KR20180087017A - Fuel Supply System and Method for LNG Fueled Vessel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액화천연가스를 연료로 하는 엔진이 적용된 선박에서, 컴프레서(Compressor)를 활용하지 않고 펌프와 재기화 설비를 이용하여 엔진의 연료 공급 조건에 맞추어 연료를 공급할 수 있도록 하는 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템은, 액화천연가스를 연료로 하며 오토 사이클(Otto Cycle)에 따라 작동하는 오토 사이클 엔진; 저장탱크로부터 액화천연가스를 배출시키는 연료 공급펌프; 상기 배출된 액화천연가스를 압축하는 고압펌프; 상기 고압펌프에 의해 압축된 액화천연가스를 기화시키는 기화기; 상기 기화기에서 기화된 천연가스를 단열팽창시키는 팽창밸브; 및 상기 팽창밸브에 의해 형성된 기액혼합물을 기액분리하는 기액분리기;를 포함하여, 상기 기액분리기에서 분리된 액체는 상기 저장탱크로 회수하고, 상기 기액분리기에서 분리된 기체는 상기 오토 사이클 엔진의 연료로 공급하여, 상기 오토 사이클 엔진으로 공급되는 천연가스 연료의 메탄가를 조절하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a liquefied natural gas fuel vessel capable of supplying fuel in accordance with fuel supply conditions of an engine using a pump and a regeneration facility without using a compressor in a ship to which an engine using liquefied natural gas as fuel is applied, And more particularly, to a fuel supply system and method for a fuel cell.
The fuel supply system for a liquefied natural gas fuel vessel according to the present invention comprises an autocycle engine which operates with Otto Cycle using liquefied natural gas as fuel; A fuel supply pump for discharging liquefied natural gas from the storage tank; A high pressure pump for compressing the discharged liquefied natural gas; A vaporizer for vaporizing the liquefied natural gas compressed by the high-pressure pump; An expansion valve for swelling the natural gas vaporized in the vaporizer; And a gas-liquid separator for gas-liquid separating the gas-liquid mixture formed by the expansion valve, wherein the liquid separated from the gas-liquid separator is recovered to the storage tank, and the gas separated from the gas- And the methane value of the natural gas fuel supplied to the autocycle engine is controlled.
Description
본 발명은 액화천연가스를 연료로 하는 엔진이 적용된 선박에서, 컴프레서(Compressor)를 활용하지 않고 펌프와 재기화 설비를 이용하여 엔진의 연료 공급 조건에 맞추어 액화천연가스 연료를 공급할 수 있도록 하는 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquefied natural gas which can supply liquefied natural gas fuel in accordance with fuel supply conditions of an engine using a pump and a regeneration facility without using a compressor in a ship to which an engine using liquefied natural gas as fuel is applied, To a fuel supply system and method for a gas-fueled vessel.
일반적으로, 선박은 연료의 연소에 의해 동력을 발생시키는 엔진에 의해 추진력을 가지게 되는데, 선박의 연료로서 사용되는 경유, 중유, MDO(Marine Diesel Oil) 등의 연료유는 연소 과정에서 발생하는 다량의 유해물질로 인하여 환경오염을 유발하는 원인이 되고 있다. 최근 대기환경오염을 방지하기 위한 국제적인 규제가 강화되면서, 선박의 연료가 연료유에서 천연가스로 변경되는 추세이다. 천연가스는 황 함유량이 적어 연소시에 황화합물 및 검댕 물질을 생성하지 않아 비교적 친환경적이다. 이러한 추세에 맞추어 연료유와 함께 천연가스를 사용할 수 있는 이중연료 엔진이 개발되었다.Generally, a ship is propelled by an engine that generates power by combustion of fuel. Fuel oil such as light oil, heavy oil, and MDO (Marine Diesel Oil) used as a fuel of a ship is a large quantity It is a cause of environmental pollution due to harmful substances. Recently, as international regulations to prevent air pollution have been strengthened, the fuel of ships is changing from fuel oil to natural gas. Natural gas is relatively environmentally friendly because it has a low sulfur content and does not generate sulfur compounds and sooty materials during combustion. In response to this trend, a dual-fuel engine has been developed that can use natural gas with fuel oil.
한편, 천연가스는 상온, 상압에서는 기체 상태로 그 부피가 너무 크기 때문에 저장을 위한 공간의 제약이 심하기 때문에, 통상 상압에서 약 -163℃의 극저온에서 액체 상태를 유지하는 특성을 이용하여 단열재로 처리된 특수 저장탱크에 극저온의 LNG를 상압의 액체 상태로 저장할 수 있다. On the other hand, since natural gas is in a gaseous state at room temperature and atmospheric pressure, its volume is so large that space for storage is limited. Therefore, natural gas is usually treated with a heat insulating material by keeping the liquid state at an extremely low temperature of about -163 ° C at normal pressure Cryogenic LNG can be stored in a special storage tank at normal pressure.
또한, 친환경 선박(Green-ship)으로 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)를 연료로 사용하는 선박(LFS; Liquefied Fueled Ship)이 개발되어 각국의 선급으로부터 공식인증(AIP; Approval In Principle)을 승인받아 환경 규제로 인한 청정에너지로의 전환 요구를 충족시키고 있다. 이러한 LFS는 LNG를 화물로써 운반하는 LNG 운반선뿐만 아니라, 컨테이너선, 탱커선 등을 비롯한 일반 상선에도 적용할 수 있는 기술이 개발되고 있다. In addition, Liquefied Fueled Ship (LFS), which uses liquefied natural gas (LNG) as a fuel, has been developed as an environmentally friendly ship (green ship) and has been granted Approval Approval Principle (AIP) And it meets the requirement to convert to clean energy due to environmental regulations. Such LFS is being developed not only for LNG carriers that transport LNG as cargo but also for commercial vessels including container ships and tanker ships.
일반적으로 선박에 사용되는 엔진 중 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 엔진은 MEGI엔진 및 DF(Dual Fuel)엔진이 있다.Generally, among engines used in ships, there are MEGI engine and DF (Dual Fuel) engine that can use natural gas as fuel.
ME-GI엔진은, 2행정으로 구성되며, 300bar 부근의 고압 천연가스를 피스톤의 상사점 부근에서 연소실에 직접 분사하는 디젤 사이클(Diesel Cycle)을 채택하고 있다.The ME-GI engine consists of two strokes and employs a diesel cycle in which high pressure natural gas at around 300 bar is injected directly into the combustion chamber at the top of the piston.
디젤 사이클은, 상사점 부근에서 연소가 일어날 때의 압력이 일정한 정압 공정을 따르는데, 상승 행정시 연소 공기만을 실린더에 흡입하여, 흡입한 연소 공기를 높은 압축비로 단열 압축한다. 상사점에 이르러서는 압축 행정시의 단열 압축으로 인해 연소 공기가 상당히 높은 온도에 이르게 되며, 단열 압축된 연소 공기에 연료를 분사하면 높은 온도로 인해 자연 발화하게 된다.The diesel cycle follows a constant pressure process in which the combustion at the top dead center is constant. During the up stroke, only the combustion air is sucked into the cylinder, and the sucked combustion air is adiabatically compressed at a high compression ratio. When reaching the top dead center, the combustion air reaches a considerably high temperature due to the adiabatic compression during the compression stroke. When the fuel is injected into the adiabatically compressed combustion air, the temperature is spontaneously ignited due to the high temperature.
디젤 사이클에서 상사점에 이른 연소 공기가 이미 높은 압력임에도 불구하고 연료 분사에 의한 폭발로 압력이 더 높아지는 것을 방지하기 위해, 연료의 분사 압력을 적절하게 조절하여 상사점에서의 연료의 연소 압력을 일정하게 유지한다.The combustion pressure of the fuel at the top dead center is adjusted by adjusting the injection pressure of the fuel appropriately in order to prevent the pressure from being higher due to the explosion due to the fuel injection even though the combustion air which has reached the top dead center in the diesel cycle is already high pressure .
디젤 기관은 연료의 압축비가 높을수록 연소 효율이 증가하나, 폭발 압력을 고려하여 일반적으로 15 ~ 22 : 1 정도의 압축비로 연료를 압축시킨다.The higher the compression ratio of the diesel engine is, the more the combustion efficiency is increased. However, the fuel is compressed at a compression ratio of about 15 to 22: 1 in consideration of the explosion pressure.
또한, 디젤 기관은, 압축 행정에서 공기만이 압축되기 때문에, 피스톤이 상사점에 이르기 전에 조기 착화가 일어나는 현상인 노킹(Knocking)은 원천적으로 발생하지 않는다.Further, since only the air is compressed in the compression stroke of the diesel engine, knocking, which is a phenomenon that premature ignition occurs before the piston reaches the top dead center, does not occur originally.
DF엔진은, 4행정 또는 2행정으로 구성되며, 비교적 저압인 6.5bar 또는 18bar 정도의 압력을 가지는 천연가스를 연소공기 입구에 주입하여, 피스톤이 올라가면서 압축을 시키는 오토 사이클(Otto Cycle)을 채택하고 있다.The DF engine adopts the Otto Cycle which consists of four strokes or two strokes and injects natural gas having a relatively low pressure of 6.5 bar or 18 bar into the combustion air inlet to compress the piston as it rises .
오토 사이클은, 상사점 부근에서 연소가 일어날 때의 부피가 일정한 정적 공정을 따르는데, 연료와 연소공기의 혼합기가 상승 행정 이전에 실린더 내로 유입되어 함께 압축된다. 실린더 내로 유입된 혼합기가 단열압축되며 온도가 상승되는데, 혼합기가 너무 높은 온도에 이르면 조기 착화가 일어날 수 있다. 따라서, 오토 사이클의 압축비는 디젤 사이클에 비하여 낮게 설정된다.The autocycle follows a static process with a constant volume when the combustion takes place near the top dead center. A mixture of the fuel and the combustion air flows into the cylinder before the rising stroke and is compressed together. The mixture introduced into the cylinder is adiabatically compressed and the temperature is raised. Premixing may occur if the mixer reaches too high a temperature. Therefore, the compression ratio of the autocycle is set lower than the diesel cycle.
오토 사이클의 압축비가 비교적 낮게 설정되므로, 상사점에서 점화원에 의해 연료가 폭발할 때 높은 압력에 이르게 할 필요가 있으며, 연료를 최대한 짧은 시간 내에 폭발시키는 것이 기관의 효율을 높이는 데 도움이 된다.Since the compression ratio of the autocycle is set relatively low, it is necessary to reach a high pressure when the fuel explodes by the ignition source at the top dead center. Explosion of the fuel within a short time as possible helps to improve the efficiency of the engine.
오토 사이클을 따르는 엔진은, 연료와 연소공기의 혼합기를 상승 행정 이전에 실린더 내로 유입시키므로, 점화원에 의해 점화가 되기 전에 조기 착화가 일어날 수 있고, 노킹 현상이 일어날 수 있다.The engine following the autocycle injects the mixture of the fuel and the combustion air into the cylinder before the rising stroke so that premature ignition may occur before ignition by the ignition source and knocking may occur.
노킹 현상이 일어나면 기관의 효율이 낮아지고 엔진에 손상이 가해질 수도 있으므로, 오토 사이클을 따르는 엔진은 노킹 현상을 방지하도록 운전하는 것이 중요하다.If the knocking phenomenon occurs, the efficiency of the engine may be lowered and damage to the engine may be caused. Therefore, it is important that the engine following the autocycle is operated to prevent the knocking phenomenon.
오토 사이클을 따르는 엔진에 사용되는 연료가 조기 착화되지 않는 성능, 즉 안티노킹(Anti-Knocking)은, 액체 연료의 경우에는 옥탄가(Octane Number)에 의해, 가스 연료의 경우에는 메탄가(Methane Number)에 의해 규정되며, DF 엔진의 경우에는 메탄가 80 이상을 요구한다.The anti-knocking performance in which the fuel used in the engine following the auto-cycle is not prematurely ignited is determined by the octane number in the case of the liquid fuel and by the methane number in the case of the gaseous fuel , And in the case of DF engines methane is required to be 80 or more.
오토 사이클을 따르는 DF 엔진의 경우, 디젤 사이클을 따르는 ME-GI 엔진에 비해 효율은 더 낮으나, 연료의 연소 온도가 높지 않아 고열로 인해 발생하는 질소산화물(NOx)의 양이 적기 때문에, 현재 발효 중인 질소산화물 규제인 IMO Tier Ⅲ을 만족시킨다는 장점이 있다.In the case of the DF engine following the autocycle, the efficiency is lower than that of the ME-GI engine following the diesel cycle. However, since the combustion temperature of the fuel is not high and the amount of nitrogen oxide (NO x ) And IMO Tier III, which is the regulation of nitrogen oxides in the environment.
이와 같이, 저장탱크에 저장된 LNG를 엔진에서 요구하는 사양에 맞추어 공급하기 위해서는 LNG 및 각 엔진의 특성을 고려한 각종 장비들과 연료 공급 시스템이 구성되어야 할 필요가 있다. Thus, in order to supply the LNG stored in the storage tank according to the specifications required by the engine, it is necessary to configure various equipments and a fuel supply system considering characteristics of the LNG and each engine.
도 1은 종래의 LNG 운반선의 연료 공급 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a fuel supply system of a conventional LNG carrier. FIG.
도 1을 참조하면, 종래의 연료 공급 시스템은, 저장탱크(T)로부터 배출되는 증발가스를 엔진(E1, E2)으로 공급하는 증발가스 공급 시스템과 엔진(E1, E2)의 연료로 사용하고 남은 잉여 증발가스를 재액화시키는 재액화 시스템 및 저장탱크(T) 내부의 액화천연가스를 엔진(E1, E2)으로 공급하는 액화천연가스 공급 시스템을 포함할 수 있다. 1, the conventional fuel supply system uses the evaporation gas supply system for supplying the evaporation gas discharged from the storage tank T to the engines E1 and E2 and the fuel for the engines E1 and E2, A re-liquefaction system for re-liquefying excess surplus gas, and a liquefied natural gas supply system for supplying liquefied natural gas inside the storage tank T to the engines E1 and E2.
증발가스 공급 시스템은 다단압축기(200)를 포함하고, 액화천연가스 공급 시스템은, 제1 펌프(610), 제2 펌프(620), 기화기(700), 제1 가열기(810), 및 제2 감압장치(420)를 포함하며, 재액화 시스템은, 제1 열교환기(110), 제1 감압장치(410), 및 기액분리기(500)를 포함한다.The evaporative gas supply system includes a
다단압축기(200)는, 저장탱크(T)로부터 배출되는 증발가스를 다단계로 압축시키며, 다수개의 압축부(210, 220, 230, 240, 250) 및 압축부 후단에 압축부와 교대로 설치되는 다수개의 냉각기(310, 320, 330, 340, 350)를 포함하는데, 일반적으로 5개의 압축부 및 5개의 냉각부에 의해 5단으로 증발가스를 압축시키는 다단압축기가 사용된다.The
또한, 다단압축기(200)는 하나 또는 다수개의 분기라인을 포함할 수 있으며, 분기라인은 압축부를 통과하여 압축된 증발가스를 다시 압축부로 재공급함으로써 다단압축기(200)를 통과하는 증발가스의 압력과 유량을 조절하도록 한다. 예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같이, 분기라인은 제1 압축부(210) 후단에서 증발가스를 분기시켜 제1 압축부(210) 전단으로 공급하도록 하는 제1 분기라인(L1) 및 제5 압축부(250) 후단에서 증발가스를 분기시켜 제4 압축부(240) 전단으로 공급하도록 하는 제2 분기라인(L2)을 포함할 수 있다. In addition, the
다단압축기(200)의 모든 단계를 거쳐 압축된 증발가스는 제1 엔진(E1)으로 보내지고, 다단압축기(200)의 일부 단계만을 거쳐 압축된 증발가스는 중간에 분기되어(L3 라인) 제2 엔진(E2)으로 보내진다. 제1 엔진(E1)은 ME-GI엔진일 수 있고, 제2 엔진(E2)은 발전용 DF엔진일 수 있다.The evaporated gas compressed through all the steps of the
제1 펌프(610)는, 저장탱크(T) 내부에 설치되어, 저장탱크(T)에 저장된 액화천연가스를 배출시키며, 제2 펌프(620)는, 제1 펌프(610)에 의해 저장탱크(T)로부터 배출된 액화천연가스를 제1 엔진(E1)의 요구 압력까지 압축시킨다.The
기화기(700)는, 제2 펌프(620)에 의해 압축된 액화천연가스를 강제 기화시킨다. 기화기(700)에 의해 강제 기화된 천연가스는, 일부는 제1 엔진(E1)으로 공급되고, 나머지는 제1 가열기(810)로 공급된다.The vaporizer (700) forcibly vaporizes the liquefied natural gas compressed by the second pump (620). Some of the natural gas forced to be vaporized by the
제1 가열기(810)는, 기화기(700)에 의해 기화된 천연가스를 제2 엔진(E2)이 요구하는 온도로 가열하며, 제2 감압장치(420)는, 제1 가열기(810)에 의해 가열된 천연가스를 제2 엔진(E2)이 요구하는 압력으로 감압시킨다.The
도 1에는 기화기(700) 후단에 제1 가열기(810)가 설치되고, 제1 가열기(810) 후단에 제2 감압장치(420)가 설치된 것이 도시되어 있지만, 제1 가열기(810)와 제2 감압장치(420)와 설치 순서는 바뀔 수 있고, 기화기(700) 후단에 제2 감압장치(420)가 설치되고, 제2 감압장치(420) 후단에 제1 가열기(810)가 설치될 수도 있다.1 shows a
제1 열교환기(110)는, 다단압축기(200)의 모든 단계를 거쳐 압축된 후 일부 분기된 증발가스(L5 라인)를, 저장탱크(T)로부터 배출되는 증발가스를 냉매로 열교환시켜 냉각시킨다. 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스 중, 제1 엔진(E1)이나 제2 엔진(E2)으로 공급되지 않고 남은 잉여 증발가스가, 제1 열교환기(110)로 공급되어 재액화 과정을 거치는 것이다.The
제1 감압장치(410)는, 다단압축기(200)에 의해 압축된 후 제1 열교환기(110)에 의해 냉각된 유체(L5 라인)를 팽창시킨다. 다단압축기(200)에 의한 압축 과정과, 제1 열교환기(110)에 의한 냉각 과정과, 제1 감압장치(410)에 의한 팽창 과정을 거친 증발가스는 일부 또는 전부가 재액화된다.The first
기액분리기(500)는, 다단압축기(200), 제1 열교환기(110), 및 제1 감압장치(410)를 통과하며 재액화된 액화천연가스와, 기체 상태로 남아있는 증발가스를 분리한다. 기액분리기(500)에 의해 분리된 액화천연가스는 저장탱크(T)로 복귀되고, 기액분리기(500)에 의해 분리된 기체 상태의 증발가스는, 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스와 합류되어 제1 열교환기(110)에서 냉매로 사용된다.The gas-
제2 엔진(E2)이 DF 엔진 등 오토 사이클을 따르는 엔진인 경우, 노킹이 발생하지 않도록 하기 위해 제2 엔진(E2)으로 공급되는 천연가스의 메탄가를 맞춰야 하는데, 액화천연가스 공급 시스템에 의해 강제 기화되는 천연가스의 경우, 증발가스 공급 시스템의 의해 공급되는 자연 기화된 증발가스보다 메탄가가 낮다.When the second engine E2 is an engine following an auto-cycle such as a DF engine, the methane price of the natural gas supplied to the second engine E2 must be matched to prevent knocking. In the case of natural gas to be vaporized, the methane charge is lower than the natural vaporized vapor supplied by the vapor gas supply system.
액화천연가스 공급 시스템에 의하면, 저장탱크(T) 하부에 설치된 제1 펌프(610)에 의해 저장탱크(T) 하부의 액화천연가스를 배출시켜 강제 기화시키므로, 비교적 비중이 큰 성분의 비율이 높기 때문이다.According to the liquefied natural gas supply system, since the liquefied natural gas below the storage tank T is discharged by the
따라서, 특히 액화천연가스 공급 시스템의 기화기 등 재기화 설비에 의해 강제 기화되는 천연가스의 메탄가를 조절할 필요가 있으며, 본 발명은, 엔진의 연료로 공급되는 천연가스의 메탄가 등 오토 사이클 엔진이 요구하는 연료 가스의 사양을 만족할 수 있는 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.Therefore, in particular, it is necessary to control the methane price of natural gas which is forcedly vaporized by a regeneration facility such as a vaporizer of a liquefied natural gas supply system. The present invention is applicable to a gasoline engine The present invention provides a fuel supply system and method for a liquefied natural gas fuel vessel capable of satisfying specifications of fuel gas.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 액화천연가스를 연료로 하며 오토 사이클(Otto Cycle)에 따라 작동하는 오토 사이클 엔진; 저장탱크로부터 액화천연가스를 배출시키는 연료 공급펌프; 상기 배출된 액화천연가스를 압축하는 고압펌프; 상기 고압펌프에 의해 압축된 액화천연가스를 기화시키는 기화기; 상기 기화기에서 기화된 천연가스를 단열팽창시키는 팽창밸브; 및 상기 팽창밸브에 의해 형성된 기액혼합물을 기액분리하는 기액분리기;를 포함하여, 상기 기액분리기에서 분리된 액체는 상기 저장탱크로 회수하고, 상기 기액분리기에서 분리된 기체는 상기 오토 사이클 엔진의 연료로 공급하여, 상기 오토 사이클 엔진으로 공급되는 천연가스 연료의 메탄가를 조절하는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템이 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided an automatic cycle engine comprising liquefied natural gas as fuel and operating in accordance with an Otto Cycle; A fuel supply pump for discharging liquefied natural gas from the storage tank; A high pressure pump for compressing the discharged liquefied natural gas; A vaporizer for vaporizing the liquefied natural gas compressed by the high-pressure pump; An expansion valve for swelling the natural gas vaporized in the vaporizer; And a gas-liquid separator for gas-liquid separating the gas-liquid mixture formed by the expansion valve, wherein the liquid separated from the gas-liquid separator is recovered to the storage tank, and the gas separated from the gas- A fuel supply system for a liquefied natural gas fuel vessel that regulates the methane price of natural gas fuel supplied to the autocycle engine is provided.
바람직하게는, 상기 고압펌프에 의해 압축되고 기화기로 공급되는 액화천연가스와 상기 기액분리기에서 분리되어 저장탱크로 회수되는 액체를 열교환시키는 액화천연가스 쿨러;를 더 포함하고, 상기 액화천연가스 쿨러에서 상기 기화기로 공급되는 압축 액화천연가스는 가열시키고 상기 저장탱크로 회수되는 액체는 냉각시킬 수 있다. Preferably, the system further comprises a liquefied natural gas cooler for heat-exchanging the liquefied natural gas compressed by the high-pressure pump and supplied to the vaporizer and the liquid separated from the gas-liquid separator and recovered into the storage tank, The compressed liquefied natural gas fed to the vaporizer can be heated and the liquid recovered in the storage tank cooled.
바람직하게는, 상기 기액분리기에서 분리되어 상기 오토 사이클 엔진의 연료로 공급되는 천연가스 연료를 가열하는 연료가스 히터;를 더 포함하여, 상기 팽창밸브 및 상기 연료가스 히터를 통과한 천연가스 연료는 상기 오토 사이클 엔진에서 필요로 하는 온도를 가질 수 있다. Preferably, the natural gas fuel heater further includes a fuel gas heater for heating the natural gas fuel separated from the gas-liquid separator and supplied to the fuel of the auto-cycle engine, wherein the natural gas fuel, which has passed through the expansion valve and the fuel gas heater, It can have the temperature required by the auto-cycle engine.
바람직하게는, 상기 오토 사이클 엔진은, 상기 선박의 추진용 엔진으로써 2-스트로크 엔진(2-Stroke Engine)인 X-DF 엔진; 및 상기 선박의 보조전력 생산용 엔진으로써 4-스트로크 엔진(4-Stroke Engine)인 DFDG(Dual Fuel Diesel Generator Engine);을 포함하고, 상기 연료가스 히터를 통과한 천연가스 연료는 상기 X-DF 엔진에서 필요로 하는 압력을 가질 수 있다.Preferably, the autocycle engine includes an X-DF engine as a two-stroke engine as a propulsion engine of the ship; And a DFDG (Dual Fuel Diesel Generator Engine) which is a 4-stroke engine as an auxiliary power production engine for the ship, and the natural gas fuel passed through the fuel gas heater is supplied to the X- Lt; RTI ID = 0.0 > pressure. ≪ / RTI >
바람직하게는, 상기 DFDG로 공급할 천연가스 연료를 감압시키는 감압 밸브;를 더 포함하여, 상기 연료가스 히터 및 감압 밸브를 통과한 천연가스 연료는 상기 DFDG에서 필요로 하는 압력을 가질 수 있다.Preferably, the system further includes a pressure reducing valve for reducing the pressure of the natural gas fuel to be supplied to the DFDG, wherein the natural gas fuel passing through the fuel gas heater and the pressure reducing valve may have a pressure required by the DFDG.
바람직하게는, 상기 고압펌프 및 기화기를 통하여 상기 저장탱크로부터 액화천연가스가 상기 엔진으로 공급되도록 경로를 제공하는 액화천연가스 연료라인; 및 상기 저장탱크에서 발생하는 증발가스가 상기 엔진의 연료로써 공급되도록 경로를 제공하는 증발가스 연료라인;를 포함하고, 상기 증발가스 연료라인에는, 상기 증발가스를 압축시키는 컴프레서; 및 상기 컴프레서에서 압축에 의해 가열된 증발가스를 냉각시키는 중간냉각기;를 포함할 수 있다.Preferably, the liquefied natural gas fuel line provides a path through which the liquefied natural gas is supplied to the engine from the storage tank through the high pressure pump and the vaporizer; And an evaporative gas fuel line for providing a path through which evaporative gas generated in the storage tank is supplied as fuel for the engine, wherein the evaporative gas fuel line includes: a compressor for compressing the evaporative gas; And an intermediate cooler for cooling the evaporated gas heated by compression in the compressor.
바람직하게는, 상기 압축 및 냉각된 증발가스를 상기 기화기로 공급되는 압축 액화천연가스와 열교환시키는 증발가스 쿨러;를 더 포함하고, 상기 증발가스 쿨러에서는 상기 기화기로 공급되는 압축 액화천연가스가 가열되고, 상기 증발가스는 냉각될 수 있다. Preferably, the evaporative gas cooler further comprises a vaporized gas cooler for exchanging the compressed and cooled evaporated gas with the compressed liquefied natural gas supplied to the vaporizer, wherein the compressed liquefied natural gas supplied to the vaporizer is heated , The evaporation gas can be cooled.
바람직하게는, 상기 증발가스 쿨러에서 냉각된 압축 증발가스를 상기 기액분리기로 공급되는 기액혼합물과 동일한 압력으로 팽창시키는 증발가스 팽창밸브;를 더 포함할 수 있다.Preferably, the evaporation gas expansion valve may expand the compressed evaporation gas cooled in the evaporation gas cooler to the same pressure as the vapor-liquid mixture supplied to the gas-liquid separator.
바람직하게는, 상기 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 처리하는 GCU(Gas Combustion Unit);을 더 포함할 수 있다. The apparatus may further include a GCU (Gas Combustion Unit) for processing the evaporative gas generated in the storage tank.
바람직하게는, 상기 오토 사이클 엔진의 부하 변동에 따라 상기 고압펌프, 기화기, 팽창밸브 및 기액분리기로 공급되는 또는 배출되는 유체의 온도, 압력 및 유량을 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다. The control unit may control the temperature, the pressure and the flow rate of the fluid supplied to or discharged from the high-pressure pump, the vaporizer, the expansion valve, and the gas-liquid separator according to the load variation of the autocycle engine.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 1) 연료 공급펌프를 이용하여 저장탱크에 저장된 액화천연가스를 외부로 배출시키고 고압펌프를 이용하여 압축시키는 단계; 2) 상기 압축 액화천연가스를 기화기를 이용하여 기화시키는 단계; 3) 상기 기화된 천연가스를 팽창시키는 단계; 4) 상기 팽창에 의해 형성된 기액혼합물을 기액분리하는 단계; 및 5) 상기 기액분리된 액체는 상기 저장탱크로 재공급하고, 상기 기액분리된 기체를, 액화천연가스를 연료로 하고 오토 사이클에 따라 작동하는 오토 사이클 엔진으로 공급하는 단계;를 포함하여, 상기 저장탱크에 저장된 액화천연가스를 상기 오토 사이클 엔진에서 요구하는 온도, 압력 및 메탄가를 갖는 연료로써 공급할 수 있는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling an internal combustion engine, comprising the steps of: 1) discharging liquefied natural gas stored in a storage tank to the outside using a fuel supply pump and compressing the liquefied natural gas using a high-pressure pump; 2) vaporizing the compressed liquefied natural gas using a vaporizer; 3) expanding the vaporized natural gas; 4) gas-liquid separation of the gas-liquid mixture formed by the expansion; And 5) supplying the gas-liquid separated liquid to the storage tank and supplying the gas-liquid separated gas to an autocycle engine that operates in accordance with an autocycle using liquefied natural gas as fuel, There is provided a fuel supplying method of a liquefied natural gas fuel vessel capable of supplying liquefied natural gas stored in a storage tank as fuel having a temperature, pressure and methane value required by the above-mentioned autocycle engine.
바람직하게는, (1-1) 상기 2)단계에서 상기 압축 액화천연가스를 기화시키기 전에, 상기 5)단계에서 저장탱크로 재공급되는 액체와 상기 압축 액화천연가스를 열교환시키는 단계;를 더 포함하여, 상기 압축 액화천연가스는 상기 저장탱크로 재공급되는 액체에 의해 가열시킨 후 기화시키고, 상기 저장탱크로 재공급되는 액체는 상기 압축 액화천연가스에 의해 냉각시킨 후 저장탱크로 공급할 수 있다. Preferably, (1-1) further comprises heat-exchanging the compressed liquefied natural gas with the liquid re-supplied to the storage tank in the step (5) before vaporizing the compressed liquefied natural gas in the step (2) The compressed liquefied natural gas may be heated by the liquid supplied to the storage tank and then vaporized, and the liquid re-supplied to the storage tank may be cooled by the compressed liquefied natural gas and then supplied to the storage tank.
바람직하게는, 5-1) 상기 5)단계에서 기액분리되어 엔진으로 공급하는 기체 연료를 가열시키는 단계; 및 상기 오토 사이클 엔진의 부하 변동에 따라 상기 각 단계 중 어느 하나 이상의 단계에서 유체의 압력, 온도 및 유량을 제어하는 제어 단계;를 더 포함하여, 상기 5-1)단계를 통과한 유체는 상기 오토 사이클 엔진에서 요구하는 압력, 온도 및 메탄가를 가질 수 있다. Preferably, 5-1) heating the gaseous fuel supplied to the engine by gas-liquid separation in the step 5); And a control step of controlling the pressure, temperature and flow rate of the fluid in any one of the above steps according to a load variation of the auto-cycle engine, wherein the fluid passing through the step 5-1) And may have the pressure, temperature and methane required by the cycle engine.
바람직하게는, 5-2) 상기 가열된 기체 연료를 감압시키는 단계;를 더 포함하여, 상기 5-2)단계를 통과한 유체는 상기 오토 사이클 엔진에서 요구하는 압력, 온도 및 메탄가를 가질 수 있다. Preferably, the method further comprises: 5-2) depressurizing the heated gaseous fuel, wherein the fluid having passed through the step 5-2) may have a pressure, a temperature and a methane value required by the autocycle engine .
바람직하게는, 상기 저장탱크에서 생성된 증발가스를 배출시켜 컴프레서에서 압축시키는 단계; 및 상기 압축 증발가스를 상기 오토 사이클 엔진의 연료로 공급하는 단계;를 더 포함하고, 상기 압축 증발가스는 상기 오토 사이클 엔진에서 필요로 하는 압력 및 온도를 가질 수 있다. Preferably, the evaporation gas generated in the storage tank is discharged and compressed in a compressor. And supplying the compressed vaporized gas to the fuel of the autocycle engine, wherein the compressed vaporized gas may have a pressure and a temperature required by the autocycle engine.
바람직하게는, 상기 압축 증발가스를 팽창시키는 단계;를 더 포함하여, 상기 팽창된 증발가스를 상기 4)단계로 합류시켜 상기 오토 사이클 엔진의 연료로 공급할 수 있다. Preferably, the step of expanding the compressed evaporative gas may further include feeding the expanded evaporative gas into the fuel of the autocycle engine by joining the expanded evaporative gas to the step 4).
바람직하게는, 상기 압축 증발가스와 상기 2)단계에서 기화기로 공급되는 압축 액화천연가스를 열교환시켜 압축 증발가스를 냉각시키는 단계;를 더 포함하여, 상기 압축 및 냉각된 증발가스를 상기 오토 사이클 엔진의 연료로 공급할 수 있다.Preferably, the step of cooling the compressed evaporative gas by heat-exchanging the compressed evaporative gas with the compressed liquefied natural gas supplied to the evaporator in the step 2) As fuel.
본 발명에 따르면, 오토 사이클 엔진이 요구하는 연료 가스 사양을 만족하는 연료를 공급할 수 있으며 특히, 종래에 BOG 컴프레서를 사용하던 방식에 비해 고압펌프 및 재기화 설비를 사용함으로써 운전비용을 줄일 수 있고, 고압펌프와 재기화 설비는 BOG 컴프레서를 적용하는 것보다 장비의 설치 면적 및 설치되는 장비의 가격을 낮출 수 있다. According to the present invention, it is possible to supply the fuel that satisfies the fuel gas specification required by the auto-cycle engine. In particular, the operation cost can be reduced by using the high-pressure pump and the regeneration facility in comparison with the conventional method using the BOG compressor, The high-pressure pump and regenerator can reduce the installation area of the equipment and the cost of the installed equipment, rather than applying the BOG compressor.
또한, 종래에는 고압펌프와 재기화 설비를 사용하더라도 오토 사이클 엔진의 경우에는 메탄가를 요구 수준 이상으로 맞출 수 없었으나, 엔진에서 요구하는 메탄가를 확보할 수 있다. Conventionally, even if a high-pressure pump and a regeneration unit are used, the methane price can not be set to the required level or higher in the case of an autocycle engine, but the methane price required by the engine can be secured.
또한, 일부의 가스를 재액화하여 저장탱크에 재공급하므로 자연기화되는 BOG의 양을 최소화할 수 있다. In addition, since a part of the gas is re-liquefied and re-supplied to the storage tank, the amount of natural gas BOG can be minimized.
또한, 선박의 운항 중에는 엔진의 부하가 항상 변하는데 본 발명에 따르면, 이러한 변화에 맞게 연료 가스의 요구 유량을 온도, 압력을 유지하면서 공급할 수 있고, 특히, 고압펌프의 유량 제어 및 장비별 온도, 압력제어를 통하여 엔진 부하에 대해 유연한 대응으로 엔진 연료 요구 온도 및 압력을 일정하게 유지할 수 있다.Further, according to the present invention, it is possible to supply the required flow rate of the fuel gas while maintaining the temperature and the pressure in accordance with the change, and in particular, to control the flow rate of the high- The pressure control allows the engine fuel demand temperature and pressure to remain constant with a flexible response to the engine load.
도 1은 종래의 LNG 운반선의 연료 공급 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a fuel supply system of a conventional LNG carrier. FIG.
2 is a schematic view showing a fuel supply system of a liquefied natural gas fuel vessel according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the objects attained by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings, which illustrate preferred embodiments of the present invention, and to the contents of the accompanying drawings.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements throughout. The same elements are denoted by the same reference numerals even though they are shown in different drawings.
하기 실시예에서는 액화천연가스의 경우를 예로 들어 설명하지만, 본 발명은 다양한 액화가스에 적용될 수 있으며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있고, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.In the following examples, liquefied natural gas is taken as an example, but the present invention can be applied to various liquefied gases, and the following embodiments can be modified in various other forms, and the scope of the present invention is limited to the following embodiments It is not.
하기 실시예에서 각 유로를 흐르는 유체는, 시스템의 운용 조건에 따라, 기체상태, 기액혼합상태, 액체상태, 또는 초임계 유체 상태일 수 있다.In the following embodiments, the fluid flowing through each channel may be in a gas state, a gas-liquid mixed state, a liquid state, or a supercritical fluid state, depending on the operating conditions of the system.
또한, 하기 실시예에서 선박은 액화천연가스를 화물로써 운반하는 액화천연가스 운반선(LNG Carrier)일 수 있고, 또는 액화천연가스를 저장하는 저장탱크를 갖춘 일반 상선일 수도 있으며, 따라서 본 실시예는 액화천연가스를 연료로써 공급받는 엔진이 마련되고 엔진에 의해 추진력을 갖거나 엔진을 구동하여 전력을 생산하여 사용할 수 있는 모든 선박에 적용할 수 있다. In the following embodiments, the vessel may be a liquefied natural gas carrier (LNG carrier) for transporting liquefied natural gas as a cargo, or may be a general merchant ship having a storage tank for storing liquefied natural gas, It can be applied to all ships that have liquefied natural gas as fuel and have propulsive power by engine or can produce electric power by driving engine.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다. 이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템 및 방법을 설명하기로 한다.2 is a schematic view showing a fuel supply system of a liquefied natural gas fuel vessel according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a fuel supply system and method of a liquefied natural gas fuel vessel according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템은 도 2에 도시한 바와 같이, 액화천연가스를 저장하는 저장탱크(10) 내부에 저장된 액화천연가스를 엔진(ME, GE)으로 공급하는 액화천연가스 연료라인(LL)을 포함한다. As shown in FIG. 2, a fuel supply system for a liquefied natural gas fuel vessel according to an embodiment of the present invention includes liquefied natural gas stored in a
본 실시예의 액화천연가스를 저장하는 저장탱크(10)는, 상압에서 극저온의 액화천연가스를 저장하도록 설계·제작되는 멤브레인(Membrane) 탱크 또는 상대적으로 고압에서 극저온의 액화천연가스를 저장하도록 설계·제작되는 Type C 탱크일 수 있으며, 설치 위치, 용량 등에 따라 선택할 수 있다. 단, 본 실시예의 저장탱크(10)는, 멤브레인 탱크인 것이 바람직하다.The
액화천연가스 연료라인(LL)을 따라 액화천연가스 연료를 공급받는 엔진은, 오토 사이클을 적용하는 오토 사이클 엔진(ME, GE)일 수 있다. An engine supplied with liquefied natural gas fuel along the liquefied natural gas fuel line LL may be an auto-cycle engine (ME, GE) that applies an auto-cycle.
본 실시예에서, 오토 사이클 엔진은, 2-스트로크 DFME(2-Stroke Dual Fuel Main Engine)으로써 선박의 주 추진용 엔진인 X-DF 엔진(ME) 및 4-스트로크 DFDG(4-Stroke Dual Fuel Diesel Generator Engine)으로써 선박의 보조 전력 생산용 엔진(GE)을 포함할 수 있고, X-DF 엔진(ME)과 전력 생산용 엔진(GE)은 연료로써 공급받는 천연가스의 사양이 서로 상이하다. In the present embodiment, the auto-cycle engine is a two-stroke DFME (2-stroke Duel Fuel Main Engine), an X-DF engine (ME) and a 4-stroke DFDG (4-Stroke Dual Fuel Diesel Generator Engine (GE) can be used for ship auxiliary electric power generation (GE). X-DF engine (ME) and electric power generation engine (GE) have different specifications of natural gas supplied as fuel.
예를 들어, 본 실시예에서 X-DF 엔진(ME)은 약 18barg 내외, 약 0~60℃ 및 약 80 이상의 메탄가(Methane Number)를 갖는 천연가스 연료를 필요로 하고, 전력 생산용 엔진(GE)은 약 5barg 내외, 약 0~60℃ 및 약 80 이상의 메탄가를 갖는 천연가스 연료를 필요로 한다.For example, in the present embodiment, the X-DF engine (ME) requires natural gas fuel having a temperature of about 18 barg, a temperature of about 0-60 ° C and a methane number of about 80 or greater, ) Requires natural gas fuels having a methane content of about 5 barg, about 0-60 < 0 > C and about 80 or more.
따라서, 이와 같은 엔진(ME, GE)의 연료 가스 요구 조건을 만족하면서 엔진(ME, GE)으로 액화천연가스 연료를 공급하기 위해서는, 본 실시예에서는 극저온으로 상압에서 액체 상태로 저장되어 있는 액화천연가스를 가열 및 기화시키고, 압축하고, 메탄가를 조절해야만 한다. Therefore, in order to supply the liquefied natural gas fuel to the engines ME and GE while satisfying the fuel gas requirements of the engines ME and GE, the liquefied natural gas stored in the liquid state at the cryogenic temperature The gas must be heated and vaporized, compressed, and the methane content adjusted.
본 실시예의 액화천연가스 연료라인(LL) 상에는, 저장탱크(10)에 저장된 액화천연가스를 오토 사이클 엔진(ME, GE)이 필요로 하는 연료의 압력, 온도, 메탄가 등의 조건을 만족하는 연료 가스를 공급하기 위하여, 저장탱크(10)로부터 액화천연가스를 배출시키는 연료 공급펌프(11), 연료 공급펌프(11)에 의해 배출된 액화천연가스를 압축하는 고압펌프(20), 고압펌프(20)에 의해 압축된 액화천연가스를 기화시키는 기화기(30), 기화기(30)에서 기화된 천연가스를 단열팽창시키는 팽창밸브(40) 및 팽창밸브(40)에서 팽창에 의해 형성된 기액혼합물을 기액분리하는 기액분리기(50)가 마련된다. On the liquefied natural gas fuel line LL of the present embodiment, the liquefied natural gas stored in the
본 실시예의 연료 공급펌프(11)는 저장탱크(10) 내부에 마련되는 것일 수 있고, 바람직하게는, 저장탱크(10) 내부에 하부, 저장탱크(10)의 바닥면 가까이에 설치될 수 있으며, 즉, 연료 공급펌프(11)는 저장탱크(10)의 가장 하부에 저장되어 있는 액화천연가스를 펌핑하여 고압펌프(20)로 공급한다.The
또한, 연료 공급펌프(11)는 저장탱크(10)에 저장된 액화천연가스를 저장탱크(10) 내부에서 고압펌프(20)까지 이송하며, 저장탱크(10)의 크기, 연료 공급펌프(11)와 고압펌프(20)를 연결하는 배관의 압력 강하, 엔진(ME, GE)으로 공급해야 하는 연료 가스의 양 등에 따라 토출압력과 유량이 결정될 수 있다.The
본 실시예의 고압펌프(20)는 연료 공급펌프(11)로부터 토출된 극저온의 액화천연가스를 고압으로 압축할 수 있다. 고압펌프(20)에 의해 액화천연가스는 고압으로 압축되면서 압축에 의해 온도가 상승하게 되며, 바람직하게는, 온도가 상승하더라도 액화천연가스는 액체 상태를 유지한다. The
예를 들어, 고압펌프(20)는 저장탱크(10)로부터 배출된 약 1.2bar, -163℃의 액화천연가스를 약 300bar의 압력으로 압축시키며, 고압펌프(20)에 의해 압축된 액화천연가스는 약 300bar, -154℃의 액체 상태일 수 있다. For example, the high-
또한, 본 실시예의 고압펌프(20)는, 피스톤(Piston) 타입일 수 있으며, 회전수를 조절하는 방식으로 유량을 조절할 수 있다.In addition, the high-
본 실시예의 기화기(30)는 고압펌프(20)에서 고압으로 압축된 액화천연가스를 열원을 이용하여 가열시키는 일종의 열교환기로써, 기화기(30)에서 압축 액화천연가스는 열에너지를 얻어 적어도 일부 또는 전량이 가스 상태로 기화될 수 있다.The
예를 들어, 기화기(30)는 압축 액화천연가스를 약 -50℃의 온도로 가열시키며, 기화기(30)에서 기화된 천연가스는 약 300bar, -50℃의 상태일 수 있다.For example, the
기화기(30)에서 압축 액화천연가스를 가열하는 열원으로는, 스팀(Steam) 또는 글리콜 워터(Glycol Water)일 수 있고, 글리콜 워터는 해수 또는 선박 내 연소장치의 폐열(Waste Heat)을 회수하여 가열시킨 것일 수 있으나, 기화기(30)의 열원을 이에 한정하는 것은 아니다.The heat source for heating the compressed and liquefied natural gas in the
본 실시예의 팽창밸브(40)는 기화기(30)를 통과한 고압의 천연가스를 단열팽창시키는 줄-톰슨 밸브(Joule-Thomson Valve)일 수 있고, 팽창밸브(40)를 통과하면서 고압의 천연가스는 팽창에 의해 냉각될 수 있으며, 유체의 온도 감소는 팽창밸브(40)를 통과하기 전과 통과한 후의 차이가 클 수록 더 크게 감소한다.The
본 실시예에서 팽창밸브(40)는 고압의 천연가스를 약 17bar까지 단열팽창시킬 수 있는 것일 수 있다. In this embodiment, the
예를 들어, 액화천연가스를 연료 가스로써 오토 사이클 엔진, 특히 X-DF 엔진(ME)으로 공급하고자 할 때에는, 기화기(30)를 통과한 고압의 천연가스를 약 17bar로 팽창시킬 수 있고, 팽창밸브(40)를 통과한 천연가스는 약 17bar, -102.5℃의 상태일 수 있으며, 팽창에 의해 냉각되면서 기액혼합물을 형성한다. For example, when the liquefied natural gas is to be supplied to the autocycle engine, particularly the X-DF engine (ME) as fuel gas, the high pressure natural gas passing through the
또한, 액화천연가스를 연료 가스로써 오토 사이클 엔진, 특히 전력 생산용 엔진(GE)으로 공급하고자 할 때에는, 기화기(30)를 통과한 고압의 천연가스를 약 7bar까지 팽창시킬 수 있고, 팽창밸브(40)를 통과한 천연가스는 약 7bar, -122.5℃의 기액혼합물 상태일 수 있다.Further, when the liquefied natural gas is to be supplied to the autocycle engine, in particular, the electric power generating engine (GE) as the fuel gas, the high pressure natural gas passing through the
본 실시예의 기액분리기(50)는 팽창밸브(40)에서 형성된 기액혼합물을 기액분리하며, 분리된 액체는 기액분리기(50)의 하부로부터 저장탱크(10) 내부로 연결된 액화천연가스 회수라인(RL)을 통해 저장탱크(10)로 회수되고, 분리된 기체는 기액분리기(50)의 상부로 연결되는 액화천연가스 연료라인(LL)을 따라 오토 사이클 엔진(ME, GE)으로 연료로써 공급된다.The gas-
본 실시예에서 기액분리기(50)는 엔진(ME, GE)으로 공급되는 연료 가스의 메탄가를 조절하는 수단이다. In this embodiment, the gas-
메탄가(Methane Number)란 노킹(Knocking) 현상에 대한 저항성을 수치로 나타낸 것으로, 노킹 현상이란, 연료와 연소공기가 혼합된 혼합기가 엔진의 실린더 내에서 피스톤의 상승 행정 시 압축되면서 비정상적으로 이른 시점에 자연발화 온도에 도달하여 폭발하는 현상을 말하며, 강한 소음과 충격을 동반하여 엔진의 수명을 단축하고 엔진 출력의 저하를 가져온다. 따라서, 엔진으로 공급되는 연료는, 엔진에서 요구하는 메탄가를 가지도록 조절하여 공급해주어야 한다. The methane number is a numerical value showing the resistance to knocking phenomenon. The knocking phenomenon is a phenomenon in which a mixture in which fuel and combustion air are mixed is compressed at an upward stroke of the piston in an engine cylinder, Explosion is caused by reaching the spontaneous ignition temperature. It is accompanied by strong noise and impact, shortening the life of the engine and lowering the engine output. Therefore, the fuel supplied to the engine must be regulated so as to have the methane required by the engine.
메탄가는 연료의 탄소수가 작을수록, 수소/탄소의 비가 클수록 증가하며, 메탄가가 크다는 것은 노킹 현상에 대한 저항성이 커진다고 할 수 있다. The smaller the number of carbon atoms in the fuel, the greater the ratio of hydrogen / carbon, the greater the methane concentration. The greater the methane content, the greater the resistance to knocking.
본 실시예에서, 기액분리기(50)에서 분리되어 엔진(ME, GE)으로 연료로써 공급되는 기체 성분은 주로 메탄(CH4)으로 소량의 중탄화수소 성분을 포함할 수 있으며, 기액분리기(50)에서 분리되어 저장탱크(10)로 회수되는 액체 성분은 주로 에탄, 프로판, 부탄 등 중탄화수소 성분이다. In this embodiment, the gas component separated from the gas-
따라서, 본 실시예의 기액분리기(50)는 연료로 공급되는 성분이 주로 탄소수가 작은 메탄이 되도록 하기 때문에 메탄가가 높은 연료 가스를 엔진(ME, GE)으로 공급할 수 있다.Therefore, the gas-
본 실시예에서는, 기액분리기(50)로 공급되는 기액혼합물, 기액분리기(50)에서 분리되어 액화천연가스 연료라인(LL)으로 배출되는 기체 성분 및 기액분리기(50)에서 분리되어 액화천연가스 회수라인(RL)으로 배출되는 액체 성분의 조성은 아래 표 1에 나타낸 바와 같이 운전될 수 있다. In this embodiment, the gas-liquid mixture fed to the gas-
표 1에 나타낸 유체의 조성은 HYSYS 시뮬레이션에 의한 것이며, 연료 공급펌프(11)를 이용하여 공급된 약 1.2bar, -163℃, 500kg/hr의 액화천연가스임을 가정하여 시뮬레이션한 것이다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 기액분리기(50)로부터 분리배출되는 기체 성분에는 메탄의 농도가 높고 중탄화수소의 분율은 작으며, 액체 성분에는 중탄화수소의 분율이 높다.The composition of the fluid shown in Table 1 is based on the HYSYS simulation and simulated assuming that it is liquefied natural gas of about 1.2 bar, -163 ° C., and 500 kg / hr supplied by the
또한, 표 1에 나타낸 조성은 주요 성분만을 표시하였고, 극소량 더 포함될 수 있는 노르말 부탄(n-Butane), 이소 펜탄(i-Pentane), 질소(Nitrogen, N2), 이산화탄소(Carbon Dioxide, CO2) 등의 분율은 생략하였으며, 따라서 표 1에 표시한 조성의 합이 반드시 1.0000이 되지 않을 수도 있다.In addition, the composition shown in Table 1 shows only the main components, and n-Butane, i-Pentane, Nitrogen, N 2 , Carbon Dioxide, CO 2 ) Are omitted, so that the sum of the compositions shown in Table 1 may not necessarily be 1.0000.
메탄가는 공급되는 연료 가스의 조성에 의해 결정되며, 액화천연가스는 메탄이 주성분이나, 에탄, 프로판, 부탄, 펜탄, 질소, 이산화탄소 등도 소량 포함되어 있기 때문에, 연료 가스 공급 시스템의 특성에 따라 공급되는 연료 가스의 조성이 달라질 수 있으며 그에 따라 메탄가도 달라진다.. The methane gas is determined by the composition of the fuel gas to be supplied and the liquefied natural gas is supplied in accordance with the characteristics of the fuel gas supply system because methane is a main component and also a small amount of ethane, propane, butane, pentane, nitrogen, The composition of the fuel gas can be changed and the methane is also changed accordingly.
본 실시예에 따르면, 연료 공급펌프(11)를 이용하여 저장탱크(10)의 가장 하부에 저장되어 있는 액화천연가스를 연료로써 이송하여 기화시키고 공급하므로, 상대적으로 저장탱크(10)에서 자연기화하여 발생하며 에탄, 프로판 등 중탄화수소의 몰 비율이 높은 증발가스보다 메탄가가 높기 때문에 더욱 적합한 연료를 공급할 수 있고, 고압펌프(20) 및 기화기(30)를 이용하여 액체 상태의 천연가스를 기화시켜, 상대적으로 고압의 연료를 필요로 하는 디젤 사이클 엔진이 아닌, 중압 또는 저압의 연료를 필요로 하는 오토 사이클 엔진의 연료로써 공급하더라도, 기액분리기(50)를 이용하여 메탄가를 조절하여 공급할 수도 있다. According to the present embodiment, since the liquefied natural gas stored in the lowermost part of the
본 실시예에 따르면, 도 2에 도시한 바와 같이, 기액분리기(50)에서 분리된 기체 성분이 연료 가스로써 엔진(ME, GE)으로 공급될 수 있으며, 기액분리기(50) 후단의 액화천연가스 연료라인(LL)에는 기액분리기(50)에서 분리되어 엔진(ME, GE)으로 공급되는 연료 가스를 엔진(ME, GE)에서 요구하는 온도로 가열하는 연료가스 히터(60)를 더 포함할 수 있다.2, the gas component separated in the gas-
본 실시예에서, 엔진(ME, GE)으로 공급되는 연료가스는 연료가스 히터(60)에서 약 45℃로 가열될 수 있다. In this embodiment, the fuel gas supplied to the engine (ME, GE) can be heated to about 45 DEG C in the fuel gas heater (60).
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서 액화천연가스 연료라인(LL)은 저장탱크(10)로부터 오토 사이클 엔진으로 연결되나, X-DF 엔진(ME)과 전력 생산용 엔진(GE)의 전단, 연료가스 히터(60)의 후단에서 각각의 엔진으로 분기되어 연결될 수 있고, 각 엔진에서 요구하는 조건에 맞는 연료 가스를 공급해줄 수 있다. 그러나 그 분기점은 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 2, the liquefied natural gas fuel line LL is connected from the
본 실시예에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 액화천연가스 연료라인(LL)이 저장탱크(10)로부터 X-DF 엔진(ME)으로 연결되고, 액화천연가스 연료라인(LL)으로부터 X-DF 엔진(ME)의 전단에서 분기되는 연료가스 분기라인(LB)이 더 연결되어, 액화천연가스 연료를 전력 생산용 엔진(GE)으로 공급할 수 있으며, 연료가스 분기라인(LB)에는 액화천연가스 연료라인(LL)으로부터 연료가스 분기라인(LB)으로 유입된 연료 가스의 압력을 전력 생산용 엔진(GE)의 연료 조건에 맞도록 감압시키는 감압밸브(70)가 더 마련될 수 있다. 2, the liquefied natural gas fuel line LL is connected to the X-DF engine ME from the
즉, 저장탱크(10)에 저장된 액화천연가스를 액화천연가스 연료라인(LL)을 통해 압축, 기화, 팽창시켜 엔진(ME, GE)으로 공급하는데, 액화천연가스 연료라인(LL)이 저장탱크(10)로부터 오토 사이클 엔진(ME, GE)으로 연결되며, X-DF 엔진(ME)으로만 액화천연가스 연료를 공급하거나, X-DF 엔진(ME) 및 전력 생산용 엔진(GE)으로 연료 가스를 동시에 공급할 때에는, 고압펌프(20), 기화기(30), 팽창밸브(40) 등을 제어하여 연료 가스의 압력 및 온도가 X-DF 엔진(ME)의 연료 조건을 만족하도록 제어하고, 감압밸브(70)를 이용하여 전력 생산용 엔진(GE)으로 공급되는 연료 가스의 압력을 전력 생산용 엔진(GE)의 연료 조건에 맞도록 제어해줄 수 있다. That is, the liquefied natural gas stored in the
본 실시예에서, 액화천연가스 연료라인(LL)을 통하여 X-DF 엔진(ME)으로 공급되는 연료 가스는 약 17bar, 45℃일 수 있고, 액화천연가스 연료라인(LL)으로부터 연료가스 분기라인(LB)으로 분기되어 감압밸브(70)를 통과하여 전력 생산용 엔진(GE)으로 공급되는 연료가스는 약 6.5bar, 45℃일 수 있다. In this embodiment, the fuel gas supplied to the X-DF engine (ME) through the liquefied natural gas fuel line (LL) may be about 17 bar and 45 캜 and may flow from the liquefied natural gas fuel line (LL) The flow rate of the fuel gas branched into the branch line LB and supplied to the power generation engine GE through the
또한, 액화천연가스를 연료로써 액화천연가스 연료라인(LL)을 통하여 전력 생산용 엔진(GE)으로 공급하는 경우에는, 팽창밸브(40)에서 압축 및 기화된 천연가스를 약 7bar로 팽창시킬 수도 있다 .Further, when liquefied natural gas is supplied as fuel to the engine GE for power generation through the liquefied natural gas fuel line LL, it is also possible to expand the compressed and vaporized natural gas in the
또한, 본 실시예에 따르면, 도 2에 도시한 바와 같이, 액화천연가스 연료공급라인(LL)에는 고압펌프(20)와 기화기(30) 사이에, 고압펌프(20)에서 압축된 액화천연가스와 기액분리기(50)에서 분리되어 액화천연가스 회수라인(RL)을 따라 저장탱크(10)로 회수되는 액체 성분을 열교환시키는 액화천연가스 쿨러(31)를 더 포함할 수 있다.2, the liquefied natural gas fuel supply line LL is provided with a liquefied natural gas (LNG) compressed between the high-
예를 들어, 액화천연가스 쿨러(31)에서는 고압펌프(20)에서 압축된 약 300bar, -154℃의 압축 액화천연가스와, 기액분리기(50)에서 분리되어 저장탱크(10)로 회수되는 약 -122.5℃의 액체 성분이 열교환하여, 압축 액화천연가스는 기화기(40)로 공급되기 전에 예열되고, 액체 성분은 저장탱크(10)로 회수되기 전에 냉각된다. 액화천연가스 쿨러(31)에서 열교환 후 배출되어 기화기(40)로 공급되는 압축 액화천연가스는 약 300bar, -149.3℃로 가열되고, 열교환 후 배출되어 저장탱크(10)로 회수되는 액체 성분은 약 -140 내지 -152℃일 수 있다. For example, in the liquefied
따라서, 본 실시예에 따르면, 기액분리기(50)에서 분리되며 저장탱크(10)로 재공급되는 액체 성분을 냉각시켜 더 낮은 온도로 저장탱크(10)로 회수할 수 있으므로, 저장탱크(10) 내에서 발생하는 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)의 양을 최소화할 수 있다. Therefore, according to the present embodiment, the liquid component separated in the gas-
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템은, 액화천연가스를 고압펌프(20) 및 기화기(30)를 이용하여 엔진(ME, GE)으로 공급하는 액화천연가스 연료라인(LL)과 함께 저장탱크(10)에서 자연기화하여 발생하는 증발가스를 오토 사이클 엔진(ME, GE)의 연료로 공급하는 증발가스 연료라인(GL)을 더 포함할 수 있다. The fuel supply system for a liquefied natural gas fuel vessel according to an embodiment of the present invention is a system for supplying liquefied natural gas to an engine (ME, GE) using a high-pressure pump (20) and a vaporizer (30) And an evaporative gas fuel line GL for supplying evaporative gas generated by spontaneous vaporization in the
본 실시예에서 증발가스 연료라인(GL)은 도 2에 도시한 바와 같이 저장탱크(10)로부터 액화천연가스 연료라인(LL)으로 연결될 수 있으며, 바람직하게는, 연료가스 히터(60) 후단으로 합류할 수 있다. The evaporated gas fuel line GL in this embodiment can be connected from the
또한, 증발가스 연료라인(GL)은 증발가스 연료라인(GL)으로부터 분기되어 액화천연가스 연료라인(LL)의 기액분리기(50)로 연결되는 증발가스 분기라인(GB1)을 더 포함할 수 있으며, 증발가스 분기라인(GB1)에는 기액분리기(50)로 공급되는 유체를 단열팽창시키는 증발가스 팽창밸브(41)가 마련될 수 있다. The evaporated gas fuel line GL may further include an evaporated gas branch line GB1 branched from the evaporated gas fuel line GL and connected to the gas-
증발가스 연료라인(GL)에는 저장탱크(10)로부터 배출된 증발가스를 압축하는 다단압축기(MC), 다단압축기(MC)에서 압축된 증발가스를 냉각시키는 증발가스 쿨러(32)가 마련될 수 있다.The evaporated gas fuel line GL may be provided with a multi-stage compressor MC for compressing the evaporated gas discharged from the
다단압축기(MC)는 증발가스를 다단으로 압축시키는 다수개의 컴프레서(Compressor)와, 각 컴프레서 후단에 마련되며 각 컴프레서에서 압축에 의해 온도가 상승한 증발가스를 냉각시키는 다수개의 중간냉각기(Inter-cooler)를 포함할 수 있다.The multi-stage compressor MC includes a plurality of compressors for compressing the evaporation gas into a plurality of stages, a plurality of intercoolers provided at the downstream stages of the compressors for cooling the evaporated gas whose temperature has been increased by compression, . ≪ / RTI >
본 실시예에서 다단압축기(MC)는 저장탱크(10)에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위한 수단이고, 또한, 상술한 고압펌프(20) 또는 기화기(30)의 고장 등 문제가 발생했을 경우에는 증발가스를 직접 또는 기액분리기(50)를 통과하여 전력 생산용 엔진(GE)으로 공급하기 위한 수단으로 마련될 수 있다. In the present embodiment, the multi-stage compressor MC is a means for treating the evaporated gas generated in the
본 실시예의 다단압축기(MC)는 2개의 컴프레서와 2개의 중간냉각기를 포함하여 증발가스를 2단계에 걸쳐 압축시키는 2단압축기 또는 1개의 컴프레서와 1개의 중간냉각기를 포함하여 증발가스를 1단계에 걸쳐 압축시키는 1단압축기일 수 있다.The multi-stage compressor (MC) of the present embodiment includes two compressors and two intercoolers, two-stage compressors for compressing the evaporation gas in two stages, or one compressor and one intercooler, And may be a single stage compressor that compresses over.
본 실시예의 증발가스 쿨러(32)에서는 다단압축기(MC)에서 압축한 증발가스와 상술한 액화천연가스 연료라인(LL)에서 고압펌프(20)에서 의해 압축된 액화천연가스를 열교환시켜, 고압펌프(20)에서 압축된 액화천연가스의 냉열을 이용하여 다단압축기(MC)에서 압축된 증발가스를 냉각시킨다. In the
즉, 증발가스 쿨러(32)에서는, 고압펌프(20)에서 압축된 압축 액화천연가스는 가열되어 배출되고, 다단압축기(MC)에서 압축된 압축 증발가스는 냉각되어 배출된다. That is, in the
바람직하게는, 증발가스 쿨러(32)는 상술한 액화천연가스 쿨러(31) 후단에 마련될 수 있다. 즉, 고압펌프(20)에서 압축된 압축 액화천연가스는, 액화천연가스 쿨러(31)에서 기액분리기(50)에서 분리되어 저장탱크(10)로 회수되는 재액화 천연가스와 열교환하여 1차 가열되고, 증발가스 쿨러(32)에서 다단압축기(MC)에서 압축된 압축 증발가스와 열교환하여 2차 가열된 후 기화기(30)로 공급될 수 있다. Preferably, the
또한, 본 실시예에서는, 압축 증발가스가 증발가스 쿨러(32)를 바이패스하여 증발가스 쿨러(32) 후단으로 합류하도록 하는 쿨러 우회라인(GB)을 더 포함할 수 있는데, 바람직하게는, 저장탱크(10)에서 자연기화하여 발생한 증발가스는 다단압축기(MC)에서 압축된 후 쿨러 우회라인(GB)을 따라 증발가스 쿨러(32)를 바이패스 하여 연료가스 히터(60) 후단으로 합류시키고, 고압펌프(20)의 운전 도중에 발생한 증발가스는, 다단압축기(MC)에서 압축된 후 증발가스 쿨러(32)에서 냉각된 후 증발가스 분기라인(GB1)을 따라 증발가스 팽창밸브(41)에서 팽창되어 기액분리기(50)로 합류할 수 있다. Further, in this embodiment, the compressed evaporation gas may further include a cooler bypass line (GB) for bypassing the
증발가스 팽창밸브(41)는 상술한 액화천연가스 연료라인(LL)의 팽창밸브(40)와 같은 압력까지 팽창시킬 수 있어야 하며, 또한 증발가스 쿨러(32)에서 냉각된 증발가스는 액화천연가스 연료라인(LL)을 통해 기액분리기(50)로 공급되는 액화천연가스의 온도, 즉 본 실시예에서 약 -50℃까지 냉각시킬 수 있어야 한다. The evaporation
즉, 증발가스 분기라인(GB1)을 따라 기액분리기(50)로 공급되는 증발가스와 액화천연가스 연료라인(LL)을 따라 기액분리기(50)로 공급되는 액화천연가스는 동일한 압력 및 온도로 공급되어야 기액 분리 성능을 저해하지 않는다.That is, the evaporated gas supplied to the gas-
또한, 도시하지는 않았지만, 본 발명에 따른 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템은, 상술한 증발가스 연료라인(GL)을 마련하지 않고, 저장탱크(10)에서 발생한 증발가스를 처리하는 수단으로써 GCU(Gas Combustion Unit)을 마련할 수도 있다. 즉, 저장탱크(10)에서 발생한 증발가스를 오토 사이클 엔진의 연료로는 사용하지 않고 연소시켜 처리할 수도 있다. Although not shown, the fuel supply system for a liquefied natural gas fuel vessel according to the present invention is not limited to the above-described evaporative gas fuel line GL, and can be used as a means for treating the evaporative gas generated in the
상술한 바와 같이 본 발명의 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템 및 방법은, LFS, 특히 저압 2행정 이중연료유 엔진(2SDFME)과 이중 연료유 발전 엔진(DFDG)과 같은 오토 사이클 엔진이 적용된 선박에서 상기 엔진으로 연료가스를 공급하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 액화천연가스를 액체 상태에서 고압으로 압축하는 고압펌프(20)와 압축 액화천연가스를 기화시키는 기화기(30), 기화된 천연가스를 단열팽창시키는 팽창밸브(40) 및 팽창에 의해 형성된 기액혼합물을 기액분리하는 기액분리기(50)를 이용하여, 저압의 오토 사이클 엔진이 요구하는 연료 가스의 조건을 만족시켜 연료를 공급할 수 있고, 종래 증발가스 컴프레서를 활용하던 방식에 비해 고압펌프를 활용하므로 운전 비용 및 특히 전력 에너지 비용을 절약할 수 있고, 설치 면적과 설치 장비 비용을 절감할 수 있다. As described above, the fuel supply system and method for a liquefied natural gas fuel vessel of the present invention is characterized in that the LFS, particularly the vessel equipped with the autocycle engine such as the low pressure two stroke dual fuel oil engine (2SDFME) and the double fuel oil power generation engine (DFDG) The present invention relates to a system and a method for supplying a fuel gas to a
또한, 고압펌프(20)와 기화기(30)를 이용하여 저압의 오토 사이클 엔진으로 연료를 공급하더라도 메탄가를 조절할 수 있고, 기화시킨 일부의 가스는 재액화시켜 저장탱크(10)로 회수하므로 저장탱크(10)에서 자연기화되는 증발가스의 양을 최소화할 수 있다. Further, even if fuel is supplied to the low-pressure autocycle engine by using the high-
또한, 선박의 운항 중에는 엔진의 부하가 항상 변하게 되는데, 본 발명에 따르면, 도시하지 않은 제어부에 의해 고압펌프(20)의 유량을 제어하고, 시스템을 구성하는 각종 장치들의 온도 및 압력을 제어함으로써 엔진의 부하 변동에 맞추어 연료 가스의 요구 유량을 온도 및 압력을 쉽게 유지하면서 연료를 공급할 수 있다.According to the present invention, the flow rate of the high-
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. It is.
10 : 저장탱크
11 : 연료 공급펌프
20 : 고압펌프
30 : 기화기
40 : 팽창밸브
50 : 기액분리기
60 : 연료가스 히터
70 : 감압밸브
ME : 저압 2행정 이중연료유 엔진
GE : 이중연료유 발전엔진
LL : 액화천연가스 연료라인
RL : 액화천연가스 회수라인
31 : 액화천연가스 쿨러
32 : 증발가스 쿨러 10: Storage tank
11: Fuel supply pump
20: High pressure pump
30: vaporizer
40: expansion valve
50: gas-liquid separator
60: Fuel gas heater
70: Pressure reducing valve
ME: Low pressure two stroke double fuel oil engine
GE: Dual fuel oil power generation engine
LL: Liquefied natural gas fuel line
RL: Liquefied natural gas recovery line
31: Liquefied natural gas cooler
32: Evaporative gas cooler
Claims (17)
저장탱크로부터 배출된 액화천연가스를 압축하는 고압펌프;
상기 고압펌프에 의해 압축된 액화천연가스를 기화시키는 기화기;
상기 기화기에서 기화된 천연가스를 단열팽창시키는 팽창밸브; 및
상기 팽창밸브에 의해 형성된 기액혼합물을 기액분리하는 기액분리기;를 포함하여,
상기 기액분리기에서 분리된 액체는 상기 저장탱크로 회수하고, 상기 기액분리기에서 분리된 기체는 상기 오토 사이클 엔진의 연료로 공급하여, 상기 오토 사이클 엔진으로 공급되는 천연가스 연료의 메탄가를 조절하는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템.An autocycle engine operating with an Otto Cycle using liquefied natural gas as fuel;
A high pressure pump for compressing the liquefied natural gas discharged from the storage tank;
A vaporizer for vaporizing the liquefied natural gas compressed by the high-pressure pump;
An expansion valve for swelling the natural gas vaporized in the vaporizer; And
And a gas-liquid separator for gas-liquid separating the gas-liquid mixture formed by the expansion valve,
Liquid separator for recovering the liquid separated from the gas-liquid separator to the fuel of the autocycle engine to regulate the methane value of the natural gas fuel supplied to the autocycle engine, Fuel supply system of natural gas fuel vessel.
상기 고압펌프에 의해 압축되고 기화기로 공급되는 액화천연가스와 상기 기액분리기에서 분리되어 저장탱크로 회수되는 액체를 열교환시키는 액화천연가스 쿨러;를 더 포함하고,
상기 액화천연가스 쿨러에서 상기 기화기로 공급되는 압축 액화천연가스는 가열시키고 상기 저장탱크로 회수되는 액체는 냉각시키는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템. The method according to claim 1,
Further comprising a liquefied natural gas cooler for heat-exchanging the liquefied natural gas compressed by the high-pressure pump and supplied to the vaporizer and the liquid separated from the gas-liquid separator and recovered into the storage tank,
Wherein the compressed liquefied natural gas supplied to the vaporizer from the liquefied natural gas cooler is heated and the liquid recovered in the storage tank is cooled.
상기 기액분리기에서 분리되어 상기 오토 사이클 엔진의 연료로 공급되는 천연가스 연료를 가열하는 연료가스 히터;를 더 포함하여,
상기 팽창밸브 및 상기 연료가스 히터를 통과한 천연가스 연료는 상기 오토 사이클 엔진에서 필요로 하는 온도를 갖는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템. The method of claim 2,
Further comprising: a fuel gas heater for heating natural gas fuel separated from the gas-liquid separator and supplied to the fuel of the autocycle engine,
Wherein the natural gas fuel passed through the expansion valve and the fuel gas heater has a temperature required by the autocycle engine.
상기 오토 사이클 엔진은,
상기 선박의 추진용 엔진으로써 2-스트로크 엔진(2-Stroke Engine)인 X-DF 엔진; 및
상기 선박의 보조전력 생산용 엔진으로써 4-스트로크 엔진(4-Stroke Engine)인 DFDG(Dual Fuel Diesel Generator Engine);을 포함하고,
상기 연료가스 히터를 통과한 천연가스 연료는 상기 X-DF 엔진에서 필요로 하는 온도 및 압력을 갖는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템. The method of claim 3,
In the above-described auto-cycle engine,
An X-DF engine which is a 2-stroke engine as the propulsion engine of the ship; And
And a DFDG (Dual Fuel Diesel Generator Engine) as a 4-stroke engine as an auxiliary power production engine for the ship,
Wherein the natural gas fuel passing through the fuel gas heater has a temperature and a pressure required by the X-DF engine.
상기 DFDG로 공급할 천연가스 연료를 감압시키는 감압 밸브;를 더 포함하여,
상기 연료가스 히터 및 감압 밸브를 통과한 천연가스 연료는 상기 DFDG에서 필요로 하는 압력을 갖는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템. The method of claim 4,
Further comprising a pressure reducing valve for reducing the pressure of the natural gas fuel to be supplied to the DFDG,
Wherein the natural gas fuel passing through the fuel gas heater and the pressure reducing valve has a pressure required by the DFDG.
상기 고압펌프 및 기화기를 통하여 상기 저장탱크로부터 액화천연가스가 상기 엔진으로 공급되도록 경로를 제공하는 액화천연가스 연료라인; 및
상기 저장탱크에서 발생하는 증발가스가 상기 엔진의 연료로써 공급되도록 경로를 제공하는 증발가스 연료라인;를 포함하고,
상기 증발가스 연료라인에는,
상기 증발가스를 압축시키는 컴프레서; 및
상기 컴프레서에서 압축에 의해 가열된 증발가스를 냉각시키는 중간냉각기;를 포함하는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템. 5. The method according to any one of claims 1 to 4,
A liquefied natural gas fuel line providing a path through which the liquefied natural gas is supplied to the engine from the storage tank through the high pressure pump and the vaporizer; And
And an evaporative gas fuel line for providing a path through which evaporative gas generated in the storage tank is supplied as fuel of the engine,
In the evaporative gas fuel line,
A compressor for compressing the evaporation gas; And
And an intermediate cooler for cooling the evaporated gas heated by compression in the compressor.
상기 압축 및 냉각된 증발가스를 상기 기화기로 공급되는 압축 액화천연가스와 열교환시키는 증발가스 쿨러;를 더 포함하고,
상기 증발가스 쿨러에서는 상기 기화기로 공급되는 압축 액화천연가스가 가열되고, 상기 증발가스는 냉각되는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템. The method of claim 6,
And an evaporative gas cooler for exchanging the compressed and cooled evaporated gas with the compressed natural gas to be supplied to the vaporizer,
Wherein the evaporative gas cooler heats the compressed liquefied natural gas supplied to the vaporizer, and the evaporated gas is cooled.
상기 증발가스 쿨러에서 냉각된 압축 증발가스를 상기 기액분리기로 공급되는 기액혼합물과 동일한 압력으로 팽창시키는 증발가스 팽창밸브;를 더 포함하는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템. The method of claim 7,
And an evaporative gas expansion valve for expanding the compressed evaporative gas cooled in the evaporative gas cooler to the same pressure as the gas-liquid mixture fed to the gas-liquid separator.
상기 오토 사이클 엔진의 부하 변동에 따라 상기 고압펌프, 기화기, 팽창밸브 및 기액분리기로 공급되는 또는 배출되는 유체의 온도, 압력 및 유량을 제어하는 제어부;를 더 포함하는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템. The method of claim 8,
And a control unit for controlling the temperature, pressure and flow rate of the fluid supplied to or discharged from the high-pressure pump, the vaporizer, the expansion valve, and the gas-liquid separator in accordance with the load variation of the autocycle engine. Supply system.
상기 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 처리하는 GCU(Gas Combustion Unit);을 더 포함하는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 시스템. 5. The method according to any one of claims 1 to 4,
And a GCU (Gas Combustion Unit) for processing the evaporative gas generated in the storage tank.
2) 상기 압축 액화천연가스를 기화기를 이용하여 기화시키는 단계;
3) 상기 기화된 천연가스를 팽창시키는 단계;
4) 상기 팽창에 의해 형성된 기액혼합물을 기액분리하는 단계; 및
5) 상기 기액분리된 액체는 상기 저장탱크로 재공급하고, 상기 기액분리된 기체를, 액화천연가스를 연료로 하고 오토 사이클에 따라 작동하는 오토 사이클 엔진으로 공급하는 단계;를 포함하여,
상기 저장탱크에 저장된 액화천연가스를 상기 오토 사이클 엔진에서 요구하는 온도, 압력 및 메탄가를 갖는 연료로써 공급할 수 있는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 방법. 1) compressing the liquefied natural gas discharged from the storage tank using a high-pressure pump;
2) vaporizing the compressed liquefied natural gas using a vaporizer;
3) expanding the vaporized natural gas;
4) gas-liquid separation of the gas-liquid mixture formed by the expansion; And
5) supplying the gas-liquid separated liquid to the storage tank and supplying the gas-liquid separated gas to an autocycle engine that operates according to an autocycle using liquefied natural gas as fuel,
Wherein the liquefied natural gas stored in the storage tank can be supplied as fuel having the temperature, pressure and methane required by the autocycle engine.
(1-1) 상기 2)단계에서 상기 압축 액화천연가스를 기화시키기 전에, 상기 5)단계에서 저장탱크로 재공급되는 액체와 상기 압축 액화천연가스를 열교환시키는 단계;를 더 포함하여,
상기 압축 액화천연가스는 상기 저장탱크로 재공급되는 액체에 의해 가열시킨 후 기화시키고,
상기 저장탱크로 재공급되는 액체는 상기 압축 액화천연가스에 의해 냉각시킨 후 저장탱크로 공급하는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 방법.The method of claim 11,
(1-1) exchanging the compressed liquefied natural gas with the liquid re-supplied to the storage tank in the step (5) before vaporizing the compressed liquefied natural gas in the step (2)
The compressed liquefied natural gas is heated by a liquid supplied to the storage tank again and then vaporized,
Wherein the liquid re-supplied to the storage tank is cooled by the compressed liquefied natural gas and then supplied to the storage tank.
5-1) 상기 5)단계에서 기액분리되어 엔진으로 공급하는 기체 연료를 가열시키는 단계; 및
상기 오토 사이클 엔진의 부하 변동에 따라 상기 각 단계 중 어느 하나 이상의 단계에서 유체의 압력, 온도 및 유량을 제어하는 제어 단계;를 더 포함하여,
상기 5-1)단계를 통과한 유체는 상기 오토 사이클 엔진에서 요구하는 압력, 온도 및 메탄가를 갖는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 방법.The method of claim 12,
5-1) heating the gas fuel supplied to the engine by gas-liquid separation in the step 5); And
And a control step of controlling the pressure, the temperature and the flow rate of the fluid in any one of the above steps according to the load variation of the auto-cycle engine,
Wherein the fluid having passed the step 5-1) has a pressure, a temperature and a methane price required by the autocycle engine.
5-2) 상기 가열된 기체 연료를 감압시키는 단계;를 더 포함하여,
상기 5-2)단계를 통과한 유체는 상기 오토 사이클 엔진에서 요구하는 압력, 온도 및 메탄가를 갖는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 방법.14. The method of claim 13,
5-2) decompressing the heated gaseous fuel,
Wherein the fluid having passed through the step 5-2) has a pressure, a temperature and a methane value required by the autocycle engine.
상기 저장탱크에서 생성된 증발가스를 배출시켜 컴프레서에서 압축시키는 단계; 및
상기 압축 증발가스를 상기 오토 사이클 엔진의 연료로 공급하는 단계;를 더 포함하고,
상기 압축 증발가스는 상기 오토 사이클 엔진에서 필요로 하는 압력 및 온도를 갖는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 방법.15. The method of claim 14,
Discharging the evaporated gas generated in the storage tank and compressing it in a compressor; And
And supplying the compressed vaporized gas to the fuel of the autocycle engine,
Wherein said compressed evaporation gas has the pressure and temperature required by said autocycle engine.
상기 압축 증발가스를 팽창시키는 단계;를 더 포함하여,
상기 팽창된 증발가스를 상기 4)단계로 합류시켜 상기 오토 사이클 엔진의 연료로 공급하는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 방법.16. The method of claim 15,
Further comprising the step of expanding said compressed evaporative gas,
And the expanded evaporation gas is joined to the fuel of the autocycle engine in the step 4).
상기 압축 증발가스와 상기 2)단계에서 기화기로 공급되는 압축 액화천연가스를 열교환시켜 압축 증발가스를 냉각시키는 단계;를 더 포함하여,
상기 압축 및 냉각된 증발가스를 상기 오토 사이클 엔진의 연료로 공급하는, 액화천연가스 연료 선박의 연료 공급 방법.16. The method according to claim 15 or 16,
And cooling the compressed evaporative gas by exchanging heat between the compressed evaporative gas and the compressed liquefied natural gas supplied to the evaporator in the step 2)
And supplying the compressed and cooled evaporated gas to the fuel of the autocycle engine.
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