 된다.According to this embodiment, as in the third embodiment, the evaporated gas discharged from the storage tank T is further cooled not only in the evaporative
본 실시예의 냉매감압장치(160)는, 제3 실시예와 마찬가지로, 냉매열교환기(140)를 통과한 증발가스를 팽창시킨 후 다시 냉매열교환기(140)로 보낸다.As in the third embodiment, the refrigerant
본 실시예의 제1 감압장치(150)는, 제3 실시예와 마찬가지로, 복귀라인(L3) 상에 설치되어, 증발가스 열교환기(110) 및 냉매열교환기(140)에 의해 냉각된 증발가스를 팽창시킨다. 본 실시예의 제1 감압장치(150)는, 증발가스를 팽창시켜 냉각시킬 수 있는 모든 수단을 포함하며, 줄-톰슨(Joule-Thomson) 밸브 등의 팽창밸브, 또는 팽창기일 수 있다.The
본 실시예의 선박은, 제3 실시예와 마찬가지로, 제1 감압장치(150) 하류의 복귀라인(L3) 상에 설치되며 제1 감압장치(150)으로부터 배출되는 기액 혼합물을 기체와 액체로 분리하는, 기액분리기(170)를 포함할 수 있다.The vessel of this embodiment is provided on the return line L3 downstream of the
제3 실시예와 마찬가지로, 본 실시예의 선박이 기액분리기(170)를 포함하지 않는 경우에는 제1 감압장치(150)를 통과한 액체 또는 기액혼합 상태의 증발가스는 바로 저장탱크(T)로 보내지고, 본 실시예의 선박이 기액분리기(170)를 포함하는 경우에는 제1 감압장치(150)를 통과한 증발가스는 기액분리기(170)로 보내져, 기체상과 액체상이 분리된다. 기액분리기(170)에 의해 분리된 액체는 복귀라인(L3)을 따라 저장탱크(T)로 복귀하고, 기액분리기(170)에 의해 분리된 기체는, 기액분리기(170)로부터 증발가스 열교환기(110) 상류의 제1 공급라인(L1)까지 연장되는 기체배출라인(L4)을 따라, 증발가스 열교환기(110)으로 공급된다.When the vessel of the present embodiment does not include the gas-
본 실시예의 선박이 기액분리기(170)를 포함하는 경우, 제3 실시예와 마찬가지로, 기액분리기(170)에 의해 분리되어 저장탱크(T)로 보내지는 액체의 유량을 조절하는 제7 밸브(197); 및 기액분리기(170)에 의해 분리되어 증발가스 열교환기(110)로 보내지는 기체의 유량을 조절하는 제8 밸브(198);를 더 포함할 수 있다.The seventh valve 197 (hereinafter, referred to as " 197 ") for regulating the flow rate of the liquid separated by the gas-
본 실시예의 제1 내지 제15 밸브(191, 192, 193, 194, 195, 196, 197, 198, 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207)는, 시스템 운용 상황을 사람이 직접 판단하여 수동으로 조절될 수도 있고, 미리 설정된 값에 의해 개폐되도록 자동으로 조절될 수도 있다.The first to
본 실시예의 선박은, 제3 실시예와는 달리, 제1 추가라인(L7), 제2 추가라인(L8), 제6 밸브(196), 제9 밸브(201), 제12 밸브(204), 제13 밸브(205), 및 제14 밸브(206)를 더 포함하고, 제2 공급라인(L2)과 제3 공급라인(L6)이 직접 재순환라인(L5)과 연결되도록 구성하여, 밸브의 개폐 조절을 통해 냉매 사이클을 제1 실시예 및 제2 실시예와 같이 폐루프로 운용할 수도 있고, 제3 실시예와 같이 개루프로 운용할 수 있도록 하였다. 이하, 밸브 조절을 통해, 냉매 사이클을 폐루프로 운용하는 방법 및 개루프로 운용하는 방법을 설명한다.The ship of the present embodiment is different from the third embodiment in that the first additional line L7, the second additional line L8, the
본 실시예의 선박의 냉매 사이클을 폐루프로 운용하면서, 제2 여분압축기(124)에 의해 압축된 증발가스를 냉매열교환기(140)에서 냉매로 사용하고, 압축기(120)에 의해 압축된 증발가스 및 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스를 연료수요처(180)로 보내거나 재액화시키기 위해서(이하, '제1 폐루프'라고 한다.), 일단, 제1 밸브(191), 제2 밸브(192), 제3 밸브(193), 제4 밸브(194), 제6 밸브(196), 제10 밸브(202), 제11 밸브(203), 제13 밸브(205), 및 제15 밸브(207)는 열고, 제9 밸브(201), 제12 밸브(204), 및 제14 밸브(206)는 닫은 상태에서 시스템을 구동시킨다.The evaporation gas compressed by the second
저장탱크(T)로부터 배출된 후 제2 여분압축기(124)에 의해 압축된 증발가스가 재순환라인(L5)으로 공급되면, 제10 밸브(202)를 닫아, 증발가스가 제2 여분압축기(124), 제2 여분냉각기(134), 제11 밸브(203), 냉매열교환기(140), 냉매감압장치(160), 다시 냉매열교환기(140), 및 제13 밸브(205)를 순환하는, 폐루프의 냉매 사이클을 형성시킨다.When the evaporated gas compressed by the second
냉매 사이클을 폐루프로 구성하는 경우에는, 질소가스를 폐루프를 순환하는 냉매로 사용할 수도 있다. 이 경우, 본 실시예의 선박은, 질소가스를 폐루프의 냉매 사이클 내로 도입시키는 배관을 더 포함할 수 있다.When the refrigerant cycle is constituted by a closed loop, nitrogen gas may be used as the refrigerant circulating in the closed loop. In this case, the ship of the present embodiment may further include a pipe for introducing the nitrogen gas into the refrigerant cycle of the closed loop.
냉매 사이클이 제1 폐루프로 운용되는 경우, 폐루프를 순환하는 증발가스만이 냉매열교환기(140)에서의 냉매로 사용되며, 압축기(120)를 통과한 증발가스 또는 제1 여분압축기(122)를 통과한 증발가스는 냉매 사이클로 도입되지 못하고 연료수요처(180)로 공급되거나, 복귀라인(L3)을 따라 재액화 과정을 거치게 된다. 따라서, 재액화량이나, 연료수요처(180)에서 요구하는 증발가스량에 무관하게 일정한 유량의 증발가스가 냉매열교환기(140)의 냉매로 순환된다.When the refrigerant cycle is operated as the first closed loop, only the evaporated gas circulating in the closed loop is used as the refrigerant in the
냉매 사이클을 제1 폐루프로 운용하는 것은, 연료수요처(180)에서의 요구량이 많고 재액화시킬 증발가스의 양이 적은 경우에 적합하다.The operation of the refrigerant cycle as the first closed loop is suitable when the amount demanded by the
본 실시예의 선박의 냉매 사이클이 제1 폐루프로 운용되는 경우의 증발가스의 흐름을 설명하면 다음과 같다.The flow of the evaporative gas in the case where the refrigerant cycle of the ship of this embodiment is operated as the first closed loop will be described as follows.
저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스는 증발가스 열교환기(110)를 통과한 후 두 흐름으로 분기하여, 한 흐름은 제1 공급라인(L1)을 따라 압축기(120)에 의해 압축된 후 냉각기(130)에 의해 냉각되고, 다른 흐름은 제2 공급라인(L2)을 따라 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 후 제1 여분냉각기(132)에 의해 냉각된다.The evaporated gas discharged from the storage tank T is diverted into two flows after passing through the evaporative
제1 공급라인(L1)을 따라 압축기(120) 및 냉각기(130)를 통과한 증발가스와, 제2 공급라인(L2)을 따라 제1 여분압축기(122) 및 제2 여분냉각기(134)를 통과한 증발가스는, 재순환라인(L5)에서 합류되어 일부는 연료수요처(180)로 보내지고, 나머지 일부는 복귀라인(L3)을 따라 증발가스 열교환기(110)로 보내진다. 복귀라인(L3)을 따라 증발가스 열교환기(110)로 보내진 증발가스는, 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스와 열교환되어 냉각된 후, 냉매열교환기(140)에서 열교환되어 추가적으로 냉각된다.The evaporation gas that has passed through the
증발가스 열교환기(110) 및 냉매열교환기(140)에 의해 냉각된 증발가스는 제1 감압장치(150)에 의해 팽창되어 일부 또는 전부가 재액화된다. 본 실시예의 선박이 기액분리기(170)를 포함하지 않는 경우에는, 일부 또는 전부 재액화된 증발가스는 바로 저장탱크(T)로 보내지고, 본 실시예의 선박이 기액분리기(170)를 포함하는 경우에는, 일부 또는 전부 재액화된 증발가스는 기액분리기(170)로 보내진다. 기액분리기(170)에 의해 분리된 기체는, 저장탱크(T)로부터 배출되는 증발가스와 합류되어 증발가스 열교환기(110)로 보내지고, 기액분리기(170)에 의해 분리된 액체는 저장탱크(T)로 보내진다.The evaporated gas cooled by the evaporative gas heat exchanger (110) and the refrigerant heat exchanger (140) is expanded by the first decompressor (150) to partially or totally re-liquefy. In the case where the ship of this embodiment does not include the gas-
한편, 냉매 사이클을 순환하는 증발가스는, 제2 여분압축기(124)에 의해 압축되고 제2 여분냉각기(134)에 의해 냉각된 후 재순환라인(L5)을 따라 냉매열교환기(140)로 보내진다. 제2 여분압축기(124) 및 제2 여분냉각기(134)를 통과한 후 냉매열교환기(140)로 보내진 증발가스는, 냉매열교환기(140)에서 1차로 열교환되어 냉각된 후 냉매감압장치(160)로 보내져 2차로 팽창되어 냉각된다. 냉매감압장치(160)를 통과한 증발가스는 다시 냉매열교환기(140)로 보내져, 증발가스 열교환기(110)를 통과한 후 복귀라인(L3)을 따라 냉매열교환기(140)로 공급된 증발가스; 및 제2 여분압축기(124)에 의해 압축된 후 재순환라인(L5)을 따라 냉매열교환기(140)로 공급된 증발가스;를 냉각시키는 냉매로 사용된다. 냉매감압장치(160)를 통과한 후 냉매열교환기(140)에서 냉매로 사용된 증발가스는, 다시 제2 여분압축기(124)로 보내져 상술한 일련의 과정을 반복한다.Meanwhile, the evaporated gas circulating the refrigerant cycle is compressed by the second
본 실시예의 선박의 냉매 사이클이 제1 폐루프로 운용되는 도중, 압축기(120) 또는 냉각기(130)가 고장나게 되면, 제1 밸브(191), 제2 밸브(192) 및 제13 밸브(205)는 닫고, 제10 밸브(202) 및 제12 밸브(204)는 열어, 저장탱크(T)로부터 배출된 후 증발가스 열교환기(110)를 통과한 증발가스 중, 제1 여분압축기(122) 및 제1 여분냉각기(132)를 통과한 증발가스와, 제2 여분압축기(124) 및 제2 여분냉각기(134)를 통과한 증발가스가 합류되어, 연료수요처(180)로 공급되도록 할 수 있다. 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스 및 제2 여분압축기(124)에 의해 압축된 증발가스를, 냉매열교환기(140)의 냉매로 사용할 필요가 있는 경우에는, 제9 밸브(201) 또는 제13 밸브(205)를 열고 시스템을 운용할 수도 있다.The
본 실시예의 선박의 냉매 사이클을 폐루프로 운용하면서, 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스를 냉매열교환기(140)에서 냉매로 사용하고, 압축기(120)에 의해 압축된 증발가스만을 연료수요처(180)로 보내거나 재액화시키고, 제2 여분압축기(124)는 구동시키지 않기 위해서(이하, '제2 폐루프'라고 한다.), 일단, 제1 밸브(191), 제2 밸브(192), 제3 밸브(193), 제4 밸브(194), 제12 밸브(204), 제14 밸브(206), 및 제15 밸브(207)는 열고, 제6 밸브(196), 제9 밸브(201), 제10 밸브(202), 제11 밸브(203), 및 제13 밸브(205)는 닫은 상태에서 시스템을 구동시킨다.The evaporation gas compressed by the first
저장탱크(T)로부터 배출된 후 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스가 재순환라인(L5)으로 공급되면, 제3 밸브(193)를 닫아, 증발가스가 제1 여분압축기(122), 제1 여분냉각기(132), 제4 밸브(194), 제12 밸브(204), 냉매열교환기(140), 냉매감압장치(160), 다시 냉매열교환기(140), 및 제14 밸브(206)를 순환하는, 폐루프의 냉매 사이클을 형성시킨다. When the evaporated gas compressed by the first
냉매 사이클이 제2 폐루프로 운용되는 경우에도, 제1 폐루프로 운용되는 경우와 마찬가지로, 질소가스를 폐루프를 순환하는 냉매로 사용할 수도 있다.Even when the refrigerant cycle is operated as the second closed loop, nitrogen gas may be used as the refrigerant circulating in the closed loop, as in the case of operating as the first closed loop.
또한, 냉매 사이클이 제2 폐루프로 운용되는 경우에도, 제1 폐루프로 운용되는 경우와 마찬가지로, 폐루프를 순환하는 증발가스만이 냉매열교환기(140)에서의 냉매로 사용되며, 압축기(120)를 통과한 증발가스는 냉매 사이클로 도입되지 못하고 연료수요처(180)로 공급되거나, 복귀라인(L3)을 따라 재액화 과정을 거치게 된다. 따라서, 재액화량이나, 연료수요처(180)에서 요구하는 증발가스량에 무관하게 일정한 유량의 증발가스가 냉매열교환기(140)의 냉매로 순환된다.Further, even when the refrigerant cycle is operated as the second closed loop, only the evaporated gas circulating in the closed loop is used as the refrigerant in the
냉매 사이클을 제2 폐루프로 운용하는 것은, 연료수요처(180)에서의 요구량도 다소 적고, 재액화시킬 증발가스의 양도 비교적 많지 않은 경우에 적합하다.The operation of the refrigerant cycle as the second closed loop is suitable when the amount demanded in the
본 실시예의 선박의 냉매 사이클이 제2 폐루프로 운용되는 경우의 증발가스의 흐름을 설명하면 다음과 같다.The flow of the evaporative gas in the case where the refrigerant cycle of the ship of this embodiment is operated as the second closed loop will be described as follows.
저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스는 증발가스 열교환기(110)를 통과한 후 압축기(120)에 의해 압축되고 냉각기(130)에 의해 냉각되어, 일부는 연료수요처(180)로 보내지고, 나머지 일부는 복귀라인(L3)을 따라 증발가스 열교환기(110)로 보내진다. 복귀라인(L3)을 따라 증발가스 열교환기(110)로 보내진 증발가스는, 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스와 열교환되어 냉각된 후, 냉매열교환기(140)에서 열교환되어 추가적으로 냉각된다.The evaporated gas discharged from the storage tank T is compressed by the
증발가스 열교환기(110) 및 냉매열교환기(140)에 의해 냉각된 증발가스는 제1 감압장치(150)에 의해 팽창되어 일부 또는 전부가 재액화된다. 본 실시예의 선박이 기액분리기(170)를 포함하지 않는 경우에는, 일부 또는 전부 재액화된 증발가스는 바로 저장탱크(T)로 보내지고, 본 실시예의 선박이 기액분리기(170)를 포함하는 경우에는, 일부 또는 전부 재액화된 증발가스는 기액분리기(170)로 보내진다. 기액분리기(170)에 의해 분리된 기체는, 저장탱크(T)로부터 배출되는 증발가스와 합류되어 증발가스 열교환기(110)로 보내지고, 기액분리기(170)에 의해 분리된 액체는 저장탱크(T)로 보내진다.The evaporated gas cooled by the evaporative gas heat exchanger (110) and the refrigerant heat exchanger (140) is expanded by the first decompressor (150) to partially or totally re-liquefy. In the case where the ship of this embodiment does not include the gas-
한편, 냉매 사이클을 순환하는 증발가스는, 제1 여분압축기(122)에 의해 압축되고 제1 여분냉각기(132)에 의해 냉각된 후, 제12 밸브(204)를 지나 냉매열교환기(140)로 보내진다. 제1 여분압축기(122) 및 제1 여분냉각기(132)를 통과한 후 냉매열교환기(140)로 보내진 증발가스는, 냉매열교환기(140)에서 1차로 열교환되어 냉각된 후 냉매감압장치(160)로 보내져 2차로 팽창되어 냉각된다. 냉매감압장치(160)를 통과한 증발가스는 다시 냉매열교환기(140)로 보내져, 증발가스 열교환기(110)를 통과한 후 복귀라인(L3)을 따라 냉매열교환기(140)로 공급된 증발가스; 및 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 후 재순환라인(L5)을 따라 냉매열교환기(140)로 공급된 증발가스;를 냉각시키는 냉매로 사용된다. 냉매감압장치(160)를 통과한 후 냉매열교환기(140)에서 냉매로 사용된 증발가스는, 제14 밸브(206)를 지나 다시 제1 여분압축기(122)로 보내져 상술한 일련의 과정을 반복한다.On the other hand, the evaporated gas circulating in the refrigerant cycle is compressed by the first
본 실시예의 선박의 냉매 사이클이 제2 폐루프로 운용되는 도중, 압축기(120) 또는 냉각기(130)가 고장나게 되면, 제1 밸브(191), 제2 밸브(192) 및 제14 밸브(206)는 닫고, 제3 밸브(193) 및 제6 밸브(196)는 열어, 저장탱크(T)로부터 배출된 후 증발가스 열교환기(110)를 통과한 증발가스가, 제3 밸브(193), 제1 여분압축기(122), 제1 여분냉각기(132), 제4 밸브(194), 제6 밸브(196), 및 제15 밸브(207)를 지나, 연료수요처(180)로 공급되도록 한다. 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스를, 냉매열교환기(140)의 냉매로 사용할 필요가 있는 경우에는, 제9 밸브(201) 및 제12 밸브(204)를 열거나, 제12 밸브(204) 및 제14 밸브(206)를 열고 시스템을 운용할 수도 있다.The
본 실시예의 선박의 냉매 사이클을 폐루프로 운용하면서, 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스 및 제2 여분압축기(124)에 의해 압축된 증발가스를 냉매열교환기(140)에서 냉매로 사용하고, 압축기(120)에 의해 압축된 증발가스를 연료수요처(180)로 보내거나 재액화시키기 위해서(이하, '제3 폐루프'라고 한다.), 일단, 제1 밸브(191), 제2 밸브(192), 제4 밸브(194), 제9 밸브(201), 제11 밸브(203), 제12 밸브(204), 제13 밸브(205), 제14 밸브(206), 및 제15 밸브(207)는 열고, 제3 밸브(193), 제6 밸브(196), 및 제10 밸브(202)는 닫은 상태에서 시스템을 구동시킨다.While the refrigerant cycle of the ship of this embodiment is operated as a closed loop, the evaporated gas compressed by the first
저장탱크(T)로부터 배출된 후 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스 및 제2 여분압축기(124)에 의해 압축된 증발가스가 재순환라인(L5)으로 공급되면, 제9 밸브(201)를 닫아, 제2 공급라인(L2)을 따라 제1 여분압축기(122) 및 제1 여분냉각기(132)를 통과한 증발가스와, 제3 공급라인(L6)을 따라 제2 여분압축기(124) 및 제2 여분냉각기(134)를 통과한 증발가스가 합류되어, 재순환라인(L5)을 따라 냉매열교환기(140)로 공급되고, 냉매열교환기(140)로 공급된 증발가스는, 냉매감압장치(160) 및 다시 냉매열교환기(140)를 통과한 후 다시 두 흐름으로 분기하여 제1 여분압축기(122) 또는 제2 여분압축기(124)로 보내지는, 폐루프의 냉매 사이클을 형성시킨다. When the evaporated gas compressed by the first
냉매 사이클이 제3 폐루프로 운용되는 경우에도, 제1 폐루프로 운용되는 경우와 마찬가지로, 질소가스를 폐루프를 순환하는 냉매로 사용할 수도 있다.Even when the refrigerant cycle is operated as the third closed loop, nitrogen gas may be used as the refrigerant circulating in the closed loop, as in the case of operating as the first closed loop.
또한, 냉매 사이클이 제3 폐루프로 운용되는 경우에도, 제1 폐루프로 운용되는 경우와 마찬가지로, 폐루프를 순환하는 증발가스만이 냉매열교환기(140)에서의 냉매로 사용되며, 압축기(120)를 통과한 증발가스는 냉매 사이클로 도입되지 못하고 연료수요처(180)로 공급되거나, 복귀라인(L3)을 따라 재액화 과정을 거치게 된다. 따라서, 재액화량이나, 연료수요처(180)에서 요구하는 증발가스량에 무관하게 일정한 유량의 증발가스가 냉매열교환기(140)의 냉매로 순환된다.Also, even when the refrigerant cycle is operated as the third closed loop, only the evaporated gas circulating in the closed loop is used as the refrigerant in the
냉매 사이클을 제3 폐루프로 운용하는 것은, 연료수요처(180)에서의 요구량이 적고, 재액화시킬 증발가스의 양이 많은 경우에 적합하다.The operation of the refrigerant cycle as the third closed loop is suitable when the quantity demanded by the
본 실시예의 선박의 냉매 사이클이 제3 폐루프로 운용되는 경우의 증발가스의 흐름을 설명하면 다음과 같다.The flow of the evaporative gas in the case where the refrigerant cycle of the ship of this embodiment is operated as the third closed loop will be described as follows.
저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스는 증발가스 열교환기(110)를 통과한 후 압축기(120)에 의해 압축되고 냉각기(130)에 의해 냉각되어, 일부는 연료수요처(180)로 보내지고, 나머지 일부는 복귀라인(L3)을 따라 증발가스 열교환기(110)로 보내진다. 복귀라인(L3)을 따라 증발가스 열교환기(110)로 보내진 증발가스는, 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스와 열교환되어 냉각된 후, 냉매열교환기(140)에서 열교환되어 추가적으로 냉각된다.The evaporated gas discharged from the storage tank T is compressed by the
증발가스 열교환기(110) 및 냉매열교환기(140)에 의해 냉각된 증발가스는 제1 감압장치(150)에 의해 팽창되어 일부 또는 전부가 재액화된다. 본 실시예의 선박이 기액분리기(170)를 포함하지 않는 경우에는, 일부 또는 전부 재액화된 증발가스는 바로 저장탱크(T)로 보내지고, 본 실시예의 선박이 기액분리기(170)를 포함하는 경우에는, 일부 또는 전부 재액화된 증발가스는 기액분리기(170)로 보내진다. 기액분리기(170)에 의해 분리된 기체는, 저장탱크(T)로부터 배출되는 증발가스와 합류되어 증발가스 열교환기(110)로 보내지고, 기액분리기(170)에 의해 분리된 액체는 저장탱크(T)로 보내진다.The evaporated gas cooled by the evaporative gas heat exchanger (110) and the refrigerant heat exchanger (140) is expanded by the first decompressor (150) to partially or totally re-liquefy. In the case where the ship of this embodiment does not include the gas-
한편, 냉매 사이클을 순환하는 증발가스는, 일부는 제1 여분압축기(122)에 의해 압축되고 제1 여분냉각기(132)에 의해 냉각되어 재순환라인(L5)으로 보내지고, 다른 일부는 제2 여분압축기(124)에 의해 압축되고 제2 여분냉각기(134)에 의해 냉각되어 재순환라인(L5)으로 보내진다. 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스와 제2 여분압축기(124)에 의해 압축된 증발가스는 재순환라인(L5)에서 합류되어 냉매열교환기(140)로 보내지며, 재순환라인(L5)을 따라 냉매열교환기(140)로 보내진 증발가스는, 냉매열교환기(140)에서 1차로 열교환되어 냉각된 후 냉매감압장치(160)로 보내져 2차로 팽창되어 냉각된다.On the other hand, some of the evaporated gas circulating the refrigerant cycle is compressed by the first
냉매감압장치(160)를 통과한 증발가스는 다시 냉매열교환기(140)로 보내져, 증발가스 열교환기(110)를 통과한 후 복귀라인(L3)을 따라 냉매열교환기(140)로 공급된 증발가스; 및 재순환라인(L5)을 따라 냉매열교환기(140)로 공급된 증발가스;를 냉각시키는 냉매로 사용된다. 냉매감압장치(160)를 통과한 후 냉매열교환기(140)에서 냉매로 사용된 증발가스는, 다시 둘로 분기한 후 제1 여분압축기(122) 또는 제2 여분압축기(124)로 보내져, 상술한 일련의 과정을 반복한다.The evaporated gas that has passed through the
본 실시예의 선박의 냉매 사이클이 제3 폐루프로 운용되는 도중, 압축기(120) 또는 냉각기(130)가 고장나게 되면, 일례로, 제1 밸브(191) 및 제2 밸브(192)는 닫고, 제6 밸브(196) 및 제9 밸브(201)는 열어, 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스 및 제2 여분압축기(124)에 의해 압축된 증발가스가 합류된 흐름을, 일부는 연료수요처(180)로 보내고, 다른 일부는 복귀라인(L3)을 따라 재액화시키고, 나머지 일부는 냉매열교환기(140)로 보내 냉매로 사용하는 방식으로 운용할 수 있다.If the
본 실시예의 선박의 냉매 사이클을 개루프로 운용하기 위해서, 제1 밸브(191), 제2 밸브(192), 제3 밸브(193), 제4 밸브(194), 제6 밸브(196), 제9 밸브(201), 제10 밸브(202), 제11 밸브(203), 제12 밸브(204), 및 제15 밸브(207)는 열고, 제13 밸브(205) 및 제14 밸브(206)는 닫는다.The
냉매 사이클을 폐루프로 운용하면, 냉매 사이클을 순환하는 증발가스와, 연료수요처(180)로 보내지거나 복귀라인(L3)을 따라 재액화 과정을 거치는 증발가스가 분리된다. 반면, 냉매 사이클을 개루프로 운용하면, 압축기(120)에 의해 압축된 증발가스, 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스, 및 제2 여분압축기(124)에 의해 압축된 증발가스가 합류되어, 냉매열교환기(140)에서 냉매로 사용되거나, 연료수요처(180)로 보내지거나, 복귀라인(L3)을 따라 재액화 과정을 거치게 된다.When the refrigerant cycle is operated as a closed loop, the evaporating gas circulating the refrigerant cycle is separated from the evaporating gas that is sent to the
따라서, 냉매 사이클을 개루프로 운용하면, 재액화량 및 연료수요처(180)에서의 증발가스 요구량을 고려하여, 냉매열교환기(140)로 보내는 냉매의 유량을 유동적으로 조절할 수 있다. 특히, 연료수요처(180)에서의 증발가스 요구량이 적은 경우, 냉매열교환기(140)로 보내는 냉매의 유량을 증가시키면 재액화 효율 및 재액화량을 높일 수 있다.Therefore, when the refrigerant cycle is operated as an open loop, the flow rate of the refrigerant to the
예를 들어 상술한 제3 폐루프와 비교하면, 냉매 사이클이 제3 폐루프로 운용되는 경우에는 제1 여분압축기(122) 및 제2 여분압축기(124)의 용량 이상의 증발가스를 냉매열교환기(140)로 공급할 수는 없으나, 냉매 사이클이 개루프로 운용되는 경우에는 제1 여분압축기(122) 및 제2 여분압축기(124)의 용량을 초과하는 유량의 증발가스를 냉매열교환기(140)로 공급할 수 있다.Compared with the third closed loop described above, for example, when the refrigerant cycle is operated as the third closed loop, the evaporated gas exceeding the capacity of the first
본 실시예의 선박의 냉매 사이클이 개루프로 운용되는 경우의 증발가스의 흐름을 설명하면 다음과 같다.The flow of the evaporative gas in the case where the refrigerant cycle of the ship of this embodiment is operated as an open loop will be described as follows.
저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스는, 증발가스 열교환기(110)를 통과한 후 세 흐름으로 분기하여, 일부는 제1 공급라인(L1)으로 보내지고, 다른 일부는 제2 공급라인(L2)으로 보내지고, 나머지 일부는 제3 공급라인(L6)으로 보내진다.The evaporated gas discharged from the storage tank T is branched into three flows after passing through the evaporative
제1 공급라인(L1)으로 보내진 증발가스는, 제1 밸브(191), 압축기(120), 냉각기(130) 및 제2 밸브(192) 통과한 후, 일부는 제6 밸브(196) 및 제12 밸브(204)를 지나 냉매열교환기(140)로 보내지고, 다른 일부는 다시 두 흐름으로 분기한다. 두 흐름으로 분기한 증발가스 중 한 흐름은 연료수요처(180)로 보내지고, 나머지는 복귀라인(L3)을 따라 증발가스 열교환기(110)로 보내진다.After passing through the
제2 공급라인(L2)으로 보내진 증발가스는, 제3 밸브(193), 제1 여분압축기(122), 제1 여분냉각기(132) 및 제4 밸브(194)를 통과한 후, 일부는 제12 밸브(204)를 지나 냉매열교환기(140)로 보내지고, 다른 일부는 제6 밸브(196)를 지나 제1 공급라인(L1)으로 보내진 후 두 흐름으로 분기한다. 두 흐름으로 분기한 증발가스 중 한 흐름은 연료수요처(180)로 보내지고, 나머지 흐름은 복귀라인(L3)을 따라 증발가스 열교환기(110)로 보내진다.The evaporated gas sent to the second supply line L2 passes through the
제3 공급라인(L6)으로 보내진 증발가스는, 제10 밸브(202), 제2 여분압축기(124), 제2 여분냉각기(134) 및 제11 밸브(203)를 통과한 후, 일부는 냉매열교환기(140)로 보내지고, 다른 일부는 제12 밸브(204) 및 제6 밸브(196)를 지나 제1 공급라인(L1)으로 보내진 후 두 흐름으로 분기한다. 두 흐름으로 분기한 증발가스 중 한 흐름은 연료수요처(180)로 보내지고, 나머지 흐름은 복귀라인(L3)을 따라 증발가스 열교환기(110)로 보내진다.The evaporated gas sent to the third supply line L6 passes through the
설명의 편의를 위해, 압축기(120)에 의해 압축된 증발가스, 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스, 및 제2 여분압축기(124)에 의해 압축된 증발가스를 분리하여 설명하였으나, 압축기(120)에 의해 압축된 증발가스, 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스, 및 제2 여분압축기(124)에 의해 압축된 증발가스는, 각각 분리되어 흐르는 것이 아니라, 합류되어 냉매열교환기(140), 연료수요처(180) 또는 증발가스 열교환기(110)로 공급되는 것이다. 즉, 냉매열교환기(140)로 증발가스를 보내는 재순환라인(L5), 연료수요처(180)로 증발가스를 보내는 제1 공급라인(L1), 증발가스 열교환기(110)로 증발가스를 보내는 복귀라인(L3)에는, 압축기(120)에 의해 압축된 증발가스, 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스, 및 제2 여분압축기(124)에 의해 압축된 증발가스가 혼합되어 흐른다.The evaporation gas compressed by the
재순환라인(L5)을 따라 냉매열교환기(140)로 보내진 증발가스는, 냉매열교환기(140)에서 1차로 열교환되어 냉각되고, 냉매감압장치(160)에 의해 2차로 팽창되어 냉각된 후 다시 냉매열교환기(140)로 공급된다. 냉매감압장치(160)를 통과한 후 냉매열교환기(140)로 공급된 증발가스는, 증발가스 열교환기(110)를 통과한 후 복귀라인(L3)을 따라 냉매열교환기(140)로 공급된 증발가스와, 재순환라인(L5)을 따라 냉매열교환기(140)로 공급된 증발가스를, 둘 다 냉각시키는 냉매로 사용된다.The evaporated gas sent to the
즉, 냉매열교환기(140)에서 냉매로 사용되는 증발가스는, 재순환라인(L5)을 따라 냉매열교환기(140)로 공급된 후, 냉매열교환기(140)에서 1차로 냉각되고 냉매감압장치(160)에 의해 2차로 냉각된 증발가스이다. 또한, 압축기(120), 제1 여분압축기(122), 또는 제2 여분압축기(124)로부터 재순환라인(L5)을 따라 냉매열교환기(140)로 보내진 증발가스는, 냉매감압장치(160)를 통과한 증발가스를 냉매로 1차로 냉각된다.That is, the evaporated gas used as the refrigerant in the
냉매감압장치(160)를 통과한 후 냉매열교환기(140)에서 냉매로 사용된 증발가스는, 제9 밸브(201)를 지나 제1 공급라인(L1)으로 보내져, 저장탱크(T)로부터 배출된 후 증발가스 열교환기(110)를 지난 증발가스와 합류되어, 상술한 일련의 과정을 반복한다.The evaporated gas used as a refrigerant in the
복귀라인(L3)을 따라 증발가스 열교환기(110)로 보내진 증발가스는, 증발가스 열교환기(110)에서 1차로 냉각되고, 냉매열교환기(140)에서 2차로 냉각된 후 제1 감압장치(150)에 의해 팽창되어 일부 또는 전부가 재액화된다.The evaporation gas sent to the evaporation
본 실시예의 선박이 기액분리기(170)를 포함하지 않는 경우에는, 일부 또는 전부 재액화된 증발가스는 바로 저장탱크(T)로 보내지고, 본 실시예의 선박이 기액분리기(170)를 포함하는 경우에는, 일부 또는 전부 재액화된 증발가스는 기액분리기(170)로 보내진다. 기액분리기(170)에 의해 분리된 기체는, 저장탱크(T)로부터 배출되는 증발가스와 합류되어 증발가스 열교환기(110)로 보내지고, 기액분리기(170)에 의해 분리된 액체는 저장탱크(T)로 보내진다.In the case where the ship of this embodiment does not include the gas-
본 실시예의 선박의 냉매 사이클이 개루프로 운용되는 도중, 압축기(120) 또는 냉각기(130)가 고장나게 되면, 제1 밸브(191) 및 제2 밸브(192)를 닫아, 제1 여분압축기(122)와 제2 여분압축기(124)만으로 개루프의 냉매 사이클을 운용하도록 할 수 있다.When the compressor (120) or the cooler (130) fails during the operation of the refrigerant cycle of the ship of this embodiment, the first valve (191) and the second valve (192) are closed and the first
본 실시예의 선박의 냉매 사이클이 개루프로 운용되고, 저장탱크(T)에 저장된 액화가스가 액화천연가스이며, 연료수요처(180)가 X-DF 엔진이고, 기액분리기(170)를 포함하는 경우, 각 지점에서의 유체의 온도 및 압력을 예로 들어 설명하면 다음과 같다.When the refrigerant cycle of the ship of this embodiment is operated as an open loop and the liquefied gas stored in the storage tank T is liquefied natural gas and the
저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스와 기액분리기(170)에 의해 분리된 증발가스가 합류되어 증발가스 열교환기(110)로 공급되는 A지점에서의 증발가스는, 대략 -127℃, 1.060bara일 수 있고, 대략 -127℃, 1.060bara인 증발가스가, 대략 43℃, 37bara의 증발가스와 증발가스 열교환기(110)에서 열교환되고 난 후인 B지점에서의 증발가스는, 대략 26℃, 0.96bara일 수 있다.The evaporated gas discharged from the storage tank T and the evaporated gas separated by the gas-
또한, 대략 26℃, 0.96bara인 증발가스가, 냉매감압장치(160)를 통과한 후 냉매열교환기(140)를 통과한 대략 13℃, 0.96bara인 증발가스와 합류되고 난 후인 C지점에서의 증발가스는, 대략 17℃, 0.96bara일 수 있다.Further, when the evaporation gas at about 26 DEG C, 0.96 bara is mixed with the evaporation gas having passed through the
대략 17℃, 0.96bara인 증발가스는 셋으로 분기되어, 한 흐름은 압축기(120)에 의해 압축된 후 냉각기(130)에 의해 냉각되고, 다른 흐름은 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 후 제1 여분냉각기(132)에 의해 냉각되며, 나머지 흐름은 제2 여분압축기(124)에 의해 압축된 후 제2 여분냉각기(134)에 의해 냉각되는데, 압축기(120) 및 냉각기(130)를 통과한 흐름; 제1 여분압축기(122) 및 제1 여분냉각기(132)를 통과한 흐름; 및 제2 여분압축기(124) 및 제2 여분냉각기(134)를 통과한 흐름이 합류된 흐름인, D지점에서의 증발가스와 H지점에서의 증발가스는, 대략 43℃, 37bara일 수 있다.The evaporation gas, which is approximately 17 DEG C, 0.96 bara, branches to three, one stream is compressed by the
대략 43℃, 37bara인 증발가스가, 대략 -127℃, 1.060bara인 증발가스와 증발가스 열교환기(110)에서 열교환되고 난 후인 E지점에서의 증발가스는, 대략 -92℃, 37bara일 수 있고, 대략 -92℃, 37bara인 증발가스가 냉매열교환기(140)에서 냉각되고 난 후인 F지점에서의 증발가스는, 대략 -124℃, 36.60bara일 수 있으며, 대략 -124℃, 36.60bara의 증발가스가 제1 감압장치(150)에 의해 팽창되고 난 후인 G지점에서의 증발가스는, -155℃, 2.1bara일 수 있다.The evaporation gas at about 43 캜, the evaporation gas at 37 bara, about -127 캜, 1.060 bara, and the evaporation gas at the E point after heat exchange in the evaporation
한편, 대략 43℃, 37bara인 증발가스가 냉매열교환기(140)에 의해 1차로 냉각된 후인 I지점에서의 증발가스는, 대략 -47℃, 36.70bara일 수 있고, 대략 -47℃, 36.70bara의 증발가스가 냉매감압장치(160)에 의해 2차로 냉각된 후인 J지점에서의 증발가스는, 대략 -156℃, 1.56bara일 수 있으며, 대략 -156℃, 1.56bara의 증발가스가 냉매열교환기(140)에서 냉매로 사용되고 난 후인 K지점에서의 증발가스는, 대략 13℃, 0.96bara일 수 있다.On the other hand, the evaporation gas at point I, which is approximately 43 ° C after the
본 실시예의 선박은, 냉매 사이클을 개루프로 운용하면서도, 압축기(120)에 의해 압축된 증발가스, 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스, 및 제2 여분압축기(124)에 의해 압축된 압축된 증발가스 중, 일부는 냉매열교환기(140)의 냉매로만 사용하고, 나머지는 냉매열교환기(140)의 냉매로는 사용하지 않고 연료수요처(180)로 보내거나 복귀라인(L3)을 따라 재액화 과정을 거치도록, 독립적으로 운용할 수도 있다. 이하, '독립 개루프'라고 한다.The ship of the present embodiment is configured such that the evaporation gas compressed by the
본 실시예의 선박의 냉매 사이클이 독립 개루프로 운용되면서, 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스 및 제2 여분압축기(124)에 의해 압축된 증발가스를 냉매열교환기(140)의 냉매로 사용하고, 압축기(120)에 의해 압축된 증발가스를 연료수요처(180)로 보내거나 재액화과정을 거치도록 하는 경우(이하, '제1 독립 개루프'라고 한다.)를 예로 들어 설명하면 다음과 같다.As the refrigerant cycle of the ship of this embodiment is operated as an independent open loop, the evaporated gas compressed by the first
본 실시예의 선박의 냉매 사이클을 제1 독립 개루프로 운용하기 위해서, 제1 밸브(191), 제2 밸브(192), 제3 밸브(193), 제4 밸브(194), 제9 밸브(201), 제10 밸브(202), 제11 밸브(203), 제12 밸브(204), 및 제15 밸브(207)는 열고, 제6 밸브(196), 제13 밸브(205), 및 제14 밸브(206)는 닫는다. 냉매 사이클을 독립 개루프로 운용하면, 개루프로 운용할 때에 비하여 시스템의 운전이 용이해 진다는 장점이 있다.The
본 실시예의 선박의 냉매 사이클이 제1 독립 개루프로 운용되는 경우의 증발가스의 흐름을 설명하면 다음과 같다.The flow of the evaporative gas in the case where the refrigerant cycle of the ship of this embodiment is operated as the first independent open loop will be described as follows.
저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스는 증발가스 열교환기(110)를 통과한 후 세 흐름으로 분기하여, 일부는 제1 공급라인(L1)으로 보내지고, 다른 일부는 제2 공급라인(L2)으로 보내지며, 나머지 일부는 제3 공급라인(L6)으로 보내진다.The evaporated gas discharged from the storage tank T is branched into three flows after passing through the evaporative
제1 공급라인(L1)으로 보내진 증발가스는, 제1 밸브(191), 압축기(120), 냉각기(130) 및 제2 밸브(192)를 통과한 후 일부는 연료수요처(180)로 보내지고, 다른 일부는 복귀라인(L3)을 따라 증발가스 열교환기(110)로 보내진다.The evaporated gas sent to the first supply line L1 passes through the
제2 공급라인(L2)으로 보내진 증발가스는, 제3 밸브(193), 제1 여분압축기(122), 제1 여분냉각기(132) 및 제4 밸브(194)를 통과한 후, 제12 밸브(204)를 지나 재순환라인(L5)을 따라 냉매열교환기(140)로 보내진다.The evaporated gas sent to the second supply line L2 passes through the
제3 공급라인(L6)으로 보내진 증발가스는, 제10 밸브(202), 제2 여분압축기(124), 제2 여분냉각기(134) 및 제11 밸브(203)를 통과한 후, 재순환라인(L5)을 따라 냉매열교환기(140)로 보내진다.The evaporated gas sent to the third supply line L6 passes through the
설명의 편의를 위해, 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스와 제2 여분압축기(124)에 의해 압축된 증발가스를 분리하여 설명하였으나, 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스와 제2 여분압축기(124)에 의해 압축된 증발가스는, 각각 분리되어 흐르는 것이 아니라, 재순환라인(L5)에서 합류되어 냉매열교환기(140)로 공급된다.The evaporated gas compressed by the first
재순환라인(L5)을 따라 냉매열교환기(140)로 보내진 증발가스는, 냉매열교환기(140)에서 1차로 열교환되어 냉각되고, 냉매감압장치(160)에 의해 2차로 팽창되어 냉각된 후 다시 냉매열교환기(140)로 공급되어, 증발가스 열교환기(110)를 통과한 후 복귀라인(L3)을 통해 냉매열교환기(140)로 공급된 증발가스; 및 재순환라인(L5)을 따라 냉매열교환기(140)로 공급된 증발가스;를 냉각시키는 냉매로 사용된다.The evaporated gas sent to the
냉매감압장치(160)를 통과한 후 냉매열교환기(140)에서 냉매로 사용된 증발가스는, 제9 밸브(201)를 지나 제1 공급라인(L1)으로 보내져, 저장탱크(T)로부터 배출된 후 증발가스 열교환기(110)를 지난 증발가스와 합류되어, 상술한 일련을 과정을 반복한다.The evaporated gas used as a refrigerant in the
압축기(120)에 의해 압축된 후 복귀라인(L3)을 따라 증발가스 열교환기(110)로 보내진 증발가스는, 증발가스 열교환기(110)에서 1차로 냉각되고, 냉매열교환기(140)에서 2차로 냉각된 후 제1 감압장치(150)에 의해 팽창되어 일부 또는 전부가 재액화된다.The evaporated gas that has been compressed by the
본 실시예의 선박이 기액분리기(170)를 포함하지 않는 경우에는, 일부 또는 전부 재액화된 증발가스는 바로 저장탱크(T)로 보내지고, 본 실시예의 선박이 기액분리기(170)를 포함하는 경우에는, 일부 또는 전부 재액화된 증발가스는 기액분리기(170)로 보내진다. 기액분리기(170)에 의해 분리된 기체는, 저장탱크(T)로부터 배출되는 증발가스와 합류되어 증발가스 열교환기(110)로 보내지고, 기액분리기(170)에 의해 분리된 액체는 저장탱크(T)로 보내진다.In the case where the ship of this embodiment does not include the gas-
본 실시예의 선박의 냉매 사이클이 제1 독립 개루프로 운용되는 도중, 압축기(120) 또는 냉각기(130)가 고장나게 되면, 제1 밸브(191) 및 제2 밸브(192)를 닫고 제6 밸브(196)를 열어, 제1 여분압축기(122)와 제2 여분압축기(124)만으로 개루프의 냉매 사이클을 운용하도록 할 수도 있고, 제1 밸브(191), 제2 밸브(192), 제9 밸브(201), 제10 밸브(202), 및 제12 밸브(204)를 닫고 제6 밸브(196) 및 제13 밸브(205)를 열어, 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스는 연료수요처(180)로 보내거나 재액화 과정을 거치도록 하고, 제2 여분압축기(124)에 의해 압축된 증발가스는 폐루프의 냉매 사이클을 순환하도록 할 수 있다.The
만약, 본 실시예의 선박의 냉매 사이클을 독립 개루프로 운용하면서, 제2 여분압축기(124)에 의해 압축된 증발가스를 냉매열교환기(140)의 냉매로 사용하고, 압축기(120)에 의해 압축된 증발가스 및 제1 여분압축기(122)에 의해 압축된 증발가스를 연료수요처(180)로 보내거나 재액화 과정을 거치도록 하기 위하여, 제1 밸브(191), 제2 밸브(192), 제3 밸브(193), 제4 밸브(194), 제6 밸브(196), 제9 밸브(201), 제10 밸브(202), 제11 밸브(203), 및 제15 밸브(207)는 열고, 제12 밸브(204), 제13 밸브(205), 및 제14 밸브(206)는 닫고, 시스템을 운용할 수 있다.If the refrigerant cycle of the ship of this embodiment is operated as an independent open loop and the evaporated gas compressed by the second
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 자에 있어서 자명한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. It is.
100a, 100b, 120 : 압축기 200a, 200b, 110 : 증발가스 열교환기
300a, 300b : 냉매순환부 310a, 310b : 냉매압축기
320a, 320b, 130 : 냉각기 330a, 330b, 160 : 냉매감압장치
400a, 400b, 191 ~ 198, 201 ~ 207 : 밸브
500a, 500b, 140 : 냉매열교환기 600a, 600b, 150 : 제1 감압장치
700a, 700b, 170 : 기액분리기 800a, 800b : 제2 감압장치
122 : 제1 여분압축기 124 : 제2 여분압축기
132 : 제1 여분냉각기 134 : 제2 여분냉각기
180 : 연료수요처100a, 100b, 120:
300a, 300b:
320a, 320b, 130: cooler 330a, 330b, 160: refrigerant pressure reducing device
400a, 400b, 191 to 198, 201 to 207: valves
500a, 500b, 140:
700a, 700b, 170: gas-
122: first extra compressor 124: second extra compressor
132: first extra cooler 134: second extra cooler
180: Fuel Consumption
Claims (9)
상기 저장탱크 하류에 설치되어, 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 냉매로 하여 압축된 증발가스(이하, ‘제1 유체’라고 한다.)를 열교환시켜 냉각시키는 증발가스 열교환기;
상기 증발가스 열교환기 하류에 설치되어, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스의 일부를 압축시키는 압축기;
상기 증발가스 열교환기 하류에 상기 압축기와 병렬로 설치되어, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스의 다른 일부를 압축시키는 제1 여분압축기;
상기 증발가스 열교환기 하류에 상기 압축기 및 상기 제1 여분압축기와 병렬로 설치되어, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스의 나머지 일부를 압축시키는 제2 여분압축기;
상기 증발가스 열교환기에 의해 냉각된 상기 제1 유체를 추가적으로 냉각시키는 냉매열교환기;
상기 냉매열교환기로 보내져(이하, 냉매열교환기로 보내지는 유체를 ‘제2 유체’라고 한다.), 상기 냉매열교환기에 의해 냉각된 상기 제2 유체를, 팽창시킨 후 다시 상기 냉매열교환기로 보내는 냉매감압장치;
상기 증발가스 열교환기 및 상기 냉매열교환기에 의해 냉각된 상기 제1 유체를 팽창시키는 제1 감압장치;
상기 압축기에 의해 압축된 증발가스와 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스를 연통시키는 라인 상에 설치되는 제6 밸브; 및
상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스와 상기 제2 여분압축기에 의해 압축된 증발가스를 연통시키는 라인 상에 설치되는 제12 밸브;를 포함하고,
상기 냉매열교환기는, 상기 냉매감압장치를 통과한 증발가스를 냉매로 하여, 상기 제1 유체와 상기 제2 유체를 둘 다 열교환시켜 냉각시키며,
상기 제1 유체는, 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스; 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스; 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스와 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스가 합류된 흐름; 및 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스와, 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스와, 상기 제2 여분압축기에 의해 압축된 증발가스가 합류된 흐름; 중 어느 하나이고,
상기 제2 유체는, 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스; 상기 제2 여분압축기에 의해 압축된 증발가스; 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스와 상기 제2 여분압축기에 의해 압축된 증발가스가 합류된 흐름; 및 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스와, 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스와, 상기 제2 여분압축기에 의해 압축된 증발가스가 합류된 흐름; 중 어느 하나이고,
상기 제6 밸브 및 상기 제12 밸브는, 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스; 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스; 및 상기 제2 여분압축기에 의해 압축된 증발가스;를 합류 또는 분리시키도록 개폐되는 것을 특징으로 하는, 선박.A ship comprising a storage tank for storing liquefied gas,
An evaporating gas heat exchanger installed downstream of the storage tank for cooling the evaporated gas discharged from the storage tank as a refrigerant by heat exchange with compressed evaporated gas (hereinafter, referred to as 'first fluid');
A compressor installed downstream of the evaporating gas heat exchanger for compressing a part of the evaporated gas discharged from the storage tank;
A first extra compressor installed in parallel with the compressor downstream of the evaporative gas heat exchanger to compress another portion of the evaporative gas discharged from the storage tank;
A second redundant compressor installed downstream of the evaporative gas heat exchanger in parallel with the compressor and the first redundant compressor to compress a remaining portion of the evaporative gas discharged from the storage tank;
A refrigerant heat exchanger for additionally cooling the first fluid cooled by the evaporation gas heat exchanger;
(Hereinafter referred to as " second fluid ") that is sent to the refrigerant heat exchanger (hereinafter, referred to as a " second fluid ") to expand the second fluid cooled by the refrigerant heat exchanger to the refrigerant heat exchanger ;
A first decompression device for expanding the first fluid cooled by the evaporation gas heat exchanger and the refrigerant heat exchanger;
A sixth valve installed on a line communicating an evaporated gas compressed by the compressor and an evaporated gas compressed by the first extra compressor; And
And a twelfth valve installed on a line communicating an evaporated gas compressed by the first extra compressor and an evaporated gas compressed by the second extra compressor,
Wherein the refrigerant heat exchanger uses the evaporation gas that has passed through the refrigerant decompression device as a refrigerant to cool both the first fluid and the second fluid by heat exchange,
The first fluid comprising: an evaporation gas compressed by the compressor; An evaporation gas compressed by said first extra compressor; A flow combining the evaporated gas compressed by the compressor and the evaporated gas compressed by the first extra compressor; And a flow of the evaporated gas compressed by the compressor, the evaporated gas compressed by the first extra compressor, and the evaporated gas compressed by the second extra compressor; , ≪ / RTI >
Said second fluid comprising: an evaporative gas compressed by said first extra compressor; An evaporation gas compressed by said second extra compressor; A flow combining the evaporation gas compressed by the first extra compressor and the evaporation gas compressed by the second extra compressor; And a flow of the evaporated gas compressed by the compressor, the evaporated gas compressed by the first extra compressor, and the evaporated gas compressed by the second extra compressor; , ≪ / RTI >
The sixth valve and the twelfth valve include: evaporative gas compressed by the compressor; An evaporation gas compressed by said first extra compressor; And an evaporation gas compressed by the second extra compressor, are opened or closed to join or separate.
상기 냉매감압장치를 통과한 후 상기 냉매열교환기의 냉매로 사용된 증발가스는, 상기 저장탱크로부터 배출된 후 상기 증발가스 열교환기를 통과한 증발가스와 합류되는, 선박.The method according to claim 1,
Wherein the evaporated gas used as the refrigerant of the refrigerant heat exchanger after passing through the refrigerant pressure reducing device is merged with the evaporated gas that has passed through the evaporative gas heat exchanger after being discharged from the storage tank.
상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 후 상기 냉매열교환기의 냉매로 사용된 증발가스는 다시 제1 여분압축기로 보내져, 상기 제1 여분압축기, 상기 냉매열교환기, 상기 냉매감압장치, 다시 상기 냉매열교환기를 순환하는 폐루프의 냉매 사이클을 형성하는, 선박.The method according to claim 1,
The evaporated gas used as the refrigerant in the refrigerant heat exchanger after being compressed by the first extra compressor is again sent to the first extra compressor to be supplied to the first extra compressor, the refrigerant heat exchanger, the refrigerant decompressor, Wherein the refrigerant cycle forms a closed loop refrigerant cycle.
상기 제2 여분압축기에 의해 압축된 후 상기 냉매열교환기의 냉매로 사용된 증발가스는 다시 제2 여분압축기로 보내져, 상기 제2 여분압축기, 상기 냉매열교환기, 상기 냉매감압장치, 다시 상기 냉매열교환기를 순환하는 폐루프의 냉매 사이클을 형성하는, 선박.The method according to claim 1,
The evaporated gas used as the refrigerant of the refrigerant heat exchanger after being compressed by the second extra compressor is again sent to the second extra compressor to be supplied to the second extra compressor, the refrigerant heat exchanger, the refrigerant decompressor, Wherein the refrigerant cycle forms a closed loop refrigerant cycle.
상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스와 상기 제2 여분압축기에 의해 압축된 증발가스는, 합류되어 상기 냉매열교환기로 공급되고, 상기 냉매열교환기로 공급된 증발가스는, 상기 냉매감압장치, 다시 냉매열교환기를 통과한 후 다시 두 흐름으로 분기하여 상기 제1 여분압축기 또는 상기 제2 여분압축기로 보내지는, 폐루프의 냉매 사이클을 형성하는, 선박.The method according to claim 1,
The evaporated gas compressed by the first extra compressor and the evaporated gas compressed by the second extra compressor are combined and supplied to the refrigerant heat exchanger, and the evaporated gas supplied to the refrigerant heat exchanger is re- Wherein the refrigerant cycle is branched into two flows after passing through the refrigerant heat exchanger to be sent to the first extra compressor or the second extra compressor.
상기 압축기에 의해 압축된 증발가스, 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스, 및 상기 제2 여분압축기에 의해 압축된 증발가스 중 적어도 하나 이상을, 연료수요처로 보내거나, 재액화시켜 상기 저장탱크로 복귀시키거나(이하, '복귀 증발가스'라고 한다.), 재순환시키고(이하, '재순환 증발가스'라고 한다.),
상기 복귀 증발가스는, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스와 열교환되어 냉각된 후, 상기 재순환 증발가스와 열교환되어 추가적으로 냉각되고,
상기 재순환 증발가스는, 냉각 및 팽창된 후 상기 복귀 증발가스와 열교환되며,
상기 압축기 하류 라인과 상기 제1 여분압축기 하류 라인이 연결되는 라인 상에 설치되는 제6 밸브; 및
상기 제1 여분압축기 하류 라인과 상기 제2 여분압축기 하류 라인이 연결되는 라인 상에 설치되는 제12 밸브;에 의해,
상기 압축기에 의해 압축된 증발가스; 상기 제1 여분압축기에 의해 압축된 증발가스; 및 상기 제2 여분압축기에 의해 압축된 증발가스;가 합류 또는 분리되는, 방법.The evaporating gas discharged from the liquefied gas storage tank is branched into three, the evaporated gas of the three branched streams is compressed by the compressor, the first extra compressor, or the second extra compressor,
At least one of the evaporation gas compressed by the compressor, the evaporation gas compressed by the first extra compressor, and the evaporation gas compressed by the second extra compressor is sent to the fuel consumer, (Hereinafter, referred to as 'return evaporated gas'), recycled (hereinafter referred to as 'recirculated evaporated gas'),
Wherein the return evaporated gas is heat-exchanged with the evaporated gas discharged from the storage tank and is then further heat-exchanged with the recycled evaporated gas to be further cooled,
The recirculated evaporation gas is heat exchanged with the return evaporation gas after being cooled and expanded,
A sixth valve installed on a line connecting the downstream line of the compressor and the downstream line of the first extra compressor; And
A twelfth valve installed on a line connecting the first extra compressor downstream line and the second extra compressor downstream line,
An evaporating gas compressed by the compressor; An evaporation gas compressed by said first extra compressor; And the evaporation gas compressed by the second extra compressor are joined or separated.
상기 압축기, 상기 제1 여분압축기 및 상기 제2 여분압축기는 각각, 상기 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 연료수요처에 공급하고 재액화시키기 위하여 필요한 전체 용량의 1/3의 용량으로 설계되는, 선박.The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein each of the compressor, the first extra compressor, and the second extra compressor is designed to have a capacity of 1/3 of the total capacity necessary to supply evaporative gas discharged from the storage tank to the fuel consumer and to re-liquefy it.
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