KR20200075952A - 선박용 증발가스 처리 시스템 및 방법 - Google Patents

선박용 증발가스 처리 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200075952A
KR20200075952A KR1020180163831A KR20180163831A KR20200075952A KR 20200075952 A KR20200075952 A KR 20200075952A KR 1020180163831 A KR1020180163831 A KR 1020180163831A KR 20180163831 A KR20180163831 A KR 20180163831A KR 20200075952 A KR20200075952 A KR 20200075952A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
heat exchanger
boil
compressor
engine
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
KR1020180163831A
Other languages
English (en)
Inventor
정인돈
남병탁
Original Assignee
대우조선해양 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 대우조선해양 주식회사 filed Critical 대우조선해양 주식회사
Priority to KR1020180163831A priority Critical patent/KR20200075952A/ko
Publication of KR20200075952A publication Critical patent/KR20200075952A/ko
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/02—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
    • B63B25/08—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
    • B63B25/12—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed
    • B63B25/16—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed heat-insulated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/38—Apparatus or methods specially adapted for use on marine vessels, for handling power plant or unit liquids, e.g. lubricants, coolants, fuels or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0203—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
    • F02M21/0215—Mixtures of gaseous fuels; Natural gas; Biogas; Mine gas; Landfill gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0245—High pressure fuel supply systems; Rails; Pumps; Arrangement of valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/06—Apparatus for de-liquefying, e.g. by heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • B63B2770/00—
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0337—Heat exchange with the fluid by cooling
    • F17C2227/0339—Heat exchange with the fluid by cooling using the same fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/01—Purifying the fluid
    • F17C2265/015—Purifying the fluid by separating
    • F17C2265/017—Purifying the fluid by separating different phases of a same fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/03—Treating the boil-off
    • F17C2265/031—Treating the boil-off by discharge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/05—Regasification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/06—Fluid distribution
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0102—Applications for fluid transport or storage on or in the water
    • F17C2270/0105—Ships
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

선박용 증발가스 처리 시스템이 개시된다.
상기 선박용 증발가스 처리 시스템은, 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 냉매로 사용하는 제1 열교환기; 상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용된 증발가스를 압축시키는 압축기; 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스를 1차로 열교환시켜 냉각시키는 제2 열교환기; 상기 제2 열교환기에 의해 1차로 냉각된 후 상기 제1 열교환기에 의해 2차로 열교환되어 냉각된 유체를 감압시키는 제1 감압장치; 상기 저장탱크로부터 배출되는 액화가스를 가압시키는 제2 펌프; 및 상기 제2 펌프에 의해 가압된 후 상기 제2 열교환기에서 냉매로 사용된 유체를 기화시키는 기화기;를 포함하고, 상기 제2 열교환기는, 상기 제2 펌프에 의해 가압된 액화가스를 냉매로 사용하여 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스를 열교환시켜 냉각시키고, 상기 기화기에 의해 기화된 가스는 제1 엔진의 연료로 공급된다.

Description

선박용 증발가스 처리 시스템 및 방법{System and Method of Treating Boil-Off Gas for Vessels}
본 발명은, 증발가스를 엔진의 연료로 공급하거나 재액화시켜 처리하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
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.
액화천연가스는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -163℃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.
그러나 천연가스의 액화 온도는 상압 -163 ℃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.
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.
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.
한편, 일반적으로 선박에 사용되는 엔진 중 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 엔진으로 DF 엔진, X-DF 엔진, ME-GI 엔진 등의 가스연료엔진이 있다.
DF 엔진은, 4행정으로 구성되며, 비교적 저압인 6.5bar 정도의 압력을 가지는 천연가스를 연소공기 입구에 주입하여, 피스톤이 올라가면서 압축을 시키는 오토 사이클(Otto Cycle)을 채택하고 있다.
X-DF 엔진은, 2행정으로 구성되고, 16 bar 정도의 천연가스를 연료로 사용하며, 오토 사이클을 채택하고 있다.
ME-GI 엔진은, 2행정으로 구성되며, 300bar 부근의 고압 천연가스를 피스톤의 상사점 부근에서 연소실에 직접 분사하는 디젤 사이클(Diesel Cycle)을 채택하고 있다.
본 발명은, 액화가스를 가압 및 기화시켜 엔진의 연료로 공급하는 시스템과, 증발가스를 압축시켜 엔진의 연료로 공급하는 시스템을 동시에 운전하는 경우에, 증발가스의 재액화 효율 및 재액화량을 증가시킬 수 있는, 선박용 증발가스 처리 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 냉매로 사용하는 제1 열교환기; 상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용된 증발가스를 압축시키는 압축기; 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스를 1차로 열교환시켜 냉각시키는 제2 열교환기; 상기 제2 열교환기에 의해 1차로 냉각된 후 상기 제1 열교환기에 의해 2차로 열교환되어 냉각된 유체를 감압시키는 제1 감압장치; 상기 저장탱크로부터 배출되는 액화가스를 가압시키는 제2 펌프; 및 상기 제2 펌프에 의해 가압된 후 상기 제2 열교환기에서 냉매로 사용된 유체를 기화시키는 기화기;를 포함하고, 상기 제2 열교환기는, 상기 제2 펌프에 의해 가압된 액화가스를 냉매로 사용하여 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스를 열교환시켜 냉각시키고, 상기 기화기에 의해 기화된 가스는 제1 엔진의 연료로 공급되는, 선박용 증발가스 처리 시스템이 제공된다.
상기 압축기에 의해 압축된 증발가스는 두 흐름으로 분기되어, 한 흐름은 상기 제1 엔진의 연료로 공급되고, 나머지 흐름이 상기 제2 열교환기에 의해 냉각될 수 있다.
상기 압축기는 다단 압축기일 수 있고, 상기 압축기의 전부 압축 과정을 거친 증발가스가 상기 제2 열교환기로 보내지고, 상기 압축기의 일부 압축 과정을 거친 증발가스는 제2 엔진의 연료로 공급될 수 있다.
상기 선박용 증발가스 처리 시스템은, 상기 제2 엔진의 요구 압력으로 가스를 감압시키는 제2 감압장치를 포함할 수 있고, 상기 기화기에 의해 기화된 가스는 두 흐름으로 분기되어, 한 흐름은 상기 제2 감압장치에 의해 감압된 후 상기 제2 엔진의 연료로 공급되고, 나머지 흐름은 상기 제1 엔진으로 공급될 수 있다.
상기 선박용 증발가스 처리 시스템은, 상기 제2 감압장치에 의해 감압된 가스를 상기 제2 엔진의 요구 온도로 가열시키는 가열기를 더 포함할 수 있고, 상기 제2 감압장치에 의해 감압된 가스는 상기 가열기에 의해 가열된 후에 상기 제2 엔진으로 공급될 수 있다.
상기 선박용 증발가스 처리 시스템은, 상기 제1 감압장치 하류에 설치되어 재액화된 액화가스와 기체 상태로 남아있는 증발가스를 분리하는 기액분리기를 더 포함할 수 있다.
상기 기액분리기에 의해 분리된 증발가스는, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스와 합류되어 상기 제1 열교환기의 냉매로 사용될 수 있다.
상기 선박용 증발가스 처리 시스템은, 상기 저장탱크 내부에 설치되는 제1 펌프를 더 포함할 수 있고, 상기 제1 펌프에 의해 가압되어 상기 저장탱크 외부로 배출된 액화가스가 상기 제2 펌프에 의해 가압될 수 있다.
상기 선박용 증발가스 처리 시스템은, 상기 압축기 하류에 설치되어 증발가스에 포함된 윤활유를 걸러내는 제1 윤활유분리장치를 더 포함할 수 있다.
상기 선박용 증발가스 처리 시스템은, 상기 제1 윤활유분리장치 하류에 설치되어 윤활유를 걸러내는 제2 윤활유분리장치를 더 포함할 수 있다.
상기 선박용 증발가스 처리 시스템은, 상기 제1 감압장치 하류에 설치되어 윤활유를 걸러내는 제3 윤활유분리장치를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 압축기에 의해 압축된 증발가스를, 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 냉매로 사용하여 제1 열교환기에 의해 열교환시켜 냉각시키고, 제1 감압장치에 의해 감압시켜 재액화시키는 선박용 증발가스 처리 방법에 있어서, 상기 저장탱크로부터 배출된 액화가스를 가압시킨 후 증발가스 재액화의 냉매로 사용하고, 증발가스 재액화의 냉매로 사용된 유체를 기화시키는, 선박용 증발가스 처리 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 제1 엔진의 연료로 사용되기 위하여 필연적으로 기화기에 의한 기화 과정을 거치게 되는 액화가스를, 기화기에 의해 기화시키기 전에 제2 열교환기에서 증발가스를 재액화시키기 위한 냉매로 활용함으로써, 증발가스의 재액화 효율 및 재액화량을 증가시키는 동시에 기화기에서 사용되는 에너지를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 증발가스 처리 시스템의 개략도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명은, 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.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 증발가스 처리 시스템의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 선박용 증발가스 처리 시스템은, 제1 열교환기(110), 압축기(200), 제2 열교환기(120), 제1 감압장치(410), 제2 펌프(620) 및 기화기(700)를 포함한다.
저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스는, 제1 열교환기(110)의 냉매로 사용된 후 압축기(200)로 보내져, 압축기(200)의 전부 압축 과정을 거친다. 압축기(200)는 다단 압축기일 수 있으며, 5단 압축기일 수 있다.
압축기(200)의 일부 압축 과정을 거친 증발가스(일례로, 5단 압축 과정 중 2단 압축 과정을 거친 증발가스)는 제2 엔진(E2)으로 보내질 수 있으며, 제2 엔진(E2)은 DF 엔진 등의 발전용 엔진일 수 있다. 또한, 압축기(200)의 일부 압축 과정을 거친 증발가스는 가스연소장치(GCU; Gas Combustion Unit, G)로 보내질 수 있다.
압축기(200)의 전부 압축 과정을 거친 증발가스는, 제2 열교환기(120)에 의해 1차로 열교환되어 냉각된 후, 제1 열교환기(110)에서 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스를 냉매로 사용하여 2차로 열교환되어 냉각된다.
압축기(200)에 의한 압축 과정과, 제2 열교환기(120) 및 제1 열교환기(110)의 냉각 과정을 거친 유체는, 제1 감압장치(410)에 의한 감압 과정을 거쳐 일부 또는 전부가 재액화된다.
본 발명은, 제1 감압장치(410) 하류에 설치되어 재액화된 액화가스와 기체 상태로 남아있는 증발가스를 분리하는 기액분리기(500)를 더 포함할 수 있다. 기액분리기(500)에 의해 분리된 액화가스는 저장탱크(T)로 보내질 수 있고, 기액분리기(500)에 의해 분리된 증발가스는 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스와 합류되어 제1 열교환기(110)의 냉매로 사용될 수 있다.
저장탱크(T)로부터 배출된 액화가스는, 제2 펌프(620)에 의해 가압된 후 제2 열교환기(120)에서 냉매로 사용된다. 즉, 제2 열교환기(120)는, 제2 펌프(620)에 의해 가압된 액화가스를 냉매로 사용하여, 제2 압축기(200)에 의해 압축된 증발가스를 열교환시켜 냉각시킨다.
제2 열교환기(120)에서 냉매로 사용된 유체는 기화기(700)에 의해 기화되어 제1 엔진(E1)의 연료로 공급된다. 제1 엔진(E1)은 ME-GI 엔진 등의 추진용 엔진일 수 있고, 제1 엔진(E1)이 ME-GI 엔진인 경우, 제2 펌프(620)에 의해 가압된 액화가스는 대략 300 bar, -90℃일 수 있다.
본 발명에 의하면, 제1 엔진(E1)의 연료로 사용되기 위하여 필연적으로 기화기(700)에 의한 기화 과정을 거치게 되는 액화가스를, 기화기(700)에 의해 기화시키기 전에 제2 열교환기(120)에서 증발가스를 재액화시키기 위한 냉매로 활용함으로써, 액화가스를 가압 및 기화시켜 엔진의 연료로 공급하는 시스템(제2 펌프(620) 및 기화기(700) 포함)과, 증발가스를 압축시켜 엔진의 연료로 공급하는 시스템(압축기(200) 포함)을 동시에 운전하는 경우에, 증발가스의 재액화 효율 및 재액화량을 증가시키는 동시에 기화기(700)에서 사용되는 에너지를 절감할 수 있다. 제1 엔진(E1)이 ME-GI 엔진인 경우, 시뮬레이션 결과 재액화 효율이 대략 6 내지 10% 상승하였다.
저장탱크(T) 내부에는 제1 펌프(610)가 설치될 수 있고, 제1 펌프(610)에 의해 가압되어 저장탱크(T) 외부로 배출된 액화가스가 제2 펌프(620), 제2 열교환기(120) 및 기화기(700)를 통과하여 제1 엔진(E1)으로 공급될 수 있다.
한편, 압축기(200)에 의해 압축된 증발가스가 두 흐름으로 분기되어, 한 흐름은 제1 엔진(E1)의 연료로 공급되고, 나머지 흐름이 제2 열교환기(120)로 보내져 재액화 과정을 거칠 수 있다. 또한, 기화기(700)에 의해 기화된 가스가 두 흐름으로 분기되어, 한 흐름은 제2 감압장치(420)에 의해 감압된 후 제2 엔진(E2)의 연료로 공급되고, 나머지 흐름이 제1 엔진(E1)으로 공급될 수 있다.
제2 감압장치(420)는 제2 엔진(E2)의 요구 압력으로 가스를 감압시키며, 제2 감압장치(420)에 의해 감압된 후 제2 엔진(E2)으로 보내지는 가스는, 가열기(800)에 의해 제2 엔진(E2)의 요구 온도로 가열된 후에 제2 엔진(E2)에 공급될 수 있다.
본 발명은 압축기(200) 하류에 설치되어 증발가스에 포함된 윤활유를 걸러내는 제1 윤활유분리장치(310)를 더 포함할 수 있다. 압축기(200)가 급유 윤활 방식의 실린더를 포함하는 경우, 증발가스가 압축기(200)에 의해 압축되며 증발가스에 소량의 윤활유가 섞일 수 있고, 증발가스에 섞인 윤활유는 제2 열교환기(120) 및 제1 열교환기(110)에서 냉각되며 열교환기의 유로를 막을 수 있으므로, 걸러낼 필요가 있다. 제1 윤활유분리장치(310)는 코어레서(Coalescer)일 수 있다.
본 발명은 제1 윤활유분리장치(310) 하류에 설치되어, 추가적으로 윤활유를 걸러내는 제2 윤활유분리장치(320)를 더 포함할 수 있다. 제2 윤활유분리장치(320)는 흡착기(Adsorber)일 수 있다.
본 발명은 제1 감압장치(410) 하류에 설치되어 윤활유를 걸러내는 제3 윤활유분리장치(330)를 더 포함할 수 있다. 제2 열교환기(120), 제1 열교환기(110) 및 제1 감압장치(410)를 거치며 유체는 극저온으로 냉각되므로, 제3 윤활유분리장치(330)는 극저온 용(Cryogenic)으로 설계된다. 또한, 극저온의 유체에 섞인 윤활유는 유동점 아래의 고체(또는 응고된) 상태이므로, 제3 윤활유분리장치(330)는 고체(또는 응고된) 상태의 윤활유를 걸러내게 된다.
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.
T : 저장탱크 G : 가스연소장치
E1 : 제1 엔진 E2 : 제2 엔진
110 : 제1 열교환기 120 : 제2 열교환기
200 : 압축기 310 : 제1 윤활유분리장치
320 : 제2 윤활유분리장치 330 : 제3 윤활유분리장치
410 : 제1 감압장치 420 : 제2 감압장치
500 : 기액분리기 610 : 제1 펌프
620 : 제2 펌프 700 : 기화기
800 : 가열기

Claims (12)

  1. 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 냉매로 사용하는 제1 열교환기;
    상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용된 증발가스를 압축시키는 압축기;
    상기 압축기에 의해 압축된 증발가스를 1차로 열교환시켜 냉각시키는 제2 열교환기;
    상기 제2 열교환기에 의해 1차로 냉각된 후 상기 제1 열교환기에 의해 2차로 열교환되어 냉각된 유체를 감압시키는 제1 감압장치;
    상기 저장탱크로부터 배출되는 액화가스를 가압시키는 제2 펌프; 및
    상기 제2 펌프에 의해 가압된 후 상기 제2 열교환기에서 냉매로 사용된 유체를 기화시키는 기화기;를 포함하고,
    상기 제2 열교환기는, 상기 제2 펌프에 의해 가압된 액화가스를 냉매로 사용하여 상기 압축기에 의해 압축된 증발가스를 열교환시켜 냉각시키고,
    상기 기화기에 의해 기화된 가스는 제1 엔진의 연료로 공급되는, 선박용 증발가스 처리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축기에 의해 압축된 증발가스는 두 흐름으로 분기되어, 한 흐름은 상기 제1 엔진의 연료로 공급되고, 나머지 흐름이 상기 제2 열교환기에 의해 냉각되는, 선박용 증발가스 처리 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축기는 다단 압축기이고,
    상기 압축기의 전부 압축 과정을 거친 증발가스가 상기 제2 열교환기로 보내지고,
    상기 압축기의 일부 압축 과정을 거친 증발가스는 제2 엔진의 연료로 공급되는, 선박용 증발가스 처리 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 엔진의 요구 압력으로 가스를 감압시키는 제2 감압장치를 포함하고,
    상기 기화기에 의해 기화된 가스는 두 흐름으로 분기되어, 한 흐름은 상기 제2 감압장치에 의해 감압된 후 상기 제2 엔진의 연료로 공급되고, 나머지 흐름은 상기 제1 엔진으로 공급되는, 선박용 증발가스 처리 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 감압장치에 의해 감압된 가스를 상기 제2 엔진의 요구 온도로 가열시키는 가열기를 더 포함하고,
    상기 제2 감압장치에 의해 감압된 가스는 상기 가열기에 의해 가열된 후에 상기 제2 엔진으로 공급되는, 선박용 증발가스 처리 시스템.
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 감압장치 하류에 설치되어 재액화된 액화가스와 기체 상태로 남아있는 증발가스를 분리하는 기액분리기를 더 포함하는, 선박용 증발가스 처리 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 기액분리기에 의해 분리된 증발가스는, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스와 합류되어 상기 제1 열교환기의 냉매로 사용되는, 선박용 증발가스 처리 시스템.
  8. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저장탱크 내부에 설치되는 제1 펌프를 더 포함하고,
    상기 제1 펌프에 의해 가압되어 상기 저장탱크 외부로 배출된 액화가스가 상기 제2 펌프에 의해 가압되는, 선박용 증발가스 처리 시스템.
  9. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축기 하류에 설치되어 증발가스에 포함된 윤활유를 걸러내는 제1 윤활유분리장치를 더 포함하는, 선박용 증발가스 처리 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 윤활유분리장치 하류에 설치되어 윤활유를 걸러내는 제2 윤활유분리장치를 더 포함하는, 선박용 증발가스 처리 시스템.
  11. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 감압장치 하류에 설치되어 윤활유를 걸러내는 제3 윤활유분리장치를 더 포함하는, 선박용 증발가스 처리 시스템.
  12. 압축기에 의해 압축된 증발가스를, 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 냉매로 사용하여 제1 열교환기에 의해 열교환시켜 냉각시키고, 제1 감압장치에 의해 감압시켜 재액화시키는 선박용 증발가스 처리 방법에 있어서,
    상기 저장탱크로부터 배출된 액화가스를 가압시킨 후 증발가스 재액화의 냉매로 사용하고, 증발가스 재액화의 냉매로 사용된 유체를 기화시키는, 선박용 증발가스 처리 방법.
KR1020180163831A 2018-12-18 2018-12-18 선박용 증발가스 처리 시스템 및 방법 Ceased KR20200075952A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180163831A KR20200075952A (ko) 2018-12-18 2018-12-18 선박용 증발가스 처리 시스템 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180163831A KR20200075952A (ko) 2018-12-18 2018-12-18 선박용 증발가스 처리 시스템 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200075952A true KR20200075952A (ko) 2020-06-29

Family

ID=71401257

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180163831A Ceased KR20200075952A (ko) 2018-12-18 2018-12-18 선박용 증발가스 처리 시스템 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20200075952A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220046129A (ko) 2020-10-07 2022-04-14 주식회사 포스코 오일탱크의 유증기 포집장치
KR20240026347A (ko) * 2022-08-18 2024-02-28 한화오션 주식회사 재액화시스템을 가지는 fsru 시스템 및 선박

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220046129A (ko) 2020-10-07 2022-04-14 주식회사 포스코 오일탱크의 유증기 포집장치
KR20240026347A (ko) * 2022-08-18 2024-02-28 한화오션 주식회사 재액화시스템을 가지는 fsru 시스템 및 선박

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102176543B1 (ko) 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법
KR102626179B1 (ko) 연료가스 공급 시스템 및 방법
KR20200046006A (ko) 선박용 증발가스 재액화 시스템 및 방법
KR102066632B1 (ko) 선박용 증발가스 재액화 시스템 및 방법
KR101867033B1 (ko) 선박용 증발가스 재액화 시스템 및 방법
KR102211432B1 (ko) 극저온용 오일필터 및 상기 극저온용 오일필터가 적용된 선박용 증발가스 처리 시스템
KR101818523B1 (ko) 선박
KR102033537B1 (ko) 선박용 증발가스 재액화 시스템 및 방법
KR102624234B1 (ko) 증발가스 재액화 시스템 및 방법
KR102559319B1 (ko) 선박용 증발가스 처리 시스템 및 방법
KR102632391B1 (ko) 선박의 연료 공급 시스템
KR20200075952A (ko) 선박용 증발가스 처리 시스템 및 방법
KR102003409B1 (ko) 선박용 증발가스 재액화 방법 및 시스템
KR102694834B1 (ko) 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법
KR102117389B1 (ko) 선박용 증발가스 재액화 시스템 및 방법
KR102020967B1 (ko) 증발가스 재액화 시스템 및 증발가스 재액화 시스템 내의 윤활유 배출 방법
KR102542461B1 (ko) 선박용 증발가스 처리 시스템 및 방법
KR20200078883A (ko) 증발가스 재액화 시스템 및 방법
KR20190081150A (ko) 선박용 증발가스 재액화 시스템 및 방법
KR102044271B1 (ko) 선박용 증발가스 재액화 시스템 및 방법
KR102603751B1 (ko) 연료 공급 시스템
KR20180032170A (ko) 선박용 연료 공급 시스템 및 방법
KR102044273B1 (ko) 선박용 증발가스 재액화 시스템 및 방법
KR102055404B1 (ko) 선박용 증발가스 재액화 방법
KR102712748B1 (ko) 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20181218

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20211207

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20181218

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20230316

Patent event code: PE09021S01D

E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20230522

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20230316

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I