KR20210043409A - Gas treating system and marine structure including the same - Google Patents

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KR20210043409A
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김현재
이정일
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한국조선해양 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a gas treatment system and a marine structure including the same. The gas treatment system includes: a boil-off gas supply line supplying boil-off gas produced from a liquefied gas storage tank to a gas combustion unit; a boil-off gas compressor provided on the boil-off gas supply line to compress the boil-off gas; a boil-off gas collection line branched from the downstream of the boil-off gas compressor to be connected to the liquefied gas storage tank, and including a boil-off gas heat exchanger and a gas-liquid separator cooling the boil-off gas; and a generation engine producing electricity by using the boil-off gas as a material. The generation engine produces more electric power than electric power required for the inside of a vessel if the flow rate of the boil-off gas supplied to the gas combustion unit through the boil-off gas supply line exceeds a preset flow rate. Therefore, the present invention is capable of increasing the rate of use of boiloff.

Description

가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물{Gas treating system and marine structure including the same}Gas treating system and marine structure including the same

본 발명은 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물에 관한 것이다.The present invention relates to a gas treatment system and an offshore structure including the same.

최근 기술 개발에 따라 가솔린이나 디젤을 대체하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas) 등과 같은 액화가스를 널리 사용하고 있다.According to recent technological developments, liquefied gases such as Liquefied Natural Gas and Liquefied Petroleum Gas have been widely used in place of gasoline or diesel.

액화천연가스는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제하여 얻은 메탄을 냉각해 액화시킨 것이며, 무색ㆍ투명한 액체로 공해물질이 거의 없고 열량이 높아 대단히 우수한 연료이다. 반면 액화석유가스는 유전에서 석유와 함께 나오는 프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)을 주성분으로 한 가스를 상온에서 압축하여 액체로 만든 연료이다. 액화석유가스는 액화천연가스와 마찬가지로 무색무취이고 가정용, 업무용, 공업용, 자동차용 등의 연료로 널리 사용되고 있다.Liquefied natural gas is liquefied by cooling methane obtained by refining natural gas collected from a gas field. It is a colorless and transparent liquid that contains little pollutants and has high calorific value, making it an excellent fuel. Liquefied petroleum gas, on the other hand, is a fuel made into a liquid by compressing gas containing propane (C3H8) and butane (C4H10) as main components from oil fields together with petroleum at room temperature. Liquefied petroleum gas, like liquefied natural gas, is colorless and odorless, and is widely used as fuel for home, business, industrial, and automobiles.

이와 같은 액화가스는 지상에 설치되어 있는 액화가스 저장탱크에 저장되거나 또는 대양을 항해하는 운송수단인 선박에 구비되는 액화가스 저장탱크에 저장되는데, 액화천연가스는 액화에 의해 1/600의 부피로 줄어들고, 액화석유가스는 액화에 의해 프로판은 1/260, 부탄은 1/230의 부피로 줄어들어 저장 효율이 높다는 장점이 있다.Such liquefied gas is stored in a liquefied gas storage tank installed on the ground or in a liquefied gas storage tank provided on a ship, which is a transportation means for sailing the ocean, and the liquefied natural gas is stored in a volume of 1/600 by liquefaction. The volume of liquefied petroleum gas is reduced to 1/260 of propane and 1/230 of butane by liquefaction, which has the advantage of high storage efficiency.

그러나 액화가스는 압력을 높이거나 온도를 낮추어 강제로 액화시킨 상태로 보관하기 때문에, 외부 열침투에 의한 상변화가 우려되어 액화가스 저장탱크의 단열성 확보가 중요하다. 다만 액화가스 저장탱크가 완벽한 단열을 구현할 수는 없기 때문에, 액화가스 저장탱크에 저장되어 있는 일부 액화가스는, 외부로부터 전달되는 열에 의하여 기체인 증발가스로 상변화하게 된다.However, since the liquefied gas is stored in a state in which it is forcibly liquefied by increasing the pressure or lowering the temperature, it is important to secure the insulating properties of the liquefied gas storage tank because there is a concern about a phase change due to external heat penetration. However, since the liquefied gas storage tank cannot implement perfect insulation, some of the liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank is phase-changed into evaporative gas, which is a gas, by heat transmitted from the outside.

이때 기체로 상변화한 증발가스는 부피가 대폭 증가하므로 액화가스 저장탱크의 내부 압력을 높이는 요인이 되며, 액화가스 저장탱크의 내압이 액화가스 저장탱크가 견딜 수 있는 압력을 초과하게 되면 액화가스 저장탱크가 파손될 우려가 있다.At this time, the volume of the boil-off gas converted to gas increases significantly, which increases the internal pressure of the liquefied gas storage tank. There is a risk of damage to the tank.

따라서 종래에는, 액화가스 저장탱크의 내압을 일정하게 유지하기 위해서, 필요 시 증발가스를 외부로 방출하여 액화가스 저장탱크의 내압을 낮추는 방법을 사용하였다. 또는 증발가스를 액화가스 저장탱크의 외부로 배출한 뒤, 별도로 구비한 재액화장치를 사용하여 액화시킨 후 다시 액화가스 저장탱크로 회수하였다.Therefore, conventionally, in order to keep the internal pressure of the liquefied gas storage tank constant, a method of lowering the internal pressure of the liquefied gas storage tank by discharging boil-off gas to the outside was used when necessary. Alternatively, the boil-off gas was discharged to the outside of the liquefied gas storage tank, liquefied using a separately provided re-liquefied device, and then recovered to the liquefied gas storage tank.

그러나, 재액화장치도 처리 용량이 있으므로, 증발가스 발생량이 일정 수준을 초과하는 경우에는 가스 연소 유닛(GCU; Gas Combustion Unit)에서 연소시켜 외부로 배출하게 된다. 이렇게 남게되는 증발가스는 연료로 이용될 수 있음에도 연소하여 배출하여야 하므로, 증발가스의 연소량을 줄이고 선내에서 활용하기 위한 방법의 개발이 필요한 실정이다.However, since the reliquefaction device also has a processing capacity, when the amount of boil-off gas generated exceeds a certain level, it is burned in a gas combustion unit (GCU) and discharged to the outside. Even though the remaining boil-off gas can be used as fuel, it must be burned and discharged. Therefore, there is a need to develop a method for reducing the combustion amount of the boil-off gas and utilizing it on board.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 증발가스 과잉량을 발전엔진에 공급하여 전력을 생산함으로써, 가스 연소 유닛으로 공급되는 증발가스의 유량을 최소화하기 위한 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물을 제공하기 위한 것이다.The present invention was created to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to minimize the flow rate of the boil-off gas supplied to the gas combustion unit by supplying an excess amount of boil-off gas to the power generation engine to produce power. It is to provide a gas treatment system and an offshore structure including the same.

본 발명의 일 측면에 따른 가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 가스 연소 유닛에 공급하는 증발가스 공급라인; 상기 증발가스 공급라인 상에 마련되어 증발가스를 가압하는 증발가스 압축기; 상기 증발가스 압축기의 하류에서 분기하여 상기 액화가스 저장탱크에 연결되며, 증발가스를 냉각시키는 증발가스 열교환기 및 기액분리기를 구비하는 증발가스 회수라인; 및 증발가스를 원료로 이용하여 전기를 생산하는 발전엔진을 포함하고, 상기 발전엔진은, 상기 증발가스 공급라인을 통해 상기 가스 연소 유닛으로 공급되는 증발가스의 유량이 기설정된 유량을 초과하는 경우 선내 필요 전력보다 많은 양의 전력을 생산하는 것을 특징으로 한다.A gas treatment system according to an aspect of the present invention includes: a boil-off gas supply line for supplying boil-off gas generated in a liquefied gas storage tank to a gas combustion unit; A boil-off gas compressor provided on the boil-off gas supply line to pressurize the boil-off gas; A boil-off gas recovery line branched from a downstream side of the boil-off gas compressor and connected to the liquefied gas storage tank, and having an boil-off gas heat exchanger and a gas-liquid separator for cooling the boil-off gas; And a power generation engine that generates electricity by using the boil-off gas as a raw material, wherein the power generation engine is provided on board when the flow rate of the boil-off gas supplied to the gas combustion unit through the boil-off gas supply line exceeds a preset flow rate. It is characterized in that it produces a larger amount of power than the required power.

구체적으로, 상기 증발가스 공급라인에서 상기 증발가스 회수라인이 분기되는 지점 하류에 마련되며, 상기 가스 연소 유닛과 상기 발전엔진으로 공급되는 증발가스의 유량을 제어하는 증발가스 공급밸브를 더 포함할 수 있다.Specifically, the boil-off gas supply valve is provided downstream from the point where the boil-off gas recovery line is branched from the boil-off gas supply line, and may further include a boil-off gas supply valve for controlling a flow rate of boil-off gas supplied to the gas combustion unit and the power generation engine. have.

구체적으로, 상기 증발가스 공급밸브의 개도를 조절하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 증발가스 회수라인을 통해 상기 액화가스 저장탱크로 공급되는 증발가스의 유량이 기설정된 유량을 초과하는 경우 상기 발전엔진으로 공급되는 증발가스 유량을 증가시킬 수 있다.Specifically, it further includes a control unit for adjusting the opening of the boil-off gas supply valve, the control unit, when the flow rate of the boil-off gas supplied to the liquefied gas storage tank through the boil-off gas recovery line exceeds a preset flow rate It is possible to increase the flow rate of the boil-off gas supplied to the power generation engine.

구체적으로, 상기 발전엔진에서 생산하는 전기를 저장하는 전력저장부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 전력저장부가 완충되는 경우 상기 가스 연소 유닛으로 공급되는 증발가스의 유량을 증가시킬 수 있다.Specifically, a power storage unit for storing electricity produced by the power generation engine may be further included, and the control unit may increase the flow rate of the boil-off gas supplied to the gas combustion unit when the power storage unit is buffered.

본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물은, 재액화 용량을 초과하는 증발가스를 이용하여 발전엔진으로 전기를 생산하여 전력저장부에 저장한 뒤 활용하여, 증발가스 활용률을 향상시킨다.The gas treatment system and the offshore structure including the same according to the present invention generate electricity by a power generation engine by using a boil-off gas exceeding the reliquefaction capacity, store it in the power storage unit, and utilize it, thereby improving the utilization rate of boil-off gas.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a conceptual diagram of a gas treatment system according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart showing a control method of a gas treatment system according to an embodiment of the present invention.

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

이하에서, 해양 구조물은 화물을 운반하는 선박, 상선, 해양에서 천연 가스를 생산할 수 있는 선박, 가스 플랫폼과 해양 부유물을 모두 포괄하는 표현임을 알려둔다. 또한, 본 발명의 연료전지 시스템은 육상 플랜트에도 적용될 수 있다.Hereinafter, it will be noted that the offshore structure is an expression encompassing all of a ship carrying cargo, a merchant ship, a ship capable of producing natural gas at sea, a gas platform, and an offshore floating object. In addition, the fuel cell system of the present invention can also be applied to an onshore plant.

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

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a gas treatment system according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 가스 처리 시스템은 액화가스 저장탱크(10), 예열기(11), 증발가스 압축기(12), 증발가스 열교환기(13), 기액분리기(14), 증발가스 공급밸브(15), 제어부(16), 증발가스 공급라인(L1), 증발가스 회수라인(L2) 등을 포함한다.The gas treatment system according to the present embodiment includes a liquefied gas storage tank 10, a preheater 11, a boil-off gas compressor 12, a boil-off gas heat exchanger 13, a gas-liquid separator 14, and a boil-off gas supply valve 15. , A control unit 16, a boil-off gas supply line (L1), a boil-off gas recovery line (L2), and the like.

이하 본 명세서에서, 액화가스는 LNG 또는 LPG, 에틸렌, 암모니아 등과 같이 일반적으로 액체 상태로 보관되는 모든 가스 연료를 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 가열이나 가압에 의해 액체 상태가 아닌 경우 등도 편의상 액화가스로 표현할 수 있다. 이는 증발가스도 마찬가지로 적용될 수 있다. 또한 LNG는 편의상 액체 상태인 NG(Natural Gas) 뿐만 아니라 초임계 상태 등인 NG를 모두 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 증발가스는 기체 상태의 증발가스뿐만 아니라 액화된 증발가스를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.Hereinafter, in the present specification, liquefied gas may be used in the sense of encompassing all gaseous fuels generally stored in a liquid state, such as LNG or LPG, ethylene, ammonia, etc. It can be expressed as This can be applied to boil-off gas as well. In addition, for convenience, LNG can be used to mean not only NG (Natural Gas) in liquid state, but also NG in supercritical state, and evaporation gas can be used to mean not only gaseous evaporation gas but also liquefied evaporation gas. have.

액화가스 저장탱크(10)는, 수요처에 공급될 액화가스를 저장한다. 액화가스 저장탱크(10)는 액화가스를 액체상태로 보관하여야 하는데, 이때 액화가스 저장탱크(10)는 압력 탱크 형태를 가질 수 있다. 액화가스 저장탱크(10)는, 이중 구조의 탱크(도시하지 않음)와 단열부(도시하지 않음)로 이루어져 1bar 내지 10bar(일례로 6bar)의 압력을 견딜 수 있도록 설계될 수 있다. 상기 수요처는, 액화가스 저장탱크(10)로부터 공급되는 증발가스를 통해 구동되어 동력을 발생시킨다. 이때 수요처는 기체연료 엔진(일례로, MEGI)과 같은 고압엔진으로서 메인 엔진(M/E)이나 보조 엔진(A/E)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The liquefied gas storage tank 10 stores liquefied gas to be supplied to a customer. The liquefied gas storage tank 10 should store the liquefied gas in a liquid state, and at this time, the liquefied gas storage tank 10 may have a pressure tank shape. The liquefied gas storage tank 10 may be designed to withstand a pressure of 1 bar to 10 bar (for example, 6 bar) consisting of a dual structure tank (not shown) and a heat insulating portion (not shown). The consumer is driven through the boil-off gas supplied from the liquefied gas storage tank 10 to generate power. At this time, the customer is a high-pressure engine such as a gaseous fuel engine (eg, MEGI), and may be a main engine (M/E) or an auxiliary engine (A/E), but is not limited thereto.

여기서, 액화가스 저장탱크(10)와 증발가스 압축기 사이에는 강제기화기(Forcing vaporizer, 도시하지 않음)가 구비될 수 있으며, 강제기화기는 증발가스의 유량이 부족한 경우 작동되어, 수요처로 공급되는 증발가스의 유량을 증가시킬 수 있다.Here, a forcing vaporizer (not shown) may be provided between the liquefied gas storage tank 10 and the boil-off gas compressor, and the forced vaporizer is operated when the flow rate of the boil-off gas is insufficient, and the boil-off gas supplied to the customer The flow rate of can be increased.

증발가스 공급라인(L1)은 액화가스 저장탱크(10) 내부에서 발생하는 증발가스를 수요처나 가스 연소 유닛(GCU)으로 공급할 수 있다. 증발가스 공급 라인(L1) 상에는 증발가스 예열기(11), 증발가스 압축기(12) 등이 구비된다.The boil-off gas supply line L1 may supply boil-off gas generated inside the liquefied gas storage tank 10 to a customer or a gas combustion unit (GCU). A boil-off gas preheater 11, a boil-off gas compressor 12, and the like are provided on the boil-off gas supply line L1.

증발가스 예열기(11)는 증발가스 공급라인(L1) 상에서 액화가스 저장탱크(10)와 증발가스 압축기(12) 사이에 마련되어, 증발가스 압축기(12)로 공급되는 증발가스를 가열할 수 있다. 예를 들어, 증발가스 압축기(12)에서 가압되는 증발가스와 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스를 열교환시켜 액화가스 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스를 가열하는 것일 수 있다.The boil-off gas preheater 11 is provided between the liquefied gas storage tank 10 and the boil-off gas compressor 12 on the boil-off gas supply line L1, and may heat boil-off gas supplied to the boil-off gas compressor 12. For example, the boil-off gas pressurized by the boil-off gas compressor 12 and the boil-off gas supplied from the liquefied gas storage tank 10 may be heat-exchanged to heat the boil-off gas supplied from the liquefied gas storage tank 10.

증발가스 압축기(12)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생된 증발가스를 가압한다. 증발가스 압축기(12)는 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되어 배출되는 증발가스를 가압하여 증발가스 예열기(11)나 수요처에 공급할 수 있다. 증발가스 압축기(12)는, 복수로 구비되어 증발가스를 다단 가압시킬 수 있다. The boil-off gas compressor 12 pressurizes the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank 10. The boil-off gas compressor 12 may pressurize the boil-off gas generated and discharged from the liquefied gas storage tank 10 and supply the boil-off gas preheater 11 or a customer. The boil-off gas compressor 12 may be provided in plural to pressurize the boil-off gas in multiple stages.

증발가스 회수라인(L2)은 상기 증발가스 공급라인(L1)에 설치되어, 증발가스의 적어도 일부를 상기 액화가스 저장탱크(10)로 리턴시킬 수 있다. 증발가스 회수라인(L2)은 상기 증발가스 압축기(12)의 하류에 마련될 수 있으며, 증발가스 열교환기(13) 및 기액분리기(14)를 구비할 수 있다. 증발가스는 증발가스 열교환기(13)에서 냉각 또는 감압되고, 기액분리기(14)를 거치면서 액화되어 액화가스 저장탱크(10)로 리턴될 수 있다. 즉, 증발가스 회수라인(L2)은 증발가스 재액화라인일 수 있다.The boil-off gas recovery line L2 is installed in the boil-off gas supply line L1 to return at least a portion of the boil-off gas to the liquefied gas storage tank 10. The boil-off gas recovery line L2 may be provided downstream of the boil-off gas compressor 12, and may include an boil-off gas heat exchanger 13 and a gas-liquid separator 14. The boil-off gas may be cooled or depressurized in the boil-off gas heat exchanger 13, liquefied while passing through the gas-liquid separator 14, and returned to the liquefied gas storage tank 10. That is, the boil-off gas recovery line L2 may be a boil-off gas re-liquefaction line.

증발가스 열교환기(13)는 액화가스 저장탱크(10)로 리턴되는 증발가스를 냉각하기 위한 것으로, 증발가스를 감압하기 위한 감압밸브(도시하지 않음)일 수도 있다. 예를 들어, 증발가스 열교환기(13)는 별도로 구비되는 냉매(도시하지 않음)의 냉열을 이용하여 증발가스를 냉각시키는 것일 수 있다. 예를 들어, 증발가스 감압밸브는 증발가스를 1bar 내지 10bar로 감압할 수 있고, 증발가스가 액화되어 액화가스 저장탱크(10)로 이송시 1bar까지도 감압될 수 있으며, 감압시 증발가스는 냉각효과가 이루어질 수 있다. 일례로 증발가스 감압밸브는 증발가스 압축기(12)에 의해 300bar로 가압된 증발가스를 1bar까지 감압시킬 수 있다. 이러한, 증발가스 감압밸브는 줄 톰슨 밸브로 이루어질 수 있다.The boil-off gas heat exchanger 13 is for cooling the boil-off gas returned to the liquefied gas storage tank 10, and may be a pressure reducing valve (not shown) for depressurizing the boil-off gas. For example, the boil-off gas heat exchanger 13 may cool the boil-off gas using cold heat of a separately provided refrigerant (not shown). For example, the boil-off gas reducing valve can reduce the boil-off gas to 1 bar to 10 bar, and when the boil-off gas is liquefied and transferred to the liquefied gas storage tank 10, the boil-off gas can be reduced to 1 bar. Can be done. For example, the boil-off gas pressure reducing valve may reduce the boil-off gas pressurized to 300 bar by the boil-off gas compressor 12 to 1 bar. This, the boil-off gas pressure reducing valve may be made of a Joule Thompson valve.

기액 분리기(14)는 증발가스 열교환기(13)에서 감압된 증발가스에서 기체를 분리한다. 기액 분리기(14)에서 증발가스는 액체와 기체로 분리되어 액체는 액화가스 저장탱크(10)로 공급되고, 기체는 플래시 가스로서 증발가스 압축기(12)의 상류로 회수될 수 있다. 여기서, 증발가스 열교환기(13)를 거친 증발가스는 낮아진 온도에 의해 증발가스가 액화되기 용이할 수 있으며, 액화가스 저장탱크(10)로 회수시키고, 기액 분리기(14)에서 발생된 플래시 가스는 버리지 않고 별도로 회수하여 수요처로 공급할 수도 있다. The gas-liquid separator 14 separates gas from the boil-off gas reduced by the boil-off gas heat exchanger (13). In the gas-liquid separator 14, the boil-off gas is separated into a liquid and a gas, and the liquid is supplied to the liquefied gas storage tank 10, and the gas can be recovered upstream of the boil-off gas compressor 12 as a flash gas. Here, the boil-off gas passing through the boil-off gas heat exchanger 13 may be easily liquefied by the lowered temperature, and is recovered to the liquefied gas storage tank 10, and the flash gas generated in the gas-liquid separator 14 is It can be collected separately without throwing it away and supplied to a consumer.

본 실시예에 따른 가스 처리 시스템에서, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생하는 증발가스는 증발가스 압축기(12)를 거쳐 수요처로 공급되거나, 증발가스 회수라인(L2)을 통해 상기 액화가스 저장탱크(10)로 재액화되어 리턴될 수 있다. 이러한 경우, 증발가스 중 적어도 일부는 재액화되지 않고 남게 되는데, 이러한 증발가스는 발전엔진(16)으로 공급되어 연소됨으로써 전기 생산에 이용될 수 있으며, 최종적으로 남는 증발가스는 가스 연소 유닛(18)에 공급하여 연소시켜 외부로 배출할 수 있다.In the gas treatment system according to the present embodiment, the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank 10 is supplied to the customer through the boil-off gas compressor 12 or the liquefied gas storage tank through the boil-off gas recovery line L2. It can be reliquefied and returned to (10). In this case, at least some of the boil-off gas remains without being re-liquefied, and the boil-off gas is supplied to the power generation engine 16 and burned to be used for electricity production, and the finally remaining boil-off gas is the gas combustion unit 18 It can be supplied to and burned and discharged to the outside.

발전엔진(16)은 증발가스를 원료로 이용하여 연소시켜 터빈을 작동시킴으로써 전기를 생산할 수 있다. 상기 발전엔진(16)에서 생산되는 전기는 후술할 전력저장부(17)에 저장할 수 있다.The power generation engine 16 may generate electricity by burning the boil-off gas as a raw material and operating a turbine. Electricity produced by the power generation engine 16 may be stored in a power storage unit 17 to be described later.

발전엔진(16)은 증발가스 공급라인(L1)을 통해 가스 연소 유닛(18)으로 공급되는 증발가스의 유량이 기설정된 유량을 초과하는 경우 보다 많은 양의 전력을 생산하도록 설정되는 것일 수 있다. 발전엔진(16)은 평상시에는 선내에서 요구되는 전력량을 충족시킬 수 있는 정도로만 구동하다가, 가스 연소 유닛(18)으로 공급되어 연소되는 증발가스의 유량이 기설정된 유량을 초과하는 경우 과생산 모드(over-generating mode)로 구동할 수 있다. 발전엔진(16)은 증발가스가 과도하게 발생하여 불필요하게 연소되는 경우, 해당 증발가스를 공급받아 선내 필요량을 초과하는 수준의 전력을 생산할 수 있으며, 잉여 전력은 전력저장부(17)에 저장할 수 있다.The power generation engine 16 may be set to generate a greater amount of power when the flow rate of the boil-off gas supplied to the gas combustion unit 18 through the boil-off gas supply line L1 exceeds a preset flow rate. The power generation engine 16 is normally driven only to the extent that it can meet the amount of power required in the ship, and when the flow rate of the boil-off gas supplied to the gas combustion unit 18 and burned exceeds the preset flow rate, the overproduction mode (over -generating mode). When the evaporation gas is excessively generated and burned unnecessarily, the power generation engine 16 can receive the evaporation gas and generate power exceeding the required amount on board, and the surplus power can be stored in the power storage unit 17. have.

전력저장부(ESS, Energy Storage System)는 일측이 전선을 통해 보조엔진(A/E), 발전엔진(16) 등에 각각 연결되게 설치될 수 있다. 전력저장부(17)는 전기를 저장하였다가, 필요시 타측의 전선을 통해 수요처에 전기를 공급할 수 있다. 전력저장부(17)는 증발가스 예열기(11), 증발가스 압축기(12) 등에 전력을 공급할 수 있다.The power storage unit (ESS, Energy Storage System) may be installed so that one side is connected to the auxiliary engine (A/E), the power generation engine 16, and the like, respectively, through an electric wire. The power storage unit 17 may store electricity and, if necessary, supply electricity to a consumer through an electric wire of the other side. The power storage unit 17 may supply power to the boil-off gas preheater 11, the boil-off gas compressor 12, and the like.

증발가스 공급라인(L1)은 증발가스 공급밸브(15)를 더 포함할 수 있다. 증발가스 공급라인(L1)은 증발가스 공급밸브(15)에서 분기하여, 발전엔진(16)과 가스 연소 유닛(18)에 연결될 수 있다. 증발가스 공급밸브(15)는 개도 조절을 통해 발전엔진(16)과 가스 연소 유닛(18)으로 각각 공급되는 증발가스의 유량을 조절할 수 있으며, 이러한 경우 상기 밸브는 삼방밸브일 수 있다.The boil-off gas supply line (L1) may further include a boil-off gas supply valve (15). The boil-off gas supply line L1 may branch from the boil-off gas supply valve 15 and be connected to the power generation engine 16 and the gas combustion unit 18. The boil-off gas supply valve 15 may adjust the flow rate of the boil-off gas supplied to the power generation engine 16 and the gas combustion unit 18 through opening degree control, and in this case, the valve may be a three-way valve.

본 실시예에 따른 가스 처리 시스템은, 증발가스 공급라인(L1), 증발가스 회수라인(L2) 및 증발가스 공급밸브(15)를 통해 유동하는 증발가스의 유량을 감지하여 발전엔진(16)의 구동 모드를 결정할 수 있다. 증발가스 공급라인(L1) 및 증발가스 회수라인(L2)에는 유량계가 마련되어 각 라인을 통해 유동하는 증발가스의 유량을 확인할 수 있다.The gas treatment system according to the present embodiment detects the flow rate of the boil-off gas flowing through the boil-off gas supply line (L1), the boil-off gas recovery line (L2), and the boil-off gas supply valve (15). The driving mode can be determined. Flow meters are provided in the boil-off gas supply line L1 and the boil-off gas recovery line L2 to check the flow rate of the boil-off gas flowing through each line.

구체적으로, 본 실시예에 따른 가스 처리 시스템은 제어부(19)를 더 포함할 수 있다. 제어부(19)는 증발가스 공급라인(L1)과 증발가스 회수라인(L2) 상에 마련되는 유량계로부터 증발가스 유량에 관한 정보를 확인하여 증발가스 공급밸브(15)의 개도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 증발가스 공급라인(L1)을 통해 가스 연소 유닛(18)으로 공급되는 증발가스의 유량이 기설정된 유량을 초과하는 경우, 제어부(19)는 증발가스 공급밸브(15)의 개도를 조절하여 발전엔진(16)으로 공급되는 증발가스의 유량을 증가시킬 수 있다. 또한, 증발가스 회수라인(L2)을 통해 액화가스 저장탱크(10)로 공급되는 증발가스의 유량이 기설정된 유량을 초과하는 경우, 제어부(19)는 증발가스 공급밸브(15)의 개도를 조절하여 발전엔진(16)으로 공급되는 증발가스의 유량을 증가시킬 수 있다. 또한, 제어부(19)는 발전엔진(16)에서 생산한 전기를 저장하는 전력저장부(17)가 완전히 충전되지 않은 경우, 증발가스 공급밸브(15)의 개도를 조절하여 발전엔진(16)으로 공급되는 증발가스의 유량을 증가시킬 수 있다.Specifically, the gas processing system according to the present embodiment may further include a control unit 19. The control unit 19 may check information on the boil-off gas flow rate from a flow meter provided on the boil-off gas supply line L1 and the boil-off gas recovery line L2 to adjust the opening degree of the boil-off gas supply valve 15. For example, when the flow rate of the boil-off gas supplied to the gas combustion unit 18 through the boil-off gas supply line L1 exceeds a preset flow rate, the control unit 19 adjusts the opening of the boil-off gas supply valve 15 By adjusting the flow rate of the boil-off gas supplied to the power generation engine 16 can be increased. In addition, when the flow rate of the boil-off gas supplied to the liquefied gas storage tank 10 through the boil-off gas recovery line (L2) exceeds a preset flow rate, the control unit 19 adjusts the opening degree of the boil-off gas supply valve 15 Thus, the flow rate of the boil-off gas supplied to the power generation engine 16 can be increased. In addition, when the power storage unit 17 that stores electricity produced by the power generation engine 16 is not fully charged, the control unit 19 adjusts the opening degree of the boil-off gas supply valve 15 to the power generation engine 16. It is possible to increase the flow rate of the supplied boil-off gas.

제어부(19)는 전력저장부(17)가 만충되는 경우, 증발가스 공급밸브(15)의 개도를 조절하여 증발가스가 가스 연소 유닛(18)으로 공급되도록 조절할 수 있다.When the power storage unit 17 is full, the control unit 19 may adjust the opening degree of the boil-off gas supply valve 15 so that the boil-off gas is supplied to the gas combustion unit 18.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method of controlling a gas treatment system according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 2를 참조하면, 제어부(19)는 가스 연소 유닛(18)으로 공급되는 증발가스의 유량을 감지할 수 있다. 증발가스의 유량이 기설정된 값을 초과하는 경우, 제어부(19)는 증발가스 공급밸브(15)의 개도를 조절하여 발전엔진(16)으로 공급되는 증발가스의 유량을 증가시킬 수 있다. 증발가스 공급량이 증가함에 따라 발전엔진(16)의 발전량이 증대되며, 선내 필요 전력량을 초과하여 발전할 수 있다. 발전엔진(16)에서 생산되는 잉여전력은 전력저장부(17)에 충전될 수 있다. 제어부(19)는 전력저장부(17)가 만충되는지 여부를 확인할 수 있으며, 전력저장부(17) 만충시 증발가스 공급밸브(15)의 개도를 조절하여 증발가스가 가스 연소 유닛(18)으로 공급되도록 할 수 있다.1 and 2, the control unit 19 may detect a flow rate of the boil-off gas supplied to the gas combustion unit 18. When the flow rate of the boil-off gas exceeds a preset value, the control unit 19 may increase the flow rate of the boil-off gas supplied to the power generation engine 16 by adjusting the opening degree of the boil-off gas supply valve 15. As the amount of boil-off gas supply increases, the amount of power generation of the power generation engine 16 increases, and power generation may exceed the required amount of power on board. The surplus power produced by the power generation engine 16 may be charged in the power storage unit 17. The control unit 19 can check whether the power storage unit 17 is full, and when the power storage unit 17 is full, the boil-off gas is transferred to the gas combustion unit 18 by adjusting the opening degree of the boil-off gas supply valve 15. Can be supplied.

이상과 같이, 본 발명에 따른 가스 처리 시스템은, 재액화 장치를 통한 재액화 처리 유량을 초과하는 등으로 처리해야 하는 증발가스의 유량이 과도할 때, 가스 연소 유닛으로 공급되는 증발가스의 유량을 확인하여, 곧바로 가스 연소 유닛에서 연소하는 대신 발전엔진을 과생산 모드로 구동하여 전력을 생산할 수 있다. 발전엔진의 과생산 모드에 따른 잉여 전력은 전력저장부에 저장하였다가 활용할 수 있으며, 가스 처리 시스템은 상기 전력저장부의 충전 여부를 확인하여, 상기 전력저장부가 만충되고 나야 증발가스가 가스 처리 유닛에 공급되어 연소되도록 제어할 수 있다.As described above, in the gas treatment system according to the present invention, when the flow rate of the boil-off gas to be treated is excessive, such as exceeding the flow rate of the re-liquefaction treatment through the re-liquefaction device, the flow rate of the boil-off gas supplied to the gas combustion unit is By checking, it is possible to generate electric power by driving the power generation engine in overproduction mode instead of burning it in the gas combustion unit immediately. The surplus power according to the overproduction mode of the power generation engine can be stored and utilized in the power storage unit, and the gas processing system checks whether the power storage unit is charged, and only when the power storage unit is full, the boil-off gas is not supplied to the gas processing unit. It can be controlled to be supplied and burned.

본 발명은 상기에서 설명한 실시예로 한정되지 않으며, 상기 실시예들의 조합 또는 상기 실시예 중 적어도 어느 하나와 공지 기술의 조합을 또 다른 실시예로서 포함할 수 있음은 물론이다.It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may include a combination of the above embodiments or a combination of at least one of the above embodiments and a known technology as another embodiment.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In the above, the present invention has been described based on the embodiments of the present invention, but these are only examples and do not limit the present invention, and those of ordinary skill in the field to which the present invention pertains will not depart from the essential technical content of the present embodiment. It will be appreciated that various combinations or modifications and applications not illustrated in the embodiments are possible in the range. Accordingly, technical contents related to modifications and applications that can be easily derived from the embodiments of the present invention should be interpreted as being included in the present invention.

10: 액화가스 저장탱크 11: 예열기
12: 증발가스 압축기 13: 증발가스 열교환기
14: 기액분리기 15: 증발가스 공급밸브
16: 발전엔진 17: 전력저장부
18: 가스 연소 유닛 19: 제어부
L1: 증발가스 공급라인 L2: 증발가스 회수라인10: liquefied gas storage tank 11: preheater
12: boil-off gas compressor 13: boil-off gas heat exchanger
14: gas-liquid separator 15: boil-off gas supply valve
16: power generation engine 17: power storage
18: gas combustion unit 19: control unit
L1: Boiled gas supply line L2: Boiled gas recovery line

Claims (4)

액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 가스 연소 유닛에 공급하는 증발가스 공급라인;
상기 증발가스 공급라인 상에 마련되어 증발가스를 가압하는 증발가스 압축기;
상기 증발가스 압축기의 하류에서 분기하여 상기 액화가스 저장탱크에 연결되며, 증발가스를 냉각시키는 증발가스 열교환기 및 기액분리기를 구비하는 증발가스 회수라인; 및
증발가스를 원료로 이용하여 전기를 생산하는 발전엔진을 포함하고,
상기 발전엔진은, 상기 증발가스 공급라인을 통해 상기 가스 연소 유닛으로 공급되는 증발가스의 유량이 기설정된 유량을 초과하는 경우 선내 필요 전력보다 많은 양의 전력을 생산하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.A boil-off gas supply line for supplying boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank to the gas combustion unit;
A boil-off gas compressor provided on the boil-off gas supply line to pressurize the boil-off gas;
A boil-off gas recovery line branched from a downstream side of the boil-off gas compressor and connected to the liquefied gas storage tank, and including an boil-off gas heat exchanger and a gas-liquid separator for cooling the boil-off gas; And
Includes a power generation engine that generates electricity by using boil-off gas as a raw material,
The power generation engine, when the flow rate of the boil-off gas supplied to the gas combustion unit through the boil-off gas supply line exceeds a preset flow rate, the gas processing system characterized in that to generate a larger amount of power than the required power in the ship. 제 1 항에 있어서,
상기 증발가스 공급라인에서 상기 증발가스 회수라인이 분기되는 지점 하류에 마련되며, 상기 가스 연소 유닛과 상기 발전엔진으로 공급되는 증발가스의 유량을 제어하는 증발가스 공급밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 1,
The boil-off gas supply valve further comprises a boil-off gas supply valve provided in the boil-off gas supply line downstream of the branch point of the boil-off gas recovery line, and for controlling a flow rate of boil-off gas supplied to the gas combustion unit and the power generation engine. Gas treatment system. 제 2 항에 있어서,
상기 증발가스 공급밸브의 개도를 조절하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 증발가스 회수라인을 통해 상기 액화가스 저장탱크로 공급되는 증발가스의 유량이 기설정된 유량을 초과하는 경우 상기 발전엔진으로 공급되는 증발가스 유량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 2,
Further comprising a control unit for adjusting the opening degree of the boil-off gas supply valve,
The control unit, when the flow rate of the boil-off gas supplied to the liquefied gas storage tank through the boil-off gas recovery line exceeds a preset flow rate, increases the flow rate of boil-off gas supplied to the power generation engine. . 제 3 항에 있어서,
상기 발전엔진에서 생산하는 전기를 저장하는 전력저장부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 전력저장부가 완충되는 경우 상기 가스 연소 유닛으로 공급되는 증발가스의 유량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.The method of claim 3,
Further comprising a power storage unit for storing electricity produced by the power generation engine,
The control unit, when the power storage unit is buffered, gas processing system characterized in that to increase the flow rate of the boil-off gas supplied to the gas combustion unit.
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