KR102677185B1 - Lng fuel supply system with heat exchange type carburetor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액화 천연 가스가 충전된 ISO 탱크와 열교환식 기화기를 일체형으로 제작하여 도서 지역 발전기 혹은 엔진에 포터블 형태로 설치 가능하도록 하고, 기 설치된 발전기 혹은 엔진의 냉각수 폐열을 이용하여 열교환식 기화기 구동이 가능하도록 함으로써, 별도의 복잡한 기화설비 없이도 도서 지역에서 간편하게 액화 천연 가스를 연료화 및 이용할 수 있도록 하는 열교환식 기화기를 적용한 LNG 연료공급 시스템에 관한 것이다.The present invention manufactures an ISO tank filled with liquefied natural gas and a heat exchange vaporizer in an integrated form so that they can be installed in a portable form on a generator or engine in an island region, and the heat exchange vaporizer can be driven using the coolant waste heat of an already installed generator or engine. This relates to an LNG fuel supply system using a heat exchange type vaporizer that allows liquefied natural gas to be easily fueled and used in island areas without a separate complicated vaporization facility.
Description
본 발명은 열교환식 기화기를 적용한 LNG 연료공급 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 액화 천연 가스가 충전된 ISO 탱크와 열교환식 기화기를 일체형으로 제작하여 도서 지역 발전기 혹은 엔진에 포터블 형태로 설치 가능하도록 하고, 기 설치된 발전기 혹은 엔진의 냉각수 폐열을 이용하여 열교환식 기화기 구동이 가능하도록 함으로써, 별도의 복잡한 기화설비 없이도 도서 지역에서 간편하게 액화 천연 가스를 연료화 및 이용할 수 있도록 하는 열교환식 기화기를 적용한 LNG 연료공급 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an LNG fuel supply system using a heat exchange type vaporizer. More specifically, the ISO tank filled with liquefied natural gas and the heat exchange type vaporizer are manufactured as one piece so that they can be installed in a portable form on a generator or engine in island areas. LNG fuel supply using a heat exchange type vaporizer that allows the heat exchange type vaporizer to be driven using the coolant waste heat of an already installed generator or engine, allowing liquefied natural gas to be easily fueled and used in island areas without a separate complicated vaporization facility. It's about the system.
일반적으로, 자연대기식 기화장치란 열전도성이 우수한 알루미늄을 이용하여 파이프 형태에 날개 형상을 붙인 모양을 상호 연결하여 액화 가스와 핀 튜브(Fin-Tube) 외부의 공기가 자연대류를 통해 열교환함으로써 액화 가스를 기화시키는 장치를 의미한다.In general, a natural atmosphere vaporizer uses aluminum with excellent thermal conductivity and interconnects the shape of a pipe with a wing shape, so that the liquefied gas and the air outside the fin-tube exchange heat through natural convection to liquefy the gas. It refers to a device that vaporizes gas.
이러한 자연대기식 기화장치는 별도의 유틸리티가 필요치 않아 유지관리가 용이하고, 누구나 쉽게 이용할 수 있으며 특히 재검사에 따른 별도의 부대비용이 발생하지 않는 장점이 있다.This natural atmospheric vaporization device does not require separate utilities, so it is easy to maintain and can be easily used by anyone. In particular, it has the advantage of not incurring additional costs due to re-inspection.
하지만, 기화장치를 연속으로 사용할 경우 열교환에 따른 결빙현상으로 인해 효율이 감소되고, 병렬로 설치됨에 따라 8시간 주기로 교대운전이 권장되며, 강제식 기화장치에 비해 많은 면적이 필요하여 협소한 공간에서는 설치에 제약이 따르는 문제도 있다.However, if the vaporizer is used continuously, the efficiency is reduced due to freezing phenomenon due to heat exchange. As it is installed in parallel, alternating operation is recommended every 8 hours, and it requires a larger area than a forced vaporizer, so it can be used in small spaces. There are also problems with installation restrictions.
한편, 일반적으로 액화 천연 가스를 저장하는 용기인 ISO 탱크(특히, 원통형의 C타입 ISO 탱크)는 기화장치와 별도로 분리된 형태로 규격화 된 컨테이너형 프레임에 수용된 상태로 선박을 통해 해상으로 운송되는데, 육상에서 이를 연료화하기 위해서는 액화 상태의 천연 가스를 기화시킬 필요가 있다. 이를 위해서는 별도의 운송된 ISO 탱크를 보관하기 위한 별도 보관 공간과, ISO 탱크 액화 천연 가스를 기화시키기 위한 별도의 기화장치 및 이를 설치하기 위한 설치 공간이 모두 필요하다는 점에서, 인도네시아, 말레이시아와 같이 도서 지역에서 이를 연료화 및 사용하기 위하여 복잡한 기화장치를 구비하는데 어려움이 따르고 있다.Meanwhile, ISO tanks (especially cylindrical C-type ISO tanks), which are generally containers for storing liquefied natural gas, are transported by sea via ship in a standardized container-type frame that is separate from the vaporization device. In order to turn it into fuel on land, it is necessary to vaporize liquefied natural gas. This requires both a separate storage space to store the separately transported ISO tank, a separate vaporization device to vaporize the ISO tank liquefied natural gas, and an installation space to install it. There are difficulties in providing complex vaporization equipment in the region to turn it into fuel and use it.
따라서, 규격화 된 ISO 탱크를 별도의 복잡한 기화장치(혹은 기화설비) 없이도 기화 및 연료화시켜 활용할 수 있도록 하는 기술이 필요한 실정이다.Accordingly, there is a need for technology that allows standardized ISO tanks to be utilized by vaporizing and fueling a standardized ISO tank without a separate complex vaporization device (or vaporization facility).
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액화 천연 가스가 충전된 ISO 탱크와 열교환식 기화기를 일체형으로 제작하여 도서 지역 발전기 혹은 엔진에 포터블 형태로 설치 가능하도록 하고, 기 설치된 발전기 혹은 엔진의 냉각수 폐열을 이용하여 열교환식 기화기 구동이 가능하도록 함으로써, 별도의 복잡한 기화설비 없이도 도서 지역에서 간편하게 액화 천연 가스를 연료화 및 이용할 수 있도록 하는 열교환식 기화기를 적용한 LNG 연료공급 시스템을 제공하고자 한다.The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, by manufacturing an ISO tank filled with liquefied natural gas and a heat exchange type vaporizer in an integrated form so that it can be installed in a portable form on a generator or engine in an island area, and coolant of the already installed generator or engine. By making it possible to drive a heat exchange vaporizer using waste heat, we aim to provide an LNG fuel supply system using a heat exchange vaporizer that allows liquefied natural gas to be easily fueled and used in island areas without a separate complex vaporization facility.
본 발명의 일 실시예에 따른 열교환식 기화기를 적용한 LNG 연료공급 시스템은 ISO 탱크(110), 일측이 상기 ISO 탱크(110)와 연결되고, 타측이 외부 엔진의 냉각수 공급처와 연결되어 상기 냉각수 공급처로부터 공급되는 냉각수의 폐열을 이용하여 상기 ISO 탱크(110)로부터 공급되는 액화 천연 가스를 기화시키는 열교환식 기화장치(120) 및 내측에 상기 ISO 탱크(110) 및 상기 열교환식 기화장치(120)가 수용되는 수용 공간이 마련되는 수용 컨테이너(130)를 포함하며, 상기 수용 컨테이너(130)는 이동 가능한 형태로 마련되고, 상기 열교환식 기화장치(120)는 외부 엔진의 냉각수 공급처와 분리 가능한 형태로 마련될 수 있다.The LNG fuel supply system using a heat exchange vaporizer according to an embodiment of the present invention includes an ISO tank 110, one side of which is connected to the ISO tank 110, and the other side of which is connected to the coolant supply source of an external engine, A heat exchange type vaporization device 120 that vaporizes liquefied natural gas supplied from the ISO tank 110 using the waste heat of the supplied cooling water, and the ISO tank 110 and the heat exchange type vaporization device 120 are accommodated inside. The storage container 130 is provided in a movable form, and the heat exchange type vaporizer 120 is provided in a form that is separable from the coolant supply source of the external engine. You can.
일 실시예에서, 상기 열교환식 기화장치(120)는 상기 외부 엔진의 냉각수 공급처에 포함된 냉각수 펌프와 연결되며, 상기 ISO 탱크(110)로부터 공급되는 액화 천연 가스와 상기 냉각수 펌프를 통해 공급되는 냉각수를 서로 열교환시킨 후, 기화된 천연 가스를 엔진 방향으로 공급되도록 하며, 상기 ISO 탱크(110)로부터 공급되는 액화 천연 가스는 상기 냉각수의 폐열에 의해 1차로 열교환 된 후 상기 ISO 탱크(110)로 재유입 되고, 상기 ISO 탱크(110) 내 압력 상승에 의해 외부로 배출되는 천연 가스는 상기 열교환식 기화장치(120)로 재공급된 후 냉각수의 폐열에 의해 2차로 열교환되어 기화될 수 있다.In one embodiment, the heat exchange vaporizer 120 is connected to a coolant pump included in the coolant supply source of the external engine, and the liquefied natural gas supplied from the ISO tank 110 and the coolant supplied through the coolant pump After exchanging heat with each other, the vaporized natural gas is supplied toward the engine, and the liquefied natural gas supplied from the ISO tank 110 is first heat exchanged by the waste heat of the coolant and then returned to the ISO tank 110. The natural gas that flows in and is discharged to the outside due to an increase in pressure within the ISO tank 110 may be re-supplied to the heat exchange vaporization device 120 and then secondarily heat exchanged and vaporized by the waste heat of the cooling water.
일 실시예에서, 본 발명은 액화 천연 가스 충전처와 상기 ISO 탱크(110)를 연결하는 연결 라인에 마련되는 제1 내지 제3 밸브(140, 150, 160), 상기 제2 밸브(150) 및 제3 밸브(160)를 연결하는 연결 라인으로부터 분기되어 상기 열교환식 기화장치(120)로 연결되는 연결 라인에 마련되는 제4 밸브(170), 상기 열교환식 기화장치(120)를 통해 1차로 열교환된 천연 가스를 상기 ISO 탱크(110)로 재유입하는 연결 라인에 마련되는 제5 밸브(180), 상기 ISO 탱크(110) 내 천연 가스를 상기 열교환식 기화장치(120)로 재유입하는 연결 라인에 마련되는 제6 밸브(190), 상기 열교환식 기화장치(120)를 통해 2차로 열교환 및 기화된 천연 가스를 엔진으로 공급하는 연결 라인에 마련되는 제7 밸브(200), 상기 액화 천연 가스 충전처와 상기 ISO 탱크(110)의 상부를 연결하는 연결 라인에 마련되는 제8 밸브(210) 및 상기 제1 내지 제8 밸브(140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210)의 개폐 상태를 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the present invention includes first to third valves 140, 150, 160, the second valve 150, and A fourth valve 170 is provided on a connection line that branches off from the connection line connecting the third valve 160 and connects to the heat exchange type vaporization device 120, and heat is exchanged primarily through the heat exchange type vaporization device 120. A fifth valve 180 provided on the connection line that re-introduces the natural gas into the ISO tank 110, and a connection line that re-introduces the natural gas in the ISO tank 110 into the heat exchange type vaporizer 120. A sixth valve 190 provided in, a seventh valve 200 provided in a connection line for supplying secondarily heat-exchanged and vaporized natural gas to the engine through the heat exchange type vaporizer 120, and charging the liquefied natural gas. The eighth valve 210 and the first to eighth valves 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210 provided in the connection line connecting the upper part of the ISO tank 110 with the ISO tank 110. It may further include a control unit (not shown) that controls the open/closed state.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 ISO 탱크(110) 내 액화 천연 가스 충전 전, 상기 제1 및 제8 밸브(140, 210)를 개방하여 상기 액화 천연 가스 충전처로부터 공급되는 액화 천연 가스를 상기 ISO 탱크(110) 내부로 스프레이 형태로 분사하여 상기 ISO 탱크(110)를 예냉시킨 후, 상기 ISO 탱크(110) 내부 온도가 기 설정된 온도 이하로 냉각되는 경우 상기 제7 밸브(210)를 차단할 수 있다.In one embodiment, before charging the liquefied natural gas in the ISO tank 110, the control unit opens the first and eighth valves 140 and 210 to allow the liquefied natural gas supplied from the liquefied natural gas filling source to be supplied. After pre-cooling the ISO tank 110 by spraying it into the ISO tank 110 in the form of a spray, the seventh valve 210 can be blocked when the internal temperature of the ISO tank 110 cools below a preset temperature. there is.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 ISO 탱크(110)의 예냉이 완료된 후, 상기 제1 내지 제3 밸브(140, 150, 160)를 개방하여 상기 액화 천연 가스 충전처로부터 공급되는 액화 천연 가스가 상기 ISO 탱크(110) 내에 충전되도록 할 수 있다.In one embodiment, after pre-cooling of the ISO tank 110 is completed, the controller opens the first to third valves 140, 150, and 160 to allow the liquefied natural gas supplied from the liquefied natural gas filling source to It can be filled in the ISO tank 110.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 제1 밸브(140), 제3 및 제4 밸브(160, 170)를 개방하여, 상기 ISO 탱크(110)로부터 공급되는 액화 천연 가스가 상기 열교환식 기화장치(120)를 통해 흐르는 냉각수의 폐열에 의해 1차로 열교환되도록 한 후 상기 ISO 탱크(110)로 재유입되도록 하고, 열교환된 액화 천연 가스가 재유입됨에 따라 상기 ISO 탱크(110) 내 압력이 상승하는 경우 상기 제6 밸브(190)를 개방하여 상기 ISO 탱크(110) 내 천연 가스가 상기 열교환식 기화장치(120)로 재유입되도록 할 수 있다.In one embodiment, the control unit opens the first valve 140, the third and fourth valves 160 and 170, so that the liquefied natural gas supplied from the ISO tank 110 is supplied from the heat exchange vaporization device ( When heat is first exchanged by the waste heat of the cooling water flowing through 120) and then re-introduced into the ISO tank 110, the pressure within the ISO tank 110 increases as the heat-exchanged liquefied natural gas is re-introduced. The sixth valve 190 may be opened to allow natural gas in the ISO tank 110 to reflow into the heat exchange vaporizer 120.
일 실시예에서, 상기 ISO 탱크(110)의 상측 및 하측에는 상기 ISO 탱크(110) 내 온도 변화를 측정하는 온도 센서(220)가 각각 마련될 수 있다.In one embodiment, temperature sensors 220 that measure temperature changes within the ISO tank 110 may be provided on the upper and lower sides of the ISO tank 110, respectively.
일 실시예에서, 상기 ISO 탱크(110)의 상측에는 상기 ISO 탱크(110) 내 압력을 실시간으로 측정하고, 기 설정된 압력 이상에 해당하는 경우 자동 개방을 통해 상기 ISO 탱크(110) 내 압력이 기 설정된 압력을 유지하도록 하는 보호 밸브(230)가 마련될 수 있다.In one embodiment, the pressure inside the ISO tank 110 is measured in real time on the upper side of the ISO tank 110, and when the pressure is higher than a preset pressure, the pressure inside the ISO tank 110 is automatically opened. A protection valve 230 may be provided to maintain the set pressure.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액화 천연 가스가 충전된 ISO 탱크와 열교환식 기화기를 일체형으로 제작하여 도서 지역 발전기 혹은 엔진에 포터블 형태로 설치 가능하도록 하고, 기 설치된 발전기 혹은 엔진의 냉각수 폐열을 이용하여 열교환식 기화기 구동이 가능하도록 함으로써, 별도의 복잡한 기화설비 없이도 도서 지역에서 간편하게 액화 천연 가스를 연료화 및 이용할 수 있는 이점을 가진다.According to one aspect of the present invention, an ISO tank filled with liquefied natural gas and a heat exchange vaporizer are manufactured as one piece so that they can be installed in a portable form on a generator or engine in an island area, and waste heat from the coolant of the already installed generator or engine is used to By enabling the operation of a heat exchange vaporizer, it has the advantage of being able to easily fuel and use liquefied natural gas in island areas without the need for a separate, complicated vaporization facility.
특히, 규격화 된 컨테이너형 프레임 내에 ISO 탱크 및 기화장치를 모두 수용할 수 있기 때문에, 별도의 기화장치 및 기화장치 설치 장소가 불필요한 이점을 가진다.In particular, since both the ISO tank and the vaporizer can be accommodated within a standardized container-type frame, there is an advantage that a separate vaporizer and a location for installing the vaporizer are unnecessary.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환식 기화기를 적용한 LNG 연료공급 시스템(100)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 수용 컨테이너(130) 내에 ISO 탱크(110) 및 열교환식 기화장치(120)가 수용된 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 ISO 탱크(110) 및 열교환식 기화장치(120)를 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 수용 컨테이너(130)를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram showing the configuration of an LNG fuel supply system 100 using a heat exchange vaporizer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the ISO tank 110 and the heat exchange vaporization device 120 accommodated in the storage container 130.
Figure 3 is a diagram showing the ISO tank 110 and the heat exchange vaporization device 120 in more detail.
FIG. 4 is a diagram illustrating the receiving container 130 in more detail.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Below, preferred embodiments are presented to aid understanding of the present invention. However, the following examples are provided only to make the present invention easier to understand, and the content of the present invention is not limited by the examples.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환식 기화기를 적용한 LNG 연료공급 시스템(100)의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 수용 컨테이너(130) 내에 ISO 탱크(110) 및 열교환식 기화장치(120)가 수용된 상태를 나타낸 도면이며, 도 3은 ISO 탱크(110) 및 열교환식 기화장치(120)를 보다 구체적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 수용 컨테이너(130)를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram showing the configuration of an LNG fuel supply system 100 applying a heat exchange vaporizer according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 shows an ISO tank 110 and a heat exchange vaporizer in the receiving container 130 ( 120) is a drawing showing the received state, and FIG. 3 is a drawing showing the ISO tank 110 and the heat exchange type vaporization device 120 in more detail, and FIG. 4 is a drawing showing the receiving container 130 in more detail. .
도 1 내지 도 4를 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환식 기화기를 적용한 LNG 연료공급 시스템(100)은 크게 ISO 탱크(110), 열교환식 기화장치(120) 및 수용 컨테이너(130)를 포함하여 구성된다.1 to 4, the LNG fuel supply system 100 applying a heat exchange type vaporizer according to an embodiment of the present invention largely includes an ISO tank 110, a heat exchange type vaporizer 120, and a receiving container 130. It consists of:
ISO 탱크(110)는 수용 컨테이너(130) 내측에 수용되며, 액화 천연 가스(LNG)를 수용하며, 일단에 마련된 밸브를 통해 액화 천연 가스 충전처와 연결되어 액화 천연 가스를 공급받게 된다.The ISO tank 110 is accommodated inside the receiving container 130, accommodates liquefied natural gas (LNG), and is connected to a liquefied natural gas filling source through a valve provided at one end to receive liquefied natural gas.
열교환식 기화장치(120)는 수용 컨테이너(130) 내에서 ISO 탱크(110)와 연결되어 ISO 탱크(110)로부터 공급되는 액화 천연 가스를 외부 엔진의 냉각수 공급처로부터 공급되는 냉각수의 폐열을 이용하여 기화시켜 엔진 방향으로 공급하는 역할을 한다.The heat exchange type vaporization device 120 is connected to the ISO tank 110 within the receiving container 130 and vaporizes the liquefied natural gas supplied from the ISO tank 110 using the waste heat of the coolant supplied from the external engine coolant supply source. It plays a role in supplying power to the engine.
수용 컨테이너(130)는 앞서 살펴본 ISO 탱크(110) 및 열교환식 기화장치(120) 수용이 가능하도록 내부가 구획될 수 있으며, 그 크기가 규격화되어 형성된다.The receiving container 130 may be internally divided to accommodate the ISO tank 110 and the heat exchange vaporizer 120 discussed above, and its size is standardized.
한편, ISO 탱크(110), 열교환식 기화장치(120), 열교환식 기화장치(120)로 공급되는 냉각수 공급처 및 천연 가스를 연료로 하는 엔진은 다수의 연결 라인 및 다수의 배관을 통해 연결되는데 이에 대해 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Meanwhile, the ISO tank 110, the heat exchange vaporizer 120, the coolant supply source supplied to the heat exchange vaporizer 120, and the engine fueled by natural gas are connected through a plurality of connection lines and a plurality of pipes. Looking at this in more detail, it is as follows.
도 1을 살펴보면, ISO 탱크(110)의 하부는 액화 천연 가스 충전처와 연결 라인을 통해 연결되며, 이때 연결 라인에는 제1 내지 제3 밸브(140, 150, 160)가 각각 마련된다.Referring to Figure 1, the lower part of the ISO tank 110 is connected to the liquefied natural gas filling station through a connection line, and in this case, first to third valves 140, 150, and 160 are provided in the connection line, respectively.
또한, 제2 밸브(150)와 제3 밸브(160)를 연결하는 연결 라인으로부터 분기된 연결 라인은 열교환식 기화장치(120)와 연결되며, 이때 연결 라인에는 제4 밸브(170)가 마련된다. ISO 탱크(110)로부터 공급되는 액화 천연 가스는 제3 및 제4 밸브(160, 170)를 통해 열교환식 기화장치(120)로 공급되며, 열교환식 기화장치(120)로 공급되는 냉각수의 폐열에 의해 1차로 열교환된 후, 열교환식 기화장치(120)와 ISO 탱크(110)의 상부를 연결하는 연결 라인에 마련된 제5 밸브(180)를 통해 다시 ISO 탱크(110)로 재유입된다.In addition, a connection line branched from the connection line connecting the second valve 150 and the third valve 160 is connected to the heat exchange type vaporizer 120, and at this time, a fourth valve 170 is provided in the connection line. . The liquefied natural gas supplied from the ISO tank 110 is supplied to the heat exchange vaporizer 120 through the third and fourth valves 160 and 170, and is supplied to the waste heat of the cooling water supplied to the heat exchange vaporizer 120. After the heat is first exchanged by the heat exchanger 120 and the upper part of the ISO tank 110, it is re-introduced to the ISO tank 110 through the fifth valve 180 provided in the connection line.
이때, ISO 탱크(110) 내에는 BOG가 채워진 상태인데, 열교환식 기화장치(120)에 의해 1차로 열교환된 천연 가스가 지속적으로 유입됨에 따라 ISO 탱크(110) 내 압력을 계속해서 상승하게 되고 그 압력에 의해 자동으로 BOG 가스와 함께 1차 열교환된 천연 가스가 외부로 다시 밀려나면서 열교환식 기화장치(120)로 재유입된다. 이때 ISO 탱크(110)의 상부와 열교환식 기화장치(120)는 BOG와 함께 섞인 천연 가스를 열교환식 기화장치(120)로 재유입하기 위한 연결 라인과 연결되며, 이때 연결 라인에는 제6 밸브(190)가 마련된다.At this time, the ISO tank 110 is filled with BOG, and as the natural gas that has been primarily heat-exchanged by the heat exchange vaporizer 120 continues to flow in, the pressure within the ISO tank 110 continues to rise. The natural gas that has undergone primary heat exchange with the BOG gas is automatically pushed back to the outside by pressure and re-introduced into the heat exchange type vaporization device 120. At this time, the upper part of the ISO tank 110 and the heat exchange vaporizer 120 are connected to a connection line for re-introducing the natural gas mixed with BOG into the heat exchange vaporizer 120. At this time, the connection line has a sixth valve ( 190) is prepared.
열교환식 기화장치(120)로 재유입된 천연 가스는 열교환식 기화장치(120) 내에서 냉각수의 폐열에 의해 다시 한번 2차로 열교환된 후 기화되어, 연결 라인을 통해 엔진으로 공급된다. 이때 연결 라인에는 제7 밸브(200)가 마련된다.The natural gas re-introduced into the heat exchange vaporizer 120 is secondarily heat-exchanged again by the waste heat of the coolant within the heat exchange vaporizer 120, is then vaporized, and is supplied to the engine through a connection line. At this time, a seventh valve 200 is provided in the connection line.
한편, 앞서 살펴본 제1 밸브(140)와 제2 밸브(150)를 서로 연결하는 연결 라인으로부터 또 하나의 연결 라인이 분기되어 ISO 탱크(110)의 상부와 추가로 연결될 수 있으며, 이때 연결 라인에는 제8 밸브(210)가 마련된다.Meanwhile, another connection line may be branched from the connection line connecting the first valve 140 and the second valve 150 discussed above and further connected to the upper part of the ISO tank 110, and at this time, the connection line may be An eighth valve 210 is provided.
제8 밸브(210)가 마련된 연결 라인은, ISO 탱크(110)의 액화 천연 가스 충전 전에 미리 액화 천연 가스를 스프레이 형태로 분사시켜 ISO 탱크(110)를 예냉시켜 ISO 탱크(110) 내부 온도를 영하 130도 내지 영하 140도가 되도록 한다.The connection line provided with the eighth valve 210 pre-cools the ISO tank 110 by spraying liquefied natural gas in the form of a spray before charging the liquefied natural gas in the ISO tank 110, thereby lowering the internal temperature of the ISO tank 110 to below zero. It should be between 130 degrees and -140 degrees below zero.
앞서 살펴본 제1 내지 제8 밸브(140 내지 210)는 제어부의 제어 하에 자동을 제어되어 각 연결 라인을 통하는 천연 가스의 유량을 조절하게 되는데, 이를 순서대로 살펴보면 다음과 같다.The first to eighth valves 140 to 210 discussed above are automatically controlled under the control of the control unit to adjust the flow rate of natural gas through each connection line. These are examined in order as follows.
먼저, 열교환식 기화기를 적용한 LNG 연료공급 시스템(100) 내 모든 밸브(140~200)는 차단된 상태에 해당한다.First, all valves 140 to 200 in the LNG fuel supply system 100 using a heat exchange vaporizer are in a blocked state.
제어부는 먼저 제1 및 제8 밸브(140, 210)를 개방하여 ISO 탱크(110) 내부로 액화 천연 가스를 스프레이 형태로 분사함으로써 ISO 탱크(110) 내부 온도가 영하 130도 내지 영하 140도로 떨어지도록 한다.The control unit first opens the first and eighth valves 140 and 210 to spray liquefied natural gas into the ISO tank 110 in the form of a spray so that the internal temperature of the ISO tank 110 falls to -130 degrees to -140 degrees Celsius. do.
이때, ISO 탱크(110)의 상측 및 하측에는 ISO 탱크(110) 내 온도 변화를 측정할 수 있는 온도 센서(220)가 마련됨에 따라, 만약 ISO 탱크(110) 내 온도가 영하 130도 내지 영하 140도로 떨어지는 경우, 제어부는 제8밸브(210)를 차단하고 제2 및 제3 밸브(150, 160)를 개방하여 ISO 탱크(110) 내에 액화 천연 가스 충전처로부터 공급되는 액화 천연 가스를 충전하게 된다.At this time, temperature sensors 220 that can measure temperature changes within the ISO tank 110 are provided on the upper and lower sides of the ISO tank 110, so if the temperature within the ISO tank 110 is -130 degrees to -140 degrees Celsius. In case of falling back, the control unit blocks the eighth valve 210 and opens the second and third valves 150 and 160 to fill the ISO tank 110 with liquefied natural gas supplied from the liquefied natural gas filling source. .
충전이 완료된 후, 제어부는 제1 내지 제3 밸브(140, 150, 160)를 차단한 후, 제3 밸브(160) 및 제4 밸브(170)를 개방하여 ISO 탱크(110) 내 액화 천연 가스가 열교환식 기화장치(120)로 유입 및 열교환식 기화장치(120)를 통하는 냉각수의 폐열을 이용하여 1차로 열교환이 진행되도록 한다. 그와 동시에 제어부는 제5 밸브(180)를 개방하여 1차 열교환된 천연 가스를 다시 ISO 탱크(110)의 상부로 재유입하게 된다.After charging is completed, the control unit blocks the first to third valves 140, 150, and 160, and then opens the third valve 160 and the fourth valve 170 to release the liquefied natural gas in the ISO tank 110. Heat exchange is performed in the first stage by using the waste heat of the cooling water flowing into and passing through the heat exchange type vaporization device 120. At the same time, the control unit opens the fifth valve 180 to re-introduce the primary heat-exchanged natural gas into the upper part of the ISO tank 110.
여기에서, 1차 열교환 후 천연 가스의 온도는 약 영하 110도 내지 영하 100도 사이가 되며, ISO 탱크(110) 내부에서 액화 천연 가스(영화 163도)는 탱크 하부에 위치하고, 기체 상태의 천연 가스(영하 110도 내지 영하 100도)는 탱크 상부에 존재하게 된다. ISO 탱크(110)의 상측 및 하측에 마련된 온도 센서(220)를 통해 ISO 탱크(110) 내부의 온도 변화가 실시간으로 검출될 수 있다.Here, after the first heat exchange, the temperature of the natural gas is between about -110 degrees Celsius and -100 degrees Celsius, and within the ISO tank 110, the liquefied natural gas (163 degrees Celsius) is located at the bottom of the tank, and natural gas in a gaseous state is (-110 degrees Celsius to -100 degrees Celsius) exists at the top of the tank. Temperature changes inside the ISO tank 110 can be detected in real time through the temperature sensors 220 provided on the upper and lower sides of the ISO tank 110.
한편, ISO 탱크(110) 내부에서 BOG와 지속적으로 유입되는 천연 가스에 의해 ISO 탱크(110) 내부 압력이 상승하게 되고, 제어부는 제6 밸브(190)를 개방하여 ISO 탱크(110)내 압력 상승에 의해 BOG와 함께 천연 가스가 자동으로 열교환식 기화장치(120)로 유입되도록 한 후 다시 냉각수의 폐열을 이용하여 2차로 열교환이 진행되도록 한다. 그와 동시에, 제어부는 제7 밸브(200)를 개방하여 기화된 천연 가스를 엔진 방향으로 공급하게 된다. 이때, ISO 탱크(110) 내부는 내부 압력이 이미 높아진 상태이기 때문에, 제어부에서 제6 밸브(190)를 개방하는 것 만으로도 기체 상태의 천연 가스가 자동으로 열교환식 기화장치(120)로 이동할 수 있다. 또한, 2차 열교환 후 기체 상태의 천연 가스 온도는 섭씨 30도 내지 50도 온도가 형성된다.Meanwhile, the pressure inside the ISO tank 110 increases due to the BOG and the natural gas continuously flowing inside the ISO tank 110, and the control unit opens the sixth valve 190 to increase the pressure within the ISO tank 110. By allowing natural gas along with the BOG to automatically flow into the heat exchange type vaporization device 120, heat exchange is performed a second time using the waste heat of the coolant. At the same time, the control unit opens the seventh valve 200 to supply vaporized natural gas toward the engine. At this time, since the internal pressure inside the ISO tank 110 is already high, natural gas in the gaseous state can automatically move to the heat exchange type vaporization device 120 just by opening the sixth valve 190 in the control unit. . In addition, after secondary heat exchange, the temperature of natural gas in gaseous state is 30 to 50 degrees Celsius.
또한, 제어부는 ISO 탱크(110)의 상측에서 ISO 탱크(110) 내 압력을 실시간으로 검출한 후 내부 압력이 기 설정된 설계압력 이상인 것으로 파악될 경우 ISO 탱크(110) 및 연결 라인(배관) 보호를 위하여 보호 밸브(230)를 개방하게 된다.In addition, the control unit detects the pressure inside the ISO tank 110 in real time from the upper side of the ISO tank 110 and protects the ISO tank 110 and the connecting line (piping) when the internal pressure is determined to be higher than the preset design pressure. To this end, the protection valve 230 is opened.
한편, 일 실시예에서, ISO 탱크(110)와 제6 밸브(190)를 연결하는 연결 라인에는 추가로 연결 라인이 분기되어 외부와 연결될 수 있으며, ISO 탱크(110)로부터 배출되는 기체 상태의 천연 가스를 일부 외부로 배출하는 벤틸레이션 밸브(240)가 추가로 마련될 수 있다.Meanwhile, in one embodiment, the connection line connecting the ISO tank 110 and the sixth valve 190 may have an additional connection line branched and connected to the outside, and the gaseous natural gas discharged from the ISO tank 110 may be connected to the outside. A ventilation valve 240 that discharges some of the gas to the outside may be additionally provided.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, those skilled in the art can make various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that it is possible.
100: 열교환식 기화기를 적용한 LNG 연료공급 시스템
110: ISO 탱크
120: 열교환식 기화장치
130: 수용 컨테이너
140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210: 제1 내지 제8 밸브
220: 온도 센서
230: 보호 밸브
240: 벤틸레이션 밸브100: LNG fuel supply system using heat exchange vaporizer
110: ISO tank
120: Heat exchange vaporization device
130: Accommodating container
140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210: first to eighth valves
220: Temperature sensor
230: protection valve
240: Ventilation valve
Claims (8)
일측이 상기 ISO 탱크(110)와 연결되고, 타측이 외부 엔진의 냉각수 공급처와 연결되어 상기 냉각수 공급처로부터 공급되는 냉각수의 폐열을 이용하여 상기 ISO 탱크(110)로부터 공급되는 액화 천연 가스를 기화시키는 열교환식 기화장치(120);
내측에 상기 ISO 탱크(110) 및 상기 열교환식 기화장치(120)가 수용되는 수용 공간이 마련되는 수용 컨테이너(130);
액화 천연 가스 충전처와 상기 ISO 탱크(110)를 연결하는 연결 라인에 마련되는 제1 내지 제3 밸브(140, 150, 160);
상기 제2 밸브(150) 및 제3 밸브(160)를 연결하는 연결 라인으로부터 분기되어 상기 열교환식 기화장치(120)로 연결되는 연결 라인에 마련되는 제4 밸브(170);
상기 열교환식 기화장치(120)를 통해 1차로 열교환된 천연 가스를 상기 ISO 탱크(110)로 재유입하는 연결 라인에 마련되는 제5 밸브(180);
상기 ISO 탱크(110) 내 천연 가스를 상기 열교환식 기화장치(120)로 재유입하는 연결 라인에 마련되는 제6 밸브(190);
상기 열교환식 기화장치(120)를 통해 2차로 열교환 및 기화된 천연 가스를 엔진으로 공급하는 연결 라인에 마련되는 제7 밸브(200);
상기 액화 천연 가스 충전처와 상기 ISO 탱크(110)의 상부를 연결하는 연결 라인에 마련되는 제8 밸브(210); 및
상기 제1 내지 제8 밸브(140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210)의 개폐 상태를 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 수용 컨테이너(130)는 이동 가능한 형태로 마련되고, 상기 열교환식 기화장치(120)는 외부 엔진의 냉각수 공급처와 분리 가능한 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는, 열교환식 기화기를 적용한 LNG 연료공급 시스템.
ISO tank (110);
One side is connected to the ISO tank 110, and the other side is connected to the coolant supply source of an external engine, and heat exchange is performed to vaporize the liquefied natural gas supplied from the ISO tank 110 using the waste heat of the coolant supplied from the coolant supply source. type vaporizer (120);
A storage container 130 provided with a storage space inside to accommodate the ISO tank 110 and the heat exchange vaporizer 120;
First to third valves 140, 150, 160 provided in a connection line connecting a liquefied natural gas filling station and the ISO tank 110;
a fourth valve 170 branched from the connection line connecting the second valve 150 and the third valve 160 and provided in a connection line connected to the heat exchange vaporizer 120;
A fifth valve 180 provided on a connection line that re-introduces natural gas, which has been primarily heat-exchanged through the heat exchange type vaporization device 120, into the ISO tank 110;
A sixth valve 190 provided on a connection line that re-introduces the natural gas in the ISO tank 110 to the heat exchange vaporizer 120;
A seventh valve (200) provided in a connection line that supplies secondarily heat-exchanged and vaporized natural gas to the engine through the heat exchange type vaporizer (120);
An eighth valve 210 provided on a connection line connecting the liquefied natural gas filling station and the upper part of the ISO tank 110; and
It includes a control unit that controls the open and closed states of the first to eighth valves (140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, and 210),
An LNG fuel supply system using a heat exchange type vaporizer, characterized in that the receiving container (130) is provided in a movable form, and the heat exchange type vaporizer (120) is provided in a form that can be separated from the coolant supply source of an external engine.
상기 열교환식 기화장치(120)는,
상기 외부 엔진의 냉각수 공급처에 포함된 냉각수 펌프와 연결되며, 상기 ISO 탱크(110)로부터 공급되는 액화 천연 가스와 상기 냉각수 펌프를 통해 공급되는 냉각수를 서로 열교환시킨 후, 기화된 천연 가스를 엔진 방향으로 공급되도록 하며,
상기 ISO 탱크(110)로부터 공급되는 액화 천연 가스는 상기 냉각수의 폐열에 의해 1차로 열교환 된 후 상기 ISO 탱크(110)로 재유입 되고, 상기 ISO 탱크(110) 내 압력 상승에 의해 외부로 배출되는 천연 가스는 상기 열교환식 기화장치(120)로 재공급된 후 냉각수의 폐열에 의해 2차로 열교환을 통해 기화되는 것을 특징으로 하는, 열교환식 기화기를 적용한 LNG 연료공급 시스템.
According to paragraph 1,
The heat exchange type vaporization device 120,
It is connected to a coolant pump included in the coolant supply source of the external engine, and after heat exchange between the liquefied natural gas supplied from the ISO tank 110 and the coolant supplied through the coolant pump, the vaporized natural gas is directed toward the engine. ensure that it is supplied,
The liquefied natural gas supplied from the ISO tank 110 is first heat-exchanged by the waste heat of the cooling water and then re-introduced into the ISO tank 110, and is discharged to the outside by an increase in pressure within the ISO tank 110. An LNG fuel supply system using a heat exchange type vaporizer, characterized in that natural gas is re-supplied to the heat exchange type vaporizer (120) and then secondarily vaporized through heat exchange by waste heat of the coolant.
상기 제어부는,
상기 ISO 탱크(110) 내 액화 천연 가스 충전 전, 상기 제1 및 제8 밸브(140, 210)를 개방하여 상기 액화 천연 가스 충전처로부터 공급되는 액화 천연 가스를 상기 ISO 탱크(110) 내부로 스프레이 형태로 분사하여 상기 ISO 탱크(110)를 예냉시킨 후, 상기 ISO 탱크(110) 내부 온도가 기 설정된 온도 이하로 냉각되는 경우 상기 제7 밸브(200)를 차단하는 것을 특징으로 하는, 열교환식 기화기를 적용한 LNG 연료공급 시스템.
According to paragraph 1,
The control unit,
Before charging the liquefied natural gas in the ISO tank 110, the first and eighth valves 140 and 210 are opened to spray the liquefied natural gas supplied from the liquefied natural gas filling source into the ISO tank 110. After pre-cooling the ISO tank 110 by spraying it in the form of a heat exchanger, the seventh valve 200 is blocked when the internal temperature of the ISO tank 110 cools below a preset temperature. LNG fuel supply system applied.
상기 제어부는,
상기 ISO 탱크(110)의 예냉이 완료된 후, 상기 제1 내지 제3 밸브(140, 150, 160)를 개방하여 상기 액화 천연 가스 충전처로부터 공급되는 액화 천연 가스가 상기 ISO 탱크(110) 내에 충전되도록 하는 것을 특징으로 하는, 열교환식 기화기를 적용한 LNG 연료공급 시스템.
According to clause 4,
The control unit,
After pre-cooling of the ISO tank 110 is completed, the first to third valves 140, 150, and 160 are opened to fill the ISO tank 110 with liquefied natural gas supplied from the liquefied natural gas filling source. An LNG fuel supply system using a heat exchange type vaporizer, characterized in that as much as possible.
상기 제어부는,
상기 제1 밸브(140), 제3 및 제4 밸브(160, 170)를 개방하여, 상기 ISO 탱크(110)로부터 공급되는 액화 천연 가스가 상기 열교환식 기화장치(120)를 통해 흐르는 냉각수의 폐열에 의해 1차로 열교환되도록 한 후 상기 ISO 탱크(110)로 재유입되도록 하고,
열교환된 액화 천연 가스가 재유입됨에 따라 상기 ISO 탱크(110) 내 압력이 상승하는 경우 상기 제6 밸브(190)를 개방하여 상기 ISO 탱크(110) 내 천연 가스가 상기 열교환식 기화장치(120)로 재유입되도록 하는 것을 특징으로 하는, 열교환식 기화기를 적용한 LNG 연료공급 시스템.
According to paragraph 1,
The control unit,
By opening the first valve 140 and the third and fourth valves 160 and 170, the liquefied natural gas supplied from the ISO tank 110 absorbs the waste heat of the cooling water flowing through the heat exchange vaporizer 120. After the heat is first exchanged by, it is re-introduced into the ISO tank 110,
When the pressure in the ISO tank 110 increases as the heat exchanged liquefied natural gas is re-introduced, the sixth valve 190 is opened to allow the natural gas in the ISO tank 110 to enter the heat exchange vaporizer 120. An LNG fuel supply system using a heat exchange vaporizer, characterized in that it is re-introduced into the LNG fuel supply system.
상기 ISO 탱크(110)의 상측 및 하측에는,
상기 ISO 탱크(110) 내 온도 변화를 측정하는 온도 센서(220);가 각각 마련되는 것을 특징으로 하는, 열교환식 기화기를 적용한 LNG 연료공급 시스템.
According to paragraph 1,
On the upper and lower sides of the ISO tank 110,
An LNG fuel supply system using a heat exchange type vaporizer, characterized in that a temperature sensor 220 is provided to measure temperature changes within the ISO tank 110.
상기 ISO 탱크(110)의 상측에는,
상기 ISO 탱크(110) 내 압력을 실시간으로 측정하고, 기 설정된 압력 이상에 해당하는 경우 자동 개방을 통해 상기 ISO 탱크(110) 내 압력이 기 설정된 압력을 유지하도록 하는 보호 밸브(230);가 마련되는 것을 특징으로 하는, 열교환식 기화기를 적용한 LNG 연료공급 시스템.According to paragraph 1,
On the upper side of the ISO tank 110,
A protection valve 230 is provided that measures the pressure in the ISO tank 110 in real time and automatically opens if the pressure exceeds a preset pressure to maintain the pressure in the ISO tank 110 at the preset pressure. An LNG fuel supply system using a heat exchange vaporizer, characterized in that
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