KR101264890B1 - Suction drum having means for holding subcooled condition - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LNG를 연료로서 고압가스 분사엔진에 공급하는 연료가스 공급 시스템에 있어서 내부의 액체를 과냉상태로 유지할 수 있도록 하는 과냉상태 유지수단을 갖는 석션 드럼에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, LNG 저장탱크에 저장된 LNG를 기화시켜 고압가스 분사엔진에 연료가스로서 공급하기 위한 고압가스 분사엔진용 연료가스 공급 시스템에 포함되며, 펌프의 상류측에 배치되어 기체가 펌프에 공급되지 않도록 하는 석션 드럼으로서, 상기 석션 드럼의 내부에 저장된 LNG의 과냉상태를 유지할 수 있도록, 상기 석션 드럼 내부에서 기상의 가스와 액상의 LNG 사이에 위치되어 가스와 LNG 사이의 접촉면적을 감소시킬 수 있는 과냉상태 유지수단을 갖는 것을 특징으로 하는 석션 드럼이 제공된다.The present invention relates to a suction drum having a supercooled state maintaining means for maintaining an internal liquid in a supercooled state in a fuel gas supply system for supplying LNG as a fuel to a high-pressure gas injection engine.
According to the present invention, it is included in the fuel gas supply system for the high-pressure gas injection engine for vaporizing the LNG stored in the LNG storage tank to supply as a fuel gas to the high-pressure gas injection engine, disposed upstream of the pump to supply gas to the pump As a suction drum, the suction drum may be located between the gaseous gas and the liquid phase LNG in the suction drum to reduce the contact area between the gas and the LNG so as to maintain the supercooled state of the LNG stored in the suction drum. A suction drum is provided, having a supercooled state maintaining means.

Description

과냉상태 유지수단을 갖는 석션 드럼 {SUCTION DRUM HAVING MEANS FOR HOLDING SUBCOOLED CONDITION}Suction drum with subcooling means {SUCTION DRUM HAVING MEANS FOR HOLDING SUBCOOLED CONDITION}

본 발명은 LNG를 연료로서 고압가스 분사엔진에 공급하는 연료가스 공급 시스템에 있어서 내부의 액체를 과냉상태로 유지할 수 있도록 하는 과냉상태 유지수단을 갖는 석션 드럼에 관한 것이다.The present invention relates to a suction drum having a supercooled state maintaining means for maintaining an internal liquid in a supercooled state in a fuel gas supply system for supplying LNG as a fuel to a high-pressure gas injection engine.

일반적으로, 선박에서 배출되는 폐기가스 중 국제 해사 기구(International Maritime Organization)의 규제를 받고 있는 것은 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)이며, 이산화탄소(CO2)의 배출도 규제하려 하고 있다. 특히, 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)의 경우, 1997년 해상오염 방지협약(MARPOL; The Prevention of Marine Pollution from Ships) 의정서를 통하여 제기되고, 8년이라는 긴 시간이 소요된 후 2005년 5월에 발효요건을 만족하여 현재 강제규정으로 이행되고 있다.In general, it is nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx) that are regulated by the International Maritime Organization among the waste gas discharged from ships, and is trying to regulate the emission of carbon dioxide (CO 2 ). Particularly, in the case of nitrogen oxide (NOx) and sulfur oxides (SOx), it was submitted through the Protocol of the Maritime Pollution Prevention Convention (MARPOL) in 1997, In May, the requirements for the fermentation were satisfied and the regulations are being implemented.

따라서, 이러한 규정을 충족시키기 위하여 질소산화물(NOx) 배출량을 저감하기 위하여 다양한 방법들이 소개되고 있는데, 이러한 방법 중에서 LNG 운반선을 위하여 고압 천연가스 분사 엔진, 예를 들어 ME-GI 엔진이 개발되어 사용되고 있다.Therefore, in order to meet these regulations, various methods have been introduced to reduce NOx emissions. Among these methods, a high pressure natural gas injection engine, for example, a ME-GI engine, has been developed and used for LNG carriers. .

이와 같은 ME-GI 엔진은 LNG(Liquefied Natural Gas)를 극저온에 견디는 저장탱크에 저장하여 운반하도록 하는 LNG 운반선 등과 같은 해상 구조물(본 명세서에서 해상 구조물이란, LNG 운반선, LNG RV, 일반상선 등의 선박을 비롯하여, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 해상 플랜트까지도 모두 포함하는 개념이다.)에 설치될 수 있으며, 이 경우 천연가스를 연료로 사용하게 되며, 그 부하에 따라 대략 150 ∼ 300 bara(절대압력) 정도의 고압의 가스 공급 압력이 요구된다.Such a ME-GI engine is an offshore structure such as an LNG carrier for storing and transporting LNG (Liquefied Natural Gas) in a cryogenic storage tank (in the present specification, the offshore structure is a vessel such as an LNG carrier, an LNG RV, or a commercial vessel). , LNG FPSO, LNG FSRU, and even offshore plants.) In this case, natural gas is used as fuel, and the load is approximately 150 to 300 bara (absolute pressure). High pressure gas supply pressure is required.

LNG 저장탱크가 설치되지 않은 일반상선 등에 ME-GI 엔진을 적용하기 위해서는 연료로서의 LNG를 수용할 수 있는 LNG 연료탱크가 설치된다.In order to apply ME-GI engines to commercial ships without LNG storage tanks, LNG fuel tanks that can accommodate LNG as fuel are installed.

ME-GI 엔진은 필요시 재액화(liquefaction) 장치가 추가로 설치될 경우, 가스와 연료유 가격의 변화와 배출가스의 규제 정도에 따라 증발가스(Boil Off Gas; BOG)를 연료로 사용할 것인지, 아니면 증발가스를 재액화하여 저장탱크로 보내고 중유(Heavy Fuel Oil; HFO)를 사용할 것인지 선택할 수 있는 장점이 있으며, 특히, 환경오염과 관련한 특정규제를 받는 해역을 통과시 간편하게 LNG를 기화시켜서 연료로 사용할 수 있으며, 차세대 친환경적인 엔진으로서 효율이 50%에 육박하여 향후에는 LNG 운반선의 메인 엔진으로서 사용될 수 있다.The ME-GI engine will use Boil Off Gas (BOG) as a fuel if additional liquefaction equipment is installed if necessary, depending on changes in gas and fuel oil prices and the degree of regulation of emissions. Alternatively, it is possible to re-liquefy the boil-off gas to the storage tank and use heavy fuel oil (HFO) .In particular, LNG can be easily vaporized when passing through a sea area subject to specific regulations related to environmental pollution. It can be used as a next-generation environmentally friendly engine, which is nearly 50% efficient and can be used as the main engine of LNG carriers in the future.

LNG 저장탱크(혹은 LNG 연료탱크)에 수용되어 있는 LNG(혹은 증발가스)를 연료로서 ME-GI 엔진에 공급하기 위해, 연료가스 공급 시스템(fuel gas supply system)이 구비되어야 한다.In order to supply LNG (or evaporated gas) contained in the LNG storage tank (or LNG fuel tank) to the ME-GI engine as fuel, a fuel gas supply system must be provided.

국제특허공개공보 제 WO 2009/011497 호 및 제 WO 2009/136793 호 등에는 이러한 연료가스 공급 시스템의 예가 개시되어 있다.Examples of such fuel gas supply systems are disclosed in WO 2009/011497, WO 2009/136793, and the like.

국제특허공개공보 제 WO 2009/011497 호에는, LNG 저장탱크로부터 배출되는 LNG를 기화기에서 기화시킨 후 ME-GI 엔진과 같은 고압가스 분사엔진에 공급하는 동시에, LNG 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 상기 기화기에서 LNG와 열교환하여 액화시키는 연료가스 공급 시스템이 개시되어 있다.International Patent Publication No. WO 2009/011497 discloses that vaporized LNG discharged from an LNG storage tank is vaporized in a vaporizer and then supplied to a high-pressure gas injection engine such as an ME-GI engine, and the boil-off gas discharged from the LNG storage tank is described above. A fuel gas supply system for liquefying heat exchange with LNG in a vaporizer is disclosed.

국제특허공개공보 제 WO 2009/136793 호에는, LNG 저장탱크로부터 배출되는 LNG를 고압 펌프에서 압축한 후 증발기에서 증발시켜 ME-GI 엔진과 같은 가스 엔진에 공급하는 동시에, LNG 저장탱크로부터 배출되는 증발가스를 증발가스 압축기에서 압축한 후 극저온 열교환기에서 재액화하여 고압 펌프에 공급되는 LNG와 혼합해서 가스 엔진에 공급하는 연료가스 공급 시스템이 개시되어 있다.International Patent Publication No. WO 2009/136793 discloses that LNG discharged from an LNG storage tank is compressed by a high pressure pump and then evaporated in an evaporator to be supplied to a gas engine such as a ME-GI engine, and at the same time evaporated from the LNG storage tank. A fuel gas supply system is disclosed in which a gas is compressed in an evaporative gas compressor and then liquefied in a cryogenic heat exchanger, mixed with LNG supplied to a high pressure pump, and supplied to a gas engine.

이와 같은 연료가스 공급 시스템은 엔진에서 요구하는 상태, 즉 엔진에서 요구하는 온도 및 압력의 연료가스를 공급하기 위하여 필수적인 요소이다. ME-GI 엔진의 운전시, 엔진에 요구되는 출력에 따라 부하를 변화시키기 되는데, 시간에 따라 엔진 부하를 원활하게 추종할 수 있도록 연료가스 공급 시스템을 구성하는 각종 구성품들의 사양이 정해진다.Such a fuel gas supply system is essential for supplying fuel gas in a state required by the engine, that is, a temperature and pressure required by the engine. During the operation of the ME-GI engine, the load is changed according to the output required by the engine, and the specifications of the various components constituting the fuel gas supply system are determined so as to smoothly follow the engine load over time.

한편, 연료가스 공급 시스템에는 LNG의 이송을 위한 수단으로서 일반적으로 왕복동식 펌프와 같은 이송수단이 구비된다. LNG의 액화온도는 상압에서 약 -163℃의 극저온이므로, 연료가스 공급 시스템에 사용되는 펌프는 극저온 조건에서 작동할 수 있어야 한다. 이와 같이 LNG는 극저온 유체이기 때문에 주위로부터 공급되는 열에 의해 증발가스가 지속적으로 발생할 수 있다. 증발가스가 발생하면 고압 펌프에서의 흡입에 문제가 발생하기 때문에 극저온 유체인 LNG의 안정적인 공급을 위해서는 이송중 증발가스의 발생을 감소시킬 필요가 있다.On the other hand, the fuel gas supply system is generally provided with a transfer means such as a reciprocating pump as a means for transfer of LNG. Since the liquefaction temperature of LNG is cryogenic at about -163 ° C at ambient pressure, the pump used in the fuel gas supply system must be able to operate in cryogenic conditions. As such, since LNG is a cryogenic fluid, boil-off gas may be continuously generated by heat supplied from the surroundings. Since the generation of boil-off gas causes a problem in the suction of the high-pressure pump, it is necessary to reduce the generation of the boil-off gas during transportation for the stable supply of the cryogenic fluid LNG.

고압 펌프에 대한 LNG의 공급을 안정적으로 수행하기 위해서, 고압 펌프의 상류측에 석션 드럼이 설치될 수 있는데, 석션 드럼이 설정된 운전압력을 일정하게 유지할 수 있도록 하기 위한 연구가 지속적으로 이루어질 필요가 있다.In order to stably supply LNG to the high pressure pump, a suction drum may be installed upstream of the high pressure pump, and research to continuously maintain the set operating pressure of the suction drum needs to be made continuously. .

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, LNG를 연료로서 고압가스 분사엔진에 공급하는 연료가스 공급 시스템에 있어서 내부의 액체를 과냉상태로 유지할 수 있도록 하여, 석션 드럼의 운전압력을 일정하게 유지할 수 있도록 하는, 과냉상태 유지수단을 갖는 석션 드럼을 제공하고자 하는 것이다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, in the fuel gas supply system for supplying LNG as a fuel to the high-pressure gas injection engine to maintain the internal liquid in the supercooled state, the operating pressure of the suction drum To maintain a constant, to provide a suction drum having a supercooled state maintaining means.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, LNG 저장탱크에 저장된 LNG를 기화시켜 고압가스 분사엔진에 연료가스로서 공급하기 위한 고압가스 분사엔진용 연료가스 공급 시스템에 포함되며, 펌프의 상류측에 배치되어 기체가 펌프에 공급되지 않도록 하는 석션 드럼으로서, 상기 석션 드럼의 내부에 저장된 LNG의 과냉상태를 유지할 수 있도록, 상기 석션 드럼 내부에서 기상의 가스와 액상의 LNG 사이에 위치되어 가스와 LNG 사이의 접촉면적을 감소시킬 수 있는 과냉상태 유지수단을 갖는 것을 특징으로 하는 석션 드럼이 제공된다.According to the present invention for achieving the above object, it is included in the fuel gas supply system for a high-pressure gas injection engine for vaporizing the LNG stored in the LNG storage tank to supply as a fuel gas to the high-pressure gas injection engine, disposed on the upstream side of the pump A suction drum which prevents gas from being supplied to the pump, wherein the suction drum is positioned between the gaseous gas and the liquid phase LNG in the suction drum to maintain the supercooled state of the LNG stored in the suction drum. A suction drum is provided having a supercooled state maintaining means capable of reducing the contact area.

상기 과냉상태 유지수단은, 상기 석션 드럼의 내부에서 액상의 LNG 상에 부유될 수 있는 부력을 가지며, 상기 석션 드럼의 내부직경보다 작은 외부직경을 가지는 원판 형상을 가지는 것이 바람직하다.The supercooled state maintaining means preferably has a disk shape having a buoyancy force that can be suspended on the liquid LNG in the suction drum, and having an outer diameter smaller than the inner diameter of the suction drum.

상기 과냉상태 유지수단은, 상기 과냉상태 유지수단의 두께의 일부만이 액상의 LNG에 잠길 수 있는 부력을 가지는 것이 바람직하다.The subcooled state maintaining means preferably has a buoyancy force in which only a part of the thickness of the subcooled state maintaining means can be immersed in the liquid LNG.

상기 과냉상태 유지수단에는 설계시 설계자의 의도에 따라 구멍을 형성하지 않거나 하나 이상의 구멍을 형성할 수 있다.The supercooled state maintaining means may not form a hole or form one or more holes according to a designer's intention in designing.

상기 석션 드럼 내부에서의 원활한 상하 이동을 안내할 수 있도록, 상기 과냉상태 유지수단의 주위에는 복수개의 가이드 부재가 설치될 수도 있고, 설계자의 의도에 따라 가이드 부재 없이 과냉상태 유지수단의 두께를 두껍게 조절하여 설계할 수도 있다.A plurality of guide members may be installed around the supercooled state maintaining means so as to guide smooth up and down movement in the suction drum, and the thickness of the supercooled state maintaining means is thickened without a guide member according to a designer's intention. It can also be designed.

상기 가이드 부재는 상기 과냉상태 유지수단의 주위에 서로 일정한 각도 간격을 두고 돌출 형성되는 것이 바람직하다.The guide member is preferably protruded at regular angle intervals from each other around the supercooled state maintaining means.

상기 연료가스 공급 시스템에 포함되어 연료로서의 LNG를 상기 고압가스 분사엔진에 공급하는 연료 공급 라인으로부터 분기하여 LNG를 상기 석션 드럼으로 복귀시키는 복귀 라인은 상기 석션 드럼의 상부에 연결되어, 복귀하는 LNG가 상기 과냉상태 유지수단의 위쪽으로 유입될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.The return line which is included in the fuel gas supply system and branches from the fuel supply line for supplying LNG as fuel to the high pressure gas injection engine to return LNG to the suction drum is connected to the upper portion of the suction drum, It is preferable to be introduced to the upper side of the supercooled state maintaining means.

본 발명의 다른 측면에 따르면, LNG 저장탱크에 저장된 LNG를 기화시켜 고압가스 분사엔진에 연료가스로서 공급하기 위한 고압가스 분사엔진용 연료가스 공급 시스템으로서, 연료로서의 LNG를 상기 고압가스 분사엔진에 공급하는 연료 공급 라인과; 상기 연료 공급 라인 상에서 펌프의 상류측에 배치되어 기체가 펌프에 공급되지 않도록 하는 석션 드럼과; 상기 석션 드럼의 내부에 저장된 LNG의 과냉상태를 유지할 수 있도록, 상기 석션 드럼 내부에서 기상의 가스와 액상의 LNG 사이에 위치되어 가스와 LNG 사이의 접촉면적을 감소시킬 수 있는 과냉상태 유지수단과; 상기 연료 공급 라인으로부터 분기하여 LNG를 상기 석션 드럼으로 복귀시키는 복귀 라인; 을 포함하며, 상기 복귀 라인은 상기 석션 드럼의 상부에 연결되어, 복귀하는 LNG가 상기 과냉상태 유지수단의 위쪽으로 유입될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 고압가스 분사엔진용 연료가스 공급 시스템이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a fuel gas supply system for a high pressure gas injection engine for vaporizing LNG stored in the LNG storage tank and supplying the high pressure gas injection engine as fuel gas, supplying LNG as a fuel to the high pressure gas injection engine A fuel supply line; A suction drum disposed upstream of the pump on the fuel supply line to prevent gas from being supplied to the pump; A supercooling state maintaining means located between the gaseous gas and the liquid phase LNG in the suction drum to reduce the contact area between the gas and the LNG so as to maintain the supercooled state of the LNG stored in the suction drum; A return line branching from the fuel supply line to return LNG to the suction drum; The return line is connected to the upper portion of the suction drum, it is provided with a fuel gas supply system for the high-pressure gas injection engine, characterized in that the return LNG can be introduced to the upper side of the supercooled state maintaining means. .

본 발명에 따르면, LNG를 연료로서 고압가스 분사엔진에 공급하는 연료가스 공급 시스템에 있어서 내부의 액체를 과냉상태로 유지할 수 있도록 하는 과냉상태 유지수단을 갖는 석션 드럼이 제공된다.According to the present invention, in the fuel gas supply system for supplying LNG as a fuel to a high-pressure gas injection engine, there is provided a suction drum having a supercooled state maintaining means for maintaining the liquid inside in a supercooled state.

그에 따라 본 발명에 따른 과냉상태 유지수단을 갖는 석션 드럼은, 과냉상태 유지수단에 의해 기상과 액상을 분리할 수 있어, 기상과 액상의 접촉면적을 최소화하여 가스가 응축되는 양을 최소화하면서 운전압력을 일정하게 유지할 수 있게 된다. 나아가서, 액체는 과냉상태를 유지할 수 있어 안정적인 운전이 가능하다.Accordingly, the suction drum having the supercooled state maintaining means according to the present invention can separate the gaseous phase and the liquid phase by the supercooled state maintaining means, thereby minimizing the amount of gas condensation by minimizing the contact area between the gaseous phase and the liquid phase and operating pressure. Can be kept constant. Furthermore, the liquid can be maintained in a supercooled state to enable stable operation.

또한, 본 발명에 따르면, 석션 드럼 내부의 압력 제어를 위해 천연가스 혹은 질소가스가 주입됨에 따라 연료의 발열량이 변화하여 엔진에 악영향을 미칠 우려가 방지될 수 있다.In addition, according to the present invention, as the natural gas or nitrogen gas is injected to control the pressure inside the suction drum, the calorific value of the fuel may be changed, which may adversely affect the engine.

또한, 본 발명에 따르면, 연료가스 공급 시스템의 구성에 있어서도, 석션 드럼의 압력유지를 위한 천연가스 소모량을 최소화할 수 있어 운전비용을 절감할 수 있다.In addition, according to the present invention, even in the configuration of the fuel gas supply system, it is possible to minimize the natural gas consumption for maintaining the pressure of the suction drum can reduce the operating cost.

도 1은 고압가스 분사엔진용 연료가스 공급 시스템에 설치되는 석션 드럼의 개략 구성도로서, 본 발명에 따른 과냉상태 유지수단을 갖는 석션 드럼의 개략 구성도이다.
도 2는 도 1의 A-A 선을 따라 취해진 석션 드럼의 단면도이다.1 is a schematic configuration diagram of a suction drum installed in a fuel gas supply system for a high pressure gas injection engine, and a schematic configuration diagram of a suction drum having a supercooled state maintaining means according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the suction drum taken along line AA of FIG. 1.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 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. 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.

도 1은 본 발명에 따른 고압가스 분사엔진, 예컨대 ME-GI 엔진에 연료를 공급하는 연료가스 공급 시스템에 포함된 석션 드럼을 개략적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 고압가스 분사엔진용 연료가스 공급 시스템에 포함된 석션 드럼은 액화천연가스를 고압가스 분사엔진의 연료로 사용할 수 있는 모든 종류의 해상 구조물, 즉 LNG 운반선, LNG RV, 컨테이너선, 일반상선과 같은 선박을 비롯하여, LNG FPSO, LNG FSRU와 같은 해상 플랜트에 적용될 수 있다.1 is a view schematically showing a suction drum included in a fuel gas supply system for supplying fuel to a high-pressure gas injection engine, for example, a ME-GI engine according to the present invention. The suction drum included in the fuel gas supply system for the high-pressure gas injection engine of the present invention is any type of offshore structure that can use liquefied natural gas as the fuel of the high-pressure gas injection engine, that is, LNG carrier, LNG RV, container ship, general merchant ship It can be applied to offshore plants such as LNG FPSO, LNG FSRU, as well as ships such as.

LNG 운반선 등과 같이 LNG의 저장 또는 운반을 위한 LNG 저장탱크가 구비되어 있는 해상 구조물의 경우에는 이 LNG 저장탱크 내의 LNG를 고압가스 분사엔진에 연료로서 공급한다. 또한, 컨테이너선이나 일반상선 등과 같이 LNG의 저장 또는 운반을 위한 LNG 저장탱크가 별도로 구비되어 있지 않은 해상 구조물의 경우에는 연료로서의 LNG를 저장하는 LNG 연료탱크로부터 LNG를 배출시켜 고압가스 분사엔진에 공급한다. 다만, 본 명세서에 있어서, LNG 저장탱크는 LNG 연료탱크를 포함하는 개념으로 이해되어야 한다.In the case of an offshore structure equipped with an LNG storage tank for storing or transporting LNG, such as an LNG carrier, the LNG in the LNG storage tank is supplied as a fuel to the high-pressure gas injection engine. In the case of offshore structures that do not have a separate LNG storage tank for storing or transporting LNG, such as container ships or commercial ships, LNG is discharged from the LNG fuel tank that stores LNG as fuel and supplied to the high-pressure gas injection engine. do. However, in the present specification, the LNG storage tank should be understood as a concept including an LNG fuel tank.

본 발명에 따른 고압가스 분사엔진을 갖는 해상 구조물의 연료가스 공급 시스템에 따르면, LNG 저장탱크(또는 LNG 연료탱크)(도시생략)에서 배출된 LNG(또는 증발가스)는, 연료 공급 라인(L1)을 통하여 이송되면서 펌프(3)에서 고압으로 압축되고 기화기(5)에서 기화된 후 ME-GI 엔진 등의 고압가스 분사엔진(1)에 연료로서 공급된다. 증발가스의 경우에는 재액화된 후 이송되는 LNG와 혼합되어 함께 고압가스 분사엔진을 향하여 이송될 수 있다.According to the fuel gas supply system of the offshore structure having the high-pressure gas injection engine according to the present invention, the LNG (or boil-off gas) discharged from the LNG storage tank (or LNG fuel tank) (not shown), the fuel supply line (L1) While conveying through the pump 3 is compressed to high pressure and vaporized in the carburetor (5) is supplied as fuel to the high-pressure gas injection engine (1), such as ME-GI engine. In the case of the boil-off gas may be mixed with the LNG to be liquefied and then transported to the high-pressure gas injection engine.

펌프(20)는 극저온에 적용하여 LNG를 가압할 수 있는 왕복동식 펌프일 수 있으며, LNG를 대략 150 내지 300 bara 정도의 고압으로 압축할 수 있는 고압 펌프이다. 본 명세서에서 "고압" 이라는 용어는, ME-GI 엔진과 같은 가스 엔진에서 요구하는 연료가스의 압력범위, 예를 들어 대략 150 내지 300 bara 정도의 범위의 압력을 의미한다.The pump 20 may be a reciprocating pump capable of pressurizing LNG by applying to cryogenic temperatures, and is a high pressure pump capable of compressing LNG to a high pressure of about 150 to 300 bara. As used herein, the term "high pressure" means a pressure range of a fuel gas required by a gas engine such as a ME-GI engine, for example, a pressure in the range of about 150 to 300 bara.

기화기(5)는 고압 기화기로서 액체 상태의 LNG를 열매체와 열교환시킴으로써 가열하여 기화시킨다.The vaporizer | carburetor 5 is a high pressure vaporizer, and heats and vaporizes liquid LNG by heat-exchanging with a heat medium.

펌프(3)의 상류측에는, 연료로서의 LNG를 안정적으로 펌핑할 수 있도록 버퍼로서의 기능을 수행할 수 있는 석션 드럼(10)이 설치된다. 석션 드럼(10)에는 저장탱크(도시생략)로부터 LNG가 공급되며, LNG의 공급량은 밸브(11)에 의해 제어될 수 있다.On the upstream side of the pump 3, a suction drum 10 capable of performing a function as a buffer so as to stably pump LNG as fuel is provided. The suction drum 10 is supplied with LNG from a storage tank (not shown), and the supply amount of the LNG may be controlled by the valve 11.

LNG 저장탱크(도시생략)로부터 석션 드럼(10)까지 이송되어 온 LNG는 LNG 저장탱크의 내부압력이 대략 상압인 것에 비해 다소 높은 압력을 가질 수 있으며, 이를 통해 액체 상태의 LNG는 과냉상태에 놓이게 된다.LNG transported from the LNG storage tank (not shown) to the suction drum 10 may have a somewhat higher pressure than the internal pressure of the LNG storage tank is approximately normal pressure, thereby allowing the liquid LNG to be placed in a supercooled state. do.

석션 드럼(10)의 내부에서 LNG는 기상(G)과 액상(L)으로 분리되고, 고압 펌프(3)에는 액상의 LNG만이 공급된다. 외부로부터의 열 공급으로 인하여 발생된 증발가스는 석션 드럼(10)에서 분리되어 필요시, 즉 석션 드럼(10)의 내부압력을 감소시킬 필요가 있을 때, 배출라인을 통해 석션 드럼의 외부로 배출될 수 있다. 가스의 배출은 밸브(12)에 의해 제어될 수 있다.The LNG is separated into the gaseous phase G and the liquid phase L in the suction drum 10, and only the liquid phase LNG is supplied to the high pressure pump 3. The boil-off gas generated by the heat supply from the outside is separated from the suction drum 10 and discharged to the outside of the suction drum through the discharge line when necessary, that is, when it is necessary to reduce the internal pressure of the suction drum 10. Can be. The discharge of the gas can be controlled by the valve 12.

석션 드럼(10)의 내부에서 과냉상태의 액체와 가스가 직접 접촉하는 경우 가스가 응축될 수 있고, 그에 따라 석션 드럼(10)의 내부압력이 낮아질 수 있다. 종래에는 석션 드럼(10)의 내부압력이 낮아지지 않도록 필요시 밸브(13)를 개방하여 천연가스(NG)를 공급하거나 밸브(14)를 개방하여 질소가스(N2)를 공급하였다. 그런데, 이와 같은 방법으로 석션 드럼(10)의 내부압력을 유지할 경우, 상당량의 가스(천연가스, 질소가스 등)가 과냉상태의 액체와 접촉하여 응축될 수 있어, 과량의 가스 주입으로 인한 운전비용 증대와 연료가스 공급 시스템의 비효율을 초래할 수 있다.When the liquid and the gas in a supercooled state directly contact the inside of the suction drum 10, the gas may be condensed, and thus the internal pressure of the suction drum 10 may be lowered. Conventionally, when necessary, the valve 13 is opened to supply natural gas NG or the valve 14 is opened to supply nitrogen gas N2 so that the internal pressure of the suction drum 10 is not lowered. However, when maintaining the internal pressure of the suction drum 10 in this way, a considerable amount of gas (natural gas, nitrogen gas, etc.) can be condensed in contact with the liquid in the supercooled state, the operating cost due to the excessive gas injection This can lead to an increase and inefficiency of the fuel gas supply system.

본 발명자는 석션 드럼(10)의 내부에 기상(즉, 가스(G))과 액상(즉, LNG(L))을 분리할 수 있는 수단을 설치하여 과냉상태의 액체와 가스가 접촉할 수 있는 면적을 제어함으로써 이러한 문제를 해소하였다. 이와 같이 과냉상태의 액체와 가스가 접촉할 수 있는 면적이 감소됨에 따라 응축되는 가스의 양을 최소화할 수 있고, 석션 드럼(10)의 내부의 액체를 과냉상태로 유지하여 안정적인 펌프의 운전을 보장하면서도 비효율적인 가스의 소모를 절감한다.The present inventors have a means for separating the gaseous phase (ie, gas (G)) and the liquid phase (ie, LNG (L)) inside the suction drum 10 to allow the liquid and gas in a supercooled state to contact. Controlling the area solves this problem. As the area in which the liquid and gas in contact with the supercooled state can be reduced is minimized, the amount of gas that is condensed can be minimized, and the liquid inside the suction drum 10 is kept in the supercooled state to ensure stable operation of the pump. Yet inefficient gas consumption.

본 발명에 따른 과냉상태 유지수단(20)은, 석션 드럼(10)의 내부에서 액상의 LNG 상에 부유될 수 있도록 배치되며, 석션 드럼(10)의 내부직경보다 작은 외부직경을 가지는 원판 형상을 가지는 것이 바람직하다. 과냉상태 유지수단(20)은 LNG의 표면에 부유된 상태를 유지하기에 충분한 부력을 가지며, 과냉상태 유지수단(20)의 두께의 일부, 바람직하게는 대략 50% 정도만이 액상의 LNG에 잠길 수 있는 정도의 부력을 갖는다.The supercooled state maintaining means 20 according to the present invention is disposed to be suspended on the liquid LNG in the suction drum 10, and has a disc shape having an outer diameter smaller than the inner diameter of the suction drum 10. It is desirable to have. The supercooled state maintaining means 20 has a buoyancy sufficient to maintain a floating state on the surface of the LNG, and only a part of the thickness of the supercooled state maintaining means 20, preferably about 50%, may be immersed in the liquid LNG. It has a degree of buoyancy.

기상과 액상의 접촉면적을 조절할 수 있도록 과냉상태 유지수단(20)에는 하나 이상의 구멍(23)이 형성될 수 있다. 구멍(23)의 개수 및 크기는 석션 드럼(10)의 설계시 적절하게 정해질 수 있다.One or more holes 23 may be formed in the supercooled state maintaining means 20 so as to adjust the contact area between the gaseous phase and the liquid phase. The number and size of the holes 23 can be appropriately determined in the design of the suction drum 10.

석션 드럼(10)의 내부에서 상을 분리하는 과냉상태 유지수단(20)이 석션 드럼(10)의 내부에서 원활하게 상하로 이동할 수 있도록, 과냉상태 유지수단(20)의 주위에는 복수개의 가이드 부재(25)가 서로 일정한 각도 간격을 두고 돌출 형성된다. 가이드 부재(25)로서는 원판 형상의 과냉상태 유지수단(20)의 외주 가장자리에 고정적으로 부착된 것이어도 좋고, 베어링과 같은 기능을 수행할 수 있는 것이어도 좋다. 또는 별도의 가이드 부재를 두지 않고, 과냉상태 유지수단(20) 자체의 두께를 두껍게 하여 석션 드럼(10) 내에서의 상하이동이 원활하게 이루어질 수 있도록 하여도 좋다.A plurality of guide members are disposed around the supercooled state maintaining means 20 so that the supercooled state maintaining means 20 that separates the phases inside the suction drum 10 can move up and down smoothly inside the suction drum 10. 25 are protruded at regular angle intervals from each other. The guide member 25 may be fixedly attached to the outer circumferential edge of the disc-shaped supercooled state maintaining means 20, or may be capable of performing a function such as a bearing. Alternatively, the thickness of the supercooled state maintaining means 20 itself may be thickened without providing a separate guide member so that the shandong in the suction drum 10 may be smoothly performed.

또한, LNG를 고압가스 분사엔진(1)에 공급하는 연료 공급 라인(L1)으로부터 분기하여 LNG, 즉 연료를 석션 드럼(10)으로 복귀시키는 복귀 라인(L2)이 설치되어, 고압가스 분사엔진(1)에서 필요로 하는 연료의 양이 감소하거나 고압가스 분사엔진에 공급되는 연료의 양이 지나치게 많은 경우에 연료를 석션 드럼(10)으로 되돌리도록 할 수 있다.In addition, a return line L2 for branching from the fuel supply line L1 for supplying LNG to the high pressure gas injection engine 1 and returning the LNG, that is, the fuel to the suction drum 10, is provided. When the amount of fuel required in 1) is reduced or the amount of fuel supplied to the high-pressure gas injection engine is too large, the fuel may be returned to the suction drum 10.

이때, 복귀 라인(L2)을 통해 석션 드럼(10)에 복귀하는 LNG는 펌프(3)에 의해 압축되면서 온도가 상승한 상태이므로, 석션 드럼(10) 내부의 과냉상태의 액체에 복귀하는 LNG를 그대로 혼합시킬 경우 과냉상태를 유지하기 힘들 수 있다. 따라서, 과냉상태의 액체에 복귀하는 LNG가 직접 혼합되지 않도록 복귀 라인(L2)은 석션 드럼(10)의 상부, 즉 과냉상태 유지수단(20)보다 위쪽에 연결되는 것이 바람직하다. 이를 통해 복귀하는 LNG는 과냉상태 유지수단(20)의 위쪽으로 유입되어 과냉된 액체(LNG)와 복귀하는 LNG와의 직접적인 혼합이 방지될 수 있으므로, 온도 상승으로 인한 문제가 발생하지 않게 된다.At this time, since the LNG returning to the suction drum 10 through the return line L2 is compressed by the pump 3 and the temperature is increased, the LNG returning to the liquid in the supercooled state inside the suction drum 10 is left as it is. Mixing can make it difficult to maintain supercooling. Therefore, it is preferable that the return line L2 is connected to the upper portion of the suction drum 10, that is, the supercooled state maintaining means 20, so that the LNG returning to the subcooled liquid is not directly mixed. The returning LNG is introduced into the subcooled state maintaining means 20 to prevent direct mixing of the supercooled liquid (LNG) and the returning LNG, so that a problem due to temperature rise does not occur.

이상에서는 본 발명의 연료가스 공급 시스템 및 방법이 LNG 운반선 등의 해상 구조물에 적용된 것을 예로 들어 설명이 이루어졌지만, 본 발명의 연료가스 공급 시스템 및 방법은 육상에서의 고압가스 분사 엔진에 대한 연료 공급에 적용될 수 있음은 물론이다.In the above description, the fuel gas supply system and method of the present invention has been described as an example applied to an offshore structure such as an LNG carrier, but the fuel gas supply system and method of the present invention is used to supply fuel to a high-pressure gas injection engine on land. Of course, it can be applied.

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 will be.

1 : 고압가스 분사엔진 3 : 펌프
5 : 기화기 10 : 석션 드럼
11, 12, 13, 14 : 밸브 20 : 과냉상태 유지수단
23 : 구멍 25 : 가이드 부재1: high pressure gas injection engine 3 pump
5: carburetor 10: suction drum
11, 12, 13, 14: valve 20: means for maintaining the supercooled state
23: hole 25: guide member

Claims (8)

LNG 저장탱크에 저장된 LNG를 기화시켜 고압가스 분사엔진에 연료가스로서 공급하기 위한 고압가스 분사엔진용 연료가스 공급 시스템에 포함되며, 펌프의 상류측에 배치되어 기체가 펌프에 공급되지 않도록 하는 석션 드럼으로서,
상기 석션 드럼의 내부에 저장된 LNG의 과냉상태를 유지할 수 있도록, 상기 석션 드럼 내부에서 기상의 가스와 액상의 LNG 사이에 위치되어 가스와 LNG 사이의 접촉면적을 감소시킬 수 있는 과냉상태 유지수단을 가지며,
상기 석션 드럼 내부에서의 원활한 상하 이동을 안내할 수 있도록, 상기 과냉상태 유지수단의 주위에는 복수개의 가이드 부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 석션 드럼.Suction drum which is included in the fuel gas supply system for the high pressure gas injection engine for vaporizing LNG stored in the LNG storage tank and supplying it as fuel gas to the high pressure gas injection engine, and disposed upstream of the pump to prevent gas from being supplied to the pump. As
In order to maintain the supercooled state of the LNG stored in the suction drum, the suction drum has a supercooled state maintaining means which is located between the gas of the gas phase and the liquid phase LNG to reduce the contact area between the gas and the LNG; ,
Suction drum, characterized in that a plurality of guide members are installed around the supercooled state maintaining means to guide the smooth vertical movement in the suction drum. 청구항 1에 있어서,
상기 과냉상태 유지수단은, 상기 석션 드럼의 내부에서 액상의 LNG 상에 부유될 수 있는 부력을 가지며, 상기 석션 드럼의 내부직경보다 작은 외부직경을 가지는 원판 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 석션 드럼.The method according to claim 1,
The suction apparatus for maintaining the supercooled state has a buoyancy force that can be suspended on the liquid LNG in the suction drum, and has a disc shape having an outer diameter smaller than the inner diameter of the suction drum. 청구항 2에 있어서,
상기 과냉상태 유지수단은, 상기 과냉상태 유지수단의 두께의 일부만이 액상의 LNG에 잠길 수 있는 부력을 가지는 것을 특징으로 하는 석션 드럼.The method according to claim 2,
And the subcooled state maintaining means has a buoyancy force in which only a part of the thickness of the subcooled state maintaining means is submerged in liquid LNG. 청구항 1에 있어서,
상기 과냉상태 유지수단에는 하나 이상의 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 석션 드럼.The method according to claim 1,
Suction drum, characterized in that one or more holes are formed in the supercooled state maintaining means. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 가이드 부재는 상기 과냉상태 유지수단의 주위에 서로 일정한 각도 간격을 두고 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 석션 드럼.The method according to claim 1,
Suction drum, characterized in that the guide member is formed protruding at a predetermined angle intervals around the supercooled state maintaining means. 청구항 1에 있어서,
상기 연료가스 공급 시스템에 포함되어 연료로서의 LNG를 상기 고압가스 분사엔진에 공급하는 연료 공급 라인으로부터 분기하여 LNG를 상기 석션 드럼으로 복귀시키는 복귀 라인은 상기 석션 드럼의 상부에 연결되어, 복귀하는 LNG가 상기 과냉상태 유지수단의 위쪽으로 유입될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 석션 드럼.The method according to claim 1,
The return line which is included in the fuel gas supply system and branches from the fuel supply line for supplying LNG as fuel to the high pressure gas injection engine to return LNG to the suction drum is connected to the upper portion of the suction drum, Suction drum, characterized in that to be introduced above the supercooled state maintaining means. LNG 저장탱크에 저장된 LNG를 기화시켜 고압가스 분사엔진에 연료가스로서 공급하기 위한 고압가스 분사엔진용 연료가스 공급 시스템으로서,
연료로서의 LNG를 상기 고압가스 분사엔진에 공급하는 연료 공급 라인과;
상기 연료 공급 라인 상에서 펌프의 상류측에 배치되어 기체가 펌프에 공급되지 않도록 하는 석션 드럼과;
상기 석션 드럼의 내부에 저장된 LNG의 과냉상태를 유지할 수 있도록, 상기 석션 드럼 내부에서 기상의 가스와 액상의 LNG 사이에 위치되어 가스와 LNG 사이의 접촉면적을 감소시킬 수 있는 과냉상태 유지수단과;
상기 연료 공급 라인으로부터 분기하여 LNG를 상기 석션 드럼으로 복귀시키는 복귀 라인; 을 포함하며,
상기 석션 드럼 내부에서의 원활한 상하 이동을 안내할 수 있도록, 상기 과냉상태 유지수단의 주위에는 복수개의 가이드 부재가 설치되며,
상기 복귀 라인은 상기 석션 드럼의 상부에 연결되어, 복귀하는 LNG가 상기 과냉상태 유지수단의 위쪽으로 유입될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 고압가스 분사엔진용 연료가스 공급 시스템.A fuel gas supply system for a high pressure gas injection engine for vaporizing LNG stored in an LNG storage tank and supplying the high pressure gas injection engine as fuel gas,
A fuel supply line for supplying LNG as fuel to the high pressure gas injection engine;
A suction drum disposed upstream of the pump on the fuel supply line to prevent gas from being supplied to the pump;
A supercooling state maintaining means located between the gaseous gas and the liquid phase LNG in the suction drum to reduce the contact area between the gas and the LNG so as to maintain the supercooled state of the LNG stored in the suction drum;
A return line branching from the fuel supply line to return LNG to the suction drum; / RTI >
A plurality of guide members are installed around the supercooled state maintaining means so as to guide smooth up and down movement in the suction drum.
The return line is connected to an upper portion of the suction drum, so that the returning LNG can flow into the upper portion of the supercooling state maintaining means.
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