KR101686505B1 - System and method for supplying fuel gas using a waste heat of engine cooling water - Google Patents

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    • 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
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    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control

Abstract

선박의 엔진 냉각수의 폐열을 이용한 연료가스 공급시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 선박의 엔진 냉각수의 폐열을 이용한 연료가스 공급시스템은, 엔진의 냉각을 위한 냉각수 열원이 흐르는 메인유로를 갖춘 냉각수 순환부; 액화가스를 연료 가스로 기화시키는 기화기와, 기화기에서 배출되는 열교환 유체를 가열시키는 열교환기가 구비된 액화가스 기화부; 및 냉각수 순환부로부터 제공되는 냉각수 열원을 액화가스 기화부로 전달하여 열교환 유체와 열교환시키는 냉각수 열원 전달부를 포함하며, 냉각수 열원 전달부는, 열교환기에서 배출되는 열교환 유체의 온도가 미리 설정된 온도 이하인 경우 열교환기로 엔진에서 배출되는 냉각수 열원을 공급하고, 열교환 유체의 온도가 미리 설정된 온도를 초과하는 경우 열교환기를 바이패스하여 냉각수 열원을 메인유로로 복귀시키는 것을 특징으로 한다.A fuel gas supply system and method using waste heat of an engine cooling water of a ship are disclosed. A fuel gas supply system using waste heat of an engine cooling water of a ship according to the present invention includes a cooling water circulation unit having a main flow passage through which a cooling water heat source for cooling an engine flows; A liquefied gas vaporizer having a vaporizer for vaporizing the liquefied gas with the fuel gas and a heat exchanger for heating the heat exchange fluid discharged from the vaporizer; And a cooling water heat source transmission unit for transferring the cooling water heat source provided from the cooling water circulation unit to the liquefied gas vaporization unit and exchanging heat with the heat exchange fluid, wherein the cooling water heat source transmission unit is a heat exchanger, when the temperature of the heat exchange fluid discharged from the heat exchanger is equal to or lower than a preset temperature The cooling water heat source is returned to the main flow path by bypassing the heat exchanger when the temperature of the heat exchange fluid exceeds a predetermined temperature.

Description

선박의 엔진 냉각수의 폐열을 이용한 연료가스 공급시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR SUPPLYING FUEL GAS USING A WASTE HEAT OF ENGINE COOLING WATER}FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a system and method for supplying fuel gas using waste heat of an engine cooling water of a ship,

본 발명은, 연료가스 공급시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 액화가스를 기화시켜 엔진의 연료로서 공급함에 있어서 엔진의 폐열을 이용할 수 있는 선박의 연료가스 공급시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel gas supply system and method, and more particularly, to a fuel gas supply system and method for a ship capable of utilizing waste heat of an engine in vaporizing a liquefied gas and supplying it as fuel for an engine.

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, 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 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 through land or sea gas pipelines, or in a liquefied state and stored in a liquefied gas carrier and transported to a distant consumer. Liquefied gas such as LNG or LPG is obtained by cooling natural gas or petroleum gas at cryogenic temperature (approximately -163 ° C in the case of LNG), and its volume is considerably reduced compared to when it is in a gaseous state, so it is suitable for long distance transportation through sea.

액화가스 운반선은, 액화가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 액화가스를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해, 액화가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히, '화물창'이라 함)를 포함한다.The liquefied gas carrier is for carrying the liquefied gas to the sea and for unloading the liquefied gas to the onshore site. For this purpose, the liquefied gas carrier includes a storage tank (often referred to as a 'hold') capable of withstanding the cryogenic temperature of the liquefied gas .

이와 같이 극저온 상태의 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크가 마련된 해상 구조물의 예로서는 액화가스 운반선 이외에도 LNG RV (Regasification Vessel)와 같은 선박이나 LNG FSRU (Floating Storage and Regasification Unit), LNG FPSO (Floating, Production, Storage and Off-loading)와 같은 구조물 등을 들 수 있다.Examples of maritime structures having storage tanks capable of storing liquefied gas at cryogenic temperatures include ships such as LNG RV (Regasification Vessel), LNG FSRU (Floating Storage and Regasification Unit), LNG FPSO (Floating, Production, Storage and off-loading), and the like.

LNG RV는 자력 항해 및 부유가 가능한 액화가스 운반선에 LNG 재기화 설비를 설치한 것이고, LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 액화 천연가스를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 액화 천연가스를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 해상 구조물이다.LNG RV is a LNG regasification facility installed on a liquefied gas carrier capable of self-sailing and floating, and LNG FSRU stores liquefied natural gas unloaded from LNG carrier in offshore sea, in storage tank, It is an offshore structure that supplies natural gas to the demand of the land.

그리고, LNG FPSO는 채굴된 천연가스를 해상에서 정제한 후 직접 액화시켜 저장탱크 내에 저장하고, 필요 시 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨싣기 위해 사용되는 해상 구조물이다. 본 명세서에서 해상 구조물이란, 액화가스 운반선, LNG RV 등의 선박을 비롯하여, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 구조물까지도 모두 포함하는 개념이다.LNG FPSO is a marine structure used to purify natural mined natural gas, store it directly in liquefied storage tank, and transfer LNG stored in storage tank to LNG transport, if necessary. In this specification, a marine structure is a concept including a vessel such as a liquefied gas carrier, an LNG RV, and the like, as well as structures such as LNG FPSO and LNG FSRU.

천연가스의 액화 온도는 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.

발생 된 증발가스는 저장탱크 내의 압력을 증가시키며 선박의 요동에 따라 액화가스의 유동을 가속시켜 구조적인 문제를 일어킬 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 according to the shaking motion of the ship, which may cause a structural problem, so it is necessary to suppress the generation of the evaporation gas.

종래, 액화가스 운반선의 저장탱크 내에서의 증발가스를 억제하기 위해, 증발가스를 저장탱크의 외부로 배출시켜 소각해 버리는 방법, 증발가스를 저장탱크의 외부로 배출시켜 재액화 장치를 통해 재액화 시킨 후 다시 저장 탱크로 복귀시키는 방법, 선박의 추진기관에서 사용되는 연료로서 증발가스를 사용하는 방법, 저장탱크의 내부 압력을 높게 유지함으로써 증발가스의 발생을 억제하는 방법 등이 단독으로 혹은 복합적으로 사용되고 있었다.In order to suppress the evaporation gas in the storage tank of the liquefied gas carrier, conventionally, a method of discharging the evaporation gas to the outside of the storage tank and incinerating it, a method of discharging the evaporation gas to the outside of the storage tank, A method of returning to the storage tank again, a method of using evaporation gas as the fuel used in the propulsion engine of the ship, a method of suppressing the generation of evaporation gas by keeping the internal pressure of the storage tank high, alone or in combination .

한편, 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.On the other hand, among the waste gases discharged from vessels, those that are regulated by the International Maritime Organization are nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx), and also regulate the emission of carbon dioxide (CO2). Particularly, in the case of nitrogen oxide (NOx) and sulfur oxides (SOx), it was raised 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 중 하나로서 연소시 오염물질이 다량 발생하는 HFO 등의 연료유를 연료로서 사용하지 않거나 소량만 사용하고 청정연료인 LNG를 연료로서 사용하는 고압 천연가스 분사 엔진, 예를 들어 ME-GI 엔진이 개발되어 사용되고 있다.Accordingly, various methods for reducing NOx emissions have been introduced in order to meet these requirements. One of these methods is to use fuel oil such as HFO, which generates a large amount of pollutants during combustion, And a high-pressure natural gas injection engine, for example, ME-GI engine, which uses LNG as a fuel as a fuel, has been developed and used.

이와 같은 ME-GI 엔진은 LNG(Liquefied Natural Gas)를 극저온에 견디는 저장탱크에 저장하여 운반하도록 하는 LNG 운반선 등과 같은 해상 구조물에 설치될 수 있으며, 이 경우 천연가스를 연료로 사용하게 되며, 그 부하에 따라 대략 150 ∼ 400 bara(절대압력) 정도의 고압의 가스 공급 압력이 요구된다.Such an ME-GI engine can be installed in marine structures such as LNG carriers that store LNG (Liquefied Natural Gas) in cryogenic storage tanks and carry it. In this case, natural gas is used as fuel, A gas supply pressure of about 150 to 400 bara (absolute pressure) is required.

ME-GI 엔진과 같은 고압 천연가스 분사 엔진을 탑재한 해상 구조물의 경우에는, LNG를 저장하고 있는 저장탱크로부터 LNG 및/또는 증발가스를 뽑아내어 연료로서 엔진에 공급하기 위한 연료가스 공급 시스템이 설치된다.In the case of a marine structure equipped with a high-pressure natural gas injection engine such as an ME-GI engine, a fuel gas supply system for extracting LNG and / or evaporative gas from a storage tank storing LNG and supplying it as fuel to the engine is installed do.

ME-GI 엔진과 같은 고압 천연가스 분사 엔진은 LNG를 고압의 가스 상태로 공급해야 하기 때문에, 연료가스 공급시스템은 저장탱크로부터의 LNG를 기화시키기 위한 고압 기화기를 포함한다.Since the high-pressure natural gas injection engine, such as the ME-GI engine, is required to supply LNG in a high pressure gas state, the fuel gas supply system includes a high-pressure vaporizer for vaporizing the LNG from the storage tank.

그런데, 고압 기화기에는 LNG의 기화를 위해 지속적으로 열을 공급해야 하므로, 지금까지는 보일러에서 발생하는 스팀이 가지는 열 또는 전기 히터에서 발생되는 열을 직접 혹은 간접적으로 고압 기화기에 전달함으로써 LNG를 기화시키는 시스템을 활용하는 방법이 제안되어 있을 뿐이었다.However, since high-pressure vaporizer is required to continuously supply heat to vaporize LNG, up to now, a system for vaporizing LNG by directly or indirectly transferring heat generated by steam generated in the boiler or electric heater to high-pressure vaporizer A method of utilizing the above-mentioned method has been proposed.

이러한 문제점을 해결하기 위한 수단이 본 출원인에 의해 출원되어 공개된 선행문헌 한국특허공개공보 제10-2013-0075021호(2013.07.05) "폐열 재활용을 위한 열교환기를 갖는 연료가스 공급시스템 및 방법"에 개시되어 있다.A means for solving such problems is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0075021 (2013.07.05) entitled " Fuel gas supply system and method having a heat exchanger for waste heat recycling " Lt; / RTI >

일반적으로 엔진 냉각수는 고온 냉각수(약 90도)와 저온 냉각수(약 50도)가 있다. 선행문헌에는 고온 냉각수와 저온 냉각수의 구분 없이 냉각수로만 표시되어 있다.Generally, the engine coolant has high temperature coolant (about 90 degrees) and low temperature coolant (about 50 degrees). In the preceding literature, only cooling water is indicated without distinguishing between hot and cold water.

저온 냉각수는 엔진의 로드에 따라 온도가 36~50도로 일정하지 않고, 물리적으로 열매체 열교환기를 순환하는 열매체의 히팅도 저온 냉각수의 온도 이하로만 가능하다.The temperature of the low-temperature cooling water is not constant in the range of 36 to 50 degrees depending on the load of the engine, and heating of the heating medium physically circulating in the heating medium heat exchanger can be performed only at the temperature lower than the low-

이에 반해 고온 냉각수인 엔진 재킷 냉각수의 경우 저온 부식을 막기 위하여 엔진의 로드 별로 재킷 냉각수 입구의 온도를 조절하여 재킷 냉각수 출구의 온도를 90도로 유지한다.On the other hand, in case of engine jacket cooling water which is high temperature cooling water, temperature of jacket cooling water inlet is controlled by the engine load to prevent low temperature corrosion, thereby maintaining the jacket cooling water outlet temperature at 90 degrees.

따라서 고온 냉각수인 엔진 재킷 냉각수를 열매체 열교환기의 열매체와 열교환 한다면 엔진의 로드에 상관없이 항상 90도의 냉각수를 공급할 수 있으므로 열매체의 열교환을 안정적으로 할 수 있어 이에 대한 개선책이 요구된다.Therefore, if the engine jacket cooling water, which is high temperature cooling water, is exchanged with the heat medium of the heat medium heat exchanger, cooling water of 90 degrees can be always supplied irrespective of the load of the engine, so heat exchange of the heat medium can be stably performed.

한편 전술한 선행문헌에는 엔진에서 배출되는 고온의 냉각수를 액화가스를 연료 가스로 기화시키는 데 사용하는 기술수단이 개시되어 있다. 하지만, 엔진에서 배출되는 냉각수가 열매체 열교환기를 통과하거나 열매체 열교환기로 공급되지 못하도록 하는 기능밖에 없다.On the other hand, the above-mentioned prior art documents disclose technical means used to vaporize liquefied gas into a fuel gas at high temperature cooling water discharged from an engine. However, there is no function of preventing the cooling water discharged from the engine from passing through the heat medium heat exchanger or being supplied to the heat medium heat exchanger.

따라서, 냉각수가 열매체 열교환기로 공급되지 못하고 엔진과 열매체 열교환기를 연결하는 라인에 잔류되어 있는 경우 냉각수가 냉각되어 온도가 떨어지고, 새로운 냉각수를 공급할 때 라인에 잔류되어 있는 냉각수가 먼저 열매체 열교환기로 공급되어 열교환 효율이 떨어지고, 열매체 열교환기를 통해서 배출되는 연료 가스의 온도도 불안정하게 하는 요인이 될 수 있다.Therefore, when the cooling water is not supplied to the heat medium heat exchanger and remains in the line connecting the engine and the heat medium heat exchanger, the cooling water is cooled to lower the temperature. When the new cooling water is supplied, the cooling water remaining in the line is first supplied to the heat medium heat exchanger, The efficiency is lowered, and the temperature of the fuel gas discharged through the heat medium heat exchanger may also become unstable.

또한, 전술한 선행기술은 열매체 열교환기에서 배출되는 열매체의 온도가 아닌 열매체 열교환기로 공급되거나 열매체 열교환기에서 배출되는 냉각수의 온도를 기초로 하므로 기화기에서 기화되어 배출되는 연료 가스의 온도 제어 측면에서 효율이 떨어진다.In addition, since the above-described prior art is based on the temperature of the cooling water that is supplied to the heat medium heat exchanger or discharged from the heat medium heat exchanger, rather than the temperature of the heat medium discharged from the heat medium heat exchanger, .

한국특허공개공보 제2013-0075021호(대우조선해양 주식회사) 2013.07.05.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0075021 (Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering) 2013.07.05.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 엔진에서 배출되는 고온의 냉각수를 액화가스를 기화시키는 액화가스 기화부의 열교환 유체의 온도에 따라 선택적으로 공급할 수 있는 선박의 엔진 냉각수의 폐열을 이용한 연료가스 공급시스템 및 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a fuel gas supply system using waste heat of an engine cooling water of a ship which can selectively supply high-temperature cooling water discharged from an engine in accordance with the temperature of a heat exchange fluid of a liquefied gas- And a method thereof.

본 발명의 일 측면에 따르면, 엔진의 냉각을 위한 냉각수 열원이 흐르는 메인유로를 갖춘 냉각수 순환부; 액화가스를 연료 가스로 기화시키는 기화기와, 상기 기화기에서 배출되는 열교환 유체를 가열시키는 열교환기가 구비된 액화가스 기화부; 및 상기 냉각수 순환부로부터 제공되는 상기 냉각수 열원을 상기 액화가스 기화부로 전달하여 상기 열교환 유체와 열교환시키는 냉각수 열원 전달부를 포함하며, 상기 냉각수 열원 전달부는, 상기 열교환기에서 배출되는 상기 열교환 유체의 온도가 미리 설정된 온도 이하인 경우 상기 열교환기로 상기 엔진에서 배출되는 상기 냉각수 열원을 공급하고, 상기 열교환 유체의 온도가 미리 설정된 온도를 초과하는 경우 상기 열교환기를 바이패스하여 상기 냉각수 열원을 상기 메인유로로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급시스템이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a cooling apparatus comprising: a cooling water circulation unit having a main flow path through which a cooling water heat source for cooling an engine flows; A liquefied gas vaporizer having a vaporizer for vaporizing the liquefied gas with the fuel gas and a heat exchanger for heating the heat exchange fluid discharged from the vaporizer; And a cooling water heat source transmission unit for transferring the cooling water heat source provided from the cooling water circulation unit to the liquefied gas vaporization unit and exchanging heat with the heat exchange fluid, wherein the cooling water heat source transmission unit is configured to control the temperature of the heat exchange fluid discharged from the heat exchanger Supplying the cooling water heat source discharged from the engine to the heat exchanger when the temperature is equal to or less than a predetermined temperature and bypassing the heat exchanger when the temperature of the heat exchange fluid exceeds a predetermined temperature to return the cooling water heat source to the main flow path A fuel gas supply system can be provided.

상기 냉각수 열원 전달부는, 상기 엔진의 후단의 상기 메인유로에서 분기되어 상기 냉각수 열원을 상기 열교환기로 전달하는 분기라인에 마련되는 개폐밸브; 상기 개폐밸브와 상기 열교환기 사이의 상기 분기라인에 마련되어 상기 냉각수 열원을 상기 열교환기로 펌핑하는 펌프; 및 상기 펌프와 상기 열교환기 사이의 상기 분기라인에 마련되어 상기 열교환기에서 배출되는 상기 열교환 유체가 상기 미리 설정된 온도 이하인 경우 상기 냉각수 열원을 상기 열교환기로 공급시키고, 초과하는 경우 상기 열교환기를 바이패스시키는 방향전환밸브를 포함할 수 있다.Wherein the cooling water heat source transmission unit comprises: an opening / closing valve provided at a branch line branched from the main flow path at a rear end of the engine and transmitting the cooling water heat source to the heat exchanger; A pump provided in the branch line between the on-off valve and the heat exchanger to pump the coolant heat source to the heat exchanger; And a cooling water heat source provided in the branch line between the pump and the heat exchanger to supply the cooling water heat source to the heat exchanger when the heat exchange fluid discharged from the heat exchanger is equal to or lower than the preset temperature, And may include a switching valve.

상기 개폐밸브는 상기 액화가스 기화부의 작동시에 개방되고, 정지시에 닫힐 수 있다.The on-off valve may be opened during operation of the liquefied gas vaporizer, and closed during stoppage.

상기 냉각수 열원 전달부는, 상기 분기라인에서 분기되며 상기 열교환 유체가 상기 미리 설정된 온도를 초과하는 경우 상기 열교환기를 바이패스하여 상기 냉각수 열원을 상기 메인유로로 복귀시키는 바이패스라인을 더 포함할 수 있다.The cooling water heat source transmission unit may further include a bypass line that branches from the branch line and bypasses the heat exchanger when the heat exchange fluid exceeds the predetermined temperature to return the cooling water heat source to the main flow path.

상기 냉각수 열원 전달부는, 상기 열교환기와 상기 기화기를 연결하는 라인에 마련되는 온도 센서를 더 포함하며, 상기 온도 센서에서 측정된 온도를 기초로 상기 방향전환밸브는 자동으로 개폐될 수 있다.The cooling water heat source transmission unit may further include a temperature sensor provided on a line connecting the heat exchanger and the vaporizer, and the directional control valve may be automatically opened or closed based on the temperature measured by the temperature sensor.

상기 액화가스 기화부는, 상기 기화기의 후단 라인에 마련되는 열교환 유체 저장탱크; 상기 열교환 유체 저장탱크와 상기 열교환기를 연결하는 라인에 마련되는 열교환 유체 펌프; 및 상기 열교환기와 상기 기화기를 연결하는 라인에 마련되어 상기 열교환기에서 배출되는 상기 열교환 유체를 상기 기화기 및 상기 열교환 유체 저장탱크 중 적어도 하나로 공급하는 방향 전환부를 포함할 수 있다.Wherein the liquefied gas vaporizer comprises: a heat exchange fluid storage tank provided at a rear end line of the vaporizer; A heat exchange fluid pump provided on a line connecting the heat exchange fluid storage tank and the heat exchanger; And a direction switching unit provided on a line connecting the heat exchanger and the vaporizer to supply the heat exchange fluid discharged from the heat exchanger to at least one of the vaporizer and the heat exchange fluid storage tank.

상기 액화가스 기화부는, 상기 방향 전환부에서 바이패스되는 열교환 유체를 상기 열교환 유체 저장탱크로 바이패스시키는 바이패스배관을 더 포함할 수 있다.The liquefied gas vaporization unit may further include a bypass pipe for bypassing the heat exchange fluid bypassed by the direction switching unit to the heat exchange fluid storage tank.

상기 냉각수 열원은 고온 냉각수일 수 있다.The cooling water heat source may be high temperature cooling water.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박의 엔진에서 배출되는 냉각수 열원을 이용하여 액화가스를 연료 가스로 공급하는 연료가스 공급방법에 있어서, 상기 냉각수 열원을 상기 액화가스를 연료 가스로 기화시키는 액화가스 기화부로 전달하는 냉각수 열원 전달부를 마련하되, 상기 냉각수 열원 전달부는 상기 액화가스 기화부의 열교환 유체를 가열시키는 열교환기에서 배출되는 상기 열교환 유체의 온도가 미리 설정된 온도 이하인 경우 상기 냉각수 열원을 상기 열교환기로 공급하고, 상기 열교환 유체가 상기 미리 설정된 온도를 초과하는 경우 상기 열교환기를 바이패스시키는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a fuel gas supply method for supplying a liquefied gas to a fuel gas using a cooling water heat source discharged from an engine of a ship, the method comprising: supplying the cooling water heat source with liquefied gas And a cooling water heat source transfer unit for transferring the cooling water heat source to the gasification unit, wherein the cooling water heat source transfer unit is configured to transfer the cooling water heat source to the heat exchanger when the temperature of the heat exchange fluid discharged from the heat exchanger for heating the heat exchange fluid of the liquefied gas vaporization unit is lower than a predetermined temperature And when the heat exchange fluid exceeds the predetermined temperature, the heat exchanger is bypassed.

상기 냉각수 열원 전달부는, 상기 엔진의 후단의 메인유로에서 분기되어 상기 냉각수 열원을 상기 열교환기로 전달하는 분기라인에 마련되는 개폐밸브; 상기 개폐밸브와 상기 열교환기 사이의 상기 분기라인에 마련되어 상기 냉각수 열원을 상기 열교환기로 펌핑하는 펌프; 및 상기 펌프와 상기 열교환기 사이의 상기 분기라인에 마련되어 상기 열교환기에서 배출되는 상기 열교환 유체가 상기 미리 설정된 온도 이하인 경우 상기 냉각수 열원을 상기 열교환기로 공급시키고, 초과하는 경우 상기 열교환기를 바이패스시키는 방향전환밸브를 포함할 수 있다.Wherein the cooling water heat source transmission unit includes: an on-off valve provided in a branch line branched from a main flow path at the rear end of the engine and transmitting the cooling water heat source to the heat exchanger; A pump provided in the branch line between the on-off valve and the heat exchanger to pump the coolant heat source to the heat exchanger; And a cooling water heat source provided in the branch line between the pump and the heat exchanger to supply the cooling water heat source to the heat exchanger when the heat exchange fluid discharged from the heat exchanger is equal to or lower than the preset temperature, And may include a switching valve.

본 발명의 실시예들은, 액화가스를 기화시키기 위해 필요한 열 중에서 적어도 일부를 엔진으로부터의 폐열로 충당할 수 있어 기화기에서 소요되는 에너지를 절감할 수 있다.Embodiments of the present invention can cover at least a portion of the heat required to vaporize the liquefied gas with the waste heat from the engine, thereby reducing energy consumption in the vaporizer.

또한, 액화가스 기화부의 열교환기에서 배출되는 열교환 유체의 온도를 기초로 열교환기로 선택적으로 엔진의 냉각수 열원을 공급할 수 있고, 열교환기로 냉각수 열원을 공급할 필요가 없는 경우 냉각수 열원을 메인유로로 복귀시킴으로써 분기라인에 잔류되는 냉각수 열원을 최소화할 수 있다.In addition, the cooling water heat source of the engine can be selectively supplied to the heat exchanger based on the temperature of the heat exchange fluid discharged from the heat exchanger of the liquefied gas vaporization portion. When it is not necessary to supply the cooling water heat source to the heat exchanger, The cooling water heat source remaining in the line can be minimized.

나아가, 메인유로로 복귀되는 냉각수는 열교환기에서 열교환되어 온도가 낮아지므로 엔진의 냉각수를 냉각시키기 위해 설치되는 쿨러의 용량을 낮출 수 있어 쿨러에서 소요되는 에너지를 절약할 수 있다.Further, since the cooling water returned to the main flow path is heat-exchanged in the heat exchanger and the temperature is lowered, the capacity of the cooler installed to cool the cooling water of the engine can be lowered, thereby saving energy required in the cooler.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 엔진 냉각수의 폐열을 이용한 연료가스 공급시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 냉각수 순환부의 냉각수 열원이 액화가스 기화부로 공급된 후 메인유로로 복귀되는 작동도이다.
도 3은 도 1에 도시된 냉각수 순환부의 냉각수 열원이 액화가스 기화부로 공급되지 않고 바이패스라인으로 복귀되는 작동도이다.
도 4는 도 1에 도시된 액화가스 기화부의 열원이 기화기를 공급되지 않고 바이패스배관을 통해 순환되는 작동도이다.1 is a view schematically showing a fuel gas supply system using waste heat of an engine cooling water of a ship according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an operation diagram in which the cooling water heat source of the cooling water circulation unit shown in FIG. 1 is supplied to the liquefied gas vaporization unit and then returned to the main flow channel.
3 is an operation diagram in which the cooling water heat source of the cooling water circulation unit shown in FIG. 1 is returned to the bypass line without being supplied to the liquefied gas vaporization unit.
4 is an operation diagram in which the heat source of the liquefied gas vaporizer shown in Fig. 1 is circulated through the bypass line without being supplied with the vaporizer.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 엔진 냉각수의 폐열을 이용한 연료가스 공급시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a fuel gas supply system using waste heat of an engine cooling water of a ship according to an embodiment of the present invention.

이 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 선박의 엔진 냉각수의 폐열을 이용한 연료가스 공급시스템(1)은, 엔진(11)의 냉각을 위한 냉각수 열원이 흐르는 메인유로(12)를 갖춘 냉각수 순환부(10)와, 액화가스를 연료 가스로 기화시키는 액화가스 기화부(20)와, 냉각수 순환부(10)로부터 제공되는 냉각수 열원을 액화가스 기화부(20)로 전달하여 열교환 유체와 열교환시키는 냉각수 열원 전달부(30)를 구비한다.As shown in this figure, the fuel gas supply system 1 using the waste heat of the engine cooling water of the ship according to the present embodiment is provided with a cooling water supply device (not shown) having a main flow path 12 through which a cooling water heat source for cooling the engine 11 flows, A liquefied gas vaporization unit 20 for vaporizing the liquefied gas with the fuel gas and a cooling water heat source provided from the cooling water circulation unit 10 to the liquefied gas vaporization unit 20 to perform heat exchange with the heat exchange fluid And a cooling water heat source transfer unit 30 for supplying the cooling water.

냉각수 순환부(10)는, 냉각수인 열원을 순환시켜 엔진(11)을 냉각하는 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(11)과, 엔진(11)과 메인유로(12)로 연결되어 엔진(11)을 통과한 열원인 냉각수를 냉각시키는 쿨러(13)와, 쿨러(13)와 엔진(11)을 연결하는 메인유로(12)에 마련되어 쿨러(13)에서 냉각된 열원인 냉각수를 엔진(11)으로 펌핑하는 냉각수 펌프(14)를 포함한다.The cooling water circulation unit 10 circulates the heat source as cooling water to cool the engine 11 and is connected to the engine 11 and the engine 11 via the main flow path 12 A cooler 13 that cools the cooling water as a heat source that has passed through the engine 11 and a cooling water which is provided in the main flow path 12 connecting the cooler 13 and the engine 11 and is a heat source cooled by the cooler 13, And a coolant pump 14 for pumping the coolant to the coolant pump 11.

본 실시 예에서 엔진(11)은 주 추진용의 ME-GI 엔진, 2 행정 디젤엔진, 스팀 터빈 엔진뿐만 아니라 DFDE 등의 발전기 엔진 등과 같이 냉각수에 의해 냉각시킬 필요가 있는 모든 기계장치를 포함한다.In this embodiment, the engine 11 includes all the machinery that needs to be cooled by cooling water, such as a main propulsion ME-GI engine, a two-stroke diesel engine, a steam turbine engine as well as a generator engine such as DFDE.

본 실시 예에서 엔진(11)에서 배출되는 냉각수인 열원은 저온 부식을 방지하기 위해 약 90도로 유지될 수 있다.In this embodiment, the heat source, which is cooling water discharged from the engine 11, can be maintained at about 90 degrees to prevent cold corrosion.

즉 본 실시 예에서 냉각수는 약 90도를 갖는 고온 냉각수를 사용할 수 있다. 엔진 냉각수는 고온 냉각수(약 90도)와 저온 냉각수(약 50도)로 구분된다.That is, in this embodiment, the cooling water may use the high-temperature cooling water having about 90 degrees. The engine coolant is divided into high temperature coolant (about 90 degrees) and low temperature coolant (about 50 degrees).

저온 냉각수는 엔진의 로드에 따라 온도가 36~50도로 일정하지 않고, 물리적으로 열교환 대상인 열교환 유체의 가열도 저온 냉각수의 온도 이하로만 가능하다.The temperature of the low temperature cooling water is not constant in the range of 36 to 50 degrees depending on the load of the engine and the heating of the heat exchange fluid physically subject to heat exchange can be performed only at the temperature lower than the temperature of the low temperature cooling water.

이에 반해 본 실시 예에서 냉각수로 채택되는 고온 냉각수는 저온 부식을 막기 위해 엔진의 로드에 상관없이 항상 90도로 공급되므로 열교환 유체를 안정적으로 가열할 수 있다.On the other hand, in the present embodiment, the high temperature cooling water used as the cooling water is always supplied at 90 degrees regardless of the rod of the engine in order to prevent the low temperature corrosion, so that the heat exchange fluid can be stably heated.

또한 다른 냉각수를 사용하는 것보다 후술하는 열교환기(24)의 크기를 줄일 수 있고, 열교환 유체의 세팅 포인트도 90도 이하에서 설정할 수 있어 기화기(21)의 크기 또한 줄일 수 있는 이점이 있다.Also, the size of the heat exchanger 24 can be reduced as compared with the case of using other cooling water, and the setting point of the heat exchange fluid can be set at 90 degrees or less, which is advantageous in that the size of the vaporizer 21 can also be reduced.

액화가스 기화부(20)는, LNG(liquefied natural gas)를 포함하는 액화가스를 엔진(11)의 연료 가스로 공급하기 위해 기화시키는 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 액화가스를 기화시키는 기화기(21)와, 기화기(21)에서 액화가스와 열교환되어 냉각된 열교환 유체가 저장되는 열교환 유체 저장탱크(22)와, 열교환 유체 저장탱크(22)에 저장된 유체를 펌핑하는 열교환 유체 펌프(23)와, 열교환 유체 펌프(23)에서 공급되는 열교환 유체와 타 유체를 서로 열교환시키는 열교환기(24)와, 열교환기(24)에서 열교환된 열교환 유체를 기화기(21) 또는 기화기(21)를 통하지 않고 바이패스배관(25)을 통해 바로 열교환 유체 저장탱크(22)로 공급시키는 방향전환부(26)를 포함한다.The liquefied gas vaporizer 20 is for vaporizing a liquefied gas containing liquefied natural gas (LNG) to supply the fuel gas to the engine 11. The liquefied gas vaporizer 20 includes a vaporizer A heat exchange fluid storage tank 22 in which a heat exchange fluid cooled by heat exchange with the liquefied gas in the vaporizer 21 is stored and a heat exchange fluid pump 23 for pumping the fluid stored in the heat exchange fluid storage tank 22, A heat exchanger 24 for exchanging heat exchange fluid and other fluid supplied from the heat exchange fluid pump 23 with each other and a heat exchange fluid heat exchanged in the heat exchanger 24 without passing through the vaporizer 21 or the vaporizer 21 And a direction switching unit 26 for directly supplying the heat to the heat exchange fluid storage tank 22 through the bypass piping 25.

본 실시 예에서 액화가스 기화부(20)에서 순환되는 열교환 유체는 글리콜 워터(glycol water)일 수 있다.In this embodiment, the heat exchange fluid circulated in the liquefied gas vaporizer 20 may be glycol water.

기화기(21)는, 본 실시 예에서 엔진(11)으로 ME-GI 엔진을 채택하는 경우 고압 기화기일 수 있다.The vaporizer 21 may be a high-pressure vaporizer when the ME-GI engine is employed as the engine 11 in this embodiment.

열교환기(24)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 기화기(21)에서 액화가스와 열교환 되어 온도가 떨어진 열교환 유체를 미리 설정된 온도, 예를 들어 55도로 상승시키는 역할을 한다.1, the heat exchanger 24 functions to increase the temperature of the heat exchange fluid, which is heat-exchanged with the liquefied gas in the vaporizer 21, to a predetermined temperature, for example, 55 degrees.

본 실시 예에서 열교환기(24)는 전술한 냉각수 순환부(10)에서 공급되는 고온의 냉각수인 열원과 열교환 유체 펌프(23)에서 공급되는 열교환 유체를 서로 열교환 시킬 수 있다.In the present embodiment, the heat exchanger 24 can heat-exchange the heat source, which is the high-temperature cooling water supplied from the cooling water circulation unit 10, and the heat exchange fluid supplied from the heat exchange fluid pump 23 to each other.

또한, 본 실시 예에서 열교환기(24)는 냉각수의 열원뿐만 아니라 보일러의 스팀 또는 전기 히팅 코일을 추가적으로 사용할 수도 있다.In addition, in the present embodiment, the heat exchanger 24 may use not only the heat source of the cooling water but also the steam or electric heating coil of the boiler.

방향전환부(26)는, 열교환기(24)에서 열 교환된 열교환 유체를 기화기(21) 또는 기화기(21)를 바이패스하여 바이패스배관(25)으로 흐르도록 하는 것으로서 본 실시 예에서 방향전환부(26)는 삼방밸브를 포함할 수 있다.The direction changing unit 26 is a means for bypassing the vaporizer 21 or the vaporizer 21 to flow the heat exchange fluid heat exchanged in the heat exchanger 24 to the bypass pipe 25, The portion 26 may include a three-way valve.

본 실시 예에서 방향전환부(26)는 열교환기(24)에서 배출되는 열교환 유체의 온도가 미리 설정된 온도인 55도를 초과하는 경우 열교환 유체를 기화기(21)로 공급하고, 바이패스배관(25)으로 흐르지 않도록 할 수 있다.In the present embodiment, when the temperature of the heat exchange fluid discharged from the heat exchanger 24 exceeds 55 degrees, which is a preset temperature, the direction switching unit 26 supplies the heat exchange fluid to the vaporizer 21 and the bypass pipe 25 ).

또한, 방향전환부(26)는 열교환기(24)에서 배출되는 열교환 유체의 온도가 미리 설정된 온도인 55도를 훨씬 초과하는 경우 요구되는 연료 가스 온도, 예를 들어 45도를 맞추기 위해 열교환 유체의 일부를 바이패스배관(25)으로 흐르도록 할 수도 있다.In addition, the redirection unit 26 is configured to direct the heat exchange fluid to the required fuel gas temperature, for example, 45 degrees, if the temperature of the heat exchange fluid discharged from the heat exchanger 24 exceeds 55 degrees, It is possible to cause a part of the refrigerant to flow to the bypass piping 25.

나아가, 방향전환부(26)는 기화기(21)의 로드가 적거나 기화기(21)를 사용하지 않을 경우 열교환기(24)에서 배출되는 열교환 유체를 전량 바이패스배관(25)을 통해 열교환 유체 저장탱크(22)로 바이패스 할 수도 있다.Further, the direction switching unit 26 stores the heat exchange fluid discharged from the heat exchanger 24 when the load of the vaporizer 21 is low or the vaporizer 21 is not used, through the bypass pipe 25 It may be bypassed to the tank 22.

냉각수 열원 전달부(30)는, 엔진(11)에서 배출되는 고온의 열원인 냉각수를 액화가스 기화부(20)의 열교환기(24)에서 배출되는 열교환 유체의 온도에 따라 선택적으로 열교환기(24)로 전달하는 역할을 한다.The cooling water heat source transmission unit 30 selectively supplies the cooling water as a high temperature heat source discharged from the engine 11 to the heat exchanger 24 ).

본 실시 예에서 냉각수 열원 전달부(30)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(11)의 후단의 메인유로(12)에서 분기되어 냉각수 열원을 열교환기(24)로 전달하는 분기라인(31)에 마련되는 개폐밸브(32)와, 개폐밸브(32)와 열교환기(24) 사이의 분기라인(31)에 마련되어 냉각수 열원을 열교환기(24)로 펌핑하는 펌프(33)와, 펌프(33)에서 공급되는 냉각수를 열교환기(24)에서 배출되는 열교환 유체의 온도에 따라 열교환기(24) 또는 열교환기(24)를 거치지 않고 바로 메인유로(12)로 복귀시키는 방향전환밸브(34)와, 열교환기(24)와 기화기(21)를 연결하는 라인에 마련되는 온도 센서(35)와, 분기라인(31)에서 분기되며 열교환 유체가 미리 설정된 온도를 초과하는 경우 열교환기(24)를 바이패스하여 냉각수 열원을 메인유로(12)로 복귀시키는 바이패스라인(36)을 포함한다.1, the cooling water heat source transmission portion 30 in the present embodiment includes a branch line (branch line) that branches from the main flow path 12 at the rear end of the engine 11 and transfers the cooling water heat source to the heat exchanger 24 A pump 33 provided in the branch line 31 between the opening and closing valve 32 and the heat exchanger 24 for pumping the cooling water heat source to the heat exchanger 24, (34) for returning the cooling water supplied from the heat exchanger (33) to the main flow path (12) without going through the heat exchanger (24) or the heat exchanger (24) according to the temperature of the heat exchange fluid discharged from the heat exchanger A temperature sensor 35 provided on a line connecting the heat exchanger 24 and the vaporizer 21 and a temperature sensor 35 branched from the branch line 31 and connected to the heat exchanger 24 when the heat exchange fluid exceeds a predetermined temperature, And a bypass line 36 for returning the cooling water heat source to the main flow path 12.

개폐밸브(32)는, 액화가스 기화부(20)의 가동시 자동으로 개폐되고, 액화가스 기화부(20)의 정지시 자동으로 닫히는 전자밸브일 수 있다.The open / close valve 32 may be an electromagnetic valve that is automatically opened or closed when the liquefied gas vaporization unit 20 is operated, and automatically closed when the liquefied gas vaporization unit 20 is stopped.

방향전환밸브(34)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 펌프(33)와 열교환기(24) 사이의 분기라인(31)에 마련되어 열교환기(24)에서 배출되는 열교환 유체가 미리 설정된 온도, 예를 들어 55도 이하인 경우 엔진(11)에서 배출되는 냉각수인 열원을 열교환기(24)로 공급시키고, 초과하는 경우 열교환기(24)를 거치지 않고 바이패스라인(36)을 통해 메인유로(12)로 복귀시키는 역할을 한다.The directional control valve 34 is provided in the branch line 31 between the pump 33 and the heat exchanger 24 so that the heat exchange fluid discharged from the heat exchanger 24 is supplied to the branch line 31 at a predetermined temperature, For example, 55 degrees or less, the heat source, which is the cooling water discharged from the engine 11, is supplied to the heat exchanger 24, and if exceeded, the main flow path 12 is bypassed through the bypass line 36 without passing through the heat exchanger 24 ).

본 실시 예에서 방향전환밸브(34)는 삼방 밸브를 포함하고, 열교환기(24)와 기화기(21) 사이의 라인에 마련되는 온도 센서(35)의 신호를 기초로 자동으로 개폐되는 전자밸브일 수 있다.In the present embodiment, the directional control valve 34 includes a three-way valve and is a solenoid valve that is automatically opened and closed based on a signal from a temperature sensor 35 provided on a line between the heat exchanger 24 and the vaporizer 21. [ .

그리고, 본 실시 예에서 냉각수 열원 전달부(30)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 열교환기(24)를 통과하거나 열교환기(24)를 바이패스하여 메인유로(12)로 리턴되는 냉각수 또는 메인유로(12)를 흐르는 냉각수가 열교환기(24)나 방향전환밸브(34) 방향으로의 역류를 방지하는 체크 밸브(37)를 더 포함한다.1, the cooling water heat source transfer unit 30 may be a cooling water which passes through the heat exchanger 24 or bypasses the heat exchanger 24 and is returned to the main flow path 12, And a check valve 37 for preventing the cooling water flowing through the main flow path 12 from flowing back toward the heat exchanger 24 or the direction switching valve 34. [

이하에서 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 실시 예의 작동 상태를 간략히 설명한다.Hereinafter, the operation state of this embodiment will be briefly described with reference to Figs. 2 to 4. Fig.

도 2는 도 1에 도시된 냉각수 순환부의 냉각수 열원이 액화가스 기화부로 공급된 후 메인유로(12)로 복귀되는 작동도이다.FIG. 2 is an operation diagram in which the cooling water heat source of the cooling water circulation unit shown in FIG. 1 is supplied to the liquefied gas vaporization unit and then returned to the main flow path 12.

본 실시 예에서 액화가스 기화부(20)가 작동되면 냉각수 열원 전달부(30)의 개폐밸브(32)가 개방되어 엔진(11)에서 배출되는 고온(약 90도)의 열원인 냉각수의 일부는 펌프(33)를 통해 방향전환밸브(34)로 공급된다.When the liquefied gas vaporizer 20 is operated in this embodiment, a part of the cooling water, which is a heat source of a high temperature (about 90 degrees), which is opened by the opening / closing valve 32 of the cooling water heat source transmitting portion 30, And is supplied to the directional control valve 34 through the pump 33.

방향전환밸브(34)로 공급된 냉각수인 열원은 열교환기(24)에서 배출되는 열교환 유체의 온도가 미리 설정된 온도인 55도 이하인 경우 방향전환밸브(34)의 개방으로 열교환기(24)로 유입되어 열교환 유체와 열교환 된다.When the temperature of the heat exchange fluid discharged from the heat exchanger 24 is 55 degrees or less, which is the preset temperature, the heat source as the cooling water supplied to the directional valve 34 flows into the heat exchanger 24 through the opening of the directional control valve 34 Exchanged with the heat exchange fluid.

열교환기(24)에서 열교환 되어 온도가 내려간 냉각수는 메인유로(12)로 복귀된다. 이때, 메인유로(12)로 복귀되는 냉각수는 열교환기(24)에서 열교환되어 온도가 낮아지므로 엔진(11)의 냉각수를 냉각시키기 위해 설치되는 쿨러(13)의 용량을 낮출 수 있어 쿨러(13)에서 소요되는 에너지를 절약할 수 있다.The cooling water whose temperature has been lowered by the heat exchange in the heat exchanger (24) is returned to the main flow path (12). At this time, since the cooling water returned to the main flow path 12 is heat-exchanged in the heat exchanger 24 and the temperature is lowered, the capacity of the cooler 13 installed to cool the cooling water of the engine 11 can be lowered, It is possible to save energy.

도 3은 도 1에 도시된 냉각수 순환부의 냉각수 열원이 액화가스 기화부로 공급되지 않고 바이패스라인(36)으로 복귀되는 작동도이다.3 is an operation diagram in which the cooling water heat source of the cooling water circulation unit shown in FIG. 1 is returned to the bypass line 36 without being supplied to the liquefied gas vaporization unit.

본 실시 예에서 열교환기(24)에서 배출되는 열교환 유체의 온도가 미리 설정된 온도인 55도를 초과하는 경우 방향전환밸브(34)는 엔진(11)에서 공급되는 냉각수를 바이패스라인(36)을 통해 메인유로(12)로 복귀시킬 수 있다.In the present embodiment, when the temperature of the heat exchange fluid discharged from the heat exchanger 24 exceeds 55 degrees, which is a predetermined temperature, the direction switching valve 34 connects the cooling water supplied from the engine 11 to the bypass line 36 To the main flow path (12).

이 경우 개폐밸브(32)의 후단에서부터 방향전환밸브(34)까지의 분기라인(31)에 있는 잔류 냉각수는 펌프(33)에 펌핑되어 메인유로(12)로 펌핑되므로 전술한 분기라인(31)에 잔류되는 냉각수가 거의 없다. 따라서, 열교환기(24)로 공급되지 못하고 개폐밸브(32)와 열교환기(24)를 연결하는 분기라인(31)에 잔류되어 있는 냉각수가 냉각되어 온도가 떨어지고, 새로운 냉각수를 공급할 때 분기라인(31)에 잔류되어 있는 냉각수가 먼저 열교환기(24)로 공급되어 열교환 효율이 떨어지거나 열교환기(24)를 통해서 배출되는 연료 가스의 온도도 불안정하게 하는 요인을 미리 제거할 수 있다.In this case, the residual cooling water in the branch line 31 from the rear end of the opening / closing valve 32 to the direction switching valve 34 is pumped to the pump 33 and pumped to the main flow path 12, There is little remaining cooling water. Therefore, the cooling water remaining in the branch line 31 connecting the opening / closing valve 32 and the heat exchanger 24 without being supplied to the heat exchanger 24 is cooled and the temperature is lowered. When supplying the new cooling water, 31 may be supplied to the heat exchanger 24 first to lower the heat exchange efficiency or to remove the factor that makes the temperature of the fuel gas discharged through the heat exchanger 24 unstable.

도 4는 도 1에 도시된 액화가스 기화부의 열원이 기화기로 공급되지 않고 바이패스배관을 통해 순환되는 작동도이다.4 is an operation diagram in which the heat source of the liquefied gas vaporizing section shown in Fig. 1 is circulated through the bypass line without being supplied to the vaporizer.

본 실시 예는 기화기(21)의 로드 즉, 요구되는 연료 가스의 양이 적을 경우 방향전환부(26)는 열교환기(24)에서 공급되는 열교환 유체를 기화기(21)를 거치지 않고 바이패스배관(25)을 통해 바로 열교환 유체 저장탱크(22)로 공급할 수 있다.In the present embodiment, when the load of the vaporizer 21, that is, the amount of required fuel gas, is small, the direction switching unit 26 switches the heat exchange fluid supplied from the heat exchanger 24 to the bypass pipe 25 to the heat exchange fluid storage tank 22.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 실시 예는 액화가스를 기화시키기 위해 필요한 열 중에서 적어도 일부를 엔진으로부터의 폐열로 충당할 수 있어 기화기에서 소요되는 에너지를 절감할 수 있다.As described above, the present embodiment can cover at least a part of the heat required for vaporizing the liquefied gas with the waste heat from the engine, thereby reducing energy consumption in the vaporizer.

또한, 액화가스 기화부의 열교환기에서 배출되는 열교환 유체의 온도를 기초로 열교환기로 선택적으로 엔진의 냉각수 열원을 공급할 수 있고, 열교환기로 냉각수 열원을 공급할 필요가 없는 경우 냉각수 열원을 메인유로로 복귀시킴으로써 분기라인에 잔류되는 냉각수 열원을 최소화할 수 있다.In addition, the cooling water heat source of the engine can be selectively supplied to the heat exchanger based on the temperature of the heat exchange fluid discharged from the heat exchanger of the liquefied gas vaporization portion. When it is not necessary to supply the cooling water heat source to the heat exchanger, The cooling water heat source remaining in the line can be minimized.

나아가, 메인유로로 복귀되는 냉각수는 열교환기에서 열교환되어 온도가 낮아지므로 엔진의 냉각수를 냉각시키기 위해 설치되는 쿨러의 용량을 낮출 수 있어 쿨러에서 소요되는 에너지를 절약할 수 있다.Further, since the cooling water returned to the main flow path is heat-exchanged in the heat exchanger and the temperature is lowered, the capacity of the cooler installed to cool the cooling water of the engine can be lowered, thereby saving energy required in the cooler.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 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 or scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.

1 : 선박의 엔진 냉각수의 폐열을 이용한 연료가스 공급시스템
10 : 냉각수 순환부 11 : 엔진
12 : 메인유로 13 : 쿨러
14 : 냉각수 펌프 20 : 액화가스 기화부
21 : 기화기 22 : 열교환 유체 저장탱크
23 : 열교환 유체 펌프 24 : 열교환기
25 : 바이패스배관 26 : 방향전환부
30 : 냉각수 열원 전달부 31 : 분기라인
32 : 개폐밸브 33 : 펌프
34 : 방향전환밸브 35 : 온도 센서
36 : 바이패스라인 37 : 체크 밸브1: Fuel gas supply system using waste heat of engine cooling water of ship
10: cooling water circulation part 11: engine
12: Main flow channel 13: Cooler
14: cooling water pump 20: liquefied gas vaporizer
21: vaporizer 22: heat exchange fluid storage tank
23: heat exchange fluid pump 24: heat exchanger
25: bypass piping 26: direction changing section
30: cooling water heat source transmission part 31: branch line
32: opening / closing valve 33: pump
34: Direction switching valve 35: Temperature sensor
36: bypass line 37: check valve

Claims (10)

엔진의 냉각을 위한 냉각수 열원이 흐르는 메인유로를 갖춘 냉각수 순환부;
액화가스를 연료 가스로 기화시키는 기화기와, 상기 기화기에서 배출되는 열교환 유체를 가열시키는 열교환기가 구비된 액화가스 기화부; 및
상기 냉각수 순환부로부터 제공되는 상기 냉각수 열원을 상기 액화가스 기화부로 전달하여 상기 열교환 유체와 열교환시키는 냉각수 열원 전달부를 포함하며,
상기 냉각수 열원 전달부는,
상기 엔진의 후단의 상기 메인유로에서 분기되어 상기 냉각수 열원을 상기 열교환기로 전달하는 분기라인;
상기 분기라인 상에 마련되는 개폐밸브;
상기 개폐밸브와 상기 열교환기 사이의 상기 분기라인에 마련되어 상기 냉각수 열원을 상기 열교환기로 펌핑하는 펌프;
상기 펌프와 상기 열교환기 사이의 상기 분기라인에 마련되어 상기 냉각수 열원이 흐르는 방향을 전환해 주는 방향전환밸브; 및
상기 분기라인에서 분기되며 상기 열교환기를 거치지 않고 상기 메인유로로 바로 복귀하는 바이패스라인를 포함하고,
상기 열교환기와 상기 기화기를 연결하는 라인 상에 마련되는 온도센서에서 상기 열교환기에서 배출되는 상기 열교환 유체의 온도를 측정하여,
미리 설정된 온도 이하인 경우, 상기 엔진에서 배출되는 상기 냉각수 열원을 상기 열교환기로 공급하고, 미리 설정된 온도를 초과하는 경우에는 상기 엔진에서 배출되는 상기 냉각수 열원을 상기 열교환기를 거치지 않고 상기 바이패스 라인을 통하여 상기 메인유로로 복귀시키며,
상기 분기라인에 잔류하는 상기 냉각수 열원은 상기 펌프에 의해 펌핑되어 상기 메인유로로 복귀하는 것을 특징으로 하는
연료가스 공급시스템.A cooling water circulation unit having a main flow passage through which a cooling water heat source for cooling the engine flows;
A liquefied gas vaporizer having a vaporizer for vaporizing the liquefied gas with the fuel gas and a heat exchanger for heating the heat exchange fluid discharged from the vaporizer; And
And a cooling water heat source delivery unit for transferring the cooling water heat source provided from the cooling water circulation unit to the liquefied gas vaporization unit and exchanging heat with the heat exchange fluid,
The cooling water heat source transfer unit includes:
A branch line branched from the main flow path at the rear end of the engine and transmitting the cooling water heat source to the heat exchanger;
An on-off valve provided on the branch line;
A pump provided in the branch line between the on-off valve and the heat exchanger to pump the coolant heat source to the heat exchanger;
A direction switching valve provided on the branch line between the pump and the heat exchanger to switch a direction in which the cooling water heat source flows; And
And a bypass line branching from the branch line and returning directly to the main flow line without passing through the heat exchanger,
A temperature sensor provided on a line connecting the heat exchanger and the vaporizer measures a temperature of the heat exchange fluid discharged from the heat exchanger,
Wherein the cooling water heat source that is discharged from the engine is supplied to the heat exchanger when the temperature of the cooling water is lower than a preset temperature and the cooling water heat source discharged from the engine is supplied to the heat exchanger through the bypass line Returning to the main flow path,
And the cooling water heat source remaining in the branch line is pumped by the pump and returned to the main flow path.
Fuel gas supply system. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 개폐밸브는 상기 액화가스 기화부의 작동시에 개방되고, 정지시에 닫히는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급시스템.The method according to claim 1,
Wherein the opening / closing valve is opened when the liquefied gas vaporizer is operated and closed when the liquefied gas vaporizer is stopped. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 방향전환밸브는 상기 온도 센서에서 측정된 온도를 기초로 자동으로 개폐되는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급시스템.The method according to claim 1,
And the directional control valve is automatically opened or closed based on the temperature measured by the temperature sensor. 청구항 1에 있어서,
상기 액화가스 기화부는,
상기 기화기의 후단 라인에 마련되는 열교환 유체 저장탱크;
상기 열교환 유체 저장탱크와 상기 열교환기를 연결하는 라인에 마련되는 열교환 유체 펌프; 및
상기 열교환기와 상기 기화기를 연결하는 라인에 마련되어 상기 열교환기에서 배출되는 상기 열교환 유체를 상기 기화기 및 상기 열교환 유체 저장탱크 중 적어도 하나로 공급하는 방향 전환부를 포함하는 연료가스 공급시스템.The method according to claim 1,
The liquefied gas vaporizer may include:
A heat exchange fluid storage tank provided at a rear end line of the vaporizer;
A heat exchange fluid pump provided on a line connecting the heat exchange fluid storage tank and the heat exchanger; And
And a direction switching unit provided on a line connecting the heat exchanger and the vaporizer to supply the heat exchange fluid discharged from the heat exchanger to at least one of the vaporizer and the heat exchange fluid storage tank. 청구항 6에 있어서,
상기 액화가스 기화부는,
상기 방향 전환부에서 바이패스되는 열교환 유체를 상기 열교환 유체 저장탱크로 바이패스시키는 바이패스배관을 더 포함하는 연료가스 공급시스템.The method of claim 6,
The liquefied gas vaporizer may include:
And a bypass pipe for bypassing the heat exchange fluid bypassed by the direction changing unit to the heat exchange fluid storage tank. 청구항 1에 있어서,
상기 냉각수 열원은 고온 냉각수인 것을 특징으로 하는 연료가스 공급시스템.The method according to claim 1,
Wherein the cooling water heat source is high temperature cooling water. 선박의 엔진에서 배출되는 냉각수 열원을 이용하여 액화가스를 연료 가스로 공급하는 연료가스 공급방법에 있어서,
상기 냉각수 열원은 메인유로를 갖춘 냉각수 순환부에서 냉각수 열원 전달부를 통하여 액화가스 기화부로 전달하되,
상기 액화가스 기화부는 상기 액화가스를 연료 가스로 기화시키는 기화기와 상기 기화기에서 배출되는 열교환 유체를 가열하는 열교환기를 포함하고,
상기 냉각수 열원 전달부는,
상기 엔진의 후단의 상기 메인유로에서 분기되어 상기 냉각수 열원을 상기 열교환기로 전달하는 분기라인;
상기 분기라인 상에 마련되는 개폐밸브;
상기 개폐밸브와 상기 열교환기 사이의 상기 분기라인에 마련되어 상기 냉각수 열원을 상기 열교환기로 펌핑하는 펌프;
상기 펌프와 상기 열교환기 사이의 상기 분기라인에 마련되어 상기 냉각수 열원이 흐르는 방향을 전환해 주는 방향전환밸브; 및
상기 분기라인에서 분기되며 상기 열교환기를 거치지 않고 상기 메인유로로 바로 복귀하는 바이패스라인를 포함하고,
상기 열교환기와 상기 기화기를 연결하는 라인 상에 마련되는 온도센서에서 상기 열교환기에서 배출되는 상기 열교환 유체의 온도를 측정하여,
미리 설정된 온도 이하인 경우, 상기 엔진에서 배출되는 상기 냉각수 열원을 상기 열교환기로 공급하고, 미리 설정된 온도를 초과하는 경우에는 상기 엔진에서 배출되는 상기 냉각수 열원을 상기 열교환기를 거치지 않고 상기 바이패스 라인을 통하여 상기 메인유로로 복귀시키며,
상기 분기라인에 잔류하는 상기 냉각수 열원은 상기 펌프에 의해 펌핑되어 상기 메인유로로 복귀하는 것을 특징으로 하는 연료가스 공급 방법.A fuel gas supply method for supplying liquefied gas to a fuel gas using a cooling water heat source discharged from an engine of a ship,
The cooling water heat source is transmitted from the cooling water circulation unit having the main flow path to the liquefied gas vaporization unit through the cooling water heat source delivery unit,
Wherein the liquefied gas vaporizer includes a vaporizer for vaporizing the liquefied gas into a fuel gas and a heat exchanger for heating a heat exchange fluid discharged from the vaporizer,
The cooling water heat source transfer unit includes:
A branch line branched from the main flow path at the rear end of the engine and transmitting the cooling water heat source to the heat exchanger;
An on-off valve provided on the branch line;
A pump provided in the branch line between the on-off valve and the heat exchanger to pump the coolant heat source to the heat exchanger;
A direction switching valve provided on the branch line between the pump and the heat exchanger to switch a direction in which the cooling water heat source flows; And
And a bypass line branching from the branch line and returning directly to the main flow line without passing through the heat exchanger,
A temperature sensor provided on a line connecting the heat exchanger and the vaporizer measures a temperature of the heat exchange fluid discharged from the heat exchanger,
Wherein the cooling water heat source that is discharged from the engine is supplied to the heat exchanger when the temperature of the cooling water is lower than a preset temperature and the cooling water heat source discharged from the engine is supplied to the heat exchanger through the bypass line Returning to the main flow path,
Wherein the cooling water heat source remaining in the branch line is pumped by the pump and returned to the main flow path. 삭제delete
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