KR20150111006A - System and method for supplying fuel - Google Patents

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장해기
이호영
이재무
이성준
도현선
진종운
이원두
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

Disclosed is a fuel supply system. The fuel supply system according to an embodiment of the present invention supplies fuel gas to the engine of a ship. The fuel supply system comprises: a storage tank for storing liquefied natural gas; a compression pump for compressing the liquefied natural gas, which has been transferred from the storage tank, to pressure required by the engine; a gas-liquid separating column for separating the liquefied natural gas, which has been compressed by the compression pump, into gas and liquid; and a vaporizer for vaporizing the liquid separated by the gas-liquid separating column, wherein the gas-liquid separating column supplies the separated gas to the consumer of the ship and can adjust the amount of the liquid separated depending on the load of the ship.

Description

연료 공급 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR SUPPLYING FUEL}[0001] SYSTEM AND METHOD FOR SUPPLYING FUEL [0002]

본 발명은 연료 공급 시스템 및 연료 공급 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel supply system and a fuel supply method.

일반적으로 천연 가스는 생산지에서 -163℃의 극저온으로 액화된 액화 천연 가스(Liquefied Natural Gas, LNG)의 상태로 만들어진 후, LNG 운반선에 의해 목적지까지 원거리에 걸쳐 수송된다.In general, natural gas is produced in the form of Liquefied Natural Gas (LNG) liquefied at a cryogenic temperature of -163 ° C at the production site, and transported over a long distance to the destination by an LNG carrier.

최근에는, 이러한 액화 천연 가스가 선박을 추진하는 연료로 사용될 수 있다. In recent years, such liquefied natural gas can be used as a fuel for propelling a ship.

액화 천연 가스를 추진 엔진의 연료로 사용하는 선박에는, 연료용 액화 천연 가스를 저장하기 위한 액화 천연 가스 저장 탱크가 설치된다.A vessel using liquefied natural gas as fuel for propulsion engines is provided with a liquefied natural gas storage tank for storing liquefied natural gas for fuel.

이러한 선박의 선박 추진 엔진으로서 고압 가스 분사 엔진, 예를 들어 ME-GI엔진(MAN B&W Piesel사의 제품)이 사용될 수 있다.A high-pressure gas injection engine such as an ME-GI engine (manufactured by MAN B & W Piesel) may be used as the ship propulsion engine of such a ship.

이 때, ME-GI엔진에 연료를 공급하는 연료 공급 시스템은, 액화 천연 가스 저장 탱크로부터 공급되는 연료를 엔진의 요구 압력으로 압축하고 기화시킨 후에 기체 상태의 연료 가스를 ME-GI엔진으로 공급한다.At this time, the fuel supply system for supplying fuel to the ME-GI engine supplies the gaseous fuel gas to the ME-GI engine after compressing and vaporizing the fuel supplied from the liquefied natural gas storage tank to the required pressure of the engine .

이 때, 엔진에 공급되는 연료 가스의 공급량은 항상 일정한 것이 아니라, 선박의 운항 상황에 따라 엔진의 출력이 달라지기 때문에, 엔진의 부하에 따라 연료 가스의 공급량은 달라질 수 있다.At this time, the supply amount of the fuel gas supplied to the engine is not always constant, but the output of the engine varies depending on the operating condition of the ship, so that the supply amount of the fuel gas may vary depending on the load of the engine.

한편, 선박에는 엔진뿐 만 아니라, 전기를 생산하는 발전 장치에도 액화 천연 가스가 연료로 사용될 수 있다.On the other hand, liquefied natural gas can be used as fuel not only in engines but also in power generating units that produce electricity.

이 때, 발전 장치에 공급되는 연료 가스의 요구 압력은, 엔진에 공급되는 연료 가스의 요구 압력과는 다를 수가 있다.At this time, the required pressure of the fuel gas supplied to the power generation apparatus may be different from the required pressure of the fuel gas supplied to the engine.

이에 따라, 선박에는 엔진의 연료 공급 시스템과는 별도로, 발전 장치에 연료 가스를 공급하는 공급 시스템을 구비해야 하는 문제가 있다.Accordingly, there is a problem in that, besides the fuel supply system of the engine, the ship must be provided with a supply system for supplying fuel gas to the power generation apparatus.

본 발명의 일 실시예는 엔진에 필요한 연료 가스를 공급하면서 선박의 다른 사용처에 필요한 연료를 함께 생산할 수 있는 연료 공급 시스템을 제공하고자 한다.One embodiment of the present invention is to provide a fuel supply system capable of supplying necessary fuel to the engine while supplying the fuel gas required for the engine.

본 발명의 일 실시예는 엔진의 부하에 추종할 수 있는 연료 공급 시스템을 제공하고자 한다.One embodiment of the present invention seeks to provide a fuel supply system that can follow the load of the engine.

본 발명의 일 실시예는 엔진의 부하에 추종할 수 있는 연료 공급 방법을 제공하고자 한다.One embodiment of the present invention is to provide a fuel supply method that can follow the load of the engine.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 엔진에 연료 가스를 공급하는 연료 공급 시스템으로서, 액화 천연 가스가 저장된 저장 탱크; 상기 저장 탱크로부터 이송된 상기 액화 천연 가스를 상기 엔진의 요구 압력으로 압축하는 압축 펌프; 상기 압축 펌프에서 압축된 액화 천연 가스를 기체와 액체로 분리하는 기액 분리 컬럼; 및 상기 기액 분리 컬럼에서 분리된 액체를 기화시키는 기화기를 포함하되, 상기 기액 분리 컬럼은, 상기 분리된 기체를 상기 선박의 사용처로 공급하고, 상기 엔진의 부하에 따라 상기 분리된 액체의 양을 조절할 수 있는, 연료 공급 시스템이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a fuel supply system for supplying fuel gas to an engine of a ship, comprising: a storage tank storing liquefied natural gas; A compression pump for compressing the liquefied natural gas transferred from the storage tank to a required pressure of the engine; A gas-liquid separation column for separating the liquefied natural gas compressed by the compression pump into a gas and a liquid; And a vaporizer for vaporizing the liquid separated in the gas-liquid separation column, wherein the gas-liquid separation column supplies the separated gas to the place where the vessel is used, and adjusts the amount of the separated liquid according to the load of the engine A fuel supply system is provided.

이 때, 상기 기액 분리 컬럼은, 상하 방향으로 연결되어 배치되는 복수 개의 층; 및 상기 복수 개의 층 중에서 가장 하부에 배치된 바닥층을 가열하는 가열기를 포함하며, 상기 압축 펌프에서 압축된 액화 천연 가스는 상기 바닥층으로 공급되고, 상기 바닥층에 공급된 액화 천연 가스 중 일부는 상기 가열기에 의해 기화되어 상기 바닥층의 상부 층으로 이동되며, 상기 바닥층에 위치된 액화 천연 가스는 상기 기화기를 통해 기화되어 상기 엔진으로 공급될 수 있다.At this time, the gas-liquid separation column includes a plurality of layers arranged in a vertical direction; And a heater for heating the bottom layer disposed at the bottom of the plurality of layers, wherein the liquefied natural gas compressed in the compression pump is supplied to the bottom layer, and a part of the liquefied natural gas supplied to the bottom layer is supplied to the heater And the liquefied natural gas located in the bottom layer may be vaporized through the vaporizer and supplied to the engine.

이 때, 상기 가열기는 상기 엔진과 연결되어, 상기 엔진의 부하에 따라 상기 가열기로 전달되는 열량이 조절될 수 있다.At this time, the heater is connected to the engine, and the amount of heat transferred to the heater can be adjusted according to the load of the engine.

또한, 상기 복수 개의 층 사이를 연결하는 통로에는 감압 밸브가 설치될 수 있다.The passage connecting the plurality of layers may be provided with a pressure reducing valve.

또한, 상기 엔진은 고압 가스 분사 엔진을 포함하고, 상기 고압 가스 분사 엔진의 요구 압력은 20 bar 내지 300 bar일 수 있다.Further, the engine may include a high-pressure gas injection engine, and the required pressure of the high-pressure gas injection engine may be 20 to 300 bar.

또한, 상기 상부 층으로 이동된 기화 가스 중 일부는 발전 장치로 공급될 수 있다.In addition, some of the vaporized gas transferred to the upper layer may be supplied to the power generation apparatus.

이 때, 상기 발전 장치로 공급되는 기화 가스보다 상부에 위치된 기화 가스 중 일부는 가스 소각 장치로 공급될 수 있다.At this time, some of the vaporized gas located above the vaporized gas supplied to the power generation apparatus may be supplied to the gas incineration apparatus.

이 때, 상기 가스 소각 장치로 공급되는 기화 가스에는 질소가 포함될 수 있다.At this time, nitrogen may be included in the vaporized gas supplied to the gas incineration apparatus.

한편, 상기 저장 탱크로부터 상기 액화 천연 가스를 상기 압축 펌프로 이송시키는 이송 펌프를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a transfer pump for transferring the liquefied natural gas from the storage tank to the compression pump.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박의 엔진에 연료 가스를 공급하는 연료 공급 방법으로서, 액화 천연 가스가 저장된 저장 탱크로부터 액화 천연 가스를 상기 엔진의 요구 압력으로 압축하는 압축 단계; 상기 압축 단계에서 압축된 액화 천연 가스를 기체와 액체로 분리하는 기액 분리 단계; 상기 기액 분리 단계에서 분리된 액체 상태의 액화 천연 가스를 기화시키는 기화 단계; 및 상기 기화 단계에서 기화된 액화 천연 가스를 상기 엔진으로 공급하는 연료 공급 단계를 포함하되, 상기 기액 분리 단계는, 상기 압축된 액화 천연 가스에 열을 공급하여 상기 엔진의 요구 압력 상태의 액체와 상기 액체보다 저압 상태의 기체로 분리하는, 연료 공급 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a fuel supply method for supplying a fuel gas to an engine of a ship, comprising: a compression step of compressing liquefied natural gas from a storage tank storing liquefied natural gas to a required pressure of the engine; A gas-liquid separating step of separating the liquefied natural gas compressed in the compressing step into a gas and a liquid; A vaporization step of vaporizing the liquid natural gas separated in the gas-liquid separation step; And a fuel supplying step of supplying the liquefied natural gas vaporized in the vaporizing step to the engine, wherein the gas-liquid separating step includes supplying the compressed liquefied natural gas with heat, The fuel is separated into a gas at a lower pressure than that of the liquid.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 압축된 액화 천연 가스를 복수 개의 층으로 구성된 기액 분리 컬럼에서 가열함으로써, 발전 장치에 공급되는 연료 가스를 생산할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the compressed liquefied natural gas can be produced in a gas-liquid separation column composed of a plurality of layers to produce the fuel gas supplied to the power generation apparatus.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 압축된 액화 천연 가스를 복수 개의 층으로 구성된 기액 분리 컬럼에서 가열함으로써, 질소가 제거된 고품질의 연료를 엔진에 공급할 수 있다.Further, according to one embodiment of the present invention, by heating the compressed liquefied natural gas in a gas-liquid separation column composed of a plurality of layers, it is possible to supply nitrogen-depleted high quality fuel to the engine.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수 개의 층으로 구성된 기액 분리 컬럼에 위치된 액화 천연 가스의 가열량을 조절함으로써, 엔진에 공급되는 연료의 공급량을 조절할 수 있다.Further, according to an embodiment of the present invention, the amount of fuel supplied to the engine can be adjusted by adjusting the heating amount of the liquefied natural gas located in the gas-liquid separation column composed of a plurality of layers.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템 중 기액 분리 컬럼을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템의 운영 모습을 도시한 도면이다.1 is a view showing a fuel supply system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a gas-liquid separation column in a fuel supply system according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing an operation of a fuel supply system according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템(100)을 도시한 도면이다.1 is a view showing a fuel supply system 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 연료 공급 시스템(100)은 선박의 엔진(10)에 연료 가스를 공급하는 시스템이다.Referring to FIG. 1, the fuel supply system 100 is a system for supplying fuel gas to the engine 10 of a ship.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 엔진(10)의 연료로 액화 천연 가스가 사용될 수 있다.At this time, according to an embodiment of the present invention, liquefied natural gas may be used as the fuel of the engine 10.

이 때, 엔진(10)은 고압 가스 분사 엔진을 포함할 수 있으며, 예를 들어, ME-GI엔진(MAN B&W Piesel사의 제품)을 포함할 수 있다.At this time, the engine 10 may include a high-pressure gas injection engine and may include, for example, an ME-GI engine (a product of MAN B & W Piesel).

ME-GI엔진의 경우, 엔진에 공급되는 연료 가스의 요구 압력은 200 bar 내지 300 bar이다.In the case of the ME-GI engine, the required pressure of the fuel gas supplied to the engine is 200 bar to 300 bar.

또한, 엔진(10)은 가스 터빈 엔진을 포함할 수 있다.Further, the engine 10 may include a gas turbine engine.

가스 터빈 엔진의 경우, 엔진에 공급되는 연료 가스의 요구 압력은 20 bar 내지 40 bar이다.In the case of a gas turbine engine, the required pressure of the fuel gas supplied to the engine is 20 to 40 bar.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연료 공급 시스템(100)은 액화 천연 가스를 압축하고 기화하여 고압의 가스를 엔진(10)으로 공급할 필요가 있다.Accordingly, according to one embodiment of the present invention, the fuel supply system 100 needs to compress and vaporize the liquefied natural gas to supply the high-pressure gas to the engine 10.

이 때, 연료 공급 시스템(100)은, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 저장 탱크(120), 공급 라인(150), 공급 펌프(110), 압축 펌프(140), 기액 분리 컬럼(160) 및 기화기(180)를 포함할 수 있다.1, the fuel supply system 100 includes a storage tank 120, a supply line 150, a supply pump 110, a compression pump 140 ), A gas-liquid separation column 160, and a vaporizer 180.

저장 탱크(120)는 엔진(10)의 연료가 되는 액화 천연 가스가 저장된 공간이다.The storage tank 120 is a space in which liquefied natural gas serving as fuel for the engine 10 is stored.

이 때, 저장 탱크(120)는, LNG 운반선과 같이 액화 천연 가스를 운반하는 선박의 경우, LNG 저장 탱크일 수 있다.At this time, the storage tank 120 may be an LNG storage tank in the case of a ship carrying liquefied natural gas such as an LNG carrier.

그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 일반적인 선박의 경우, 저장 탱크(120)는 별도로 선박 내에 마련된 연료 저장 탱크일 수 있다.However, the present invention is not limited thereto, and in the case of a general ship, the storage tank 120 may be a fuel storage tank separately provided in the ship.

한편, 저장 탱크(120)에 저장된 액화 천연 가스는 공급 라인(150)을 통해서 엔진(10)으로 공급될 수 있다.Meanwhile, the liquefied natural gas stored in the storage tank 120 may be supplied to the engine 10 through the supply line 150.

즉, 공급 라인(150)은 저장 탱크(120)로부터 공급된 액화 천연 가스를 엔진(10)까지 전달하는 배관이다.That is, the supply line 150 is a pipe for delivering the liquefied natural gas supplied from the storage tank 120 to the engine 10.

공급 펌프(110)는 저장 탱크(120)로부터 액화 천연 가스를 공급 라인(150)으로 뽑아 내기 위한 압송 수단이다.The supply pump 110 is a pressure transmission means for extracting the liquefied natural gas from the storage tank 120 to the supply line 150.

즉, 공급 펌프(110)는 압력 차를 이용하여 저장 탱크(120)의 액화 천연 가스를 공급 라인(150)으로 이동시킬 수 있다.That is, the supply pump 110 may use the pressure difference to move the liquefied natural gas of the storage tank 120 to the supply line 150.

공급 라인(150)으로 이동된 액화 천연 가스는 압축 펌프(140)를 통과함으로써, 엔진(10)이 요구하는 압력까지 압축될 수 있다.The liquefied natural gas transferred to the supply line 150 can be compressed to the pressure required by the engine 10 by passing through the compression pump 140.

즉, 압축 펌프(140)는 액화 천연 가스를 압축하기 위한 구성이다.That is, the compression pump 140 is a structure for compressing liquefied natural gas.

이 때, 엔진(10)이 ME-GI엔진인 경우, 엔진(10)으로 공급될 연료의 요구 압력은 200 bar 내지 300 bar이므로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 압축 펌프(140)는 액화 천연 가스를 200 bar 내지 300 bar로 압축시킬 수 있다.In this case, when the engine 10 is an ME-GI engine, the required pressure of the fuel to be supplied to the engine 10 is 200 bar to 300 bar. Therefore, according to the embodiment of the present invention, Natural gas can be compressed to 200 bar to 300 bar.

이 때, 압축 펌프(140)로 주입되는 액화 천연 가스는 -163℃의 극저온 상태의 액체이므로, 압축 펌프(140)를 통과하여 200 bar 내지 300 bar로 압축되는 경우, 압축 펌프(140)에서 배출되는 액화 천연 가스는 엄밀하게 따지면, 액체도 기체도 아닌 초임계 상태일 수 있다.At this time, since the liquefied natural gas injected into the compression pump 140 is a liquid at a very low temperature of -163 DEG C, when the compressed natural gas is compressed to 200 to 300 bar through the compression pump 140, Liquefied natural gas, which is strictly speaking, may be in a supercritical state, neither liquid nor gas.

따라서, 압축 펌프(140)를 통과하여 압축된 액화 천연 가스는 엔진(10)으로 공급되기 위해서는 기화 과정이 필요하다.Therefore, the liquefied natural gas compressed and passed through the compression pump 140 needs a vaporization process to be supplied to the engine 10.

이에 따라, 압축 펌프(140)를 통과하여 압축된 액화 천연 가스는 기화기(180)를 통과하여 기화가 된 후에, 엔진(10)으로 공급될 수 있다.Accordingly, the liquefied natural gas compressed and passed through the compression pump 140 can be supplied to the engine 10 after being passed through the vaporizer 180 and vaporized.

즉, 기화기(180)는 압축된 액화 천연 가스를 기화시키는 구성이다.That is, the vaporizer 180 is configured to vaporize the compressed liquefied natural gas.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 압축 펌프(140)를 통과하여 압축된 액화 천연 가스는 기화기(180)를 통과하기 전에, 기액 분리 컬럼(160)을 통과하는 과정을 거치게 된다.1, the liquefied natural gas compressed and passed through the compression pump 140 is supplied to the gas-liquid separating column 160 before being passed through the vaporizer 180. In this case, It goes through the process of passing.

이하, 기액 분리 컬럼(160) 및 이를 포함한 연료 공급 시스템(100)의 운영 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of operating the gas-liquid separation column 160 and the fuel supply system 100 including the gas-liquid separation column 160 will be described.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템(100) 중 기액 분리 컬럼(160)을 도시한 도면이다.2 is a view showing a gas-liquid separation column 160 in the fuel supply system 100 according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템(100)의 운영 모습을 도시한 도면이다.3 is a view showing an operation of the fuel supply system 100 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 기액 분리 컬럼(160)은 액화 천연 가스를 가열하여 기화시킴으로써 액체와 기체를 분리하는 구성으로서, 액화 천연 가스에서 분리된 기체를 선박의 다른 사용처로 공급할 수 있고, 엔진(10)의 부하에 따라 분리된 액체의 양을 조절할 수 있도록 구성되는데, 이하, 상세히 설명한다.According to one embodiment of the present invention, the gas-liquid separation column 160 separates the liquid and the gas by heating and vaporizing the liquefied natural gas to supply the gas separated from the liquefied natural gas to other uses of the vessel, The amount of liquid separated according to the load of the engine 10 can be adjusted, which will be described in detail below.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 기액 분리 컬럼(160)은 복수 개의 층(161, 162, 163, 164), 가열기(165) 및 감압 밸브(168)를 포함할 수 있다.2, the gas-liquid separation column 160 includes a plurality of layers 161, 162, 163, 164, a heater 165, and a pressure reducing valve 168 .

도 2에서 기액 분리 컬럼(160)이 4개의 층으로 구성된 경우를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 2개 이상의 층으로 구성된 경우라면 모두 이에 포함될 수 있다.Although FIG. 2 shows a case where the gas-liquid separation column 160 is composed of four layers, the present invention is not limited thereto, and may include any two or more layers.

이하, 설명에서는 이해의 편의를 위하여 복수 개의 층이 4개의 층인 경우를 예시적으로 설명한다.Hereinafter, for convenience of explanation, a case where a plurality of layers are four layers will be exemplified.

이 때, 4개의 층은, 하부에서 상부 방향으로, 바닥층(161), 제 2 층(162), 제 3 층(163), 제 4 층(164)으로 정의한다.At this time, the four layers are defined as the bottom layer 161, the second layer 162, the third layer 163, and the fourth layer 164 in the lower direction to the upper direction.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 바닥층(161), 제 2 층(162), 제 3 층(163), 제 4 층(164)은 하부에서 상부 방향으로 순차적으로 연결되어 배치될 수 있다.2, the bottom layer 161, the second layer 162, the third layer 163, and the fourth layer 164 are arranged in the direction from the bottom to the top They can be sequentially connected and arranged.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 압축 펌프(140)를 통과하여 엔진(10)의 요구 압력으로 압축된 액화 천연 가스는, 기액 분리 컬럼(160)의 바닥층(161)으로 주입될 수 있다.At this time, according to the embodiment of the present invention, the liquefied natural gas compressed through the compression pump 140 and compressed to the required pressure of the engine 10 can be injected into the bottom layer 161 of the gas-liquid separation column 160 have.

이 때, 전술하였듯이, 엔진(10)은 ME-GI엔진일 수 있으므로, 압축 펌프(140)를 통과하여 바닥층(161)으로 주입된 액화 천연 가스는 200 bar 내지 300 bar로 압축된 액체 상태(엄밀하게는 초임계 상태)이다.At this time, as described above, the engine 10 may be an ME-GI engine, so that the liquefied natural gas injected into the bottom layer 161 through the compression pump 140 is compressed in a liquid state of 200 bar to 300 bar Supercritical state).

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 가열기(165)를 통해서 바닥층(161)이 가열될 수 있다.At this time, according to an embodiment of the present invention, the bottom layer 161 may be heated through the heater 165 as shown in FIG.

이에 따라, 바닥층(161)에 존재하는 액체 상태의 액화 천연 가스 중 일부는 기화되어 상부층으로 상승되어 이동될 수 있다.Accordingly, a part of the liquid natural gas in the liquid state existing in the bottom layer 161 can be vaporized and moved upward to the upper layer.

이 때, 전술하였듯이, 4개의 층은 순차적으로 연결되어 있으므로, 기화되어 상부층으로 이동된 액화 천연 가스의 기화 가스는 제 2 층(162), 제 3 층(163), 제 4 층(164)에 위치될 수 있다.In this case, as described above, since the four layers are sequentially connected, the vaporized gas of the liquefied natural gas vaporized and transferred to the upper layer flows into the second layer 162, the third layer 163, and the fourth layer 164 Lt; / RTI >

이 때, 제 2 층(162), 제 3 층(163), 제 4 층(164)에 위치된 기화 가스는 일부 액화될 수 있으며, 이에 따라, 제 2 층(162), 제 3 층(163), 제 4 층(164)에는 액체와 기체가 혼합된 상태의 액화 천연 가스가 위치될 수 있다.At this time, the vaporized gas located in the second layer 162, the third layer 163, and the fourth layer 164 may be partly liquefied, so that the second layer 162, the third layer 163 ), And the fourth layer 164 may be filled with a liquefied natural gas in a state where a liquid and a gas are mixed.

따라서, 본 명세서에서, 기액 분리 컬럼(160)을 통해 액체와 분리된 기체 또는 기화 가스는, 일부 액체가 포함된 상태까지 포함하는 의미이다.Therefore, in the present specification, the gas or vaporized gas separated from the liquid through the gas-liquid separation column 160 is meant to include a state including some liquid.

이 때, 바닥층(161), 제 2 층(162), 제 3 층(163), 제 4 층(164)에 위치된 액화 천연 가스는 그 성분이 각각 다를 수 있다.At this time, the liquefied natural gas located in the bottom layer 161, the second layer 162, the third layer 163, and the fourth layer 164 may have different components.

보다 상세히, 액화 천연 가스는 메탄이 주성분이지만, 소량의 에탄, 프로판, 부탄, 질소 등 여러 성분의 혼합물로 구성되어 있는데, 이들 성분의 기화 온도는 모두 다르므로, 바닥층(161)에 위치된 액화 천연 가스를 가열하는 경우, 상부층으로 갈수록 끓는점이 낮은 성분의 비율이 높아지게 된다.More specifically, liquefied natural gas is mainly composed of methane, but is composed of a mixture of various components such as a small amount of ethane, propane, butane, nitrogen, etc. Since the vaporization temperatures of these components are different from each other, When the gas is heated, the proportion of components having a low boiling point increases toward the upper layer.

이에 따라, 상부층으로 갈수록 끓는점이 가장 낮은 질소 성분의 비율이 높아지게 된다.Accordingly, the ratio of the nitrogen component having the lowest boiling point toward the upper layer becomes higher.

한편, 액화 천연 가스에 포함된 질소는 열량이 낮으므로, 질소 성분이 적은 액화 천연 가스일수록 연료로서 높은 열량을 낼 수 있으며, 상대적으로 고품질의 연료가 될 수 있다.On the other hand, since the nitrogen contained in the liquefied natural gas has a low calorific value, a liquefied natural gas having a low nitrogen content can produce a high calorific value as a fuel, and can be a relatively high quality fuel.

결과적으로, 가열기(165)를 통해 가열되어 일부가 기화되고 바닥층(161)에 남아 있는 액체 상태의 액화 천연 가스는, 바닥층(161)에 최초 주입된 액화 천연 가스보다 질소의 함량이 낮아지게 된다.As a result, the liquefied natural gas in the liquid state, which is heated through the heater 165 and partially vaporized and remains in the bottom layer 161, has a lower nitrogen content than the liquefied natural gas originally injected into the bottom layer 161.

이 때, 바닥층(161)에 남아 있는 액체 상태의 액화 천연 가스는 바닥층(161)에서 그대로 배출될 수 있다.At this time, the liquid natural gas remaining in the bottom layer 161 can be discharged from the bottom layer 161 as it is.

이 때, 도 2 및 도 3을 참조하면, 바닥층(161)에서 배출된 액체 상태의 액화 천연 가스는 기화기(180)를 거쳐서 엔진(10)으로 공급될 수 있다(도 2에서 'A'로 도시됨).2 and 3, the liquid natural gas discharged from the bottom layer 161 may be supplied to the engine 10 via the vaporizer 180 (see FIG. 2, being).

한편, 가열기(165)를 통해 바닥층(161)으로 공급되는 열량이 클수록 기화되는 액화 천연 가스의 양이 증가하게 되므로, 가열기(165)로 전달되는 열량을 조절함으로써, 바닥층(161)에 남아 있는 액체 상태의 액화 천연 가스의 양을 조절할 수 있다.Since the amount of the liquefied natural gas to be vaporized increases as the amount of heat supplied to the bottom layer 161 through the heater 165 increases, the amount of the liquid remaining in the bottom layer 161 The amount of liquefied natural gas in the state can be controlled.

이 때, 바닥층(161)에 남아 있는 액체 상태의 액화 천연 가스가 엔진(10)으로 공급되는 연료 가스의 공급량과 비례하게 된다.At this time, the liquid natural gas remaining in the bottom layer 161 becomes proportional to the supply amount of the fuel gas supplied to the engine 10.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 기액 분리 컬럼(160)의 가열기(165)로 전달되는 열량을 엔진(10)의 부하에 따라 조절할 수 있다.3, the amount of heat transferred to the heater 165 of the gas-liquid separation column 160 may be adjusted according to the load of the engine 10. In this case, as shown in FIG.

이에 따라, 선박의 운항 상태에 따라 변화하는 엔진(10)의 부하에 추종될 수 있도록, 엔진(10)으로 공급되는 연료 가스의 공급량을 용이하게 조절할 수 있다.Accordingly, the supply amount of the fuel gas supplied to the engine 10 can be easily adjusted so as to follow the load of the engine 10 which changes according to the operational state of the ship.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기액 분리 컬럼(160)의 복수 개의 층 사이를 연결하는 통로에는 감압 밸브(168)가 설치될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a pressure reducing valve 168 may be installed in the passage connecting the plurality of layers of the gas-liquid separation column 160.

예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 바닥층(161)과 제 2 층(162) 사이, 제 2 층(162)과 제 3 층(163) 사이, 제 3 층(163)과 제 4 층(164) 사이를 연결하는 통로에는 감압 밸브(168)가 설치될 수 있다.For example, as shown in FIG. 2, the gap between the bottom layer 161 and the second layer 162, between the second layer 162 and the third layer 163, between the third layer 163 and the fourth layer 163, (164) may be provided with a pressure reducing valve (168).

이에 따라, 기액 분리 컬럼(160)의 바닥층(161)에서 상부층으로 올라갈수록 압력이 낮아질 수 있다.Accordingly, the pressure can be lowered from the bottom layer 161 of the gas-liquid separation column 160 to the upper layer.

따라서, 바닥층(161)에 위치된 액화 천연 가스는 엔진(10)의 요구 압력과 동일한 압력을 유지하고 있지만, 제 2 층(162)에 위치된 액화 천연 가스는 바닥층(161)보다 압력이 낮아진 상태이며, 제 3 층(163), 제 4 층(164)으로 갈수록 압력이 더 낮아진다.Accordingly, the liquefied natural gas located in the bottom layer 161 maintains the same pressure as the required pressure of the engine 10, but the liquefied natural gas located in the second layer 162 is in a state of lower pressure than the bottom layer 161 And the pressure becomes lower toward the third layer 163 and the fourth layer 164.

따라서, 바닥층(161)보다 상부층에 존재하는 액화 천연 가스는 엔진(10)으로 공급될 수 없다.Therefore, the liquefied natural gas existing in the upper layer than the bottom layer 161 can not be supplied to the engine 10.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 바닥층(161)보다 상부층에 존재하는 액화 천연 가스는, 도 2에서 'B' 및 'C'로 도시한 바와 같이, 선박의 다른 사용처로 공급될 수 있다.At this time, according to an embodiment of the present invention, the liquefied natural gas existing in the upper layer than the bottom layer 161 can be supplied to other uses of the ship, as shown by 'B' and 'C' have.

예를 들어, 도 3을 참조하면, 기액 분리 컬럼(160)에서 바닥층(161)보다 상부층에 존재하는 액화 천연 가스는 발전 장치(20) 및 가스 소각 장치(30)로 공급될 수 있다.3, the liquefied natural gas existing in the upper portion of the bottom layer 161 in the gas-liquid separation column 160 may be supplied to the power generation apparatus 20 and the gas incineration apparatus 30. [

이 때, 발전 장치(20)는, 예를 들어, 이중 연료 전기 추진 엔진(DFDE, Dual-Fuel Diesel Electric)일 수 있다.At this time, the power generation apparatus 20 may be, for example, a Dual-Fuel Diesel Electric (DFDE).

이 때, 이중 연료 전기 추진 엔진은 기체 상태의 액화 천연 가스가 연료로 사용될 수 있으며, 공급 연료의 요구 압력이 ME-GI엔진보다는 상대적으로 저압인 5 bar~6 bar 정도이므로, 바닥층(161)보다 상부층에 존재하는 액화 천연 가스가 공급될 수 있다.In this case, the dual-fuel electric propulsion engine can be used as the fuel in the gaseous liquefied natural gas. Since the required pressure of the supplied fuel is about 5 bar to 6 bar which is relatively low pressure than the ME-GI engine, The liquefied natural gas present in the upper layer can be supplied.

예를 들어, 도 2 및 도 3을 참조하면, 바닥층(161)에 위치된 200 bar~300 bar 상태의 액화 천연 가스가 제 2 층(162) 및 제 3 층(163)을 지나면서 감압될 수 있으며, 제 3 층(163)에 위치된 액화 천연 가스의 압력이 5 bar~6 bar 정도라면, 제 3 층(163)에 위치된 액화 천연 가스가 발전 장치(20)로 공급될 수 있다(도 2에서 'B'로 도시됨).For example, referring to FIGS. 2 and 3, liquefied natural gas in the 200 to 300 bar state located in the bottom layer 161 may be decompressed through the second layer 162 and the third layer 163 And the pressure of the liquefied natural gas located in the third layer 163 is about 5 bar to 6 bar, the liquefied natural gas located in the third layer 163 can be supplied to the power generator 20 2 to ' B ').

이 때, 공급되는 액화 천연 가스가 기체 상태인 경우라면, 발전 장치(20)로 바로 공급될 수 있으며, 공급되는 액화 천연 가스가 액체 상태인 경우라면, 별도의 기화 수단(미도시)이나 가열 수단(미도시)을 거친 후에 발전 장치(20)로 공급될 수 있다.At this time, if the supplied liquefied natural gas is in a gaseous state, it can be directly supplied to the power generation apparatus 20. If the supplied liquefied natural gas is in a liquid state, it is possible to use another vaporizing means (not shown) (Not shown) and then supplied to the power generator 20.

한편, 가스 소각 장치(30)는 선박 내에서 발생되는 폐기 가스를 소각하여 제거하기 위한 장치인데, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기액 분리 컬럼(160)에서 바닥층(161)보다 상부층에 존재하는 액화 천연 가스의 일부가 가스 소각 장치(30)에서 제거될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the gas incinerator 30 is disposed in the gas-liquid separation column 160 in an upper layer than the bottom layer 161. The gas incinerator 30 is a device for incinerating the waste gas generated in the ship, A part of the liquefied natural gas can be removed from the gas incineration apparatus 30. [

예를 들어, 도 2 및 도 3을 참조하면, 제 4 층(164)에 위치된 액화 천연 가스의 경우 압력이 낮으며, 전술하였듯이 질소 성분의 함량이 높으므로, 가스 소각 장치(30)로 공급될 수 있다(도 2에서 'C'로 도시됨).For example, referring to FIGS. 2 and 3, the pressure of the liquefied natural gas located in the fourth layer 164 is low and, as described above, the content of the nitrogen component is high, (Shown as 'C' in FIG. 2).

이 때, 공급되는 액화 천연 가스가 기체 상태인 경우라면, 가스 소각 장치(30)로 바로 공급될 수 있으며, 공급되는 액화 천연 가스가 액체 상태인 경우라면, 액화 천연 가스를 기화 시킨 후에 가스 소각 장치(30)로 공급될 수 있다.At this time, if the supplied liquefied natural gas is in a gaseous state, it can be directly supplied to the gas incineration apparatus 30. If the supplied liquefied natural gas is in a liquid state, the liquefied natural gas is vaporized, (Not shown).

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 공급 시스템(100)은 기액 분리 컬럼(160)을 포함하고, 기액 분리 컬럼(160)은 복수 개의 층(161, 162, 163, 164), 가열기(165) 및 감압 밸브(168)로 구성됨으로써, 압축 펌프(140)에 의해 압축된 액화 천연 가스를 기화 및 감압하여 엔진(10)의 요구 압력 상태의 액체와 그보다 저압 상태의 기체로 분리할 수 있다.As such, the fuel supply system 100 according to an embodiment of the present invention includes a gas-liquid separation column 160, and the gas-liquid separation column 160 includes a plurality of layers 161, 162, 163, and 164, 165 and the pressure reducing valve 168 so that the liquefied natural gas compressed by the compression pump 140 is vaporized and decompressed so as to be separated into a gas of a required pressure state of the engine 10 and a gas of a lower pressure state .

이 때, 액화 천연 가스에 공급되는 열을 조절하여 분리되는 액체와 기체의 양을 제어함으로써, 엔진(10)의 부하에 따라 엔진(10)으로 공급되는 연료 가스의 공급량을 조절할 수 있다.At this time, the supply amount of the fuel gas supplied to the engine 10 can be adjusted according to the load of the engine 10 by controlling the amount of the liquid and the gas to be separated by controlling the heat supplied to the liquefied natural gas.

또한, 기액 분리 컬럼(160)을 통해 액화 천연 가스에서 질소를 분리할 수 있으며, 이에 따라, 엔진(10)으로 공급되는 연료 가스의 질소 성분의 함량이 낮출 수가 있으므로, 고열량의 연료를 엔진(10)으로 공급할 수 있다.In addition, nitrogen can be separated from the liquefied natural gas through the gas-liquid separation column 160, so that the content of the nitrogen component of the fuel gas supplied to the engine 10 can be lowered, ).

한편, 기액 분리 컬럼(160)에서 분리된 저압 상태의 기체 중 일부는 발전 장치(20)로 공급되어 연료로서 사용될 수 있으며, 기액 분리 컬럼(160)에서 분리된 저압 상태의 기체 중 질소 성분의 함량이 높은 일부는 가스 소각 장치(30)로 공급되어 제거될 수 있다.A part of the low-pressure gas separated from the gas-liquid separation column 160 may be supplied to the power generator 20 and used as fuel. The amount of the nitrogen component in the low-pressure gas separated from the gas-liquid separation column 160 This high part can be supplied to the gas incineration device 30 and removed.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 공급 시스템(100)을 이용하여 선박을 추진하는 엔진(10)뿐 만 아니라, 선박의 다양한 사용처로 액화 천연 가스를 공급할 수 있다.Accordingly, the liquefied natural gas can be supplied not only to the engine 10 that propels the ship using the supply system 100 according to the embodiment of the present invention, but also to various uses of the ship.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

10 엔진 20 발전 장치
30 가스 소각 장치 100 연료 공급 시스템
110 공급 펌프 120 저장 탱크
140 압축 펌프 150 공급 라인
160 기액 분리 컬럼 161 바닥층
165 가열기 168 갑압 밸브
180 기화기10 Engine 20 Generator
30 Gas incinerator 100 Fuel supply system
110 Feed pump 120 Storage tank
140 Compressor Pump 150 Supply Line
160 gas-liquid separation column 161 bottom layer
165 Heater 168 Pressure regulating valve
180 vaporizer

Claims (10)

선박의 엔진에 연료 가스를 공급하는 연료 공급 시스템으로서,
액화 천연 가스가 저장된 저장 탱크;
상기 저장 탱크로부터 이송된 상기 액화 천연 가스를 상기 엔진의 요구 압력으로 압축하는 압축 펌프;
상기 압축 펌프에서 압축된 액화 천연 가스를 기체와 액체로 분리하는 기액 분리 컬럼; 및
상기 기액 분리 컬럼에서 분리된 액체를 기화시켜서 상기 엔진으로 공급하는 기화기를 포함하되,
상기 기액 분리 컬럼은,
상기 분리된 기체를 상기 선박의 사용처로 공급하고,
상기 엔진의 부하에 따라 상기 분리된 액체의 양을 조절할 수 있는, 연료 공급 시스템.1. A fuel supply system for supplying a fuel gas to an engine of a ship,
A storage tank for storing liquefied natural gas;
A compression pump for compressing the liquefied natural gas transferred from the storage tank to a required pressure of the engine;
A gas-liquid separation column for separating the liquefied natural gas compressed by the compression pump into a gas and a liquid; And
And a vaporizer for vaporizing the liquid separated in the gas-liquid separation column and supplying the vapor to the engine,
The gas-
Supplying the separated gas to a destination of use of the vessel,
And the amount of the separated liquid can be adjusted according to the load of the engine. 제 1 항에 있어서,
상기 기액 분리 컬럼은,
상하 방향으로 연결되어 배치되는 복수 개의 층; 및
상기 복수 개의 층 중에서 가장 하부에 배치된 바닥층을 가열하는 가열기를 포함하며,
상기 압축 펌프에서 압축된 액화 천연 가스는 상기 바닥층으로 공급되고,
상기 바닥층에 공급된 액화 천연 가스 중 일부는 상기 가열기에 의해 기화되어 상기 바닥층의 상부 층으로 이동되며,
상기 바닥층에 남아있는 액화 천연 가스는 상기 기화기를 통해 기화되어 상기 엔진으로 공급되는, 연료 공급 시스템.The method according to claim 1,
The gas-
A plurality of layers connected in a vertical direction; And
And a heater for heating the bottom layer disposed at the bottom of the plurality of layers,
The liquefied natural gas compressed in the compression pump is supplied to the bottom layer,
Some of the liquefied natural gas supplied to the bottom layer is vaporized by the heater and moved to the upper layer of the bottom layer,
And the liquefied natural gas remaining in the bottom layer is vaporized through the vaporizer and supplied to the engine. 제 2 항에 있어서,
상기 가열기는 상기 엔진과 연결되어, 상기 엔진의 부하에 따라 상기 가열기로 전달되는 열량이 조절될 수 있는, 연료 공급 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the heater is connected to the engine so that the amount of heat transferred to the heater can be adjusted according to the load of the engine. 제 2 항에 있어서,
상기 복수 개의 층 사이를 연결하는 통로에는 감압 밸브가 설치되는, 연료 공급 시스템.3. The method of claim 2,
And a pressure reducing valve is installed in a passage connecting the plurality of layers. 제 1 항에 있어서,
상기 엔진은 고압 가스 분사 엔진을 포함하고,
상기 고압 가스 분사 엔진의 요구 압력은 20 bar 내지 300 bar인, 연료 공급 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the engine comprises a high pressure gas injection engine,
Wherein the required pressure of the high-pressure gas injection engine is 20 bar to 300 bar. 제 2 항에 있어서,
상기 상부 층으로 이동된 기화 가스 중 일부는 발전 장치로 공급되는, 연료 공급 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein some of the vaporized gas that has been transferred to the upper layer is supplied to the power generation apparatus. 제 6 항에 있어서,
상기 발전 장치로 공급되는 기화 가스보다 상부에 위치된 기화 가스 중 일부는 가스 소각 장치로 공급되는, 연료 공급 시스템.The method according to claim 6,
Wherein some of the vaporized gas located above the vaporized gas supplied to the power generation apparatus is supplied to the gas incineration apparatus. 제 7 항에 있어서,
상기 가스 소각 장치로 공급되는 기화 가스에는 질소가 포함되는, 연료 공급 시스템.8. The method of claim 7,
Wherein the vaporization gas supplied to the gas incineration apparatus contains nitrogen. 제 1 항에 있어서,
상기 저장 탱크로부터 상기 액화 천연 가스를 상기 압축 펌프로 이송시키는 이송 펌프를 더 포함하는, 연료 공급 시스템.The method according to claim 1,
Further comprising a transfer pump for transferring said liquefied natural gas from said storage tank to said compression pump. 선박의 엔진에 연료 가스를 공급하는 연료 공급 방법으로서,
액화 천연 가스가 저장된 저장 탱크로부터 액화 천연 가스를 상기 엔진의 요구 압력으로 압축하는 압축 단계;
상기 압축 단계에서 압축된 액화 천연 가스를 기체와 액체로 분리하는 기액 분리 단계;
상기 기액 분리 단계에서 분리된 액체 상태의 액화 천연 가스를 기화시키는 기화 단계; 및
상기 기화 단계에서 기화된 액화 천연 가스를 상기 엔진으로 공급하는 연료 공급 단계를 포함하되,
상기 기액 분리 단계는,
상기 압축된 액화 천연 가스에 열을 공급하여 상기 엔진의 요구 압력 상태의 액체와 상기 액체보다 저압 상태의 기체로 분리하는, 연료 공급 방법.A fuel supply method for supplying fuel gas to an engine of a ship,
Compressing the liquefied natural gas from the storage tank storing the liquefied natural gas to the required pressure of the engine;
A gas-liquid separating step of separating the liquefied natural gas compressed in the compressing step into a gas and a liquid;
A vaporization step of vaporizing the liquid natural gas separated in the gas-liquid separation step; And
And a fuel supply step of supplying the liquefied natural gas vaporized in the vaporization step to the engine,
The gas-
And supplying heat to the compressed liquefied natural gas to separate the liquid in the required pressure state of the engine and the gas in a lower pressure state than the liquid.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113090417A (en) * 2021-03-29 2021-07-09 招商局重工(深圳)有限公司 LPG gas-liquid separation jar and fuel control system

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