KR101681719B1 - Control System for Treating Boil-Off Gas of a Ship - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선박의 증발가스 처리 제어시스템 및 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 선박의 저장탱크에서 배출된 증발가스를 가압한 후 대부분은 우선적으로 선박 엔진의 연료로 사용하고 나머지 일부 증발가스는 저장탱크로부터 새롭게 배출되는 증발가스의 냉열로 액화시켜 저장탱크로 복귀시킴으로써, 증발가스를 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 선박의 증발가스 처리 제어시스템 및 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 저장탱크에서 배출된 증발가스를 가압한 후 압축된 증발가스 중 대부분은 먼저 선박 엔진에 연료로서 공급하고, 압축된 증발가스 중 나머지는 저장탱크로부터 새롭게 배출되어 압축되기 전의 증발가스의 냉열로 액화시켜 저장탱크로 복귀시킬 수 있도록 하는 증발가스 처리 제어시스템 및 제어방법이 제공될 수 있다.The present invention relates to a control system and a control method for an evaporative gas treatment of a ship, and more particularly, to a method of controlling an evaporative gas treatment control system and a control method of a ship in which the evaporative gas discharged from a storage tank of a ship is pressurized, To an evaporative gas processing control system and a control method of a ship which can efficiently use evaporative gas by liquefying the evaporative gas newly discharged from a storage tank into cold storage and returning it to a storage tank.
According to the present invention, most of the compressed evaporated gas after pressurizing the evaporated gas discharged from the storage tank is first supplied to the marine engine as fuel, and the remainder of the compressed evaporated gas is newly discharged from the storage tank, The evaporation gas processing control system and the control method may be provided so as to be liquefied by the cold heat of the evaporator and returned to the storage tank.

Description

선박의 증발가스 처리 제어시스템 {Control System for Treating Boil-Off Gas of a Ship}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a control system for a boil-

본 발명은 선박의 증발가스(BOG: Boil-Off Gas) 처리 제어시스템 및 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 선박의 저장탱크에서 배출된 증발가스를 가압한 후, 대부분은 우선적으로 선박 엔진의 연료로 사용하고 나머지 일부 증발가스는 저장탱크로부터 새롭게 배출되는 증발가스의 냉열로 액화시켜 저장탱크로 복귀시킴으로써, 증발가스를 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 증발가스 처리 제어시스템 및 제어방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a boil-off gas (BOG) processing control system and method, and more particularly, to a boil- And the remaining part of the evaporated gas is liquefied by the cold heat of the evaporated gas newly discharged from the storage tank and returned to the storage tank so that the evaporated gas can be efficiently used.

근래, LNG(Liquefied Natural Gas)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 액화가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는, 액화된 상태로 액화가스 운반선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. LNG나 LPG 등의 액화가스는 천연가스 혹은 석유가스를 극저온(LNG의 경우 대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭적으로 감소되므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.In recent years, consumption of liquefied gas such as LNG (Liquefied Natural Gas) and LPG (Liquefied Petroleum Gas) has been rapidly increasing worldwide. The liquefied gas is transported in a gaseous state via land or sea gas piping, or is transported to a distant consumer site stored in a liquefied gas carrier in a liquefied state. Liquefied gas such as LNG or LPG is obtained by cooling natural gas or petroleum gas at a very low temperature (approximately -163 ° C. in the case of LNG), and its volume is significantly reduced compared to when it is in a gaseous state, .

LNG 운반선 등의 액화가스 운반선은, 액화가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 이 액화가스를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해, 액화가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히, '화물창'이라 함)를 포함한다.The liquefied gas carrier, such as an LNG carrier, is used to load the liquefied gas with the liquefied gas and then to the sea to unload the liquefied gas to the onshore site. For this purpose, a storage tank capable of withstanding the extremely low temperature of the liquefied gas ).

천연가스의 액화온도는 상압에서 약 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압에서 -163℃ 보다 약간만 높아도 증발된다. 종래의 LNG 운반선의 경우를 예를 들어 설명하면, LNG 운반선의 LNG 저장탱크는 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG에 지속적으로 전달되므로, LNG 운반선에 의해 LNG를 수송하는 도중에 LNG가 LNG 저장탱크 내에서 지속적으로 기화되어 LNG 저장 탱크 내에 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 발생한다.Since the liquefaction temperature of natural gas is a cryogenic temperature of about -163 ° C at normal pressure, LNG is evaporated even if its temperature is slightly higher than -163 ° C at normal pressure. For example, in the case of a conventional LNG carrier, the LNG storage tank of the LNG carrier is heat-treated, but since the external heat is continuously transferred to the LNG, LNG is transported by the LNG carrier, The LNG storage tank is constantly vaporized and boil-off gas (BOG) is generated in the LNG storage tank.

발생된 증발가스는 저장탱크 내의 압력을 증가시키며 선박의 요동에 따라 액화가스의 유동을 가속시켜 구조적인 문제를 야기시킬 수 있기 때문에, 증발가스의 발생을 억제할 필요가 있다.The generated evaporation gas increases the pressure in the storage tank and accelerates the flow of the liquefied gas in accordance with the shaking motion of the ship, which may cause a structural problem, so it is necessary to suppress the generation of the evaporation gas.

또한, 증발가스는 LNG의 손실이므로 LNG의 수송효율에 있어서 증발가스의 억제 혹은 재액화는 중요한 문제이다.In addition, since the evaporation gas is a loss of LNG, suppression or re-liquefaction of the evaporation gas is an important problem in the transport efficiency of LNG.

종래, 액화가스 운반선의 저장탱크 내에서의 증발가스를 억제 및 처리하기 위해, 증발가스를 저장탱크의 외부로 배출시켜 소각해 버리는 방법, 증발가스를 저장탱크의 외부로 배출시켜 재액화 장치를 통해 재액화시킨 후 다시 저장탱크로 복귀시키는 방법, 선박의 추진기관에서 사용되는 연료로서 증발가스를 사용하는 방법, 저장탱크의 내부압력을 높게 유지함으로써 증발가스의 발생을 억제하는 방법 등이 단독으로 혹은 복합적으로 사용되고 있었다.BACKGROUND ART [0002] Conventionally, in order to suppress and treat evaporation gas in a storage tank of a liquefied gas carrier, a method of discharging evaporation gas to the outside of the storage tank and incinerating it, a method of discharging evaporation gas to the outside of the storage tank, A method of returning to the storage tank after re-liquefying, a method of using evaporation gas as fuel used in a propulsion engine of the ship, a method of suppressing the generation of evaporation gas by keeping the internal pressure of the storage tank high, Have been used in combination.

증발가스 재액화 장치가 탑재된 종래의 선박의 경우, 저장탱크의 적정 압력 유지를 위해 저장탱크 내부의 증발가스를 저장탱크 외부로 배출시켜 재액화 장치를 통해 재액화시키게 된다. 이때, 배출된 증발가스는 냉동 사이클을 포함하는 재액화 장치에서 초저온으로 냉각된 냉매, 예를 들어 질소냉매, 혼합냉매 등과의 열교환을 통해 재액화된 후 저장탱크로 복귀된다.In the case of a conventional ship equipped with an evaporation gas remelting device, the evaporation gas inside the storage tank is discharged to the outside of the storage tank and re-liquefied through the re-liquefaction device in order to maintain an appropriate pressure of the storage tank. At this time, the discharged evaporated gas is re-liquefied through a heat exchange with a refrigerant cooled at a cryogenic temperature, for example, nitrogen refrigerant, mixed refrigerant, etc., in a liquefaction device including a refrigeration cycle, and then returned to the storage tank.

종래 DFDE 추진시스템을 탑재한 LNG 운반선의 경우, 재액화 설비를 설치하지 않고 증발가스 압축기와 가열만을 통해 증발가스를 처리한 후 DFDE에 연료로서 공급하여 증발가스를 소비하였기 때문에 엔진의 연료 필요량이 증발가스의 발생량보다 적을 때는 증발가스를 가스연소기(GCU; Gas Combustion Unit)에서 연소시켜 버리거나 대기중으로 버릴(venting) 수밖에 없는 문제가 있었다.In the case of the conventional LNG carriers equipped with the DFDE propulsion system, since the evaporative gas is treated through the evaporation gas compressor and the heating only without the liquefaction facility, and the evaporated gas is consumed by supplying the DFDE as fuel, When the amount of generated gas is less than the amount of generated gas, there is a problem that the evaporation gas must be burned in a gas combustion unit (GCU) or vented to the atmosphere.

그리고 종래 재액화 설비와 저속 디젤 엔진을 탑재한 LNG 운반선은 재액화 설비를 통해 BOG를 처리할 수 있음에도 불구하고 질소가스를 이용한 재액화 장치 운전의 복잡성으로 인해 전체 시스템의 제어가 복잡하고 상당한 양의 동력이 소모되는 문제가 있었다.Although the conventional Liquefaction Facility and the LNG carrier equipped with the low speed diesel engine can process the BOG through the liquefaction facility, the control of the entire system is complex due to the complexity of operation of the liquefaction device using nitrogen gas, There was a problem that the power was consumed.

결국, 저장탱크로부터 자연적으로 발생하는 증발가스를 효율적으로 처리하기 위한 제어시스템 및 제어방법에 대한 연구 개발이 지속적으로 이루어질 필요가 있다.As a result, it is necessary to continuously research and develop a control system and a control method for efficiently treating evaporative gas generated naturally from the storage tank.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저장탱크에서 배출된 증발가스를 가압한 후 대부분은 우선적으로 선박 엔진의 연료로 사용하고 나머지 일부는 저장탱크로부터 새롭게 배출되는 증발가스의 냉열로 액화시켜 저장탱크로 복귀시킴으로써, 증발가스를 효율적으로 사용할 수 있도록 제조되는 증발가스 처리 제어시스템 및 제어방법을 제공하고자 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method of controlling a boil- And to provide a control system and a control method of an evaporative gas processing system which is manufactured so that the evaporative gas can be efficiently used by returning to a storage tank by liquefying the evaporative gas with cold heat.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스가 저장된 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 압축하여 엔진의 연료로 공급하는 증발가스 공급라인; 상기 엔진의 연료로 공급된 후 잔여한 증발가스를 재액화시켜 저장탱크로 복귀시키는 증발가스 재액화라인; 및 상기 증발가스 공급라인에서, 증발가스를 압축시키는 압축기가 엔진의 요구압력(set point)을 초과하는 압력으로 운전되도록 제어하고, 상기 증발가스 재액화라인에서, 증발가스 재액화시 팽창수단에 의해 증발가스를 감압시켜 재액화시키되, 저장탱크 내부압력에 따라 감압되도록 팽창수단을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 저장탱크의 내부압력이 감소되면, 상기 제어부는 상기 팽창수단의 개방 정도를 조절하여 상기 증발가스 재액화라인을 통해 저장탱크로 복귀되는 재액화 증발가스의 양을 제어하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 제어시스템이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an evaporative gas supply system comprising: an evaporative gas supply line for supplying evaporative gas generated from a storage tank storing liquefied gas to fuel of an engine; An evaporation gas remover line for re-liquefying the remaining evaporation gas after being supplied to the engine as fuel and returning it to the storage tank; And controlling, in the evaporation gas supply line, a compressor for compressing the evaporation gas to operate at a pressure exceeding a set point of the engine, and in the evaporation gas remover line, And a control unit controlling the expansion means so as to be reduced in pressure in accordance with the pressure inside the storage tank by reducing the pressure of the evaporation gas while regulating the degree of opening of the expansion means, And the amount of the re-liquefied evaporative gas returned to the storage tank through the evaporative gas re-liquefaction line is controlled.

상기 증발가스 공급라인은, 액화가스가 저장된 저장탱크; 상기 저장탱크에 저장된 액화가스에서 발생하는 증발가스를 상기 저장탱크에서 배출시켜 압축시키는 압축기; 및 상기 압축기에서 압축된 증발가스를 연료로 사용하는 엔진을 포함할 수 있다.The evaporation gas supply line includes a storage tank in which liquefied gas is stored; A compressor which discharges and compresses evaporative gas generated in the liquefied gas stored in the storage tank from the storage tank; And an engine using the evaporated gas compressed in the compressor as a fuel.

상기 증발가스 재액화라인은, 상기 엔진에 연료로 공급된 후 잔여한 증발가스를 냉각시키는 열교환기; 및 상기 열교환기에서 냉각된 증발가스를 감압하여 재액화시키는 팽창수단을 포함할 수 있다.The evaporation gas re-liquefaction line may include a heat exchanger for cooling the remaining evaporation gas after being supplied as fuel to the engine; And expansion means for decompressing and re-liquefying the evaporated gas cooled in the heat exchanger.

상기 엔진의 전단에 설치된 압력 측정센서에서 측정된 엔진의 요구압력을 전달받아, 증발가스 공급라인에 설치된 압축기가 상기 엔진의 요구압력 초과의 압력으로 운전되도록 제어하는 제1 컨트롤러; 및 상기 엔진의 전단에 설치된 압력 측정센서에서 측정된 엔진의 요구압력을 전달받아, 증발가스 재액화 라인에 설치된 팽창수단에서 증발가스가 저장탱크의 내부압력에 따라 감압되도록 제어하는 제2 컨트롤러를 포함할 수 있다.A first controller which receives a required pressure of the engine measured by a pressure measuring sensor provided at a front end of the engine and controls the compressor installed in the evaporation gas supply line to operate at a pressure exceeding a required pressure of the engine; And a second controller for receiving the required pressure of the engine measured by the pressure measurement sensor installed at the front end of the engine and controlling the evaporation gas to be depressurized in accordance with the internal pressure of the storage tank in the expansion means installed in the evaporation gas re- can do.

상기 선박의 증발가스 처리 제어시스템에서, 다수의 엔진이 설치된 경우, 상기 제1 컨트롤러는 다수의 엔진의 요구압력 중 최대치인 엔진의 요구압력을 전달받아, 상기 증발가스 공급라인에 설치된 압축기가 엔진의 요구압력 초과의 압력으로 운전되도록 제어할 수 있다.In the evaporative gas processing control system of the ship, when a plurality of engines are installed, the first controller receives the required pressure of the engine, which is the maximum of the required pressures of the plurality of engines, It can be controlled to operate at a pressure exceeding the required pressure.

상기 제1 컨트롤러 및 제2 컨트롤러로 전달되는 엔진의 요구압력이 정상 범위를 벗어나는 경우, 엔진의 요구압력으로서 압축기 후단에 설치된 압력 측정센서에서 측정된 압력이 상기 제1 컨트롤러 및 제2 컨트롤러로 전달될 수 있다.When the required pressure of the engine transmitted to the first controller and the second controller is out of the normal range, the pressure measured by the pressure measuring sensor provided at the rear end of the compressor as the required pressure of the engine is transmitted to the first controller and the second controller .

상기 제1 컨트롤러 및 제2 컨트롤러로 전달되는 엔진의 요구압력이 정상 범위를 벗어나는 경우는, 엔진 전단에 설치된 압력 측정센서가 fail인 경우 또는 엔진의 전단에 설치된 연료 공급밸브가 닫힌 경우일 수 있다.When the required pressure of the engine transmitted to the first controller and the second controller is out of the normal range, it may be the case where the pressure measurement sensor provided at the front of the engine is fail or the fuel supply valve provided at the front end of the engine is closed.

상기 압축기는 제1 컨트롤러에 의해 엔진의 요구압력 초과의 압력으로 운전되도록 압축기의 용량을 제어하는 용량 제어밸브를 포함할 수 있다.The compressor may include a capacity control valve for controlling the capacity of the compressor to be operated by the first controller at a pressure exceeding the required pressure of the engine.

상기 엔진의 요구압력을 초과하는 압력은 엔진의 요구압력에 1 bara를 더한 압력일 수 있다.The pressure exceeding the required pressure of the engine may be a pressure that is 1 bara plus the required pressure of the engine.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 액화가스가 저장된 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 압축하여 엔진의 연료로 공급하는 연료공급 단계; 및 상기 엔진의 연료로 공급된 후 잔여한 증발가스를 재액화시켜 저장탱크로 복귀시키는 증발가스 재액화 단계를 포함하는 선박의 증발가스 처리 제어방법으로서, 상기 연료공급 단계에서 증발가스를 엔진의 요구압력을 초과하는 압력으로 압축시키도록 제어하고, 상기 증발가스 재액화 단계에서 증발가스 재액화시 저장탱크의 내부압력에 따라 감압시켜 재액화하도록 제어하되, 상기 저장탱크의 내부압력이 감소되면, 상기 증발가스 재액화라인을 통해 저장탱크로 복귀되는 재액화 증발가스의 양을 제어하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 제어방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a fuel supply system comprising: a fuel supply step of supplying an engine fuel by compressing an evaporative gas generated from a storage tank in which liquefied gas is stored; And an evaporation gas re-liquefaction step of re-liquefying the remaining evaporation gas after being supplied to the fuel of the engine and returning the evaporation gas to the storage tank, wherein the evaporation gas processing control method of the ship includes: The control unit controls the compressor to compress the refrigerant to a pressure exceeding the pressure of the refrigerant, and controls the refrigerant to be liquefied by depressurizing the refrigerant in accordance with the internal pressure of the refrigerant storage tank when the refrigerant is re- And the amount of the re-liquefied evaporative gas returned to the storage tank through the evaporative gas re-liquefaction line is controlled.

상기 엔진의 요구압력을 초과하는 압력은 엔진의 요구압력에 1bara를 더한 압력일 수 있다.The pressure exceeding the required pressure of the engine may be a pressure of 1 bara plus the required pressure of the engine.

본 발명에 따르면, 저장탱크에서 배출된 증발가스를 가압한 후 압축된 증발가스 중 일부는 선박 엔진에 연료로서 공급하고, 압축된 증발가스 중 나머지는 저장탱크로부터 새롭게 배출되어 압축되기 전의 증발가스의 냉열로 액화시켜 저장탱크로 복귀시킬 수 있도록 하는 증발가스 처리 제어시스템 및 제어방법이 제공될 수 있다.According to the present invention, a portion of the compressed evaporated gas after pressurizing the evaporated gas discharged from the storage tank is supplied to the marine engine as fuel, and the remainder of the compressed evaporated gas is discharged from the storage tank An evaporative gas processing control system and a control method that can be liquefied by cold heat and return to the storage tank can be provided.

그에 따라 본 발명에 따른 증발가스 처리 제어시스템 및 제어방법에 의하면, 에너지 소모량이 많고 초기 설치비가 과도하게 소요되는 재액화 장치를 설치하지 않고도 저장탱크에서 발생되는 증발가스를 재액화시킬 수 있어, 재액화 장치에서 소모되는 에너지를 절감할 수 있게 된다.Therefore, according to the evaporation gas processing control system and the control method of the present invention, it is possible to re-liquefy the evaporation gas generated in the storage tank without installing the remanufacturing device which consumes a large amount of energy and requires an initial installation cost excessively, The energy consumed in the liquefaction apparatus can be reduced.

또한, 본 발명에 의하면, LNG 운반선의 화물(즉, LNG) 운반시 발생되는 모든 증발가스를, 선박 엔진의 연료로서 사용하거나 재액화시켜 다시 저장탱크로 복귀시켜 저장할 수 있기 때문에, GCU 등에서 소모하여 버려지는 증발가스의 양을 감소시킬 수 있게 되고, 질소 등 별도의 냉매를 사용할 필요 없이 증발가스를 재액화하여 처리할 수 있게 된다.Further, according to the present invention, since all of the evaporative gas generated when the cargo (i.e., LNG) of the LNG carrier is transported can be used as fuel for the marine engine or can be re-liquefied and returned to the storage tank for storage, It is possible to reduce the amount of the evaporated gas that is discarded and to re-liquefy the evaporated gas without using any separate refrigerant such as nitrogen.

또한, 본 발명에 의하면, 별도의 냉매를 사용하는 재액화 장치(즉, 질소냉매 냉동 사이클이나 혼합냉매 냉동 사이클 등)가 설치될 필요가 없으므로, 냉매를 공급 및 저장하기 위한 설비를 추가로 설치할 필요가 없어, 전체 시스템을 구성하기 위한 초기 설치비와 운용비용을 절감할 수 있다.Further, according to the present invention, there is no need to provide a re-liquefying apparatus (that is, a nitrogen refrigerant refrigeration cycle, a mixed refrigerant refrigeration cycle, or the like) using a separate refrigerant, so it is necessary to additionally provide a facility for supplying and storing the refrigerant So that the initial installation cost and operating cost for configuring the entire system can be reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 선박의 증발가스 처리 제어시스템을 도시한 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른, 선박의 증발가스 처리 제어시스템을 도시한 개략 구성도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic block diagram showing an evaporative gas processing control system for a ship according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a schematic configuration diagram showing an evaporative gas treatment control system of a ship according to another embodiment of the present invention.

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 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른, 선박의 증발가스 처리 제어시스템을 도시한 개략 구성도가 도시되어 있다.Fig. 1 is a schematic diagram showing an evaporative gas treatment control system for a ship according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 선박의 증발가스 처리 제어시스템은 액화가스가 저장된 저장탱크(11)로부터 발생하는 증발가스를 압축하여 엔진의 연료로 공급하는 증발가스 공급라인(L1); 및 상기 엔진의 연료로 공급된 후 잔여한 증발가스를 재액화시켜 저장탱크(11)로 복귀시키는 증발가스 재액화라인(L2)을 포함하는 증발가스 처리 제어시스템으로서, 상기 증발가스 공급라인(L1)에서 증발가스를 압축시키는 압축기(13)가 엔진의 요구압력(set point)을 초과하는 압력으로 운전되도록 제어하고, 상기 증발가스 재액화라인(L2)에서 증발가스 재액화시 팽창수단(22)에 의해 증발가스를 감압시켜 재액화시키되, 저장탱크 내부압력에 따라 감압되도록 팽창수단(22)을 제어하는 제어부(CTL)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, an evaporative gas processing control system for a ship according to the present invention comprises: an evaporative gas supply line L1 for compressing and supplying evaporative gas generated from a storage tank 11 in which a liquefied gas is stored, to the fuel of the engine; And an evaporation gas re-liquefaction line (L2) for re-liquefying the remaining evaporation gas after being supplied to the fuel of the engine and returning it to the storage tank (11), wherein the evaporation gas supply line (22) at the evaporation gas re-liquefaction line (L2) to control the compressor (13) for compressing the evaporation gas at a pressure exceeding a set point of the engine, And a controller (CTL) for controlling the expansion means (22) so as to reduce the pressure of the evaporation gas by reducing the pressure of the evaporation gas by the pressure in the storage tank.

도 1에는 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 선박 엔진으로서, 고압 천연가스 분사 엔진, 예컨대 ME-GI 엔진을 설치한 LNG 운반선에 본 발명의 증발가스 처리 제어시스템이 적용된 예가 도시되어 있지만, 본 발명의 증발가스 처리 제어시스템은 액화가스 저장탱크가 설치된 모든 종류의 선박, 즉 LNG 운반선, LNG RV(Regasification Vessel) 등을 비롯하여, FSPP(Floating Storage Power Plant), BMPP(Barge Mounted Power Plant), LNG FRU(Floating and Regasification Unit), LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Off-loading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상 플랜트에 적용될 수 있다.1 shows an example in which the evaporative gas processing control system of the present invention is applied to a LNG carrier equipped with a high-pressure natural gas injection engine such as an ME-GI engine as a marine engine that can use natural gas as fuel, The evaporative gas treatment and control system consists of all kinds of ships equipped with liquefied gas storage tanks, namely LNG carrier, LNG RV (Regasification Vessel), Floating Storage Power Plant (FSPP), Barge Mounted Power Plant (BMPP) Floating and Regasification Unit, LNG FPSO (Floating, Production, Storage and Off-loading) and LNG FSRU (Floating Storage and Regasification Unit).

또한, 본 발명의 증발가스 처리 제어시스템은 선박 엔진으로서, ME-GI 엔진 외에 ME-LGI와 같은 고압가스 분사엔진 또는 DF 엔진, 터빈, 보일러와 같은 저압가스 분사엔진이 설치된 모든 종류의 선박과 해상 플랜트에 적용될 수도 있다.Further, the evaporative gas processing control system of the present invention is a marine engine that can be used as a marine engine, in addition to the ME-GI engine, a high pressure gas injection engine such as ME-LGI or a low pressure gas injection engine such as a DF engine, turbine, It may be applied to a plant.

증발가스 공급라인(L1)은 액화가스가 저장된 저장탱크(11)로부터 발생하는 증발가스를 압축하여 엔진의 연료로 공급하기 위한 것으로, 액화가스가 저장된 저장탱크(11); 상기 저장탱크(11)에 저장된 액화가스에서 발생하는 증발가스를 상기 저장탱크(11)에서 배출시켜 압축시키는 압축기(13); 및 상기 압축기(13)에서 압축된 증발가스를 연료로서 사용하는 고압 천연가스 분사 엔진을 포함할 수 있다.The evaporation gas supply line L1 is for supplying the fuel of the engine by compressing the evaporation gas generated from the storage tank 11 in which the liquefied gas is stored, and includes a storage tank 11 in which liquefied gas is stored; A compressor (13) for discharging and compressing evaporative gas generated in the liquefied gas stored in the storage tank (11) from the storage tank (11); And a high-pressure natural gas injection engine using the evaporated gas compressed in the compressor (13) as fuel.

저장탱크(11)는 LNG 등의 액화가스를 극저온 상태로 저장할 수 있도록 밀봉 및 단열 방벽을 갖추고 있지만, 외부로부터 전달되는 열을 완벽하게 차단할 수는 없다. 그에 따라 저장탱크(11) 내에서는 액화가스의 증발이 지속적으로 이루어지며, 증발가스의 압력을 적정한 수준으로 유지하기 위해 증발가스 공급라인(L1)을 통하여 저장탱크(11) 내부의 증발가스를 배출시킨다.The storage tank 11 has a sealing and thermal barrier to store liquefied gas such as LNG in a cryogenic condition, but it can not completely block the heat transmitted from the outside. Accordingly, evaporation of the liquefied gas is continuously performed in the storage tank 11, and the evaporation gas inside the storage tank 11 is discharged through the evaporation gas supply line L1 to maintain the pressure of the evaporation gas at an appropriate level .

저장탱크(11)의 내부에는 필요시 LNG를 저장탱크의 외부로 배출시키기 위해 배출 펌프(미도시)가 설치될 수 있다. 예를 들어, 밸러스트 상태와 같이, 저장탱크에서 발생하는 증발가스의 양이 엔진에서 요구하는 연료량에 미치지 못하는 경우, LNG를 연료로서 엔진으로 이송시키기 위하여, 고압펌프(High Pressure Pump) 및 기화기를 이용하여 LNG를 엔진의 연료가스로 사용할 수 있다. 즉, 밸러스트 상태에서는, 저장탱크 내부의 LNG를 배출 펌프를 이용하여 펌핑한 후, 고압펌프로 가압한 다음, 기화기에서 기화시켜 엔진에 공급할 수 있다.A discharge pump (not shown) may be installed inside the storage tank 11 to discharge the LNG to the outside of the storage tank, if necessary. For example, when the amount of evaporative gas generated in the storage tank does not reach the amount of fuel required by the engine, such as a ballast condition, a high pressure pump and a vaporizer are used to transfer the LNG as fuel to the engine So that the LNG can be used as the fuel gas of the engine. That is, in the ballast state, the LNG in the storage tank may be pumped using a discharge pump, then pressurized with a high-pressure pump, and then vaporized in a vaporizer to be supplied to the engine.

압축기(13)는, 하나 이상의 압축기(14)와 압축되면서 온도가 상승한 증발가스를 냉각시키기 위한 하나 이상의 중간 냉각기(15)를 포함할 수 있다. 압축기(13)는 예를 들어 증발가스를 약 301 bara까지 압축하도록 구성될 수 있다. 상기 압축기(13)는 5개의 압축 실린더와 5개의 중간 냉각기(15)를 포함하는 왕복동시 다단 압축기(13)일 수 있지만, 압축 실린더와 중간 냉각기의 개수는 필요에 따라 변경될 수 있다. The compressor 13 may include one or more compressors 14 and one or more intermediate coolers 15 for cooling the evaporated gas as it is being compressed. The compressor 13 may be configured, for example, to compress the evaporation gas to about 301 bara. The compressor 13 may be a reciprocating multistage compressor 13 comprising five compression cylinders and five intermediate coolers 15, but the number of compression cylinders and intercoolers may be varied as needed.

압축기(13)에서 압축된 증발가스는 증발가스 공급라인(L1)을 통하여 고압 천연가스 분사 엔진에 공급되는데, 고압 천연가스 분사 엔진에서 필요로 하는 연료의 필요량에 따라 압축된 증발가스 전부를 고압 천연가스 분사 엔진에 공급할 수도 있고, 압축된 증발가스 중 일부만을 고압 천연가스 분사 엔진에 공급할 수도 있다. 상기 고압 천연가스 분사 엔진은 ME-GI 엔진일 수 있으며, 증발가스는 압축기(13)에 의해 대략 150 내지 400 bara 정도의 고압으로 압축된 후 고압 천연가스 분사 엔진, 예컨대 ME-GI 엔진에 연료로서 공급된다.The evaporated gas compressed in the compressor 13 is supplied to the high-pressure natural gas injection engine through the evaporation gas supply line L1. In accordance with the amount of fuel required in the high-pressure natural gas injection engine, Gas injection engine, or may supply only a part of the compressed evaporated gas to the high-pressure natural gas injection engine. The high pressure natural gas injection engine may be an ME-GI engine, which is compressed by a compressor 13 to a high pressure on the order of 150 to 400 bara and then supplied to a high pressure natural gas injection engine, such as an ME-GI engine, .

한편, 저장탱크(11)로부터 배출되어 압축기(13)에서 압축되는 증발가스(즉, 저장탱크에서 배출된 증발가스 전체)를 제1 스트림이라 할 때, 증발가스의 제1 스트림을 압축 후에 제2 스트림과 제3 스트림으로 나누어, 제2 스트림은 고압 천연가스 분사 엔진에 연료로서 공급하고 제3 스트림은 재액화시켜 저장탱크로 복귀시키도록 구성할 수 있다.On the other hand, when the evaporated gas discharged from the storage tank 11 and compressed by the compressor 13 (that is, the entire evaporated gas discharged from the storage tank) is referred to as a first stream, Stream and the third stream, the second stream is supplied as fuel to the high-pressure natural gas injection engine, and the third stream is re-liquefied and returned to the storage tank.

이때, 제2 스트림은 증발가스 공급라인(L1)을 통해 고압 천연가스 분사 엔진에 공급되고, 제3 스트림은 증발가스 재액화라인(L2)을 통해 저장탱크(11)로 복귀된다. 압축된 증발가스의 제3 스트림을 재액화시킬 수 있도록 증발가스 재액화라인(L2)에는 열교환기(21)가 설치된다. 열교환기(21)에서는 압축된 증발가스의 제3 스트림을 저장탱크(11)로부터 배출된 후 압축기(13)로 공급되는 증발가스의 제1 스트림과 열교환시킨다.At this time, the second stream is supplied to the high-pressure natural gas injection engine through the evaporation gas supply line (L1), and the third stream is returned to the storage tank (11) through the evaporation gas remelting line (L2). A heat exchanger (21) is installed in the evaporation gas re-liquefaction line (L2) so that the third stream of the compressed evaporation gas can be re-liquefied. The heat exchanger 21 heat exchanges the third stream of the compressed evaporated gas with the first stream of the evaporated gas which is discharged from the storage tank 11 and then supplied to the compressor 13.

압축되기 전의 증발가스의 제1 스트림의 유량이 제3 스트림의 유량보다 많기 때문에, 압축된 증발가스의 제3 스트림은 압축되기 전의 증발가스의 제1 스트림으로부터 냉열을 공급받아 냉각되어 초임계 상태로 될 수 있다. 이와 같이 열교환기(21)에서는 저장탱크(11)로부터 배출된 직후의 극저온의 증발가스와 압축기(13)에서 압축된 고압 상태의 증발가스를 열교환시켜 이 고압 상태의 증발가스를 냉각시킨다.Since the flow rate of the first stream of evaporated gas before being compressed is greater than the flow rate of the third stream, the third stream of compressed evaporated gas is cooled by receiving cold heat from the first stream of evaporated gas before being compressed, . Thus, in the heat exchanger 21, the extremely low temperature evaporated gas immediately after being discharged from the storage tank 11 is heat-exchanged with the high-pressure evaporated gas compressed by the compressor 13, thereby cooling the high-pressure evaporated gas.

증발가스 재액화라인(L2)은, 연료로 공급된 후 잔여한 증발가스를 냉각시키는 열교환기(21); 및 상기 열교환기(21)에서 재액화된 증발가스를 감압하여 재액화시키는 팽창수단(22, 예를 들어, J-T 밸브 혹은 팽창기(expander))을 포함할 수 있다. The evaporation gas re-liquefaction line (L2) includes a heat exchanger (21) for cooling the remaining evaporation gas after being supplied as fuel; And expansion means 22 (for example, a J-T valve or an expander) for depressurizing and re-liquefying the evaporated gas re-liquefied in the heat exchanger 21.

또한, 상기 열교환기(21)에서 냉각된 증발가스(LBOG)는 팽창수단(22)을 통과하면서 감압되어 기액 혼합상태로 기액분리기(23)에 공급될 수 있다. 팽창수단(22)를 통과하면서 감압되고, 계속해서 기액 혼합상태로 기액분리기(23)에 공급된다. 팽창수단(22)을 통과하면서 LBOG는 대략 상압으로 감압(예컨대 301bara에서 4bara로 감압)될 수 있다. 재액화된 증발가스는 기액분리기(23)에서 기체와 액체 성분이 분리되어, 액체성분, 즉 LNG는 증발가스 재액화라인(L2)을 통해 저장탱크(11)로 이송되고, 기체성분, 즉 증발가스는 증발가스 재순환라인(L3)을 통해 저장탱크(11)로부터 배출되어 압축기(13)로 공급되는 증발가스에 합류될 수 있다. 더욱 상세하게는, 증발가스 재순환라인(L3)은 기액분리기(23)의 상단으로부터 연장되어 증발가스 공급라인(L1)에서 열교환기(21)보다 상류측에 연결될 수 있다. 또는, 상기 기액분리기(23)에서 분리된 기체성분인 증발가스는 열교환기(21)로 공급되어 저장탱크(11)에서 배출되는 증발가스로부터 냉열을 회수할 수도 있고, 증발가스 수요처 예컨대 GCU(Gas Combustion Unit) 등으로 공급되어 소비될 수 있다.The evaporated gas (LBOG) cooled in the heat exchanger (21) can be supplied to the gas-liquid separator (23) in a vapor-liquid mixed state while being passed through the expansion means (22). Liquid separator 23 while passing through the expansion means 22, and is then supplied to the gas-liquid separator 23 in a vapor-liquid mixed state. The LBOG can be reduced in pressure (for example, reduced from 301 bara to 4 bara) to approximately atmospheric pressure while passing through the expansion means 22. The re-liquefied evaporated gas is separated from the gas and liquid components in the gas-liquid separator 23, and the liquid component, that is, the LNG is transferred to the storage tank 11 through the evaporation gas re-liquefaction line L2, The gas may be discharged from the storage tank 11 via the evaporation gas recirculation line L3 and joined to the evaporation gas supplied to the compressor 13. [ More specifically, the evaporation gas recycling line L3 may extend from the upper end of the gas-liquid separator 23 and be connected upstream of the heat exchanger 21 in the evaporation gas supply line L1. Alternatively, the vaporized gas, which is a gas component separated from the gas-liquid separator 23, may be recovered from the evaporated gas supplied to the heat exchanger 21 and discharged from the storage tank 11, Combustion Unit) and the like.

액체 성분은, 저장탱크(11)에 복귀하도록 구성되는 이외에도, 별도의 탱크(도시생략)에 공급되어 저장되도록 구성될 수 있다. 또한, 기액분리기(23)에서 기체 성분과 액체 성분을 분리하지 않고, 팽창된 증발가스를 기액분리기(23)를 거치지 않고(즉, 기액분리기를 시스템에 포함시키지 않고) 곧바로 저장탱크(11)에 복귀시키도록 시스템이 구성될 수도 있다.The liquid component may be configured to be supplied to and stored in a separate tank (not shown) in addition to being configured to return to the storage tank 11. The gas and liquid components are not separated in the gas-liquid separator 23 and the expanded evaporated gas is directly supplied to the storage tank 11 without passing through the gas-liquid separator 23 (that is, without including the gas- The system may be configured to return.

위에서는 설명의 편의상 열교환기(21)가 증발가스 재액화라인(L2)에 설치된 것으로 설명하였으나, 실제로 열교환기(21)에서는 증발가스 공급라인(L1)을 통해 이송되고 있는 증발가스의 제1 스트림과 증발가스 재액화라인(L2)을 통해 이송되고 있는 증발가스의 제3 스트림 사이에 열교환이 이루어지고 있으므로, 열교환기(21)는 증발가스 공급라인(L1)에 설치된 것이기도 하다.In the above description, the heat exchanger 21 is provided in the evaporation gas re-liquefaction line L2 for convenience of explanation. However, in the heat exchanger 21, the first stream of the evaporation gas being transferred through the evaporation gas supply line L1 And the third stream of the evaporation gas being transferred through the evaporation gas re-liquefaction line (L2), the heat exchanger (21) is also installed in the evaporation gas supply line (L1).

증발가스 재순환라인(L3)에는 또 다른 팽창수단(24)이 더 설치될 수 있으며, 그에 따라 기액분리기(23)로부터 배출된 기체 성분은 팽창수단(24)을 통과하면서 감압될 수 있다. 또한 열교환기(21)에서 냉각된 후 기액분리기(23)로 공급되는 증발가스의 제3 스트림과 기액분리기(23)에서 분리되어 증발가스 재순환라인(L3)을 통해 이송되는 기체 성분을 열교환시켜 제3 스트림을 더욱 냉각시킬 수 있도록 증발가스 재순환라인(L3)에는 냉각기(25)가 설치될 수 있다. 즉, 냉각기(25)에서는 고압 액체 상태의 증발가스를 저압 극저온 기체 상태의 천연가스로 추가 냉각시킨다.The evaporation gas recirculation line L3 may be further provided with another expansion means 24 so that the gas components discharged from the gas-liquid separator 23 can be decompressed while passing through the expansion means 24. [ The third stream of the evaporated gas supplied to the gas-liquid separator 23 after being cooled in the heat exchanger 21 is heat-exchanged with the gas component separated by the gas-liquid separator 23 and conveyed through the evaporated gas recycle line L3, The evaporator gas recycle line (L3) may be equipped with a cooler (25) to further cool the stream. That is, in the cooler 25, the evaporation gas in the high-pressure liquid state is further cooled by the low-pressure ultra-low temperature gaseous natural gas.

여기에서, 설명의 편의상 냉각기(25)가 증발가스 재순환라인(L3)에 설치된 것으로 설명하였으나, 실제로 냉각기(25)에서는 증발가스 복귀라인(L3)을 통해 이송되고 있는 증발가스의 제3 스트림과 증발가스 재순환라인(L5)을 통해 이송되고 있는 기체 성분 사이에 열교환이 이루어지고 있으므로, 냉각기(25)는 증발가스 재액화라인(L2)에 설치된 것이기도 하다.Although the cooler 25 has been described as being installed in the evaporative gas recirculation line L3 for convenience of explanation, in the actual cooler 25, the third stream of the evaporative gas being fed through the evaporative gas return line L3, The cooler 25 is provided in the evaporation gas remover line L2 because heat exchange is performed between the gas components being transferred through the gas recirculation line L5.

냉각기(25)는 생략될 수 있으며, 냉각기(25)가 생략될 경우 재액화 효율은 다소 낮아질 수 있지만, 냉각기를 설치하는데 소요되는 비용이 절감되고 시스템 운전과 배관이 단순화됨에 따라 운용 효율은 높아질 수 있다.The cooler 25 may be omitted and the re-liquefaction efficiency may be somewhat lowered if the cooler 25 is omitted, but as the cost of installing the cooler is reduced and the system operation and piping are simplified, have.

제어부(CTL)는 저장탱크(11)에서 발생하는 증발가스를 우선 엔진의 연료로 공급한 후, 잔여한 증발가스는 재액화시켜 저장탱크로 복귀시킬 수 있도록 제어하기 위한 것으로, 상기 증발가스 공급라인(L1)에서 증발가스를 압축시키는 압축기(13)가 엔진의 요구압력(set point)을 초과하는 압력으로 운전되도록 제어하고, 상기 증발가스 재액화라인(L2)에서 재액화된 증발가스를 감압시키는 팽창수단(22)을 엔진의 요구압력으로 제어할 수 있다.The control unit CTL is for controlling the evaporation gas generated from the storage tank 11 to be supplied to the fuel of the engine first and then the remaining evaporation gas can be re-liquefied and returned to the storage tank. (13) for compressing the evaporation gas in the evaporation gas re-liquefaction line (L1) to operate at a pressure exceeding a set point of the engine, and the evaporation gas re-liquefied in the evaporation gas re-liquefaction line The expansion means 22 can be controlled to the required pressure of the engine.

상기 제어부(CTL)는, 엔진의 전단에 설치된 압력 측정센서(31)에서 측정된 엔진의 요구압력을 전달받아, 증발가스 공급라인(L1)에 포함된 압축기(13)가 상기 엔진의 요구압력 초과의 압력으로 운전되도록 제어하는 제1 컨트롤러(controller, 33); 및 엔진의 전단에 설치된 압력 측정센서(31)에서 측정된 엔진의 요구압력을 전달받아, 증발가스 재액화 라인(L2)에 설치된 팽창수단(22)에서 증발가스 상기 엔진의 요구압력에서 저장탱크의 내부압력에 따라 감압되도록 제어하는 제2 컨트롤러(34)를 포함할 수 있다.The control unit CTL receives the required pressure of the engine measured by the pressure measurement sensor 31 provided at the front end of the engine so that the compressor 13 included in the evaporation gas supply line L 1 exceeds the required pressure of the engine A controller (33) for controlling the operation of the compressor And the required pressure of the engine measured by the pressure measuring sensor 31 provided at the front end of the engine is received and the evaporation gas in the expansion means 22 installed in the evaporation gas remanufacturing line L2 is supplied to the storage tank And a second controller 34 for controlling the pressure to be reduced in accordance with the internal pressure.

상기 엔진의 전단에는 엔진으로 공급되는 연료의 실제 압력을 측정하는 압력 측정센서(31)가 설치될 수 있다. 상기 압력 측정센서(31)는 엔진으로 공급되는 연료의 실제 압력을 제1 컨트롤러 및 제2 컨트롤러에 전달하며, 제1 컨트롤러 및 제2 컨트롤러로 전달된 실제 압력을 엔진의 요구압력이라 할 수 있다.A pressure measuring sensor 31 for measuring the actual pressure of fuel supplied to the engine may be installed at the front end of the engine. The pressure measuring sensor 31 transmits the actual pressure of the fuel supplied to the engine to the first controller and the second controller, and the actual pressure delivered to the first controller and the second controller may be referred to as a required pressure of the engine.

상기 제1 컨트롤러(33)는 압축기(13)를 상기 엔진의 요구압력 초과의 압력으로 운전되도록 제어할 수 있다. 여기서 엔진의 요구압력 초과의 압력이란 엔진의 요구압력에 일정 이상의 압력을 더한 값을 의미하며, 일정 이상의 압력은 시스템 구성이나 장비배치에 따라 달라질 수 있다. 바람직하게는, 상기 엔진의 요구압력 초과의 압력이란 엔진의 요구압력 + 1bar일 수 있다. 엔진의 요구압력보다 초과하는 압력으로 압축기(13)를 운전하는 것은 압축된 증발가스가 엔진에 공급될 때 발생할 수 있는 배관 압력강하를 고려한 것이며, 압축기(13)에서 압축된 증발가스의 대부분을 우선적으로 엔진에 공급할 수 있다.The first controller 33 can control the compressor 13 to operate at a pressure exceeding the required pressure of the engine. Here, the pressure exceeding the required pressure of the engine means a value equal to or more than a certain pressure to the required pressure of the engine, and the pressure exceeding a certain level may vary depending on the system configuration or equipment arrangement. Preferably, the pressure exceeding the required pressure of the engine may be the required pressure of the engine + 1 bar. The operation of the compressor 13 at a pressure exceeding the required pressure of the engine takes into consideration the piping pressure drop which may occur when the compressed evaporated gas is supplied to the engine and the most of the evaporated gas compressed in the compressor 13 To the engine.

도 2에는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른, 선박의 증발가스 처리 제어시스템을 도시한 개략 구성도가 도시되어 있다.Fig. 2 is a schematic diagram showing an evaporative gas treatment control system of a ship according to another embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 다수의 엔진이 설치된 경우, 상기 제1 컨트롤러(33)는 각 엔진의 요구압력 중 최대치를 선택하는 HS 함수(High Selection Function)에서 선택된 엔진의 요구압력을 전달받아, 증발가스 공급라인(L1)에 설치된 압축기(13)가 상기 선택된 엔진의 요구압력 초과의 압력으로 운전되도록 제어할 수 있다.2, when a plurality of engines are installed, the first controller 33 receives the required pressure of the selected engine from the HS function (High Selection Function) for selecting a maximum value among the required pressures of the respective engines, It is possible to control the compressor 13 installed in the supply line L1 to operate at a pressure exceeding the required pressure of the selected engine.

예를 들어, 2대의 엔진의 설치된 경우, 2대의 엔진의 전단에 각각 설치된 압력 측정센서(31a, 31b)에서는 각 엔진에 공급되는 연료의 실제 압력을 제1 컨트롤러(33)로 전달하게 되는데, 이때, 압력 측정센서(31a, 31b)에서 측정된 실제 압력 중 높은 압력을 선택하는 HS 함수에서 선택된 압력이 엔진의 요구압력으로서 제1 컨트롤러(33)에 전달되어, 상기 제1 컨트롤러(33)는 압축기(13)가 상기 엔진의 요구압력 초과의 압력으로 운전되도록 제어할 수 있다. For example, when two engines are installed, the pressure measurement sensors 31a and 31b provided at the front ends of the two engines transmit the actual pressure of the fuel supplied to each engine to the first controller 33. At this time, , The pressure selected in the HS function for selecting the high pressure among the actual pressures measured by the pressure measurement sensors 31a and 31b is transmitted to the first controller 33 as the required pressure of the engine, (13) is operated at a pressure exceeding the required pressure of the engine.

압축기(13)에는 용량 제어밸브(12)가 설치되어, 상기 제1 컨트롤러(33)에 의해 제어되는 엔진의 요구압력 초과의 압력으로 운전될 수 있도록 용량 제어밸브(12)의 개방 정도를 조절하여, 압축기의 운전 용량을 조절할 수 있다.The compressor 13 is provided with a capacity control valve 12 to adjust the opening degree of the capacity control valve 12 so that the compressor 13 can be operated at a pressure exceeding the required pressure of the engine controlled by the first controller 33 , The operating capacity of the compressor can be adjusted.

또한, 본 발명에 따른 선박의 증발가스 처리 제어시스템에 있어서, 저장탱크의 내부압력이 감소할 경우, 상기 제2 컨트롤러(34)는 감소된 저장탱크(11)의 내부압력을 선택하는 LS 함수(Low Selection Function)에서 선택된 압력을 전달받아, 저장탱크의 내부압력이 규정된 압력 이하로 저하되면, 증발가스 공급라인(L1)을 통해 엔진으로 공급되는 연료가스의 양을 유지할 수 있도록 증발가스 재액화라인(L2)을 통해 저장탱크(11)로 복귀되는 재액화된 증발가스의 양을 감소시키도록 팽창수단(22)의 개방정도를 제어할 수 있다.Further, in the evaporative gas processing control system of the present invention, when the internal pressure of the storage tank is reduced, the second controller 34 determines the internal pressure of the reduced storage tank 11 The low pressure gas is supplied to the evaporation gas supply line L1 to maintain the amount of the fuel gas supplied to the engine when the internal pressure of the storage tank is lower than a predetermined pressure, It is possible to control the degree of opening of the expansion means 22 so as to reduce the amount of re-liquefied evaporated gas returned to the storage tank 11 through the line L2.

예컨대, 저장탱크(11)에서 발생하는 증발가스가 과도하게 배출되어 증발가스 공급라인(L1)을 통해 엔진에 공급되고 난 후에는, 저장탱크(11)의 내부압력이 점차 낮아지게 되어, 엔진에 지속적으로 일정한 양의 연료가스를 공급할 수 있도록 하기 위해, 증발가스 재액화라인(L2)을 통해 저장탱크(11)로 복귀시키는 재액화된 증발가스의 양을 감소시키도록 시스템이 운전될 수 있다. For example, after the evaporation gas generated in the storage tank 11 is excessively discharged and supplied to the engine through the evaporation gas supply line L1, the internal pressure of the storage tank 11 gradually decreases, The system can be operated to reduce the amount of re-liquefied vaporized gas which is returned to the storage tank 11 through the vaporization gas remover line L2, so as to be able to continuously supply a constant amount of the fuel gas.

이때, LS 함수에 의해 선택된 감소된 저장탱크(11)의 내부압력이 제2 컨트롤러(34)에 전달되게 되고, 상기 제2 컨트롤러는 팽창수단(22)의 개방정도를 감소시켜 저장탱크(11)로 복귀시키는 재액화된 증발가스의 양을 제어할 수 있다. 팽창수단(22)의 개폐를 제어하도록 하는 저장탱크의 내부압력은 0.04bara 이하일 수 있다.At this time, the internal pressure of the reduced storage tank 11 selected by the LS function is transmitted to the second controller 34, and the second controller reduces the opening degree of the expansion means 22, Lt; RTI ID = 0.0 > re-liquefied < / RTI > The internal pressure of the storage tank for controlling the opening and closing of the expansion means 22 may be 0.04 bara or less.

이와 같이, 저장탱크(11)에서 발생하는 증발가스가 과도하게 배출되고 난 뒤, 증발가스 공급라인(L1)을 통해 공급되는 증발가스의 양이 줄어들므로 압축되어 엔진에 공급되는 연료가스의 양이 감소될 수 있는데, 상술한 바와 같이 증발가스 재액화라인(L2)에 설치된 팽창수단(22)의 개방정도를 감소시켜 증발가스 재액화라인(L2)을 통해 재액화되는 양을 줄임으로써, 결과적으로, 엔진으로 공급하는 연료가스의 양은 유지할 수 있도록 할 수 있다.After the evaporation gas generated in the storage tank 11 is excessively discharged, the amount of the evaporation gas supplied through the evaporation gas supply line L1 is reduced, so that the amount of the fuel gas supplied to the engine As described above, by reducing the degree of opening of the expansion means 22 provided in the evaporation gas re-liquefaction line L2 and reducing the amount of re-liquefaction through the evaporation gas re-liquefaction line L2, as a result, , So that the amount of the fuel gas supplied to the engine can be maintained.

한편, 상기 제1 컨트롤러(33) 및 제2 컨트롤러(34)로 전달되는 엔진의 요구압력이 정상 범위를 벗어날 경우, 엔진의 요구압력으로서 압축기(13) 후단에 설치된 압력 측정센서(31a, 31b)에서 측정된 압력이 상기 제1 컨트롤러(33) 및 제2 컨트롤러(34)로 전달될 수 있다.When the required pressure of the engine transmitted to the first controller 33 and the second controller 34 is out of the normal range, the pressure measuring sensors 31a and 31b provided at the rear end of the compressor 13 as the required pressure of the engine, May be transmitted to the first controller (33) and the second controller (34).

엔진의 요구압력의 정상 범위란 엔진의 종류별로 상이할 수 있으나, 본 발명에서 예로 든 고압 천연가스 분사 엔진, 예컨대 ME-GI 엔진의 요구압력이 301 bara일 경우, 엔진 가스운전이 가능한 압력은 251 ~321 bara 정도일 수 있다. 251 bara 이하일 경우 가스 운전이 중단될 수 있다.When the required pressure of the high-pressure natural gas injection engine such as the ME-GI engine of the present invention is 301 bara, the pressure at which the engine gas can be operated is 251 It may be ~ 321 bara. Gas operation below 251 bara may be interrupted.

예컨대 엔진 전단에 설치된 압력 측정센서(미도시)가 fail인 경우 또는 엔진의 전단에 설치된 연료 공급밸브(32)가 닫힌 경우는 제1 컨트롤러(33) 및 제2 컨트롤러(34)로 전달되어야 할 엔진의 요구압력이 지나치게 낮을 수 있으므로, 이 경우, 엔진의 요구압력으로서 압축기(13) 후단에 설치된 압력 측정센서(31a, 31b)에서 측정된 압력을 엔진의 요구압력으로 제1 컨트롤러(33) 및 제2 컨트롤러(34)로 전달할 수 있다. 여기서, 엔진 전단에 설치된 압력 측정센서란 엔진의 전단에 설치되어 엔진 전단으로 공급되는 연료 가스의 압력을 측정하기 위한 센서이고, 압축기(13) 후단에 설치된 압력 측정센서(31a, 31b)는 엔진의 요구압력으로 압축기(13)에서 압축되어 배출되는 가스의 압력을 측정하기 위한 센서를 의미한다.For example, when the pressure measurement sensor (not shown) installed at the front end of the engine is fail or when the fuel supply valve 32 provided at the front end of the engine is closed, the first controller 33 and the second controller 34 The pressure measured by the pressure measuring sensors 31a and 31b provided at the rear end of the compressor 13 is set to the required pressure of the engine as the required pressure of the engine in this case, 2 controller 34 as shown in FIG. Here, the pressure measurement sensor provided at the front end of the engine is a sensor for measuring the pressure of the fuel gas supplied to the front end of the engine provided at the front end of the engine, and the pressure measurement sensors 31a and 31b provided at the rear end of the compressor 13, Means a sensor for measuring the pressure of the gas compressed and discharged by the compressor 13 at a required pressure.

한편, 저장탱크(11)에서 발생하는 증발가스의 양이 고압 천연가스 분사 엔진에서 요구하는 연료량보다 많아 잉여의 증발가스가 발생할 것으로 예상되는 경우에는, 압축기(13)에서 압축된 혹은 단계적으로 압축되고 있는 도중의 증발가스를, 증발가스 분기라인(L4,L5)을 통하여 분기시켜 증발가스 소비수단에서 사용한다. 증발가스 소비수단으로서는 ME-GI 엔진에 비해 상대적으로 낮은 압력의 천연가스를 연료로서 사용할 수 있는 GCU(Gas Combustion Unit), DF Generator(DFDG), 가스터빈 등이 사용될 수 있다.On the other hand, when the amount of evaporative gas generated in the storage tank 11 is higher than the amount of fuel required in the high-pressure natural gas injection engine and excess evaporative gas is expected to be generated, the compressed or stepwise compressed The vaporized gas is branched through the vaporized gas branch lines L4 and L5 to be used in the vaporized gas consumption means. Gas evaporation unit (GCU), DF generator (DFDG), gas turbine, etc., which can use natural gas relatively low in pressure as compared with ME-GI engine, can be used as evaporation gas consumption means.

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.

L1: 증발가스 공급라인 L2: 증발가스 재액화라인
L3: 증발가스 재순환라인 L4,L5: 증발가스 분기라인
CTL: 제어부
11: 저장탱크 12: 용량 제어밸브
13: 압축기 14: 압축기
15: 중각 냉각기
21: 열교환기 22, 24: 팽창수단
23: 기액분리기 25: 냉각기
31, 31a, 31b: 압력 측정센서 32, 32a, 32b: 연료 공급밸브
33: 제1 컨트롤러 34: 제2 컨트롤러L1: Evaporation gas supply line L2: Evaporation gas remover line
L3: Evaporative gas recirculation line L4, L5: Evaporative gas branch line
CTL:
11: Storage tank 12: Capacity control valve
13: compressor 14: compressor
15: Mass cooler
21: heat exchanger 22, 24: expansion means
23: gas-liquid separator 25: cooler
31, 31a, 31b: pressure measuring sensor 32, 32a, 32b: fuel supply valve
33: first controller 34: second controller

Claims (11)

액화가스가 저장된 저장탱크로부터 발생하는 증발가스를 압축하여 엔진의 연료로 공급하는 증발가스 공급라인;
상기 엔진의 연료로 공급된 후 잔여한 증발가스를 재액화시켜 저장탱크로 복귀시키는 증발가스 재액화라인; 및
상기 증발가스 공급라인에서, 증발가스를 압축시키는 압축기가 엔진의 요구압력(set point)을 초과하는 압력으로 운전되도록 제어하고, 상기 증발가스 재액화라인에서, 증발가스 재액화시 팽창수단에 의해 증발가스를 감압시켜 재액화시키되, 저장탱크 내부압력에 따라 감압되도록 팽창수단을 제어하는 제어부;를 포함하되,
상기 저장탱크의 내부압력이 감소되면, 상기 제어부는 상기 팽창수단의 개방 정도를 조절하여 상기 증발가스 재액화라인을 통해 저장탱크로 복귀되는 재액화 증발가스의 양을 제어하고,
상기 엔진의 전단에 설치된 압력 측정센서에서 측정된 엔진의 요구압력을 전달받아, 증발가스 공급라인에 설치된 압축기가 상기 엔진의 요구압력 초과의 압력으로 운전되도록 제어하는 제1 컨트롤러; 및
상기 엔진의 전단에 설치된 압력 측정센서에서 측정된 엔진의 요구압력을 전달받아, 증발가스 재액화 라인에 설치된 팽창수단에서 증발가스가 저장탱크의 내부압력에 따라 감압되도록 제어하는 제2 컨트롤러;를 더 포함하며,
다수의 엔진이 설치된 경우,
상기 제1 컨트롤러는 다수의 엔진의 요구압력 중 최대치인 엔진의 요구압력을 전달받아, 상기 증발가스 공급라인에 설치된 압축기가 엔진의 요구압력 초과의 압력으로 운전되도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 선박의 증발가스 처리 제어시스템.An evaporation gas supply line for compressing and supplying the evaporation gas generated from the storage tank storing the liquefied gas to the fuel of the engine;
An evaporation gas remover line for re-liquefying the remaining evaporation gas after being supplied to the engine as fuel and returning it to the storage tank; And
Wherein the control unit controls the compressor for compressing the evaporation gas to operate at a pressure exceeding a set point of the engine in the evaporation gas supply line, and evaporates the evaporation gas in the evaporation gas re- And a control unit controlling the expansion means to reduce the pressure in accordance with the pressure inside the storage tank,
The control unit controls the degree of opening of the expansion means to control the amount of re-liquefied evaporative gas returned to the storage tank through the evaporative gas re-liquefaction line, and when the internal pressure of the storage tank is reduced,
A first controller which receives a required pressure of the engine measured by a pressure measuring sensor provided at a front end of the engine and controls the compressor installed in the evaporation gas supply line to operate at a pressure exceeding a required pressure of the engine; And
And a second controller for receiving the required pressure of the engine measured by the pressure measuring sensor provided at the front end of the engine and controlling the evaporation gas to be reduced in accordance with the internal pressure of the storage tank in the expansion means provided in the evaporation gas remover line ≪ / RTI &
When a plurality of engines are installed,
Wherein the first controller receives the required pressure of the engine which is the maximum of the required pressures of the plurality of engines and controls the compressor installed in the evaporation gas supply line to operate at a pressure exceeding the required pressure of the engine Evaporative gas treatment control system. 제1항에 있어서,
상기 증발가스 공급라인은
액화가스가 저장된 저장탱크;
상기 저장탱크에 저장된 액화가스에서 발생하는 증발가스를 상기 저장탱크에서 배출시켜 압축시키는 압축기; 및
상기 압축기에서 압축된 증발가스를 연료로 사용하는 엔진을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 제어시스템.The method according to claim 1,
The evaporation gas supply line
A storage tank in which liquefied gas is stored;
A compressor which discharges and compresses evaporative gas generated in the liquefied gas stored in the storage tank from the storage tank; And
And an engine using the evaporated gas compressed in the compressor as a fuel. 제1항에 있어서,
상기 증발가스 재액화라인은
상기 엔진에 연료로 공급된 후 잔여한 증발가스를 냉각시키는 열교환기; 및
상기 열교환기에서 냉각된 증발가스를 감압하여 재액화시키는 팽창수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 제어시스템.The method according to claim 1,
The evaporation gas re-liquefaction line
A heat exchanger for cooling the evaporated gas remaining after being supplied as fuel to the engine; And
And expansion means for decompressing and re-liquefying the evaporated gas cooled in the heat exchanger. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 컨트롤러 및 제2 컨트롤러로 전달되는 엔진의 요구압력이 정상 범위를 벗어나는 경우, 엔진의 요구압력으로서 압축기 후단에 설치된 압력 측정센서에서 측정된 압력이 상기 제1 컨트롤러 및 제2 컨트롤러로 전달되는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 제어시스템.The method according to claim 1,
When the required pressure of the engine transmitted to the first controller and the second controller is out of the normal range, the pressure measured by the pressure measuring sensor provided at the rear end of the compressor is transmitted to the first controller and the second controller as the required pressure of the engine Wherein the evaporation gas processing control system comprises: 제6항에 있어서,
상기 제1 컨트롤러 및 제2 컨트롤러로 전달되는 엔진의 요구압력이 정상 범위를 벗어나는 경우는, 엔진의 전단에 설치된 압력 측정센서가 fail인 경우 또는 엔진의 전단에 설치된 연료 공급밸브가 닫힌 경우인 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 제어시스템.The method according to claim 6,
When the required pressure of the engine transmitted to the first controller and the second controller is out of the normal range, the pressure measurement sensor provided at the front end of the engine is fail or the fuel supply valve provided at the front end of the engine is closed The evaporative gas processing control system of the ship. 제1항에 있어서,
상기 압축기는 제1 컨트롤러에 의해 엔진의 요구압력 초과의 압력으로 운전되도록 압축기의 용량을 제어하는 용량 제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 증발가스 처리 제어시스템.The method according to claim 1,
Wherein the compressor includes a capacity control valve for controlling the capacity of the compressor to operate at a pressure exceeding the required pressure of the engine by the first controller. 제1항에 있어서,
상기 엔진의 요구압력을 초과하는 압력은 엔진의 요구압력에 1 bara를 더한 압력인 것을 특징으로 하는 증발가스 처리 제어시스템. The method according to claim 1,
Wherein the pressure exceeding the required pressure of the engine is a pressure which is 1 bara plus the required pressure of the engine. 삭제delete 삭제delete
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