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KR20220034713A - Fuel supply system of eco-friendly ship and ship including the same - Google Patents

Fuel supply system of eco-friendly ship and ship including the same Download PDF

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KR20220034713A
KR20220034713A KR1020210122083A KR20210122083A KR20220034713A KR 20220034713 A KR20220034713 A KR 20220034713A KR 1020210122083 A KR1020210122083 A KR 1020210122083A KR 20210122083 A KR20210122083 A KR 20210122083A KR 20220034713 A KR20220034713 A KR 20220034713A
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KR
South Korea
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ammonia
fuel
engine
gas
fuel supply
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KR1020210122083A
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Inventor
정다희
최선
이성원
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한국조선해양 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a fuel supply system for an eco-friendly ship that mixes ammonia gas and engine fuel and supplies the same to an engine, comprising: a solid ammonium storage tank in which solid ammonium is stored; a first heater for heating the solid ammonium to generate an ammonia gas and a carbon dioxide gas; a heat exchanger converting the ammonia gas and the carbon dioxide gas into an ammonia liquid by exchanging heat with the engine fuel; and a separator for separating the ammonia liquid and the carbon dioxide gas, thereby capable of improving cost-effectiveness and safety of facilities.

Description

친환경 선박의 연료 공급 시스템 및 이를 포함하는 선박{FUEL SUPPLY SYSTEM OF ECO-FRIENDLY SHIP AND SHIP INCLUDING THE SAME}Fuel supply system for eco-friendly ships and ships including them

본 발명은 친환경 선박의 연료 공급 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel supply system for an eco-friendly ship and a ship including the same.

전 세계적으로 대기오염이 심각해지고 대기오염으로 기후변화가 일어나고 있다. 선박에서 배출되는 오염물질이 대기오염에 미치는 영향이 크기 때문에, 대기오염을 줄이기 위해 국제해사기구(IMO:International Maritime Organization), 유럽연합, 미국 등은 선박으로부터 배출되는 오염물질에 대한 규제를 강화하고 있다.Air pollution is getting serious all over the world, and climate change is taking place due to air pollution. Since pollutants emitted from ships have a large impact on air pollution, the International Maritime Organization (IMO), the European Union, and the United States are strengthening regulations on pollutants emitted from ships to reduce air pollution, and there is.

향후 선박의 온실가스 배출 규제가 2050년까지 주요 기점마다 단계적으로 강화됨에 따라, 기존의 엔진 및 연료만으로는 오염물질에 대한 규제를 준수하기 어려울 것으로 전망된다.As the greenhouse gas emission regulations of ships will be strengthened step by step by 2050 at each major point, it is expected that it will be difficult to comply with the regulations on pollutants only with the existing engines and fuels.

따라서 강화된 선박 온실가스의 배출 규제가 적용됨에 따라, 현재 사용되는 기존 화석연료의 사용이 어려울 것으로 예상되며, 앞으로 강화될 규제를 만족시킬 수 있는 대체연료의 발굴이 매우 시급하다. 대체연료로서, 암모니아(NH3), 바이오연료(Biofuel), 태양에너지, 풍력에너지 등과 같은 비화석연료가 고려되고 있는 실정이다.Therefore, as the strengthened ship greenhouse gas emission regulations are applied, it is expected that the use of the existing fossil fuels currently used will be difficult, and it is very urgent to discover alternative fuels that can satisfy the regulations to be strengthened in the future. As an alternative fuel, non-fossil fuels such as ammonia (NH 3 ), biofuel, solar energy, and wind energy are being considered.

그 중에서 암모니아는 생산, 저장, 운송 및 공급이 가능한 화학물질로서, 암모니아를 연료로 사용하는 암모니아 선박이 개발되고 있다.Among them, ammonia is a chemical that can be produced, stored, transported and supplied, and ammonia ships using ammonia as fuel are being developed.

기존 암모니아 선박은 암모니아 연료를 액체로 저장하는데, 암모니아는 상온보다 낮은 끓는점(대기압 기준, -33℃)을 가지므로, 암모니아를 액체로 저장하기 위해서는 암모니아 저장탱크도 일정 사양을 갖춰야 한다. 또한, 암모니아를 액체 상태로 유지하기 위해 탱크 내부를 저온 상태로 유지해야 하므로, 저장탱크를 냉각해야 하고 냉각하는 과정에서 많은 에너지가 소비된다.Existing ammonia ships store ammonia fuel as a liquid. Since ammonia has a lower boiling point (at atmospheric pressure, -33°C) than room temperature, in order to store ammonia as a liquid, the ammonia storage tank must also have certain specifications. In addition, since the inside of the tank must be maintained at a low temperature to maintain ammonia in a liquid state, the storage tank must be cooled and a lot of energy is consumed in the cooling process.

또한, 액체 암모니아의 저장탱크는 탱크 내에서 증발 기체가 발생할 수 있어, 상기 증발 기체로 인해 저장탱크 내부 압력이 상승하여 탱크가 폭발할 위험이 있으며, 액체 암모니아가 탱크 외부로 유출될 경우에 폭발이 일어날 수 있으며, 암모니아의 독성으로 인한 인명피해의 위험이 있다.In addition, the storage tank of liquid ammonia may generate vaporized gas in the tank, and the pressure inside the storage tank rises due to the vaporization gas, and there is a risk of the tank exploding. There is a risk of personal injury due to ammonia toxicity.

이와 같이 기존 암모니아 선박은 액체 암모니아 연료를 저장하고, 암모니아 연료를 엔진에 공급하는데 있어, 설비 비용과 운영 비용 측면에서 효율성이 떨어지며, 시설의 안전성도 떨어진다.As such, the existing ammonia vessel stores liquid ammonia fuel and supplies ammonia fuel to the engine, in terms of facility cost and operating cost, the efficiency is lowered, and the safety of the facility is also lowered.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 고체암모늄을 이용하여 암모니아 연료를 공급함으로써, 비용 효율과 시설의 안전성을 증진시킬 수 있는 친환경 선박의 연료 공급 시스템을 제공하기 위한 것이다.The present invention was created to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to supply ammonia fuel using solid ammonium to provide fuel for eco-friendly ships that can improve cost efficiency and safety of facilities to provide a system.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description.

본 발명에 따른 친환경 선박의 연료 공급 시스템은, 암모니아 가스와 엔진연료를 혼합하여 엔진에 공급하는 친환경 선박의 연료 공급 시스템에 있어서, 고체암모늄이 저장되는 고체암모늄 저장탱크; 상기 고체암모늄을 가열하여 상기 암모니아 가스와 이산화탄소 가스를 생성하는 제1 히터; 상기 암모니아 가스와 이산화탄소 가스를 상기 엔진연료와 열교환하여 상기 암모니아 가스를 암모니아 액체로 변환하는 열교환기; 및 상기 암모니아 액체를 상기 이산화탄소 가스와 분리하는 분리기;를 포함할 수 있다.The fuel supply system for an eco-friendly ship according to the present invention is a fuel supply system for an eco-friendly ship for supplying an engine by mixing ammonia gas and engine fuel, comprising: a solid ammonium storage tank in which solid ammonium is stored; a first heater for heating the solid ammonium to generate the ammonia gas and carbon dioxide gas; a heat exchanger converting the ammonia gas and carbon dioxide gas into an ammonia liquid by exchanging heat with the engine fuel; and a separator for separating the ammonia liquid from the carbon dioxide gas.

구체적으로, 상기 분리기 하류에 구비되어 상기 암모니아 액체를 기체로 변환하는 제2 히터를 더 포함할 수 있다.Specifically, it may further include a second heater provided downstream of the separator to convert the ammonia liquid into a gas.

구체적으로, 상기 엔진으로 상기 엔진연료를 공급하는 연료 공급라인을 구비하고, 상기 연료 공급라인에서 분기되어 상기 열교환기로 상기 엔진연료를 공급하는 연료 분기라인을 구비할 수 있다.Specifically, it may include a fuel supply line for supplying the engine fuel to the engine, and a fuel branch line branched from the fuel supply line to supply the engine fuel to the heat exchanger.

구체적으로, 상기 고체암모늄은 탄산 암모늄 또는 중탄산 암모늄일 수 있다.Specifically, the solid ammonium may be ammonium carbonate or ammonium bicarbonate.

본 발명에 따른 선박은, 상기 친환경 선박의 연료 공급 시스템을 구비할 수 있다.The ship according to the present invention may include a fuel supply system for the eco-friendly ship.

본 발명의 친환경 선박의 연료 공급 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.The fuel supply system for an eco-friendly ship of the present invention has the following effects.

본 발명에 따른 친환경 선박의 연료 공급 시스템은 고체암모늄을 이용하여 엔진에 암모니아를 공급함으로써 비용 효율과 시설의 안전성을 증진시킬 수 있다.The fuel supply system for eco-friendly ships according to the present invention can improve cost efficiency and safety of facilities by supplying ammonia to the engine using solid ammonium.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the description of the claims.

도 1은 종래의 액체 암모니아 연료 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 연료 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
1 is a view showing a conventional liquid ammonia fuel supply system.
2 is a view showing a fuel supply system according to the present invention.

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

도 1은 종래의 액체 암모니아 연료 공급 시스템(1)을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a conventional liquid ammonia fuel supply system (1).

도 1을 참조하면, 종래의 액체 암모니아 연료 공급 시스템(1)은, 액체 암모니아 저장탱크(10), 히터(20), 열교환기(30), 연료 저장탱크(40), 기화기(50), 믹서(60) 및 엔진(70)을 포함한다.Referring to Figure 1, the conventional liquid ammonia fuel supply system (1), a liquid ammonia storage tank (10), a heater (20), a heat exchanger (30), a fuel storage tank (40), a vaporizer (50), a mixer 60 and an engine 70 .

액체 암모니아 저장탱크(10)에는 암모니아가 저장된다. 암모니아는 암모니아수 형태의 액체 상태로 보관될 수 있다. Ammonia is stored in the liquid ammonia storage tank (10). Ammonia can be stored in a liquid state in the form of aqueous ammonia.

연료 저장탱크(40)에는 엔진연료가 저장될 수 있다.The fuel storage tank 40 may store engine fuel.

종래의 액체 암모니아 연료 공급 시스템(1)은, 연료 저장탱크(40)에 저장되는 엔진연료와 액체 암모니아 저장탱크(10)에 저장되는 암모니아를 엔진(70)의 연료로써 사용할 수 있다. 이때 엔진연료와 암모니아는 엔진(70)으로 선택적으로 공급되거나 또는 함께 공급될 수 있다.The conventional liquid ammonia fuel supply system 1 may use engine fuel stored in the fuel storage tank 40 and ammonia stored in the liquid ammonia storage tank 10 as fuel of the engine 70 . At this time, the engine fuel and ammonia may be selectively supplied to the engine 70 or may be supplied together.

액체 암모니아는 히터(20)를 통해 기화되어 엔진(70)으로 공급된다. 연료 저장탱크(40)로부터 공급되는 엔진연료도 기화기(50)에서 기화되어 엔진(70)으로 공급된다. 상기 암모니아와 엔진연료는, 엔진(70)으로 공급되기 전 또는 엔진(70)으로 공급된 이후 연소되기 전에 골고루 섞이도록 혼합되는 과정을 거칠 수 있다.Liquid ammonia is vaporized through the heater 20 and supplied to the engine 70 . The engine fuel supplied from the fuel storage tank 40 is also vaporized in the carburetor 50 and supplied to the engine 70 . The ammonia and the engine fuel may be mixed before being supplied to the engine 70 or after being supplied to the engine 70 before being combusted to be uniformly mixed.

열교환기(30)는 액체 암모니아 저장탱크(10)에서 발생된 증발기체를 연료 저장탱크(40)의 엔진연료와 열교환시켜, 증발기체를 액화시키며 기화되기 전에 엔진연료의 온도를 높일 수 있다.The heat exchanger 30 heats the vaporized gas generated in the liquid ammonia storage tank 10 with the engine fuel in the fuel storage tank 40 to liquefy the vaporized gas and increase the temperature of the engine fuel before vaporization.

도 2는 본 발명에 따른 연료 공급 시스템(2)을 나타낸 도면이다.2 is a view showing a fuel supply system 2 according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 연료 공급 시스템(2)은, 고체암모늄 저장탱크(100), 제1 히터(200), 열교환기(300), 연료 저장탱크(400), 분리기(500), 기화기(600), 제2 히터(700), 믹서(800) 및 엔진(900)을 포함한다.Referring to FIG. 2 , the fuel supply system 2 of the present invention includes a solid ammonium storage tank 100 , a first heater 200 , a heat exchanger 300 , a fuel storage tank 400 , a separator 500 , It includes a carburetor 600 , a second heater 700 , a mixer 800 , and an engine 900 .

고체암모늄 저장탱크(100)에는 고체암모늄이 저장된다. 고체암모늄은 암모니아 가스를 발생시킬 수 있는 탄산 암모늄, 중탄산 암모늄 등의 고형 암모니아 화합물을 나타낸다. Solid ammonium is stored in the solid ammonium storage tank 100 . Solid ammonium refers to solid ammonia compounds, such as ammonium carbonate and ammonium bicarbonate, which can generate ammonia gas.

고체암모늄 저장탱크(100)는 2 내지 3 바의 내압을 갖는 저장탑으로서, 상기 저장탑은 사일로 형태일 수 있다. 상기 고체암모늄 저장탱크(100)에는 제1 히터(200)로 전달되는 고체암모늄의 양을 조절할 수 있는 수단(미도시)이 마련될 수 있다.The solid ammonium storage tank 100 is a storage tower having an internal pressure of 2 to 3 bar, and the storage tower may be in the form of a silo. A means (not shown) for controlling the amount of solid ammonium delivered to the first heater 200 may be provided in the solid ammonium storage tank 100 .

연료 저장탱크(400)에는 엔진연료가 저장될 수 있다. 연료 저장탱크(40)에 저장되는 엔진연료는 HFO(High sulfur Feul Oil), LSFO(Low Sulphur Fuel Oil), ULSFO(Ultra-Low Sulphur Fuel Oil), MGO(Marine Gas Oil), LNG(Liquefied Natural Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), LEG(Liquefied Ethylene Gas), MeOH(methanol), DME(dimethyl ether) 등의 기존에 사용되는 연료일 수 있으며, 상기 엔진연료는 바람직하게는 LNG일 수 있다.Engine fuel may be stored in the fuel storage tank 400 . Engine fuel stored in the fuel storage tank 40 is HFO (High sulfur Feul Oil), LSFO (Low Sulfur Fuel Oil), ULSFO (Ultra-Low Sulfur Fuel Oil), MGO (Marine Gas Oil), LNG (Liquefied Natural Gas) ), LPG (Liquefied Petroleum Gas), LEG (Liquefied Ethylene Gas), MeOH (methanol), DME (dimethyl ether), etc. may be a conventionally used fuel, and the engine fuel is preferably LNG.

고체암모늄 저장탱크(100)에 저장되는 고체암모늄은 제1 히터(200)에서 가열되어 암모니아 가스와 이산화탄소 가스로 분리된다.Solid ammonium stored in the solid ammonium storage tank 100 is heated in the first heater 200 and separated into ammonia gas and carbon dioxide gas.

일 예로서, 고체암모늄 중 탄산 암모늄이 열분해되어 암모니아가 생성되는 반응식은 다음과 같다.As an example, the reaction formula in which ammonium carbonate in solid ammonium is thermally decomposed to produce ammonia is as follows.

(NH4)2CO3 ↔ 2NH3 +CO2 +H2O(NH 4 ) 2 CO 3 ↔ 2NH 3 +CO 2 +H 2 O

고체암모늄의 열분해 과정에서 물이 생성될 수 있으며, 생성된 물은 제1 히터(200)에서 분리되어 저장되거나 배출될 수 있다.Water may be generated during the thermal decomposition of solid ammonium, and the generated water may be stored or discharged after being separated from the first heater 200 .

제1 히터(200)는 고체암모늄을 암모니아 가스로 변환하기 위해서 60℃ 이상으로 가열하는 것이 바람직하다.The first heater 200 is preferably heated to 60 ℃ or more in order to convert solid ammonium into ammonia gas.

제1 히터(200)에서 변환된 암모니아 가스는 제1 암모니아 가스 공급라인(L5)을 통해 열교환기(300)를 지나서 분리기(500)로 공급된다. 상기 분리기(500)에서 낮은 온도의 암모니아(액상과 기상 혼합 상태)가 배출되고, 상기 암모니아는 제2 히터(700)를 거쳐 제2 암모니아 가스 공급라인(L6)을 통해 믹서(800)에 공급된다. 연료 저장탱크(400)에 저장된 엔진연료는 연료 공급라인(L2)을 통해 기화기(600)를 지나 기체상태로 믹서(800)에 공급된다. 믹서(800)에서 엔진연료와 암모니아 가스가 혼합된다. 상기 혼합 가스를 엔진(900)의 연료로 사용할 수 있다. The ammonia gas converted by the first heater 200 is supplied to the separator 500 through the heat exchanger 300 through the first ammonia gas supply line L5. Low-temperature ammonia (liquid and gaseous phase mixed state) is discharged from the separator 500, and the ammonia is supplied to the mixer 800 through a second ammonia gas supply line L6 through a second heater 700. . The engine fuel stored in the fuel storage tank 400 passes through the carburetor 600 through the fuel supply line L2 and is supplied to the mixer 800 in a gaseous state. In the mixer 800, engine fuel and ammonia gas are mixed. The mixed gas may be used as a fuel of the engine 900 .

제어밸브(V1)는 열교환기(300)에서 고체암모늄과 열교환하는 엔진연료의 양을 조절하게 되는데 제어밸브(V1)의 개도는 믹서(800) 후단의 온도 및 엔진 로드에 따른 연료 필요량에 따라 조절할 수 있다. The control valve V1 controls the amount of engine fuel that exchanges heat with solid ammonium in the heat exchanger 300, and the opening degree of the control valve V1 is adjusted according to the temperature of the rear end of the mixer 800 and the fuel required according to the engine load. can

엔진연료와 암모니아 가스는 엔진(900)으로 선택적으로 공급될 수 있다. 암모니아 가스의 공급을 조절하기 위해 제1 암모니아 가스 공급라인(L5) 또는 제2 암모니아 가스 공급라인(L6)에 밸브(미도시)를 구비할 수 있으며, 고체 암모늄의 양을 조절하기 위해 고체 암모늄 저장탱크에 고체 암모늄의 공급량을 조절하는 수단(미도시)을 구비할 수 있다.Engine fuel and ammonia gas may be selectively supplied to the engine 900 . A valve (not shown) may be provided in the first ammonia gas supply line L5 or the second ammonia gas supply line L6 to control the supply of ammonia gas, and solid ammonium storage to control the amount of solid ammonium Means (not shown) for regulating the supply of solid ammonium to the tank may be provided.

연료 공급라인(L2)에서 열교환기(300)로 엔진연료가 일부 분기할 수 있다. 열교환기(300)는 제1 히터(200)로부터 나온 암모니아 가스 및 이산화탄소 가스와 연료 공급라인(L2)에서 분기된 연료 분기라인(L4)의 엔진연료를 열교환한다. The engine fuel may be partially branched from the fuel supply line L2 to the heat exchanger 300 . The heat exchanger 300 exchanges heat with ammonia gas and carbon dioxide gas from the first heater 200 and engine fuel in the fuel branch line L4 branched from the fuel supply line L2.

연료 저장탱크(400)에 저장된 엔진연료는 극저온의 액체로, 상기 암모니아 가스 및 이산화탄소 가스 보다 낮은 온도 상태에 있다. 상기 엔진연료는 바람직하게 LNG 연료이며, LNG 연료의 경우 끓는점이 -163℃이므로, 상기 끓는점보다 저온에서 유지되므로 LNG 연료의 냉열을 이용해서 암모니아 가스를 냉각할 수 있다.The engine fuel stored in the fuel storage tank 400 is a cryogenic liquid, and has a lower temperature than the ammonia gas and the carbon dioxide gas. The engine fuel is preferably LNG fuel, and since the boiling point of the LNG fuel is -163° C., it is maintained at a lower temperature than the boiling point, so that the ammonia gas can be cooled using the cooling heat of the LNG fuel.

암모니아 가스의 끓는점은 -33℃이고 이산화탄소 가스의 끓는점은 -78℃이므로, 암모니아 가스와 이산화탄소 가스의 끓는점 차이를 이용하여 열교환 과정에서 암모니아 가스만 선택적으로 액화할 수 있다.Since the boiling point of ammonia gas is -33°C and the boiling point of carbon dioxide gas is -78°C, only ammonia gas can be selectively liquefied in the heat exchange process using the difference in boiling point between ammonia gas and carbon dioxide gas.

분리기(500)는 열교환기(300)에서 나온 암모니아 액체와 이산화탄소 가스를 분리한다. 분리기(500)의 하류에서는 암모니아 액체가 배출된다. 분리기 하류의 암모니아 액체는 제2 암모니아 가스 공급라인(L6)을 통해 제2 히터(700)로 공급된다. 상기 제2 히터(700)는 암모니아 액체를 가열하여 암모니아 액체를 암모니아 가스로 재변환한다.The separator 500 separates the ammonia liquid and the carbon dioxide gas from the heat exchanger 300 . Downstream of the separator 500, the ammonia liquid is discharged. The ammonia liquid downstream of the separator is supplied to the second heater 700 through the second ammonia gas supply line L6. The second heater 700 heats the ammonia liquid to re-convert the ammonia liquid into ammonia gas.

분리기(500) 상류에서는 이산화탄소 가스가 배출될 수 있고, 상기 이산화탄소 가스는 외부로 배출되거나, 온실가스의 저감을 위해서 선박에 구비되는 별도의 설비(미도시)에 저장될 수 있다.Carbon dioxide gas may be discharged from the upstream of the separator 500 , and the carbon dioxide gas may be discharged to the outside or stored in a separate facility (not shown) provided in the ship to reduce greenhouse gas.

믹서(800)는 암모니아 가스와 기화된 엔진연료가 엔진(900)에 공급되기 전 또는 엔진(900)으로 공급된 이후 연소되기 전에 골고루 섞이도록 혼합할 수 있다.The mixer 800 may mix ammonia gas and vaporized engine fuel before being supplied to the engine 900 or before combustion after being supplied to the engine 900 .

엔진(900)은 암모니아와 LNG 등의 엔진연료를 모두 연료로 사용할 수 있는 DF 엔진(Dual Fuel 엔진)일 수 있고, 상기 엔진(900)은 선박의 추진엔진 또는 발전엔진 일 수 있다.The engine 900 may be a DF engine (dual fuel engine) capable of using both engine fuels such as ammonia and LNG as fuel, and the engine 900 may be a propulsion engine or a power generation engine of a ship.

암모니아는 무탄소 연료로 연소 반응시 질소와 물만 생성되고 이산화탄소의 발생이 없기 때문에(반응식: 4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O), 선박 온실가스 배출 규제에 대응이 가능하다.Since ammonia is a carbon-free fuel, only nitrogen and water are produced during the combustion reaction and there is no carbon dioxide (reaction formula: 4NH 3 + 3O 2 → 2N 2 + 6H 2 O), so it is possible to cope with the greenhouse gas emission regulations of ships.

엔진(900)에서 연료 저장탱크(400)에 저장된 엔진연료와 암모니아가 혼합된 연료가 연소시 CxHy + 4NH3 + (3+z)O2 → xCO2 + 2N2 + (6+y/2)H2O 의 반응식을 가진다. 암모니아와 혼합된 엔진연료는 암모니아로 대체된만큼 이산화탄소의 발생을 줄일 수 있다. In the engine 900, when a mixture of engine fuel and ammonia stored in the fuel storage tank 400 is burned, C x H y + 4NH 3 + (3+z)O 2 → xCO 2 + 2N 2 + (6+y) /2) H 2 O has a reaction formula. Engine fuel mixed with ammonia can reduce the generation of carbon dioxide as much as it is replaced with ammonia.

본 발명은 앞서 설명된 실시예 외에도, 상기 실시예들의 조합 및 상기 실시예 중 적어도 어느 하나와 공지기술의 조합에 의해 발생하는 실시예들을 모두 포괄한다. In addition to the embodiments described above, the present invention encompasses all combinations of the above embodiments and embodiments generated by a combination of at least one of the above embodiments and known techniques.

이와 같이 본 발명에 따른 연료 공급 시스템(2)은, 고체암모늄을 분해하여 암모니아 연료를 공급할 수 있으므로, 불안정한 액체 암모니아를 저장하여 암모니아 연료를 공급하는 것과 대비하였을 때 연료 공급 시스템의 저장 안전성을 증진시킬 수 있다.As described above, the fuel supply system 2 according to the present invention can supply ammonia fuel by decomposing solid ammonium, so that storage safety of the fuel supply system can be improved when compared to supplying ammonia fuel by storing unstable liquid ammonia. can

또한, 본 발명에 따른 연료 공급 시스템(2)에 있어서, 암모니아 공급원인 고체암모늄은 암모니아로의 기화율이 낮아 저장탱크에서 누출되어도 고체상태로 존재하므로 고체암모늄의 누출로 인한 인명사고의 위험이 낮다.In addition, in the fuel supply system 2 according to the present invention, solid ammonium, which is the source of ammonia, has a low vaporization rate to ammonia, and exists in a solid state even if it leaks from the storage tank, so the risk of human accidents due to leakage of solid ammonium is low. .

또한, 본 발명에 따른 연료 공급 시스템(2)은, 고체암모늄을 저장하므로 액체 암모니아를 저장하기 위해 필요한 내압성을 갖는 저장탱크를 구비할 필요가 없고, 상기 저장탱크 내부를 저온으로 유지할 필요가 없으므로 액체 암모니아를 저장하여 암모니아 연료를 공급하는 것과 대비하였을 때 설비 비용과 운영 비용을 절감할 수 있다.In addition, since the fuel supply system 2 according to the present invention stores solid ammonium, there is no need to have a storage tank having pressure resistance necessary to store liquid ammonia, and since there is no need to maintain the inside of the storage tank at a low temperature, liquid When compared to supplying ammonia fuel by storing ammonia, it is possible to reduce facility costs and operating costs.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, this is for the purpose of describing the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto. It will be clear that the transformation or improvement is possible.

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

1: 종래의 액체 암모니아 연료 공급 시스템
2: 본 발명에 따른 연료 공급 시스템
10: 액체 암모니아 저장탱크 20: 히터
30, 300: 열교환기 40, 400: 연료 저장탱크
50, 600: 기화기 60, 800: 믹서
70, 900: 엔진
100: 고체암모늄 저장탱크 200: 제1 히터
500: 분리기 700: 제2 히터
L1: 액체 암모니아 공급 라인 L2: 연료 공급라인
L3: 증발기체 순환라인 L4: 연료 분기라인
L5: 제1 암모니아 가스 공급라인 L6: 제2 암모니아 가스 공급라인
L7: 이산화탄소 배출라인
V1: 제어밸브
1: Conventional liquid ammonia fuel supply system
2: Fuel supply system according to the present invention
10: liquid ammonia storage tank 20: heater
30, 300: heat exchanger 40, 400: fuel storage tank
50, 600: carburetor 60, 800: mixer
70, 900: engine
100: solid ammonium storage tank 200: first heater
500: separator 700: second heater
L1: Liquid ammonia supply line L2: Fuel supply line
L3: Evaporative gas circulation line L4: Fuel branch line
L5: first ammonia gas supply line L6: second ammonia gas supply line
L7: CO2 emission line
V1: control valve

Claims (5)

암모니아 가스와 엔진연료를 혼합하여 엔진에 공급하는 친환경 선박의 연료 공급 시스템에 있어서,
고체암모늄이 저장되는 고체암모늄 저장탱크;
상기 고체암모늄을 가열하여 상기 암모니아 가스와 이산화탄소 가스를 생성하는 제1 히터;
상기 암모니아 가스와 이산화탄소 가스를 상기 엔진연료와 열교환하여 상기 암모니아 가스를 암모니아 액체로 변환하는 열교환기; 및
상기 암모니아 액체를 상기 이산화탄소 가스와 분리하는 분리기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 선박의 연료 공급 시스템.
In the fuel supply system of an eco-friendly ship that mixes ammonia gas and engine fuel and supplies it to the engine,
Solid ammonium storage tank in which solid ammonium is stored;
a first heater for heating the solid ammonium to generate the ammonia gas and the carbon dioxide gas;
a heat exchanger converting the ammonia gas and the carbon dioxide gas into an ammonia liquid by exchanging heat with the engine fuel; and
and a separator for separating the ammonia liquid from the carbon dioxide gas.
제 1 항에 있어서,
상기 분리기 하류에 구비되어 상기 암모니아 액체를 기체로 변환하는 제2 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 선박의 연료 공급 시스템.
The method of claim 1,
The fuel supply system for eco-friendly ships, characterized in that it further comprises a second heater provided downstream of the separator to convert the ammonia liquid into a gas.
제 1 항에 있어서,
상기 엔진으로 상기 엔진연료를 공급하는 연료 공급라인을 구비하고,
상기 연료 공급라인에서 분기되어 상기 열교환기로 상기 엔진연료를 공급하는 연료 분기라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 친환경 선박의 연료 공급 시스템.
The method of claim 1,
and a fuel supply line for supplying the engine fuel to the engine;
and a fuel branch line branching from the fuel supply line and supplying the engine fuel to the heat exchanger.
제 1 항에 있어서,
상기 고체암모늄은 탄산 암모늄 또는 중탄산 암모늄인 것을 특징으로 하는 친환경 선박의 연료 공급 시스템.
The method of claim 1,
The solid ammonium is ammonium carbonate or ammonium bicarbonate fuel supply system for eco-friendly ships, characterized in that.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 상기 친환경 선박의 연료 공급 시스템을 구비한 선박.A ship equipped with a fuel supply system for the eco-friendly ship according to any one of claims 1 to 4.
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