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WO2016200089A1 - 연료가스 공급시스템 - Google Patents

연료가스 공급시스템 Download PDF

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Publication number
WO2016200089A1
WO2016200089A1 PCT/KR2016/005747 KR2016005747W WO2016200089A1 WO 2016200089 A1 WO2016200089 A1 WO 2016200089A1 KR 2016005747 W KR2016005747 W KR 2016005747W WO 2016200089 A1 WO2016200089 A1 WO 2016200089A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
boil
fuel gas
line
calorific value
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/005747
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이원두
강호숙
박수율
이종철
이효은
한준희
황예림
윤호병
Original Assignee
삼성중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성중공업 주식회사 filed Critical 삼성중공업 주식회사
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Priority to EP16807730.3A priority patent/EP3309442B1/en
Priority to CN201680034088.6A priority patent/CN107735561B/zh
Publication of WO2016200089A1 publication Critical patent/WO2016200089A1/ko

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    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
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    • F25J1/0202—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using only internal refrigeration means, i.e. without external refrigeration in a quasi-closed internal refrigeration loop
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the present invention relates to a fuel gas supply system.
  • Natural Gas is typically phased as a liquefied natural gas, a colorless, transparent cryogenic liquid that cools natural gas to approximately -162 degrees Celsius and reduces its volume to 1/600 for ease of storage and transportation. Changes are being made to manage and operate.
  • the liquefied natural gas is accommodated in a storage tank which is insulated and installed in the hull and stored and transported.
  • a storage tank which is insulated and installed in the hull and stored and transported.
  • the external heat is continuously transferred to the inside of the storage tank so that the evaporated gas generated by the natural vaporization of the liquefied natural gas accumulates inside the storage tank. .
  • the boil-off gas can raise the internal pressure of the storage tank and cause deformation and damage of the storage tank, it is necessary to process and remove the boil-off gas.
  • a method of sending an evaporated gas to a vent mast provided at an upper side of a storage tank, or burning an evaporated gas by using a gas compression unit (GCU) has been used.
  • GCU gas compression unit
  • this is not desirable in terms of energy efficiency. Therefore, the method of supplying the boil-off gas together with the liquefied natural gas or the engine of the ship as fuel gas, or by re-liquefying the boil-off gas using a reliquefaction device composed of a refrigeration cycle, etc. It is used.
  • natural gas is a mixture containing ethane, propane, butane and nitrogen in addition to methane.
  • the boiling point of nitrogen is about -195.8 degrees Celsius, which is much lower than other components such as methane (boiling point -161.5 degrees Celsius) and ethane (boiling point -89 degrees Celsius).
  • the boil-off gas generated by evaporation naturally in the storage tank contains a lot of nitrogen components having a relatively low boiling point, which reduces the re-liquefaction efficiency of the boil-off gas and affects the utilization and treatment of the boil-off gas. Go crazy.
  • the nitrogen component of the boil-off gas affects the heating value of the fuel gas, thereby improving the re-liquefaction efficiency of the boil-off gas and the heating value of the fuel gas.
  • a way to cite and manage is required.
  • An embodiment of the present invention is to provide a fuel gas supply system that can improve the re-liquefaction efficiency of the boil-off gas.
  • An embodiment of the present invention is to provide a fuel gas supply system that can efficiently use and manage fuel gas.
  • An embodiment of the present invention is to provide a fuel gas supply system that can effectively control and maintain the calorific value of the fuel gas supplied to the engine.
  • An embodiment of the present invention is to provide a fuel gas supply system that can facilitate the efficient operation of the facility as a simple structure.
  • An embodiment of the present invention is to provide a fuel gas supply system that can improve the energy efficiency.
  • a storage tank for accommodating liquefied gas and boil-off gas, and a compression unit for pressurizing the boil-off gas of the storage tank, and the first engine for supplying the pressurized boil-off gas through the compression unit to the first engine.
  • a calorific value control unit for measuring and adjusting the calorific value of the fuel gas supplied to the liquefied line and the second engine, wherein the reliquefaction line includes a cooling unit for cooling the pressurized boil-off gas and the pressurized portion passed through the cooling unit.
  • a first expansion valve for primarily reducing the boil-off gas and a gas component and a liquid through the first expansion valve.
  • the calorific value control unit may be provided to include a calorific value measuring device for measuring the calorific value of the fuel gas supplied to the second engine and a flow rate control valve provided in the second fuel gas supply line and the boil-off gas circulation line, respectively.
  • the calorific value control unit may further include a calorific value control line for circulating a gas component of the first gas-liquid separator flowing along the boil-off gas circulation line to the liquefied gas circulation line and a flow rate control valve provided in the calorific value control line.
  • Each flow control valve may be provided to control the operation based on the fuel gas calorific value measured by the calorific value measuring device.
  • the reliquefaction line is provided in the liquefied gas circulation line to expand the second expansion valve for secondary pressure reduction of the liquid component separated from the first gas-liquid separator, and to pass the second expansion valve to the gaseous mixed gas evaporated gas gas
  • the cooling unit may include a heat exchanger for exchanging the pressurized boil-off gas with at least one of the boil-off gas in front of the compression unit and a gas component separated from the first gas-liquid separator.
  • the first expansion valve may be provided to depressurize the pressurized boil-off gas under a pressure condition corresponding to a fuel gas pressure condition required by the second engine or a pressure of the partially pressurized boil-off gas.
  • Fuel gas supply system has the effect to improve the efficiency and performance of the re-liquefaction of the boil-off gas.
  • Fuel gas supply system according to an embodiment of the present invention has the effect that can efficiently use and manage the fuel gas.
  • Fuel gas supply system according to an embodiment of the present invention has the effect that can effectively control and maintain the heat value of the fuel gas.
  • Fuel gas supply system according to an embodiment of the present invention has the effect to improve the energy efficiency.
  • the fuel gas supply system according to the embodiment of the present invention has a simple structure and has the effect of achieving efficient facility operation.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a fuel gas supply system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a fuel gas supply system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a fuel gas supply system 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the fuel gas supply system 100 includes a storage tank 110 and a compression unit 121 for pressurizing the boil-off gas of the storage tank 110.
  • the first fuel gas supply line 120 for supplying the pressurized boil-off gas through the 121 to the first engine, the re-liquefaction line 130 for receiving a portion of the pressurized boil-off gas and re-liquefied to the compression unit 121
  • the second fuel gas supply line 140 for supplying the partially pressurized boil-off gas to the second engine, it may be provided including a calorific value control unit for measuring and adjusting the calorific value of the fuel gas supplied to the second engine.
  • the storage tank 110 is provided to receive or store the liquefied natural gas and the boil-off gas generated therefrom.
  • the storage tank 110 may be provided as a cargo hold of the membrane type insulated to minimize the vaporization of the liquefied natural gas due to external heat intrusion.
  • the storage tank 110 receives the liquefied natural gas from the place of production of natural gas or the like, and stably stores the liquefied natural gas and the evaporated gas until unloading to the destination and stores the engine or vessel for propulsion as described below. It may be provided to be used as fuel gas, such as an engine for power generation.
  • Storage tank 110 is generally installed insulated, but since it is practically difficult to completely block the external heat invasion, the storage tank 110 is such that the liquefied natural gas vaporized by natural vaporization is present do. Since the boil-off gas may increase the internal pressure of the storage tank 110 to potentially deform or explode the storage tank 110, there is a need to remove or process the boil-off gas from the storage tank 110. Accordingly, the boil-off gas generated inside the storage tank 110 is used as the fuel gas of the engine by the first fuel gas supply line 120 or the second fuel gas supply line 140 as in the embodiment of the present invention, or is reused. Reliquefaction by the liquefaction line 130 may be supplied back to the storage tank (110). In addition, although not shown in the drawing may be supplied to the vent mast (not shown) provided on the upper portion of the storage tank 110 to treat or consume the boil-off gas.
  • the engine may be supplied with fuel gas such as liquefied natural gas and evaporated gas contained in the storage tank 110 to generate propulsion force of the vessel or generate power for generation of internal facilities of the vessel.
  • the engine may be configured of a first engine receiving a relatively high pressure fuel gas to generate an output, and a second engine receiving a relatively low pressure fuel gas to generate an output.
  • the first engine is composed of a ME-GI engine or an X-DF engine capable of generating output with relatively high pressure fuel gas
  • the second engine is a DFDE capable of generating output with relatively low pressure fuel gas.
  • Engine or the like is not limited thereto, and it should be understood that the same is true when various engines and engines of various types are used.
  • the first fuel gas supply line 120 may be provided to pressurize the boil-off gas existing in the storage tank 110 to supply the first engine and the reliquefaction line 130.
  • the first fuel gas supply line 120 is provided such that the inlet end is connected to the inside of the storage tank 110 and the outlet end is connected to the first engine via the first fuel gas supply line 120.
  • the first fuel gas supply line 120 is provided with a compression unit 121 having a plurality of stages of the compressor 121a to process the boil-off gas in accordance with the conditions required by the engine, the rear end of the compression unit 121 Re-liquefaction line 130 to be described later may be provided branched from the first fuel gas supply line 120.
  • the compression unit 121 may include a compressor 121a for compressing the boil-off gas and a cooler 121b for cooling the heated boil-off gas while being compressed.
  • the second fuel gas supply line 140 to be described later is branched from the stop portion of the compression unit 121 to supply the partially pressurized boil-off gas to the second engine. Can be prepared.
  • the compression unit 121 is illustrated as being composed of five stages of the compressor 121a and the cooler 121b.
  • the compression unit 121 may have various numbers according to the required pressure condition and temperature of the engine. It may be composed of a compressor 121a and a cooler 121b.
  • the front end of the compression unit 121 on the first fuel gas supply line 120 may be provided with a cooling unit 131 of the reliquefaction line 130 to be described later, a detailed description thereof will be described later.
  • the reliquefaction line 130 passes through the compression unit 121 of the first fuel gas supply line 120 and is provided to reliquefy by receiving a portion of the pressurized boil-off gas.
  • the reliquefaction line 130 includes a cooling unit 131 for cooling the pressurized boil-off gas, a first expansion valve 132 for firstly reducing the pressurized boil-off gas passing through the cooling unit 131, and a first expansion valve.
  • the first gas-liquid separator 133 for separating the evaporated gas in the gas-liquid mixed state into the gas component and the liquid component through the 132, and the vaporized gas for supplying the gas component separated in the first gas-liquid separator 133 to the second engine.
  • the evaporation gas in the gas-liquid mixed state is passed through the second expansion valve 136 and the second expansion valve 136 for secondary pressure reduction of the liquid component separated from the circulation line 134 and the first gas liquid separator 133.
  • the cooling unit 131 is provided to cool the pressurized boil-off gas supplied to the reliquefaction line 130.
  • the cooling unit 131 may be configured to transfer the pressurized boil-off gas along the first fuel gas supply line 120 to the boil-off gas in front of the compression unit 121 and the first gas-liquid transferred along the boil-off gas circulation line 134 to be described later.
  • the heat exchanger may exchange heat with the gas component separated from the separator 133. Since the pressurized boil-off gas is pressurized by the compression part 121 and the temperature and pressure rise, the low-temperature boil-off gas and the boil-off gas circulation line before passing through the compression part 121 of the first fuel gas supply line 120.
  • the high temperature pressurized boil-off gas supplied to the reliquefaction line 130 may be cooled.
  • the cooling unit 131 as a heat exchanger as described above, it is possible to cool the pressurized evaporated gas without a separate cooling device, thereby preventing unnecessary waste of power and simplifying the equipment, thereby improving the efficiency of equipment operation.
  • the first expansion valve 132 may be provided at the rear end of the cooling unit 131.
  • the first expansion valve 132 may be re-liquefied by cooling and expanding by primarily reducing the pressurized boil-off gas passing through the cooling unit 131.
  • the first expansion valve 132 may be a Joule-Thomson valve.
  • the first expansion valve 132 may reduce the pressurized boil-off gas passing through the cooling unit 131 to a pressure level corresponding to the fuel gas pressure condition required by the second engine. Detailed description thereof will be described later.
  • the first gas-liquid separator 133 is primarily cooled and decompressed through the first expansion valve 132 to separate the evaporated gas in the gas-liquid mixed state into a gas component and a liquid component.
  • the pressurized boil-off gas passes through the first expansion valve 132 and is cooled and decompressed to reliquefy, flash gas may be generated during the depressurization process.
  • the first gas-liquid separator 133 receives the boil-off gas, which has passed through the first expansion valve 132 and becomes a gas-liquid mixed state, and separates it into a gas component and a liquid component to achieve reliability of the reliquefaction process.
  • the components can be handled separately.
  • natural gas is a mixture containing ethane (Ethane), propane (butane), butane (Butane), nitrogen (Nitrogen) in addition to the main component methane (Methane).
  • the boiling point of nitrogen is about -195.8 degrees Celsius, which is much lower than other components such as methane (boiling point -161.5 degrees Celsius) and ethane (boiling point -89 degrees Celsius).
  • the nitrogen component has a very low boiling point, the evaporation gas generated by naturally vaporizing inside the storage tank 110 contains a large amount of nitrogen components by evaporating the nitrogen components relatively first, and furthermore, the nitrogen components of the evaporation gas. As the concentration of is increased, the reliquefaction efficiency of the boil-off gas decreases.
  • the boil-off gas circulation line 134 is separated from the first gas-liquid separator 133 to provide a gas component containing a relatively high concentration of nitrogen as a fuel gas to the second engine.
  • the nitrogen component having a relatively high concentration is contained in the gas component generated in the process of reducing the pressure of the boil-off gas cooled and pressurized through the first expansion valve 132.
  • the boil-off gas circulation line 134 receives a gas component having a low reliquefaction efficiency and supplies and uses it as a fuel gas to the second engine, thereby facilitating efficient use of fuel gas and simultaneously using the first gas-liquid separator 133. It is possible to increase the reliquefaction efficiency of the liquid component which is separated by and which contains a relatively low concentration of nitrogen component.
  • the first expansion valve 132 is provided to depressurize the pressurized boil-off gas passing through the cooling unit 131 to a level corresponding to the pressure condition required by the second engine, the boil-off gas circulation line 134 is a separate compression device
  • the gas component separated by the first gas-liquid separator 133 may be directly supplied to the second engine as fuel gas without the need.
  • the boil-off gas circulation line 134 is provided to pass through the cooling unit 131 made of a heat exchanger. Cooling of the pressurized boil-off gas flowing along the reliquefaction line 130 using cooling of gaseous components containing a high concentration of nitrogen components flowing along the boil-off gas circulation line 134 and at the same time, the reliquefaction line 130
  • the high temperature heat of the pressurized boil-off gas may be supplied to increase the temperature of the gas component flowing along the boil-off gas circulation line 134 to a level corresponding to the temperature condition of the fuel gas required by the second engine.
  • the boil-off gas circulation line 134 is provided with a flow rate control valve 152 of the calorific value control unit to be described later, the supply amount of the fuel gas transferred along the boil-off gas circulation line 134 can be adjusted, a detailed description thereof will be described later do.
  • the liquid component containing a relatively low concentration of nitrogen components separated by the first gas-liquid separator 133 is transferred along the liquefied gas circulation line 135 and is provided with a second expansion valve provided in the liquefied gas circulation line 135. 136) to secondary pressure reduction and reliquefaction.
  • the second expansion valve 136 Even if decompression is performed, the generation of gaseous components such as flash gas can be reduced, and the reliquefaction efficiency can be improved.
  • the second expansion valve 136 may be a Joule-Thomson valve, and the second expansion valve 136 may reduce the pressure to a pressure level corresponding to the internal pressure of the storage tank 110. have.
  • the second gas-liquid separator 137 is secondly cooled and decompressed through the second expansion valve 136 to separate the evaporated gas in the gas-liquid mixed state into a gas component and a liquid component.
  • the liquid component of the first gas-liquid separator 133 which is further depressurized by the second expansion valve 136, contains a low concentration of nitrogen and is mostly reliquefied, but not only a small amount of nitrogen is present, but also complete reliquefaction. It is practically impossible to achieve.
  • the gaseous and liquid components are separated from the second gas-liquid separator 137 by the second gas-liquid separator 137 through the second expansion valve 136 to achieve the reliability of the reliquefaction process, and to handle each component separately. can do.
  • the boil-off gas recovery line 138 stores the gas component separated by the second gas-liquid separator 137 and the second gas-liquid separator 137 to supply the gas component to the storage tank 110 or the first fuel gas supply line 120 again. It may be provided between the tank 110 or the second gas-liquid separator 137 and the first fuel gas supply line 120. In FIG. 1, the boil-off gas recovery line 138 reapplies the gas component of the second gas-liquid separator 137 to the front end of the compression unit 121 on the first fuel gas supply line 120. It includes both the case of re-supplying from the two-liquid separator 137 to the storage tank 110, or re-supplying together with the first fuel gas supply line 120 and the storage tank 110.
  • the liquefied gas recovery line 139 may be provided between the second gas liquid separator 137 and the storage tank 110 to supply the liquid component separated by the second gas liquid separator 137 to the storage tank 110. .
  • the liquefied gas recovery line 139 may be provided with its inlet side communicating with the lower side of the second gas-liquid separator 137 and having its outlet side communicating with the interior of the storage tank 110.
  • the liquefied gas recovery line 139 may be provided with an on-off valve (not shown) for adjusting the supply amount of the liquefied liquefied natural gas recovered to the storage tank 110.
  • the second fuel gas supply line 140 is branched from the stop portion of the compression unit 121 of the first fuel gas supply line 120 to provide a part of pressurized boil-off gas to the second engine.
  • the second fuel gas supply line 140 is provided with the inlet end connected to the stop of the compression unit 121, and the outlet end joined with the boil-off gas circulation line 134 to be connected to the second engine. Can be.
  • the second engine Since the second engine is supplied with fuel gas having a relatively low pressure to generate an output, the second engine is branched from the stop portion of the compression unit 121 that compresses the boil-off gas, so that the second engine can be operated by being supplied with some pressurized boil-off gas as the fuel gas.
  • the fuel gas may be supplied together with a gas component containing a high concentration of nitrogen components transferred along the above-described evaporation gas circulation line 134.
  • surplus A gas compression unit for receiving and consuming fuel gas may be provided, and an outlet side end of the second fuel gas supply line 140 may be branched and connected to the GCU.
  • the calorific value adjusting unit is provided to measure and adjust the calorific value of the fuel gas supplied to the second engine.
  • Heating value refers to the amount of heat released when a unit mass of fuel gas is completely burned.
  • Methane, butane, and propane in natural gas have a relatively high calorific value, thereby increasing the calorific value of fuel gas (methane calorific value: about 12,000 kcal / kg, butane calorific value: about 11,863 kcal / kg, propane calorific value: about 2,000 kcal / kg), while the calorific value of nitrogen is very low (nitrogen calorific value: about 60 kcal / kg), the higher the absolute content or concentration of nitrogen components, the lower the total calorific value of fuel gas.
  • the total calorific value of the fuel gas supplied to the engine is too low to meet the minimum condition calorific value required by the engine, it affects the output of the engine and causes unnecessary load on the engine.
  • the liquid component separated from the first gas-liquid separator 133 and containing a relatively low concentration of nitrogen is supplied to the second expansion valve 136.
  • the gas component containing a relatively high concentration of nitrogen is supplied to the second engine through the boil-off gas circulation line 134, the high concentration of nitrogen flows along the boil-off gas circulation line 134 to the second engine There is a fear that the calorific value of the supplied fuel gas is lower than the condition calorific value required by the second engine.
  • the calorific value control unit of the fuel gas supply system 100 measures the calorific value of the fuel gas supplied to the second engine or the calorific value measuring unit 150 and the second fuel gas. It may include a flow control valve 151, 152 installed in the supply line 140 and the boil-off gas circulation line 134, respectively.
  • the calorific value measuring unit 150 is a part of pressurized boil-off gas supplied to the second engine through the second fuel gas supply line 140 and a first gas-liquid separator 133 supplied to the second engine through the boil-off gas circulation line 134.
  • the calorific value of the fuel gas containing the gas component of) can be measured in real time.
  • the calorific value measuring unit 150 transmits the calorific value information of the fuel gas measured by a display unit (not shown) including a display and informs the occupant of the ship, or transmits the calorific value information of the measured fuel gas to the controller (not shown).
  • the controller may control the opening and closing degree of the flow regulating valve to be described later by comparing and analyzing the input calorific value of the fuel gas transmitted from the condition calorific value of the second engine and the calorific value measurer 150.
  • the calorific value measuring unit 150 is provided at the rear end of the point where the boil-off gas circulation line 134 on the second fuel gas supply line 140 joins to measure the calorific value of the fuel gas. If the calorific value of the supplied fuel gas can be measured, the position can be variously modified.
  • Flow control valves 151 and 152 may be installed in the second fuel gas supply line 140 and the boil-off gas circulation line 134, respectively. Each flow control valve (151, 152) automatically adjusts the opening and closing degree by the operator manually or by the control unit based on the calorific value information of the fuel gas and the condition calorific value information of the second engine measured by the calorific value measuring unit 150 Thus, the calorific value of the fuel gas can be adjusted.
  • the flow rate control valve 151 installed in the second fuel gas supply line 140 is opened to circulate the boil-off gas.
  • the flow control valve 152 installed in the line 134 may be closed or partially closed to increase the calorific value of the fuel gas.
  • the boil-off gas circulation line may preferentially consume nitrogen components of the boil-off gas in the fuel gas supply system 100.
  • the flow control valve 152 installed at 134 may be opened, and the flow control valve 151 installed at the second fuel gas supply line 140 may be completely closed or partially closed.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a fuel gas supply system 100 according to another embodiment of the present invention.
  • the calorific value control unit of the fuel gas supply system 100 according to another embodiment of the present invention, the calorific value measuring unit 150 for measuring or calculating the calorific value of the fuel gas supplied to the second engine, the boil-off gas circulation line ( The calorific value control line 153 and the second fuel gas supply line 140, the boil-off gas circulation line 134, and the calorific value control line 153 which recover the gas component supplied along the 134 to the liquefied gas circulation line 135. It may include a flow control valve (151, 152, 154) respectively installed in.
  • the calorific value control line 153 is provided with the inlet side end connected to the boil-off gas circulation line 134 and the outlet side end connected to the front end of the second expansion valve 136 on the liquefied gas circulation line 135. Can be.
  • the gas component flowing along the boil-off gas circulation line 134 contains a high concentration of nitrogen, the heat generation amount is lower than that of the pressurized boil-off gas flowing along the second fuel gas supply line 140. Therefore, a part of the gaseous components flowing along the boil-off gas circulation line 134 may be recovered to the liquefied gas circulation line 135 to increase and adjust the total calorific value of the fuel gas supplied to the second engine.
  • the calorific value adjusting line 153 recovers a part of the gaseous components flowing through the boil-off gas circulation line 134 to the liquefied gas circulation line 135 so that the fuel gas can be supplied in response to the required supply amount of the fuel gas of the second engine. Supply can be adjusted efficiently.
  • the calorific value adjusting line 153 may be provided with a flow rate regulating valve 154 for adjusting the supply amount of some gas components flowing along the calorific value adjusting line 153.
  • the flow rate control valve 154 is automatically opened or closed by the operator or controlled by the operator based on the calorific value information of the fuel gas and the condition calorific value information of the second engine measured by the calorific value measurer 150 to adjust the calorific value
  • the amount of supply of some gaseous components flowing along line 153 can be controlled.
  • the heating value adjusting line 153 is based on the fuel gas supply amount information measured by the flow rate sensing unit (not shown) installed in the second fuel gas supply line 140 or the second engine.
  • the opening and closing degree of the flow control valve 154 is provided may be controlled.
  • Fuel gas supply system 100 is a gas component containing a relatively high concentration of nitrogen generated in the process of depressurizing the pressurized boil-off gas for the re-liquefaction process of the boil-off gas Is used as a fuel gas in the second engine and a liquid component containing a relatively low concentration of nitrogen is supplied to the reliquefaction process, thereby efficiently consuming nitrogen components in the fuel gas supply system 100 and fuel gas system 100 Continuous reduction of the total nitrogen content in the c) has the effect of improving the reliquefaction efficiency of the boil-off gas and the reliquefaction performance of the reliquefaction line.
  • the calorific value of the fuel gas is controlled in response to the condition calorific value required by the engine, thereby achieving efficient use and management of the fuel gas.

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Abstract

연료가스 공급시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 액화가스 및 증발가스를 수용하는 저장탱크, 저장탱크의 증발가스를 가압하는 압축부를 구비하고 압축부를 통과하여 가압된 증발가스를 제1엔진으로 공급하는 제1연료가스 공급라인, 압축부의 중단부로부터 분기되어 압축부에 의해 일부 가압된 증발가스를 제2엔진으로 공급하는 제2연료가스 공급라인, 가압된 증발가스의 일부를 공급받아 재액화시키는 재액화라인 및 제2엔진으로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정 및 조절하는 발열량 조절부를 포함하되, 재액화라인은 가압된 증발가스를 냉각시키는 냉각부와, 냉각부를 통과한 가압된 증발가스를 1차적으로 감압시키는 제1팽창밸브와, 제1팽창밸브를 통과하여 기액 혼합상태의 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하는 제1기액분리기와, 제1기액분리기에서 분리된 기체 성분을 제2엔진에 공급하는 증발가스 순환라인 및 제1기액분리기에서 분리된 액체 성분을 공급받는 액화가스 순환라인을 포함하여 제공될 수 있다.

Description

연료가스 공급시스템
본 발명은 연료가스 공급시스템에 관한 것이다.
온실가스 및 각종 대기오염 물질의 배출에 대한 국제해사기구(IMO)의 규제가 강화됨에 따라 조선 및 해운업계에서는 기존 연료인 중유, 디젤유의 이용을 대신하여, 청정 에너지원인 천연가스를 선박의 연료가스로 이용하는 경우가 많아지고 있다.
천연가스(Natural Gas)는 통상적으로 저장 및 수송의 용이성을 위해, 천연가스를 약 섭씨 -162도로 냉각해 그 부피를 1/600로 줄인 무색 투명한 초저온 액체인 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)로 상 변화하여 관리 및 운용을 수행하고 있다.
이러한 액화천연가스는 선체에 단열 처리되어 설치되는 저장탱크에 수용되어 저장 및 수송된다. 그러나 액화천연가스를 완전히 단열시켜 수용하는 것은 실질적으로 불가능하므로, 외부의 열이 저장탱크의 내부로 지속적으로 전달되어 액화천연가스가 자연적으로 기화하여 발생되는 증발가스가 저장탱크의 내부에 축적되게 된다. 증발가스는 저장탱크의 내부압력을 상승시켜 저장탱크의 변형 및 훼손을 유발할 수 있으므로 증발가스를 처리 및 제거할 필요가 있다.
이에 종래에는 저장탱크의 상측에 마련되는 벤트마스트(Vent mast)로 증발가스를 흘려 보내거나, GCU(Gas Combustion Unit)을 이용하여 증발가스를 태워버리는 방안 등이 이용되었다. 그러나 이는 에너지 효율 면에서 바람직하지 못하므로 증발가스를 액화천연가스와 함께 또는 각각 선박의 엔진에 연료가스로 공급하거나, 냉동 사이클 등으로 이루어지는 재액화장치를 이용해 증발가스를 재액화시켜 활용하는 방안이 이용되고 있다.
한편 천연가스는 메탄(Methane) 외에도 에탄(Ethane), 프로판(Propane), 부탄(Butane), 질소(Nitrogen) 등을 포함하는 혼합물이다. 이 중에서 질소의 끓는 점은 섭씨 약 -195.8도로서, 그 외의 성분인 메탄(끓는 점 섭씨 -161.5도), 에탄(끓는 점 섭씨 -89도) 등에 비해 매우 낮다.
이에 따라 저장탱크 내부에서 자연적으로 기화하여 발생하는 증발가스는 상대적으로 끓는 점이 낮은 질소 성분을 많이 함유하게 되고, 이는 증발가스의 재액화 효율을 저하시키는 원인이 되어 증발가스의 활용 및 처리에 영향을 미치게 된다.
또한 증발가스를 선박의 엔진 등에 연료가스로 공급하는 경우에는 증발가스의 질소 성분이 연료가스의 발열량 저하에 영향을 미치는 바, 증발가스의 재액화 효율 및 연료가스 발열량을 향상시키되, 연료가스의 효율적인 인용 및 관리를 도모할 수 있는 방안이 요구된다.
본 발명의 실시 예는 증발가스의 재액화 효율을 향상시킬 수 있는 연료가스 공급시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예는 연료가스를 효율적으로 이용 및 관리할 수 있는 연료가스 공급시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예는 엔진에 공급되는 연료가스의 발열량을 효과적으로 조절 및 유지할 수 있는 연료가스 공급시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예는 단순한 구조로서 효율적인 설비 운용을 도모할 수 있는 연료가스 공급시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예는 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 연료가스 공급시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스 및 증발가스를 수용하는 저장탱크, 상기 저장탱크의 증발가스를 가압하는 압축부를 구비하고 상기 압축부를 통과하여 가압된 증발가스를 제1엔진으로 공급하는 제1연료가스 공급라인, 상기 압축부의 중단부로부터 분기되어 상기 압축부에 의해 일부 가압된 증발가스를 제2엔진으로 공급하는 제2연료가스 공급라인, 상기 가압된 증발가스의 일부를 공급받아 재액화시키는 재액화라인 및 상기 제2엔진으로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정 및 조절하는 발열량 조절부를 포함하되, 상기 재액화라인은 상기 가압된 증발가스를 냉각시키는 냉각부와, 상기 냉각부를 통과한 상기 가압된 증발가스를 1차적으로 감압시키는 제1팽창밸브와, 상기 제1팽창밸브를 통과하여 기액 혼합상태의 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하는 제1기액분리기와, 상기 제1기액분리기에서 분리된 기체 성분을 상기 제2엔진에 공급하는 증발가스 순환라인 및 상기 제1기액분리기에서 분리된 액체 성분을 공급받는 액화가스 순환라인을 포함하여 제공될 수 있다.
상기 발열량 조절부는 상기 제2엔진으로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정하는 발열량 측정기 및 상기 제2연료가스 공급라인 및 상기 증발가스 순환라인에 각각 마련되는 유량조절밸브를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 발열량 조절부는 상기 증발가스 순환라인을 따라 흐르는 상기 제1기액분리기의 기체 성분을 상기 액화가스 순환라인으로 순환시키는 발열량 조절라인 및 상기 발열량 조절라인에 마련되는 유량조절밸브를 더 포함하여 제공될 수 있다.
각각의 상기 유량조절밸브는 상기 발열량 측정기에 의해 측정된 연료가스 발열량 정보에 근거하여 작동이 제어되도록 마련될 수 있다.
상기 재액화라인은 상기 액화가스 순환라인에 마련되어 상기 제1기액분리기에서 분리된 액체 성분을 2차적으로 감압시키는 제2팽창밸브와, 상기 제2팽창밸브를 통과하여 기액 혼합상태의 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하는 제2기액분리기와, 상기 제2기액분리기에서 분리된 기체 성분을 상기 저장탱크 또는 상기 제1연료가스 공급라인 상의 상기 압축부 전단으로 공급하는 증발가스 회수라인 및 상기 제2기액분리기에서 분리된 액체 성분을 상기 저장탱크로 공급하는 액화가스 회수라인을 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 냉각부는 상기 가압된 증발가스를 상기 압축부 전단의 증발가스 및 상기 제1기액분리기에서 분리된 기체 성분 중 적어도 어느 하나와 열교환하는 열교환기를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 제1팽창밸브는 상기 제2엔진이 요구하는 연료가스 압력조건 또는 상기 일부 가압된 증발가스의 압력에 상응하는 압력조건으로 상기 가압된 증발가스를 감압시키도록 마련될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 증발가스의 재액화 효율 및 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 연료가스를 효율적으로 이용 및 관리할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 연료가스의 발열량을 효과적으로 조절 및 유지할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템은 단순한 구조로서 효율적인 설비 운용을 도모할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템을 나타내는 개념도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템(100)을 나타내는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템(100)은 저장탱크(110), 저장탱크(110)의 증발가스를 가압하는 압축부(121)를 구비하고 압축부(121)를 통과하여 가압된 증발가스를 제1엔진으로 공급하는 제1연료가스 공급라인(120), 가압된 증발가스의 일부를 공급받아 재액화시키는 재액화라인(130), 압축부(121)에 의해 일부 가압된 증발가스를 제2엔진으로 공급하는 제2연료가스 공급라인(140), 제2엔진으로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정 및 조절하는 발열량 조절부를 포함하여 마련될 수 있다.
이하 실시 예에서는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 일 예로서, 액화천연가스 및 이로부터 발생하는 증발가스를 적용하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 액화에탄가스, 액화탄화수소가스 등 다양한 액화가스 및 이로부터 발생하는 증발가스가 적용되는 경우에도 동일한 기술적 사상으로 동일하게 이해되어야 한다.
저장탱크(110)는 액화천연가스 및 이로부터 발생하는 증발가스를 수용 또는 저장하도록 마련된다. 저장탱크(110)는 외부의 열 침입에 의한 액화천연가스의 기화를 최소화할 수 있도록 단열 처리된 멤브레인 타입의 화물창으로 마련될 수 있다. 저장탱크(110)는 천연가스의 생산지 등으로부터 액화천연가스를 공급받아 수용 또는 저장하여 목적지에 이르러 하역하기까지 액화천연가스 및 증발가스를 안정적으로 보관하되 후술하는 바와 같이 선박의 추진용 엔진 또는 선박의 발전용 엔진 등의 연료가스로 이용되도록 마련될 수 있다.
저장탱크(110)는 일반적으로 단열 처리되어 설치되나, 외부의 열 침입을 완전히 차단하는 것은 실질적으로 어려우므로, 저장탱크(110) 내부에는 액화천연가스가 자연적으로 기화하여 발생하는 증발가스가 존재하게 된다. 이러한 증발가스는 저장탱크(110)의 내부압력을 상승시켜 저장탱크(110)의 변형 및 폭발 등의 위험을 잠재하고 있으므로 증발가스를 저장탱크(110)로부터 제거 또는 처리할 필요성이 있다. 이에 따라 저장탱크(110) 내부에 발생된 증발가스는 본 발명의 실시 예와 같이 제1연료가스 공급라인(120) 또는 제2연료가스 공급라인(140)에 의해 엔진의 연료가스로 이용되거나 재액화라인(130)에 의해 재액화되어 저장탱크(110)로 재공급될 수 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았으나 저장탱크(110)의 상부에 마련되는 벤트 마스트(미도시)로 공급하여 증발가스를 처리 또는 소모시킬 수도 있다.
엔진은 저장탱크(110)에 수용된 액화천연가스 및 증발가스 등의 연료가스를 공급받아 선박의 추진력을 발생시키거나 선박의 내부 설비 등의 발전용 전원을 발생시킬 수 있다. 엔진은 상대적으로 고압의 연료가스를 공급받아 출력을 발생시키는 제1엔진과, 상대적으로 저압의 연료가스를 공급받아 출력을 발생시키는 제2엔진으로 이루어질 수 있다. 일 예로 제1엔진은 상대적으로 고압의 연료가스로 출력을 발생시킬 수 있는 ME-GI 엔진 또는 X-DF 엔진으로 이루어지고, 제2엔진은 상대적으로 저압의 연료가스로 출력을 발생시킬 수 있는 DFDE 엔진 등으로 이루어질 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 수의 엔진 및 다양한 종류의 엔진이 이용되는 경우에도 동일하게 이해되어야 할 것이다.
제1연료가스 공급라인(120)은 저장탱크(110)에 존재하는 증발가스를 가압하여 제1엔진 및 재액화라인(130)에 공급하도록 마련될 수 있다. 제1연료가스 공급라인(120)은 입구 측 단부가 저장탱크(110)의 내부에 연결되어 마련되고, 출구 측 단부는 제1연료가스 공급라인(120)을 거쳐 제1엔진에 연결되도록 마련될 수 있다. 제1연료가스 공급라인(120)에는 증발가스를 엔진이 요구하는 조건에 맞추어 처리할 수 있도록 복수단의 컴프레서(121a)를 구비하는 압축부(121)가 마련되며, 압축부(121) 후단에는 후술하는 재액화라인(130)이 제1연료가스 공급라인(120)으로부터 분기되어 마련될 수 있다.
압축부(121)는 증발가스를 압축하는 컴프레서(121a)와 압축되면서 가열된 증발가스를 냉각시키는 쿨러(121b)를 포함할 수 있다. 엔진이 서로 다른 압력조건을 갖는 복수개의 엔진으로 이루어지는 경우에는 압축부(121)의 중단부로부터 후술하는 제2연료가스 공급라인(140)이 분기되어 제2엔진으로 일부 가압된 증발가스를 공급하도록 마련될 수 있다.
도 1에서는 압축부(121)가 5단의 컴프레서(121a) 및 쿨러(121b)로 이루어진 것으로 도시되어 있으나, 이는 일 예로서 엔진의 요구 압력조건 및 온도에 따라 압축부(121)는 다양한 수의 컴프레서(121a) 및 쿨러(121b)로 이루어질 수 있다. 또한 제1연료가스 공급라인(120) 상의 압축부(121) 전단에는 후술하는 재액화라인(130)의 냉각부(131)가 설치될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
재액화라인(130)은 제1연료가스 공급라인(120)의 압축부(121)를 통과하며 가압된 증발가스의 일부를 공급받아 재액화시키도록 마련된다.
재액화라인(130)은 가압된 증발가스를 냉각시키는 냉각부(131), 냉각부(131)를 통과한 가압된 증발가스를 1차적으로 감압시키는 제1팽창밸브(132), 제1팽창밸브(132)를 통과하여 기액 혼합상태의 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하는 제1기액분리기(133), 제1기액분리기(133)에서 분리된 기체 성분을 제2엔진으로 공급하는 증발가스 순환라인(134), 제1기액분리기(133)에서 분리된 액체 성분을 2차적으로 감압시키는 제2팽창밸브(136), 제2팽창밸브(136)를 통과하여 기액 혼합상태의 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하는 제2기액분리기(137), 제2기액분리기(137)에서 분리된 기체 성분을 저장탱크(110) 또는 제1연료가스 공급라인(120) 측으로 재공급하는 증발가스 회수라인(138), 제2기액분리기(137)에서 분리된 액체 성분을 저장탱크(110)로 재공급하는 액화가스 회수라인(139)을 포함할 수 있다.
냉각부(131)는 재액화라인(130)으로 공급되는 가압된 증발가스를 냉각시키도록 마련된다. 냉각부(131)는 가압된 증발가스를 제1연료가스 공급라인(120)을 따라 이송되는 압축부(121) 전단의 증발가스 및 후술하는 증발가스 순환라인(134)을 따라 이송되는 제1기액분리기(133)에서 분리된 기체 성분과 열교환하는 열교환기로 이루어질 수 있다. 가압된 증발가스는 압축부(121)에 의해 가압되어 온도 및 압력이 상승한 상태이므로, 제1연료가스 공급라인(120)의 압축부(121)를 통과하기 전의 저온의 증발가스 및 증발가스 순환라인(134)을 따라 이송되는 저온의 기체 성분과 열교환함으로써, 재액화라인(130)으로 공급되는 고온의 가압된 증발가스를 냉각시킬 수 있다. 이와 같이 냉각부(131)를 열교환기로 마련함으로써, 별도의 냉각장치 없이도 가압된 증발가스를 냉각시킬 수 있으므로, 불필요한 전원의 낭비를 방지하고 설비가 단순화되어, 설비 운용의 효율성을 도모할 수 있다.
제1팽창밸브(132)는 냉각부(131)의 후단에 마련될 수 있다. 제1팽창밸브(132)는 냉각부(131)를 통과한 가압된 증발가스를 1차적으로 감압함으로써, 냉각 및 팽창시켜 재액화를 구현할 수 있다. 제1팽창밸브(132)는 일 예로 줄-톰슨 밸브(Joule-Thomson Valve)로 이루어질 수 있다. 제1팽창밸브(132)는 냉각부(131)를 통과한 가압된 증발가스를 제2엔진이 요구하는 연료가스 압력조건에 상응하는 압력수준으로 감압시킬 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
제1기액분리기(133)는 제1팽창밸브(132)를 통과하여 1차적으로 냉각 및 감압되어 기액 혼합상태의 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하도록 마련된다. 가압된 증발가스를 제1팽창밸브(132)를 통과 시 냉각 및 감압되어 재액화가 이루어지기는 하나, 감압하는 과정에서 플래쉬 가스(Flash Gas)가 발생할 수 있다. 이에 따라 제1팽창밸브(132)를 통과하여 기액 혼합상태가 된 증발가스를 제1기액분리기(133)가 수용함과 동시에 기체 성분 및 액체 성분으로 분리하여 재액화 공정의 신뢰성을 도모하고, 각 성분을 별도로 취급할 수 있다.
한편, 천연가스는 주성분인 메탄(Methane) 외에도 에탄(Ethane), 프로판(Propane), 부탄(Butane), 질소(Nitrogen) 등을 포함하는 혼합물이다. 이 중 질소의 끓는 점은 섭씨 약 -195.8도로서, 그 외의 성분인 메탄(끓는 점 섭씨 -161.5도), 에탄(끓는 점 섭씨 -89도) 등에 비해 매우 낮다. 질소 성분이 매우 낮은 끓는 점을 가짐에 따라, 저장탱크(110) 내부에 자연적으로 기화하여 발생하는 증발가스는 질소 성분이 상대적으로 먼저 기화되어 질소 성분을 많이 함유하게 되고, 나아가 증발가스의 질소 성분의 농도가 증가할수록 증발가스의 재액화 효율은 감소하는 문제점이 존재한다.
특히 증발가스의 재액화를 위해 압축부(121)에 의한 증발가스 가압과 냉각부(131)에 의한 가압된 증발가스의 냉각 이후, 제1팽창밸브(132)에 의해 가압된 증발가스의 감압 시 제1기액분리기(133)에서 분리되는 플래쉬 가스 등의 기체 성분에 끓는 점이 낮은 질소 성분이 고농도로 함유된다. 고농도의 질소 성분을 함유하는 기체 성분을 다시 연료가스 시스템(100) 내에서 순환시킬 경우, 증발가스의 재액화 효율이 떨어질 뿐만 아니라, 순환되는 기체 성분에 의해 압축부(121)의 컴프레서(121a) 등에 부하를 일으키거나 고사양의 컴프레서(121a) 설치가 요구되어 설비 운용의 비효율을 초래하는 문제점이 있다.
증발가스 순환라인(134)은 제1기액분리기(133)에서 분리되어 상대적으로 고농도의 질소 성분을 함유하는 기체 성분을 제2엔진에 연료가스로 공급하도록 마련된다. 전술한 바와 같이, 제1팽창밸브(132)를 거쳐 냉각 및 가압된 증발가스가 감압하는 과정에서 발생하는 기체 성분에 상대적으로 고농도의 질소 성분이 함유된다. 이에 증발가스 순환라인(134)은 이 중 재액화 효율이 떨어지는 기체 성분을 공급받아 제2엔진에 연료가스로서 공급 및 이용함으로써, 연료가스의 효율적인 이용을 도모함과 동시에, 제1기액분리기(133)에 의해 분리되어 상대적으로 저농도의 질소 성분을 함유하는 액체 성분의 재액화 효율을 증대시킬 수 있다.
제1팽창밸브(132)는 냉각부(131)를 통과한 가압된 증발가스를 제2엔진이 요구하는 압력조건에 상응하는 수준으로 감압하도록 마련되어, 증발가스 순환라인(134)은 별도의 압축장치 없이도 제1기액분리기(133)에서 분리된 기체 성분을 곧바로 제2엔진에 연료가스로 공급할 수 있다.
증발가스 순환라인(134)은 열교환기로 이루어지는 냉각부(131)를 통과하도록 마련된다. 증발가스 순환라인(134)을 따라 흐르는 고농도의 질소 성분을 함유하는 기체 성분의 냉열을 이용하여 재액화라인(130)을 따라 흐르는 가압된 증발가스의 냉각을 수행함과 동시에, 재액화라인(130)을 따라 흐르는 가압된 증발가스의 고온의 열을 공급받아 제2엔진이 요구하는 연료가스의 온도조건에 상응하는 수준으로 증발가스 순환라인(134)을 따라 흐르는 기체 성분의 온도를 승온시킬 수 있다.
증발가스 순환라인(134)에는 후술하는 발열량 조절부의 유량조절밸브(152)가 마련되어, 증발가스 순환라인(134)을 따라 이송되는 연료가스의 공급량이 조절될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
제1기액분리기(133)에 의해 분리된 상대적으로 저농도의 질소 성분을 함유하는 액체 성분은 액화가스 순환라인(135)을 따라 이송되고, 액화가스 순환라인(135)에 마련되는 제2팽창밸브(136)에 의해 2차적으로 감압 및 재액화될 수 있다. 전술한 바와 같이, 저농도의 질소 성분을 함유할수록 증발가스의 재액화 효율이 향상되는 바, 제1기액분리기(133)에 의해 분리된 액체 성분은 저농도의 질소 성분을 함유하므로 제2팽창밸브(136)에 의해 감압을 수행하더라도 플래쉬 가스 등의 기체 성분의 발생이 저감되고, 재액화 효율이 향상될 수 있다. 제2팽창밸브(136)는 일 예로 줄-톰슨 밸브(Joule-Thomson Valve)로 이루어질 수 있으며, 제2팽창밸브(136)는 저장탱크(110)의 내부 압력에 상응하는 압력수준으로 감압시킬 수 있다.
제2기액분리기(137)는 제2팽창밸브(136)를 통과하여 2차적으로 냉각 및 감압되어 기액 혼합상태의 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하도록 마련된다. 제2팽창밸브(136)에 의해 추가적으로 감압되는 제1기액분리기(133)의 액체 성분은 질소 성분을 저농도로 함유하여 대부분 재액화가 이루어지기는 하나, 소량의 질소 성분이 존재할 뿐만 아니라, 완전한 재액화가 이루어지는 것은 실질적으로 불가능하다. 이에 따라 제2팽창밸브(136)를 통과하여 기액 혼합상태가 된 증발가스를 제2기액분리기(137)에서 기체 성분 및 액체 성분으로 분리하여 재액화 공정의 신뢰성을 도모하고, 각 성분을 별도로 취급할 수 있다.
증발가스 회수라인(138)은 제2기액분리기(137)에 의해 분리된 기체 성분을 저장탱크(110) 또는 제1연료가스 공급라인(120)으로 재공급하도록 제2기액분리기(137)와 저장탱크(110) 또는 제2기액분리기(137)와 제1연료가스 공급라인(120) 사이에 마련될 수 있다. 도 1에서는 증발가스 회수라인(138)이 제2기액분리기(137)의 기체 성분을 제1연료가스 공급라인(120) 상의 압축부(121) 전단으로 재공급하는 것으로 도시되어 있으나, 이 외에도 제2기액분리기(137)로부터 저장탱크(110)로 재공급하거나, 제1연료가스 공급라인(120) 및 저장탱크(110)로 함께 재공급하는 경우를 모두 포함한다.
액화가스 회수라인(139)은 제2기액분리기(137)에 의해 분리된 액체 성분을 저장탱크(110)로 재공급하도록 제2기액분리기(137)와 저장탱크(110) 사이에 마련될 수 있다. 액화가스 회수라인(139)은 그 입구 측 단부가 제2기액분리기(137)의 하측에 연통되어 마련되고, 출구 측 단부가 저장탱크(110)의 내부에 연통되어 마련될 수 있다. 액화가스 회수라인(139)에는 저장탱크(110)로 회수되는 재액화된 액화천연가스의 공급량을 조절하는 개폐밸브(미도시)가 마련될 수 있다.
제2연료가스 공급라인(140)은 제1연료가스 공급라인(120)의 압축부(121)의 중단부로부터 분기되어 마련되어 일부 가압된 증발가스를 제2엔진으로 공급하도록 마련된다. 제2연료가스 공급라인(140)은 입구 측 단부가 압축부(121)의 중단부에 연결되어 마련되고, 출구 측 단부는 증발가스 순환라인(134)과 합류하여 제2엔진에 연결되어 마련될 수 있다.
제2엔진은 상대적으로 저압의 연료가스를 공급받아 출력을 발생시키므로, 증발가스를 압축하는 압축부(121)의 중단부로부터 분기되어 마련됨으로써 일부 가압된 증발가스를 연료가스로 공급받아 작동될 수 있으며, 전술한 증발가스 순환라인(134)을 따라 이송되는 고농도의 질소 성분을 함유하는 기체 성분과 함께 연료가스를 공급받을 수 있다. 한편 도 1에는 도시되지 않았으나, 제2엔진이 요구하는 연료가스의 공급량보다 제2연료가스 공급라인(140) 및 증발가스 순환라인(134)을 통해 공급되는 연료가스의 공급량이 더 많은 경우, 잉여의 연료가스를 공급받아 소모시키는 GCU(Gas Combustion Unit)가 마련되고, 제2연료가스 공급라인(140)의 출구 측 단부가 분기되어 GCU에 함께 연결되도록 마련될 수도 있다.
발열량 조절부는 제2엔진으로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정 및 조절하도록 마련된다.
발열량(Heating Value)이란 단위질량의 연료가스가 완전 연소 했을 때 방출하는 열량을 의미한다. 천연가스는 중의 메탄, 부탄 및 프로판은 상대적으로 발열량이 높아 연료가스의 발열량을 상승시키는 성분(메탄의 발열량: 약 12,000kcal/kg, 부탄의 발열량: 약 11,863 kcal/kg, 프로판의 발열량: 약 2,000kcal/kg)인 반면, 질소의 발열량은 매우 낮아(질소의 발열량: 약 60kcal/kg), 질소 성분의 절대적인 함량 또는 농도가 높을수록 연료가스의 총 발열량은 낮아지게 된다. 이 때 엔진으로 공급되는 연료가스의 총 발열량이 과도하게 낮아 엔진이 요구하는 최소 조건 발열량을 충족시키지 못하는 경우에는 엔진의 출력에 영향을 미치고, 엔진에 불필요한 부하를 발생시키는 원인이 된다.
전술한 바와 같이, 재액화라인(130)의 재액화 효율 상승을 위해 제1기액분리기(133)에서 분리되어 상대적으로 저농도의 질소 성분을 함유하는 액체 성분은 제2팽창밸브(136) 측으로 공급하고, 상대적으로 고농도의 질소 성분을 함유하는 기체 성분은 증발가스 순환라인(134)을 통해 제2엔진으로 공급하는 바, 증발가스 순환라인(134)을 따라 흐르는 고농도의 질소 성분에 의해 제2엔진으로 공급되는 연료가스의 발열량이 제2엔진이 요구하는 조건 발열량보다 낮아질 우려가 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템(100)의 발열량 조절부는 제2엔진으로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정 또는 산출하는 발열량 측정기(150) 및 제2연료가스 공급라인(140)과 증발가스 순환라인(134)에 각각 설치되는 유량조절밸브(151, 152)를 포함할 수 있다.
발열량 측정기(150)는 제2연료가스 공급라인(140)을 통해 제2엔진으로 공급되는 일부 가압된 증발가스 및 증발가스 순환라인(134)을 통해 제2엔진으로 공급되는 제1기액분리기(133)의 기체 성분을 포함하는 연료가스의 발열량을 실시간으로 측정할 수 있다. 발열량 측정기(150)는 디스플레이 등으로 이루어지는 표시부(미도시)로 측정된 연료가스의 발열량 정보를 전송하여 선박의 탑승자에게 이를 알리거나, 측정된 연료가스의 발열량 정보를 제어부(미도시)로 전송하고, 제어부는 기 입력된 제2엔진의 조건 발열량과 발열량 측정기(150)로부터 전송된 연료가스의 발열량 정보를 비교 분석하여 후술하는 유량조절밸브의 개폐 정도를 제어할 수 있다.
도 1에서는 발열량 측정기(150)가 제2연료가스 공급라인(140) 상의 증발가스 순환라인(134)이 합류하는 지점의 후단에 마련되어 연료가스의 발열량을 측정하는 것으로 도시되어 있으나, 제2엔진으로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정할 수 있다면 그 위치는 다양하게 변형될 수 있다.
유량조절밸브(151, 152)는 제2연료가스 공급라인(140) 및 증발가스 순환라인(134)에 각각 설치될 수 있다. 각 유량조절밸브(151, 152)는 발열량 측정기(150)에 의해 측정된 연료가스의 발열량 정보 및 제2엔진의 조건 발열량 정보에 근거하여 작업자에 의한 수동 또는 제어부에 의해 자동적으로 그 개폐정도가 조절되어, 연료가스의 발열량을 조절할 수 있다.
일 예로 발열량 측정기(150)에 의해 측정된 연료가스의 발열량이 제2엔진의 조건 발열량 보다 작은 경우에는 제2연료가스 공급라인(140)에 설치된 유량조절밸브(151)는 개방시키고, 증발가스 순환라인(134)에 설치된 유량조절밸브(152)는 전부 폐쇄 또는 일부 폐쇄 시켜 연료가스의 발열량을 증가시킬 수 있다. 반대로 발열량 측정기(150)에 의해 측정된 연료가스의 발열량이 제2엔진의 조건 발열량 보다 큰 경우에는 연료가스 공급시스템(100) 내의 증발가스의 질소 성분을 우선적으로 소모시킬 수 있도록 증발가스 순환라인(134)에 설치된 유량조절밸브(152)는 개방시키고, 제2연료가스 공급라인(140)에 설치된 유량조절밸브(151)는 전부 폐쇄 또는 일부 폐쇄시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템(100)을 나타내는 개념도이다. 도 2를 참조하면 본 발명의 다른 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템(100)의 발열량 조절부는 제2엔진으로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정 또는 산출하는 발열량 측정기(150), 증발가스 순환라인(134)을 따라 공급되는 기체 성분을 액화가스 순환라인(135)으로 회수하는 발열량 조절라인(153) 및 제2연료가스 공급라인(140), 증발가스 순환라인(134), 발열량 조절라인(153)에 각각 설치되는 유량조절밸브(151, 152, 154)를 포함할 수 있다.
이하에서 설명하는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템(100)에 대한 설명 중 별도의 도면부호를 들어 추가적으로 설명하는 구성 외에는 전술한 실시 예와 동일한 것으로 내용의 중복을 방지하기 위해 설명을 생략한다.
발열량 조절라인(153)은 입구 측 단부가 증발가스 순환라인(134) 상에 연결되어 마련되고, 출구 측 단부가 액화가스 순환라인(135) 상의 제2팽창밸브(136) 전단에 연결되어 마련될 수 있다. 전술한 바와 같이, 증발가스 순환라인(134)을 따라 흐르는 기체 성분은 고농도의 질소 성분을 함유하는 바, 제2연료가스 공급라인(140)을 따라 흐르는 일부 가압된 증발가스에 비해 발열량이 낮다. 따라서 증발가스 순환라인(134)을 따라 흐르는 기체 성분의 일부를 액화가스 순환라인(135) 측으로 회수하여 제2엔진으로 공급되는 연료가스의 총 발열량을 상승 및 조절할 수 있다. 이와 동시에, 발열량 조절라인(153)이 증발가스 순환라인(134)을 흐르는 기체 성분의 일부를 액화가스 순환라인(135)으로 회수함으로써, 제2엔진의 연료가스의 요구 공급량에 대응하여 연료가스의 공급량을 효율적으로 조절할 수 있게 된다.
발열량 조절라인(153)에는 발열량 조절라인(153)을 따라 흐르는 일부의 기체 성분의 공급량을 조절하는 유량조절밸브(154)가 마련될 수 있다. 유량조절밸브(154)는 발열량 측정기(150)에 의해 측정된 연료가스의 발열량 정보 및 제2엔진의 조건 발열량 정보에 근거하여 작업자에 의한 수동 또는 제어부에 의해 자동적으로 그 개폐정도가 조절되어 발열량 조절라인(153)을 따라 흐르는 일부의 기체 성분의 공급량을 제어할 수 있다. 또한 이와는 달리, 도면에는 도시되지 않았으나 제2연료가스 공급라인(140) 또는 제2엔진에 설치되는 유량감지부(미도시)에 의해 측정된 연료가스 공급량 정보에 근거하여 발열량 조절라인(153)에 마련되는 유량조절밸브(154)의 개폐정도가 제어될 수도 있다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시 예에 의한 연료가스 공급시스템(100)은 증발가스의 재액화 공정을 위해 가압된 증발가스를 감압하는 과정에서 발생하는 상대적으로 고농도의 질소 성분을 함유하는 기체 성분을 제2엔진에 연료가스로 이용함과 동시에, 상대적으로 저농도의 질소 성분을 함유하는 액체 성분을 재액화 공정에 공급함으로써, 연료가스 공급시스템(100) 내의 질소 성분의 효율적인 소모 및 연료가스 시스템(100) 내의 총 질소 함량의 지속적인 저감을 통해 증발가스의 재액화 효율 및 재액화라인의 재액화 성능을 향상시키는 효과를 가진다.
또한 발열량 조절부에 의해 연료가스의 발열량을 측정 및 조절함으로써 엔진이 요구하는 조건 발열량에 대응하여 연료가스의 발열량을 제어함으로써 연료가스의 효율적인 이용 및 관리를 도모할 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 액화가스 및 증발가스를 수용하는 저장탱크;
    상기 저장탱크의 증발가스를 가압하는 압축부를 구비하고 상기 압축부를 통과하여 가압된 증발가스를 제1엔진으로 공급하는 제1연료가스 공급라인;
    상기 압축부의 중단부로부터 분기되어 상기 압축부에 의해 일부 가압된 증발가스를 제2엔진으로 공급하는 제2연료가스 공급라인;
    상기 가압된 증발가스의 일부를 공급받아 재액화시키는 재액화라인; 및
    상기 제2엔진으로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정 및 조절하는 발열량 조절부를 포함하되,
    상기 재액화라인은
    상기 가압된 증발가스를 냉각시키는 냉각부와, 상기 냉각부를 통과한 상기 가압된 증발가스를 1차적으로 감압시키는 제1팽창밸브와, 상기 제1팽창밸브를 통과하여 기액 혼합상태의 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하는 제1기액분리기와, 상기 제1기액분리기에서 분리된 기체 성분을 상기 제2엔진에 공급하는 증발가스 순환라인 및 상기 제1기액분리기에서 분리된 액체 성분을 공급받는 액화가스 순환라인을 포함하는 연료가스 공급시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발열량 조절부는
    상기 제2엔진으로 공급되는 연료가스의 발열량을 측정하는 발열량 측정기 및
    상기 제2연료가스 공급라인 및 상기 증발가스 순환라인에 각각 마련되는 유량조절밸브를 포함하는 연료가스 공급시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발열량 조절부는
    상기 증발가스 순환라인을 따라 흐르는 상기 제1기액분리기의 기체 성분을 상기 액화가스 순환라인으로 순환시키는 발열량 조절라인 및
    상기 발열량 조절라인에 마련되는 유량조절밸브를 더 포함하는 연료가스 공급시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    각각의 상기 유량조절밸브는
    상기 발열량 측정기에 의해 측정된 연료가스 발열량 정보에 따라 제어되는 연료가스 공급시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 재액화라인은
    상기 액화가스 순환라인에 마련되어 상기 제1기액분리기에서 분리된 액체 성분을 2차적으로 감압시키는 제2팽창밸브와, 상기 제2팽창밸브를 통과하여 기액 혼합상태의 증발가스를 기체 성분과 액체 성분으로 분리하는 제2기액분리기와, 상기 제2기액분리기에서 분리된 기체 성분을 상기 저장탱크 또는 상기 제1연료가스 공급라인 상의 상기 압축부 전단으로 공급하는 증발가스 회수라인 및 상기 제2기액분리기에서 분리된 액체 성분을 상기 저장탱크로 공급하는 액화가스 회수라인을 더 포함하는 연료가스 공급시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 냉각부는
    상기 가압된 증발가스를 상기 압축부 전단의 증발가스 및 상기 제1기액분리기에서 분리된 기체 성분 중 적어도 어느 하나와 열교환하는 열교환기를 포함하는 연료가스 공급시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1팽창밸브는
    상기 제2엔진이 요구하는 연료가스 압력조건 또는 상기 일부 가압된 증발가스의 압력에 상응하는 압력조건으로 상기 가압된 증발가스를 감압시키는 연료가스 공급시스템.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180194447A1 (en) * 2015-07-08 2018-07-12 Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. Ship comprising engine
US11724789B2 (en) 2017-01-25 2023-08-15 Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. Boil-off gas re-liquefying method for LNG ship

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101831177B1 (ko) * 2015-12-09 2018-02-26 대우조선해양 주식회사 엔진을 포함하는 선박
JP6722072B2 (ja) * 2016-09-21 2020-07-15 川崎重工業株式会社 船舶
KR101854229B1 (ko) * 2016-10-28 2018-05-04 삼성중공업 주식회사 선박의 연료가스 공급시스템
EP3508773A1 (en) * 2018-01-08 2019-07-10 Cryostar SAS Method for providing pressurized gas to consumers and corresponding compressor arrangement at variable suction conditions
EP3508772A1 (en) * 2018-01-08 2019-07-10 Cryostar SAS Method for providing pressurized gas to consumers at different pressure levels and corresponding compressor arrangement
JP7143120B2 (ja) * 2018-06-01 2022-09-28 株式会社神戸製鋼所 ガス供給システム
JP7179650B2 (ja) * 2019-02-27 2022-11-29 三菱重工マリンマシナリ株式会社 ボイルオフガス処理システム及び船舶
KR102266241B1 (ko) * 2019-06-21 2021-06-17 대우조선해양 주식회사 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법
DK180290B1 (en) * 2019-07-05 2020-10-08 Man Energy Solutions Filial Af Man Energy Solutions Se Tyskland A gaseous fuel supply system and a method for operating the gaseous fuel supply system
CN114829251A (zh) 2019-11-15 2022-07-29 大宇造船海洋株式会社 为船舶供应燃料的系统和方法
CN112856218B (zh) * 2020-12-25 2022-09-23 北京动力机械研究所 一种基于液氧流量调节自动流程控制及其保护方法
FR3122706B1 (fr) * 2021-05-07 2023-12-01 Gaztransport Et Technigaz Système d’alimentation d’un consommateur configuré pour être alimenté en un carburant préparé à partir d’un gaz issu de l’évaporation d’un liquide cryogénique comprenant au moins du méthane
FR3130328B1 (fr) * 2021-12-14 2024-07-05 Gaztransport Et Technigaz Système d’alimentation d’un consommateur configuré pour être alimenté en un carburant préparé à partir d’un gaz issu de l’évaporation d’un mélange liquide de méthane et d’un alcane

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62224799A (ja) * 1986-03-24 1987-10-02 Tokyo Gas Co Ltd ボイルオフガスの処理方法
KR20120107832A (ko) * 2011-03-22 2012-10-04 대우조선해양 주식회사 고압 천연가스 분사 엔진을 위한 연료 공급 시스템 및 방법
KR20130080209A (ko) * 2012-01-04 2013-07-12 에스티엑스조선해양 주식회사 Ｌｎｇ/ｌｐｇ 겸용선의 재액화 시스템 및 연료 공급 방법
KR20140052898A (ko) * 2012-10-24 2014-05-07 대우조선해양 주식회사 선박의 액화가스 처리 시스템
KR20150062841A (ko) * 2013-11-29 2015-06-08 현대중공업 주식회사 액화가스 처리 시스템

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101195641B1 (ko) 2008-09-26 2012-10-30 현대중공업 주식회사 이종연료 디젤엔진 추진기관을 사용하는 액화천연가스 운반선을 위한 연료공급시스템
CN103562536A (zh) * 2011-03-22 2014-02-05 大宇造船海洋株式会社 用于向高压天然气喷射发动机供给燃料的方法和系统
WO2012128447A1 (ko) * 2011-03-22 2012-09-27 대우조선해양 주식회사 잉여 증발가스 소비수단을 갖춘 고압 천연가스 분사 엔진용 연료 공급 시스템
EP2746707B1 (en) * 2012-12-20 2017-05-17 Cryostar SAS Method and apparatus for reliquefying natural gas
US20140352330A1 (en) * 2013-05-30 2014-12-04 Hyundai Heavy Industries Co., Ltd. Liquefied gas treatment system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62224799A (ja) * 1986-03-24 1987-10-02 Tokyo Gas Co Ltd ボイルオフガスの処理方法
KR20120107832A (ko) * 2011-03-22 2012-10-04 대우조선해양 주식회사 고압 천연가스 분사 엔진을 위한 연료 공급 시스템 및 방법
KR20130080209A (ko) * 2012-01-04 2013-07-12 에스티엑스조선해양 주식회사 Ｌｎｇ/ｌｐｇ 겸용선의 재액화 시스템 및 연료 공급 방법
KR20140052898A (ko) * 2012-10-24 2014-05-07 대우조선해양 주식회사 선박의 액화가스 처리 시스템
KR20150062841A (ko) * 2013-11-29 2015-06-08 현대중공업 주식회사 액화가스 처리 시스템

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180194447A1 (en) * 2015-07-08 2018-07-12 Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. Ship comprising engine
US10889361B2 (en) * 2015-07-08 2021-01-12 Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. Ship comprising engine
US11724789B2 (en) 2017-01-25 2023-08-15 Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. Boil-off gas re-liquefying method for LNG ship

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