KR20190130731A - Gas Treatment System and Vessel having the same - Google Patents

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KR20190130731A
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박석준
이종훈
김민수
이동욱
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현대중공업 주식회사
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Abstract

According to one embodiment of the present invention, a gas treatment system includes: a first demand source consuming boil off gas and liquefied gas supplied from a liquefied gas storage tank with first pressure; and a control unit controlling supply to the first demand source of the liquefied gas or the boil off gas in accordance with a speed condition of a ship, wherein the control unit controls supply of the boil off gas to the first demand source with second pressure lower than the first pressure.

Description

가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박{Gas Treatment System and Vessel having the same}Gas Treatment System and Vessel Having the Same

본 발명은 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다. The present invention relates to a gas treatment system and a vessel comprising the same.

선박은 대량의 광물이나 원유, 천연가스, 또는 몇천 개 이상의 컨테이너 등을 싣고 대양을 항해하는 운송수단으로서, 강철로 이루어져 있고 부력에 의해 수선면에 부유한 상태에서 프로펠러의 회전을 통해 발생되는 추력을 통해 이동한다.A ship is a vehicle that navigates the ocean carrying a large amount of minerals, crude oil, natural gas, or thousands of containers. Go through.

이러한 선박은 엔진을 구동함으로써, 추력을 발생시키는데, 이때, 엔진은 가솔린 또는 디젤을 사용하여 피스톤을 움직여서 피스톤의 왕복운동에 의해 크랭크 축이 회전되도록 함으로써, 크랭크 축에 연결된 샤프트가 회전되어 프로펠러가 구동되도록 하는 것이 일반적이었다.These vessels generate thrust by driving the engine, where the engine uses gasoline or diesel to move the piston so that the crankshaft is rotated by the reciprocating movement of the piston, whereby the shaft connected to the crankshaft rotates to drive the propeller. It was common to make it possible.

그러나 최근에는, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)를 운반하는 LNG 운반선에서 LNG를 연료로 사용하여 엔진을 구동하는 LNG 연료공급방식이 사용되고 있으며, 이와 같이 엔진의 연료로 LNG를 사용하는 방식은 LNG 운반선 외의 다른 선박에도 적용되고 있다.Recently, however, an LNG fuel supply method for driving an engine using LNG as a fuel has been used in an LNG carrier carrying Liquefied Natural Gas. It is also applied to other ships.

일반적으로, LNG는 청정 연료이고 매장량도 석유보다 풍부하다고 알려져 있고, 채광과 이송기술이 발달함에 따라 그 사용량이 급격히 증가하고 있다. 이러한 LNG는 주성분인 메탄을 1기압 하에서 -162도 이하로 온도를 내려서 액체 상태로 보관하는 것이 일반적인데, 액화된 메탄의 부피는 표준상태인 기체상태의 메탄 부피의 600분의 1정도이고, 비중은 0.42로 원유 비중의 약 2분의 1이 된다. In general, LNG is known to be a clean fuel and abundant reserves than petroleum, and its use is rapidly increasing with the development of mining and transportation technology. It is common to store LNG in liquid state by lowering the temperature of methane, which is the main component, to below -162 degrees under 1 atmosphere. Is 0.42, which is about one half of the share of crude oil.

그러나 수요처가 구동되기 위해 필요한 온도 및 압력 등은, 탱크에 저장되어 있는 LNG의 상태와는 다를 수 있다. 따라서 최근에는 액체 상태로 저장되는 LNG의 온도 및 압력 등을 제어하여 수요처에 공급하는 기술에 대하여, 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있다.However, the temperature and pressure required for the customer to operate may be different from the state of LNG stored in the tank. Therefore, in recent years, continuous research and development has been made on a technology for controlling the temperature and pressure of LNG stored in a liquid state and supplying it to a demand destination.

또한 LNG를 액상으로 보관할 때 탱크로 열침투가 발생함에 따라 일부 LNG가 기화되어 증발가스(BOG: Boil off Gas)가 생성되는데, 기존에는 탱크 압력을 낮춰 탱크의 파손 위험을 제거하기 위하여 증발가스를 단순히 외부로 배출 처리하였다. 그러나 최근에는 탱크에서 생성된 증발가스를 재액화시켜 수요처에 공급하는 등의 활용 방안에 대해서도 개발의 필요성이 점차 증대되고 있다.In addition, when LNG is stored in the liquid phase, as the heat penetrates into the tank, some LNG is vaporized to generate boil off gas (BOG). It was simply discharged to the outside. However, in recent years, the necessity of development is gradually increasing for the utilization method such as reliquefaction of the boil-off gas generated in the tank and supply to the customer.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 고압 압축기의 설치 없이 저압 압축기의 구동만으로도 저압가스 분사엔진(X-DF)의 구동이 가능하도록 하는 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다. The present invention was created to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention, the gas treatment to enable the driving of the low-pressure gas injection engine (X-DF) only by driving the low pressure compressor without the installation of a high pressure compressor. To provide a system and a ship comprising the same.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크로부터 공급되는 증발가스 및 액화가스를 제1 압력으로 소비하는 제1 수요처; 및 선박의 속도 조건에 따라 상기 액화가스 또는 상기 증발가스의 상기 제1 수요처로 공급을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 수요처로 상기 제1 압력보다 낮은 압력인 제2 압력으로 증발가스를 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 한다. Gas processing system according to an embodiment of the present invention, the first demand destination for consuming liquefied gas and boiled gas supplied from the liquefied gas storage tank at a first pressure; And a control unit for controlling the supply of the liquefied gas or the boil-off gas to the first demand destination according to the speed condition of the ship, wherein the control unit is configured to a second pressure which is a pressure lower than the first pressure to the first demand destination. It characterized in that the control to supply the boil-off gas.

구체적으로, 상기 제어부는, 상기 선박의 속도가 기설정 속도 초과이면, 상기 제1 압력을 가진 액화가스를 상기 제1 수요처로 공급하도록 제어하고, 상기 선박의 속도가 기설정 속도 이하이면, 상기 제2 압력을 가진 증발가스를 상기 제1 수요처로 공급하도록 제어할 수 있다. Specifically, the control unit controls to supply the liquefied gas having the first pressure to the first demand destination when the speed of the vessel is greater than a preset speed, and, if the speed of the vessel is less than or equal to the preset speed, It is possible to control to supply the boil-off gas having two pressures to the first demand destination.

구체적으로, 상기 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 상기 제1 압력을 가지도록 처리하여 상기 제1 수요처로 공급하는 액화가스 처리 장치; 및 상기 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 상기 제2 압력을 가지도록 처리하여 상기 제1 수요처로 공급하는 증발가스 처리 장치를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 선박의 속도가 상기 기설정 속도 초과이면, 상기 액화가스 처리 장치를 통해 상기 제1 수요처로 상기 액화가스를 공급하도록 제어하고, 상기 선박의 속도가 기설정 속도 이하이면, 상기 증발가스 처리 장치를 통해 상기 제1 수요처로 공급하도록 제어할 수 있다. Specifically, the liquefied gas processing device for processing the liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank to have the first pressure to supply to the first demand destination; And an evaporative gas treatment device for treating the evaporated gas generated in the liquefied gas storage tank to have the second pressure and supplying the evaporated gas to the first demand destination. If exceeded, control to supply the liquefied gas to the first demand destination through the liquefied gas processing device, and control to supply to the first demand destination through the boil-off gas treatment device if the speed of the vessel is less than or equal to a preset speed. can do.

구체적으로, 상기 증발가스 처리 장치는, 상기 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 상기 제2 압력을 가지도록 처리하여 상기 제2 수요처로 공급하도록 제어할 수 있다. Specifically, the boil-off gas treatment apparatus may be configured to process the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank to have the second pressure and to supply the boil-off gas to the second demand destination.

구체적으로, 상기 액화가스 처리 장치는, 상기 액화가스 저장탱크와 상기 제1 수요처를 연결하는 액화가스 공급라인; 상기 액화가스 공급라인 상에 구비되어 상기 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 상기 제1 수요처로 공급하는 펌프; 및 상기 액화가스 공급라인 상에 구비되어 상기 펌프로부터 공급되는 액화가스를 강제 기화시켜 상기 제1 수요처로 공급하는 강제 기화기를 포함하고, 상기 증발가스 처리 장치는, 상기 액화가스 저장탱크와 상기 제1 수요처를 연결하는 증발가스 공급라인; 및 상기 증발가스 공급라인 상에 구비되어 상기 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 상기 제1 수요처로 공급하는 증발가스 압축기를 포함하며, 상기 증발가스 압축기는, 상기 펌프의 구동 압력보다 낮은 압력인 상기 제2 압력으로만 압축하도록 구성될 수 있다. Specifically, the liquefied gas processing apparatus, the liquefied gas supply line connecting the liquefied gas storage tank and the first demand destination; A pump provided on the liquefied gas supply line to supply liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank to the first demand destination; And a forced vaporizer provided on the liquefied gas supply line to forcibly vaporize and supply the liquefied gas supplied from the pump to the first demand destination, wherein the boil-off gas treatment apparatus includes the liquefied gas storage tank and the first An evaporative gas supply line connecting the demand destination; And an evaporation gas compressor provided on the evaporation gas supply line to supply the evaporation gas generated in the liquefied gas storage tank to the first demand destination, wherein the evaporation gas compressor is a pressure lower than a driving pressure of the pump. It may be configured to compress only to the second pressure.

구체적으로, 상기 제어부는, 상기 선박의 속도가 상기 기설정 속도 초과이면, 상기 펌프 및 상기 강제 기화기를 가동하여 상기 액화가스를 상기 제1 압력으로 가압하여 강제 기화시킨 후 상기 제1 수요처로 공급하도록 제어하고, 상기 선박의 속도가 기설정 속도 이하이면, 상기 증발가스 압축기를 가동하여, 상기 증발가스를 상기 제2 압력으로 압축하여 상기 제1 수요처로 공급하도록 제어할 수 있다.Specifically, the control unit, if the speed of the vessel exceeds the predetermined speed, by operating the pump and the forced vaporizer to pressurize the liquefied gas to the first pressure to force the vaporization to supply to the first demand destination When the speed of the vessel is less than or equal to a preset speed, the boil-off gas compressor may be operated to control the boil-off gas to be supplied to the first demand by compressing the boil-off gas to the second pressure.

구체적으로, 상기 증발가스 처리 장치는, 상기 증발가스 공급라인 상의 상기 증발가스 압축기 하류에서 분기되어 상기 제2 수요처로 연결되는 증발가스 분기라인을 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 증발가스 압축기를 가동하여, 상기 증발가스를 상기 제2 압력으로 압축하여 상기 증발가스 분기라인을 통해 상기 제2 수요처로 공급하도록 제어할 수 있다. Specifically, the boil-off gas processing apparatus further includes an boil-off gas branch line branched downstream of the boil-off gas compressor on the boil-off gas supply line and connected to the second demand destination, and the controller operates the boil-off gas compressor. Thus, the boil-off gas may be compressed to the second pressure and controlled to be supplied to the second demand destination through the boil-off gas branch line.

구체적으로, 상기 제1 수요처는, 저속 2행정 저압가스 분사엔진(XDF)이며, 상기 제2 수요처는, 이종연료 분사엔진(DFDE)일 수 있다. Specifically, the first demand destination may be a low speed two-stroke low pressure gas injection engine (XDF), and the second demand destination may be a heterogeneous fuel injection engine (DFDE).

구체적으로, 상기 이종연료 분사엔진은, 보일러 또는 발전엔진일 수 있다. Specifically, the heterogeneous fuel injection engine may be a boiler or a power generation engine.

구체적으로, 상기 제1 압력은, 13 내지 20바아(bar)이며, 상기 제2 압력은, 5 내지 10바아(bar)일 수 있다. Specifically, the first pressure may be 13 to 20 bar, and the second pressure may be 5 to 10 bar.

구체적으로, 상기 가스 처리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박일 수 있다. Specifically, it may be a ship comprising the gas treatment system.

본 발명에 따른 가스 처리 시스템은, 저압 압축기를 설치하되, 고압의 사용범위에는 액화가스를 사용하여, 고압 압축기의 설치없이 저압 압축기의 구동만으로도 저압가스 분사엔진(X-DF)의 구동이 가능하도록 함으로써, 구축 비용이 절감되고 동력소모를 최소화할 수 있으며 증발가스의 효율적인 사용이 가능해지는 효과가 있다. Gas treatment system according to the present invention, while installing a low pressure compressor, using a liquefied gas in the use range of the high pressure, so that the low pressure gas injection engine (X-DF) can be driven only by the operation of the low pressure compressor without installing the high pressure compressor. As a result, the construction cost can be reduced, power consumption can be minimized, and efficient use of the boil-off gas is possible.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of a vessel including a gas treatment system according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram of a gas treatment system according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.The objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. In the present specification, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components as possible, even if displayed on different drawings have the same number as possible. In addition, in describing the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하에서 액화가스는 LPG, LNG, 에탄 등일 수 있으며, 예시적으로 LNG(Liquefied Natural Gas)를 의미할 수 있으며, 증발가스는 자연 기화된 LNG 등인 BOG(Boil Off Gas)를 의미할 수 있다. Hereinafter, the liquefied gas may be LPG, LNG, ethane, etc. For example, it may mean LNG (Liquefied Natural Gas), and the evaporated gas may mean BOG (Boil Off Gas), which is natural vaporized LNG.

액화가스는 액체 상태, 기체 상태, 액체와 기체 혼합 상태, 과냉 상태, 초임계 상태 등과 같이 상태 변화와 무관하게 지칭될 수 있으며, 증발가스 역시 마찬가지임을 알려 둔다. 또한 본 발명은 처리 대상이 액화가스로 한정되지 않고, 액화가스 처리 시스템 및/또는 증발가스 처리 시스템일 수 있다.Liquefied gas may be referred to regardless of the change of state, such as liquid state, gas state, liquid and gas mixed state, subcooled state, supercritical state, etc., it is also known that evaporated gas is the same. In addition, the present invention is not limited to the liquefied gas to be treated, it may be a liquefied gas treatment system and / or boil-off gas treatment system.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of a vessel including a gas treatment system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a conceptual diagram of a gas treatment system according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가스 처리 시스템(2)은, LNG Carrier 등의 선박(1)에 탑재될 수 있으며, 액화가스 저장탱크(10), 펌프(20), 강제 기화기(21), 기액 분리기(22), 증발가스 압축기(30), 제1 및 제2 수요처(41,42), 제어부(50)를 포함한다. 여기서, 선박(1)은, 액화가스 또는 증발가스를 연료로 소비하는 운반선으로, 이에 한정되지 않고 다양한 선박에 해당될 수 있다. 1 and 2, the gas treatment system 2 according to an embodiment of the present invention may be mounted on a vessel 1 such as an LNG carrier, and a liquefied gas storage tank 10 and a pump 20. , A forced vaporizer 21, a gas-liquid separator 22, an evaporative gas compressor 30, first and second demand sources 41 and 42, and a controller 50. Here, the ship 1 is a carrier that consumes liquefied gas or evaporated gas as fuel, and is not limited thereto and may correspond to various ships.

또한, 가스 처리 시스템(2)은, 가스 처리부(C)에 형성된 케이싱으로 둘러싸여, 선박(1)의 상갑판(부호 도시하지 않음) 상부에 배치될 수 있으며, 선수측 또는 중앙측에 배치될 수 있다. In addition, the gas treatment system 2 may be disposed above the upper deck (not shown) of the vessel 1, surrounded by a casing formed in the gas treatment unit C, and may be disposed on the bow side or the center side. .

이하에서는 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템(2)의 각 구성에 대해서 설명하도록 한다.Hereinafter, each configuration of the gas treatment system 2 according to the embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(2)을 포함하는 선박(1)에 대해서 설명하기에 앞서, 선박(1)에 배치되는 가스 처리 시스템(2)의 각 구성들 및 이 개별적인 구성들을 유기적으로 연결하는 기본적인 유로에 대해서 설명하기로 한다. 여기서 유로는 유체가 흐르는 통로로 라인(Line)일 수 있으며 이에 한정되지 않고 유체가 유동하는 구성이면 모두 가능하다. Before describing a vessel 1 including a gas treatment system 2 according to an embodiment of the present invention, the respective components of the gas treatment system 2 disposed on the vessel 1 and their individual components are organically described. A description will be given of the basic flow path connected to. Here, the flow path may be a line through which the fluid flows, but is not limited thereto, and any flow path may be used.

본 발명의 실시예에서는, 액화가스 공급라인(L1), 증발가스 공급라인(L2) 및 증발가스 분기라인(L3)을 포함한다. 여기서 각각의 라인에는 개도 조절이 가능한 밸브(도시하지 않음)들이 설치될 수 있으며, 각 밸브의 개도 조절에 따라 증발가스 또는 액화가스의 공급량이 제어될 수 있다.In the embodiment of the present invention, the liquefied gas supply line (L1), the boil-off gas supply line (L2) and the boil-off gas branch line (L3). Here, each of the lines may be provided with valves (not shown) that can adjust the opening degree, and the supply amount of the boil-off gas or liquefied gas may be controlled by adjusting the opening degree of each valve.

액화가스 공급라인(L1)은, 액화가스 저장탱크(10)와 제1 수요처(41)를 연결하고, 펌프(20), 강제 기화기(21), 기액 분리기(22)를 구비하여, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 펌프(20)를 통해 제1 압력으로 가압한 후 강제 기화기(21)로 공급한 후 강제 기화시켜 기액분리기(22)로 공급하고, 기액분리기(22)에서 메탄가 조절 및 순수한 기상만을 제1 수요처(41)로 공급하도록 할 수 있다.The liquefied gas supply line L1 connects the liquefied gas storage tank 10 and the first demand destination 41, and includes a pump 20, a forced vaporizer 21, and a gas-liquid separator 22 to store the liquefied gas. The liquefied gas stored in the tank 10 is pressurized to the first pressure through the pump 20 and then supplied to the forced vaporizer 21 and forced vaporized to be supplied to the gas-liquid separator 22, and the methane value in the gas-liquid separator 22. Only controlled and pure weather can be supplied to the first demand source 41.

증발가스 공급라인(L2)은, 액화가스 저장탱크(10)와 제1 수요처(41)를 연결하고, 증발가스 압축기(30)를 구비하여 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 제2 압력으로 가압한 후 제1 수요처(41)로 공급하도록 할 수 있다.The boil-off gas supply line L2 connects the liquefied gas storage tank 10 and the first demand destination 41 and includes an boil-off gas compressor 30 to remove the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank 10. After pressurizing at 2 pressure, it can be made to supply to the 1st demand source 41.

증발가스 분기라인(L3)은, 증발가스 공급라인(L2) 상의 증발가스 압축기(30) 하류에서 분기되어 제2 수요처(42)와 연결되며, 증발가스 압축기(30)에서 제2 압력으로 압축된 증발가스를 제2 수요처(42)로 공급하도록 할 수 있다. The boil-off gas branch line L3 is branched downstream of the boil-off gas compressor 30 on the boil-off gas supply line L2 and connected to the second demand 42, and compressed to the second pressure in the boil-off gas compressor 30. The boil-off gas can be supplied to the second demand source 42.

이하에서는 상기 설명한 라인(L1)에 의해 유기적으로 형성되어 재기화 시스템(2)을 구현하는 개별적인 구성들에 대해서 설명하도록 한다. Hereinafter, individual configurations that are organically formed by the above-described line L1 to implement the regasification system 2 will be described.

액화가스 저장탱크(10)는, -163도의 액화가스를 저장할 수 있다. 액화가스 저장탱크(10)는, 독립형, 멤브레인형, 가압형 등과 같은 탱크일 수 있고, 액화가스를 저장할 수 있다면 크기나 형태, 구조 등은 특별히 한정되지 않는다. The liquefied gas storage tank 10 can store liquefied gas of -163 degrees. The liquefied gas storage tank 10 may be a tank such as a standalone type, a membrane type, a pressurized type, or the like, and the size, shape, structure, and the like are not particularly limited as long as the liquefied gas can be stored.

여기서 액화가스 저장탱크(10)는, 선체의 내부에 배치되며, 엔진룸(부호 도시하지 않음)의 전방에 일례로 4개 형성될 수 있다. Here, the liquefied gas storage tank 10 is disposed inside the hull, and may be formed in four, for example, in front of the engine room (not shown).

액화가스 저장탱크(10)에는 액체 상태의 액화가스와 기체 상태의 증발가스가 혼재되어 있을 수 있다. 이는 액화가스 저장탱크(10)로 외부의 열이 침투하여 액화가스가 가열됨에 따라 증발가스가 발생할 수 있기 때문이다.The liquefied gas storage tank 10 may be a mixture of the liquefied gas in the liquid state and the vaporized gas in the gas state. This is because an external heat penetrates into the liquefied gas storage tank 10 so that the liquefied gas is heated so that the boil-off gas may be generated.

이때, 증발가스는 유량이 증가함에 따라 액화가스 저장탱크(10)의 내압 상승을 발생시키는 원인이 되므로, 액화가스 저장탱크(10)의 보호를 위해서는 배출이 바람직하다. 따라서, 본 발명은 액화가스 저장탱크(10)의 압력에 따라 증발가스를 적절히 배출시킬 수 있다.At this time, since the boil-off gas causes an increase in the internal pressure of the liquefied gas storage tank 10 as the flow rate increases, it is preferable to discharge the gas for the protection of the liquefied gas storage tank 10. Therefore, the present invention can properly discharge the boil-off gas in accordance with the pressure of the liquefied gas storage tank (10).

배출된 증발가스는, 가스연소장치(Gas Combustion Unit; 도시하지 않음) 등에 의해서 연소되어 버려질 수 있고, 또는 제1 및 제2 수요처(41,42)에 공급되어 소비될 수 있다.The discharged boil-off gas may be burned away by a gas combustion unit (not shown) or the like, or may be supplied to and consumed by the first and second demanders 41 and 42.

또는, 액화가스 저장탱크(10)에서 배출된 증발가스는 재액화장치(도시하지 않음) 등에 의해 비등점 이하로 냉각되어 기체 상태에서 액체 상태로 액화된 후 (액화된 증발가스로 액화가스와 동일/유사) 액화가스 저장탱크(10)로 복귀되는 등과 같이 처리될 수 있다.Alternatively, the boil-off gas discharged from the liquefied gas storage tank 10 is cooled below the boiling point by a reliquefaction device (not shown) or the like and liquefied into a liquid state in the gas state (the same as the liquefied gas with liquefied boil-off gas / Similar) to the liquefied gas storage tank 10 and the like.

액화가스 저장탱크(10)는, 외부 열의 침투를 방지하기 위해 단열부와 방벽부를 포함할 수 있다. The liquefied gas storage tank 10 may include a heat insulating part and a barrier part to prevent penetration of external heat.

방벽부는 단열부 대비 내측(액화가스에 인접한 측)에 마련되고, 단열부는 방벽부 대비 외측(선체에 인접한 측)에 마련될 수 있다. 다만, 이는 액화가스 저장탱크(10)의 구조에 따라 달라질 수 있으며, 액화가스 저장탱크(10)가 멤브레인 형, 독립형, 가압형 등인지 여부에 따라 다양하게 결정될 수 있다.The barrier portion may be provided on the inner side (side adjacent to the liquefied gas) relative to the heat insulation portion, and the insulation portion may be provided on the outer side (side adjacent to the hull) relative to the barrier portion. However, this may vary depending on the structure of the liquefied gas storage tank 10, and may be variously determined depending on whether the liquefied gas storage tank 10 is a membrane type, a standalone type, a pressurized type, or the like.

단열부는, 단열재를 사용해 액화가스 저장탱크(10)의 내부와 외부를 단열한다. 단열부는 폴리우레탄폼(PUF), 펄라이트(perlite), 우드(wood) 등의 다양한 단열재를 이용하여 단열 구조를 형성하며, 스테인리스 스틸(SUS), 인바(INVAR) 등의 금속을 구비할 수 있다.The heat insulation part insulates the inside and outside of the liquefied gas storage tank 10 using a heat insulating material. The heat insulating part forms a heat insulating structure by using various heat insulating materials such as polyurethane foam (PUF), perlite, wood, and the like, and may include metal such as stainless steel (SUS) and invar (INVAR).

단열부는 액화가스 저장탱크(10)가 멤브레인 형인 경우, Mark III, No.96 등의 종래에 널리 알려진 타입에 따라 구조가 결정될 수 있으며, 액화가스 저장탱크(10)가 독립형인 경우 MOSS, SPB 등의 종래에 널리 알려진 타입에 따라 구조가 결정될 수 있다. 물론 단열부는, 상기의 예시로 그 구조가 한정되는 것은 아니다.When the liquefied gas storage tank 10 is a membrane type, the insulation may be determined according to a conventionally well-known type such as Mark III, No. 96, and when the liquefied gas storage tank 10 is a stand-alone type, MOSS, SPB, etc. The structure can be determined according to the type well known in the art. Of course, the heat insulation part is not limited to the structure by said illustration.

방벽부는, 불활성 가스를 사용해 액화가스 저장탱크(10)의 내부와 외부를 단열할 수 있다. 방벽부는 빈 공간을 형성할 수 있으며, 방벽부의 빈 공간은 액화가스 저장탱크(10)의 내벽과 단열부 사이, 및/또는 액화가스 저장탱크(10)의 외벽과 단열부 사이 등에 형성될 수 있다.The barrier part can insulate the inside and the outside of the liquefied gas storage tank 10 using an inert gas. The barrier part may form an empty space, and the empty part of the barrier part may be formed between the inner wall and the heat insulating part of the liquefied gas storage tank 10, and / or between the outer wall and the heat insulating part of the liquefied gas storage tank 10. .

방벽부에는 질소 등의 불활성 가스가 충진될 수 있는데, 불활성 가스는 외부에 마련되는 불활성 가스 공급기(도시하지 않음)에 의하여 공급될 수 있다. 이때, 불활성 가스 공급기는 질소 생성기(N2 generator)를 이용할 수 있다.The barrier part may be filled with an inert gas such as nitrogen, and the inert gas may be supplied by an inert gas supplier (not shown) provided outside. In this case, the inert gas supply may use a nitrogen generator (N2 generator).

본 발명에서 액화가스 처리 장치는, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 제1 압력을 가지도록 처리하여 제1 수요처(41)로 공급하는 장치로, 펌프(20), 강제 기화기(21), 기액 분리기(22) 및 액화가스 공급라인(L1)을 지칭한다. 액화가스 공급라인(L1)은 상기에서 상세히 기술한 바, 그에 갈음하도록 하고, 이하에서는 펌프(20), 강제 기화기(21) 및 기액 분리기(22)에 대해서 상세히 설명하도록 한다. In the present invention, the liquefied gas processing device is a device for processing the liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank 10 to have a first pressure and supplying the liquefied gas to the first demand destination 41, the pump 20 and the forced vaporizer 21. ), Gas-liquid separator 22 and liquefied gas supply line (L1). The liquefied gas supply line L1 is described in detail above, and replaced with the above, and hereinafter, the pump 20, the forced vaporizer 21, and the gas-liquid separator 22 will be described in detail.

펌프(20)는, 액화가스 공급라인(L1) 상에 구비되고, 액화가스 저장탱크(10)의 내부 또는 외부에 설치되어 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 제1 수요처(41)로 공급하기 위해 강제 기화기(21)로 공급할 수 있다. The pump 20 is provided on the liquefied gas supply line L1 and is installed inside or outside the liquefied gas storage tank 10 to store liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank 10. It may be supplied to the forced vaporizer 21 to supply.

구체적으로, 펌프(20)는, 액화가스 공급라인(L1) 상에 액화가스 저장탱크(10)와 강제 기화기(21) 사이에 구비되어 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 제1 압력으로 가압하여 강제 기화기(21)로 공급할 수 있다. In detail, the pump 20 is provided between the liquefied gas storage tank 10 and the forced vaporizer 21 on the liquefied gas supply line L1 to store the liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank 10 at a first pressure. It can pressurize and supply to the forced vaporizer 21.

펌프(20)는, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 13 내지 40바아(bar)로 가압하여 강제 기화기(21)로 공급할 수 있으며, 바람직하게는 13 내지 20바아(bar)의 압력 즉 제1 압력(일례로 16 bar)으로 가압하여 강제 기화기(21)로 공급할 수 있다. 여기서 펌프(20)는, 액화가스 저장탱크(10)로부터 배출되는 액화가스를 가압하여 압력 및 온도가 다소 높아질 수 있으며, 가압된 액화가스는 여전히 액체상태일 수 있다.The pump 20 may pressurize the liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank 10 to 13 to 40 bar and supply it to the forced vaporizer 21, preferably a pressure of 13 to 20 bar. That is, it can be supplied to the forced vaporizer 21 by pressurizing at a first pressure (for example, 16 bar). Here, the pump 20 may pressurize the liquefied gas discharged from the liquefied gas storage tank 10 to increase the pressure and temperature slightly, and the pressurized liquefied gas may still be in a liquid state.

이때, 펌프(20)는, 액화가스 저장탱크(10) 내부에 구비되는 경우 잠형 펌프일 수 있고, 액화가스 저장탱크(10)의 외부에 설치되는 경우에는 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스의 수위보다 낮은 선체 내부의 위치에 구비될 수 있고 원심형 펌프일 수 있다.In this case, the pump 20 may be a latent pump when provided inside the liquefied gas storage tank 10, and when the pump 20 is installed outside the liquefied gas storage tank 10, the liquefaction stored in the liquefied gas storage tank 10. It may be provided at a position inside the hull lower than the water level and may be a centrifugal pump.

강제 기화기(21)는, 액화가스 공급라인(L1) 상에 구비되어 펌프(20)로부터 공급되는 액화가스를 강제 기화시켜 제1 수요처(41)로 공급할 수 있다. The forced vaporizer 21 may be provided on the liquefied gas supply line L1 to forcibly vaporize the liquefied gas supplied from the pump 20 to the first demand destination 41.

구체적으로 강제 기화기(21)는, 액화가스 공급라인(L1) 상에 펌프(20)와 기액분리기(22) 사이에 마련되어 펌프(20)로부터 배출되는 액화가스를 강제 기화시킬 수 있다. 이때, 강제 기화기(21)는, 제1 수요처(41)가 원하는 상태의 온도로 강제 기화시켜 공급할 수 있다. Specifically, the forced vaporizer 21 may be provided between the pump 20 and the gas-liquid separator 22 on the liquefied gas supply line L1 to forcibly vaporize the liquefied gas discharged from the pump 20. At this time, the forced vaporizer 21 can be forcibly vaporized and supplied to a temperature in a state where the first demand destination 41 is desired.

강제 기화기(21)는, 해수 또는 제1 수요처(41)에서 배출되는 배기 가스 또는 냉각수 등의 열원을 통해서 액화가스와 열교환시켜 액화가스를 강제 기화시킬 수 있다. 다만 열원의 종류는, 상기 기술한 종류에만 한정되지 않고 다양한 종류의 열원이 사용될 수 있음은 물론이다. The forced vaporizer 21 can forcibly vaporize the liquefied gas by heat-exchanging with the liquefied gas through a heat source such as exhaust water or cooling water discharged from the sea water or the first demand destination 41. However, the kind of heat source is not limited to the above-described kind, and various kinds of heat sources may be used.

기액 분리기(22)는, 액화가스 공급라인(L1) 상에 구비되어 강제 기화기(21)로부터 공급되는 강제 기화된 액화가스를 공급받아 기상과 액상으로 분리하고, 순수한 기상만을 제1 수요처(41)로 공급할 수 있다. The gas-liquid separator 22 is provided on the liquefied gas supply line L1 and receives the forced vaporized liquefied gas supplied from the forced vaporizer 21 to be separated into a gaseous phase and a liquid phase, and only the pure gaseous phase is the first demand source 41. Can be supplied as

이때, 기액분리기(22)는 헤비카본 분리기의 역할을 할 수 있다. 기액 분리기(22)에서 분리된 액상은, 헤비카본으로 액화가스 저장탱크(10)와 연결된 액화가스 회수라인(도시하지 않음)을 통해 액화가스 저장탱크(10)로 회수될 수 있다. 즉, 제1 수요처(41)로 공급되는 기상은 헤비카본이 제거된 상태의 연료로 고품질의 연료를 제1 수요처(41)로 공급할 수 있게 된다. At this time, the gas-liquid separator 22 may serve as a heavy carbon separator. The liquid phase separated from the gas-liquid separator 22 may be recovered to the liquefied gas storage tank 10 through a liquefied gas recovery line (not shown) connected to the liquefied gas storage tank 10 as heavy carbon. That is, the gaseous phase supplied to the first demand destination 41 can supply the high quality fuel to the first demand destination 41 as the fuel in which the heavy carbon is removed.

본 발명에서 증발가스 처리 장치는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 제2 압력을 가지도록 처리하여 제1 수요처(41) 또는 제2 수요처(42)로 공급하는 장치로, 증발가스 압축기(30), 증발가스 공급라인(L2) 및 증발가스 분기라인(L3)을 지칭한다. 증발가스 공급라인(L2) 및 증발가스 분기라인(L3)은 상기에서 상세히 기술한 바, 그에 갈음하도록 하고, 이하에서는 증발가스 압축기(30)에 대해서 상세히 설명하도록 한다. In the present invention, the boil-off gas treatment device is a device for treating the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank 10 to have a second pressure and supplying the boil-off gas to the first demand source 41 or the second demand source 42. It refers to the gas compressor 30, the boil-off gas supply line (L2) and the boil-off gas branch line (L3). The boil-off gas supply line (L2) and the boil-off gas branch line (L3) are described in detail above, it will be replaced by, and will be described in detail below the boil-off gas compressor (30).

증발가스 압축기(30)는, 증발가스 공급라인(L2) 상에 구비되어 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 제2 압력으로 압축하여 제1 수요처(41) 또는 제2 수요처(42)로 공급할 수 있다. The boil-off gas compressor 30 is provided on the boil-off gas supply line L2 to compress the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank 10 to a second pressure so as to be the first demand source 41 or the second demand source 42. ) Can be supplied.

증발가스 압축기(30)는, 펌프(20)의 구동 압력보다 낮은 압력인 제2 압력으로만 압축하도록 구성될 수 있다. 즉, 증발가스 압축기(30)는, 고압 압축기가 아닌 저압 압축기로 사용될 수 있다. 여기서 제2 압력은 5 내지 10 바아(bar)일 수 있으며 바람직하게는 6바아(bar)일 수 있다. The boil-off gas compressor 30 may be configured to compress only to a second pressure which is a pressure lower than the driving pressure of the pump 20. That is, the boil-off gas compressor 30 may be used as a low pressure compressor rather than a high pressure compressor. The second pressure here may be 5 to 10 bar (preferably 6 bar).

증발가스 압축기(30)는, 원심형, 왕복동형 등으로 이루어질 수 있으며, 복수 개의 증발가스 압축단이 증발가스 압축기(30)를 구성할 수 있다.The boil-off gas compressor 30 may be formed of a centrifugal type, a reciprocating type, or the like, and a plurality of boil-off gas compression stages may constitute the boil-off gas compressor 30.

일례로, 본 발명에서 증발가스 압축기(30)는 원심형으로 2단, 3단, 5 단, 6단 등으로 구성될 수 있다. 각 단수는 단지 제1 수요처(41)의 종류에 따라 공급될 증발가스의 요구 조건에 따라 압축되는 것이지 단수가 클수록 상대적으로 토출압이 크다는 것을 나타내지 않는다. For example, in the present invention, the boil-off gas compressor 30 may be composed of two stages, three stages, five stages, six stages, etc. in a centrifugal type. Each stage is compressed according to the requirements of the boil-off gas to be supplied only according to the type of the first demand destination 41, but the larger the stage, the larger the discharge pressure.

또한 증발가스 압축기(30)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 배출되는 약 -100도의 저온 상태인 증발가스를 처리하기 위하여 극저온용 압축기로 구성될 수 있다. 다만, 증발가스 압축기(30)에 의해 증발가스가 압축되면, 증발가스의 온도가 상승할 수 있으므로, 증발가스 압축기(30)에 포함되는 다단의 증발가스 압축단 중 상류의 일부 증발가스 압축단은 극저온용 압축기이고, 하류의 나머지 증발가스 압축단은 상온용 압축기일 수 있다.In addition, the boil-off gas compressor 30 may be configured as a cryogenic compressor to process boil-off gas in a low temperature state of about -100 degrees discharged from the liquefied gas storage tank 10. However, when the boil-off gas is compressed by the boil-off gas compressor 30, the temperature of the boil-off gas may rise, so that some of the boil-off gas compression stages upstream of the boil-off gas compression stages included in the boil-off gas compressor 30 may be It is a cryogenic compressor, and the remaining boil-off gas compression stage downstream may be a compressor for room temperature.

증발가스 압축기(30)에 의해 증발가스가 압축되면서 증발가스의 온도가 상승하면, 증발가스의 부피가 함께 증대됨에 따라 증발가스의 부피가 늘어날 수 있다. 이는 증발가스 압축기(30)의 불필요한 부하 증가를 발생시킬 수 있는바, 증발가스 압축기(30)의 하류에는, 압축된 증발가스를 냉각하는 증발가스 냉각기(도시하지 않음)가 마련될 수 있다.When the temperature of the boil-off gas is increased while the boil-off gas is compressed by the boil-off gas compressor 30, the volume of the boil-off gas may increase as the volume of the boil-off gas increases. This may cause an unnecessary load increase of the boil-off gas compressor 30, and downstream of the boil-off gas compressor 30, an boil-off gas cooler (not shown) for cooling the compressed boil-off gas may be provided.

증발가스 냉각기는, 다양한 냉열원을 이용하여 증발가스를 냉각시킬 수 있는데, 일례로 증발가스 냉각기는 해수, 냉매, 액화가스, 증발가스, 플래시가스 등을 다양하게 사용할 수 있다.The boil-off gas cooler may cool the boil-off gas by using various cooling heat sources. For example, the boil-off gas cooler may use seawater, a refrigerant, a liquefied gas, a boil-off gas, a flash gas, and the like.

증발가스 압축기(30) 각 단 사이에는 증발가스 냉각기 외에 버퍼탱크(도시하지 않음)가 구비될 수 있다. 버퍼탱크는, 증발가스 압축기(30)의 각 증발가스 압축단으로 유입되는 증발가스의 지속적인 공급과 공급압력의 일정한 유지를 위해 구비될 수 있다.In addition to the boil-off gas cooler, a buffer tank (not shown) may be provided between each stage of the boil-off gas compressor 30. The buffer tank may be provided for continuous supply of the boil-off gas flowing into each boil-off gas compression stage of the boil-off gas compressor 30 and for maintaining a constant supply pressure.

증발가스 압축기(30)는 증발가스를 약 5bar(절대압력) 내지 10bar(절대압력)로(바람직하게는 대략 6bar) 압축할 수 있다. The boil-off gas compressor 30 may compress the boil-off gas from about 5 bar (absolute pressure) to 10 bar (absolute pressure) (preferably about 6 bar).

물론 증발가스 압축기(30)는, 다단으로 마련되며, 증발가스 압축기(20)에 의해 저압으로 압축된 증발가스 중 적어도 일부가 제1 수요처(41)에 공급되도록 할 수 있고, 제1 수요처(41)에 연료가 충분한 경우 잉여 증발가스가 제2 수요처(42)에 공급되도록 할 수 있다. Of course, the boil-off gas compressor 30 is provided in multiple stages, so that at least a portion of the boil-off gas compressed at low pressure by the boil-off gas compressor 20 can be supplied to the first demand source 41, and the first demand source 41 is provided. In the case where the fuel is sufficient, excess evaporated gas may be supplied to the second demand source 42.

증발가스 압축기(30)는, 일부가 윤활유를 사용하지 않을 수 있고, 나머지는 윤활유를 사용할 수 있다. 일례로 증발가스 압축기(30)가 5단으로 마련되면, 1단 내지 3단의 증발가스 압축기는 윤활유를 사용하지 않으며(윤활유가 증발가스에 혼입되지 않음), 4단 내지 5단은 윤활유를 사용할 수 있다(윤활유가 증발가스에 혼입됨). 이는 단수가 높은 상대적 고압단의 경우 증발가스의 압력이 고압으로 변화됨에 따라 증발가스 압축기(30)의 피스톤이 원활하게 구동되기 위해서 윤활유가 필요하기 때문이다.In the boil-off gas compressor 30, some may not use lubricating oil, and others may use lubricating oil. For example, when the boil-off gas compressor 30 is provided in five stages, the boil-off gas compressors of the first to third stages do not use lubricating oil (lubricating oil is not mixed with the boil-off gas), and the fourth to fifth stages use lubricating oil. May be incorporated into the boil-off gas. This is because, in the case of a relatively high pressure stage having a high stage, lubricating oil is required to smoothly drive the piston of the boil-off gas compressor 30 as the pressure of the boil-off gas changes to a high pressure.

물론 증발가스 압축기(30)의 개수는 상기로 한정되지 않으며, 복수 개의 증발가스 압축기(30) 중 전단 일부(저압단)는 윤활유를 사용하지 않고, 후단 나머지(고압단)는 윤활유를 사용할 수 있다.Of course, the number of the boil-off gas compressor 30 is not limited to the above, and a part of the front end (low pressure stage) of the plurality of boil-off gas compressors 30 does not use lubricating oil, and the remainder of the rear end (high pressure stage) may use lubricating oil. .

제1 수요처(41)는, 액화가스 저장탱크(10)로부터 공급되는 증발가스 및 액화가스를 제1 압력으로 소비하여 선박(1)에 추진력을 발생시킬 수 있으며, 일례로 추진엔진일 수 있다. 이하 제1 수요처(41)는, 추진엔진(41)으로 기술하지만 이에 한정되는 것은 아니다. The first demand destination 41 may consume the boil-off gas and the liquefied gas supplied from the liquefied gas storage tank 10 at a first pressure to generate propulsion force in the vessel 1, and may be, for example, a propulsion engine. Hereinafter, although the 1st demand source 41 is described as the propulsion engine 41, it is not limited to this.

이때, 추진엔진(41)은, 선박(1)의 추진 속력에 따라서 제1 압력의 (강제 기화된) 액화가스 또는 제2 압력의 증발가스를 공급받아 소비할 수 있다. At this time, the propulsion engine 41 may be supplied with the liquefied gas of the first pressure (forced vaporized) or the boil-off gas of the second pressure in accordance with the propulsion speed of the vessel 1 can be consumed.

즉 추진엔진(41)은, 선박(1)이 대략 12 노트(knot)의 선속이 발생이 필요할 경우, 5 내지 10 bar의 압력(제2 압력)을 가지는 증발가스를 공급받아 소비하여 대략 40%의 부하로 가동될 수 있고, 선박(1)이 대략 14.5 노트(knot)의 선속이 발생이 필요할 경우, 13 내지 20bar의 압력(제1 압력)을 가지는 강제 기화된 액화가스를 공급받아 소비하여 대략 68%의 부하로 가동될 수 있다. That is, when the ship 1 needs to generate a ship speed of about 12 knots, the propulsion engine 41 receives and consumes about 40% of the evaporated gas having a pressure (second pressure) of 5 to 10 bar. It can be operated under the load of, and when the ship 1 needs to generate a ship speed of approximately 14.5 knots, it is supplied and consumed by the forced vaporized liquefied gas having a pressure of 13 to 20 bar (first pressure). It can run at 68% load.

추진엔진(41)은, 액화가스, 증발가스 또는 오일 등의 연소에 의해 실린더(도시하지 않음) 내부의 피스톤(도시하지 않음)이 왕복운동 함에 따라, 피스톤에 연결된 크랭크 축(도시하지 않음)이 회전되고, 크랭크 축에 연결되는 구동축(S)이 회전될 수 있다. 따라서, 추진엔진(41)의 구동 시 구동축(S)에 연결된 프로펠러(P)가 회전함에 따라, 선박(1)이 전진 또는 후진할 수 있다.The propulsion engine 41 has a crank shaft (not shown) connected to the piston as the piston (not shown) inside the cylinder (not shown) reciprocates by combustion of liquefied gas, evaporated gas or oil. The drive shaft S, which is rotated and connected to the crankshaft, may be rotated. Therefore, as the propeller P connected to the drive shaft S rotates when the propulsion engine 41 is driven, the ship 1 may move forward or backward.

본 발명의 실시예에서의 추진엔진(41)은, 저속 2행정 저압가스 분사엔진(2s DF 엔진; X-DF엔진)일 수 있으며, 오토 사이클(Otto cycle)에 따라 구동될 수 있다.The propulsion engine 41 in the embodiment of the present invention may be a low speed 2-stroke low pressure gas injection engine (2s DF engine; X-DF engine), and may be driven according to an Otto cycle.

즉, 추진엔진(41)은, 실린더에 공급된 공기-연료 혼합기를 먼저 상사점까지 압축하고, 압축 상사점에서 외부로부터 점화연료(Pilot Fuel)에 의해 점화가 이루어지는 순간에 공기-연료 혼합기가 모두 완전 연소되도록 하여 폭발적인 동력을 발생시키도록 한다. 이때, 공기-연료 혼합 질량비는, 14.7:1보다 적은 희박 상태일 수 있어 린번(Lean burn) 엔진의 형태일 수 있다.That is, the propulsion engine 41 first compresses the air-fuel mixture supplied to the cylinder to the top dead center, and at the instant of ignition by the ignition fuel from the outside at the compression top dead center, the air-fuel mixture Allow complete combustion to generate explosive power. In this case, the air-fuel mixture mass ratio may be less than 14.7: 1, and may be in the form of a lean burn engine.

이때 점화 연료는 HFO(Heavy Fuel Oil) 또는 MDO(Marine Diesel Oil)를 사용하게 되며, 보통 점화연료와 고압 가스의 비율은 약 1:99 정도로 매우 소량만으로도 점화가 가능하다. At this time, the ignition fuel uses HFO (Heavy Fuel Oil) or MDO (Marine Diesel Oil), and the ratio of the ignition fuel and the high pressure gas is about 1:99.

추진엔진(41)은, 13bar 내지 20bar(바람직하게는 16bar)의 액화가스를 공급받아 동력을 발생시킬 수 있으며, 공급되는 연료의 상태는 추진엔진(41)이 요구하는 상태에 따라 달라질 수 있다.The propulsion engine 41 may be supplied with liquefied gas of 13 bar to 20 bar (preferably 16 bar) to generate power, and the state of the supplied fuel may vary depending on the state required by the propulsion engine 41.

보통 대형 선박(1)에서는 ME-GI 엔진(도시하지 않음)을 통해 추력을 발생시키고 있으나, 본 발명의 실시예에서는 선박(1)의 추력을 발생시키는 추진엔진(41)으로 저속 2행정 저압가스 분사엔진을 사용함으로써 많은 이점이 창출된다.In general, a large vessel 1 generates thrust through a ME-GI engine (not shown), but in the embodiment of the present invention, a low-speed two-stroke low pressure gas as a propulsion engine 41 that generates a thrust of the vessel 1. Many advantages are created by using injection engines.

ME-GI 엔진은, 구동시키기 위해 필요한 공급연료의 압력이 약 200bar 내지 300bar인 고압이 필요하여, 구동하기 위한 소모 전력이 약 210KW 내지 220KW(약 215KW) 정도로 상당히 많은 전력이 필요한 문제점이 있다.The ME-GI engine requires a high pressure with a supply fuel pressure of about 200 bar to 300 bar required for driving, and thus requires a considerable amount of power for driving of about 210 KW to 220 KW (about 215 KW).

이에 반해, 저속 2행정 저압가스 분사엔진은, 구동시키기 위해 필요한 공급연료의 압력이 13bar 내지 20bar(바람직하게는 16bar)으로, 구동하기 위한 소모 전력이 약 13KW 내지 17KW(약 15KW) 정도로 ME-GI 엔진에 비해 많은 전력을 저감할 수 있는 효과가 있다. On the other hand, the low-speed two-stroke low pressure gas injection engine has a pressure of 13 bar to 20 bar (preferably 16 bar), and the power consumption for driving the ME-GI is about 13 to 17 KW (about 15 KW). Compared to the engine there is an effect that can reduce a lot of power.

또한, ME-GI 엔진은 구동압력이 상당히 높아 ME-GI 엔진이 필요로 하는 압력을 생성하기 위해서 그에 수반하는 가스 공급 시스템(도시하지 않음)이 매우 복잡하고 많은 공간을 차지하는 문제점이 있다.In addition, the ME-GI engine has a problem that the driving pressure is so high that the gas supply system (not shown) accompanying it is very complicated and occupies a lot of space in order to generate the pressure required by the ME-GI engine.

저속 2행정 저압가스 분사엔진은, 구동압력이 저압으로 낮아 연료공급시스템이 매우 간단하고 차지하는 공간이 적은 이점이 있다.The low speed two-stroke low pressure gas injection engine has an advantage that the driving pressure is low and the fuel supply system is very simple and requires little space.

제2 수요처(42)는, 제1 압력보다 낮은 압력인 제2 압력으로 증발가스를 소비한다. The second demand destination 42 consumes the boil-off gas at a second pressure which is a pressure lower than the first pressure.

제2 수요처(42)는, 발전 또는 기타 동력을 발생시키기 위한 엔진일 수 있다. 제2 수요처(42)는, 증발가스 및 액화가스와 연료유(Fuel Oil)가 혼합되어 공급되지 않고 액화가스 및 증발가스 또는 연료유(오일)가 선택적으로 공급될 수 있다. 이는 연소 온도가 상이한 두 물질이 혼합 공급되는 것을 차단하여, 엔진의 효율이 떨어지는 것을 방지하기 위함이다. The second demand source 42 may be an engine for generating power generation or other power. The second demand destination 42 may be selectively supplied with liquefied gas and evaporated gas or fuel oil (oil) without mixing and supplying boil-off and liquefied gas and fuel oil. This is to prevent two materials having different combustion temperatures from being mixed and supplied, thereby preventing the engine from falling in efficiency.

이때, 제2 수요처(42)는, 이종연료 분사엔진(DFDE)으로 보일러 또는 발전엔진일 수 있다. In this case, the second demand source 42 may be a boiler or a power generation engine as a heterogeneous fuel injection engine (DFDE).

제어부(50)는, 선박(1)의 속도 조건에 따라 액화가스 또는 증발가스의 제1 수요처(41)로의 공급을 제어한다. The controller 50 controls the supply of the liquefied gas or the boil-off gas to the first demand destination 41 in accordance with the speed condition of the vessel 1.

구체적으로 제어부(50)는, 선박(1)의 속도가 기설정 속도 초과이면, 제1 압력을 가진 액화가스를 제1 수요처(41)로 공급하도록 제어하고, 선박(1)의 속도가 기설정 속도 이하이면, 제2 압력을 가진 증발가스를 제1 수요처(41)로 공급하도록 제어한다. Specifically, the control unit 50 controls to supply the liquefied gas having the first pressure to the first demand destination 41 when the speed of the ship 1 exceeds the preset speed, and the speed of the ship 1 is preset. If it is below the speed, it is controlled to supply the boil-off gas having the second pressure to the first demand destination 41.

여기서 기설정 속도는 일례로 13노트(Knot)일 수 있으며, 선박(1)의 속도가 기설정 속도 초과인 경우가 일례로 14.5노트(Knot)일 수 있고, 선박(1)의 속도가 기설정 속도 이하인 경우가 일례로 12노트(Knot)일 수 있다. Here, the preset speed may be 13 knots, for example, and the speed of the ship 1 may be 14.5 knots, for example, and the speed of the ship 1 may be preset. For example, the speed may be 12 knots.

이를 위해 제어부(50)는, 액화가스 처리 장치 및 증발가스 처리 장치를 사용하여 상기와 같은 제어를 구현한다.To this end, the controller 50 implements the above control by using the liquefied gas treatment device and the boil-off gas treatment device.

즉, 제어부(50)는, 선박(1)의 속도가 기설정 속도 초과이면, 액화가스 처리 장치를 통해 제1 수요처(41)로 액화가스를 제1 압력의 상태로 공급하도록 제어하고, 선박(1)의 속도가 기설정 속도 이하이면, 증발가스 처리 장치를 통해 제1 수요처(41)로 공급하도록 제어할 수 있다. That is, when the speed of the ship 1 exceeds the preset speed, the controller 50 controls the liquefied gas to be supplied to the first demand destination 41 in the state of the first pressure through the liquefied gas processing device, and the ship ( If the speed of 1) is less than or equal to the preset speed, it may be controlled to supply to the first demand destination 41 through the boil-off gas treatment apparatus.

구체적으로 제어부(50)는, 선박(1)의 속도가 기설정 속도 초과이면, 펌프(20) 및 강제 기화기(21)를 가동하여 액화가스를 제1 압력으로 가압하여 강제 기화시킨 후 액화가스 공급라인(L1)을 통해서 제1 수요처(41)로 공급하도록 제어하고, 선박(1)의 속도가 기설정 속도 이하이면, 증발가스 압축기(30)를 가동하여, 증발가스를 제2 압력으로 압축하여 증발가스 공급라인(L2)을 통해서 제1 수요처(41)로 공급하도록 제어할 수 있다. Specifically, when the speed of the vessel 1 exceeds the preset speed, the controller 50 operates the pump 20 and the forced vaporizer 21 to pressurize the liquefied gas to the first pressure to forcibly vaporize it, and then supply the liquefied gas. When the speed of the vessel 1 is lower than or equal to the preset speed, the evaporative gas compressor 30 is operated to compress the evaporated gas to the second pressure by supplying it to the first demand destination 41 through the line L1. Through the boil-off gas supply line (L2) it can be controlled to supply to the first demand (41).

종래 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스 즉, 자연발생 증발가스(NBOG)를 추진엔진으로 공급하기 위해 고압(16bar)의 압축기를 설치해야 하므로 구축 비용이 증가하고, 또한 고압 압축기에서 압축된 증발가스를 발전엔진에 사용해야 하므로 감압 밸브를 추가적으로 구비해야하는 단점이 있었다. Since a high pressure (16 bar) compressor has to be installed in order to supply the boil-off gas generated from the conventional liquefied gas storage tank 10, that is, natural boil-off gas (NBOG) to the propulsion engine, the construction cost is increased, and the high pressure compressor is also compressed. Since the evaporated gas must be used in the power generation engine, there was a disadvantage in that an additional pressure reducing valve should be provided.

이를 해결하기 위해 본 발명의 가스 처리 시스템(2)은, 고압 압축기가 아닌 저압 압축기(30)를 구비하여, 선박(1)에 낮은 속력이 필요하여 추진엔진에 저부하가 발생하는 경우이거나 발전엔진에 연료를 공급할 경우에는 증발가스만을 사용하고, 선박(1)에 높은 속력이 필요하여 추진엔진에 고부하가 발생하는 경우에는 고압으로 처리된 액화가스를 사용하도록 구성하였다. In order to solve this problem, the gas treatment system 2 of the present invention includes a low pressure compressor 30 rather than a high pressure compressor, and requires a low speed in the ship 1 so that a low load occurs in the propulsion engine or a power generation engine. In the case of supplying fuel to the gas, only the evaporation gas was used, and when the ship 1 needed a high speed and a high load occurred in the propulsion engine, the liquefied gas treated at high pressure was used.

이로 인해 본 발명에서는 저비용의 저압 압축기 사용과 감압밸브의 구축을 생략할 수 있어 구축 비용이 절감되고 설계가 단순해져 구동 신뢰성이 향상되는 효과가 있다. Therefore, in the present invention, the use of a low cost low pressure compressor and the construction of a pressure reducing valve can be omitted, thereby reducing the construction cost and simplifying the design, thereby improving driving reliability.

또한, 제어부(50)는, 증발가스 처리 장치를 통해 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 제2 압력을 가지도록 처리하여 제2 수요처(42)로 공급되도록 제어할 수도 있다. In addition, the controller 50 may control the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank 10 to have a second pressure through the boil-off gas treatment device so as to be supplied to the second demand destination 42.

즉, 제어부(50)는, 증발가스 압축기(30)를 가동하여 증발가스를 제2 압력으로 압축하여 증발가스 분기라인(L2)을 통해 제2 수요처(42)로 공급하도록 제어할 수 있다. That is, the controller 50 may operate the boil-off gas compressor 30 to compress the boil-off gas to the second pressure and supply the boil-off gas to the second demand destination 42 through the boil-off gas branch line L2.

제어부(50)는, 증발가스 처리 장치 또는 액화가스 처리 장치와 유선 또는 무선으로 연결되어 서로 간에 구동신호 및 제어 신호를 송수신할 수 있다. 즉, 제어부(50)는, 펌프(20) , 강제 기화기(21) 및 증발가스 압축기(30)와 유선 또는 무선으로 연결되어 구동신호를 송신할 수 있다. The controller 50 may be connected to the evaporation gas processing device or the liquefied gas processing device by wire or wirelessly to transmit and receive a driving signal and a control signal to each other. That is, the controller 50 may be connected to the pump 20, the forced vaporizer 21, and the boil-off gas compressor 30 by wire or wirelessly to transmit a driving signal.

이와 같이 본 발명에 따른 가스 처리 시스템은, 저압을 토출하는 증발가스 압축기(30)를 설치하되, 고압의 사용범위에는 액화가스를 사용하여, 고압의 증발가스 압축기의 설치없이 저압의 증발가스 압축기(30)의 구동만으로도 저압가스 분사엔진(X-DF; 제1 수요처(41))의 구동이 가능하도록 함으로써, 구축 비용이 절감되고 동력소모를 최소화할 수 있으며 증발가스의 효율적인 사용이 가능해지는 효과가 있다. As described above, the gas treatment system according to the present invention is provided with an evaporation gas compressor 30 for discharging low pressure, but using liquefied gas in a high pressure use range. The low pressure gas injection engine (X-DF; the first demand source 41) can be driven only by the driving of 30, thereby reducing the construction cost, minimizing the power consumption, and enabling the efficient use of the boil-off gas. have.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, it is intended to describe the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and should be understood by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. It is obvious that the modifications and improvements are possible.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All modifications and variations of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be apparent from the appended claims.

1: 선박 2: 가스 처리 시스템
10: 액화가스 저장탱크 20: 부스팅 펌프
21: 강제 기화기 22: 기액분리기
30: 증발가스 압축기 41: 제1 수요처(추진엔진)
42: 제2 수요처(발전엔진) 50: 제어부
L1: 액화가스 공급라인 L2: 증발가스 공급라인
L3: 증발가스 분기라인 C: 가스 처리부
P: 프로펠러 S: 구동축1: ship 2: gas treatment system
10: liquefied gas storage tank 20: boosting pump
21: forced vaporizer 22: gas-liquid separator
30: boil-off compressor 41: first demand source (propulsion engine)
42: second demand source (power engine) 50: control unit
L1: liquefied gas supply line L2: boil-off gas supply line
L3: boil off gas branch line C: gas treatment part
P: Propeller S: Drive Shaft

Claims (11)

액화가스 저장탱크로부터 공급되는 증발가스 및 액화가스를 제1 압력으로 소비하는 제1 수요처; 및
선박의 속도 조건에 따라 상기 액화가스 또는 상기 증발가스의 상기 제1 수요처로 공급을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제1 수요처로 상기 제1 압력보다 낮은 압력인 제2 압력으로 증발가스를 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.A first demand destination for consuming liquefied gas and boiled gas supplied from the liquefied gas storage tank at a first pressure; And
A control unit for controlling the supply of the liquefied gas or the boil-off gas to the first demand destination according to the speed condition of the ship,
The control unit,
And supplying the boil-off gas to the first demand destination at a second pressure that is lower than the first pressure. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 선박의 속도가 기설정 속도 초과이면, 상기 제1 압력을 가진 액화가스를 상기 제1 수요처로 공급하도록 제어하고, 상기 선박의 속도가 기설정 속도 이하이면, 상기 제2 압력을 가진 증발가스를 상기 제1 수요처로 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 1, wherein the control unit,
When the speed of the vessel is greater than the preset speed, the liquefied gas having the first pressure is controlled to be supplied to the first demand destination. When the speed of the vessel is less than or equal to the preset speed, the boil-off gas having the second pressure is supplied. And control the supply to the first demand destination. 제 2 항에 있어서,
상기 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 상기 제1 압력을 가지도록 처리하여 상기 제1 수요처로 공급하는 액화가스 처리 장치; 및
상기 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 상기 제2 압력을 가지도록 처리하여 상기 제1 수요처로 공급하는 증발가스 처리 장치를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 선박의 속도가 상기 기설정 속도 초과이면, 상기 액화가스 처리 장치를 통해 상기 제1 수요처로 상기 액화가스를 공급하도록 제어하고,
상기 선박의 속도가 기설정 속도 이하이면, 상기 증발가스 처리 장치를 통해 상기 제1 수요처로 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 2,
A liquefied gas processing apparatus for processing the liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank to have the first pressure and supplying the liquefied gas to the first demand destination; And
And an evaporative gas treatment device for treating the evaporated gas generated in the liquefied gas storage tank to have the second pressure and supplying the evaporated gas to the first demand destination.
The control unit,
If the speed of the vessel is greater than the predetermined speed, the control to supply the liquefied gas to the first demand destination through the liquefied gas processing device,
And if the speed of the vessel is less than or equal to a predetermined speed, supplying the vessel to the first demand destination through the boil-off gas treatment apparatus. 제 3 항에 있어서, 상기 증발가스 처리 장치는,
상기 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 상기 제2 압력을 가지도록 처리하여 상기 제2 수요처로 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 3, wherein the boil-off gas treatment device,
And treating the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank to have the second pressure and supply the same to the second demand destination. 제 4 항에 있어서,
상기 액화가스 처리 장치는,
상기 액화가스 저장탱크와 상기 제1 수요처를 연결하는 액화가스 공급라인;
상기 액화가스 공급라인 상에 구비되어 상기 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 상기 제1 수요처로 공급하는 펌프; 및
상기 액화가스 공급라인 상에 구비되어 상기 펌프로부터 공급되는 액화가스를 강제 기화시켜 상기 제1 수요처로 공급하는 강제 기화기를 포함하고,
상기 증발가스 처리 장치는,
상기 액화가스 저장탱크와 상기 제1 수요처를 연결하는 증발가스 공급라인;및
상기 증발가스 공급라인 상에 구비되어 상기 액화가스 저장탱크에서 발생된 증발가스를 상기 제1 수요처로 공급하는 증발가스 압축기를 포함하며,
상기 증발가스 압축기는,
상기 펌프의 구동 압력보다 낮은 압력인 상기 제2 압력으로만 압축하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 4, wherein
The liquefied gas treatment device,
A liquefied gas supply line connecting the liquefied gas storage tank and the first demand destination;
A pump provided on the liquefied gas supply line to supply liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank to the first demand destination; And
A forced vaporizer provided on the liquefied gas supply line and forcibly vaporizing the liquefied gas supplied from the pump to the first demand destination;
The boil-off gas treatment device,
An evaporative gas supply line connecting the liquefied gas storage tank and the first demand destination; and
A boil-off gas compressor provided on the boil-off gas supply line to supply boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank to the first demand destination,
The boil-off gas compressor,
And to compress only to the second pressure which is a pressure lower than the drive pressure of the pump. 제 5 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 선박의 속도가 상기 기설정 속도 초과이면, 상기 펌프 및 상기 강제 기화기를 가동하여 상기 액화가스를 상기 제1 압력으로 가압하여 강제 기화시킨 후 상기 제1 수요처로 공급하도록 제어하고,
상기 선박의 속도가 기설정 속도 이하이면, 상기 증발가스 압축기를 가동하여, 상기 증발가스를 상기 제2 압력으로 압축하여 상기 제1 수요처로 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 5, wherein the control unit,
When the speed of the vessel exceeds the predetermined speed, the pump and the forced vaporizer is operated to pressurize the liquefied gas to the first pressure to forcibly vaporize and to supply the first demand,
And when the speed of the vessel is less than or equal to a preset speed, operating the boil-off gas compressor to control the boil-off gas to be supplied to the first demand destination by compressing the boil-off gas to the second pressure. 제 6 항에 있어서,
상기 제2 압력으로 증발가스를 소비하는 제2 수요처를 더 포함하고,
상기 증발가스 처리 장치는, 상기 증발가스 공급라인 상의 상기 증발가스 압축기 하류에서 분기되어 상기 제2 수요처로 연결되는 증발가스 분기라인을 더 포함하되,
상기 제어부는,
상기 증발가스 압축기를 가동하여, 상기 증발가스를 상기 제2 압력으로 압축하여 상기 증발가스 분기라인을 통해 상기 제2 수요처로 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 6,
A second demand destination for consuming the boil-off gas at the second pressure;
The boil-off gas treatment apparatus further includes an boil-off gas branch line branched downstream of the boil-off gas compressor on the boil-off gas supply line and connected to the second demand destination.
The control unit,
Operating the boil-off gas compressor to control the boil-off gas to the second pressure and supply the boil-off gas to the second demand through the boil-off gas branch line. 제 7 항에 있어서,
상기 제1 수요처는, 저속 2행정 저압가스 분사엔진(XDF)이며,
상기 제2 수요처는, 이종연료 분사엔진(DFDE)인 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 7, wherein
The first demand destination is a low speed two-stroke low pressure gas injection engine (XDF),
The second demand destination is a heterogeneous fuel injection engine (DFDE). 제 8 항에 있어서, 상기 이종연료 분사엔진은,
보일러 또는 발전엔진인 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 8, wherein the heterogeneous fuel injection engine,
Gas treatment system, characterized in that the boiler or power generation engine. 제 1 항에 있어서,
상기 제1 압력은, 13 내지 20바아(bar)이며,
상기 제2 압력은, 5 내지 10바아(bar)인 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 1,
The first pressure is 13 to 20 bar,
The second pressure is 5 to 10 bar (gas) characterized in that the gas treatment system. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 상기 가스 처리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박. 10. A ship comprising the gas treatment system of claim 1.
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