KR102241817B1 - Gas Treatment System and Vessel having the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 수요처로 공급하며, 복수 개 마련되어 서로 병렬로 구축되는 증발가스 압축기; 및 상기 증발가스 압축기 하류에 구비되는 버퍼 탱크를 포함하고, 상기 증발가스 압축기는, 적어도 하나를 작동 중단 상태 또는 증발가스의 압축을 구현하지 않는 스탠바이 상태로 제어되되, 상기 버퍼 탱크는, 상기 복수 개의 증발가스 압축기에서 서로 다른 압력으로 토출되는 증발가스들이 상기 수요처가 요구하는 기설정 압력을 가지도록 임시 저장한 후, 상기 수요처로 공급하는 것을 특징으로 한다. A gas processing system according to an embodiment of the present invention includes: an boil-off gas compressor that supplies boil-off gas generated in a liquefied gas storage tank to a customer, and is provided in a plurality of boil-off gas compressors; And a buffer tank provided downstream of the boil-off gas compressor, wherein the boil-off gas compressor is controlled in a state in which at least one of the boil-off gas is stopped or in a standby state in which compression of the boil-off gas is not implemented, the buffer tank, the plurality of It is characterized in that the boil-off gas discharged at different pressures from the boil-off gas compressor is temporarily stored to have a preset pressure required by the customer and then supplied to the customer.
Description
본 발명은 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다. The present invention relates to a gas treatment system and a ship including the same.
최근 기술 개발에 따라 가솔린이나 디젤을 대체하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas) 등과 같은 액화가스를 널리 사용하고 있다.According to recent technological developments, liquefied gases such as Liquefied Natural Gas and Liquefied Petroleum Gas have been widely used in place of gasoline or diesel.
액화천연가스는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제하여 얻은 메탄을 냉각해 액화시킨 것이며, 무색ㆍ투명한 액체로 공해물질이 거의 없고 열량이 높아 대단히 우수한 연료이다. 반면 액화석유가스는 유전에서 석유와 함께 나오는 프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)을 주성분으로 한 가스를 상온에서 압축하여 액체로 만든 연료이다. 액화석유가스는 액화천연가스와 마찬가지로 무색무취이고 가정용, 업무용, 공업용, 자동차용 등의 연료로 널리 사용되고 있다.Liquefied natural gas is liquefied by cooling methane obtained by refining natural gas collected from a gas field. It is a colorless and transparent liquid that contains little pollutants and has high calorific value, making it an excellent fuel. Liquefied petroleum gas, on the other hand, is a fuel made into a liquid by compressing gas containing propane (C3H8) and butane (C4H10) as main components from oil fields together with petroleum at room temperature. Liquefied petroleum gas, like liquefied natural gas, is colorless and odorless, and is widely used as fuel for home, business, industrial, and automobiles.
이와 같은 액화가스는 지상에 설치되어 있는 액화가스 저장탱크에 저장되거나 또는 대양을 항해하는 운송수단인 선박에 구비되는 액화가스 저장탱크에 저장되는데, 액화천연가스는 액화에 의해 1/600의 부피로 줄어들고, 액화석유가스는 액화에 의해 프로판은 1/260, 부탄은 1/230의 부피로 줄어들어 저장 효율이 높다는 장점이 있다. 이러한 액화가스를 연료로 사용하는 엔진이 구동되기 위해서 필요한 온도 및 압력 등은, 탱크에 저장되어 있는 액화가스의 상태와는 다를 수 있다. Such liquefied gas is stored in a liquefied gas storage tank installed on the ground or in a liquefied gas storage tank provided on a ship, which is a transportation means for sailing the ocean, and the liquefied natural gas is stored in a volume of 1/600 by liquefaction. The volume of liquefied petroleum gas is reduced to 1/260 of propane and 1/230 of butane by liquefaction, which has the advantage of high storage efficiency. The temperature and pressure required to drive the engine using the liquefied gas as fuel may be different from the state of the liquefied gas stored in the tank.
또한 LNG를 액상으로 보관할 때 탱크로 열침투가 발생함에 따라 일부 LNG가 기화되어 증발가스(BOG: Boil off Gas)가 생성되는데, 이러한 증발가스는 액화가스 처리 시스템상에 문제를 일으킬 수 있어 기존에는 증발가스를 외부로 배출시켜 태우는 방법(기존에는 탱크 압력을 낮춰 탱크의 파손 위험을 제거하기 위해서 증발가스를 단순히 외부로 배출 처리하였다.)으로 소비를 시킴으로서 문제를 해결하고자 하였으나 이는 환경오염과 자원낭비의 문제를 일으키고 있다.In addition, when the LNG is stored in a liquid state, some LNG is vaporized as heat permeation occurs into the tank to generate boil off gas (BOG).This boil-off gas can cause problems in the liquefied gas treatment system. We tried to solve the problem by discharging the boil-off gas to the outside and burning it (previously, the boil-off gas was simply discharged to the outside to remove the risk of damage to the tank by lowering the tank pressure). Is causing problems.
이에 최근에는 증발가스를 효율적으로 처리하는 기술로서, 생성된 증발가스를 액화가스를 통해 재응축하여 액화시켜 엔진에 공급하는 등의 활용방안에 대한 연구 및 개발이 활발히 이루어지고 있는 실정이다. Accordingly, in recent years, as a technology for efficiently treating boil-off gas, research and development on utilization methods such as recondensing the generated boil-off gas through liquefied gas, liquefying it, and supplying it to the engine are being actively conducted.
본 발명은 종래의 기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 액화가스 저장탱크에서 수요처로 액화가스 및/또는 증발가스를 효과적으로 공급하는 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다. The present invention was created to improve the conventional technology, and an object of the present invention is to provide a gas treatment system for effectively supplying liquefied gas and/or boil-off gas from a liquefied gas storage tank to a customer, and a ship including the same. .
본 발명에 따른 가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 수요처로 공급하며, 복수 개 마련되어 서로 병렬로 구축되는 증발가스 압축기; 및 상기 증발가스 압축기 하류에 구비되는 버퍼 탱크를 포함하고, 상기 증발가스 압축기는, 적어도 하나를 작동 중단 상태 또는 증발가스의 압축을 구현하지 않는 스탠바이 상태로 제어되되, 상기 버퍼 탱크는, 상기 복수 개의 증발가스 압축기에서 서로 다른 압력으로 토출되는 증발가스들이 상기 수요처가 요구하는 기설정 압력을 가지도록 임시 저장한 후, 상기 수요처로 공급하는 것을 특징으로 한다. The gas treatment system according to the present invention includes: an boil-off gas compressor that supplies boil-off gas generated in a liquefied gas storage tank to a consumer, and is provided in a plurality of boil-off gas compressors that are built in parallel with each other; And a buffer tank provided downstream of the boil-off gas compressor, wherein the boil-off gas compressor is controlled in a state in which at least one of the boil-off gas is stopped or in a standby state in which compression of the boil-off gas is not implemented, the buffer tank, the plurality of It is characterized in that the boil-off gas discharged at different pressures from the boil-off gas compressor is temporarily stored to have a preset pressure required by the customer and then supplied to the customer.
구체적으로, 상기 액화가스 저장탱크와 상기 수요처를 연결하며, 상기 증발가스 압축기를 구비하는 증발가스 공급라인; 상기 증발가스 공급라인 상의 상기 버퍼 탱크의 상류에서 하류로 바이패스하는 바이패스 라인; 및 상기 액화가스 저장탱크에서 발생되는 증발가스 발생량에 따라 상기 증발가스 압축기 중 적어도 하나를 작동 중단 상태 또는 증발가스의 압축을 구현하지 않는 스탠바이 상태로 제어하되, 상기 액화가스 저장탱크에서 발생되는 증발가스 발생량에 따라 상기 증발가스 압축기 하류의 증발가스 유동을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 액화가스 저장탱크에서 발생되는 증발가스 발생량이 기설정 발생량 이상인 경우, 상기 증발가스 압축기에서 토출되는 증발가스가 상기 바이패스 라인으로 유동하도록 제어하고, 상기 액화가스 저장탱크에서 발생되는 증발가스 발생량이 기설정 발생량 미만인 경우, 상기 증발가스 압축기에서 토출되는 증발가스가 상기 버퍼 탱크로 유동하도록 제어할 수 있다. Specifically, a boil-off gas supply line connecting the liquefied gas storage tank and the customer, and including the boil-off gas compressor; A bypass line for bypassing from an upstream to a downstream side of the buffer tank on the boil-off gas supply line; And controlling at least one of the boil-off gas compressors in an operation stop state or a standby state in which no compression of the boil-off gas is implemented according to the amount of boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank, but the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank Further comprising a control unit for controlling the boil-off gas flow downstream of the boil-off gas compressor according to the generation amount, wherein the control unit is discharged from the boil-off gas compressor when the boil-off gas generation amount generated in the liquefied gas storage tank is greater than or equal to a preset generation amount. Boil-off gas is controlled to flow to the bypass line, and when the amount of boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank is less than a preset amount, the boil-off gas discharged from the boil-off gas compressor can be controlled to flow to the buffer tank. have.
구체적으로, 상기 기설정 발생량은, 상기 증발가스 압축기의 비효율지점에서 상기 증발가스 압축기로 유입되는 증발가스량이며, 상기 증발가스 압축기의 비효율지점은, 상기 증발가스 압축기의 유량 대비 소비전력량의 비율에서, 상기 증발가스 압축기로 공급되는 유량이 감소하더라도 소비전력이 줄어들지 않는 지점일 수 있다. Specifically, the preset generation amount is an amount of boil-off gas introduced into the boil-off gas compressor at an inefficiency point of the boil-off gas compressor, and the inefficiency point of the boil-off gas compressor is a ratio of the amount of power consumption to the flow rate of the boil-off gas compressor, Even if the flow rate supplied to the boil-off gas compressor decreases, power consumption may not decrease.
구체적으로,상기 증발가스 압축기의 비효율지점에서의 부하량은, 상기 증발가스 압축기가 최대부하를 가지는 유량의 20 내지 40%의 유량일 수 있다. Specifically, the load amount at the point of inefficiency of the boil-off gas compressor may be a flow rate of 20 to 40% of the flow rate at which the boil-off gas compressor has a maximum load.
구체적으로, 상기 증발가스 압축기는, 4단 또는 5단의 피스톤이 직렬연결되는 구성 압축기가 구비되되, 상기 구성 압축기가 제1 내지 제4 증발가스 압축기 4 개로 마련되어 서로 병렬 연결될 수 있다. Specifically, the boil-off gas compressor is provided with a component compressor in which a four-stage or five-stage piston is connected in series, and the component compressors are provided with four first to fourth boil-off gas compressors and may be connected in parallel with each other.
구체적으로, 상기 액화가스 저장탱크와 상기 수요처를 연결하며, 상기 제1 내지 제4 증발가스 압축기를 구비하는 증발가스 제1 내지 제4 공급라인을 더 포함하고, 상기 제1 내지 제4 공급라인 상의 상기 제1 내지 제4 증발가스 압축기의 상류 및 하류는 공통으로 형성되는 상류 공통라인 및 하류 공통라인으로 마련될 수 있다. Specifically, further comprising boil-off gas first to fourth supply lines connecting the liquefied gas storage tank and the customer, and having the first to fourth boil-off gas compressors, and on the first to fourth supply lines Upstream and downstream of the first to fourth boil-off gas compressors may be provided with an upstream common line and a downstream common line that are formed in common.
구체적으로, 상기 버퍼 탱크는, 상기 하류 공통라인 상에 구비될 수 있다.Specifically, the buffer tank may be provided on the downstream common line.
구체적으로, 상기 증발가스 압축기는, 표준 고압 압축기(Standard High Pressure Compressor)일 수 있다. Specifically, the boil-off gas compressor may be a standard high pressure compressor.
구체적으로, 상기 가스 처리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박일 수 있다.Specifically, it may be a ship comprising the gas treatment system.
본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박은, 액화가스 저장탱크에서 수요처로 액화가스 및/또는 증발가스를 효과적으로 공급하여 시스템 안정성 및 신뢰성을 높이는 효과가 있다. The gas treatment system and the ship including the same according to the present invention have an effect of increasing system stability and reliability by effectively supplying liquefied gas and/or boil-off gas from a liquefied gas storage tank to a customer.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다.
도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다.
도 8은 본 발명의 제8 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다.
도 9는 본 발명의 제9 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다.
도 10은 본 발명의 제10 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다.
도 11은 본 발명의 제11 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 증발가스 압축기의 유량 대비 소비전력에 대한 그래프이다. 1 is a conceptual diagram of a ship including a gas treatment system according to a first embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram of a ship including a gas treatment system according to a second embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram of a ship including a gas treatment system according to a third embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram of a ship including a gas treatment system according to a fourth embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram of a ship including a gas treatment system according to a fifth embodiment of the present invention.
6 is a conceptual diagram of a ship including a gas treatment system according to a sixth embodiment of the present invention.
7 is a conceptual diagram of a ship including a gas treatment system according to a seventh embodiment of the present invention.
8 is a conceptual diagram of a ship including a gas treatment system according to an eighth embodiment of the present invention.
9 is a conceptual diagram of a ship including a gas treatment system according to a ninth embodiment of the present invention.
10 is a conceptual diagram of a ship including a gas treatment system according to a tenth embodiment of the present invention.
11 is a conceptual diagram of a ship including a gas treatment system according to an eleventh embodiment of the present invention.
12 is a graph of power consumption versus flow rate of the boil-off gas compressor according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments associated with the accompanying drawings. In adding reference numerals to elements of each drawing in the present specification, it should be noted that, even though they are indicated on different drawings, only the same elements are to have the same number as possible. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
이하에서 액화가스는 LPG, LNG, 에탄 등일 수 있으며, 예시적으로 LNG(Liquefied Natural Gas)를 의미할 수 있으며, 증발가스는 자연 기화된 LNG 등인 BOG(Boil Off Gas)를 의미할 수 있다. Hereinafter, the liquefied gas may be LPG, LNG, ethane, etc., for example, may refer to LNG (Liquefied Natural Gas), and the boil-off gas may refer to BOG (Boil Off Gas), such as naturally vaporized LNG.
액화가스는 액체 상태, 기체 상태, 액체와 기체 혼합 상태, 과냉 상태, 초임계 상태 등과 같이 상태 변화와 무관하게 지칭될 수 있으며, 증발가스 역시 마찬가지임을 알려 둔다. 또한 본 발명은 처리 대상이 액화가스로 한정되지 않고, 액화가스 처리 시스템 및/또는 증발가스 처리 시스템일 수 있고, 하기 실시할 각 도면의 시스템은 서로 적용될 수 있음은 자명하다. 또한, 이하에서 기술하는 혼합 유체는, 혼합된 증발가스 또는 적어도 일부 액상이 포함된 유체일 수 있다.Liquefied gas may be referred to regardless of state change, such as a liquid state, a gas state, a liquid and gas mixture state, a supercooled state, and a supercritical state, and it is noted that the boil-off gas is the same. In addition, it is apparent that the present invention is not limited to liquefied gas, and may be a liquefied gas treatment system and/or a boil-off gas treatment system, and the systems of each of the drawings to be implemented below may be applied to each other. In addition, the mixed fluid described below may be a mixed boil-off gas or a fluid containing at least some liquid phases.
또한, 본 발명의 가스 처리 시스템(1)의 실시예들은 각각 서로 조합되어 구성될 수 있으며, 각 구성들의 추가가 서로 교차로 이루어질 수 있음은 물론이다. 그리고 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 선체(부호 도시하지 않음)에 장착될 수 있고, 이때, 선박(100)은 LNG Carrier, 컨테이너 운반선 등의 선박일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. In addition, it goes without saying that the embodiments of the
본 명세서에서 기재되는 스탠바이 상태란, 증발가스의 압축이 구현되지 않는 상태로 증발가스 압축기의 작동 대기 상태 또는 작동 중단 상태를 모두 포괄하는 상태를 말한다. The standby state described in the present specification refers to a state in which compression of the boil-off gas is not implemented and a state in which the boil-off gas compressor is in an operating standby state or an operation stop state.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of a ship including a gas treatment system according to a first embodiment of the present invention.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 부스팅 펌프(20), 강제 기화기(21), 예열기(30), 표준 고압 증발가스 압축기(40), 추진엔진(50) 및 제어부(도시하지 않음)를 포함한다. As shown in Figure 1, the
이하에서는 도 1을 참고로 하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)을 설명하도록 한다.Hereinafter, a
본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)의 개별적인 구성을 기술하기에 앞서, 개별적인 구성들을 유기적으로 연결하는 기본적인 유로들에 대해서 설명하기로 한다. 여기서 유로는 유체가 흐르는 통로로 라인(Line)일 수 있으며 이에 한정되지 않고 유체가 유동하는 구성이면 모두 가능하다. Before describing the individual configurations of the
본 발명의 실시예에서는, 강제기화가스 공급라인(L1), 증발가스 공급라인(L2), 제1 바이패스라인(BL1)을 더 포함할 수 있다. 각각의 라인에는 개도 조절이 가능한 밸브(도시하지 않음)들이 설치될 수 있으며, 각 밸브의 개도 조절에 따라 증발가스의 공급량이 제어될 수 있다.In an embodiment of the present invention, a forced vaporization gas supply line L1, a boil-off gas supply line L2, and a first bypass line BL1 may be further included. Valves (not shown) capable of adjusting the opening degree may be installed in each line, and the supply amount of the boil-off gas may be controlled according to the adjustment of the opening degree of each valve.
강제기화가스 공급라인(L1)은, 액화가스 저장탱크(10)와 증발가스 공급라인(L2)을 연결하고, 부스팅 펌프(20) 및 강제기화기(21)를 구비하여 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 강제기화시켜 증발가스 공급라인(L2)으로 공급할 수 이 있다. The forced vaporization gas supply line (L1) connects the liquefied
증발가스 공급라인(L2)은, 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(50)을 연결하고, 제1 예열기(30)와 표준 고압 증발가스 압축기(40)를 구비하여, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스를 추진엔진(50)으로 공급할 수 있다. 이때, 증발가스 공급라인(L2)은, 제1 내지 제5 증발가스 압축기(41~45)를 각각 병렬로 연결할 수 있으며, 제1 내지 제5 증발가스 압축기(41~45) 각각을 구비하는 라인을 제1 내지 제5 공급라인(부호 도시하지 않음)으로 호칭할 수 있다.The boil-off gas supply line L2 connects the liquefied
증발가스 공급라인(L2)은, 제1 내지 제5 공급라인의 상류 및 하류에 공통으로 형성되므로, 제1 내지 제5 공급라인의 상류를 상류 공통라인으로 호칭할 수 있고, 제1 내지 제5 공급라인의 하류를 하류 공통라인으로 호칭할 수 있다. Since the boil-off gas supply line L2 is formed in common upstream and downstream of the first to fifth supply lines, the upstream of the first to fifth supply lines may be referred to as an upstream common line, and the first to fifth supply lines. The downstream of the supply line can be referred to as a downstream common line.
제1 바이패스라인(BL1)은, 증발가스 공급라인(L2) 상의 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 하류에서 분기되어 제1 예열기(30)의 상류로 연결되고, 제1 조절밸브(B1)를 구비하여, 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되어 표준 고압 증발가스 압축기(40)에서 압축된 증발가스가 다시 제1 예열기(30)의 상류로 공급되도록 할 수 있다. 여기서 제1 조절밸브(B1)는, 제어부와 유선 또는 무선으로 연결되어 제어부의 개도 조절 명령을 수신받을 수 있다. The first bypass line BL1 is branched from the downstream of the standard high-pressure boil-off
이하에서는 상기 설명한 각 라인들(L1~L3, BL1)에 의해 유기적으로 형성되어 가스 처리 시스템(1)을 구현하는 개별적인 구성들에 대해서 설명하도록 한다. Hereinafter, individual components that are organically formed by the above-described lines L1 to L3 and BL1 to implement the
액화가스 저장탱크(10)는, 추진엔진(50)에 공급될 액화가스를 저장한다. 액화가스 저장탱크(10)는, 액화가스를 액체상태로 보관하여야 하는데, 이때 액화가스 저장탱크(10)는 압력 탱크 형태를 가질 수 있다. The liquefied
여기서 액화가스 저장탱크(10)는, 선체(부호 도시하지 않음)의 내부에 배치되며, 엔진룸(부호 도시하지 않음)의 전방에 일례로 4개 형성될 수 있다. 또한, 액화가스 저장탱크(10)는 일례로 멤브레인 형 탱크이나, 이에 한정되지 않고 독립형 탱크 등, 다양한 형태로 그 종류를 특별히 한정하지는 않는다.Here, the liquefied
부스팅 펌프(20)는, 강제기화가스 공급라인(L1) 상에 구비되어 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 강제기화기(21)로 공급할 수 있다. The boosting
부스팅 펌프(20)는, 추진엔진(50)에서 요구하는 연료의 요구량에 따라 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 강제기화기(21)로 공급하거나, 강제기화기(21)로 공급되는 액화가스의 공급을 중단할 수 있다. The boosting
여기서 부스팅 펌프(20)는, 액화가스 저장탱크(10) 내부 또는 외부에 마련될 수 있으며, 일례로 원심형 펌프일 수 있다. Here, the boosting
강제 기화기(21)는, 강제기화가스 공급라인(L1) 상에 구비되며, 부스팅 펌프(20)로부터 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 공급받아 강제 기화시켜 표준 고압 증발가스 압축기(40)로 공급한다. The forced
강제기화기(21)는, 보일러(도시하지 않음)에서 공급되는 스팀(Steam)을 열원으로 공급받을 수 있으며, 스팀과 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스를 열교환시킴으로써 액상의 액화가스를 기상의 강제기화증발가스로 상변화시킬 수 있다. 여기서, 강제기화기(21)에 사용되는 열원으로 스팀 외에 다양한 열원이 사용될 수 있음은 물론이다. The forced
이때, 액상의 액화가스는 대략 영하 163도로, 이 액화가스를 영하 40 도 내지 영하 20도를 가지는 강제기화된 증발가스로 승온시킬 수 있으며, 이는 상기 기술한 바와 같이 액상에서 기상으로의 상변화를 동반한다.At this time, the liquid liquefied gas is approximately minus 163 degrees, and the liquefied gas can be heated to a forced evaporation gas having a minus 40 degrees to -20 degrees Celsius, which causes the phase change from liquid to gaseous as described above. Accompany.
강제기화기(21)는, 예열기(30)와 함께 스팀을 공유할 수 있다. 구체적으로, 보일러는 강제기화기(21)로 스팀을 공급할 뿐만 아니라 예열기(30)로도 스팀을 공급할 수 있다. The forced
예열기(30)는, 증발가스 공급라인(L2) 상의 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 상류에 배치되며, 액화가스 저장탱크(10)에서 토출되는 증발가스를 예열하여 표준 고압 증발가스 압축기(40)로 공급한다. The
예열기(30)는, 보일러에서 공급되는 스팀(Steam)을 열원으로 공급받을 수 있으며, 스팀과 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스를 열교환시킴으로써 대략 영하 110도의 증발가스를 영하 40 도 내지 영하 20도로 승온시킬 수 있다. 여기서, 예열기(30)에 사용되는 열원으로 스팀 외에 다양한 열원이 사용될 수 있음은 물론이다.The
표준 고압 증발가스 압축기(40; Standard High Pressure Compressor;SHP 압축기)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 가압하여 추진엔진(50; 수요처)로 공급하며, 복수 개 마련되어 증발가스 공급라인(L2) 상에 서로 각각 병렬로 구비된다. The standard high pressure boil-off gas compressor (40; Standard High Pressure Compressor; SHP compressor) pressurizes the boil-off gas generated in the liquefied
이때, 표준 고압 증발가스 압축기(40)는, 제1 내지 제5 증발가스 압축기(41~45; 구성 압축기)로 구비되어 증발가스 공급라인(L2) 상에 서로 각각 병렬로 구비될 수 있다. In this case, the standard high-pressure boil-off
표준 고압 증발가스 압축기(40) 내의 각각의 증발가스 압축기(41-45)는, 복수 개의 단(피스톤)으로 직렬 연결되어 증발가스를 다단 가압시킬 수 있다. 일례로, 제1 내지 제5 증발가스 압축기(41~45)는, 4개 또는 5개의 피스톤이 직렬로 연결된 구조, 즉 4단 또는 5단으로 직렬 연결된 구조를 가지며, 최종 단에서 증발가스를 150 내지 350bar (바람직하게는 대략 300bar)로 압축하여 토출하여 추진엔진(50)으로 공급할 수 있다. 이때, 제5 증발가스 압축기(45)는, 예비용 압축기로 역할을 수행할 수 있다. Each of the boil-off gas compressors 41-45 in the standard high-pressure boil-off
여기서 제1 바이패스 라인(BL1)은, 증발가스 공급라인(L2) 상의 제1 증발가스 압축기(41)와 추진엔진(50) 사이에서 분기되어, 예열기(30)의 상류로 공급될 수 있다. 이때, 증발가스 공급라인(L2) 상의 상기 분기지점에는 밸브(도시하지 않음)가 구비될 수 있고, 밸브는 추진엔진(50)으로 공급되는 증발가스의 유량 또는 예열기(30)로 공급되는 증발가스의 유량을 제어할 수 있으며, 삼방밸브일 수 있다.Here, the first bypass line BL1 may be branched between the first boil-off
제1 내지 제5 증발가스 압축기(41~45)는, 각 단들의 사이에 증발가스 냉각기(도시하지 않음)가 구비될 수 있다. 제1 내지 제5 증발가스 압축기(41~45)에 의하여 증발가스가 가압되면, 압력 상승에 따라 온도 역시 상승될 수 있기 때문에, 본 실시예는 증발가스 냉각기를 사용하여 증발가스의 온도를 다시 낮춰줄 수 있다. 증발가스 냉각기는 제1 내지 제5 증발가스 압축기(41~45)의 각 단과 동일한 수로 설치될 수 있으며, 각 증발가스 냉각기는, 제1 내지 제5 증발가스 압축기(41~45)의 각 단 하류에 마련될 수 있다.The first to fifth boil-off
또한, 제1 내지 제5 증발가스 압축기(41~45)는, 제1 단에서 흡입되는 증발가스의 온도가 영하 40도 내지 영하 20도인 상온용 증발가스 압축기일 수 있다. 이를 위해서 제1 내지 제5 증발가스 압축기(41~45)의 전단에는 별도의 히팅 장치가 필요로 해지며, 본 발명의 실시예에서는 예열기(30)가 구비된다.In addition, the first to fifth boil-off
이 예열기(30)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 대략 영하 110도의 증발가스를 영하 40 도 내지 영하 20도까지 승온시켜 제1 내지 제5 증발가스 압축기(41~45)로 유입시킬 수 있다. This
여기서, 표준 고압 증발가스 압축기(40; SHP 압축기)는, 실린더가 V자형태로 형성되어, 압축기 자체의 크기가 상당히 축소되도록 형성될 수 있고, 이로 인해 압축기가 차지하는 공간을 획기적으로 줄일 수 있다.Here, in the standard high-pressure boil-off gas compressor 40 (SHP compressor), the cylinder is formed in a V-shape, so that the size of the compressor itself can be significantly reduced, and thus the space occupied by the compressor can be drastically reduced.
또한, 표준 고압 증발가스 압축기(40) 중 어느 하나가 작동 중단되는 경우, 일례로 제1 증발가스 압축기(41)가 작동 중단되는 경우, 기설정 조건에서 작동 대기 상태로 제어되며, 작동 대기 상태가 기설정기간을 초과하는 경우, 작동 대기된 제1 증발가스 압축기(41)를 작동시켜 제1 바이패스 라인(BL1)을 통해서 작동 시작된 제1 증발가스 압축기(41)에서 토출되는 증발가스를 예열기(30)의 상류로 바이패스할 수 있다. In addition, when any one of the standard high-pressure boil-off
추진엔진(50)은, 액화가스 저장탱크(10)로부터 증발가스 또는 액화가스를 연료로 사용한다. 이때, 추진엔진(50)은, 고압가스분사엔진(일례로 MEGI)일 수 있으며, MEGI엔진의 경우 약 150 내지 350bar의 고압으로 가압된 증발가스를 연료로 사용할 수 있다.The
추진엔진(50)은, 액화가스 또는 증발가스의 연소에 의해 실린더(도시하지 않음) 내부의 피스톤(도시하지 않음)이 왕복운동 함에 따라, 피스톤에 연결된 크랭크 축(도시하지 않음)이 회전되고, 크랭크 축에 연결되는 프로펠러 축(도시하지 않음)이 회전될 수 있다. 따라서 추진엔진(50) 구동 시 프로펠러 축에 연결된 프로펠러(부호 도시하지 않음)가 회전함에 따라, 선박(100)이 전진 또는 후진할 수 있다.In the
추진엔진(50)은, 통상 디젤 사이클로 구동되는 2행정 엔진(2-stroke DF engine)이며 저속엔진일 수 있다. 이러한 디젤 사이클은 기본적으로, 공기가 피스톤에 의해 압축되고, 압축된 고온의 공기는 점화연료(Pilot Fuel)에 의해서 점화가 이루어지며, 나머지 고압의 가스가 분사되어 폭발이 이루어진다. The
이때, 점화연료는 HFO(Heavy Fuel Oil) 또는 MDO(Marine Diesel Oil)를 사용하게 되며, 보통 점화연료와 고압 가스의 비율은 약 5:95이고, 점화연료의 분사량은 5~100%까지 조정이 가능하다. 따라서 점화연료는 엔진의 구동 연료로도 이용가능하다. At this time, the ignition fuel is HFO (Heavy Fuel Oil) or MDO (Marine Diesel Oil), and the ratio of ignition fuel and high-pressure gas is about 5:95, and the injection amount of ignition fuel can be adjusted to 5~100%. It is possible. Therefore, the ignition fuel can also be used as the driving fuel of the engine.
즉, 점화연료의 분사량이 약 5%정도인 경우 엔진 구동 연료로 증발가스(또는 가열된 액화가스; 약 95%)가 주로 사용되며, 점화 연료의 분사량이 100%인 경우에는 엔진 구동 연료로 점화연료(오일)가 전부 사용된다.In other words, when the injection amount of ignition fuel is about 5%, boil-off gas (or heated liquefied gas; about 95%) is mainly used as engine driving fuel, and when the injection amount of ignition fuel is 100%, ignition is ignited as engine driving fuel. All of the fuel (oil) is used.
이때, 점화연료의 분사량 약 50%인 경우(와 증발가스 약 50%)에는, 점화연료와 증발가스가 혼합되어 엔진으로 유입되는 것이 아닌 점화연료가 먼저 발화하여 발열량을 생산하고, 이후, 나머지 증발가스가 유입되어 폭발하여 발열량을 생산하여 추진엔진(50)의 구동에 필요한 발열량을 생산한다. At this time, if the injection amount of ignition fuel is about 50% (and evaporation gas is about 50%), the ignition fuel is ignited first to produce the calorific value, and then the remaining evaporation is not mixed with the ignition fuel and flows into the engine. Gas is introduced and exploded to produce a calorific value, thereby producing a calorific value required for driving the
본 발명의 실시예에서는, 제1 조절밸브(B1) 및 압력센서(P)를 더 포함할 수 있다. In the embodiment of the present invention, it may further include a first control valve (B1) and a pressure sensor (P).
제1 조절밸브(B1)는, 제1 바이패스 밸브(BL1) 상에 구비되며, 제1 증발가스 압축기(41)에서 토출되는 증발가스의 적어도 일부를 예열기(30)의 상류로 공급하도록 개도를 개폐할 수 있다. 이때, 제1 조절밸브(B1)는, 제어부로부터 유선 또는 무선으로 연결되어 개도 개방 또는 폐쇄 지시를 받을 수 있다. The first control valve B1 is provided on the first bypass valve BL1 and has an opening degree to supply at least a part of the boil-off gas discharged from the first boil-off
압력센서(P)는, 액화가스 저장탱크(10)의 내부 또는 외부에 구비될 수 있으며, 액화가스 저장탱크(10) 내에서 발생되는 증발가스에 의해 상승 또는 하강하는 액화가스 저장탱크(10)의 내부 압력을 측정하여 제어부로 송신할 수 있다. 이때, 물론 압력센서(P)는 제어부와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있으며, 측정된 내압을 통해서 증발가스 발생량을 산출할 수 있다.(구체적으로 액화가스 저장탱크(10)의 내압에 따른 액화가스 저장탱크(10) 내부에 잔존하는 증발가스의 물성치를 통해서 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스의 발생량을 측정할 수 있다.) 따라서, 압력센서(P)는, 증발가스 발생량 측정센서로 호칭될 수 있다.The pressure sensor P may be provided inside or outside the liquefied
제어부는, 압력센서(P)로부터 측정되는 증발가스 발생량을 전달받아 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 구동을 제어할 수 있다. The control unit may control the driving of the standard high-pressure boil-off
구체적으로, 제어부는 압력센서(P)로부터 전달받은 증발가스 발생량이 기설정발생량 이하인 경우, 표준 고압 증발가스 압축기(40) 중 어느 하나(일례로 제1 증발가스 압축기(41))를 작동 중단 상태로 제어하고, 병렬 연결된 표준 고압 증발가스 압축기(40) 나머지(일례로 제2 내지 제4 증발가스 압축기(42~44))의 부하를 증가시키도록 제어할 수 있다. Specifically, the control unit stops any one of the standard high-pressure boil-off gas compressors 40 (for example, the first boil-off gas compressor 41) when the boil-off gas generation amount received from the pressure sensor P is less than or equal to the preset generation amount. It can be controlled to increase the load of the rest of the standard high-pressure boil-off
이때, 제어부는, 작동 중단된 증발가스 압축기(41)를 기설정 조건에서 작동 대기 상태로 제어할 수 있고, 작동 대기 상태가 기설정기간을 초과하는 경우 작동 대기된 증발가스 압축기(41)를 작동시켜 제1 바이패스 라인(BL1)을 통해 작동 시작된 증발가스 압축기(41)에서 토출되는 증발가스를 예열기(30)의 상류로 바이패스하도록 제어할 수 있다. At this time, the control unit may control the boil-off
즉, 제어부는, 작동 대기 상태인 증발가스 압축기(41)가 작동 대기 상태가 기설정기간을 초과하는 경우에, 작동 대기 상태인 증발가스 압축기(41)를 재가동시키고 제1 조절밸브(B1)의 개도를 개방하여, 작동 대기 상태인 증발가스 압축기(41)에서 토출되는 증발가스가 제1 바이패스 라인(BL1)을 통해 예열기(30)의 상류로 바이패스하도록 제어할 수 있다. That is, the control unit restarts the boil-off
제어부는, 이와 달리 작동 대기 상태가 기설정기간을 초과하는 경우 작동 대기된 증발가스 압축기(41)를 작동 중단하도록 제어할 수도 있으나, 이는 별도의 실시예로서 진행될 수 있다. Unlike this, the control unit may control to stop the operation of the boil-off
여기서 기설정 조건은 작동 중단된 증발가스 압축기(41)가 재가동하기 위한 시점에서 중단된 증발가스 압축기(41)를 가동하는데 걸리는 시간만큼 전의 시간에 도달하는 조건을 말한다. 그리고 작동 중단된 증발가스 압축기(41)가 재가동하기 위한 시점은, 액화가스 저장탱크(10)의 내압이 기설정압력 초과인 시점이거나 또는 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스 발생량이 기설정발생량 초과인 시점인 것을 말한다. Here, the preset condition refers to a condition that reaches the previous time by the amount of time it takes to operate the stopped boil-off
이와 같이 본 발명의 실시예에서는, 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 구동 시 작동 대기 상태가 오래 지속되는 경우, 작동 중단하지 않고 증발가스를 바이패스시키도록 하여 추진엔진(50)으로 즉각적인 증발가스의 공급이 가능토록 함과 동시에, 바이패스되는 증발가스를 예열기(30) 상류로 공급함으로써, 표준 고압 증발가스 압축기(40)로 다시 공급되는 증발가스가 적정 온도를 가지도록 하여 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 구동 효율을 증대시키고 구축 비용을 최소화할 수 있는 효과가 있다. As described above, in the embodiment of the present invention, when the operation standby state continues for a long time when the standard high pressure boil-off
또한 제어부는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스 발생량에 따라 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 구동여부를 제어하되, 증발가스 발생량이 기설정발생량 이하인 경우, 표준 고압 증발가스 압축기(40) 중 적어도 하나를 작동 중단시키도록 제어할 수 있다. In addition, the control unit controls whether or not the standard high-pressure boil-off
이때, 기설정발생량은 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점에서 표준 고압 증발가스 압축기(40)로 유입되는 증발가스량이며, 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점은 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 유량 대비 소비전력량의 비율에서 표준 고압 증발가스 압축기(40)로 공급되는 유량이 감소하더라도 소비전력이 줄어들지 않는 지점이다. At this time, the preset generation amount is the amount of boil-off gas introduced into the standard high-pressure boil-off
그리고, 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점에서의 부하량은, 표준 고압 증발가스 압축기(40)가 최대부하를 가지는 유량의 20 내지 40%의 유량일 수 있다. In addition, the load amount at the point of inefficiency of the standard high-pressure boil-off
이에 대한 상세한 내용은 도 12를 참고로 하여 상세히 살펴보도록 한다. Detailed information about this will be described in detail with reference to FIG. 12.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 증발가스 압축기의 유량 대비 소비전력에 대한 그래프이다. 여기서 제5 증발가스 압축기(45)는, 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)와 동일한 압축기이나 예비용 압축기이므로 본 발명의 제어에는 포함되지 아니한 바 이하의 기술에서 포함하지 않는다. 12 is a graph of power consumption versus flow rate of the boil-off gas compressor according to an embodiment of the present invention. Here, since the fifth boil-off
도 12의 그래프에서 도시한 바와 같이, 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)는, 유량이 비효율지점(A) 이상의 구간일 경우 유량이 증가하면 비례적으로 소비전력이 증가한다. 이는 많은 유량의 증발가스를 압축하기 위해 많은 소비전력이 필요한 것을 의미한다. 이때, 비효율지점(A)은 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)의 제원, 구동 조건 등에 따라 결정되는 유량값으로, 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)가 최대부하를 가지는 유량의 20 내지 40%의 유량이다.As shown in the graph of FIG. 12, when the flow rate of the first to fourth boil-off
반면 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)로 유입되는 증발가스의 유량이 비효율지점(A)보다 적은 구간에서는, 유량이 줄어들더라도 소비전력이 감소하지 않는다. 이는 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)에 일정한 체적의 증발가스가 유입되지 않을 경우 발생하는 서징(surging)을 방지하기 위해 소비되는 소비전력때문이다. On the other hand, in the section where the flow rate of the boil-off gas flowing into the first to fourth boil-off
즉, 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)로 유입되는 증발가스의 일부를 리사이클(recycle) 시켜 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)로의 증발가스 유입체적을 일정한 값 이상으로 유지하면 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)에 서징을 방지할 수 있다. 이때, 리사이클을 수행하기 위해서 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)에는 별도의 소비전력이 발생되는데, 이 소비전력으로 인해 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)에 유입되는 증발가스량이 줄어들더라도 소비전력이 감소하지 않는다.That is, by recycling a part of the boil-off gas flowing into the first to fourth boil-off gas compressors (41 to 44), the volume of boil-off gas to the first to fourth boil-off gas compressors (41 to 44) is not less than a certain value. If it is maintained, surge can be prevented in the first to fourth boil-off
따라서, 본 발명의 실시예에서는, 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)가 병렬로 구동되는 경우에, 상기 도 12에 개시된 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)의 특징을 이용하여 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)에 소모되는 소비전력을 최소화할 수 있다. Therefore, in the embodiment of the present invention, when the first to fourth boil-off
즉, 본 발명의 실시예에서는, 증발가스 발생량이 기설정값 이하(이때가 도 12에 도시된 A 지점의 이하 구간)가 되면, 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44) 중 적어도 하나의 증발가스 압축기를 스탠바이하고, 나머지 증발가스 압축기의 부하를 증가시켜 소비전력이 낭비되는 것을 방지할 수 있다. That is, in the embodiment of the present invention, when the amount of boil-off gas is less than or equal to a preset value (this is the section below point A shown in FIG. 12), at least one of the first to fourth boil-off
예를 들어, 비효율지점(A)의 유량을 50이라고 하고 그 때의 소비전력도 50이라고 하며 A이상의 구간에서 유량과 소비전력의 비(기울기)가 1이라고 할 때(하나의 증발가스 압축기 기준), 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)로 유입되는 증발가스의 유량이 각각 30씩인 경우(액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스 발생량이 기설정 발생량 이하인 경우)에 1)제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44) 모두 구동하는 경우와 2)제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44) 중 제1 증발가스 압축기(41)를 스탠바이하는 경우의 소비전력을 비교해보도록 한다. For example, when the flow rate at the inefficiency point (A) is 50, the power consumption at that time is also 50, and the ratio (slope) of the flow rate and power consumption in the section above A is 1 (based on one boil-off gas compressor) , When the flow rate of the boil-off gas flowing into the first to fourth boil-off
1)의 경우 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44) 모두 구동하게 되므로, 소비전력은 50*4=200이 된다. 그러나 2)의 경우 제1 증발가스 압축기(41)의 구동이 정지되고 나머지 제2 내지 제4 증발가스 압축기(42~44)로 증발가스가 유량 10씩 추가 공급되어 60*3=180이 된다. In the case of 1), since all the first to fourth boil-off
즉, 1)에 비해 2)의 구동이 증발가스 압축기의 소비전력측면에서 매우 효율적이게된다. That is, compared to 1), the driving of 2) becomes very efficient in terms of power consumption of the boil-off gas compressor.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는, 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)가 병렬로 구동되는 경우, 증발가스 발생량이 기설정발생량 이하가 될 때 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44) 중 적어도 하나를 스탠바이시킴으로써, 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)에 소모되는 소비전력을 최소화할 수 있다. As described above, in an embodiment of the present invention, when the first to fourth boil-off
또한, 제어부는, 증발가스 발생량이 기설정발생량 이하로 반복 발생되는 경우, 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44) 중 적어도 하나를 스탠바이 상태로 교번적인 제어를 수행할 수 있다. In addition, the control unit may alternately control at least one of the first to fourth boil-off
구체적으로, 제어부는, 증발가스 발생량이 기설정 발생량 이하인 경우, 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44) 중 적어도 하나를 스탠바이 상태로 제어하되, 증발가스 발생량이 다시 기설정 발생량 이하가 되는 경우, 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44) 중 나머지 하나를 스탠바이 상태로 제어할 수 있다. Specifically, the control unit controls at least one of the first to fourth boil-off
일례로 제어부는, 증발가스 발생량이 기설정 발생량 이하인 경우, 제1 증발가스 압축기(41)를 스탠바이 상태로 제어하고 제2 내지 제4 증발가스 압축기(42~44)는 가동상태를 유지하도록 제어한다. As an example, the control unit controls the first boil-off
이후 증발가스 발생량이 기설정 발생량 초과로 복귀하는 경우 제어부는, 제1 증발가스 압축기(41)의 스탠바이 상태를 해제하여 다시 가동시킴으로써, 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)가 모두 가동되게 제어한다. Thereafter, when the boil-off gas generation amount returns to exceed the preset generation amount, the control unit releases the standby state of the first boil-off
그 다음으로 증발가스 발생량이 다시 기설정 발생량 이하로 변화하는 경우, 제1 증발가스 압축기(41)가 아닌 제2 증발가스 압축기(42)를 작동 중단 상태로 제어하고 제1, 제3, 제4 증발가스 압축기(41,43,44)는 가동 상태를 유지하도록 제어한다. Then, when the amount of boil-off gas generated again changes below the preset amount, the second boil-off
따라서, 본 발명의 실시예에서는 제어부를 통해 상기와 같은 교번 제어를 수행함으로써, 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. Accordingly, in the embodiment of the present invention, by performing the above alternating control through the control unit, there is an effect of improving the durability of the first to fourth boil-off
또한, 제어부는, 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44) 중 적어도 하나를 작동 중단 상태로 제어하고, 작동 중단된 증발가스 압축기(41)를 기설정 조건에서 작동 대기 상태로 제어한다. In addition, the control unit controls at least one of the first to fourth boil-off
여기서 제어부는, 작동 대기된 증발가스 압축기(일례로 제1 증발가스 압축기(51))의 작동 대기 상태가 기설정기간을 초과하는 경우, 작동 대기된 증발가스 압축기(41)를 가동 중단하도록 제어거나, 작동 대기된 증발가스 압축기(41)를 다시 가동시키고 제1 바이패스 라인(BL1)을 통해 가동 시작된 증발가스 압축기(41)에서 토출되는 증발가스를 예열기(30) 전단으로 바이패스하도록 제어할 수 있다. Here, when the operation standby state of the boil-off gas compressor (for example, the first boil-off gas compressor 51) that is on standby for operation exceeds a preset period, the control unit controls to stop the operation of the boil-off
물론 제2 내지 제4 증발가스 압축기(42~44)에도 각각 바이패스 라인(도시하지 않음)들이 구비될 수 있으며, 바이패스 라인들에는 각각 조절 밸브(도시하지 않음)가 구비되며, 각각의 조절 밸브를 통해 상기 바이패스 제어가 수행되도록 할 수 있다. Of course, bypass lines (not shown) may be provided in the second to fourth boil-off
여기서 기설정 조건은, 작동 중단된 증발가스 압축기(41)가 재가동하기 위한 시점에서 작동 중단된 증발가스 압축기(41)를 다시 가동하는데 걸리는 시간만큼 전의 시간에 도달하는 조건일 수 있으며, 작동 중단된 증발가스 압축기(41)가 재가동하기 위한 시점은 액화가스 저장탱크(10)의 내압이 기설정압력 초과인 시점이거나 또는 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스 발생량이 기설정 발생량 초과인 시점일 수 있다. Here, the preset condition may be a condition that reaches the previous time as much as the time it takes to restart the boil-off
이와 같이 본 발명의 실시예에서는 제어부(90)를 통해서, 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)가 스탠바이 상태에서 또는 작동 중단 상태에서 빠르게 작동 상태로 복귀할 수 있어 증발가스 공급의 신뢰성이 향상되고 안정성이 극대화되는 효과가 있다. As described above, in the embodiment of the present invention, through the
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.2 is a conceptual diagram of a gas treatment system according to a second embodiment of the present invention.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 부스팅 펌프(20), 예열기(30), 표준 고압 증발가스 압축기(40), 추진엔진(50), 제1 및 제2 제어부(도시하지 않음)를 포함한다.As shown in Figure 2, the
본 발명의 실시예에서 표준 고압 증발가스 압축기(40) 및 제1 및 제2 제어부를 제외한 구성들은 도 1을 참고로 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면 부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다. In the embodiment of the present invention, the components except for the standard high pressure boil-off
이하에서는 도 2를 참고로 하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)을 설명하도록 하며, 표준 고압 증발가스 압축기(40) 및 제어부를 중점적으로 설명하도록 한다. Hereinafter, a
표준 고압 증발가스 압축기(40)는, 제1 실시예에서 기술한 바와 동일하며, 하기 기술할 바와 같이 적어도 일부의 압축기에 가변주파수드라이브 장치가 구축되는 점에서 그 차이점이 존재한다. The standard high-pressure boil-off
표준 고압 증발가스 압축기(40)는, 구성 압축기인 제1 내지 제5 증발가스 압축기(41~45) 중 적어도 하나 가변주파수드라이브(VFD) 장치가 구비되어 제1 및 제2 제어부에 의해 가변주파수드라이브 제어될 수 있다. The standard high-pressure boil-off
일례로 본 발명의 실시예에서는 제1 증발가스 압축기(41), 제2 증발가스 압축기(42)가 가변주파수드라이브(VFD) 제어될 수 있으며, 예비용으로 구축되는 제5 증발가스 압축기(45)도 가변주파수드라이브(VFD) 제어될 수 있다.For example, in the embodiment of the present invention, the first boil-off
표준 고압 증발가스 압축기(40)의 가변주파수드라이브 제어는 제어부에서 상세히 기술하도록 한다. The variable frequency drive control of the standard high pressure boil-off
본 발명의 실시예에서는, 유량센서(F) 및 압력센서(P)를 더 포함할 수 있다. In an embodiment of the present invention, it may further include a flow sensor (F) and a pressure sensor (P).
압력센서(P)는, 증발가스 공급라인(L2) 상의 표준 고압 증발가스 압축기(40)와 추진엔진(50) 사이에 배치되는 제1 압력센서(P1)를 가질 수 있으며, 이 뿐만 아니라, 제1 실시예에서의 압력센서(P)와 같이 액화가스 저장탱크(10)의 내압을 측정하기 위해 내부 또는 외부에 설치되는 제2 압력센서(P2)를 가질 수 있다. 물론 압력센서(P)는 제어부와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있으며, 제1 압력센서(P1)는 제1 제어부와 연결되고 제2 압력센서(P2)는, 제2 제어부와 연결될 수 있다. The pressure sensor P may have a first pressure sensor P1 disposed between the standard high-pressure boil-off
유량센서(F)는, 증발가스 공급라인(L2) 상의 표준 고압 증발가스 압축기(40)와 추진엔진(50) 사이에 배치될 수 있으며, 표준 고압 증발가스 압축기(40)에서 토출되는 증발가스의 유량을 측정하여 제어부로 송신할 수 있다. 이때, 물론 유량센서(F)는 제어부와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다.The flow sensor F may be disposed between the standard high-pressure boil-off
제어부는, 추진엔진(50)에서 요구하는 증발가스의 압력 또는 유량에 따라 표준 고압 증발가스 압축기(40)를 제어하거나 또는 액화가스 저장탱크(10)에서의 증발가스 발생량에 따라 표준 고압 증발가스 압축기(40)를 제어할 수 있다. 여기서 제어부는, 제1 제어부 및 제2 제어부로 나뉠 수 있다. 이하 제어부의 역할에 따라 제1 및 제2 제어부로 나누어 기술하도록 한다. The control unit controls the standard high-pressure boil-off
제1 제어부는, 추진엔진(50)에서 요구하는 증발가스의 압력 또는 유량에 따라 복수 개의 증발가스 압축기(표준 고압 증발가스 압축기(40))에서 토출되는 증발가스의 압력 또는 유량을 제어하며, 추진엔진(50)에서 요구하는 증발가스의 압력 또는 유량에 따라 복수 개의 증발가스 압축기(표준 고압 증발가스 압축기(40)) 중 어느 하나를 가변주파수드라이브로 제어한다. The first control unit controls the pressure or flow rate of the boil-off gas discharged from the plurality of boil-off gas compressors (standard high-pressure boil-off gas compressors 40) according to the pressure or flow rate of the boil-off gas required by the
구체적으로, 제1 제어부는, 추진엔진(50)에서 요구하는 증발가스의 압력 또는 유량과 제1 압력센서(P1)에서 측정되는 압력 또는 유량센서(F)에서 측정되는 유량을 비교하여 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)를 제어할 수 있다. Specifically, the first control unit compares the pressure or flow rate of the boil-off gas required by the
더욱 구체적으로 제1 제어부는, 추진엔진(50)에서 요구하는 증발가스의 압력이 제1 압력센서(P1)에서 측정한 압력보다 낮은 경우, 제1 및 제2 증발가스 압축기(41,42)의 부하를 증가시키도록 가변주파수드라이브를 제어하며, 추진엔진(50)에서 요구하는 증발가스의 압력이 제1 압력센서(P1)에서 측정한 압력보다 높은 경우, 제1 및 제2 증발가스 압축기(41,42)의 부하를 감소시키도록 가변주파수드라이브를 제어할 수 있다. More specifically, the first control unit, when the pressure of the boil-off gas required by the
제2 제어부는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스 발생량에 따라 표준 고압 증발가스 압축기(40)를 제어할 수 있다. The second control unit may control the standard high-pressure boil-off
구체적으로 제2 제어부는, 제2 압력센서(P2)로부터 전달받은 증발가스 발생량이 기설정발생량 이하인 경우, 표준 고압 증발가스 압축기(40) 중 어느 하나를 스탠바이 상태로 제어하고, 병렬 연결된 증발가스 압축기 나머지의 부하를 증가시키도록 가변주파수드라이브를 제어할 수 있다. Specifically, the second control unit controls any one of the standard high-pressure boil-off
여기서 기설정발생량은 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점에서 표준 고압 증발가스 압축기(40)로 유입되는 증발가스량이며, 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점은 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 유량 대비 소비전력량의 비율에서 표준 고압 증발가스 압축기(40)로 공급되는 유량이 감소하더라도 소비전력이 줄어들지 않는 지점이다. Here, the preset generation amount is the amount of boil-off gas flowing into the standard high-pressure boil-off
그리고 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점에서의 부하량은, 표준 고압 증발가스 압축기(40)가 최대부하를 가지는 유량의 20 내지 40%의 유량일 수 있다. In addition, the load amount at the point of inefficiency of the standard high-pressure boil-off
이와 같이 본 발명의 제2 실시예에서는, 바이패스 라인, 밸브 또는 버퍼탱크등의 추가적인 구축 없이 가변주파수드라이브 제어를 통해 표준 고압 증발가스 압축기(40)를 제어함으로써, 추가적인 구축비용없이 추진엔진(50)으로 공급될 연료의 안정적인 공급이 가능해지므로 구축 비용이 절감되고 선박(100) 내 사용공간이 확대되는 효과가 있다. As described above, in the second embodiment of the present invention, by controlling the standard high-pressure boil-off
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다. 3 is a conceptual diagram of a ship including a gas treatment system according to a third embodiment of the present invention.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 부스팅 펌프(20), 예열기(30), 표준 고압 증발가스 압축기(40), 추진엔진(50), 버퍼탱크(51) 및 제어부(도시하지 않음)를 포함한다.As shown in Figure 3, the
본 발명의 실시예에서 버퍼탱크(51) 및 제어부를 제외한 구성들은 도 1을 참고로 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면 부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다. In the embodiment of the present invention, components other than the
이하에서는 도 3을 참고로 하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)을 설명하도록 하며, 버퍼탱크(51) 및 제어부를 중점적으로 설명하도록 한다. Hereinafter, a
이하 버퍼탱크(51) 및 제어부를 설명하기 전에 본 발명의 실시예에서 추가 구비되는 제2 바이패스라인(BL2) 및 제2 조절밸브(B2)를 설명하고, 압력센서(P) 및 증발가스 공급라인(L2)에 대해서 추가 기술하도록 한다. Hereinafter, before describing the
제2 바이패스라인(BL2)은, 증발가스 공급라인(L2) 상의 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 하류에서 분기되어 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 상류로 연결되고, 제2 조절밸브(B2)를 구비하여, 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되어 표준 고압 증발가스 압축기(40)에서 압축된 증발가스가 다시 표준 고압 증발가스 압축기(40)의의 상류로 공급되도록 할 수 있다. The second bypass line BL2 is branched from the downstream of the standard high-pressure boil-off
제2 조절밸브(B2)는, 제2 바이패스 라인(BL2) 상에 구비되며, 제1 증발가스 압축기(41)에서 토출되는 증발가스의 적어도 일부를 제1 증발가스 압축기(41)의 상류로 공급하도록 개도를 개폐할 수 있다. 이때, 제2 조절밸브(B2)는, 제어부로부터 유선 또는 무선으로 연결되어 개도 개방 또는 폐쇄 지시를 받을 수 있다. The second control valve B2 is provided on the second bypass line BL2 and transfers at least a portion of the boil-off gas discharged from the first boil-off
본 발명의 실시예에서 압력센서(P)는, 증발가스 공급라인(L2) 상의 표준 고압 증발가스 압축기(40)와 추진엔진(50) 사이에 배치되는 제1 압력센서(P1)를 가질 수 있으며, 이 뿐만 아니라, 제1 실시예에서의 압력센서(P)와 같이 액화가스 저장탱크(10)의 내압을 측정하기 위해 내부 또는 외부에 설치되는 제2 압력센서(P2)를 가질 수 있다. 물론 압력센서(P)는 제어부와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다. In an embodiment of the present invention, the pressure sensor P may have a first pressure sensor P1 disposed between the standard high-pressure boil-off
본 발명의 실시예에서 증발가스 공급라인(L2)은, 제1 내지 제5 증발가스 압축기(41~45)에 각각 병렬로 연결할 수 있으며, 제1 내지 제5 증발가스 압축기(41~45) 각각을 구비하는 라인을 제1 내지 제5 공급라인(부호 도시하지 않음)으로 호칭할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the boil-off gas supply line (L2) may be connected in parallel to each of the first to fifth boil-off gas compressors (41 to 45), each of the first to fifth boil-off gas compressors (41 to 45) A line having a may be referred to as first to fifth supply lines (not shown).
증발가스 공급라인(L2)은, 제1 내지 제5 공급라인의 상류 및 하류에 공통으로 형성되므로, 제1 내지 제5 공급라인의 상류를 상류 공통라인으로 호칭할 수 있고, 제1 내지 제5 공급라인의 하류를 하류 공통라인으로 호칭할 수 있다. Since the boil-off gas supply line L2 is formed in common upstream and downstream of the first to fifth supply lines, the upstream of the first to fifth supply lines may be referred to as an upstream common line, and the first to fifth supply lines. The downstream of the supply line can be referred to as a downstream common line.
버퍼탱크(51)는, 증발가스 공급라인(L2) 상의 표준 고압 증발가스 압축기(40)와 추진엔진(50) 사이에 구비되며, 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 구성 압축기들에서 서로 다른 압력으로 토출되는 증발가스들이 추진엔진(50)이 요구하는 기설정압력을 가지도록 임시 저장한 후, 추진엔진(50)으로 공급한다. The
버퍼탱크(51)는, 제1 내지 제4 공급라인 상의 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44) 하류에 구비될 수 있으며, 이와 달리 하류 공통라인에만 단일하게 구비될 수 있다. The
제어부는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스 발생량에 따라 표준 고압 증발가스 압축기(40) 중 적어도 하나를 작동 중단 상태 또는 증발가스의 압축을 구현하지 않는 스탠바이 상태로 제어하되, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스 발생량에 따라 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 하류의 증발가스 유동을 제어할 수 있다. The control unit controls at least one of the standard high-pressure boil-off
구체적으로 제어부는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스 발생량이 기설정 발생량 이상인 경우, 표준 고압 증발가스 압축기(40)에서 토출되는 증발가스가 제2 바이패스 라인(BL2)으로 유동하도록 제어하고, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스 발생량이 기설정 발생량 미만인 경우, 표준 고압 증발가스 압축기(40)에서 토출되는 증발가스가 버퍼탱크(51)로 유동하도록 제어할 수 있다. Specifically, when the amount of boil-off gas generated in the liquefied
여기서 기설정발생량은 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점에서 표준 고압 증발가스 압축기(40)로 유입되는 증발가스량이며, 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점은 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 유량 대비 소비전력량의 비율에서 표준 고압 증발가스 압축기(40)로 공급되는 유량이 감소하더라도 소비전력이 줄어들지 않는 지점이다. Here, the preset generation amount is the amount of boil-off gas flowing into the standard high-pressure boil-off
그리고 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점에서의 부하량은, 표준 고압 증발가스 압축기(40)가 최대부하를 가지는 유량의 20 내지 40%의 유량일 수 있다. In addition, the load amount at the point of inefficiency of the standard high-pressure boil-off
이와 같이 본 발명의 제3 실시예에서는, 바이패스 라인, 밸브 등의 추가적인 구축 없이 단지 버퍼탱크(51)만을 구축하여 추진엔진(50)으로 공급될 연료의 안정적인 공급이 가능해지므로, 구축 비용이 절감되고 선박(100) 내 사용공간이 확대되는 효과가 있다. As described above, in the third embodiment of the present invention, it is possible to provide a stable supply of fuel to be supplied to the
또한, 복잡한 제어로직 없이 단순히 버퍼탱크(51)만으로 추진엔진(50)에 안정적인 공급이 가능해지므로 연료공급의 신뢰성이 향상되고 시스템 안정성이 극대화되는 효과가 있다. In addition, since it is possible to provide a stable supply to the
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다. 4 is a conceptual diagram of a ship including a gas treatment system according to a fourth embodiment of the present invention.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 부스팅 펌프(20), 예열기(30), 표준 고압 증발가스 압축기(40), 추진엔진(50), 오일 저장탱크(60), 오일 펌프(61) 및 제어부(도시하지 않음)를 포함한다.As shown in Fig. 4, the
본 발명의 실시예에서 오일 저장탱크(60), 오일 펌프(61) 및 제어부를 제외한 구성들은 도 1을 참고로 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면 부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다. Components except for the
이하에서는 도 4를 참고로 하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)을 설명하도록 하며, 오일 저장탱크(60), 오일 펌프(61) 및 제어부를 중점적으로 설명하도록 한다. Hereinafter, the
이하 오일 저장탱크(60), 오일 펌프(61) 및 제어부를 설명하기 전에 본 발명의 실시예에서 추가 구비되는 오일 공급라인(L3)을 설명하도록 한다.Hereinafter, before describing the
본 발명의 실시예에서는 오일 공급라인(L3)을 더 포함할 수 있다. In the embodiment of the present invention, an oil supply line (L3) may be further included.
오일 공급라인(L3)은, 오일 저장탱크(60)와 추진엔진(50)을 직접 연결하거나 또는 오일 저장탱크(60)와 증발가스 공급라인(L2)을 연결하여 오일 저장탱크(60)에 저장된 오일을 추진엔진(60)으로 공급할 수 있다. The oil supply line (L3) is stored in the oil storage tank (60) by directly connecting the oil storage tank (60) and the propulsion engine (50) or by connecting the oil storage tank (60) and the boil-off gas supply line (L2). Oil can be supplied to the propulsion engine (60).
여기서 오일 공급라인(L3)은, 오일의 공급을 제어하는 밸브(도시하지 않음) 및 오일 펌프(61)를 구비할 수 있으며, 오일 펌프(61)는, 제어부로부터 유선 또는 무선으로 연결되어 공급 또는 공급중단 지시를 받을 수 있다. Here, the oil supply line L3 may include a valve (not shown) and an
본 발명의 실시예에서 압력센서(P)는, 제1 실시예에서의 압력센서(P)와 같이 액화가스 저장탱크(10)의 내압을 측정하기 위해 내부 또는 외부에 설치될 수 있으며, 물론 압력센서(P)는 제어부와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다. In the embodiment of the present invention, the pressure sensor (P), like the pressure sensor (P) in the first embodiment, can be installed inside or outside to measure the internal pressure of the liquefied
오일 저장탱크(60)는 추진엔진(50)에 공급될 오일을 저장하며, 오일 공급라인(L3)을 통해서 추진엔진(50)과 직접 연결되거나 또는 증발가스 공급라인(L2)과 연결될 수 있다. The
여기서 오일 저장탱크(60)는, 오일을 저장하는 저장 탱크 형태를 가질 수 있으며, 오일은 마린디젤오일(MDO) 또는 중유(HFO)일 수 있다. Here, the
오일 펌프(61)는, 오일 저장탱크(60)에 저장된 오일을 추진엔진(50)으로 공급하되, 추진엔진(50)이 요구하는 압력과 표준 고압 증발가스 압축기(40)가 공급하는 증발가스의 압력의 차를 보상하기 위해 오일을 추진엔진(50)으로 공급한다. The
이때, 오일 펌프(61)는, 오일 저장탱크(60) 내부 또는 외부에 마련될 수 있으며, 일례로 원심형 펌프일 수 있다. In this case, the
제어부는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스 발생량에 따라 표준 고압 증발가스 압축기(40) 중 적어도 하나를 작동 중단 상태 또는 증발가스의 압축을 구현하지 않는 스탠바이 상태로 제어하되, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스 발생량에 따라 오일 펌프(61)를 제어할 수 있다. The control unit controls at least one of the standard high-pressure boil-off
구체적으로, 제어부는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스 발생량이 기설정 발생량 미만인 경우, 추진엔진(50)이 요구하는 압력과 표준 고압 증발가스 압축기(40)가 공급하는 증발가스의 압력의 차만큼의 필요한 오일의 양을 추진엔진(50)으로 공급하도록 오일 펌프(61)를 제어할 수 있다.Specifically, the control unit, when the amount of boil-off gas generated in the liquefied
제어부는, 오일 공급라인(L3)을 통해서 오일이 추진엔진(50)으로 직접 공급되도록 하여, 추진엔진(50)이 오일을 연소하여 발생되는 압력으로 추진엔진(50)이 요구하는 압력과 표준 고압 증발가스 압축기(40)가 공급하는 증발가스의 압력의 차를 보상하도록 제어할 수 있다. The control unit allows the oil to be directly supplied to the
여기서 기설정발생량은 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점에서 표준 고압 증발가스 압축기(40)로 유입되는 증발가스량이며, 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점은 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 유량 대비 소비전력량의 비율에서 표준 고압 증발가스 압축기(40)로 공급되는 유량이 감소하더라도 소비전력이 줄어들지 않는 지점이다. Here, the preset generation amount is the amount of boil-off gas flowing into the standard high-pressure boil-off
그리고 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점에서의 부하량은, 표준 고압 증발가스 압축기(40)가 최대부하를 가지는 유량의 20 내지 40%의 유량일 수 있다. In addition, the load amount at the point of inefficiency of the standard high-pressure boil-off
이와 같이 본 발명의 제4 실시예에서는, 바이패스 라인, 밸브, 버퍼탱크 등의 추가적인 구축 없이 단지 오일 저장탱크(60) 및 오일 펌프(61)만을 구축한 후, 표준 고압 증발가스 압축기(40)에서 토출되는 증발가스의 압력변동을 방지하기 위해 오일의 공급을 제어하는 제어부의 제어로 상기 압력변동에 의한 압력차이를 보상함으로써, 추진엔진(50)으로 공급될 연료의 안정적인 공급이 가능해져 구축 비용이 절감되고 선박(100) 내 사용공간이 확대되는 효과가 있다. As described above, in the fourth embodiment of the present invention, only the
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다. 5 is a conceptual diagram of a ship including a gas treatment system according to a fifth embodiment of the present invention.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 부스팅 펌프(20), 추가 예열기(31), 표준 고압 증발가스 압축기(40), 추진엔진(50), 증발가스 열교환기(70) 및 제어부(도시하지 않음)를 포함한다.As shown in Fig. 5, the
본 발명의 실시예에서 추가 예열기(31), 증발가스 열교환기(70) 및 제어부를 제외한 구성들은 도 1을 참고로 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면 부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다. Components except for the
이하에서는 도 5를 참고로 하여 본 발명의 제5 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)을 설명하도록 하며, 추가 예열기(31), 증발가스 열교환기(70) 및 제어부를 중점적으로 설명하도록 한다. 본 발명의 실시예에서 표준 고압 증발가스 압축기(40)는 상온용 증발가스 압축기로 호칭될 수 있다. Hereinafter, the
이하 추가 예열기(31), 증발가스 열교환기(70) 및 제어부를 설명하기 전에 본 발명의 실시예에서 추가 구비되는 재액화 라인(L5)을 설명하도록 한다.Hereinafter, before describing the
재액화 라인(L5)은, 증발가스 공급라인(L2) 상의 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 하류에서 분기되어 액화가스 저장탱크(10)와 연결되며, 증발가스 열교환기(70)를 구비할 수 있다. 여기서 재액화 라인(L5)은, 증발가스의 공급을 제어하는 밸브(도시하지 않음)를 구비할 수 있다. The re-liquefaction line (L5) is branched from the downstream of the standard high-pressure boil-off gas compressor (40) on the boil-off gas supply line (L2) and is connected to the liquefied gas storage tank (10), and includes a boil-off gas heat exchanger (70). I can. Here, the reliquefaction line L5 may include a valve (not shown) that controls the supply of the boil-off gas.
추가 예열기(31)는, 증발가스 공급라인(L2) 상의 증발가스 열교환기(70)와 상온용 증발가스 압축기(40) 사이에 구비되되, 상온용 증발가스 압축기(40)로 공급되는 증발가스를 예열하고, 복수 개의 상온용 증발가스 압축기(40) 중 적어도 어느 하나에 구비되어 증발가스 열교환기(70)가 가동하지 않는 경우에만 가동될 수 있다.The
추가 예열기(31)는, 구성 압축기(41~44) 중 어느 하나(일례로 제1 증발가스 압축기(41))에만 구비되어 증발가스 열교환기(70)가 가동하지 않는 경우에만 가동할 수 있다. The
추가 예열기(31)는, 상온용 증발가스 압축기(40) 중 하나(구성 압축기 하나; 일례로 제1 증발가스 압축기(41) 하나)가 처리할 수 있는 증발가스의 양만큼을 예열할 수 있는 용량을 가질 수 있다. The
증발가스 열교환기(70)는, 재액화 라인(L5) 및 증발가스 공급라인(L2) 상에 구비되되, 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스를 상온용 증발가스 압축기(40)에서 압축된 증발가스와 열교환한다. The boil-off
증발가스 열교환기(70)에서 열교환된 증발가스는, 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)에서 압축된 증발가스와 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스가 있으며, 서로의 열교환을 통해 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스는 가열되고, 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)에서 압축된 증발가스는 냉각된다. The boil-off gas heat-exchanged in the boil-off gas heat exchanger (70) includes boil-off gas compressed by the first to fourth boil-off gas compressors (41 to 44) and boil-off gas supplied from the liquefied gas storage tank (10). The boil-off gas supplied from the liquefied
증발가스 열교환기(70)에서 열교환된 증발가스 중 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)에서 압축된 증발가스는, 액화가스 저장탱크(10)로 공급되고, 증발가스 열교환기(20)에서 열교환된 증발가스 중 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스는 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)로 공급될 수 있다. Among the boil-off gases heat-exchanged in the boil-off
이를 통해서 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)에서 압축된 증발가스는, 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스로부터 냉열을 공급받아 부분재액화될 수 있으며, 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스는 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)에서 압축된 증발가스로부터 열원을 공급받아 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)로 공급되기 전에 예열될 수 있다. Through this, the boil-off gas compressed by the first to fourth boil-off
제어부는, 증발가스 열교환기(70)로 상온용 증발가스 압축기(40)에서 압축된 증발가스의 공급 유무에 따라, 증발가스 열교환기(70)와 추가 예열기(31)를 제어할 수 있다. The control unit may control the boil-off
구체적으로, 제어부는, 상온용 증발가스 압축기(40)에서 압축된 증발가스가 증발가스 열교환기(70)로 공급되지 않는 경우 추가 예열기(31)를 가동하고, 상온용 증발가스 압축기(40)에서 압축된 증발가스가 증발가스 열교환기(70)로 공급되는 경우, 추가 예열기(31)의 가동을 중단하도록 제어할 수 있다. 여기서 증발가스 열교환기(70)가 가동하지 않는 경우(상온용 증발가스 압축기(40)에서 압축된 증발가스가 증발가스 열교환기(70)로 공급되지 않는 경우)는, 증발가스 열교환기(70)가 가동하는 경우(상온용 증발가스 압축기(40)에서 압축된 증발가스가 증발가스 열교환기(70)로 공급되는 경우)보다 우선할 수 있다. Specifically, when the boil-off gas compressed by the boil-off
상기 제어부의 제어는, 증발가스 열교환기(70)가 구동하기 전 즉, 증발가스 열교환기(70)의 초기 구동 구간에 이루어질 수 있다. The control of the control unit may be performed before the boil-off
증발가스 열교환기(70)의 초기 구동 구간은, 잠시 상온용 증발가스 압축기(40)에서 압축된 증발가스가 증발가스 열교환기(70)로 공급되지 않는 시기가 존재한다. 이 경우, 상온용 증발가스 압축기(40)에 예열되지 않는 증발가스가 공급될 우려가 존재하여 상온용 증발가스 압축기(40)의 초기 구동 효율이 매우 저하되는 단점이 있었다. In the initial driving section of the boil-off
이에 본 발명의 실시예에서는, 예열기(30)를 구비하지 않고 추가 예열기(31)를 제1 증발가스 압축기(41)의 상류에만 구비하도록 한 후, 제어부를 통해 증발가스 열교환기(70)의 초기 구동 구간에만 제1 증발가스 압축기(41)만 구동하도록 제어할 수 있다. Accordingly, in the embodiment of the present invention, the
이를 통해 증발가스 열교환기(70)의 초기 구동 구간에 제1 증발가스 압축기(41)에서 압축된 증발가스가 증발가스 열교환기(70)로 공급되도록 하여, 증발가스 열교환기(70)에서 열교환되어 예열된 증발가스가 나머지 제2 내지 제4 증발가스 압축기(42~44)로 공급되도록 할 수 있다. Through this, the boil-off gas compressed by the first boil-off gas compressor (41) is supplied to the boil-off gas heat exchanger (70) in the initial driving section of the boil-off gas heat exchanger (70). The preheated boil-off gas may be supplied to the remaining second to fourth boil-off
즉, 본 발명의 실시예에서는 상기와 같은 제어부의 제어를 통해서 상온용 증발가스 압축기(40)의 구동 효율을 최적화하여 구동 효율을 극대화할 수 있으며, 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)로 유입되는 증발가스의 유량을 커버할 수 있는 용량이 큰 예열기 대신 제1 증발가스 압축기(41)로 유입되는 증발가스의 유량을 커버할 수 있는 용량을 가진 추가 예열기(31)만으로도 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)로 공급되는 증발가스의 예열을 최적화할 수 있어 구축 비용이 절감되고 공간 활용성이 극대화되는 효과가 있다. That is, in the embodiment of the present invention, the driving efficiency of the room temperature boil-off
본 발명의 실시예에서는, 증발가스 감압기(도시하지 않음) 및 기액 분리기(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다. In an embodiment of the present invention, a boil-off gas pressure reducer (not shown) and a gas-liquid separator (not shown) may be further included.
증발가스 감압기는, 재액화 라인(L5) 상의 증발가스 열교환기(70)의 하류에 구비되어, 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)에서 가압되어 증발가스 열교환기(70)에서 열교환된 증발가스를 감압 또는 팽창시켜 적어도 일부를 액화시킨다. 예를 들어, 증발가스 감압기는 150 내지 350bar의 증발가스를 1bar 내지 10bar로 감압할 수 있으며, 증발가스가 액화되어 액화가스 저장탱크(10)로 이송시 1bar 까지도 감압될 수 있고, 감압시 증발가스는 냉각효과가 이루어질 수 있다.The boil-off gas reducer is provided downstream of the boil-off
본 실시예서는, 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)에서 가압된 증발가스는 증발가스 열교환기(70)에서 액화가스 저장탱크(10)에서 공급된 증발가스와 열교환되어 냉각되나, 압력은 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)에서 토출된 토출압을 유지할 수 있다. In this embodiment, the boil-off gas pressurized in the first to fourth boil-off
이에 따라 본 실시예는 상기와 같이 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)에서 가압된 증발가스가 증발가스 열교환기(70)에서 열교환되어 냉열을 공급받은 후에도 고압을 유지하고 있음을 이용하여, 증발가스 감압기를 통해 증발가스를 감압시켜서 증발가스가 추가 냉각되도록 할 수 있다. Accordingly, this embodiment uses the fact that the boil-off gas pressurized in the first to fourth boil-off
이를 통해 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)에서 가압된 증발가스는 증발가스 열교환기(70)에서 부분 재액화되나 증발가스 감압기에서는 최종적으로 완전 액화될 수 있다. Through this, the boil-off gas pressurized in the first to fourth boil-off
구체적으로, 증발가스는 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)에서 다단 가압되어 150 내지 350bar의 압력을 가질 수 있고, 온도는 45도 내외로 이루어질 수 있다. 45도 내외의 온도로 상승된 증발가스는 증발가스 열교환기(70)로 회수되어 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 -100도 내외의 증발가스와 열교환되며, -97도 내외의 온도로 냉각된 후 증발가스 감압기로 공급된다. 이때, 증발가스 감압기에서 증발가스는, 감압에 의해 냉각되어 약 1bar의 압력과 약 -162.3도 정도의 온도를 가질 수 있다.Specifically, the boil-off gas may be multi-stage pressurized by the first to fourth boil-off
이와 같이, 본 실시예에서는, 증발가스 감압기를 통한 증발가스의 감압으로 증발가스가 -162도보다 낮은 온도를 가지게 되므로, 약 30~40%의 증발가스 액화율을 구현할 수 있다. 이는 증발가스의 감압되는 압력 범위가 클수록 증발가스의 냉각효과가 증대될 수 있음을 이용한 것이다. As described above, in this embodiment, since the boil-off gas has a temperature lower than -162 degrees due to the depressurization of the boil-off gas through the boil-off gas reducer, the boil-off gas liquefaction rate of about 30 to 40% can be realized. This is because the cooling effect of the boil-off gas can be increased as the pressure range of the boil-off gas is reduced.
여기서, 증발가스 감압기는 줄 톰슨 밸브(Joule-Thomson Valve)로 이루어질 수 있다. 이와 달리, 증발가스 감압기는 팽창기(익스팬더; Expander)로 이루어질 수도 있다. Here, the boil-off gas pressure reducer may be made of a Joule-Thomson valve. Alternatively, the boil-off gas pressure reducer may be formed of an expander (expander).
팽창기는 별도의 전력을 이용하지 않고도 구동될 수 있다. 특히, 발생된 동력을 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44) 구동시키는 전력으로 활용함으로써, 가스 처리 시스템(1)의 효율을 향상시킬 수 있다. 동력전달은 예를 들어, 기어연결 또는 전기변환 후 전달 등에 의해 이루어질 수 있다.The expander can be driven without using extra power. In particular, by utilizing the generated power as power to drive the first to fourth boil-off
기액분리기(separator)는, 재액화 라인(L5) 상의 증발가스 열교환기(70) 하류에 구비되는 증발가스 감압기 하류에 구비되되, 증발가스 감압기에서 감압 또는 팽창된 증발가스를 임시저장하며, 중력을 통해 증발가스를 액체와 기체로 분리한다. The gas-liquid separator is provided on a downstream side of the boil-off gas pressure reducer provided downstream of the boil-off
이때 기체는 플래시 가스이며, 온도가 대략 -162.3도가 된다. 이 플래시 가스와 액화가스 저장탱크(10)에서 발생한 -100도의 증발가스는 증발가스 열교환기(70) 상류에서 혼합되어 -110 내지 -120도(약 -114도)의 온도를 가진 혼합가스가 되고, 혼합가스는 -110 내지 -120도(약 -114도)의 온도를 가진 상태로 증발가스 열교환기(70)에 유입될 수 있다.At this time, the gas is a flash gas, and the temperature is approximately -162.3 degrees. The flash gas and the boil-off gas of -100 degrees generated in the liquefied
따라서, 재액화 라인(L5)을 따라 회수되는 45도의 증발가스는, 증발가스 열교환기(70)에서 증발가스 공급라인(L2)을 통해 공급되는 -110 내지 -120도의 혼합가스와 열교환함으로써 냉각될 수 있다. 이는 플래시 가스의 회수가 없을 경우(45도의 증발가스가 -100도의 증발가스와 열교환)와 대비할 때, 증발가스의 추가적인 냉각이 구현될 수 있음을 알 수 있다.Therefore, the boil-off gas of 45 degrees recovered along the reliquefaction line (L5) is cooled by heat exchange with the mixed gas of -110 to -120 degrees supplied through the boil-off gas supply line (L2) in the boil-off gas heat exchanger (70). I can. It can be seen that when there is no recovery of the flash gas (evaporated gas of 45 degrees heat exchange with the evaporation gas of -100 degrees), additional cooling of the evaporated gas can be implemented.
이로 인해 증발가스 열교환기(70)에서 토출되어 증발가스 감압기로 유입되는 증발가스는, 플래시 가스의 순환이 없을 경우(약 -97도)보다 낮은 약 -112도일 수 있으며, 증발가스 감압기에 의해 감압되면 약 -163.7도로 냉각될 수 있다. 이 경우 플래시 가스의 순환이 없는 경우보다 더욱 많은 증발가스가 증발가스 감압기에 의해 액화되어 액화가스 저장탱크(10)로 회수될 수 있다.For this reason, the boil-off gas discharged from the boil-off
따라서 본 실시예서는, 기액분리기를 통해 발생된 플래시 가스를 증발가스 열교환기(70) 상류에 공급함으로써, 액화가스 저장탱크(10)로부터 증발가스 열교환기(70)로 공급되는 증발가스의 온도가 충분히 낮게 되고, 이로 인해 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)에서 압축되어 증발가스 열교환기(70)로 리턴되는 증발가스의 액화 효율을 60% 이상으로 끌어 올릴 수 있는 효과가 있다.Therefore, in this embodiment, by supplying the flash gas generated through the gas-liquid separator to the upstream of the boil-off
기액분리기에서 증발가스는, 액체와 기체로 분리되어 액체는 액화가스 저장탱크(10)로 공급되고, 기체는 플래시 가스로서 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)의 상류로 회수될 수 있다. In the gas-liquid separator, the boil-off gas is separated into a liquid and a gas, and the liquid is supplied to the liquefied
즉, 기액분리기에서 증발가스가 액체와 기체로 분리되면, 액화된 증발가스(액체)와 플래시 가스(기체)는 각각이 재액화 라인(L5)을 통해 액화가스 저장탱크(10)로 회수거나, 플래시가스 공급라인(도시하지 않음)을 통해 증발가스 열교환기(70)의 상류로 회수될 수 있다.That is, when the boil-off gas is separated into liquid and gas in the gas-liquid separator, the liquefied boil-off gas (liquid) and flash gas (gas) are each recovered to the liquefied
이와 같이 본 실시예에서의 기액분리기는, 액화된 증발가스를 액화가스 저장탱크(10)로 회수시키고, 기액분리기에서 발생된 플래시 가스를 증발가스 열교환기(70)의 상류로 회수시킴으로써, 잉여 증발가스를 재액화시켜 액화가스 저장탱크(10)에 재저장할 수 있으며 플래시가스를 버리지 않고 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)를 통해 재가압시켜 추진엔진(50)에서 재사용하도록 공급할 수 있다. As described above, the gas-liquid separator in this embodiment recovers the liquefied boil-off gas to the liquefied
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다. 6 is a conceptual diagram of a ship including a gas treatment system according to a sixth embodiment of the present invention.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제6 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 부스팅 펌프(20), 고압 펌프(22), 기화기(23), 예열기(30), 표준 고압 증발가스 압축기(40), 추진엔진(50) 및 제어부(도시하지 않음)를 포함한다.As shown in Fig. 6, the
본 발명의 실시예에서 고압 펌프(22), 기화기(23) 및 제어부를 제외한 구성들은 도 1을 참고로 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면 부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다. Components except for the high-
이하에서는 도 6을 참고로 하여 본 발명의 제6 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)을 설명하도록 하며, 고압 펌프(22), 기화기(23) 및 제어부를 중점적으로 설명하도록 한다. Hereinafter, the
이하 고압 펌프(22), 기화기(23) 및 제어부를 설명하기 전에 본 발명의 실시예에서 추가 구비되는 액화가스 공급라인(L4)을 설명하도록 한다.Hereinafter, before describing the high-
액화가스 공급라인(L4)은, 액화가스 저장탱크(10)와 추진엔진(50)을 연결하거나 또는 액화가스 저장탱크(10)와 증발가스 공급라인(L2) 상의 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 하류와 연결되며, 고압 펌프(22) 및 기화기(23)를 구비할 수 있다. 여기서 액화가스 공급라인(L4)은, 액화가스의 공급을 제어하는 밸브(도시하지 않음)를 구비할 수 있다. The liquefied gas supply line (L4) is a standard high-pressure boil-off gas compressor (40) connecting the liquefied gas storage tank (10) and the propulsion engine (50) or on the liquefied gas storage tank (10) and the boil-off gas supply line (L2) It is connected to the downstream of the, and may be provided with a
고압 펌프(22)는, 액화가스 공급라인(L4) 상의 부스팅 펌프(20)와 기화기(23) 사이에 구비되되, 부스팅 펌프(20)로부터 가압된 액화가스를 공급받아 고압으로 가압할 수 있다. The high-
기화기(23)는, 액화가스 공급라인(L4) 상의 고압 펌프(22)와 추진엔진(50) 사이에 구비되되, 고압 펌프(22)로부터 고압으로 가압된 액화가스를 공급받아 기화시킨다. The
제어부는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스 발생량에 따라 표준 고압 증발가스 압축기(40)를 제어할 수 있으며, 증발가스 발생량에 따라 표준 고압 증발가스 압축기(40) 중 적어도 하나를 증발가스의 압축을 구현하지 않는 스탠바이 상태로 제어할 수 있다. The control unit may control the standard high-pressure boil-off
구체적으로, 제어부는 증발가스 발생량이 기설정발생량 이하인 경우, 표준 고압 증발가스 압축기(40) 중 어느 하나를 스탠바이 상태로 제어하고, 병렬 연결된 표준 고압 증발가스 압축기(40) 나머지의 부하를 증가시키도록 제어할 수 있다. Specifically, the control unit controls any one of the standard high-pressure boil-off
이때, 기설정발생량은 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점에서 표준 고압 증발가스 압축기(40)로 유입되는 증발가스량이며, 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점은 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 유량 대비 소비전력량의 비율에서 표준 고압 증발가스 압축기(40)로 공급되는 유량이 감소하더라도 소비전력이 줄어들지 않는 지점이다. At this time, the preset generation amount is the amount of boil-off gas introduced into the standard high-pressure boil-off
그리고, 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점에서의 부하량은, 표준 고압 증발가스 압축기(40)가 최대부하를 가지는 유량의 20 내지 40%의 유량일 수 있다. In addition, the load amount at the point of inefficiency of the standard high-pressure boil-off
이와 같이 본 발명의 제6 실시예에서는, 증발가스의 처리를 위한 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 로드를 줄일 수 있고, 구축 비용이 절감되는 효과가 있다. In this way, in the sixth embodiment of the present invention, it is possible to reduce the load of the standard high-pressure boil-off
도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다. 7 is a conceptual diagram of a ship including a gas treatment system according to a seventh embodiment of the present invention.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제7 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 부스팅 펌프(20), 고압 펌프(22), 기화기(23), 예열기(30), 표준 고압 증발가스 압축기(40; 이하 상온용 증발가스 압축기로 호칭될 수 있음), 극저온 증발가스 압축기(40a), 추진엔진(50), 발전엔진(50a) 및 제어부(도시하지 않음)를 포함한다.As shown in Figure 7, the
본 발명의 실시예에서 극저온 증발가스 압축기(40a), 발전엔진(50a) 및 제어부를 제외한 구성들은 도 1을 참고로 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면 부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다. Components except for the cryogenic boil-off
이하에서는 도 7을 참고로 하여 본 발명의 제7 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)을 설명하도록 하며, 극저온 증발가스 압축기(40a), 발전엔진(50a) 및 제어부를 중점적으로 설명하도록 한다. Hereinafter, a
이하 극저온 증발가스 압축기(40a), 발전엔진(50a) 및 제어부를 설명하기 전에 본 발명의 실시예에서 추가 구비되는 발전엔진 연료 공급라인(L2a)을 설명하도록 한다.Hereinafter, before describing the cryogenic boil-off
발전엔진 연료 공급라인(L2a)은, 액화가스 저장탱크(10)와 발전엔진(50a)을 연결하거나 또는 증발가스 공급라인(L2) 상의 예열기(30)와 액화가스 저장탱크(10) 사이에서 분기되어 발전엔진(50a)으로 연결되며, 극저온 증발가스 압축기(40a)를 구비할 수 있다. The power generation engine fuel supply line (L2a) connects the liquefied
발전엔진 연료 공급라인(L2a)은, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 발전엔진(50a)으로 공급할 수 있으며, 예열되지 않은 증발가스를 극저온 증발가스 압축기(40a)를 이용하여 압축한 후 발전엔진(50a)으로 공급할 수 있다. The power generation engine fuel supply line (L2a) can supply the boil-off gas generated from the liquefied
여기서 발전엔진 연료 공급라인(L2a)은, 증발가스의 공급을 제어하는 밸브(도시하지 않음)를 구비할 수 있으며, 증발가스 공급라인(L2)이 증발가스 제1 공급라인으로 호칭되는 경우에 증발가스 제2 공급라인으로 호칭될 수 있다. Here, the power generation engine fuel supply line L2a may include a valve (not shown) that controls the supply of boil-off gas, and evaporates when the boil-off gas supply line L2 is called the boil-off gas first supply line. It may be referred to as a gas second supply line.
극저온 증발가스 압축기(40a)는, 액화가스 저장탱크(10)로부터 공급되는 증발가스 중 예열기(30)의 상류에서 분기되어 공급되는 증발가스를 가압하여 발전엔진(50a)으로 공급한다. The cryogenic boil-off
극저온 증발가스 압축기(40a)는, 발전엔진 연료 공급라인(L2a) 상에 구비되어 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스를 예열없이 공급받아 압축할 수 있으며, 압축된 증발가스를 발전엔진(50a)으로 공급할 수 있다. The cryogenic boil-off gas compressor (40a) is provided on the power generation engine fuel supply line (L2a) to receive and compress the boil-off gas generated from the liquefied gas storage tank (10) without preheating, and the compressed boil-off gas to the power generation engine (50a) can be supplied.
발전엔진(50a)은, 액화가스 저장탱크(10)로부터 공급되는 증발가스를 연료로 사용한다. 즉, 발전엔진(50a)는, 증발가스를 필요로 하며 이를 원료로 하여 구동될 수 있다. 발전엔진(50a)는, 발전기로 예를들어 DFDE 또는 DFDG일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.The
구체적으로, 발전엔진(50a)는, 극저온 증발가스 압축기(40a)와 발전엔진 연료 공급라인(L2a)을 통해 연결될 수 있으며, 극저온 증발가스 압축기(40a)에서 저압(2 내지 8bar; 바람직하게는 4 내지 6bar)으로 압축된 증발가스를 공급받아 연료로 사용할 수 있다. Specifically, the power generation engine (50a) may be connected through the cryogenic boil-off gas compressor (40a) and the power generation engine fuel supply line (L2a), in the cryogenic boil-off gas compressor (40a) low pressure (2 to 8 bar; preferably 4 To 6bar) compressed boil-off gas may be supplied and used as fuel.
또한, 발전엔진(50a)는, 이종연료가 사용가능한 이종연료엔진일 수 있어, 증발가스뿐만 아니라 오일을 연료로 사용할 수 있으나, 증발가스와 오일이 혼합되어 공급되지 않고 증발가스 또는 오일이 선택적으로 공급될 수 있다. 이는 연소 온도가 상이한 두 물질이 혼합 공급되는 것을 차단하여, 발전엔진(50a)의 효율이 떨어지는 것을 방지하기 위함이다.In addition, the
또한, 발전엔진(50a)는, 보일러로서 청수(Fresh water)를 가열하여 스팀을 생성할 수 있고, 생성된 스팀으로 전력을 발생시키거나 남는 스팀을 별도의 스팀저장매체에 저장할 수 있다. In addition, the
발전엔진(50a)은, 생성된 스팀을 예열기(30), 추가 예열기(31) 또는 강제 기화기(21)에 공급할 수 있으며, 이를 통해 예열기(30, 추가 예열기(31) 또는 강제 기화기(21)가 증발가스를 가열할 수 있도록 한다.The
이때, 발전엔진(50a)은 추진엔진(50)이 고압 수요처로 호칭되는 경우에 저압 수요처로 호칭될 수 있다. At this time, the
제어부는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스 발생량에 따라 표준 고압 증발가스 압축기(40; 상온용 증발가스 압축기)를 제어할 수 있으며, 증발가스 발생량에 따라 표준 고압 증발가스 압축기(40) 중 적어도 하나를 증발가스의 압축을 구현하지 않는 스탠바이 상태로 제어할 수 있다. The control unit may control the standard high-pressure boil-off
구체적으로, 제어부는 증발가스 발생량이 기설정발생량 이하인 경우, 표준 고압 증발가스 압축기(40) 중 어느 하나를 스탠바이 상태로 제어하고, 병렬 연결된 표준 고압 증발가스 압축기(40) 나머지의 부하를 증가시키도록 제어할 수 있다. Specifically, the control unit controls any one of the standard high-pressure boil-off
이때, 기설정발생량은 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점에서 표준 고압 증발가스 압축기(40)로 유입되는 증발가스량이며, 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점은 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 유량 대비 소비전력량의 비율에서 표준 고압 증발가스 압축기(40)로 공급되는 유량이 감소하더라도 소비전력이 줄어들지 않는 지점이다. At this time, the preset generation amount is the amount of boil-off gas introduced into the standard high-pressure boil-off
그리고, 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점에서의 부하량은, 표준 고압 증발가스 압축기(40)가 최대부하를 가지는 유량의 20 내지 40%의 유량일 수 있다. In addition, the load amount at the point of inefficiency of the standard high-pressure boil-off
이와 같이 본 발명의 제7 실시예에서는, 상온용 증발가스 압축기(40)와 극저온용 증발가스 압축기(40a)를 함께 사용할 경우 예열기(30) 없이 사용할 수 있는 극저온 증발가스 압축기(40a)의 특성을 이용하여 예열기(30)의 상류에서 분기되는 증발가스를 극저온 증발가스 압축기(40a)로 공급하도록 설계함으로써, 증발가스를 처리하기 위한 에너지를 최적화할 수 있고 시스템 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있으며 시스템 구축비용이 절감되는 효과가 있다. As described above, in the seventh embodiment of the present invention, when the room temperature boil-off
도 8은 본 발명의 제8 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다. 8 is a conceptual diagram of a ship including a gas treatment system according to an eighth embodiment of the present invention.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제8 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 부스팅 펌프(20), 예열기(30), 표준 고압 증발가스 압축기(40), 추진엔진(50), 제1 내지 제4 블락밸브(81~84) 및 제어부(도시하지 않음)를 포함한다.As shown in Figure 8, the
본 발명의 실시예에서 제1 내지 제4 블락밸브(81~84) 및 제어부를 제외한 구성들은 도 1을 참고로 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면 부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다. In the embodiment of the present invention, components except for the first to
이하에서는 도 8을 참고로 하여 본 발명의 제8 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)을 설명하도록 하며, 제1 내지 제4 블락밸브(81~84) 및 제어부를 중점적으로 설명하도록 한다. Hereinafter, a
제1 내지 제4 블락밸브(81~84)는, 증발가스 공급라인(L2) 상의 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44) 각각의 하류에 구비되며, 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)에서 토출되는 증발가스가 추진엔진(50)으로 공급되는 유량을 제어할 수 있다. The first to
이때, 제1 내지 제4 블락밸브(81~84)는 제1 내지 제4 제어밸브로 호칭될 수 있으며, 각각의 밸브들은, 제어부와 유선 또는 무선으로 연결되어 개도 개방 신호 또는 개도 폐쇄 신호를 전달받아 구동될 수 있다. At this time, the first to
제어부는, 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 구동 시작을 제어하는 제1 제어부와 액화가스 저장탱크(10)의 증발가스 발생량에 따라 표준 고압 증발가스 압축기(40) 중 적어도 하나를 스탠바이 상태로 제어하는 제2 제어부를 포함할 수 있다. The control unit controls at least one of the standard high-pressure boil-off
제1 제어부는, 표준 고압 증발가스 압축기(40; 복수 개의 증발가스 압축기)의 구동 시작을 제어하되, 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 구동 시작 시, 표준 고압 증발가스 압축기(40)를 순차적으로 구동되도록 제어한다. The first control unit controls the start of driving of the standard high-pressure boil-off gas compressor 40 (a plurality of boil-off gas compressors), but when starting the driving of the standard high-pressure boil-off
구체적으로 제1 제어부는, 표준 고압 증발가스 압축기(40) 중 최초 구동되는 증발가스 압축기의 처리 유량이 기설정유량 이상이 되면, 최초 구동되는 증발가스 압축기 다음 순서의 증발가스 압축기를 구동시키도록 제어할 수 있다. Specifically, the first control unit, when the processing flow rate of the first boil-off gas compressor driven among the standard high-pressure boil-off
일례로 최초로 구동되는 증발가스 압축기를 제1 증발가스 압축기(41)라하고, 제1 증발가스 압축기(41) 다음으로 구동되는 증발가스 압축기를 제2 증발가스 압축기(42)라고 할 수 있고, 다음으로 계속 구동되는 증발가스 압축기를 제3 증발가스 압축기(43) 및 제4 증발가스 압축기(44)일 수 있다. For example, the first boil-off gas compressor that is driven first may be referred to as a first boil-off
더욱 구체적으로 제1 제어부는, 제1 증발가스 압축기(41)의 구동 시작 시 제1 내지 제4 제어밸브(81~84)를 모두 폐쇄하고, 제1 증발가스 압축기(81)의 증발가스 처리 유량이 기설정유량이 되면, 제2 증발가스 압축기(42)를 구동 시작하고, 제1 증발가스 압축기(41)의 증발가스 처리 유량이 최대구동유량이 되면, 제1 제어밸브(81)를 개방하도록 제어하여 추진엔진(50)이 요구하는 고압의 증발가스를 추진엔진(50)으로 공급할 수 있다. 물론 이때 제2 내지 제4 제어밸브(82~84)는 폐쇄 상태이므로 제1 증발가스 압축기(41)에서 압축된 증발가스만이 추진엔진(50)으로 공급된다. More specifically, the first control unit closes all of the first to
계속해서 제2 증발가스 압축기(42)의 증발가스 처리 유량이 기설정유량이 되면, 제3 증발가스 압축기(43)를 구동 시작하고 제2 증발가스 압축기(42)의 증발가스 처리 유량이 최대구동유량이 되면 제2 제어밸브(83)를 개방하도록 제어하여, 제1 및 제2 증발가스 압축기(41,42)에서 추진엔진(50)이 요구하는 압력으로 압축된 고압의 증발가스를 추진엔진(50)으로 공급할 수 있다. (제3 및 제4 제어밸브(83,84)는 이때까지도 폐쇄상태이다.)Subsequently, when the boil-off gas processing flow rate of the second boil-off
다음으로 제3 증발가스 압축기(43)의 증발가스 처리 유량이 기설정유량이 되면 제4 증발가스 압축기(44)를 구동 시작하고, 제3 증발가스 압축기(43)의 증발가스 처리 유량이 최대구동유량이 되면 제3 제어밸브(83)를 개방하도록 제어하여, 제1 내지 제3 증발가스 압축기(41~43)에서 추진엔진(50)이 요구하는 압력으로 압축된 고압의 증발가스를 추진엔진(50)으로 공급할 수 있다. Next, when the boil-off gas processing flow rate of the third boil-off
다음으로 제4 증발가스 압축기(44)의 증발가스 처리 유량이 최대구동유량이 되면 제4 제어밸브(84)를 개방하여 제1 내지 제4 증발가스 압축기(41~44)에서 추진엔진(50)이 요구하는 고압의 증발가스를 추진엔진(50)으로 공급할 수 있다. Next, when the boil-off gas processing flow rate of the fourth boil-off
여기서 기설정유량은 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 최대구동유량의 85 내지 95%의 유량일 수 있다.Here, the preset flow rate may be a flow rate of 85 to 95% of the maximum driving flow rate of the standard high-pressure boil-off
이와 같은 제1 제어부의 제어를 통해서 추진엔진(50)으로 공급될 증발가스의 압력이 일정하게 추진엔진(50)이 요구하는 고압으로 공급될 수 있어 추진엔진(50)으로 유연한 연료의 공급이 가능해지고, 그에 따라 가스 처리 시스템(1)의 안정성이 증대되고 추진엔진(50)의 구동 효율이 극대화되는 효과가 있다. Through the control of the first control unit, the pressure of the boil-off gas to be supplied to the
제2 제어부는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스 발생량에 따라 표준 고압 증발가스 압축기(40; 상온용 증발가스 압축기)를 제어할 수 있으며, 증발가스 발생량에 따라 표준 고압 증발가스 압축기(40) 중 적어도 하나를 증발가스의 압축을 구현하지 않는 스탠바이 상태로 제어할 수 있다. The second control unit may control a standard high-pressure boil-off
구체적으로, 제2 제어부는 증발가스 발생량이 기설정발생량 이하인 경우, 표준 고압 증발가스 압축기(40) 중 어느 하나를 스탠바이 상태로 제어하고, 병렬 연결된 표준 고압 증발가스 압축기(40) 나머지의 부하를 증가시키도록 제어할 수 있다. Specifically, the second control unit controls any one of the standard high-pressure boil-off
이때, 기설정발생량은 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점에서 표준 고압 증발가스 압축기(40)로 유입되는 증발가스량이며, 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점은 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 유량 대비 소비전력량의 비율에서 표준 고압 증발가스 압축기(40)로 공급되는 유량이 감소하더라도 소비전력이 줄어들지 않는 지점이다. At this time, the preset generation amount is the amount of boil-off gas introduced into the standard high-pressure boil-off
그리고, 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점에서의 부하량은, 표준 고압 증발가스 압축기(40)가 최대부하를 가지는 유량의 20 내지 40%의 유량일 수 있다. In addition, the load amount at the point of inefficiency of the standard high-pressure boil-off
도 9는 본 발명의 제9 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다. 9 is a conceptual diagram of a ship including a gas treatment system according to a ninth embodiment of the present invention.
도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제9 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 부스팅 펌프(20), 예열기(30), 표준 고압 증발가스 압축기(40), 추진엔진(50), 발전엔진(50a) 및 제어부(도시하지 않음)를 포함한다.As shown in Fig. 9, the
본 발명의 실시예에서 제어부를 제외한 구성들은 도 7을 참고로 기술한 본 발명의 제7 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면 부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다. In the embodiment of the present invention, components other than the control unit use the same reference numerals for convenience as the components in the
이하에서는 도 9을 참고로 하여 본 발명의 제9 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)을 설명하도록 하며, 제어부를 중점적으로 설명하도록 한다. Hereinafter, a
이하 제어부를 설명하기 전에 본 발명의 실시예에서 추가 구비되는 제3 바이패스 라인(BL3)을 설명하도록 한다.Hereinafter, before describing the control unit, a third bypass line BL3 additionally provided in an embodiment of the present invention will be described.
제3 바이패스 라인(BL3)은, 증발가스 공급라인(L2) 상에 각각 구비되는 표준 고압 증발가스 압축기(40) 각각의 중간단(제2 단 내지 제3 단 사이)에서 분기되어 발전엔진(50a)과 연결될 수 있다. The third bypass line BL3 is branched at the intermediate stage (between the second stage and the third stage) of each of the standard high-pressure boil-off
제3 바이패스 라인(BL3)은, 표준 고압 증발가스 압축기(40) 각각의 제2 단 내지 제3 단에서 압축된 저압의 증발가스를 발전엔진(50a)으로 공급할 수 있으며, 각 라인 상에는 증발가스의 공급을 제어하는 밸브(도시하지 않음)를 구비할 수 있다. 여기서, 증발가스 공급라인(L2)이 고압 증발가스 공급라인으로 호칭되는 경우에 제3 바이패스 라인(BL3)은, 저압 증발가스 공급라인으로 호칭될 수 있다. The third bypass line BL3 may supply low-pressure boil-off gas compressed in the second to third stages of each of the standard high-pressure boil-off
제어부는, 선박(100)의 항해 여부에 따라 표준 고압 증발가스 압축기(40)를 제어한다. The control unit controls the standard high-pressure boil-off
구체적으로 제어부는, 선박(100)이 밸러스트 항해인 경우, 표준 고압 증발가스 압축기(40) 중 적어도 하나를 발전엔진(50a)으로만 공급하도록 제어하고, 표준 고압 증발가스 압축기(40) 중 나머지 증발가스 압축기를 발전엔진(50a) 및 추진엔진(50) 모두에 공급하도록 제어할 수 있다.Specifically, the control unit controls to supply at least one of the standard high-pressure boil-off
이때, 제어부는, 표준 고압 증발가스 압축기(40) 중 나머지 증발가스 압축기에서 압축하는 증발가스 중 발전엔진(50a)으로 공급되는 증발가스의 양이 추진엔진(50)으로 공급되는 증발가스의 양보다 적도록 제어될 수 있다. At this time, the control unit, the amount of the boil-off gas supplied to the power generation engine (50a) among the boil-off gas compressed by the remaining boil-off gas compressors of the standard high-pressure boil-off gas compressor (40) is less than the amount of boil-off gas supplied to the propulsion engine (50). It can be controlled to be less.
일례로 제어부는, 제1 및 제2 증발가스 압축기(41,42)에서 압축된 증발가스를 발전엔진(50a)으로만 공급되도록 제어하고 제3 및 제4 증발가스 압축기(43,44)에서 압축된 증발가스를 추진엔진(50) 및 발전엔진(50a) 모두에 공급하도록 제어할 수 있다. For example, the control unit controls the boil-off gas compressed by the first and second boil-off
이때, 제어부는 제1 및 제2 증발가스 압축기(41,42)의 증발가스 공급유량으로 200의 수치를 발전엔진(50a)으로 공급하되 추진엔진(50)으로는 증발가스를 전혀 공급하지 않도록 제어하고, 제3 및 제4 증발가스 압축기(43,44)의 증발가스 공급유량으로 200의 수치를 발전엔진(50a)으로 공급하고 700의 수치를 추진엔진(50)으로 공급하도록 제어할 수 있다. At this time, the control unit supplies a value of 200 as the boil-off gas supply flow rate of the first and second boil-off gas compressors (41, 42) to the power generation engine (50a), but controls not to supply boil-off gas to the propulsion engine (50) at all. And, as the boil-off gas supply flow rates of the third and fourth boil-off
이와 같이 본 발명의 제9 실시예에서는, 증발가스의 발생량이 적은 밸러스트 항해 시에 증발가스를 매우 효율적으로 처리할 수 있어 증발가스의 소비가 최적화되어 환경오염을 방지하고 시스템 구동 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다. As described above, in the ninth embodiment of the present invention, it is possible to very efficiently process the boil-off gas during the ballast voyage with a small amount of boil-off gas, so that the consumption of the boil-off gas is optimized to prevent environmental pollution and increase the system driving efficiency. There is an effect.
도 10은 본 발명의 제10 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다.10 is a conceptual diagram of a ship including a gas treatment system according to a tenth embodiment of the present invention.
도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제10 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 부스팅 펌프(20), 예열기(30), 표준 고압 증발가스 압축기(40), 추진엔진(50) 및 제어부(도시하지 않음)를 포함한다.As shown in Fig. 10, the
본 발명의 실시예에서 제어부를 제외한 구성들은 도 1을 참고로 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면 부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다. In the embodiment of the present invention, components other than the control unit use the same reference numerals for convenience as the components in the
이하에서는 도 10을 참고로 하여 본 발명의 제10 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)을 설명하도록 하며, 제어부를 중점적으로 설명하도록 한다. Hereinafter, a
본 발명의 실시예에서는 로드 센서(L; 로드 측정센서)를 더 포함할 수 있다. In an embodiment of the present invention, a load sensor (L; load measurement sensor) may be further included.
로드 센서(L)는, 추진엔진(50)의 내부 또는 외부에 구비될 수 있으며, 추진엔진(50)의 로드 또는 부하를 측정하여 제어부로 송신할 수 있다. 이때, 물론 로드 센서(L)는 제어부와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다.The load sensor (L) may be provided inside or outside the
제어부는, 추진엔진(50)의 로드에 따라 표준 고압 증발가스 압축기(40)를 제어하되, 추진엔진(50)의 로드에 따라 표준 고압 증발가스 압축기(40) 중 적어도 하나를 증발가스의 압축을 구현하지 않는 스탠바이 상태로 제어한다. The control unit controls the standard high-pressure boil-off
구체적으로, 제어부는 로드 센서(L)로부터 측정되는 추진엔진(50)의 로드량을 전달받아 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 구동을 제어하되, 로드 센서(L)로부터 전달받은 로드량이 기설정로드량 이하인 경우 표준 고압 증발가스 압축기(40) 중 어느 하나를 스탠바이 상태로 제어하고, 병렬 연결된 표준 고압 증발가스 압축기(40) 나머지의 부하를 증가시키도록 제어할 수 있다. Specifically, the control unit receives the load amount of the
이때, 기설정발생량은 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점에서 표준 고압 증발가스 압축기(40)로 유입되는 증발가스량이며, 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점은 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 유량 대비 소비전력량의 비율에서 표준 고압 증발가스 압축기(40)로 공급되는 유량이 감소하더라도 소비전력이 줄어들지 않는 지점이다. At this time, the preset generation amount is the amount of boil-off gas introduced into the standard high-pressure boil-off
그리고, 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점에서의 부하량은, 표준 고압 증발가스 압축기(40)가 최대부하를 가지는 유량의 20 내지 40%의 유량일 수 있다. In addition, the load amount at the point of inefficiency of the standard high-pressure boil-off
이와 같이 본 발명의 제10 실시예에서는, 추진엔진(50)의 로드에 따라 표준 고압 증발가스 압축기(40)를 차별구동할 수 있어, 증발가스를 매우 효율적으로 처리할 수 있고, 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 부하를 최적화할 수 있으므로 증발가스의 소비가 최적화되어 환경오염을 방지하고 시스템 구동 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다. As described above, in the tenth embodiment of the present invention, the standard high-pressure boil-off
도 11은 본 발명의 제11 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다. 11 is a conceptual diagram of a ship including a gas treatment system according to an eleventh embodiment of the present invention.
도 11에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제11 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 부스팅 펌프(20), 예열기(30), 표준 고압 증발가스 압축기(40), 추진엔진(50), 발전엔진(50a), 가스 연소 장치(50b), 재액화 장치(90), 감압밸브(91), 제1 및 제2 오일 분리기(92,93) 및 제어부(도시하지 않음)를 포함한다.As shown in FIG. 11, the
본 발명의 실시예에서 가스 연소 장치(50b), 재액화 장치(90), 감압밸브(91), 제1 및 제2 오일 분리기(92,93) 및 제어부를 제외한 구성들은 도 7을 참고로 기술한 본 발명의 제7 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면 부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다. Components except for the
이하에서는 도 11을 참고로 하여 본 발명의 제11 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)을 설명하도록 하며, 가스 연소 장치(50b), 재액화 장치(90), 감압밸브(91), 제1 및 제2 오일 분리기(92,93) 및 제어부를 중점적으로 설명하도록 한다. Hereinafter, a
또한, 표준 고압 증발가스 압축기(40)는 본 실시예에서 급유 방식의 윤활을 구현하여 윤활유를 사용하는 압축기일 수 있으며, 윤활유를 증발가스에 혼합시켜 압축시킨 후 추진엔진(50) 또는 발전엔진(50a) 및 가스연소장치(50b)로 공급할 수 있다. (물론 발전엔진(50a) 및 가스연소장치(50b)로 공급할 수 있다는 의미는 감압밸브(91)로 공급되는 것을 포함한다.)In addition, the standard high pressure boil-off
이하 제어부를 설명하기 전에 본 발명의 실시예에서 추가 구비되는 발전엔진 연료공급라인(L5a) 및 가스연소장치 연료공급라인(L5b)을 설명하도록 한다. 여기서 재액화 라인(L5)은 제5 실시예에서와 달리 발전엔진 연료공급라인(L5a) 및 가스연소장치 연료공급라인(L5b)이 분기되고, 재액화 라인(L5) 상에는 증발가스 열교환기(70)가 아닌 재액화 장치(90), 감압밸브(91), 제1 및 제2 오일 분리기(92,93)가 구비될 수 있다. Hereinafter, before describing the control unit, a power generation engine fuel supply line L5a and a gas combustion device fuel supply line L5b additionally provided in an embodiment of the present invention will be described. Unlike in the fifth embodiment, in the reliquefaction line L5, the power generation engine fuel supply line L5a and the gas combustion device fuel supply line L5b are branched, and the boil-off
발전엔진 연료공급라인(L5a)은, 재액화 라인(L5) 상에 재액화 장치(90) 상류에서 분기되어 발전엔진(50a)과 연결될 수 있으며, 가스연소장치 연료공급라인(L5b)은, 재액화 라인(L5) 상에 재액화 장치(90) 상류에서 분기되어 가스연소장치(50b)와 연결될 수 있다. The power generation engine fuel supply line L5a may be branched upstream of the
이때, 발전엔진 연료공급라인(L5a) 및 가스연소장치 연료공급라인(L5b) 각 라인 상에는 증발가스의 공급을 제어하는 밸브(도시하지 않음)를 구비할 수 있으며, 여기서, 증발가스 공급라인(L2)이 고압 증발가스 공급라인으로 호칭되는 경우에 재액화 라인(L5), 발전엔진 연료공급라인(L5a) 및 가스연소장치 연료공급라인(L5b)은, 저압 증발가스 공급라인으로 통칭될 수 있고, 발전엔진 연료공급라인(L5a)은 제1 저압 증발가스 공급라인으로 호칭되고 가스연소장치 연료공급라인(L5b)은 제2 저압 증발가스 공급라인으로 호칭될 수 있다.At this time, a valve (not shown) for controlling the supply of boil-off gas may be provided on each line of the power generation engine fuel supply line L5a and the gas combustion device fuel supply line L5b, wherein the boil-off gas supply line L2 ) Is referred to as a high-pressure boil-off gas supply line, the reliquefaction line (L5), the power generation engine fuel supply line (L5a), and the gas combustion device fuel supply line (L5b) may be collectively referred to as a low-pressure boil-off gas supply line, The power generation engine fuel supply line L5a may be referred to as a first low-pressure boil-off gas supply line, and the gas combustion device fuel supply line L5b may be referred to as a second low-pressure boil-off gas supply line.
가스연소장치(50b; Gas Combustion Unit)는, 가스연소장치 연료공급라인(L5b)과 연결되어 감압밸브(91)에 의해 감압된 증발가스를 공급받아 연소하며, 연소된 증발가스를 외부로 배출할 수 있다. The gas combustion device (50b; Gas Combustion Unit) is connected to the gas combustion device fuel supply line (L5b) to receive and burn the boil-off gas depressurized by the pressure reducing valve (91), and to discharge the burned boil-off gas to the outside. I can.
가스연소장치(50b)는, 발전엔진(50a)과 같이 저압의 증발가스를 공급받아 연소하며, 윤활유와 혼합된 증발가스를 공급받아 연소가 가능할 수 있다. The
여기서 가스연소장치(50b)는, 추진엔진(50)이 고압 수요처로 호칭되는 경우에 발전엔진(50a)과 같이 저압 수요처로 호칭될 수 있고, 상세하게는 발전엔진(50a)과 함께 제1 저압 수요처로 세분화되어 호칭될 수 있다. Here, the
재액화 장치(90)는 재액화 라인(L5) 상에 구비되어 감압밸브(91)에 의해 감압된 증발가스를 공급받아 재액화하며, 재액화된 증발가스를 액화가스 저장탱크(10)로 공급할 수 있다. The
재액화 장치(90)는, 별도의 냉매 사이클을 가질 수 있으며 일례로 질소를 사용하는 냉매 사이클을 가질 수 있다. The
이러한 재액화 장치(90)는 발전엔진(50a) 및 가스연소장치(50b)와 달리 윤활유가 혼합된 증발가스를 사용할 수 없으므로 후술할 제1 및 제2 오일 분리기(92,93)에 의해 윤활유가 분리된 증발가스를 공급받을 수 있다. Unlike the
재액화 장치(90)는 하류에 기액분리기(도시하지 않음)를 추가 구비하여 미쳐 재액화되지 못한 증발가스를 타 증발가스 소비처(일례로 가스연소장치(50b) 등)로 공급하도록 할 수 있다. 이를 통해서 액화가스 저장탱크(10)의 내압이 급격히 상승하는 것을 방지할 수 있다. The
여기서 재액화장치(90)는, 추진엔진(50)이 고압 수요처로 호칭되는 경우에 발전엔진(50a) 및 가스연소장치(50b)와 같이 저압 수요처로 호칭될 수 있고, 상세하게는 발전엔진(50a)과 가스연소장치(50b)가 제1 저압 수요처로 호칭되는 경우에 제2 저압 수요처로 세분화되어 호칭될 수 있다. Here, the
감압밸브(91)는, 재액화 라인(L5) 상의 발전엔진 연료공급라인(L5a) 및 가스연소장치 연료공급라인(L5b)이 분기되는 지점의 상류에 구비되며, 표준 고압 증발가스 압축기(40)에서 공급되는 증발가스 중 적어도 일부를 발전엔진(50a), 가스 연소 장치(50b)가 요구하는 압력으로 감압할 수 있다. 여기서 감압밸브(91)는 감압장치로 호칭될 수 있다. The
감압밸브(91)는, 일례로 표준 고압 증발가스 압축기(40)에서 200 내지 400 바아(bar)로 압축된 증발가스를 공급받아 The
제1 및 제2 오일 분리기(92,93)는, 재액화 라인(L5) 상의 감압밸브(91) 하류에 구비되되, 감압밸브(91)에 의해 감압된 증발가스에 혼합된 윤활유(lube oil)를 분리할 수 있고, 윤활유가 분리된 증발가스를 재액화 장치(90)에 공급할 수 있다. The first and
즉, 제1 및 제2 오일 분리기(92,93)는, 감압밸브(91)에 의해 감압된 증발가스를 공급받아 윤활유를 분리하므로, 감압밸브(91)에 의해 감압되기 전의 증발가스보다 더 낮은 온도의 증발가스를 공급받아 윤활유를 제거할 수 있어 윤활유가 다량 응고되므로, 감압밸브(91) 전의 감압되기 전의 증발가스에서 윤활유를 제거하는 것보다 윤활유의 제거 효율이 증대되는 효과가 있다.That is, the first and
구체적으로 제1 오일 분리기(92)는, 재액화 라인(L5) 상의 발전엔진 연료공급라인(L5a) 및 가스연소장치 연료공급라인(L5b)이 분기되는 지점의 상류와 감압밸브(91) 사이에 구비될 수 있으며, 감압밸브(91)에서 감압된 증발가스를 1차 윤활유 제거를 수행할 수 있다. Specifically, the
제1 오일 분리기(92)는 윤활유가 분리된 증발가스를 발전엔진 연료공급라인(L5a)을 통해 발전엔진(50a)으로, 그리고 가스연소장치 연료공급라인(L5b)을 통해 가스연소장치(50b)로 공급할 수 있다. The
제2 오일 분리기(93)는, 재액화 라인(L5) 상의 발전엔진 연료공급라인(L5a) 및 가스연소장치 연료공급라인(L5b)이 분기되는 지점의 하류와 재액화 장치(90) 사이에 구비될 수 있으며, 제1 오일 분리기(92)에서 1차 윤활유 제거된 증발가스를 2차 윤활유 제거를 수행할 수 있다. The
제2 오일 분리기(93)는 윤활유가 최종 제거된 증발가스를 재액화 장치(90)로 안전하게 공급할 수 있어 재액화 장치(90)의 구동 효율을 극대화시키고 안전성을 최대화할 수 있는 효과가 있다. The
즉, 제2 오일 분리기(93)는, 제1 오일 분리기(92)에 보완적으로 구비됨으로써, 제1 오일 분리기(92)에 증발가스의 과도한 유량이 공급되는 것으로 인해 미쳐 분리되지 못하는 윤활유를 완전 제거할 수 있으므로, 윤활유의 완벽한 제거로 인해 재액화 장치(90)의 구동 신뢰성이 향상되고 구동 효율이 증대될 수 있다.That is, the
또한, 본 발명의 실시예와 달리 제1 오일 분리기(92)는 제거되고 제2 오일 분리기(93)만 구비될 수도 있다. 이 경우 제2 오일 분리기(93)는, 윤활유가 섞인 증발가스를 사용해도 가능한 발전엔진(50a) 및 가스연소장치(50b)로 공급될 증발가스까지 윤활유 제거를 수행하지 않아도 되므로, 윤활유를 분리해야할 증발가스의 유량이 줄어들어 사이즈가 작아질 수 있어 구축 비용이 절감되고 시스템 최적화가 가능해지는 효과가 있다. Also, unlike the embodiment of the present invention, the
제어부는 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스 발생량에 따라 표준 고압 증발가스 압축기(40; 상온용 증발가스 압축기)를 제어할 수 있으며, 증발가스 발생량에 따라 표준 고압 증발가스 압축기(40) 중 적어도 하나를 증발가스의 압축을 구현하지 않는 스탠바이 상태로 제어할 수 있다. The control unit can control the standard high-pressure boil-off
구체적으로, 제어부는 증발가스 발생량이 기설정발생량 이하인 경우, 표준 고압 증발가스 압축기(40) 중 어느 하나를 스탠바이 상태로 제어하고, 병렬 연결된 표준 고압 증발가스 압축기(40) 나머지의 부하를 증가시키도록 제어할 수 있다. Specifically, the control unit controls any one of the standard high-pressure boil-off
이때, 기설정발생량은 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점에서 표준 고압 증발가스 압축기(40)로 유입되는 증발가스량이며, 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점은 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 유량 대비 소비전력량의 비율에서 표준 고압 증발가스 압축기(40)로 공급되는 유량이 감소하더라도 소비전력이 줄어들지 않는 지점이다. At this time, the preset generation amount is the amount of boil-off gas introduced into the standard high-pressure boil-off
그리고, 표준 고압 증발가스 압축기(40)의 비효율지점에서의 부하량은, 표준 고압 증발가스 압축기(40)가 최대부하를 가지는 유량의 20 내지 40%의 유량일 수 있다. In addition, the load amount at the point of inefficiency of the standard high-pressure boil-off
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, this is for explaining the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and within the technical scope of the present invention, by those of ordinary skill in the art. It would be clear that the transformation or improvement is possible.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다. All simple modifications to changes of the present invention belong to the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be made clear by the appended claims.
1: 가스 처리 시스템 100: 선박
10: 액화가스 저장탱크 20: 부스팅 펌프
21: 강제 기화기 22: 고압 펌프
23: 기화기 30: 예열기
31: 보조 예열기 40: 표준 고압 증발가스 압축기
41: 제1 증발가스 압축기 42: 제2 증발가스 압축기
43: 제3 증발가스 압축기 44: 제4 증발가스 압축기
45: 제5 증발가스 압축기 40a: 극저온 증발가스 압축기
50: 추진엔진 50a: 발전엔진
50b: 가스연소장치(GCU) 51: 버퍼탱크
60: 오일 저장탱크 61: 오일 펌프
70: 증발가스 열교환기 81: 제1 블락 밸브
82: 제2 블락 밸브 83: 제3 블락 밸브
84: 제4 블락 밸브 90: 재액화 장치
91: 감압밸브 92: 제1 오일 분리기
93: 제2 오일 분리기
L1: 강제기화가스 공급라인 L2: 증발가스 공급라인
L2a: 발전엔진 연료공급라인 L3: 오일 공급라인
L4: 액화가스 공급라인 L5: 재액화 라인
L5a: 발전엔진 연료공급라인 L5b:가스연소장치 연료공급라인
BL1: 제1 바이패스라인 BL2: 제2 바이패스라인
BL3: 제3 바이패스 라인 B1: 제1 조절밸브
B2: 제2 조절밸브 P: 압력센서
F: 유량센서 L: 로드센서1: gas treatment system 100: ship
10: liquefied gas storage tank 20: boosting pump
21: forced carburetor 22: high pressure pump
23: carburetor 30: preheater
31: auxiliary preheater 40: standard high pressure boil-off gas compressor
41: first boil-off gas compressor 42: second boil-off gas compressor
43: third boil-off gas compressor 44: fourth boil-off gas compressor
45: fifth boil-off
50:
50b: gas combustion system (GCU) 51: buffer tank
60: oil storage tank 61: oil pump
70: boil-off gas heat exchanger 81: first block valve
82: second block valve 83: third block valve
84: fourth block valve 90: reliquefaction device
91: pressure reducing valve 92: first oil separator
93: second oil separator
L1: Forced vaporization gas supply line L2: Boil-off gas supply line
L2a: Power generation engine fuel supply line L3: Oil supply line
L4: Liquefied gas supply line L5: Reliquefaction line
L5a: Power generation engine fuel supply line L5b: Gas combustion system fuel supply line
BL1: first bypass line BL2: second bypass line
BL3: 3rd bypass line B1: 1st regulating valve
B2: second control valve P: pressure sensor
F: flow sensor L: load sensor
Claims (9)
상기 증발가스 압축기 하류에 구비되는 버퍼 탱크;
상기 버퍼 탱크의 상류에서 하류로 바이패스하는 바이패스 라인; 및
상기 액화가스 저장탱크에서 발생되는 증발가스 발생량에 따라 상기 증발가스 압축기 중 일부를 스탠바이 상태로 제어하되, 상기 액화가스 저장탱크에서 발생되는 증발가스 발생량에 따라 상기 증발가스 압축기 하류의 증발가스 유동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 버퍼 탱크는,
상기 복수 개의 증발가스 압축기에서 서로 다른 압력으로 토출되는 증발가스들이 상기 수요처가 요구하는 기설정 압력을 가지도록 임시 저장한 후, 상기 수요처로 공급하며,
상기 제어부는,
상기 액화가스 저장탱크에서 발생되는 증발가스 발생량이 기설정 발생량 이상인 경우, 상기 증발가스 압축기에서 토출되는 증발가스가 상기 바이패스 라인으로 유동하도록 제어하고,
상기 액화가스 저장탱크에서 발생되는 증발가스 발생량이 기설정 발생량 미만인 경우, 상기 증발가스 압축기에서 토출되는 증발가스가 상기 버퍼 탱크로 유동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.A boil-off gas compressor that supplies the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank to a customer, and is provided in plurality and is built in parallel with each other;
A buffer tank provided downstream of the boil-off gas compressor;
A bypass line bypassing from an upstream to a downstream side of the buffer tank; And
Controls some of the boil-off gas compressors in a standby state according to the amount of boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank, and controls the flow of boil-off gas downstream of the boil-off gas compressor according to the amount of boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank It includes a control unit,
The buffer tank,
The boil-off gases discharged at different pressures from the plurality of boil-off gas compressors are temporarily stored to have a preset pressure required by the customer, and then supplied to the customer,
The control unit,
When the amount of boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank is greater than or equal to a preset amount, the boil-off gas discharged from the boil-off gas compressor is controlled to flow to the bypass line,
When the amount of boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank is less than a preset amount, the boil-off gas discharged from the boil-off gas compressor is controlled to flow to the buffer tank.
상기 증발가스 압축기의 비효율지점에서 상기 증발가스 압축기로 유입되는 증발가스량이며,
상기 증발가스 압축기의 비효율지점은,
상기 증발가스 압축기의 유량 대비 소비전력량의 비율에서, 상기 증발가스 압축기로 공급되는 유량이 감소하더라도 소비전력이 줄어들지 않는 지점인 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 1, wherein the preset generation amount is
It is the amount of boil-off gas flowing into the boil-off gas compressor at an inefficiency point of the boil-off gas compressor,
The inefficiency point of the boil-off gas compressor is,
A gas processing system, characterized in that in the ratio of the amount of power consumption to the flow rate of the boil-off gas compressor, the power consumption does not decrease even if the flow rate supplied to the boil-off gas compressor decreases.
상기 증발가스 압축기가 최대부하를 가지는 유량의 20 내지 40%의 유량인 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 3, wherein the load at the point of inefficiency of the boil-off gas compressor is
Gas processing system, characterized in that the flow rate of 20 to 40% of the flow rate of the boil-off gas compressor having a maximum load.
4단 또는 5단의 피스톤이 직렬연결되는 구성 압축기가 구비되되, 상기 구성 압축기가 제1 내지 제4 증발가스 압축기 4 개로 마련되어 서로 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 1, wherein the boil-off gas compressor,
A gas processing system comprising: a compressor having four or five pistons connected in series, wherein the compressors are provided with four first to fourth boil-off gas compressors and are connected in parallel with each other.
상기 액화가스 저장탱크와 상기 수요처를 연결하며, 상기 제1 내지 제4 증발가스 압축기를 구비하는 증발가스 제1 내지 제4 공급라인을 더 포함하고,
상기 제1 내지 제4 공급라인 상의 상기 제1 내지 제4 증발가스 압축기의 상류 및 하류는 공통으로 형성되는 상류 공통라인 및 하류 공통라인으로 마련되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 5,
Further comprising boil-off gas first to fourth supply lines connecting the liquefied gas storage tank and the customer, and having the first to fourth boil-off gas compressors,
Gas processing system, characterized in that the upstream and downstream of the first to fourth boil-off gas compressors on the first to fourth supply lines are provided with an upstream common line and a downstream common line that are formed in common.
상기 하류 공통라인 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템. The method of claim 6, wherein the buffer tank,
Gas processing system, characterized in that provided on the downstream common line.
표준 고압 압축기(Standard High Pressure Compressor)인 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 1, wherein the boil-off gas compressor,
Gas treatment system, characterized in that the standard high pressure compressor (Standard High Pressure Compressor).
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