KR20240047756A - Ammonia Fuel Supply System and Method for Marine Engine - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선박의 추진용 엔진과 발전용 엔진에 암모니아 연료를 공급하기 위한 연료 공급 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 선박의 암모니아 연료 공급 시스템은, 액체 상태의 암모니아를 연소시켜 선박의 추진력을 생성하는 추진용 엔진; 기체 상태의 암모니아를 연소시켜 전력을 생성하는 발전용 엔진; 액체 상태의 암모니아를 저장하는 암모니아 탱크; 상기 암모니아 탱크로부터 배출된 액체 상태의 암모니아를 상기 추진용 엔진에서 요구하는 압력으로 가압하여 공급하는 순환펌프; 상기 순환펌프에 의해 가압된 액체 상태의 암모니아 중에서 상기 발전용 엔진에 공급할 액체 상태의 암모니아를 감압시키는 감압밸브; 및 상기 감압밸브에 의해 감압된 저압 암모니아의 냉열을 회수하여 저압 암모니아를 기화시키는 열교환기;를 포함한다. The present invention relates to a fuel supply system and method for supplying ammonia fuel to a ship's propulsion engine and power generation engine.
The ammonia fuel supply system for a ship according to the present invention includes a propulsion engine that burns liquid ammonia to generate propulsion for the ship; A power generation engine that generates electricity by burning gaseous ammonia; Ammonia tank storing liquid ammonia; a circulation pump that pressurizes and supplies liquid ammonia discharged from the ammonia tank to a pressure required by the propulsion engine; A pressure reducing valve that reduces the pressure of liquid ammonia to be supplied to the power generation engine from among the liquid ammonia pressurized by the circulation pump; and a heat exchanger for vaporizing the low-pressure ammonia by recovering cold heat from the low-pressure ammonia whose pressure has been reduced by the pressure reducing valve.
Description
본 발명은 선박의 추진용 엔진과 발전용 엔진에 암모니아 연료를 공급하기 위한 연료 공급 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a fuel supply system and method for supplying ammonia fuel to a ship's propulsion engine and power generation engine.
선박에 설치되는 엔진으로부터 배출되는 배기가스는 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 미세분진(PM) 등의 유해물질을 포함하고 있다. 특히 질소산화물과 황산화물은 국제해사기구(IMO; International Maritime Organization)의 규제를 받고 있다. Exhaust gases emitted from engines installed on ships contain harmful substances such as nitrogen oxides (NOx), sulfur oxides (SOx), and fine dust (PM). In particular, nitrogen oxides and sulfur oxides are regulated by the International Maritime Organization (IMO).
환경에 대한 인식이 점차 증가함에 따라, 배기가스에 포함된 각종 유해물질에 대한 규제도 엄격해지고 있다. IMO에서는, 2030년 이후에 발주하는 선박에 대하여 탄소배출량을 2008년에 발주한 선박에 비해 40% 감축하고, 2050년까지는 50%까지 감축할 것을 결정하였다. As awareness of the environment gradually increases, regulations on various harmful substances contained in exhaust gases are becoming stricter. IMO has decided to reduce carbon emissions for ships ordered after 2030 by 40% compared to ships ordered in 2008, and by 50% by 2050.
또한, IMO는 선박으로부터의 온실가스 배출량 저감 목표 달성을 관리하기 위하여, 이산화탄소 배출 허용값을 제한하는 EEDI(Energy Efficiency Design Index) 규제를 시행하고 있다. Additionally, in order to manage the achievement of greenhouse gas emission reduction goals from ships, IMO is implementing the EEDI (Energy Efficiency Design Index) regulation, which limits the allowable carbon dioxide emission values.
종래에는 EEDI 규제를 충족시키기 위하여 주로 선박을 대형화하거나, 선형 및 추진장치의 효율을 개선하는 등 기술적 조치를 통해 선박을 효율화 시킴으로써 대응하여 왔다. 그러나, 이미 많은 기술적 조치들이 적용되어 있으므로 점차 강화되는 규제를 만족하기 위해서 더 저감할 수 있을 것으로 기대되는 온실가스 배출량은 높지 않다. In the past, in order to meet EEDI regulations, we mainly responded by making ships more efficient through technical measures such as enlarging ships or improving the efficiency of ships and propulsion devices. However, since many technological measures have already been applied, the greenhouse gas emissions that are expected to be reduced further to satisfy increasingly strengthened regulations are not high.
또 다른 온실가스 저감 방법으로는 운항적 조치가 있다. 선박의 연료 소모량이 운항 속도가 증가함에 따라 급격히 증가한다는 점을 감안하여 저속으로 운항하는 것은 가장 대표적인 이산화탄소 저감 수단 중 하나이다. 이미 해운업계에서는 선박에서 소모하는 연료를 절약하기 위하여, 과거보다 운항 속도를 낮추고 있고, 또한, 저속 운항의 효과는 이미 충분히 입증되었다. Another way to reduce greenhouse gases is operational measures. Considering that a ship's fuel consumption increases rapidly as the sailing speed increases, operating at low speed is one of the most representative means of reducing carbon dioxide. The shipping industry is already lowering sailing speeds compared to the past in order to save fuel consumed by ships, and the effectiveness of low-speed sailing has already been sufficiently proven.
그러나 선박의 저속 운항은 선박 당 화물 운송량을 감소시킨다는 문제점이 있다. 따라서, 수요만큼의 화물을 적시에 배송하기 위해서는 추가 선박을 투입해야 하며, 결과적으로 선사의 투자비용이 증가할 수밖에 없다. 또한, 선박용 엔진의 최소 부하 수준 이하로 저속 운항할 경우, 엔진에 악영향을 줄 수 있고, 낮출 수 있는 엔진의 부하는 한계가 있으므로, 운항적 조치만으로는 완전한 탈탄소화가 불가능하다.However, the low-speed operation of ships has the problem of reducing the amount of cargo transported per ship. Therefore, in order to deliver cargo on time as needed, additional ships must be deployed, and as a result, the investment costs of shipping companies inevitably increase. In addition, when operating at low speeds below the minimum load level of a marine engine, it may have a negative impact on the engine, and there is a limit to the engine load that can be lowered, so complete decarbonization is impossible through operational measures alone.
선박으로부터의 온실가스 배출을 저감할 수 있는 또 다른 방법은, 이산화탄소 배출량이 적은 대체 연료를 사용하는 것이다. LNG(Liquefied Natural Gas)는 2020년 기준 황 규제 대응이 가능하고, 미세먼지 및 이산화탄소 저감이 가능하여 차세대 청정 선박 연료로서 주목받고 있었다. 기존에는 LNG 운송선에서 발생하는 증발가스(Boil Off Gas)를 선박의 주 연료로서 이용하였으나, LNG의 친환경성이 부각됨에 따라 LNG 운송선이 아닌 선박에서도 LNG를 연료로 사용하는 사례가 증가하는 추세이다. Another way to reduce greenhouse gas emissions from ships is to use alternative fuels with lower carbon dioxide emissions. LNG (Liquefied Natural Gas) has been attracting attention as a next-generation clean marine fuel as it can comply with sulfur regulations as of 2020 and reduce fine dust and carbon dioxide. Previously, boil-off gas generated from LNG carriers was used as the main fuel for ships, but as the eco-friendliness of LNG is highlighted, the number of cases of using LNG as fuel in ships other than LNG carriers is increasing.
탄소배출량을 비교해보았을 때, LNG 연료는 연료유를 사용하는 것에 비해 약 20%의 저감 효과가 입증되기는 하였지만, LNG는 본질적으로 화석연료이므로 이산화탄소를 배출할 수밖에 없어 완전한 탈탄소화에는 한계가 있다.When comparing carbon emissions, LNG fuel has been proven to have a reduction effect of about 20% compared to using fuel oil, but since LNG is essentially a fossil fuel, it has no choice but to emit carbon dioxide, so there is a limit to complete decarbonization.
본 발명은, 완전한 탈탄소화를 목표로 하는 선박의 온실가스 배출 규제를 만족할 수 있도록, 엔진에서 사용되는 화석연료의 양을 줄이면서도, 온실가스를 배출하지 않거나, 적어도 온실가스 배출량을 최소화하기 위하여, 암모니아를 엔진의 연료로서 공급하는 선박의 암모니아 연료 공급 시스템 및 방법을 제공하고자 한다. The present invention is intended to reduce the amount of fossil fuels used in engines and not emit greenhouse gases, or at least minimize greenhouse gas emissions, so as to satisfy greenhouse gas emission regulations for ships aiming at complete decarbonization. The object is to provide an ammonia fuel supply system and method for ships that supply ammonia as fuel for engines.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 액체 상태의 암모니아를 연소시켜 선박의 추진력을 생성하는 추진용 엔진; 기체 상태의 암모니아를 연소시켜 전력을 생성하는 발전용 엔진; 액체 상태의 암모니아를 저장하는 암모니아 탱크; 상기 암모니아 탱크로부터 배출된 액체 상태의 암모니아를 상기 추진용 엔진에서 요구하는 압력으로 가압하여 공급하는 순환펌프; 상기 순환펌프에 의해 가압된 액체 상태의 암모니아 중에서 상기 발전용 엔진에 공급할 액체 상태의 암모니아를 감압시키는 감압밸브; 및 상기 감압밸브에 의해 감압된 저압 암모니아의 냉열을 회수하여 저압 암모니아를 기화시키는 열교환기;를 포함하는, 선박의 암모니아 연료 공급 시스템이 제공된다. According to one aspect of the present invention for achieving the above-described object, a propulsion engine for generating propulsion of a ship by burning ammonia in a liquid state; A power generation engine that generates electricity by burning gaseous ammonia; Ammonia tank storing liquid ammonia; a circulation pump that pressurizes and supplies liquid ammonia discharged from the ammonia tank to a pressure required by the propulsion engine; A pressure reducing valve that reduces the pressure of liquid ammonia to be supplied to the power generation engine from among the liquid ammonia pressurized by the circulation pump; And a heat exchanger for vaporizing the low-pressure ammonia by recovering the cold heat of the low-pressure ammonia reduced by the pressure reducing valve. An ammonia fuel supply system for a ship is provided, including a.
바람직하게는, 상기 열교환기는, 상기 암모니아 탱크에 저장된 암모니아를 냉각시키는 제1 열교환기;를 포함하고, 상기 시스템은, 상기 암모니아 탱크로부터 암모니아를 배출시켜 상기 제1 열교환기에 공급하고, 상기 제1 열교환기에서 냉각된 암모니아를 상기 암모니아 탱크로 회수하는 제2 펌프;를 더 포함할 수 있다.Preferably, the heat exchanger includes a first heat exchanger that cools the ammonia stored in the ammonia tank, and the system discharges ammonia from the ammonia tank and supplies it to the first heat exchanger, and the first heat exchanger It may further include a second pump that recovers the ammonia cooled in the ammonia tank to the ammonia tank.
바람직하게는, 상기 감압밸브는, 상기 액체 상태의 암모니아를 상기 발전용 엔진에서 요구하는 압력으로 감압시키는 제1 감압밸브;를 포함하고, 상기 시스템은, 상기 제1 감압밸브에 의해 감압된 저압 암모니아를 상기 제1 열교환기로 공급하여 상기 제2 펌프에 의해 배출된 암모니아와 열교환시킨 후, 상기 열교환에 의해 냉각된 저압 암모니아를 상기 발전용 엔진에 공급하는 제1 발전 연료라인;을 더 포함할 수 있다.Preferably, the pressure reducing valve includes a first pressure reducing valve that reduces the pressure of the liquid ammonia to the pressure required by the power generation engine, and the system is configured to reduce the pressure of the ammonia in the liquid state to the pressure required by the power generation engine. It may further include a first power generation fuel line that supplies the first heat exchanger to exchange heat with ammonia discharged by the second pump, and then supplies the low-pressure ammonia cooled by the heat exchange to the power generation engine. .
바람직하게는, 상기 추진용 엔진에서 소모되지 않고 배출되는 액체 상태의 암모니아를 상기 순환펌프로 재순환시키는 연료 회수라인;을 포함하고, 상기 열교환기는, 상기 연료 회수라인에 구비되며 상기 순환펌프로 회수되는 암모니아를 냉각시키는 제2 열교환기;를 포함할 수 있다.Preferably, a fuel recovery line for recirculating liquid ammonia discharged without being consumed from the propulsion engine to the circulation pump, wherein the heat exchanger is provided in the fuel recovery line and recovers the ammonia from the circulation pump. It may include a second heat exchanger that cools the ammonia.
바람직하게는, 상기 감압밸브는, 상기 액체 상태의 암모니아를 감압시키는 제2 감압밸브;를 포함하고, 상기 시스템은, 상기 제2 감압밸브에 의해 감압된 저압 암모니아를 상기 제2 열교환기로 공급하여 상기 연료 회수라인을 통해 배출된 암모니아와 열교환시킨 후, 상기 열교환에 의해 냉각된 저압 암모니아를 상기 발전용 엔진에 공급하는 제2 발전 연료라인;을 더 포함할 수 있다.Preferably, the pressure reducing valve includes a second pressure reducing valve that reduces the pressure of the liquid ammonia, and the system supplies the low-pressure ammonia reduced by the second pressure reducing valve to the second heat exchanger. It may further include a second power generation fuel line that exchanges heat with the ammonia discharged through the fuel recovery line and then supplies the low-pressure ammonia cooled by the heat exchange to the power generation engine.
바람직하게는, 상기 연료 회수라인에 구비되며, 상기 순환펌프로 회수되는 암모니아의 온도를 측정하는 온도 측정부;를 더 포함하고, 상기 온도 측정부의 온도 측정값에 따라 상기 제2 감압밸브를 제어하여, 상기 제2 감압밸브로부터 제2 열교환기로 공급되는 저압 암모니아의 온도를 조절할 수 있다.Preferably, it is provided in the fuel recovery line and further includes a temperature measuring unit that measures the temperature of the ammonia recovered by the circulation pump, and controls the second pressure reducing valve according to the temperature measurement value of the temperature measuring unit. , the temperature of low-pressure ammonia supplied from the second pressure reducing valve to the second heat exchanger can be adjusted.
바람직하게는, 상기 제2 열교환기에서 열교환에 의해 온도가 높아진 저압 암모니아를 더 가열하는 제2 온도조절기; 및 상기 제2 온도조절기에서 기화되지 못한 액체 상태의 암모니아를 기액분리하여 기체 상태의 암모니아만이 발전용 엔진에 공급되도록 하는 기액분리기;를 더 포함할 수 있다.Preferably, a second temperature controller further heats the low-pressure ammonia whose temperature has been increased by heat exchange in the second heat exchanger; And it may further include a gas-liquid separator that separates the liquid ammonia that has not been vaporized in the second temperature controller so that only the gaseous ammonia is supplied to the power generation engine.
바람직하게는, 상기 순환펌프로부터 추진용 엔진의 상류를 연결하고, 상기 추진용 엔진의 하류에서부터 순환펌프를 연결하며 액체 상태의 암모니아가 일정한 유량을 유지하면서 순환하는 순환부; 및 상기 순환부를 순환하는 액체 상태의 암모니아 중에서 상기 추진용 엔진 및 발전용 엔진에서 필요로 하는 유량만큼의 암모니아가 상기 추진용 엔진 및 발전용 엔진으로 공급되며, 상기 추진용 엔진 및 발전용 엔진에서 소모된 유량만큼의 암모니아를 상기 순환부에 추가 공급해주는 제1 펌프;를 더 포함할 수 있다.Preferably, a circulation unit connects the circulation pump upstream of the propulsion engine, connects the circulation pump downstream of the propulsion engine, and circulates liquid ammonia while maintaining a constant flow rate; And among the liquid ammonia circulating in the circulation unit, ammonia equivalent to the flow rate required by the propulsion engine and the power generation engine is supplied to the propulsion engine and the power generation engine, and is consumed by the propulsion engine and the power generation engine. It may further include a first pump that additionally supplies ammonia equal to the specified flow rate to the circulation unit.
바람직하게는, 상기 열교환기에서 기화되지 못한 액체 상태의 암모니아를 분리하는 기액분리기; 및 상기 기액분리기에서 분리된 기체 상태의 암모니아의 온도를 발전용 엔진에서 요구하는 온도로 조절하는 제3 온도조절기;를 더 포함할 수 있다.Preferably, a gas-liquid separator that separates liquid ammonia that has not been vaporized in the heat exchanger; And it may further include a third temperature controller that adjusts the temperature of the gaseous ammonia separated in the gas-liquid separator to the temperature required by the power generation engine.
바람직하게는, 상기 순환펌프로부터 액체 상태의 암모니아가 추진용 엔진으로 이송되는 내관과, 상기 내관을 둘러싸는 외관을 포함하는 공급용 이중관; 상기 추진용 엔진에 공급된 암모니아 중에서 추진용 엔진에서 소모되지 못한 나머지 암모니아가 상기 순환펌프로 이송되는 내관과, 상기 암모니아가 순환펌프로 이송되는 내관을 둘러싸는 외관을 포함하는 회수용 이중관; 및 상기 열교환기로부터 기체 상태의 암모니아가 발전용 엔진으로 이송되는 내관과, 상기 암모니아가 발전용 엔진으로 이송되는 내관을 둘러싸는 외관을 포함하는 보조 이중관;을 포함할 수 있다.Preferably, a double supply pipe including an inner pipe through which liquid ammonia is transferred from the circulation pump to the propulsion engine, and an outer pipe surrounding the inner pipe; A double pipe for recovery including an inner pipe through which the remaining ammonia supplied to the propulsion engine, which is not consumed by the propulsion engine, is transferred to the circulation pump, and an outer pipe surrounding the inner pipe through which the ammonia is transferred to the circulation pump; and an auxiliary double pipe including an inner pipe through which gaseous ammonia is transferred from the heat exchanger to the power generation engine, and an outer pipe surrounding the inner pipe through which the ammonia is transferred to the power generation engine.
바람직하게는, 상기 공급용 이중관 및 회수용 이중관의 외관에 환기용 공기를 공급하기 위한 것으로서, 상기 공급용 이중관 및 회수용 이중관 상류의 하단부에 마련되는 공기 유입부; 상기 공급용 이중관 및 회수용 이중관의 외관으로부터 환기용 공기를 배출하기 위한 것으로서, 상기 공급용 이중관 및 회수용 이중관 하류의 상단부에 마련되는 공기 배출부; 상기 보조 이중관의 외관에 환기용 공기를 공급하기 위한 것으로서, 상기 보조 이중관의 하류의 상단부에 마련되는 보조 공기 유입부; 및 상기 보조 이중관의 외관으로부터 환기용 공기를 배출하기 위한 것으로서, 상기 보조 이중관의 상류의 하단부에 마련되는 보조 공기 배출부;를 포함할 수 있다.Preferably, an air inlet for supplying air for ventilation to the exterior of the supply double pipe and the recovery double pipe, provided at a lower end upstream of the supply double pipe and the recovery double pipe; An air discharge unit for discharging ventilation air from the exterior of the supply double pipe and the recovery double pipe, provided at an upper end downstream of the supply double pipe and the recovery double pipe; An auxiliary air inlet for supplying ventilation air to the exterior of the auxiliary double pipe, provided at an upper end downstream of the auxiliary double pipe; and an auxiliary air discharge unit provided at a lower end upstream of the auxiliary double pipe, for discharging ventilation air from the exterior of the auxiliary double pipe.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 액체 상태의 암모니아를 순환펌프를 이용하여 추진용 엔진에서 요구하는 압력으로 가압하여 공급하고, 감압밸브를 이용하여 상기 순환펌프에 의해 가압된 액체 상태의 암모니아 중에서 발전용 엔진에 공급할 액체 상태의 암모니아를 감압시키고, 상기 감압밸브에 의해 감압된 저압 암모니아의 냉열을 회수하여 저압 암모니아를 기화시켜 상기 발전용 엔진에 공급하는, 선박의 암모니아 연료 공급 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention for achieving the above-described object, liquid ammonia is supplied by pressurizing it to the pressure required by the propulsion engine using a circulation pump, and pressurizing the ammonia by the circulation pump using a pressure reducing valve. Ammonia fuel for ships, which depressurizes the liquid ammonia to be supplied to the power generation engine among the liquid ammonia, recovers the cold heat of the low-pressure ammonia depressurized by the pressure reducing valve, vaporizes the low-pressure ammonia, and supplies it to the power generation engine. A method of supply is provided.
바람직하게는, 상기 발전용 엔진에 공급할 액체 상태의 암모니아를 감압시키는 것은, 상기 액체 상태의 암모니아를 상기 발전용 엔진에서 요구하는 압력으로 감압시키고, 상기 발전용 엔진에서 요구하는 압력으로 감압된 저압 암모니아와, 상기 암모니아를 저장하는 탱크로부터 배출시킨 암모니아를 열교환시켜, 상기 저압 암모니아는 기화시키고 상기 탱크로부터 배출된 암모니아는 냉각시키고, 상기 냉각된 암모니아를 상기 탱크로 재공급하여 탱크 내부 온도를 낮출 수 있다.Preferably, depressurizing the liquid ammonia to be supplied to the power generation engine depressurizes the liquid ammonia to the pressure required by the power generation engine, and reduces the pressure of the liquid ammonia to the pressure required by the power generation engine. By heat exchanging the ammonia discharged from the tank storing the ammonia, the low-pressure ammonia is vaporized, the ammonia discharged from the tank is cooled, and the cooled ammonia is re-supplied to the tank to lower the temperature inside the tank. .
바람직하게는, 상기 추진용 엔진에서 소모되지 않고 배출되는 암모니아를 상기 추진용 엔진으로 재순환시키고, 상기 추진용 엔진에서 소모되지 않고 배출되는 암모니아의 온도를 측정하고, 상기 발전용 엔진에 공급할 액체 상태의 암모니아를 감압시키는 것은, 상기 추진용 엔진에서 소모되지 않고 배출되는 암모니아의 온도 측정값에 따라서 감압 정도를 결정할 수 있다.Preferably, the ammonia discharged without being consumed in the propulsion engine is recirculated to the propulsion engine, the temperature of the ammonia discharged without being consumed in the propulsion engine is measured, and the liquid state to be supplied to the power generation engine is measured. When depressurizing ammonia, the degree of decompression can be determined according to the temperature measurement value of ammonia discharged without being consumed in the propulsion engine.
바람직하게는, 상기 암모니아의 온도 측정값에 따라서 감압 정도가 제어되어 감압된 저압 암모니아와, 상기 추진용 엔진으로 재순환되는 암모니아를 열교환시켜, 상기 저압 암모니아는 기화시키고 상기 재순환되는 암모니아는 냉각시킬 수 있다.Preferably, the degree of decompression is controlled according to the temperature measurement value of the ammonia, so that heat exchange is performed between the decompressed low-pressure ammonia and the ammonia recirculated to the propulsion engine, so that the low-pressure ammonia is vaporized and the recirculated ammonia is cooled. .
바람직하게는, 상기 재순환되는 암모니아를 냉각시키면서 온도가 높아진 저압 암모니아를 더 가열하고, 상기 더 가열하면서 기화되지 못한 액체 상태의 암모니아를 기액분리하여 기체 상태의 암모니아만을 발전용 엔진에 공급할 수 있다.Preferably, while cooling the recirculated ammonia, the low-pressure ammonia whose temperature has increased is further heated, and the liquid ammonia that has not been vaporized while further heated is separated into gas-liquid, so that only the gaseous ammonia can be supplied to the power generation engine.
바람직하게는, 상기 추진용 엔진에서 소모되지 않고 배출되어 상기 추진용 엔진으로 재순환시키는 암모니아에, 상기 추진용 엔진에서 소모된 유량만큼의 암모니아를 추가 공급하여 일정한 유량으로 유지시킬 수 있다.Preferably, ammonia equal to the flow rate consumed in the propulsion engine can be additionally supplied to the ammonia that is discharged without being consumed in the propulsion engine and recirculated to the propulsion engine to maintain a constant flow rate.
바람직하게는, 상기 추진용 엔진에 공급하는 액체 상태의 암모니아는 공급용 이중관의 내관을 통해서 공급하고, 상기 발전용 엔진에 공급하는 기체 상태의 암모니아는 보조 이중관의 내관을 통해서 공급하며, 상기 공급용 이중관의 내관을 둘러싸는 외관과, 상기 보조 이중관의 내관을 둘러싸는 외관에는 환기용 공기를 공급하되, 상기 공급용 이중관의 외관에는, 상기 공급용 이중관의 상류에서 상방으로 환기용 공기를 공급하여 하류에서 상방으로 배출시키고, 상기 보조 이중관의 외관에는, 상기 보조 이중관의 하류에서 하방으로 환기용 공기를 공급하여 상류에서 하방으로 배출시킬 수 있다. Preferably, the liquid ammonia supplied to the propulsion engine is supplied through the inner tube of the supply double pipe, and the gaseous ammonia supplied to the power generation engine is supplied through the inner tube of the auxiliary double pipe, and the supply Ventilation air is supplied to the exterior surrounding the inner pipe of the double pipe and the exterior surrounding the inner pipe of the auxiliary double pipe, and to the exterior of the supply double pipe, ventilation air is supplied upward from the upstream of the supply double pipe to the downstream. and discharged upward, and on the exterior of the auxiliary double pipe, air for ventilation may be supplied from the downstream of the auxiliary double pipe to the downward direction and discharged from the upstream to the downward direction.
본 발명에 따른 선박의 암모니아 연료 공급 시스템 및 방법은, 선박의 추진용 엔진에는 액체 상태의 암모니아 연료를 공급하고, 발전용 엔진에는 기체 상태의 암모니아 가스 연료를 공급함으로써, 연소 후 배출되는 배기가스 중에 이산화탄소를 포함하지 않거나, 적어도 그 양을 최소화할 수 있다.The ammonia fuel supply system and method for a ship according to the present invention supplies liquid ammonia fuel to the ship's propulsion engine and gaseous ammonia gas fuel to the power generation engine, thereby removing It may not contain carbon dioxide, or at least its amount may be minimized.
또한, 추진용 엔진에는 액체 상태의 암모니아 연료를 공급하고, 발전용 엔진에는 기체 상태의 암모니아 가스 연료를 공급하는 과정에서 버려지는 암모니아의 냉열을 회수하여 암모니아 탱크를 냉각시킴으로써, 암모니아 증발가스의 발생량을 감소시킬 수 있다. In addition, the cold heat of ammonia discarded in the process of supplying liquid ammonia fuel to propulsion engines and gaseous ammonia gas fuel to power generation engines is recovered to cool the ammonia tank, thereby reducing the amount of ammonia evaporation gas generated. can be reduced.
또한, 저가의 암모니아를 사용함으로써 연료비를 절감할 수 있으며, 암모니아 사용량만큼 화석연료를 사용하지 않아도 되고 엔진의 연료를 선택적으로 사용할 수 있어 엔진의 화석연료 사용량을 줄일 수 있다. In addition, by using low-cost ammonia, fuel costs can be reduced, and fossil fuels do not need to be used as much as ammonia is used, and the engine fuel can be used selectively, thereby reducing the amount of fossil fuel used in the engine.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 암모니아 연료 공급 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 암모니아 연료 공급 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다. 1 is a schematic diagram illustrating the ammonia fuel supply system for a ship according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing the ammonia fuel supply system for a ship according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시예에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the objectives achieved by embodiments of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the structure and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Here, in adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that identical components are indicated with the same reference numerals as much as possible, even if they are shown in different drawings. Additionally, the following examples may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
이하, 도 1 및 도 2를 참고하여, 본 발명의 일 실시예들에 따른 선박의 암모니아 연료 공급 시스템 및 방법을 설명한다. Hereinafter, with reference to FIGS. 1 and 2, a system and method for supplying ammonia fuel to a ship according to embodiments of the present invention will be described.
먼저, 도 1을 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 암모니아 연료 공급 시스템은, 암모니아를 액체 상태로 저장하는 암모니아 탱크(110)와, 암모니아 탱크(110)에 저장된 암모니아를 연료로 사용하여 에너지를 생성하는 엔진(400, 500)과, 엔진(400, 500)에 암모니아 연료를 공급하는 연료 공급부(미도시)를 더 포함한다. First, referring to Figure 1, the ammonia fuel supply system of a ship according to the first embodiment of the present invention includes an ammonia tank 110 that stores ammonia in a liquid state, and the ammonia stored in the ammonia tank 110 as fuel. It further includes
본 실시예에서 엔진(400, 500)은, 추진용 엔진(400)과 발전용 엔진(500)을 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2에는 1대의 추진용 엔진(400)과 1대의 발전용 엔진(500) 만이 도시되어 있으나, 발전용 엔진(500)은 1대 이상 마련될 수 있다.In this embodiment, the
추진용 엔진(400)은, 2행정 디젤사이클 기관으로서 연료를 연소시켜 동력을 발생시킬 수 있다. 추진용 엔진(400)은 다수개의 실린더를 포함하며, 출력 측에는 선박의 프로펠러(propeller)가 연결되어 구동력을 선체에 전달한다. 본 실시예의 추진용 엔진(400)은, 연료로서 액체 상태의 암모니아 연료를 사용하는 단독모드와, 디젤 등 연료유를 사용하는 디젤모드와, 암모니아 연료와 연료유의 혼합 액체 연료를 사용하는 혼소모드 중 어느 하나의 운전모드로 선택적으로 운전될 수 있다. The
발전용 엔진(500)은, 4행정 오토사이클 기관으로서 연료를 연소시켜 전력을 발생시킬 수 있다. 본 실시예의 발전용 엔진(500)은 연료로서 액체 상태의 암모니아 연료를 사용하는 단독모드와, 디젤 등 연료유를 사용하는 디젤모드와, 암모니아 연료와 연료유의 혼합 액체 연료를 사용하는 혼소모드 중 어느 하나의 운전모드로 선택적으로 운전될 수 있다. The
추진용 엔진(400)과 발전용 엔진(500)은 서로 독립적으로 운전모드를 선택하여 운전할 수 있다. The
본 실시예의 추진용 엔진(400)은 다수개의 연소 실린더를 포함하고, 본 실시예의 연료 공급부는, 다수개의 연소 실린더로 연소용 공기를 공급하는 경로에 연결될 수 있다. The
또한, 본 실시예의 연료 공급부는, 발전용 엔진(500)의 실린더로 연소용 공기가 공급되는 연소공기 흡입구에 분사밸브를 통해 직접 연결되거나 또는 발전용 엔진(500)으로 연소용 공기를 공급하는 경로에 연결될 수 있다. In addition, the fuel supply unit of this embodiment is directly connected to the combustion air intake port through which combustion air is supplied to the cylinder of the
본 실시예의 암모니아 탱크(110)는 암모니아가 액체 상태로 저장될 수 있는 압력 및 온도조건으로 유지될 수 있다. 본 실시예에서 암모니아 탱크(110)의 저장 조건은 약 18 bar 및 약 -30℃ 또는 10 bar 및 약 10℃ 내지 20℃ 것을 예로 들어 설명한다.The ammonia tank 110 of this embodiment can be maintained at pressure and temperature conditions where ammonia can be stored in a liquid state. In this embodiment, the storage conditions of the ammonia tank 110 are explained by taking as an example about 18 bar and about -30°C or 10 bar and about 10°C to 20°C.
본 실시예에 따른 연료 공급부는, 암모니아 탱크(110)로부터 엔진(400, 500)으로 연결되는 액체 상태의 암모니아의 공급 경로인 연료 공급라인(FL)과, 연료 공급라인(FL)에 구비되며 개폐 제어에 의해 암모니아 탱크(110)로부터 액체 상태의 암모니아가 배출되는 것을 허용하거나 차단할 수 있는 1차 셧오프 밸브(111)와, 액체 상태의 암모니아를 가압하여 엔진(400, 500)에 공급하는 펌프(120, 130)와, 엔진(400, 500)에서 필요로 하는 암모니아 연료의 유량보다 일정 수준 많은 양의 암모니아 연료를 순환시키는 순환부(도면부호 미부여(를 포함한다. The fuel supply unit according to this embodiment is provided in a fuel supply line (FL), which is a supply path of liquid ammonia connected from the ammonia tank 110 to the
순환부는, 상술한 연료 공급라인(FL)과, 엔진(400, 500)에서 소모되지 않은 나머지 유량을 재순환시키는 연료 회수라인(RL)을 포함한다. The circulation unit includes the above-described fuel supply line (FL) and a fuel recovery line (RL) that recirculates the remaining flow amount not consumed in the engines (400, 500).
본 실시예에서 펌프(120, 130)는, 일정 유량의 암모니아 연료를 순환시키는 순환펌프(130)와, 엔진(400, 500)에서 소모된 유량만큼의 암모니아 연료를 암모니아 탱크(110)로부터 순환펌프(130)로 추가 공급해주는 제1 펌프(120)를 포함할 수 있다. In this embodiment, the
제1 펌프(120)는 1차 셧오프 밸브(111)를 통해 암모니아 탱크(110)로부터 배출된 액체 상태의 암모니아를 추진용 엔진(400)에서 요구하는 압력만큼 가압하여 순환펌프(130)로 공급할 수 있다.The
제1 펌프(120)를 이용하여 엔진(400, 500)에서 소모된 유량만큼의 암모니아를 순환펌프(130)에 추가 공급해줌으로써, 순환부를 순환하는 암모니아의 유량이 항상 일정하게 유지될 수 있다. By additionally supplying ammonia equivalent to the flow rate consumed in the
제1 펌프(120)와 순환펌프(130) 사이의 연료 공급라인(FL)에는, 제1 펌프(120)와 순환펌프(130) 사이의 압력이 안전 범위 이상으로 상승하면 배관 내 유체를 외부로 배출시킴으로써 배관을 보호하기 위한 릴리프 밸브(121)와, 시스템 이상이 발생하면 폐쇄되어 암모니아의 공급을 차단하기 위한 것으로서 직렬로 설치되는 2개의 1차 차단밸브와, 시스템 이상이 발생하면 개방되어 2개의 1차 차단밸브 사이에 잔여 암모니아를 외부로 배출시키는 1개의 1차 벤팅밸브로 이루어지는 1차 이중차단 밸브(122)를 더 포함할 수 있다. In the fuel supply line (FL) between the
릴리프 밸브(121)가 개방되어 배관으로부터 배출된 암모니아는 암모니아 탱크(110)로 회수될 수 있고, 1차 벤팅밸브가 개방되어 배관으로부터 배출된 암모니아는 후술하는 녹아웃 드럼(151)으로 이송될 수 있다. Ammonia discharged from the pipe when the
본 실시예에서 녹아웃 드럼(151)은, 시스템으로부터 벤트시킨 암모니아를 수집하는 저장용기이다. In this embodiment, the
릴리프 밸브(111)가 개방되어 배관으로부터 배출된 암모니아, 1차 이중차단 밸브(122)의 1차 벤팅밸브가 개방되어 배관으로부터 배출된 암모니아, 후술하는 퍼징용 밸브(242)가 개방되어 기액분리기(240)로부터 배출된 암모니아는 녹아웃 드럼(151)에 수집될 수 있다. Ammonia discharged from the piping due to the opening of the
또한, 녹아웃 드럼(151)에 수집된 암모니아는 암모니아 탱크(110)로 회수되거나 외부로 벤팅될 수 있다.Additionally, the ammonia collected in the
본 실시예에 따른 순환부는, 순환펌프(130)에 의해 엔진(400, 500)으로 공급되는 암모니아의 온도를 조절하는 제1 온도조절기(124)와, 제1 온도조절기(124)로부터 엔진(400, 500)으로 공급되는 암모니아에 포함되어 있는 이물질을 분리제거하여 엔진(400, 500)에서 요구하는 순도를 충족하기 위한 암모니아 필터(123)가 마련될 수 있다. The circulation unit according to this embodiment includes a
제1 온도조절기(124)에서는 추진용 엔진(400)에서 요구하는 온도로 암모니아를 가열할 수 있다. The
제1 온도조절기(124)에서 온도가 조절된 후 암모니아 필터(123)에서 이물질이 걸러진 암모니아 중에서, 발전용 엔진(500)에서 요구하는 수요량만큼의 암모니아 연료는 제1 발전 연료라인(GL1)으로 분기되고, 나머지 유량은 추진용 엔진(400)으로 공급된다. Among the ammonia whose temperature has been adjusted by the
본 실시예에 따르면, 제1 온도조절기(124)로부터 추진용 엔진(400)으로 공급되는 암모니아 연료가 일정한 조건을 유지하면서 추진용 엔진(400)에 공급되도록 하는 추진엔진용 밸브유닛(150)과, 추진엔진용 밸브유닛(150)으로부터 추진용 엔진(400)으로 암모니아가 이송되는 배관으로서, 내부 배관(내관)을 외부 배관(외관)이 둘러싸고 있는 형태의 공급용 이중관(double wall gas pipe)(140a)과, 추진용 엔진(400)에서 소모되지 않고 배출되는 암모니아를 추진엔진용 밸브유닛(150)을 통해 순환부로 재순환시키는 배관으로서 내관을 외관이 둘러싸고 있는 형태의 회수용 이중관(140b)을 더 포함할 수 있다.According to this embodiment, a propulsion
암모니아는 공급용 이중관(140a)의 내관을 따라 흘러 추진엔진용 밸브유닛(150)으로부터 추진용 엔진(400)으로 공급되고, 추진용 엔진(400)에서 소모되지 않고 회수되는 암모니아는 회수용 이중관(140b)의 내관을 따라 흘러 추진엔진용 밸브유닛(150)으로 유입되는데, 공급용 이중관(140a) 및 회수용 이중관(140b)의 외관에는 환기용 공기(ventilation air)를 흐르게 한다. Ammonia flows along the inner pipe of the supply
또한, 공급용 이중관(140a) 및 회수용 이중관(140b)의 외관에는 암모니아의 누출을 감지하기 위한 가스 탐지기(gas detector)(141a, 141b)와, 외관에 흐르는 환기용 공기를 교환해주기 위하여 외관으로 새로운 공기를 공급해주기 위한 공기 유입부(142a, 142a)와, 외관으로부터 환기용 공기를 배출시키기 위한 공기 배출부(143a, 143b)가 각각 마련된다. In addition, the exterior of the double pipe for supply (140a) and the double pipe for recovery (140b) are equipped with gas detectors (141a, 141b) to detect ammonia leaks, and gas detectors (141a, 141b) on the exterior to exchange ventilation air flowing through the exterior.
본 실시예에서 공급용 이중관(140a) 및 회수용 이중관(140b)의 내관을 따라 흐르는 암모니아는 액체 상태이므로, 도 1에 도시된 바와 같이, 공기 유입부(142a, 142b)는 공급용 이중관(140a) 및 회수용 이중관(140b)의 상류에서 하단부에 마련되고, 공기 배출부(143a, 143b)는 공급용 이중관(140a) 및 회수용 이중관(140b)의 하류에서 상단부에 마련됨으로써, 내관으로부터 암모니아가 누출되더라도 환기용 공기의 흐름을 따라 원활하게 감지 및 배출될 수 있도록 할 수 있다.In this embodiment, the ammonia flowing along the inner pipe of the supply
본 실시예의 추진엔진용 밸브유닛(150)은, 개폐 제어에 의해 제1 온도조절기(124)로부터 공급용 이중관(140a)으로 공급되는 액체 상태의 암모니아가 유입되는 것을 허용하거나 차단할 수 있는 공급 마스터 밸브(144a)와, 개폐 제어에 의해 회수용 이중관(140b)으로부터 순환펌프(130)로 재순환되는 액체 상태의 암모니아가 유입되는 것을 허용하거나 차단할 수 있는 회수 마스터 밸브(144b)를 포함한다. The
공급 마스터 밸브(144a) 및 회수 마스터 밸브(144b)는, 시스템이 정상적으로 운영되고 있고, 추진용 엔진(400)이 혼소모드 또는 단독모드로 운전될 때 개방되고, 시스템에 이상이 생겨 중단되는 등 비정상 상태이거나 추진용 엔진(400)이 디젤모드로 운전될 때에는 폐쇄되어 암모니아가 추진용 엔진(400)에 공급되는 것을 완전히 차단할 수 있다. The
본 실시예의 제1 발전 연료라인(GL1)은 제1 온도조절기(124) 하류의 암모니아 필터(123)와 추진엔진용 밸브유닛(150) 사이의 연료 공급라인(FL)으로부터 분기될 수 있으며, 발전용 엔진(500)으로 연결된다. The first power generation fuel line (GL1) of this embodiment may be branched from the fuel supply line (FL) between the
제1 발전 연료라인(GL1)에는, 제1 발전 연료라인(GL1)으로 유입된 액체 상태의 암모니아를 발전용 엔진(500)에서 요구하는 압력으로 감압시키는 제1 감압밸브(210)와, 제1 감압밸브(210)에 의해 감압된 암모니아의 냉열을 회수하는 제1 열교환기(220)와, 제1 열교환기(220)에서 열교환에 의해 기화된 기체 상태의 암모니아와 기화되지 못한 액체 상태의 암모니아를 기액분리하는 기액분리기(240)와, 기액분리기(240)에서 분리된 기체 상태의 암모니아를 발전용 엔진(500)에서 요구하는 온도로 조절하는 제3 온도조절기(250)가 구비될 수 있다. The first power generation fuel line GL1 includes a first
한편, 본 실시예의 기액분리기(240)에는, 평상시에는 폐쇄되어 있다가 유지보수를 실시할 때 개방되어 기액분리기(240)에 모인 액상 유체를 배출시키기 위한 유지보수용 밸브(241)와, 평상시에는 폐쇄되어 있다가 퍼징을 실시할 때 개방되어 기액분리기(240)로부터 기상 유체를 배출시키기 위한 퍼징용 밸브(242)가 구비될 수 있다. Meanwhile, the gas-
유지보수용 밸브(241)가 개방되어 기액분리기(240)로부터 배출된 액상의 암모니아는 암모니아 탱크(110)로 회수될 수 있다. 또한, 퍼징용 밸브(242)가 개방되어 기액분리기(240)로부터 배출된 기상의 암모니아는 후술하는 녹아웃 드럼(151)으로 공급될 수 있다. The
본 실시예의 제1 열교환기(220)에서는, 암모니아 탱크(110)로부터 냉각라인(CL)을 통해 유입된 암모니아와, 제1 감압밸브(210)에 의해 감압된 후 제1 발전 연료라인(GL1)을 통해 유입된 암모니아가 열교환하여, 냉각라인(CL)을 통해 유입된 암모니아는 냉각되고, 제1 발전 연료라인(GL1)을 통해 유입된 암모니아는 가열된다. 이 열교환 과정에서 제1 발전 연료라인(GL1)을 통해 유동하는 암모니아가 기화될 수 있다. In the
본 실시예에 따른 선박의 암모니아 연료 공급 시스템은, 암모니아가 암모니아 탱크(110)로부터 제1 열교환기(220)로 공급되고 제1 열교환기(220)에서 열교환 후 배출되는 암모니아가 암모니아 탱크(110)로 회수되도록 암모니아 탱크(110)와 제1 열교환기(220)를 연결하는 냉각라인(CL)과, 냉각라인(CL)에 구비되며 암모니아 탱크(110)로부터 제1 열교환기(220)로 암모니아를 이송하는 제2 펌프(200)를 더 포함한다.In the ammonia fuel supply system of a ship according to this embodiment, ammonia is supplied from the ammonia tank 110 to the
본 실시예에서 제1 온도조절기(124)로부터 제1 감압밸브(210)로 공급되는 암모니아는 추진용 엔진(400)에서 요구하는 조건으로서 약 70 bar, 50℃의 액체 상태이다. 이 상태에서 제1 감압밸브(210)에 의해 발전용 엔진(500)에서 요구하는 조건, 즉 약 5 bar까지 감압된다. 제1 감압밸브(210)에서 암모니아는 등엔탈피 과정(throttling)으로 압력이 강하되므로 온도는 약 5℃로 낮아진다. In this embodiment, the ammonia supplied from the
제1 감압밸브(210)에서 감압된 암모니아의 압력은 암모니아 액체의 포화압력보다 낮아지므로 액체의 일부가 증발하면서 기액 혼합 상태가 된다. 본 실시예에서 제1 감압밸브(210)에서 생성된 기액혼합물은 액체와 기체의 부피비율은 약 95:5일 수 있다.Since the pressure of the ammonia reduced in the first
한편, 암모니아 탱크(110)의 설정 온도는 10 bar 및 약 10℃ 내지 20℃이고, 암모니아 탱크(110)가 단열처리되어 있더라도 외부의 열침입을 완전히 막을 수는 없으므로, 암모니아 탱크(110)의 내부 온도는 자연적으로 상승하게 된다. 암모니아 탱크(110)의 내부 온도가 상승하면 액체 암모니아가 자연기화하여 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 생성되며, 증발가스의 생성은 암모니아 탱크(110)의 압력 상승을 유발하므로 액화가스를 저장하는 탱크에서 증발가스의 생성을 제어하는 것은 중요하다. Meanwhile, the set temperature of the ammonia tank 110 is 10 bar and about 10°C to 20°C, and even if the ammonia tank 110 is insulated, external heat intrusion cannot be completely prevented, so the inside of the ammonia tank 110 The temperature naturally rises. When the internal temperature of the ammonia tank 110 rises, liquid ammonia naturally vaporizes and generates boil-off gas (BOG; Boil-Off Gas). The generation of boil-off gas causes an increase in the pressure of the ammonia tank 110, thereby producing liquefied gas. It is important to control the production of boil-off gases in storage tanks.
암모니아 탱크(110)에 저장된 암모니아의 온도가 상승하여 암모니아 탱크(110)로부터 제2 펌프(200)에 의해 냉각라인(CL)을 따라 배출된 암모니아의 온도가 약 10 bar, 20℃인 것을 예로 들어 설명하기로 한다. For example, the temperature of the ammonia stored in the ammonia tank 110 increases, and the temperature of the ammonia discharged from the ammonia tank 110 along the cooling line (CL) by the
즉, 제1 열교환기(220)에서는, 제1 감압밸브(210)로부터 제1 발전 연료라인(GL1)을 통해 제1 열교환기(220)로 유입된 5 bar, 5℃의 저압 암모니아와, 제2 펌프(200)로부터 냉각라인(CL)을 통해 제1 열교환기(220)로 유입된 10 bar, 20℃의 고압 암모니아가 열교환한다. That is, in the
제1 열교환기(220)에서 저압 암모니아와 고압 암모니아의 열교환에 의해, 저압 암모니아는 가열되고 고압 암모니아는 냉각된다. 여기서 고압 암모니아는 약 10 bar, 10℃까지 냉각될 수 있다. By heat exchange between low-pressure ammonia and high-pressure ammonia in the
제1 열교환기(220)에서 냉각된 고압 암모니아는 냉각라인(CL)을 통해 다시 암모니아 탱크(110)로 회수됨으로써, 암모니아 탱크(110)의 내부 열이 제거되어 온도가 낮아지며, 증발가스의 생성을 억제하는 효과가 있다. The high-pressure ammonia cooled in the
제2 펌프(200)의 헤드는 암모니아 탱크(110)와 제1 열교환기(220) 사이에서 암모니아가 이송할 수 있을 정도의 헤드(head)만 고려하면 된다. The head of the
한편, 본 실시예의 암모니아 연료 공급 시스템은, 제1 열교환기(220)에서 열교환 후 배출되는 저압 암모니아의 온도를 발전용 엔진(500)에서 요구하는 온도로 조절하는 제2 온도조절기(230) 및 제3 온도조절기(250)를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the ammonia fuel supply system of this embodiment includes a
본 실시예에서 제2 온도조절기(230)는 기액분리기(240)의 상류에 마련되고, 제3 온도조절기(250)는 기액분리기(240)의 하류에 마련될 수 있다. In this embodiment, the
즉, 제2 온도조절기(230)는 제1 열교환기(220)로부터 기액분리기(240)로 공급되는 저압 암모니아의 온도를 조절하고, 제3 온도조절기(250)는 기액분리기(240)로부터 기액분리되어 배출된 기체 상태의 암모니아의 온도를 조절하는 기능을 가질 수 있다. That is, the
또한, 본 실시예의 암모니아 연료 공급 시스템은, 제3 온도조절기(250)에서 온도가 조절된 기체 상태의 암모니아의 압력을 발전용 엔진(500)에서 요구하는 압력 조건에 맞게 조절해주는 보조 1차 압력 조절밸브(260)와, 보조 1차 압력 조절밸브(260)로부터 발전용 엔진(500)으로 공급되는 기체 상태의 암모니아가 일정한 조건을 유지하면서 발전용 엔진(500)에 공급되도록 하는 발전엔진용 밸브유닛(280)과, 발전엔진용 밸브유닛(280)으로부터 발전용 엔진(500)으로 기체 상태의 암모니아가 이송되는 배관으로서, 내관을 외관이 둘러싸고 있는 형태의 보조 이중관(290)을 더 포함할 수 있다.In addition, the ammonia fuel supply system of this embodiment is an auxiliary primary pressure control that adjusts the pressure of gaseous ammonia, the temperature of which is adjusted in the
또한, 보조 1차 압력 조절밸브(260)와 발전 엔진용 밸브유닛(280)을 연결하는 제1 발전 연료라인(GL1)에는 개폐제어에 의해 기체 상태의 암모니아가 보조 1차 압력 조절밸브(260)로부터 발전 엔진용 밸브유닛(280)으로 유입되는 것을 허용하거나 차단할 수 있는 보조 마스터 밸브(270)가 구비될 수 있다. In addition, in the first power generation fuel line (GL1) connecting the auxiliary primary
본 실시예의 발전엔진용 밸브유닛(280)은, 시스템 이상이 발생하면 폐쇄되어 암모니아의 공급을 차단하며 직렬로 설치되는 2개의 2차 차단밸브와, 시스템 이상이 발생하면 개방되어 2개의 2차 차단밸브 사이에 잔여 암모니아를 외부로 배출시키는 1개의 2차 벤팅밸브로 이루어지는 보조 이중 차단밸브(282)와, 제1 발전 연료라인(GL1)을 퍼징할 때 질소를 주입하기 위한 보조 제1 퍼징 주입밸브(283)와, 보조 제1 퍼징 주입밸브(283)를 통해 질소가 주입됨에 따라 배관 내 유체를 배출시키기 위한 보조 제1 퍼징 배출밸브(281)를 더 포함할 수 있다.The
보조 제1 퍼징 배출밸브(281) 및 보조 이중 차단밸브(282)의 보조 2차 벤팅밸브에 의해 배관으로부터 벤팅된 유체는 외부로 배출될 수 있다.The fluid vented from the pipe can be discharged to the outside by the auxiliary first
본 실시예의 발전엔진용 밸브유닛(280)으로부터 배출된 기체 상태의 암모니아는 보조 이중관(290)의 내관을 따라 흘러 발전용 엔진(500)으로 공급되고, 보조 이중관(290)의 외관에는 환기용 공기를 흐르게 한다. The gaseous ammonia discharged from the
또한, 보조 이중관(290)의 외관에는 기체 상태의 암모니아의 누출을 감지하기 위한 보조 가스 탐지기(291)와, 외관에 흐르는 환기용 공기를 교환해주기 위하여 외관으로 새로운 공기를 공급해주기 위한 보조 공기 유입부(292)와, 외관으로부터 환기용 공기를 배출시키기 위한 보조 공기 배출부(293)가 각각 마련된다. In addition, on the exterior of the auxiliary
본 실시예에서 보조 이중관(290)의 내관을 따라 흐르는 암모니아는 기체 상태이므로, 도 1에 도시된 바와 같이, 보조 공기 유입부(292)는
보조 이중관(290)의 하류에서 상단부에 마련되고, 보조 공기 배출부(293)는 보조 이중관(290)의 상류에서 하단부에 마련됨으로써, 내관으로부터 기체 상태의 암모니아가 누출되더라도 환기용 공기의 흐름을 따라 원활하게 감지 및 배출될 수 있도록 할 수 있다.In this embodiment, the ammonia flowing along the inner pipe of the auxiliary
본 실시예의 발전엔진용 밸브유닛(280)은, 보조 이중관(290)으로 유입되는 기체 상태의 암모니아의 압력을 일정하게 유지시키는 보조 2차 압력 조절밸브(284)와, 개폐 제어에 의해 보조 이중관(290)으로 기체 상태의 암모니아가 유입되는 것을 허용하거나 차단할 수 있는 보조 2차 셧오프 밸브(285)를 더 포함할 수 있다.The
한편, 보조 1차 압력 조절밸브(260)와 발전엔진용 밸브유닛(280)을 연결하는 제1 발전 연료라인(GL1)에는, 개폐 제어에 의해 보조 1차 압력 조절밸브(260)로부터 발전엔진용 밸브유닛(280)으로 기체 상태의 암모니아가 유입되는 것을 허용 또는 차단하는 보조 마스터 밸브(270)가 구비될 수 있다. Meanwhile, in the first power generation fuel line (GL1) connecting the auxiliary primary
본 실시예의 보조 마스터 밸브(270) 및 보조 2차 셧오프 밸브(285)는, 시스템이 정상적으로 운영되고 있고, 발전용 엔진(500)이 혼소모드 또는 단독모드로 운전될 때 개방되고, 시스템에 이상이 생겨 중단되는 등 비정상 상태이거나 발전용 엔진(500)이 디젤모드로 운전될 때에는 폐쇄되어 암모니아가 발전용 엔진(500)에 공급되는 것을 완전히 차단할 수 있다. The
또한, 상술한 공급용 이중관(140a), 회수용 이중관(140b) 및 보조 이중관(290)의 내관에는, 엔진(400, 500)의 트립이나 멈춤이 발생하거나, 암모니아의 누출이 감지되었을 때 내관으로부터 암모니아를 배출시키기 위한 누출 벤팅밸브(145a, 145b, 294)가 각각 마련될 수 있다. In addition, in the inner pipes of the above-mentioned supply
누출 벤팅밸브(145a, 145b, 294)가 개방되어 내관으로부터 배출된 암모니아 기체는 대기 중으로 벤팅될 수 있다. 누출 벤팅밸브(145a, 145b, 294)를 개방할 때에는, 내관에 질소를 공급하여 내관을 질소로 치환하는 과정이 동반됨으로써, 시스템을 안전하게 제어할 수 있다. The
다음으로, 도 2를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 암모니아 연료 공급 시스템 및 방법을 설명한다. Next, a system and method for supplying ammonia fuel to a ship according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2.
본 실시예는 상술한 제1 실시예의 변형예로서, 제1 온도조절기(124)의 하류에서 연료 공급라인(FL)으로부터 분기되어 제1 열교환기(220) 하류의 제1 발전 연료라인(GL1)으로 연결되는 제2 발전 연료라인(GL2)과, 제2 발전 연료라인(GL2)에 구비되며 제2 발전 연료라인(GL2)으로 유입된 암모니아를 감압시키는 제2 감압밸브(310)와, 제2 감압밸브(310)에 의해 감압된 암모니아의 냉열을 회수하는 제2 열교환기(300)와, 추진엔진용 밸브유닛(150) 하류의 연료 회수라인(RL)에 마련되며 순환펌프(130)로 회수되는 암모니아의 온도를 측정하는 온도 측정부(320)와, 순환펌프(130)로부터 추진엔진용 밸브유닛(150)으로 공급되는 암모니아가 제1 온도조절기(124)를 우회하도록 연결되는 우회라인(BL)을 더 포함한다는 점에서 차이가 있으며, 나머지 구성요소들에 대해서는 동일하게 적용될 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다. This embodiment is a modification of the above-described first embodiment, and is branched from the fuel supply line (FL) downstream of the
본 실시예의 제2 감압밸브(310)는 제2 발전 연료라인(GL2)으로 유입된 액체 상태의 암모니아를 감압시킬 수 있다. The second pressure reducing valve 310 of this embodiment can reduce the pressure of liquid ammonia flowing into the second power generation fuel line GL2.
본 실시예에서 제1 온도조절기(124)로부터 제2 감압밸브(310)로 공급되는 암모니아는 추진용 엔진(400)에서 요구하는 조건으로서 약 70 bar, 50℃의 액체 상태이다. 이 상태에서 제2 감압밸브(310)에 의해 감압되며, 등엔탈피 과정(throttling)으로 압력이 강하되므로 온도도 낮아진다. In this embodiment, the ammonia supplied from the
본 실시예의 제2 열교환기(300)는, 제2 감압밸브(310)에서 감압된 저압 암모니아와, 연료 회수라인(RL)을 통해 회수되는 고압 암모니아를 열교환시켜, 저압 암모니아는 가열하고 고압 암모니아는 냉각시킬 수 있다. The
제2 감압밸브(310)에서 액체 상태의 암모니아를 감압시키는 정도는, 온도 측정부(320)에서 측정된 암모니아 연료의 온도에 따라서 제어될 수 있다. The degree to which the liquid ammonia is reduced in pressure by the second pressure reducing valve 310 may be controlled according to the temperature of the ammonia fuel measured by the
즉, 온도 측정부(320)에서 측정한 온도 측정값이 미리 설정된 설정값보다 높으면, 제2 감압밸브(310)에서 액체 상태의 암모니아의 감압 정도를 증가시켜 액체 상태의 암모니아의 온도가 더 낮은 온도가 되도록 하고, 온도 측정부(320)에서 측정한 온도 측정값이 미리 설정된 설정값보다 낮으면, 제2 감압밸브(310)에서 암모니아의 감압 정도를 감소시켜 암모니아의 온도가 상대적으로 더 높은 온도가 되도록 할 수 있다. That is, if the temperature measurement value measured by the
제2 열교환기(300)에서 열교환 후 온도가 높아진 암모니아는 제2 온도조절기(230) 및 제3 온도조절기(250)에서 발전용 엔진(500)에서 요구하는 온도로 조절될 수 있고, 보조 1차 압력 조절밸브(260)에서 발전용 엔진(500)에서 요구하는 압력으로 조절될 수 있다. Ammonia, whose temperature has increased after heat exchange in the
제1 열교환기(220)와 제2 열교환기(300)는 암모니아 탱크(110)의 온도와 온도 측정부(320)에서 측정한 온도 측정값에 따라서 동시에 가동될 수도 있고, 둘 중 어느 하나의 열교환기만을 이용하여 발전용 엔진(500)에 암모니아를 공급할 수도 있을 것이다. The
본 발명에 따르면, 2행정 기관인 추진용 엔진(400)에 액체 상태의 암모니아를 공급하면서 4행정 기관인 발전용 엔진(500)에는 기체 상태의 암모니아를 공급할 수 있다. 암모니아를 엔진(400, 500)의 연료로 공급함으로써, 이산화탄소 발생량을 감축할 수 있고, 연료비를 절감할 수 있으며, 발전용 엔진(500)에 공급하기 위해 기화시킬 암모니아의 냉열을 활용함으로써 암모니아 증발가스를 절감할 수 있고, 액상의 암모니아를 기화시키기 위한 열에너지 사용을 절감할 수 있다. According to the present invention, ammonia in a liquid state can be supplied to the
이상과 같이 본 발명에 따른 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로 상술한 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고, 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, the embodiments according to the present invention have been examined, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms in addition to the embodiments described above without departing from the spirit or scope thereof will be recognized by those skilled in the art. It is self-evident. Therefore, the above-described embodiments should be considered illustrative rather than restrictive, and the present invention is therefore not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and their equivalents.
110 : 암모니아 탱크
111 : 1차 셧오프 밸브
120 : 제1 펌프
121 : 릴리프 밸브
122 : 1차 이중차단 밸브
130 : 순환펌프
124 : 제1 온도조절기
123 : 암모니아 필터
150 : 추진엔진용 밸브유닛
140a, 140b : 이중관
141a, 141b : 가스 탐지기
142a, 142b : 공기 유입부
143a, 143b : 공기 배출부
144a, 144b : 마스터 밸브
145a, 145b : 누출 벤팅밸브
151 : 녹아웃 드럼
200 : 제2 펌프
320 : 온도 측정부
210 : 제1 감압밸브
220 : 제1 열교환기
310 : 제2 감압밸브
300 : 제2 열교환기
230 : 제2 온도조절기
240 : 기액분리기
241 : 유지보수용 밸브
242 : 퍼징용 밸브
250 : 제3 온도조절기
260 : 보조 1차 압력 조절밸브
270 : 보조 마스터 밸브
280 : 발전엔진용 밸브유닛
281 : 보조 제1 퍼징 배출밸브
282 : 보조 이중 차단밸브
283 : 보조 제1 퍼징 주입밸브
284 : 보조 2차 압력 조절밸브
285 : 보조 2차 셧오프 밸브
290 : 보조 이중관
291 : 보조 가스 탐지기
292 : 보조 공기 유입부
293 : 보조 공기 배출부
294 : 보조 누출 벤팅밸브
400 : 추진용 엔진
500 : 발전용 엔진
FL : 연료 공급라인
RL : 연료 회수라인
GL1 : 제1 발전 연료라인
GL2 : 제2 발전 연료라인
CL : 냉각라인
BL : 우회라인110: Ammonia tank 111: Primary shut-off valve
120: first pump 121: relief valve
122: Primary double blocking valve 130: Circulation pump
124: first temperature controller 123: ammonia filter
150: Valve unit for
141a, 141b:
143a, 143b:
145a, 145b: leak venting valve 151: knockout drum
200: second pump 320: temperature measuring unit
210: first pressure reducing valve 220: first heat exchanger
310: second pressure reducing valve 300: second heat exchanger
230: second temperature controller 240: gas-liquid separator
241: maintenance valve 242: purging valve
250: Third temperature controller 260: Auxiliary primary pressure control valve
270: Auxiliary master valve 280: Valve unit for power generation engine
281: Auxiliary first purging discharge valve 282: Auxiliary double blocking valve
283: Auxiliary first purging injection valve 284: Auxiliary second pressure control valve
285: Auxiliary secondary shut-off valve 290: Auxiliary double pipe
291: Auxiliary gas detector 292: Auxiliary air inlet
293: Auxiliary air outlet 294: Auxiliary leak venting valve
400: Engine for propulsion 500: Engine for power generation
FL: Fuel supply line RL: Fuel recovery line
GL1: 1st power generation fuel line GL2: 2nd power generation fuel line
CL: Cooling line BL: Bypass line
Claims (18)
기체 상태의 암모니아를 연소시켜 전력을 생성하는 발전용 엔진;
액체 상태의 암모니아를 저장하는 암모니아 탱크;
상기 암모니아 탱크로부터 배출된 액체 상태의 암모니아를 상기 추진용 엔진에서 요구하는 압력으로 가압하여 공급하는 순환펌프;
상기 순환펌프에 의해 가압된 액체 상태의 암모니아 중에서 상기 발전용 엔진에 공급할 액체 상태의 암모니아를 감압시키는 감압밸브; 및
상기 감압밸브에 의해 감압된 저압 암모니아의 냉열을 회수하여 저압 암모니아를 기화시키는 열교환기;를 포함하는, 선박의 암모니아 연료 공급 시스템. A propulsion engine that generates propulsion for a ship by burning liquid ammonia;
A power generation engine that generates electricity by burning gaseous ammonia;
Ammonia tank storing liquid ammonia;
a circulation pump that pressurizes and supplies liquid ammonia discharged from the ammonia tank to a pressure required by the propulsion engine;
A pressure reducing valve that reduces the pressure of liquid ammonia to be supplied to the power generation engine from among the liquid ammonia pressurized by the circulation pump; and
A heat exchanger for vaporizing the low-pressure ammonia by recovering the cold heat of the low-pressure ammonia reduced by the pressure reducing valve.
상기 열교환기는,
상기 암모니아 탱크에 저장된 암모니아를 냉각시키는 제1 열교환기;를 포함하고,
상기 시스템은,
상기 암모니아 탱크로부터 암모니아를 배출시켜 상기 제1 열교환기에 공급하고, 상기 제1 열교환기에서 냉각된 암모니아를 상기 암모니아 탱크로 회수하는 제2 펌프;를 더 포함하는, 선박의 암모니아 연료 공급 시스템. In claim 1,
The heat exchanger,
It includes a first heat exchanger that cools the ammonia stored in the ammonia tank,
The system is,
A second pump that discharges ammonia from the ammonia tank and supplies it to the first heat exchanger, and returns the ammonia cooled in the first heat exchanger to the ammonia tank.
상기 감압밸브는,
상기 액체 상태의 암모니아를 상기 발전용 엔진에서 요구하는 압력으로 감압시키는 제1 감압밸브;를 포함하고,
상기 시스템은, 상기 제1 감압밸브에 의해 감압된 저압 암모니아를 상기 제1 열교환기로 공급하여 상기 제2 펌프에 의해 배출된 암모니아와 열교환시킨 후, 상기 열교환에 의해 냉각된 저압 암모니아를 상기 발전용 엔진에 공급하는 제1 발전 연료라인;을 더 포함하는, 선박의 암모니아 연료 공급 시스템. In claim 2,
The pressure reducing valve is,
It includes a first pressure reducing valve that reduces the pressure of the liquid ammonia to the pressure required by the power generation engine,
The system supplies low-pressure ammonia reduced by the first pressure reducing valve to the first heat exchanger to exchange heat with ammonia discharged by the second pump, and then supplies the low-pressure ammonia cooled by the heat exchange to the power generation engine. The ammonia fuel supply system of the ship further comprising: a first power generation fuel line supplying to.
상기 추진용 엔진에서 소모되지 않고 배출되는 액체 상태의 암모니아를 상기 순환펌프로 재순환시키는 연료 회수라인;을 포함하고,
상기 열교환기는,
상기 연료 회수라인에 구비되며 상기 순환펌프로 회수되는 암모니아를 냉각시키는 제2 열교환기;를 포함하는, 선박의 암모니아 연료 공급 시스템. In claim 1,
It includes a fuel recovery line that recirculates liquid ammonia discharged without being consumed from the propulsion engine to the circulation pump,
The heat exchanger,
A second heat exchanger provided in the fuel recovery line and cooling the ammonia recovered by the circulation pump.
상기 감압밸브는,
상기 액체 상태의 암모니아를 감압시키는 제2 감압밸브;를 포함하고,
상기 시스템은, 상기 제2 감압밸브에 의해 감압된 저압 암모니아를 상기 제2 열교환기로 공급하여 상기 연료 회수라인을 통해 배출된 암모니아와 열교환시킨 후, 상기 열교환에 의해 냉각된 저압 암모니아를 상기 발전용 엔진에 공급하는 제2 발전 연료라인;을 더 포함하는, 선박의 암모니아 연료 공급 시스템. In claim 4,
The pressure reducing valve is,
It includes a second pressure reducing valve that reduces the pressure of the liquid ammonia,
The system supplies low-pressure ammonia decompressed by the second pressure reducing valve to the second heat exchanger, exchanges heat with ammonia discharged through the fuel recovery line, and then exchanges the low-pressure ammonia cooled by the heat exchange with the power generation engine. A second power generation fuel line supplying to the ammonia fuel supply system of the ship.
상기 연료 회수라인에 구비되며, 상기 순환펌프로 회수되는 암모니아의 온도를 측정하는 온도 측정부;를 더 포함하고,
상기 온도 측정부의 온도 측정값에 따라 상기 제2 감압밸브를 제어하여, 상기 제2 감압밸브로부터 제2 열교환기로 공급되는 저압 암모니아의 온도를 조절하는, 선박의 암모니아 연료 공급 시스템. In claim 5,
It further includes a temperature measuring unit provided in the fuel recovery line and measuring the temperature of ammonia recovered by the circulation pump,
A ship's ammonia fuel supply system for controlling the temperature of low-pressure ammonia supplied from the second pressure reduction valve to the second heat exchanger by controlling the second pressure reducing valve according to the temperature measurement value of the temperature measuring unit.
상기 제2 열교환기에서 열교환에 의해 온도가 높아진 저압 암모니아를 더 가열하는 제2 온도조절기; 및
상기 제2 온도조절기에서 기화되지 못한 액체 상태의 암모니아를 기액분리하여 기체 상태의 암모니아만이 발전용 엔진에 공급되도록 하는 기액분리기;를 더 포함하는, 선박의 암모니아 연료 공급 시스템. In claim 5,
a second temperature controller that further heats the low-pressure ammonia whose temperature has been increased by heat exchange in the second heat exchanger; and
A gas-liquid separator that separates the liquid ammonia that has not been vaporized in the second temperature controller so that only the gaseous ammonia is supplied to the power generation engine.
상기 순환펌프로부터 추진용 엔진의 상류를 연결하고, 상기 추진용 엔진의 하류에서부터 순환펌프를 연결하며 액체 상태의 암모니아가 일정한 유량을 유지하면서 순환하는 순환부; 및
상기 순환부를 순환하는 액체 상태의 암모니아 중에서 상기 추진용 엔진 및 발전용 엔진에서 필요로 하는 유량만큼의 암모니아가 상기 추진용 엔진 및 발전용 엔진으로 공급되며, 상기 추진용 엔진 및 발전용 엔진에서 소모된 유량만큼의 암모니아를 상기 순환부에 추가 공급해주는 제1 펌프;를 더 포함하는, 선박의 암모니아 연료 공급 시스템. In claim 5,
A circulation unit that connects the circulation pump upstream of the propulsion engine, connects the circulation pump downstream of the propulsion engine, and circulates liquid ammonia while maintaining a constant flow rate; and
Among the liquid ammonia circulating in the circulation section, ammonia equivalent to the flow rate required by the propulsion engine and the power generation engine is supplied to the propulsion engine and the power generation engine, and the amount of ammonia consumed by the propulsion engine and the power generation engine is supplied to the propulsion engine and the power generation engine. A ship's ammonia fuel supply system further comprising a first pump that additionally supplies ammonia equivalent to the flow rate to the circulation unit.
상기 열교환기에서 기화되지 못한 액체 상태의 암모니아를 분리하는 기액분리기; 및
상기 기액분리기에서 분리된 기체 상태의 암모니아의 온도를 발전용 엔진에서 요구하는 온도로 조절하는 제3 온도조절기;를 더 포함하는, 선박의 암모니아 연료 공급 시스템. In claim 1,
A gas-liquid separator that separates liquid ammonia that has not been vaporized in the heat exchanger; and
A third temperature controller that adjusts the temperature of the gaseous ammonia separated in the gas-liquid separator to the temperature required by the power generation engine.
상기 순환펌프로부터 액체 상태의 암모니아가 추진용 엔진으로 이송되는 내관과, 상기 내관을 둘러싸는 외관을 포함하는 공급용 이중관;
상기 추진용 엔진에 공급된 암모니아 중에서 추진용 엔진에서 소모되지 못한 나머지 암모니아가 상기 순환펌프로 이송되는 내관과, 상기 암모니아가 순환펌프로 이송되는 내관을 둘러싸는 외관을 포함하는 회수용 이중관; 및
상기 열교환기로부터 기체 상태의 암모니아가 발전용 엔진으로 이송되는 내관과, 상기 암모니아가 발전용 엔진으로 이송되는 내관을 둘러싸는 외관을 포함하는 보조 이중관;을 포함하는, 선박의 암모니아 연료 공급 시스템. In claim 1,
A double supply pipe including an inner pipe through which liquid ammonia is transferred from the circulation pump to the propulsion engine, and an outer pipe surrounding the inner pipe;
A double pipe for recovery including an inner pipe through which the remaining ammonia supplied to the propulsion engine, which is not consumed by the propulsion engine, is transferred to the circulation pump, and an outer pipe surrounding the inner pipe through which the ammonia is transferred to the circulation pump; and
An ammonia fuel supply system for a ship including; an inner tube through which gaseous ammonia is transferred from the heat exchanger to the power generation engine, and an auxiliary double tube comprising an outer tube surrounding the inner tube through which the ammonia is transferred to the power generation engine.
상기 공급용 이중관 및 회수용 이중관의 외관에 환기용 공기를 공급하기 위한 것으로서, 상기 공급용 이중관 및 회수용 이중관 상류의 하단부에 마련되는 공기 유입부;
상기 공급용 이중관 및 회수용 이중관의 외관으로부터 환기용 공기를 배출하기 위한 것으로서, 상기 공급용 이중관 및 회수용 이중관 하류의 상단부에 마련되는 공기 배출부;
상기 보조 이중관의 외관에 환기용 공기를 공급하기 위한 것으로서, 상기 보조 이중관의 하류의 상단부에 마련되는 보조 공기 유입부; 및
상기 보조 이중관의 외관으로부터 환기용 공기를 배출하기 위한 것으로서, 상기 보조 이중관의 상류의 하단부에 마련되는 보조 공기 배출부;를 포함하는, 선박의 암모니아 연료 공급 시스템. In claim 10,
An air inlet for supplying air for ventilation to the exterior of the supply double pipe and the recovery double pipe, provided at a lower end upstream of the supply double pipe and the recovery double pipe;
An air discharge unit for discharging ventilation air from the exterior of the supply double pipe and the recovery double pipe, provided at an upper end downstream of the supply double pipe and the recovery double pipe;
An auxiliary air inlet for supplying ventilation air to the exterior of the auxiliary double pipe, provided at an upper end downstream of the auxiliary double pipe; and
A ship's ammonia fuel supply system comprising: an auxiliary air discharge unit for discharging ventilation air from the exterior of the auxiliary double pipe and provided at a lower end of the upstream side of the auxiliary double pipe.
감압밸브를 이용하여 상기 순환펌프에 의해 가압된 액체 상태의 암모니아 중에서 발전용 엔진에 공급할 액체 상태의 암모니아를 감압시키고,
상기 감압밸브에 의해 감압된 저압 암모니아의 냉열을 회수하여 저압 암모니아를 기화시켜 상기 발전용 엔진에 공급하는, 선박의 암모니아 연료 공급 방법. Liquid ammonia is supplied by pressurizing it to the pressure required by the propulsion engine using a circulation pump.
Using a pressure reducing valve, the liquid ammonia to be supplied to the power generation engine is reduced from the liquid ammonia pressurized by the circulation pump,
A method of supplying ammonia fuel to a ship, wherein the cold heat of the low-pressure ammonia reduced by the pressure reducing valve is recovered, the low-pressure ammonia is vaporized, and the low-pressure ammonia is supplied to the power generation engine.
상기 발전용 엔진에 공급할 액체 상태의 암모니아를 감압시키는 것은, 상기 액체 상태의 암모니아를 상기 발전용 엔진에서 요구하는 압력으로 감압시키고,
상기 발전용 엔진에서 요구하는 압력으로 감압된 저압 암모니아와, 상기 암모니아를 저장하는 탱크로부터 배출시킨 암모니아를 열교환시켜, 상기 저압 암모니아는 기화시키고 상기 탱크로부터 배출된 암모니아는 냉각시키고,
상기 냉각된 암모니아를 상기 탱크로 재공급하여 탱크 내부 온도를 낮추는, 선박의 암모니아 연료 공급 방법. In claim 12,
Depressurizing the liquid ammonia to be supplied to the power generation engine depressurizes the liquid ammonia to the pressure required by the power generation engine,
By heat exchanging the low-pressure ammonia reduced to the pressure required by the power generation engine and the ammonia discharged from the tank storing the ammonia, the low-pressure ammonia is vaporized and the ammonia discharged from the tank is cooled,
A method of supplying ammonia fuel to a ship, wherein the cooled ammonia is re-supplied to the tank to lower the temperature inside the tank.
상기 추진용 엔진에서 소모되지 않고 배출되는 암모니아를 상기 추진용 엔진으로 재순환시키고,
상기 추진용 엔진에서 소모되지 않고 배출되는 암모니아의 온도를 측정하고,
상기 발전용 엔진에 공급할 액체 상태의 암모니아를 감압시키는 것은, 상기 추진용 엔진에서 소모되지 않고 배출되는 암모니아의 온도 측정값에 따라서 감압 정도를 결정하는, 선박의 암모니아 연료 공급 방법. In claim 12,
Recirculating ammonia that is not consumed and discharged from the propulsion engine to the propulsion engine,
Measure the temperature of ammonia discharged from the propulsion engine without being consumed,
Depressurizing the liquid ammonia to be supplied to the power generation engine determines the degree of decompression according to the temperature measurement of ammonia discharged without being consumed by the propulsion engine. A method of supplying ammonia fuel to a ship.
상기 암모니아의 온도 측정값에 따라서 감압 정도가 제어되어 감압된 저압 암모니아와, 상기 추진용 엔진으로 재순환되는 암모니아를 열교환시켜, 상기 저압 암모니아는 기화시키고 상기 재순환되는 암모니아는 냉각시키는, 선박의 암모니아 연료 공급 방법. In claim 14,
The degree of decompression is controlled according to the temperature measurement value of the ammonia, and heat exchange is performed between the depressurized low-pressure ammonia and the ammonia recirculated to the propulsion engine, thereby vaporizing the low-pressure ammonia and cooling the recirculated ammonia, supplying ammonia fuel to the ship. method.
상기 재순환되는 암모니아를 냉각시키면서 온도가 높아진 저압 암모니아를 더 가열하고,
상기 더 가열하면서 기화되지 못한 액체 상태의 암모니아를 기액분리하여 기체 상태의 암모니아만을 발전용 엔진에 공급하는, 선박의 암모니아 연료 공급 방법. In claim 15,
While cooling the recirculated ammonia, the low-pressure ammonia whose temperature has been raised is further heated,
A method of supplying ammonia fuel to a ship, wherein the ammonia in the liquid state that has not been vaporized while further heated is separated into gas and liquid, and only the ammonia in the gaseous state is supplied to the power generation engine.
상기 추진용 엔진에서 소모되지 않고 배출되어 상기 추진용 엔진으로 재순환시키는 암모니아에, 상기 추진용 엔진에서 소모된 유량만큼의 암모니아를 추가 공급하여 일정한 유량으로 유지시키는, 선박의 암모니아 연료 공급 방법. In claim 14,
A method of supplying ammonia fuel to a ship, wherein ammonia equal to the flow rate consumed in the propulsion engine is additionally supplied to the ammonia that is discharged without being consumed in the propulsion engine and recirculated to the propulsion engine to maintain a constant flow rate.
상기 추진용 엔진에 공급하는 액체 상태의 암모니아는 공급용 이중관의 내관을 통해서 공급하고,
상기 발전용 엔진에 공급하는 기체 상태의 암모니아는 보조 이중관의 내관을 통해서 공급하며,
상기 공급용 이중관의 내관을 둘러싸는 외관과, 상기 보조 이중관의 내관을 둘러싸는 외관에는 환기용 공기를 공급하되,
상기 공급용 이중관의 외관에는, 상기 공급용 이중관의 상류에서 상방으로 환기용 공기를 공급하여 하류에서 상방으로 배출시키고,
상기 보조 이중관의 외관에는, 상기 보조 이중관의 하류에서 하방으로 환기용 공기를 공급하여 상류에서 하방으로 배출시키는, 선박의 암모니아 연료 공급 방법. In claim 12,
Liquid ammonia supplied to the propulsion engine is supplied through the inner tube of the double supply pipe,
Gaseous ammonia supplied to the power generation engine is supplied through the inner pipe of the auxiliary double pipe,
Air for ventilation is supplied to the exterior surrounding the inner pipe of the supply double pipe and the exterior surrounding the inner pipe of the auxiliary double pipe,
On the exterior of the supply double pipe, ventilation air is supplied upward from the upstream of the supply double pipe and discharged from the downstream to the top,
A method of supplying ammonia fuel to a ship, wherein ventilation air is supplied from the downstream side of the auxiliary double pipe to the exterior of the auxiliary double pipe and discharged from the upstream side to the bottom.
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KR1020220127188A KR20240047756A (en) | 2022-10-05 | 2022-10-05 | Ammonia Fuel Supply System and Method for Marine Engine |
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KR (1) | KR20240047756A (en) |
-
2022
- 2022-10-05 KR KR1020220127188A patent/KR20240047756A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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E902 | Notification of reason for refusal |