KR102581641B1 - Fuel Supply System And Method For Ship - Google Patents
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Abstract
선박의 연료공급시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 선박의 연료공급시스템은, 선박에 마련되는 복수의 엔진; 상기 엔진의 연료로 공급될 액화가스가 저장된 제1 탱크 및 제2 탱크; 상기 제1 탱크로부터 상기 액화가스를 강제 기화시켜 엔진으로 공급하는 제1 연료공급부; 상기 제2 탱크로부터 상기 액화가스를 강제 기화시켜 엔진으로 공급하는 제2 연료공급부; 및 상기 제1 및 제2 연료공급부로부터 강제 기화된 가스를 상기 엔진으로 공급하는 리던던시 매니폴드:를 포함하되, 상기 제1 연료공급부 및 제2 연료공급부는 각각 별도의 트레인(train)으로 설치되고, 상기 리던던시 매니폴드는 상기 엔진에 근접 배치되는 것을 특징으로 한다. A ship fuel supply system and method are disclosed. The fuel supply system for a ship of the present invention includes a plurality of engines provided on a ship; a first tank and a second tank storing liquefied gas to be supplied as fuel for the engine; A first fuel supply unit that forcibly vaporizes the liquefied gas from the first tank and supplies it to the engine; a second fuel supply unit that forcibly vaporizes the liquefied gas from the second tank and supplies it to the engine; and a redundancy manifold that supplies gas forcedly vaporized from the first and second fuel supply units to the engine, wherein the first fuel supply unit and the second fuel supply unit are each installed as separate trains, The redundancy manifold is disposed close to the engine.
Description
본 발명은 선박의 연료공급시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스 연료 공급 시스템만으로 선급에서 요구하는 리던던시(redundancy)를 충족하면서 선박 엔진으로 연료를 공급할 수 있는 선박의 연료공급시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a fuel supply system and method for ships, and more specifically, to a fuel supply system and method for ships that can supply fuel to ship engines while meeting the redundancy required by the classification society with only a gas fuel supply system. It's about.
종래 컨테이너 운반선과 같은 상선, 또는 여객선(또는 부유식 구조물)에는 중유(HFO) 또는 마린디젤오일(MDO), 마린가스오일(MGO)과 같은 연료유(fuel oil)를 연료로 사용하는 추진 엔진이 주로 사용되었으나, 유가 상승, 배기 배출기준 강화 등의 영향으로 연료유보다 값이 싸면서도 청정한 에너지원인 연료가스(fuel gas), 예를 들어 LNG(또는 LPG, DME)를 연료로 사용하는 추진 엔진을 장착한 선박이 증가하는 추세이다. 또한, LNG는 여름철의 가격이 겨울철에 비해 50% 정도로 저렴하므로, 값이 싼 여름철에 LNG를 사서 저장할 수도 있어, 가격적인 면에서 매우 유리한 에너지원이 된다.Conventionally, merchant ships such as container carriers or passenger ships (or floating structures) have propulsion engines that use fuel oil such as heavy fuel oil (HFO), marine diesel oil (MDO), or marine gas oil (MGO) as fuel. It was mainly used, but due to the influence of rising oil prices and strengthening exhaust emission standards, propulsion engines using fuel gas, such as LNG (or LPG, DME), which is a cheaper and cleaner energy source than fuel oil, were used as fuel. The number of ships equipped with it is increasing. In addition, the price of LNG in the summer is about 50% cheaper than in the winter, so LNG can be purchased and stored in the summer when it is cheap, making it a very advantageous energy source in terms of price.
LNG(또는 LPG, DME)를 연료로 사용하여 추진 또는 발전 동력을 얻을 수 있는 선박용 엔진으로는 ME-GI 엔진 또는 DFDE(Dual Fuel Diesel Electric) 엔진이 있다. ME-GI 엔진 또는 DFDE(Dual Fuel Diesel Electric) 엔진은 LNG(또는 LPG, DME)를 압축한 후, 분사하여 연소시키는 것으로서 가스분사엔진으로 불린다. 특히, ME-GI 엔진은 LNG(또는 LPG, DME)를 고압(150 ~ 400 bar)으로 압축한 후, 분사하여 연소시키는 것으로서 고압가스 분사엔진으로 불린다.Marine engines that can obtain propulsion or power generation power using LNG (or LPG, DME) as fuel include ME-GI engines or DFDE (Dual Fuel Diesel Electric) engines. The ME-GI engine or DFDE (Dual Fuel Diesel Electric) engine compresses LNG (or LPG, DME) and then injects it for combustion, so it is called a gas injection engine. In particular, the ME-GI engine is called a high-pressure gas injection engine because it compresses LNG (or LPG, DME) to high pressure (150 to 400 bar) and then injects it for combustion.
이러한 가스분사엔진은 연료유(예를 들어, HFO, MDO, MGO 등)와 연료가스(예를 들어, LNG, LPG, DME의 형태로 저장) 모두를 연료로 사용하면서, 저출력(예를 들어, 최대출력의 30% 이하)에서는 연료유를 엔진으로 공급하여 출력을 얻고, 최대출력의 30% 이상일 때는 연료유와 연료가스를 함께 사용하면서 출력을 얻는 구조로 작동된다. 이러한 가스분사엔진의 운전방식은 등록특허 제0396471호에 개시되어 있다.These gas injection engines use both fuel oil (e.g., HFO, MDO, MGO, etc.) and fuel gas (e.g., stored in the form of LNG, LPG, DME) as fuel, and produce low output (e.g., At 30% or less of maximum output), power is obtained by supplying fuel oil to the engine, and at 30% or more of maximum output, power is obtained by using fuel oil and fuel gas together. The operating method of this gas injection engine is disclosed in Registration Patent No. 0396471.
선박의 추진엔진 또는 발전엔진으로 자연기화 또는 강제 기화된 가스와 연료유를 연료로 사용할 수 있는 이중연료 엔진이 마련되는 때에는, 가스 연료 공급 시스템과 오일 공급 시스템의 두 가지 연료 공급 시스템이 선급에서 요구하는 리던던시(redundancy)를 충족하기 위해 이원 설계된다. When a dual-fuel engine capable of using natural or forced gas and fuel oil as fuel in a ship's propulsion or power generation engine is provided, two fuel supply systems, a gas fuel supply system and an oil supply system, are required by the classification society. It is dually designed to satisfy redundancy.
그런데, 최근 전세계적으로 온실가스 감축 의무가 강화되고 있는데, 선박에 대해서도 IMO(International Maritime Organization, 국제해사기구)에서 온실가스에 대해 08년과 대비하여 2050년 50% 저감, 2100년 100% 저감(GHG Zero Emission)을 목표로 제시하여, 그에 따라 각 국가 및 지역의 규제가 강화될 것으로 예상된다.However, greenhouse gas reduction obligations have recently been strengthened worldwide, and for ships, the IMO (International Maritime Organization) has set a 50% reduction in greenhouse gases in 2050 and a 100% reduction in 2100 compared to 2008 ( GHG Zero Emission (GHG Zero Emission) is proposed as the goal, and regulations in each country and region are expected to be strengthened accordingly.
IMO가 신조 선박에 적용하는 강제성 있는 이산화탄소 저감 규정인 EEDI(Energy Efficiency Design Index, 에너지효율설계지수)에 따르면, 초기 EEDI 발표에서는 2013 내지 2015년의 이산화탄소 배출량을 기준으로 2015년 이산화탄소 배출량을 10% 저감하는 EEDI Phase 1이 적용되고, 5년 마다 1 단계씩 강화·적용하여 2025년 Phase 3를 적용하도록 예정되어 있었으나, LPG 운반선에 대해서는 EEDI Phase 2 적용 후 2년만인 2022년부터 EEDI Phase 3를 조기 적용하도록 하고 있다. 이와 같이 이산화탄소 배출에 대한 규제가 급격히 강화되고 있다.According to EEDI (Energy Efficiency Design Index), a mandatory carbon dioxide reduction regulation applied by IMO to new ships, the initial EEDI announcement called for a 10% reduction in carbon dioxide emissions in 2015 based on carbon dioxide emissions from 2013 to 2015. EEDI Phase 1 was applied, and it was planned to apply Phase 3 in 2025 by strengthening and applying one step every five years. However, for LPG carriers, EEDI Phase 3 will be applied early from 2022, two years after applying EEDI Phase 2. It is being done. Likewise, regulations on carbon dioxide emissions are being rapidly strengthened.
이와 같이 온실가스 배출 규제 강화에 따라 향후 선박에서의 벙커C유 등의 중유(Heavy Fuel Oil) 사용은 점차 줄어들 것으로 예상되는데, 리던던시 충족만을 위해 향후 사용하지 않을 오일 공급 시스템을 이중으로 설계, 설치하는 것은 설치비, 선내 공간 활용도 등 여러 면에서 매우 비효율적이다.As greenhouse gas emissions regulations are strengthened, the use of heavy fuel oil such as bunker C oil on ships is expected to gradually decrease in the future. In order to meet redundancy, it is necessary to design and install a double oil supply system that will not be used in the future. This is very inefficient in many aspects, including installation costs and space utilization within the ship.
따라서 본 발명은 이러한 문제를 해결하여 가스 연료 공급 시스템만으로 선급에서 요구하는 리던던시(redundancy)를 충족하여 비용을 절감하면서, 각종 배출 규제 기준에 맞추어 온실가스 배출을 줄여 운항할 수 있는 선박의 연료공급시스템을 제안하고자 한다. Therefore, the present invention solves these problems and provides a fuel supply system for ships that can be operated by reducing greenhouse gas emissions in accordance with various emission regulation standards while reducing costs by meeting the redundancy required by the classification society with only a gas fuel supply system. I would like to propose.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박에 마련되는 복수의 엔진;According to one aspect of the present invention for solving the above-described problem, a plurality of engines provided on a ship;
상기 엔진의 연료로 공급될 액화가스가 저장된 제1 탱크 및 제2 탱크; a first tank and a second tank storing liquefied gas to be supplied as fuel for the engine;
상기 제1 탱크로부터 상기 액화가스를 강제 기화시켜 엔진으로 공급하는 제1 연료공급부; A first fuel supply unit that forcibly vaporizes the liquefied gas from the first tank and supplies it to the engine;
상기 제2 탱크로부터 상기 액화가스를 강제 기화시켜 엔진으로 공급하는 제2 연료공급부; 및a second fuel supply unit that forcibly vaporizes the liquefied gas from the second tank and supplies it to the engine; and
상기 제1 및 제2 연료공급부로부터 강제 기화된 가스를 상기 엔진으로 공급하는 리던던시 매니폴드:를 포함하되, A redundancy manifold that supplies forced gas vaporization from the first and second fuel supply units to the engine,
상기 제1 연료공급부 및 제2 연료공급부는 각각 별도의 트레인(train)으로 설치되고, 상기 리던던시 매니폴드는 상기 엔진에 근접 배치되는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급시스템이 제공된다. A fuel supply system for a ship is provided, wherein the first fuel supply unit and the second fuel supply unit are each installed as separate trains, and the redundancy manifold is disposed close to the engine.
바람직하게는, 상기 제1 및 제2 탱크에 각각 상기 액화가스를 상기 제1 또는 제2 연료공급부로 이송하는 부스터 펌프가 마련되고, 상기 제1 및 제2 연료공급부는 각각, 상기 부스터 펌프에서 이송되는 액화가스를 상기 엔진에서 필요한 압력으로 압축하는 고압펌프와, 상기 고압펌프에서 압축된 액화가스를 기화시키는 기화기를 포함할 수 있다. Preferably, booster pumps for transferring the liquefied gas to the first or second fuel supply units are provided in the first and second tanks, respectively, and the first and second fuel supply units are transferred from the booster pumps, respectively. It may include a high-pressure pump that compresses the liquefied gas to the pressure required by the engine, and a vaporizer that vaporizes the liquefied gas compressed by the high-pressure pump.
바람직하게는, 상기 제1 및 제2 연료공급부 중 상기 엔진으로 연료 공급을 위해 구동 중인 듀티(duty) 트레인의 부스터 펌프로부터 이송되는 액화가스 일부를, 상기 제1 및 제2 연료공급부 중 대기 중인 스탠바이(standby) 트레인의 고압펌프로 이송하여 상기 스탠바이 트레인의 고압펌프 및 배관을 쿨다운(cool down) 상태로 유지할 수 있다. Preferably, a portion of the liquefied gas transferred from the booster pump of the duty train being driven to supply fuel to the engine among the first and second fuel supply units is transferred to a standby unit among the first and second fuel supply units. By transferring it to the high-pressure pump of the standby train, the high-pressure pump and piping of the standby train can be maintained in a cool down state.
바람직하게는, 상기 리던던시 매니폴드와 엔진 사이에 마련되는 버퍼 탱크를 더 포함하며, 상기 듀티 트레인의 부스터 펌프 또는 연료공급부의 고장 또는 장치 이상 시 상기 스탠바이 트레인에 의한 연료 공급이 이루어질 때까지 상기 버퍼 탱크에 의해 연료 공급 압력을 유지하여 엔진으로 연료를 공급할 수 있다. Preferably, it further includes a buffer tank provided between the redundancy manifold and the engine, and in the event of a failure or device malfunction of the booster pump or fuel supply unit of the duty train, the buffer tank is maintained until fuel is supplied by the standby train. Fuel can be supplied to the engine by maintaining the fuel supply pressure.
바람직하게는, 상기 엔진에 파일럿 연료를 공급하는 MDO(Marine Diesel Oil) 공급부를 더 포함하며, 상기 듀티 트레인의 부스터 펌프 또는 연료공급부의 고장 또는 장치 이상 시 상기 스탠바이 트레인에 의한 연료 공급이 이루어질 때까지 상기 엔진을 오일 모드로 전환하여 상기 MDO 공급부로부터 오일을 공급할 수 있다. Preferably, it further includes an MDO (Marine Diesel Oil) supply unit that supplies pilot fuel to the engine, and in the event of a failure or device malfunction of the booster pump or fuel supply unit of the duty train, until fuel is supplied by the standby train. The engine can be switched to oil mode to supply oil from the MDO supply unit.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박에 마련되는 복수의 엔진으로 공급될 액화가스가 저장된 제1 탱크 및 제2 탱크로부터 액화가스를 각각 제1 연료공급부 및 제2 연료공급부에서 강제 기화시켜 리던던시 매니폴드를 거쳐 상기 엔진의 연료로 공급하되, According to another aspect of the present invention, liquefied gas is forcibly vaporized in the first fuel supply unit and the second fuel supply unit, respectively, from the first tank and the second tank storing the liquefied gas to be supplied to a plurality of engines provided in the ship, thereby forming a redundancy manifold. Supplied as fuel for the engine through
상기 제1 연료공급부 및 제2 연료공급부는 각각 별도의 트레인(train)으로 설치하고, 상기 리던던시 매니폴드는 상기 엔진에 근접 배치하여 상기 리던던시 매니폴드와 엔진 사이의 단일 사고(single failure)를 방지하는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급방법이 제공된다. The first fuel supply unit and the second fuel supply unit are each installed as separate trains, and the redundancy manifold is placed close to the engine to prevent a single failure between the redundancy manifold and the engine. A method of supplying fuel to a ship is provided.
바람직하게는, 상기 제1 또는 제2 탱크로부터 상기 제1 및 제2 연료공급부 중 상기 엔진으로 연료 공급을 위해 구동 중인 듀티(duty) 트레인으로 이송되는 액화가스 일부를, 상기 제1 및 제2 연료공급부 중 대기 중인 스탠바이(standby) 트레인으로 이송하여 상기 스탠바이 트레인의 고압펌프 및 배관을 쿨다운(cool down) 상태로 유지할 수 있다. Preferably, a portion of the liquefied gas transferred from the first or second tank to a duty train running for supplying fuel to the engine among the first and second fuel supply units is used as the first and second fuel. By transferring it to a standby train waiting in the supply section, the high-pressure pump and piping of the standby train can be kept in a cool down state.
바람직하게는, 상기 리던던시 매니폴드와 엔진 사이에 버퍼 탱크를 마련하여, 상기 듀티 트레인의 펌프 또는 연료공급부의 고장 또는 장치 이상 시 상기 스탠바이 트레인에 의한 연료 공급이 이루어질 때까지 상기 버퍼 탱크에 의해 연료 공급 압력을 유지하여 엔진으로 연료를 공급할 수 있다. Preferably, a buffer tank is provided between the redundancy manifold and the engine, so that when the pump or fuel supply unit of the duty train fails or malfunctions, fuel is supplied by the buffer tank until fuel is supplied by the standby train. Fuel can be supplied to the engine by maintaining pressure.
바람직하게는, 상기 듀티 트레인의 펌프 또는 연료공급부의 고장 또는 장치 이상 시 상기 스탠바이 트레인에 의한 연료 공급이 이루어질 때까지 상기 엔진을 오일 모드로 전환하고 상기 엔진에 파일럿 연료를 공급하는 MDO 공급부로부터 오일을 상기 엔진에 공급할 수 있다. Preferably, when the pump or fuel supply unit of the duty train fails or malfunctions, the engine is switched to oil mode until fuel is supplied by the standby train, and oil is supplied from the MDO supply unit that supplies pilot fuel to the engine. It can be supplied to the engine.
본 발명에서는 제1 탱크 및 제2 탱크로부터 액화가스를 강제기화시켜 엔진으로 공급하는 제1 연료공급부 및 제2 연료공급부를 각각 별도의 트레인(train)으로 설치하여 가스 연료 공급 시스템만으로 선급에서 요구하는 리던던시(redundancy)를 충족할 수 있도록 한다. 이를 통해 HFO(Heavy Fuel Oil)를 사용하지 않아 이를 연료로 공급하기 위해 필요한 각종 설비를 설치하지 않을 수 있어 비용을 절감하고 선내 공간 확보에 기여하며, HFO 사용 시 선박 운항으로 인한 온실가스 발생을 줄이고 각종 환경 규제 기준에 맞출 수 있다. In the present invention, the first fuel supply unit and the second fuel supply unit, which forcibly vaporizes the liquefied gas from the first tank and the second tank and supply it to the engine, are installed in separate trains to meet the requirements of the classification society with only a gas fuel supply system. Ensures that redundancy is met. Through this, it is possible to avoid using HFO (Heavy Fuel Oil) and installing various facilities necessary to supply it as fuel, thereby reducing costs and contributing to securing space on board the ship. When using HFO, greenhouse gas emissions from ship operations are reduced. It can meet various environmental regulatory standards.
제1 연료공급부 및 제2 연료공급부를 거쳐 강제 기화된 가스를 엔진으로 공급하는 리던던시 매니폴드를 엔진에 근접 배치하여 리던던시 매니폴드와 엔진 사이의 단일 사고(single failure)를 방지할 수 있도록 한다. A redundancy manifold that supplies forced vaporized gas to the engine through the first fuel supply unit and the second fuel supply unit is placed close to the engine to prevent a single failure between the redundancy manifold and the engine.
또한, 듀티(duty) 트레인의 부스터 펌프로부터 이송되는 액화가스 일부를, 대기 중인 스탠바이(standby) 트레인의 고압펌프로 이송하여 스탠바이 트레인의 고압펌프 및 배관을 쿨다운(cool down) 상태로 유지해둠으로써, 듀티 트레인의 고장 또는 사고(failure) 시 신속하게 스탠바이 트레인에 의한 연료 공급이 이루어질 수 있다. In addition, some of the liquefied gas transferred from the booster pump of the duty train is transferred to the high pressure pump of the standby train, thereby maintaining the high pressure pump and piping of the standby train in a cool down state. , in the event of a breakdown or accident of the duty train, fuel can be quickly supplied by the standby train.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 연료공급시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 연료공급시스템을 개략적으로 도시한다. Figure 1 schematically shows a fuel supply system for a ship according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 schematically shows a fuel supply system for a ship according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the objectives achieved by practicing the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.Hereinafter, the structure and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Here, in adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that identical components are indicated with the same reference numerals as much as possible, even if they are shown in different drawings.
이하 본 발명에서의 선박은, 액화가스 및 액화가스에서 발생하는 증발가스를 추진용 또는 발전용 엔진의 연료로 사용할 수 있는 엔진이 설치되거나 액화가스 또는 증발가스를 선내 기관의 연료로 사용하는 모든 종류의 선박으로, 대표적으로 LNG 운반선(LNG Carrier), 액화석유가스 운반선, LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading), LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit)와 같이 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물도 포함될 수 있다. Hereinafter, the ship in the present invention is any type installed with an engine that can use liquefied gas and boil-off gas generated from the liquefied gas as fuel for propulsion or power generation engines, or uses liquefied gas or boil-off gas as fuel for the ship's engines. of ships, including ships with self-propelled capabilities such as LNG carriers, liquefied petroleum gas carriers, and LNG RVs (Regasification Vessels), as well as LNG FPSOs (Floating Production Storage Offloading) and LNG FSRUs (Floating Storage Regasification). Unit) may also include offshore structures that do not have propulsion capabilities but are floating in the sea.
또한, 본 발명에서 액화가스는, 가스를 저온으로 액화시켜 수송할 수 있고, 저장된 상태에서 증발가스가 발생하며 선내 엔진의 연료로 사용될 수 있는 모든 종류의 액화가스를 포함할 수 있다. 이러한 액화가스는 예를 들어 LNG(Liquefied Natural Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같은 액화석유화학가스일 수 있다. 다만, 후술하는 실시예에서는 대표적인 액화가스 중 하나인 LNG가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.In addition, the liquefied gas in the present invention can include all types of liquefied gas that can be transported by liquefying gas at low temperature, generate boil-off gas in a stored state, and can be used as fuel for onboard engines. These liquefied gases are, for example, liquefied petrochemicals such as LNG (Liquefied Natural Gas), LEG (Liquefied Ethane Gas), LPG (Liquefied Petroleum Gas), Liquefied Ethylene Gas, and Liquefied Propylene Gas. It could be gas. However, in the examples described later, the application of LNG, one of the representative liquefied gases, will be described as an example.
도 1에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 연료공급시스템을 개략적으로 도시하였고, 도 2에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 연료공급시스템을 개략적으로 도시하였다. Figure 1 schematically shows a fuel supply system for a ship according to a first embodiment of the present invention, and Figure 2 schematically shows a fuel supply system for a ship according to a second embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예들의 연료공급시스템은, 선박에 마련되는 복수의 엔진(E1, E2)으로 액화가스를 연료로 공급하는 시스템으로, 엔진의 연료로 공급될 액화가스가 저장된 제1 탱크(T1) 및 제2 탱크(T2), 제1 탱크로부터 액화가스를 강제 기화시켜 엔진으로 공급하는 제1 연료공급부(FGS1), 제2 탱크로부터 액화가스를 강제 기화시켜 엔진으로 공급하는 제2 연료공급부(FGS2), 제1 및 제2 연료공급부로부터 강제 기화된 가스를 엔진으로 공급하는 리던던시 매니폴드(M1, M2)를 포함하되, 제1 연료공급부 및 제2 연료공급부는 각각 별도의 트레인(train)(TR1, TR2)으로 설치되고, 리던던시 매니폴드(M1, M2)는 엔진(E1, E2)에 근접 배치되는 것을 특징으로 한다. As shown in Figures 1 and 2, the fuel supply system of the present embodiments is a system that supplies liquefied gas as fuel to a plurality of engines (E1 and E2) provided on the ship, and the liquefied gas to be supplied as fuel for the engine a first tank (T1) and a second tank (T2) in which liquefied gas is stored, a first fuel supply unit (FGS1) that forcibly vaporizes the liquefied gas from the first tank and supplies it to the engine, It includes a second fuel supply unit (FGS2), and redundancy manifolds (M1, M2) that supply gas forcedly vaporized from the first and second fuel supply units to the engine, wherein the first fuel supply unit and the second fuel supply unit each It is installed as a separate train (TR1, TR2), and the redundancy manifolds (M1, M2) are located close to the engines (E1, E2).
제1 및 제2 탱크(T1, T2)에는 각각 탱크에 저장된 액화가스를 제1 또는 제2 연료공급부로 이송하는 부스터 펌프(P1, P2)가 마련된다. 부스터 펌프를 통해 제1 또는 제2 탱크에서 이송된 액화가스는 연료공급라인(FSL1, FSL2)을 따라 제1 또는 제2 연료공급부(FGS1, FGS2)를 거친 후 리던던시 매니폴드를 통해 엔진들로 공급된다. 리던던시 매니폴드는 리던던시 매니폴드와 엔진 사이의 단일 사고(single failure)를 방지할 수 있도록 엔진에 가까이 배치되도록 설계한다. The first and second tanks (T1, T2) are provided with booster pumps (P1, P2) that transfer the liquefied gas stored in the tank to the first or second fuel supply unit, respectively. The liquefied gas transferred from the first or second tank through the booster pump passes through the first or second fuel supply unit (FGS1, FGS2) along the fuel supply line (FSL1, FSL2) and then is supplied to the engines through the redundancy manifold. do. The redundancy manifold is designed to be placed close to the engine to prevent a single failure between the redundancy manifold and the engine.
제1 및 제2 연료공급부(FGS1, FGS2)는 각각, 부스터 펌프(P1, P2)에서 이송되는 액화가스를 엔진에서 필요한 압력으로 압축하는 고압펌프(100a, 100b)와, 고압펌프에서 압축된 액화가스를 기화시키는 기화기(200a, 200b)를 포함할 수 있다. The first and second fuel supply units (FGS1, FGS2) each include high-pressure pumps (100a, 100b) that compress the liquefied gas transferred from the booster pumps (P1, P2) to the pressure required by the engine, and liquefaction compressed in the high-pressure pump. It may include
제1 및 제2 연료공급부를 거쳐 강제 기화된 가스를 공급받는 엔진은 선박의 추진 엔진 또는 발전 엔진일 수 있으며, 예를 들어 ME-GI 엔진인 경우 제1 및 제2 연료공급부를 통해 300 내지 400 barg로 압축된 가스 연료가 공급될 수 있다. The engine that receives the forced vaporized gas through the first and second fuel supply units may be a ship's propulsion engine or a power generation engine. For example, in the case of a ME-GI engine, the gas is supplied with forced vaporization through the first and second fuel supply units. Gas fuel compressed to barg can be supplied.
한편, 본 실시예들에서는 제1 및 제2 연료공급부 중 엔진으로 연료 공급을 위해 구동 중인 듀티(duty) 트레인의 부스터 펌프로부터 이송되는 액화가스 일부를, 제1 및 제2 연료공급부 중 대기 중인 스탠바이(standby) 트레인의 고압펌프로 이송하여 스탠바이 트레인의 고압펌프 및 배관을 쿨다운(cool down) 상태로 유지한다. 고압펌프로부터 제1 및 제2 탱크로 리턴 라인이 연결되는데, 듀티 트레인의 부스터 펌프로부터 쿨다운을 위해 스탠바이 트레인의 고압펌프로 이송된 액화가스는 리턴 라인을 쿨다운시키면서 탱크로 이송된다. Meanwhile, in the present embodiments, a portion of the liquefied gas transferred from the booster pump of the duty train that is running to supply fuel to the engine among the first and second fuel supply units is transferred to the standby pump on standby among the first and second fuel supply units. It is transferred to the high-pressure pump of the standby train and the high-pressure pump and piping of the standby train are kept in a cool down state. A return line is connected from the high pressure pump to the first and second tanks, and the liquefied gas transferred from the booster pump of the duty train to the high pressure pump of the standby train for cooldown is transferred to the tank while cooling down the return line.
이와 같이 본 실시예들에서는 액화가스가 저장된 탱크-부스터 펌프-고압펌프-기화기로 연결되는 가스 연료 공급 시스템을 분리된 복수의 트레인(TR1, TR2)으로 설치하여 가스 연료 공급 시스템만으로 선급에서 요구하는 리던던시(redundancy), 이중화를 충족할 수 있도록 한다. 특히 엔진으로의 연료 공급을 위해 가동되고 있는 듀티 트레인의 부스터 펌프를 이용하여 탱크에서 이송된 액화가스 일부를 스탠바이 트레인의 고압펌프로 보내 스탠바이 트레인의 고압펌프 및 배관을 바로 스타트(start) 가능하게 쿨다운해둠으로써 듀티 트레인의 고장 또는 사고(failure) 시 신속하게 스탠바이 트레인에 의한 연료 공급이 이루어질 수 있게 된다. In this way, in these embodiments, the gas fuel supply system connected to the tank where the liquefied gas is stored - booster pump - high pressure pump - vaporizer is installed as a plurality of separated trains (TR1, TR2) to meet the requirements of the classification society with only the gas fuel supply system. Ensures redundancy and duplication are met. In particular, by using the booster pump of the duty train that is in operation to supply fuel to the engine, some of the liquefied gas transferred from the tank is sent to the high pressure pump of the standby train, allowing the high pressure pump and piping of the standby train to start immediately. By shutting it down, fuel can be quickly supplied to the standby train in the event of a breakdown or accident of the duty train.
한편 도 1에 도시된 제1 실시예의 시스템에는 리던던시 매니폴드와 엔진 사이에 버퍼 탱크(BT1, BT2)가 마련된다. Meanwhile, in the system of the first embodiment shown in FIG. 1, buffer tanks BT1 and BT2 are provided between the redundancy manifold and the engine.
버퍼 탱크는 엔진의 수, 용량 등 상세 설계에 따라 각각의 트레인 별로 따로 마련될 수도 있고, 공용으로 마련될 수도 있다. The buffer tank may be provided separately for each train or shared depending on the detailed design, such as the number of engines and capacity.
이와 같이 버퍼 탱크를 구비함으로써 듀티 트레인의 펌프 또는 연료공급부의 고장 또는 장치 이상 시, 스탠바이 트레인의 압력을 올려 스탠바이 트레인에 의한 연료 공급이 이루어질 수 있을 때까지 버퍼 탱크(BT1, BT2)에 의해 엔진에서 필요한 연료 공급 압력을 유지하면서 엔진으로 연료를 공급할 수 있다. By providing a buffer tank in this way, in case of failure of the pump or fuel supply part of the duty train or equipment malfunction, the pressure of the standby train is raised and the buffer tank (BT1, BT2) is used to remove fuel from the engine until fuel can be supplied by the standby train. Fuel can be supplied to the engine while maintaining the required fuel supply pressure.
도 2에 도시된 제2 실시예의 시스템은 버퍼 탱크가 구비되지 않고, 대신 엔진에 파일럿 연료를 공급하는 MDO(Marine Diesel Oil) 공급부(OT)에 의해 엔진의 연료 공급이 이루어질 수 있도록 구성한 것이다. The system of the second embodiment shown in FIG. 2 does not have a buffer tank, but is instead configured to supply fuel to the engine through an MDO (Marine Diesel Oil) supply unit (OT) that supplies pilot fuel to the engine.
듀티 트레인의 부스터 펌프 또는 연료공급부의 고장 또는 장치 이상 (duty train failure) 시 스탠바이 트레인에 의한 연료 공급이 이루어질 때까지 엔진을 오일 모드로 전환하여 단시간 동안 MDO 공급부(OT)로부터 오일을 엔진 연료로 공급하고, 스탠바이 트레인의 연료 공급을 위한 압력이 갖춰셔 연료 공급 준비가 완료되면 다시 가스 모드로 전환하여 강제 기화된 가스를 엔진 연료로 공급한다. In the event of a failure or malfunction of the duty train's booster pump or fuel supply unit (duty train failure), the engine is switched to oil mode and oil is supplied as engine fuel from the MDO supply unit (OT) for a short period of time until fuel is supplied by the standby train. And when the pressure for fuel supply to the standby train is sufficient and fuel supply preparations are completed, it switches back to gas mode and supplies the forced vaporized gas as engine fuel.
예를 들어 파일럿 오일을 사용하지 않는 엔진 타입에서는 전술한 제1 실시예의 시스템과 같이 버퍼 탱크를 마련하는 시스템을 적용하고, 파일럿 오일을 사용하는 엔진 타입에서는 별도의 버퍼 탱크를 설치하지 않고 제2 실시예 시스템과 같이 파일럿 연료 공급을 위한 MDO 공급부를 활용하는 시스템을 적용할 수 있을 것이다. For example, in an engine type that does not use pilot oil, a system for providing a buffer tank is applied like the system in the first embodiment described above, and in an engine type that uses pilot oil, a second implementation is performed without installing a separate buffer tank. Like the example system, a system utilizing the MDO supply for pilot fuel supply may be applied.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 실시예들은 가스 연료 공급 시스템만으로 선급에서 요구하는 리던던시(redundancy)를 충족할 수 있도록 하여 HFO(Heavy Fuel Oil)를 사용하지 않아 이를 연료로 공급하기 위해 필요한 각종 설비를 삭제할 수 있어 비용을 절감하고 선내 공간 확보에 기여하며, HFO의 연료 사용 시 선박 운항으로 인한 온실가스 발생을 줄일 수 있다. As discussed above, these embodiments are able to meet the redundancy required by the classification society with only a gas fuel supply system, so that various facilities required to supply HFO (Heavy Fuel Oil) as fuel can be eliminated by not using HFO (Heavy Fuel Oil). This reduces costs, contributes to securing space on board, and reduces greenhouse gas emissions from ship operations when using HFO fuel.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 것이다. It is obvious to those skilled in the art that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and that it can be implemented with various modifications or variations without departing from the technical gist of the present invention. It was done.
E1, E2: 엔진
T1: 제1 탱크
T2: 제2 탱크
P1, P2: 부스터 펌프
FGS1: 제1 연료공급부
FGS2: 제2 연료공급부
TR1: 제1 트레인
TR2: 제2 트레인
M1, M2: 리던던시 매니폴드
BT1, BT2: 버퍼 탱크
OT: MDO 공급부E1, E2: Engine
T1: Tank 1
T2: Second tank
P1, P2: Booster pump
FGS1: First fuel supply section
FGS2: Second fuel supply section
TR1: first train
TR2: 2nd train
M1, M2: Redundancy manifold
BT1, BT2: Buffer tank
OT: MDO Supply Department
Claims (9)
상기 엔진의 연료로 공급될 액화가스가 저장된 제1 탱크 및 제2 탱크;
상기 제1 탱크로부터 상기 액화가스를 강제 기화시켜 엔진으로 공급하는 제1 연료공급부;
상기 제2 탱크로부터 상기 액화가스를 강제 기화시켜 엔진으로 공급하는 제2 연료공급부; 및
상기 제1 및 제2 연료공급부로부터 강제 기화된 가스를 상기 엔진으로 공급하는 리던던시 매니폴드:를 포함하되,
상기 제1 연료공급부 및 제2 연료공급부는 각각 별도의 트레인(train)으로 설치되고, 상기 리던던시 매니폴드는 상기 엔진에 근접 배치되며,
상기 제1 또는 제2 탱크로부터 상기 제1 및 제2 연료공급부 중 상기 엔진으로 연료 공급을 위해 구동 중인 듀티(duty) 트레인으로 이송되는 액화가스 일부를, 상기 제1 및 제2 연료공급부 중 대기 중인 스탠바이(standby) 트레인으로 이송하여 상기 스탠바이 트레인의 고압펌프 및 배관을 쿨다운(cool down) 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급시스템. A plurality of engines provided on a ship;
a first tank and a second tank storing liquefied gas to be supplied as fuel for the engine;
A first fuel supply unit that forcibly vaporizes the liquefied gas from the first tank and supplies it to the engine;
a second fuel supply unit that forcibly vaporizes the liquefied gas from the second tank and supplies it to the engine; and
A redundancy manifold that supplies forced gas vaporization from the first and second fuel supply units to the engine,
The first fuel supply unit and the second fuel supply unit are each installed as separate trains, and the redundancy manifold is disposed close to the engine,
A portion of the liquefied gas transferred from the first or second tank to a duty train that is running to supply fuel to the engine among the first and second fuel supply units, is transferred to a portion of the liquefied gas on standby among the first and second fuel supply units. A ship's fuel supply system characterized in that it is transferred to a standby train and the high-pressure pump and piping of the standby train are maintained in a cool down state.
상기 제1 및 제2 탱크에 각각 상기 액화가스를 상기 제1 또는 제2 연료공급부로 이송하는 부스터 펌프가 마련되고,
상기 제1 및 제2 연료공급부는 각각, 상기 부스터 펌프에서 이송되는 액화가스를 상기 엔진에서 필요한 압력으로 압축하는 고압펌프와, 상기 고압펌프에서 압축된 액화가스를 기화시키는 기화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급시스템. According to clause 1,
A booster pump is provided in the first and second tanks to transfer the liquefied gas to the first or second fuel supply unit, respectively,
The first and second fuel supply units each include a high-pressure pump that compresses the liquefied gas transferred from the booster pump to the pressure required by the engine, and a vaporizer that vaporizes the liquefied gas compressed by the high-pressure pump. Fuel supply system for ships.
상기 리던던시 매니폴드와 엔진 사이에 마련되는 버퍼 탱크를 더 포함하며,
상기 듀티 트레인의 부스터 펌프 또는 연료공급부의 고장 또는 장치 이상 시 상기 스탠바이 트레인에 의한 연료 공급이 이루어질 때까지 상기 버퍼 탱크에 의해 연료 공급 압력을 유지하여 엔진으로 연료를 공급하는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급시스템. According to clause 2,
It further includes a buffer tank provided between the redundancy manifold and the engine,
Ship fuel, characterized in that fuel is supplied to the engine by maintaining the fuel supply pressure through the buffer tank until fuel is supplied by the standby train in the event of a failure or device malfunction of the booster pump or fuel supply unit of the duty train. Supply system.
상기 엔진에 파일럿 연료를 공급하는 MDO(Marine Diesel Oil) 공급부를 더 포함하며,
상기 듀티 트레인의 부스터 펌프 또는 연료공급부의 고장 또는 장치 이상 시 상기 스탠바이 트레인에 의한 연료 공급이 이루어질 때까지 상기 엔진을 오일 모드로 전환하여 상기 MDO 공급부로부터 오일을 공급하는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급시스템. According to clause 2,
It further includes a Marine Diesel Oil (MDO) supply unit that supplies pilot fuel to the engine,
In the event of a malfunction or malfunction of the booster pump or fuel supply unit of the duty train, the engine is switched to oil mode until fuel is supplied by the standby train, and oil is supplied from the MDO supply unit. system.
상기 제1 연료공급부 및 제2 연료공급부는 각각 별도의 트레인(train)으로 설치하고, 상기 리던던시 매니폴드는 상기 엔진에 근접 배치하여 상기 리던던시 매니폴드와 엔진 사이의 단일 사고(single failure)를 방지하며,
상기 제1 또는 제2 탱크로부터 상기 제1 및 제2 연료공급부 중 상기 엔진으로 연료 공급을 위해 구동 중인 듀티(duty) 트레인으로 이송되는 액화가스 일부를, 상기 제1 및 제2 연료공급부 중 대기 중인 스탠바이(standby) 트레인으로 이송하여 상기 스탠바이 트레인의 고압펌프 및 배관을 쿨다운(cool down) 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급방법. The liquefied gas is forcibly vaporized from the first tank and the second tank storing the liquefied gas to be supplied to a plurality of engines provided on the ship in the first fuel supply unit and the second fuel supply unit, respectively, and supplied as fuel for the engine through a redundancy manifold. However,
The first fuel supply unit and the second fuel supply unit are each installed as separate trains, and the redundancy manifold is placed close to the engine to prevent a single failure between the redundancy manifold and the engine. ,
A portion of the liquefied gas transferred from the first or second tank to a duty train that is running to supply fuel to the engine among the first and second fuel supply units, is transferred to a portion of the liquefied gas on standby among the first and second fuel supply units. A method of supplying fuel to a ship, characterized in that it is transferred to a standby train and the high-pressure pump and piping of the standby train are kept in a cool down state.
상기 리던던시 매니폴드와 엔진 사이에 버퍼 탱크를 마련하여,
상기 듀티 트레인의 펌프 또는 연료공급부의 고장 또는 장치 이상 시 상기 스탠바이 트레인에 의한 연료 공급이 이루어질 때까지 상기 버퍼 탱크에 의해 연료 공급 압력을 유지하여 엔진으로 연료를 공급하는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급방법. According to clause 6,
A buffer tank is provided between the redundancy manifold and the engine,
Fuel supply for ships, characterized in that fuel is supplied to the engine by maintaining the fuel supply pressure through the buffer tank until fuel is supplied by the standby train in the event of a failure or equipment malfunction of the pump or fuel supply unit of the duty train. method.
상기 듀티 트레인의 펌프 또는 연료공급부의 고장 또는 장치 이상 시 상기 스탠바이 트레인에 의한 연료 공급이 이루어질 때까지 상기 엔진을 오일 모드로 전환하고 상기 엔진에 파일럿 연료를 공급하는 MDO 공급부로부터 오일을 상기 엔진에 공급하는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급방법. According to clause 6,
In the event of a malfunction or malfunction of the pump or fuel supply unit of the duty train, the engine is switched to oil mode until fuel is supplied by the standby train, and oil is supplied to the engine from the MDO supply unit that supplies pilot fuel to the engine. A method of supplying fuel to a ship, characterized in that.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |