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KR20220036446A - Fuel Supplying System And Method For Liquefied Gas Carrier - Google Patents

Fuel Supplying System And Method For Liquefied Gas Carrier Download PDF

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KR20220036446A
KR20220036446A KR1020200118376A KR20200118376A KR20220036446A KR 20220036446 A KR20220036446 A KR 20220036446A KR 1020200118376 A KR1020200118376 A KR 1020200118376A KR 20200118376 A KR20200118376 A KR 20200118376A KR 20220036446 A KR20220036446 A KR 20220036446A
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KR
South Korea
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liquefied gas
fuel supply
pressure
engine
separator
Prior art date
Application number
KR1020200118376A
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Korean (ko)
Inventor
태혁준
이규성
김두혁
Original Assignee
대우조선해양 주식회사
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Publication date
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Priority to JP2022575940A priority patent/JP7485796B2/en
Priority to PCT/KR2020/018576 priority patent/WO2021256644A1/en
Priority to CN202080101981.2A priority patent/CN115697836A/en
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Abstract

Disclosed are a fuel supply system and method for a liquefied gas carrier. According to the present invention, the fuel supply method for the liquefied gas carrier is able to compress liquefied gas along a fuel supply line from a fuel supply tank prepared on a deck of the carrier, supply the compressed liquefied gas as fuel to an engine of the carrier, return the unused liquefied gas among the liquefied gas supplied to the engine and the liquefied gas remaining in the engine when the engine stops toward an upstream of the engine through a return line, separate gas and liquid from the liquefied gas returned from the engine through the return line at a separator, return the separated gas to the fuel supply tank, recirculate the liquid to the fuel supply line supplying the liquid as fuel for the engine, detect the pressure of the fuel supply line to which the liquefied gas, which is separated at the separator and is to be recirculated, control the volume of gas returned from the separator to the fuel supply tank in accordance with the detected pressure, and maintain the pressure of the separator higher than the pressure detected at the fuel supply line. The present invention aims to provide a fuel supply system and method for a liquefied gas carrier, which are capable of keeping a safe pressure and temperature in a tank.

Description

액화가스 운반선의 연료공급시스템 및 방법{Fuel Supplying System And Method For Liquefied Gas Carrier}Fuel Supplying System And Method For Liquefied Gas Carrier

본 발명은 액화가스 운반선의 연료공급시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LPG와 같은 액화가스를 연료로 사용하는 선박에서 엔진으로 초과공급되어 남은 LPG를 회수하여 재순환시키는 액화가스 운반선의 연료공급시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a fuel supply system and method for a liquefied gas carrier, and more particularly, to a fuel supply for a liquefied gas carrier that recovers and recirculates the remaining LPG from a ship using a liquefied gas such as LPG as a fuel to an engine in excess. It relates to systems and methods.

LNG(Liquefied Natural Gas)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있다. 액화가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는, 액화된 상태로 액화가스 운반선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. LNG나 LPG 등의 액화가스는 천연가스 혹은 석유가스를 극저온(LNG의 경우 대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭 감소하므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.The consumption of liquefied gas such as LNG (Liquefied Natural Gas) or LPG (Liquefied Petroleum Gas) is rapidly increasing worldwide. Liquefied gas is transported in a gaseous state through a gas pipeline on land or offshore, or stored in a liquefied gas carrier in a liquefied state and transported to a remote consumer. Liquefied gas such as LNG or LPG is obtained by cooling natural gas or petroleum gas to cryogenic temperatures (approximately -163°C in the case of LNG).

석유가스의 액화 온도는 상압 약 -42℃의 저온이고, 18 bar에서는 약 45℃의 온도까지, 7 bar에서는 20℃까지 액체 상태로 저장가능하다. LPG는 상압 -42℃보다 높으면 증발되므로, 선박의 LPG 저장탱크에는 단열처리가 되어있다. 그러나 외부의 열이 지속적으로 LPG에 전달되므로, LPG 수송 과정에서 LPG 저장탱크 내에서 지속적으로 LPG가 기화되어 LPG 저장탱크 내에 증발가스(Boil-Off Gas)가 발생한다.The liquefaction temperature of petroleum gas is a low temperature of about -42°C under normal pressure, and can be stored in a liquid state up to a temperature of about 45°C at 18 bar and 20°C at 7 bar. Since LPG evaporates when the atmospheric pressure is higher than -42℃, the LPG storage tank of the ship is insulated. However, since external heat is continuously transferred to the LPG, the LPG is continuously vaporized in the LPG storage tank during the LPG transportation process, thereby generating boil-off gas in the LPG storage tank.

LPG 운반선에서는 LPG 저장탱크 내에 증발가스가 축적되면 LPG 저장탱크 내의 압력이 과도하게 상승하므로, LPG 저장탱크에 내압구조를 갖추는 한편 탱크 내에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위해 증발가스 재액화 장치를 사용한다.In LPG carriers, when BOG accumulates in the LPG storage tank, the pressure in the LPG storage tank rises excessively. do.

한편, 종래의 LPG 운반선 등에는 선박의 추진 연료로서 상대적으로 가격이 저렴한 벙커C유 등의 중유를 사용하는 연료 공급 시스템을 채용하고 있는데, 이러한 중유 연료 공급 시스템은 중유 연료 사용에 대한 국제적인 배기가스 배출규제 강화로 황 성분이 적은 중유 연료 탱크(LSHFO tank)를 별도로 설치해야 했고, 국제적인 환경규제 기준에 적합한 친환경적인 연료 공급 시스템의 요구가 커졌다.On the other hand, conventional LPG carriers employ a fuel supply system using heavy oil such as bunker C oil, which is relatively inexpensive as a propulsion fuel for ships. Due to the strengthening of regulations, a LSHFO tank with low sulfur content had to be installed separately, and the demand for an eco-friendly fuel supply system that meets international environmental regulations has grown.

최근에는 LPG 또는 LNG 운반선에서 LPG 또는 LNG 및 그로부터 발생하는 증발가스를 추진 연료로 사용하는 연료공급시스템의 적용이 늘어나고 있고, 국제적인 배기가스 배출규제 강화에 따라 LPG 또는 LNG 운반선 외에 일반 선박에서도 LNG 등을 추진 연료로 사용하는 선박이 증가하고 있다.Recently, the application of a fuel supply system that uses LPG or LNG and boil-off gas generated therefrom as a propulsion fuel is increasing in LPG or LNG carriers. The number of ships used as propulsion fuel is increasing.

특히 LPG는 극저온에서 액화되는 LNG보다 저장이 용이하고 기존 HFO에 견주어 SPECIFIC ENERGY와 ENERGY DENSITY에서 크게 떨어지지 않으면서 기존 HFO 대비 SOX, NOX, CO2, PM등의 절감 효과가 탁월한 장점이 있다.In particular, LPG is easier to store than LNG, which is liquefied at cryogenic temperatures, and it does not significantly fall in SPECIFIC ENERGY and ENERGY DENSITY compared to conventional HFO, and has an excellent effect in reducing SOX, NOX, CO2, PM, etc. compared to conventional HFO.

LPG를 연료로 사용하는 선박에서 엔진에 연료로 공급될 LPG는 연료공급탱크로부터 압축용 펌프, 히터 등을 포함하는 연료공급부(Fuel Supply System)를 거치면서 엔진의 연료공급조건에 맞추어 선박의 엔진에 공급된다. In ships using LPG as fuel, LPG to be supplied to the engine as fuel goes through the fuel supply system including the compression pump and heater from the fuel supply tank, and is supplied to the engine of the ship according to the fuel supply conditions of the engine. is supplied

비압축성 유체인 LPG는 엔진의 로드 변화에 즉각 대응할 수 있도록 엔진에서 필요로 하는 연료보다 초과공급될 수 있으며, 초과공급되어 연료로 소비되고 남는 LPG나 엔진 로드 변화에 따른 연료소모율 변화로 남는 LPG, 엔진 정지 시 엔진 및 배관에 잔류하는 LPG는 엔진의 상류로 회수된다. LPG, an incompressible fluid, can be supplied in excess of the fuel required by the engine to respond immediately to changes in engine load. When the engine is stopped, the LPG remaining in the engine and piping is recovered upstream of the engine.

그런데, 회수되는 LPG를 그대로 배출시켜 태워 없애면 연료를 낭비하는 문제가 있고, 이를 카고 탱크로 보내면 엔진에서 유입된 윤활유(sealing oil)로 인한 LPG 화물의 오염 우려가 있다. 또한, 회수되는 LPG를 엔진의 연료공급조건에 맞추어 압축 및 가열되어 고온 고압 상태이므로 이를 연료공급탱크로 보내면 탱크 내 압력 및 온도를 높이는 문제가 있다.However, if the recovered LPG is discharged and burned as it is, there is a problem of wasting fuel. In addition, since the recovered LPG is compressed and heated according to the fuel supply condition of the engine and is in a high temperature and high pressure state, there is a problem of increasing the pressure and temperature in the tank when it is sent to the fuel supply tank.

본 발명은 이러한 문제를 해결하여, 엔진에서 회수되는 LPG를 효과적으로 처리하면서 효율적으로 연료를 공급할 수 있는 시스템을 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide a system capable of efficiently supplying fuel while effectively processing LPG recovered from an engine by solving this problem.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 데크에 마련된 연료공급탱크로부터 연료공급라인을 따라 액화가스를 압축하여 선내 엔진에 연료로 공급하고, According to one aspect of the present invention for solving the above problems, the liquefied gas is compressed along the fuel supply line from the fuel supply tank provided on the deck of the ship and supplied as fuel to the onboard engine,

상기 엔진으로 공급된 상기 액화가스 중 소비되지 않은 액화가스 및 엔진 정지 시 엔진에 잔류하는 액화가스를 리턴라인을 통해 상기 엔진의 상류로 회수하되, Unconsumed liquefied gas among the liquefied gas supplied to the engine and the liquefied gas remaining in the engine when the engine is stopped are recovered upstream of the engine through a return line,

상기 리턴라인을 통해 상기 엔진으로부터 회수되는 액화가스를 세퍼레이터에서 기액분리하여, 분리된 기체는 상기 연료공급탱크로 회수하고, 액체는 상기 엔진의 연료로 공급하는 상기 연료공급라인으로 재순환시키며, The liquefied gas recovered from the engine through the return line is gas-liquid separated in a separator, the separated gas is recovered to the fuel supply tank, and the liquid is recirculated to the fuel supply line supplied as fuel of the engine,

상기 세퍼레이터에서 분리되어 재순환될 액화가스가 공급되는 연료공급라인의 압력을 감지하여, 감지된 압력에 따라 상기 세퍼레이터로부터 상기 연료공급탱크로 회수되는 기체의 양을 조절하여, 상기 세퍼레이터의 압력을 상기 연료공급라인에서 감지된 압력보다 높게 유지하는 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선의 연료공급방법이 제공된다. The pressure of the fuel supply line to which the liquefied gas separated from the separator is supplied and recirculated is sensed, and the amount of gas recovered from the separator to the fuel supply tank is adjusted according to the sensed pressure to adjust the pressure of the separator to the fuel. There is provided a fuel supply method for a liquefied gas carrier, characterized in that it is maintained higher than the pressure sensed in the supply line.

바람직하게는, 상기 연료공급라인에는 상기 연료공급탱크로부터 액화가스를 이송하는 이송펌프; 및 상기 이송펌프에서 이송된 액화가스를 펌핑하여 상기 엔진에서 필요한 압력으로 승압하는 압축펌프:가 마련되고, 상기 세퍼레이터에서 분리되어 재순환될 액화가스는 상기 이송펌프와 압축펌프 사이의 연료공급라인으로 공급되어 재순환될 수 있다. Preferably, the fuel supply line includes a transfer pump for transferring liquefied gas from the fuel supply tank; and a compression pump for pumping the liquefied gas transferred from the transfer pump to increase the pressure to a required pressure in the engine, and the liquefied gas to be separated from the separator and recirculated is supplied to a fuel supply line between the transfer pump and the compression pump. and can be recycled.

바람직하게는, 상기 이송펌프의 후단 압력을 감지하여, 감지된 압력에 따라 상기 세퍼레이터에서 상기 연료공급탱크로 회수되는 기체의 양을 조절하여, 상기 세퍼레이터의 압력을 상기 이송펌프의 후단 압력보다 0.5 내지 2 barg 높게 유지할 수 있다.Preferably, the pressure of the rear end of the transfer pump is sensed, and the amount of gas recovered from the separator to the fuel supply tank is adjusted according to the sensed pressure, so that the pressure of the separator is 0.5 to greater than the pressure of the rear end of the transfer pump. It can be kept as high as 2 barg.

바람직하게는, 상기 압축펌프의 후단 압력을 감지하여, 감지된 압력이 설정값보다 높아지면 먼저 압축펌프의 펌프 스피드를 낮추고, 여전히 설정값보다 높으면 상기 압축펌프의 후단에서 액화가스 일부를 감압하여 상기 세퍼레이터로 배출시켜 압축펌프의 후단 압력을 제어할 수 있다. Preferably, by sensing the pressure at the rear end of the compression pump, when the sensed pressure is higher than the set value, the pump speed of the compression pump is lowered first, and if it is still higher than the set value, a portion of the liquefied gas at the rear end of the compression pump is reduced It is possible to control the pressure at the end of the compression pump by discharging it to the separator.

바람직하게는, 상기 리턴라인에는 감압부가 마련되어, 상기 엔진으로 공급된 상기 액화가스 중 소비되지 않은 액화가스 및 엔진 정지 시 엔진에 잔류하는 액화가스는 상기 리턴라인의 상기 감압부를 거쳐 감압 후 상기 세퍼레이터로 도입되어 기액분리될 수 있다. Preferably, a decompression unit is provided in the return line, and unconsumed liquefied gas among the liquefied gas supplied to the engine and liquefied gas remaining in the engine when the engine is stopped are decompressed through the decompression unit of the return line and then to the separator. It can be introduced into gas-liquid separation.

바람직하게는, 상기 세퍼레이터의 바닥부에는 상기 세퍼레이터로 회수되는 액화가스에 혼입된 윤활유를 분리하여 배출시키는 배출배관이 마련될 수 있다. Preferably, a discharge pipe for separating and discharging the lubricant mixed in the liquefied gas returned to the separator may be provided at the bottom of the separator.

바람직하게는, 상기 선박에 마련되어 운송될 액화가스를 저장하는 카고탱크로부터 발생하는 증발가스를 재액화부에서 재액화하고, 상기 재액화부에서 재액화된 액화가스는 상기 연료공급탱크를 거쳐 상기 카고탱크로 이송하여 상기 연료공급탱크를 냉각시킬 수 있다. Preferably, the boil-off gas generated from the cargo tank for storing the liquefied gas to be transported provided in the ship is reliquefied in the reliquefaction unit, and the liquefied gas reliquefied in the reliquefaction unit is passed through the fuel supply tank to the cargo tank. It can be transferred to cool the fuel supply tank.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박의 데크에 마련된 연료공급탱크로부터 선내 엔진으로 액화가스가 공급되는 연료공급라인;According to another aspect of the present invention, a fuel supply line through which liquefied gas is supplied from the fuel supply tank provided on the deck of the ship to the onboard engine;

상기 연료공급라인에 마련되며 상기 선내 엔진으로 공급될 액화가스를 상기 엔진에 필요한 압력으로 압축하는 압축부;a compression unit provided in the fuel supply line and compressing the liquefied gas to be supplied to the onboard engine to a pressure required for the engine;

상기 액화가스 중 엔진에서 소비되지 않은 액화가스를 상기 엔진의 상류로 재순환시키는 리턴라인; 및a return line for recirculating the liquefied gas not consumed by the engine among the liquefied gas to an upstream of the engine; and

상기 리턴라인에 마련되어 재순환되는 상기 액화가스를 기액분리하여 분리된 기체를 상기 연료공급탱크로 회수하는 세퍼레이터:를 포함하고, A separator for gas-liquid separation of the recirculated liquefied gas provided in the return line and recovering the separated gas to the fuel supply tank;

상기 연료공급라인의 압력을 감지하여, 감지된 압력에 따라 상기 세퍼레이터로부터 상기 연료공급탱크로 회수되는 기체의 양을 조절하고, 상기 세퍼레이터의 압력을 상기 연료공급라인에서 감지된 압력보다 높게 유지하여,By sensing the pressure of the fuel supply line, adjusting the amount of gas recovered from the separator to the fuel supply tank according to the sensed pressure, and maintaining the pressure of the separator higher than the pressure sensed in the fuel supply line,

상기 세퍼레이터에서 분리된 액체를 상기 연료공급라인으로 재순환시키는 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선의 연료공급시스템이 제공된다. There is provided a fuel supply system for a liquefied gas carrier, characterized in that the liquid separated in the separator is recirculated to the fuel supply line.

바람직하게는 상기 연료공급라인에는, 상기 연료공급탱크로부터 액화가스를 이송하는 이송펌프; 및 상기 이송펌프에서 이송된 액화가스를 펌핑하여 상기 엔진에서 필요한 압력으로 승압하는 압축펌프:가 마련되고, 상기 이송펌프의 후단 압력을 감지하여, 상기 세퍼레이터에서 분리되어 재순환될 액화가스를 상기 이송펌프와 압축펌프 사이의 연료공급라인으로 재순환시킬 수 있다. Preferably, the fuel supply line includes: a transfer pump for transferring liquefied gas from the fuel supply tank; and a compression pump for pumping the liquefied gas transferred from the transfer pump to increase the pressure in the engine to a pressure required by the engine. It can be recirculated to the fuel supply line between and the compression pump.

바람직하게는 상기 리턴라인에 마련되어 상기 엔진에서 소비되지 않고 상기 리턴라인을 통해 회수되는 액화가스를 감압하는 감압부:를 더 포함하고, 상기 리턴라인을 따라 회수되는 액화가스는 상기 감압부를 거쳐 감압 후 상기 세퍼레이터로 도입될 수 있다. Preferably, it further comprises a decompression unit provided in the return line for decompression of the liquefied gas recovered through the return line without being consumed by the engine, wherein the liquefied gas recovered along the return line is depressurized through the decompression unit may be introduced into the separator.

바람직하게는, 상기 세퍼레이터의 바닥부에는 마련되어 상기 세퍼레이터로 회수되는 액화가스에 혼입된 윤활유를 분리하여 배출시키는 배출배관; 및 상기 선박에 마련되어 운송될 액화가스를 저장하는 카고탱크로부터 발생하는 증발가스를 재액화시키는 재액화부:를 더 포함하고, 상기 재액화부에서 재액화된 액화가스를 상기 연료공급탱크를 거쳐 상기 카고탱크로 이송하여, 상기 연료공급탱크를 냉각시킬 수 있다. Preferably, a discharge pipe provided at the bottom of the separator for separating and discharging the lubricating oil mixed in the liquefied gas returned to the separator; and a re-liquefaction unit for re-liquefying boil-off gas generated from a cargo tank for storing liquefied gas to be transported and provided on the ship, wherein the liquefied gas re-liquefied in the re-liquefaction unit passes through the fuel supply tank to the cargo tank By transport, it is possible to cool the fuel supply tank.

본 발명에서는 엔진으로 연료 공급을 위해 압축된 액화가스 중 엔진에서 소비되지 않은 액화가스를 리턴라인을 통해 재순환시키되, 리턴라인에 세퍼레이터를 구비하여 리턴라인을 통해 회수되는 액화가스를 기액분리하고, 세퍼레이터의 압력을 조절하여 세퍼레이터로부터 액상의 액화가스만을 연료공급라인으로 재순환시킨다. 이와 같이 엔진으로 초과공급되어 연료로 소비되고 남은 액화가스를 적절히 연료공급라인으로 재순환시키면서, 연료에 윤활유가 혼입되는 것을 방지하여 엔진의 불완전 연소 및 그로 인한 배기 내 오염 물질 생성을 방지할 수 있고, 윤활유(sealing oil)로 인한 연료공급탱크 내 LPG 오염 및 윤활유의 결정화를 막을 수 있다. In the present invention, the liquefied gas not consumed in the engine among the liquefied gas compressed for fuel supply to the engine is recirculated through the return line, and a separator is provided in the return line to separate gas-liquid gas recovered through the return line, and a separator Only the liquid liquefied gas from the separator is recirculated to the fuel supply line by adjusting the pressure of the In this way, it is possible to prevent incomplete combustion of the engine and the generation of pollutants in the exhaust by preventing the lubricating oil from being mixed into the fuel while adequately recirculating the remaining liquefied gas after being consumed as fuel by being oversupplied to the engine. It is possible to prevent LPG contamination and crystallization of lubricant in the fuel supply tank due to sealing oil.

또한, 리턴라인에 감압부를 마련하여 재순환되는 액화가스를 냉각시키고 기액분리하여, 연료공급탱크로부터 이송펌프를 거쳐 공급되는 과냉각(subcooled) LPG와 함께 압축펌프로 도입시킴으로써, 압축펌프 흡입부(suction)에서 베이퍼(vapor) 발생 위험을 낮추어 이를 제거하기 위한 별도의 장비를 설치하지 않고도 펌프의 장치 이상을 방지할 수 있다. In addition, by providing a pressure reducing unit in the return line to cool the recirculated liquefied gas, separate the gas and liquid, and introduce it into the compression pump together with subcooled LPG supplied from the fuel supply tank through the transfer pump, the compression pump suction It is possible to reduce the risk of vapor generation in the pump and prevent malfunction of the pump without installing additional equipment to remove it.

세퍼레이터에서 분리된 기체는 연료공급탱크로 이송하고, 카고탱크에서 발생한 증발가스를 재액화하여 이를 냉각라인을 통해 연료공급탱크를 거쳐 카고탱크로 이송함으로써, 재액화된 액화가스를 통해 연료공급탱크를 냉각시켜 탱크의 압력과 온도를 안전하게 유지할 수 있다. The gas separated from the separator is transferred to the fuel supply tank, and the boil-off gas generated in the cargo tank is reliquefied and transferred to the cargo tank through the fuel supply tank through the cooling line. By cooling, the pressure and temperature of the tank can be safely maintained.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 운반선의 연료공급시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 운반선의 연료공급시스템에서 세퍼레이터로부터 윤활유를 배출시키는 배출부의 구성을 개략적으로 도시한다.
1 schematically shows a fuel supply system for a liquefied gas carrier according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 schematically shows the configuration of the discharge unit for discharging the lubricant from the separator in the fuel supply system of the liquefied gas carrier 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 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the objects achieved by the practice 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.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, it should be noted that in adding reference signs to the elements of each drawing, the same elements are indicated with the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings.

후술하는 본 발명의 실시예에서 선박은, 액화석유가스를 추진용 엔진의 연료 또는 발전용 엔진의 연료로 사용할 수 있는 엔진이 설치되는 모든 종류의 선박일 수 있다. 대표적으로 LPG 운반선, LNG 운반선(LNG Carrier), 액체수소 운반선, LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading), LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit)와 같이 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물도 포함될 수 있다. In an embodiment of the present invention to be described later, the vessel may be any type of vessel in which an engine capable of using liquefied petroleum gas as a fuel for a propulsion engine or a fuel for a power generation engine is installed. Typical examples include ships with self-propelled capabilities such as LPG carriers, LNG carriers, liquid hydrogen carriers, and LNG RVs (Regasification Vessels), LNG Floating Production Storage Offloading (FPSO), and LNG FSRU (Floating Storage Regasification Unit). It may also include offshore structures that do not have propulsion capabilities, but are floating in the sea.

또한, 본 실시예는 저온으로 액화시켜 수송될 수 있고, 저장된 상태에서 증발가스가 발생하며 엔진의 연료로 공급될 수 있는 모든 종류의 액화가스의 연료공급시스템에 적용될 수 있다. 이러한 액화가스는 예를 들어 LNG(Liquefied Natural Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같은 액화석유화학가스 및 암모니아 등일 수 있다. 다만, 후술하는 실시예에서는 대표적인 액화가스 중 하나인 LPG가 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다. In addition, this embodiment can be transported by being liquefied at a low temperature, and BOG is generated in a stored state and can be applied to a fuel supply system of all kinds of liquefied gas that can be supplied as fuel of an engine. Such liquefied gas is, for example, liquefied petrochemicals such as LNG (Liquefied Natural Gas), LEG (Liquefied Ethane Gas), LPG (Liquefied Petroleum Gas), Liquefied Ethylene Gas, Liquefied Propylene Gas, etc. gas and ammonia, and the like. However, in the embodiments to be described later, an example in which LPG, which is one of representative liquefied gases, is applied will be described.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 운반선의 연료공급시스템을 개략적으로 도시하였다. 1 schematically shows a fuel supply system for a liquefied gas carrier according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예의 연료공급시스템은, 선박의 데크에 마련된 연료공급탱크(DT)로부터 선내 엔진(E)으로 액화가스가 공급되는 연료공급라인(SL)과, 연료공급라인에 마련되며 연료공급탱크로부터 엔진으로 공급될 액화가스를 이송하는 이송펌프(110), 연료공급라인에 마련되며 액화가스를 엔진에 필요한 압력으로 압축하는 압축펌프(120), 액화가스 중 엔진에서 소비되지 않은 액화가스를 엔진의 상류로 재순환시키는 리턴라인(RL1, RL2), 리턴라인에 마련되며 재순환되는 액화가스를 공급받아 기액분리하는 세퍼레이터(210), 세퍼레이터에서 분리된 액상의 액화가스를 연료공급라인의 이송펌프 후단으로 공급하는 리퀴드라인(LL), 세퍼레이터에서 분리된 기체를 연료공급탱크(DT)로 회수하는 베이퍼라인(VL)을 포함한다. 1, the fuel supply system of this embodiment is a fuel supply line (SL) through which liquefied gas is supplied from the fuel supply tank (DT) provided on the deck of the ship to the in-board engine (E), and the fuel supply line. A transfer pump 110 that is provided and transports liquefied gas to be supplied from the fuel supply tank to the engine, a compression pump 120 that is provided in the fuel supply line and compresses the liquefied gas to the pressure required for the engine, among the liquefied gas that is not consumed by the engine Return lines (RL1, RL2) for recirculating the unrecycled liquefied gas to the upstream of the engine, a separator 210 provided in the return line to receive the recirculated liquefied gas and gas-liquid separation, and a fuel supply line for the liquid liquefied gas separated from the separator It includes a liquid line (LL) for supplying to the rear end of the transfer pump, and a vapor line (VL) for recovering the gas separated from the separator to the fuel supply tank (DT).

리턴라인에서 세퍼레이터의 상류에는 재순환되는 액화가스를 감압하는 감압부가 마련되고, 세퍼레이터로부터 연료공급탱크로 연결된 베이퍼라인에는 연료공급탱크(DT)로 이송되는 기체를 조절하기 위한 압력조절밸브(250)가 마련된다. A pressure reducing unit for reducing the recirculated liquefied gas is provided upstream of the separator in the return line, and a pressure regulating valve 250 for controlling the gas transferred to the fuel supply tank DT is provided in the vapor line connected from the separator to the fuel supply tank. will be prepared

세퍼레이터에서 분리되어 리퀴드라인을 통해 재순환될 액화가스가 공급되는 연료공급라인의 이송펌프 후단 압력을 감지하여, 감지된 압력에 따라 압력조절밸브를 제어하여 세퍼레이터로부터 연료공급탱크로 회수되는 기체의 양을 조절하여, 세퍼레이터의 압력을 연료공급라인에서 감지된 압력보다 높게 유지하는 것을 특징으로 한다. Detects the pressure at the rear end of the transfer pump of the fuel supply line to which liquefied gas separated from the separator and recirculated through the liquid line is supplied, and the pressure control valve is controlled according to the sensed pressure to measure the amount of gas recovered from the separator to the fuel supply tank. By adjusting, the pressure of the separator is characterized in that it is maintained higher than the pressure sensed in the fuel supply line.

본 실시예 시스템에서 엔진으로의 연료 공급 과정을 보다 상세히 살펴보면 다음과 같이 이루어진다. A detailed description of the fuel supply process to the engine in the system of the present embodiment is performed as follows.

연료공급탱크로부터 엔진으로의 연료 공급은, 액화가스를 펌핑하여 이송하는 이송펌프(110)와, 이송된 액화가스를 펌핑하여 상기 엔진에서 필요한 압력으로 승압하는 압축펌프(120)를 포함하는 두 개의 펌프에 의해 이루어진다. The fuel supply from the fuel supply tank to the engine includes a transfer pump 110 that pumps and transfers liquefied gas, and a compression pump 120 that pumps the transferred liquefied gas and boosts the pressure to a required pressure in the engine. made by the pump.

이송펌프(110)는 액화가스를 이송하기 위한 저압 펌프로 일 예로 원심 펌프(centrifugal pump)로, 압축펌프(120)는 엔진에서 요구하는 연료공급압력으로 압축하는 고압 펌프로 다이아프램 펌프(diaphragm pump)로 구성될 수 있고, 이송펌프 및 압축펌프를 거친 액화가스는 압축펌프 후단에 마련된 연료히터(130)에서 엔진에서 필요로 하는 온도로 가열되어 엔진으로 공급된다. The transfer pump 110 is a low-pressure pump for transferring liquefied gas, for example, a centrifugal pump, and the compression pump 120 is a high-pressure pump that compresses the fuel supply pressure required by the engine, and is a diaphragm pump. ), and the liquefied gas passing through the transfer pump and the compression pump is heated to a temperature required by the engine in the fuel heater 130 provided at the rear end of the compression pump and supplied to the engine.

연료공급라인에서 압축펌프 및 연료히터를 거쳐 압축 및 가열된 액화가스는 연료 중의 이물질을 걸러주는 필터(140)와 서비스밸브부(SVT)를 거쳐 엔진(E)으로 공급된다. 서비스밸브부에서는 엔진으로 LPG를 공급하면서 엔진의 연료유 전환이나 LPG 모드 정지, 트립 등으로 LPG 연료 공급이 중단될 때 밸브를 통해 각 배관을 이중 차단하며 배관 내 압력을 해소한다. The compressed and heated liquefied gas from the fuel supply line through the compression pump and fuel heater is supplied to the engine E through the filter 140 that filters out foreign substances in the fuel and the service valve unit SVT. In the service valve part, while supplying LPG to the engine, when LPG fuel supply is stopped due to engine fuel oil switching, LPG mode stop, trip, etc., each pipe is double-blocked through the valve to relieve pressure in the pipe.

이러한 압축 및 가열된 LPG를 연료로 공급받는 엔진은 일 예로 MAN Diesel & Turbo사(社)의 ME-LGIP 엔진일 수 있다. 이 경우 LPG는 압축부 및 연료히터를 거쳐 54 bar, 35℃ 내외의 고압 액체 상태로 엔진에 공급되며, 엔진에서 유압으로 600 내지 700 bar의 압력으로 노즐에 분사되어 엔진이 가동된다. An engine receiving such compressed and heated LPG as fuel may be, for example, a ME-LGIP engine of MAN Diesel & Turbo. In this case, LPG is supplied to the engine in a high-pressure liquid state of around 54 bar and 35° C. through the compression unit and the fuel heater, and the engine is operated by being hydraulically injected into the nozzle at a pressure of 600 to 700 bar.

즉, 본 실시예의 엔진에서는 압축 및 가열된 연료가 액체 상태로 엔진으로 공급되는데, 압력 변화에 따라 부피변화가 큰 압축성 유체, 즉 가스 연료가 공급되는 엔진과는 달리, 압력을 가하여도 부피의 변화가 없거나 적은 비압축성 유체, 액체 상태의 LPG가 엔진 연료로 공급되는 경우 엔진의 부하 변동에도 충분한 연료를 공급하여 즉각적으로 대응하며 캐비테이션을 방지하기 위해서 과잉의 LPG를 엔진으로 공급한다. 엔진에 공급된 LPG 중 연료로 소비되고 남은 LPG는 엔진에서 리턴라인을 통해 배출하여 재순환시키는데, 압축 및 가열된 LPG를 그대로 재순환시키거나 연료공급탱크로 보내면 압축펌프 흡입부(suction)에서 베이퍼(vapor) 발생 위험이 있고, 연료공급탱크 내 압력 및 온도를 상승시켜 탱크 및 선박 안전에 위협이 될 수 있다. That is, in the engine of this embodiment, compressed and heated fuel is supplied to the engine in a liquid state, and unlike the engine to which a compressible fluid having a large volume change according to a change in pressure, that is, gas fuel is supplied, the volume changes even when pressure is applied. When there is no or little incompressible fluid or liquid LPG as engine fuel, sufficient fuel is supplied to respond immediately to changes in engine load and excess LPG is supplied to the engine to prevent cavitation. Among the LPG supplied to the engine, the remaining LPG is discharged from the engine through the return line and recirculated. If the compressed and heated LPG is recirculated as it is or sent to the fuel supply tank, the ), and may pose a threat to tank and ship safety by increasing the pressure and temperature in the fuel supply tank.

본 실시예에서는 이러한 문제의 해결을 위해 리턴라인에 액화가스를 감압하는 감압부(220, 230)를 마련하여, 엔진으로부터 배출되는 액화가스를 감압하여 재순환될 수 있도록 구성한다. 압축된 액화가스는 감압 과정에서 단열팽창 또는 등엔트로피 팽창하면서 줄-톰슨 효과에 의해 냉각된다. In this embodiment, in order to solve this problem, the decompression units 220 and 230 for decompressing the liquefied gas are provided in the return line, so that the liquefied gas discharged from the engine can be recirculated by decompressing the liquefied gas. The compressed liquefied gas is cooled by the Joule-Thomson effect while undergoing adiabatic or isentropic expansion during the decompression process.

엔진(E)으로부터 리턴라인(RL1)을 통해 재순환되는 압축된 액화가스는 감압부(220)를 거쳐 감압되며 냉각되어 세퍼레이터(210)로 도입되어 기액분리되고, 세퍼레이터에서 분리된 액상의 액화가스는 리퀴드라인(LL)을 통해 이송펌프(110)와 압축펌프(120) 사이의 연료공급라인(SL)으로 공급되어 재순환되며, 세퍼레이터에서 분리된 기체는 베이퍼라인(VL)을 통해 연료공급탱크(DT)로 회수된다. The compressed liquefied gas recirculated from the engine E through the return line RL1 is reduced in pressure through the decompression unit 220 and cooled, introduced into the separator 210 for gas-liquid separation, and the liquid liquefied gas separated from the separator is It is supplied to the fuel supply line SL between the transfer pump 110 and the compression pump 120 through the liquid line LL and recirculated, and the gas separated from the separator is supplied to the fuel supply tank DT through the vapor line VL. ) is returned.

본 실시예에서는 감압을 통해 냉각된 액화가스가 세퍼레이터로 도입되고, 기액분리 후 액상의 액화가스가 연료공급탱크로부터 이송펌프를 거쳐 공급되는 과냉각(subcooled) LPG와 함께 압축펌프(120)로 도입되므로, 압축펌프 흡입부에서의 베이퍼 발생 위험을 낮춰 베이퍼 제거를 위한 별도의 장치를 구성하지 않을 수 있다. In this embodiment, the liquefied gas cooled through decompression is introduced into the separator, and the liquid liquefied gas after gas-liquid separation is introduced into the compression pump 120 together with the subcooled LPG supplied from the fuel supply tank through the transfer pump. , it is possible not to configure a separate device for vapor removal by reducing the risk of vapor generation in the suction part of the compression pump.

또한, 재순환되는 액화가스의 온도가 높은 경우에는 엔진의 연료 요구 조건에 맞추기 위해 연료히터에서 가열기능과 함께 냉각기능도 갖추어야 하지만, 본 실시예에서는 감압부를 거쳐 재순환 액화가스가 냉각되고, 세퍼레이터를 통해 감압된 재순환 액화가스 중의 기체는 연료공급탱크로 회수되어, 제2 펌프로 흡입되는 고온의 재순환 액화가스의 질량유량(mass flow)를 줄여, 추가 냉각없이도 적절한 온도의 연료를 엔진으로 공급할 수 있어, 연료히터는 가열기능만 갖추어도 되므로 장치 비용을 절감할 수 있고, 운전이 용이하다. In addition, when the temperature of the recirculated liquefied gas is high, the fuel heater must have a cooling function as well as a heating function in order to meet the fuel requirements of the engine. The gas in the decompressed recirculation liquefied gas is recovered to the fuel supply tank, and the mass flow of the high-temperature recirculated liquefied gas sucked into the second pump is reduced, so that fuel at an appropriate temperature can be supplied to the engine without additional cooling. Since the fuel heater only needs to have a heating function, the equipment cost can be reduced and operation is easy.

한편 리턴라인은, 엔진(E)으로부터 세퍼레이터(210)로 연결되는 제1 리턴라인(RL1)과, 상기 압축펌프(120)와 연료히터(130) 사이의 연료공급라인(SL)으로부터 세퍼레이터(210)로 연결되는 제2 리턴라인(RL2)을 포함한다. 또한 감압부는, 제1 리턴라인에 마련되는 제1 감압장치(220)와, 제2 리턴라인에 마련되는 제2 감압장치(230)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1 및 제2 감압장치는 압축된 액화가스를 단열팽창 또는 등엔트로피 팽창시켜 냉각하는 팽창기 또는 줄-톰슨 밸브 등의 팽창밸브로 구성될 수 있다.Meanwhile, the return line includes a first return line RL1 connected from the engine E to the separator 210 , and a separator 210 from the fuel supply line SL between the compression pump 120 and the fuel heater 130 . ) and a second return line RL2 connected to each other. In addition, the pressure reducing unit may include a first pressure reducing device 220 provided in the first return line and a second pressure reducing device 230 provided in the second return line. The first and second pressure reducing devices may include an expander for cooling the compressed liquefied gas by adiabatic or isentropic expansion or an expansion valve such as a Joule-Thomson valve.

제1 리턴라인의 제1 감압장치 상류에는 리턴밸브부(RVT) 및 필터(240)가 마련되어, 엔진으로부터 배출되는 액화가스는 리턴밸브부 및 필터를 거쳐 제1 감압장치로 도입된다. 필터에서는 엔진에서 배출되는 액화가스에 혼입된 윤활유 등을 걸러낼 수 있다. A return valve unit (RVT) and a filter 240 are provided upstream of the first pressure reducing device in the first return line, and the liquefied gas discharged from the engine is introduced into the first pressure reducing device through the return valve unit and the filter. The filter can filter lubricating oil mixed in the liquefied gas discharged from the engine.

제1 리턴라인 및 제1 감압장치는 엔진에서 배출되는 액화가스를, 제2 리턴라인 및 제2 감압장치는 압축펌프에서 엔진의 연료 공급 압력으로 압축된 액화가스를 연료히터 상류로부터 감압하여 세퍼레이터로 이송한다. The first return line and the first pressure reducing device decompress the liquefied gas discharged from the engine, and the second return line and the second pressure reducing device decompress the liquefied gas compressed by the fuel supply pressure of the engine from the compression pump from the upstream of the fuel heater to the separator. transport

이를 통해 엔진의 LPG 모드 정지 시나 트립 등 LPG 연료 공급이 중단될 때 엔진 및 연료공급라인에 잔존하는 LPG도 감압으로 냉각하여 세퍼레이터로 이송할 수 있다. LPG 연료 공급 중단 시에는 세퍼레이터로부터 LPG를 연료공급라인으로 재순환시킬 필요가 없으므로 이를 연료공급탱크로 보낼 수 있고, 이를 위해 세퍼레이터로부터 연료공급탱크로 이송라인(미도시)이 마련될 수 있다. Through this, the LPG remaining in the engine and fuel supply line can also be cooled under reduced pressure and transferred to the separator when the LPG fuel supply is interrupted, such as when the engine is stopped in LPG mode or when tripping. When the LPG fuel supply is stopped, it is not necessary to recirculate the LPG from the separator to the fuel supply line, so it can be sent to the fuel supply tank, and for this, a transfer line (not shown) from the separator to the fuel supply tank may be provided.

본 실시예 시스템에는 운전압력을 제어하기 위해, 복수의 압력감지부가 마련된다. 압축펌프와 연료히터 사이의 압력을 감지하고 압력 신호를 보내는 제1 압력감지부(PC1), 제1 리턴라인에서 필터와 제1 감압장치 사이의 압력을 감지하고 압력 신호를 보내는 제2 압력감지부(PC2), 이송펌프 후단의 압력을 감지하는 제3 압력감지부(PC3), 세퍼레이터의 압력을 감지하는 제4 압력감지부(PC4)가 각각 마련된다. In the present embodiment system, a plurality of pressure sensing units are provided to control the operating pressure. A first pressure sensing unit (PC1) that senses the pressure between the compression pump and the fuel heater and sends a pressure signal, a second pressure sensing unit that senses the pressure between the filter and the first pressure reducing device in the first return line and sends a pressure signal (PC2), a third pressure sensing unit (PC3) sensing the pressure of the rear end of the transfer pump, and a fourth pressure sensing unit (PC4) sensing the pressure of the separator are provided, respectively.

본 실시예 시스템에서의 운전압력은 일 예로 다음과 같이 제어될 수 있다. The operating pressure in the system of the present embodiment may be controlled as follows, for example.

연료공급탱크의 운전압력 범위는 1 내지 8 barg인데, 운전압력을 4barg로 가정하면, 이송펌프의 디퍼렌셜(Differential) 압력은 약 2 bar, 이송펌프 후단 압력은 6 barg이다. 세퍼레이터(210)의 운전압력은 제1 펌프 후단 압력보다 약 0.5 내지 2 bar, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1 bar 높게 유지됨으로써, 세퍼레이터에서 분리된 액상의 재순환가스가 이송펌프 후단으로 원활하게 이송될 수 있다. The operating pressure range of the fuel supply tank is 1 to 8 barg. Assuming that the operating pressure is 4 barg, the differential pressure of the transfer pump is about 2 bar, and the rear end pressure of the transfer pump is 6 barg. The operating pressure of the separator 210 is maintained at about 0.5 to 2 bar, more preferably 0.5 to 1 bar higher than the pressure at the rear end of the first pump, so that the liquid recirculation gas separated from the separator can be smoothly transferred to the rear end of the transfer pump. there is.

이를 위해 제3 압력감지부(PC3)에서의 압력 신호를 제4 압력감지부(PC4)가 받아, 제4 압력감지부(PC4)에서 베이퍼라인(VL)의 압력조절밸브(250)에 설정값 신호를 보내고, 압력조절밸브의 개도를 조절하여 세퍼레이터의 압력이 6.5 내지 7 barg로 유지된다. To this end, the fourth pressure sensing unit PC4 receives the pressure signal from the third pressure sensing unit PC3, and the fourth pressure sensing unit PC4 sets the set value to the pressure control valve 250 of the vapor line VL. By sending a signal and adjusting the opening degree of the pressure control valve, the pressure of the separator is maintained at 6.5 to 7 barg.

세퍼레이터에서 분리된 액체는 리퀴드라인(LL)을 따라 압축펌프 전단으로 공급되며 압축펌프에서 펌핑되어 54 barg로 가압된다. The liquid separated from the separator is supplied to the front end of the compression pump along the liquid line LL, and is pumped by the compression pump and pressurized to 54 barg.

세퍼레이터에는 세퍼레이터의 액위(liquid level)를 감지하는 레벨센서(LC)가 마련되고, 레벨센서에서 감지된 세퍼레이터의 액위에 따라 밸브(V1)를 제어하여 연료공급라인으로 이송되는 액화가스의 유량을 조절할 수 있다.The separator is provided with a level sensor (LC) that detects the liquid level of the separator, and controls the valve (V1) according to the liquid level of the separator detected by the level sensor to adjust the flow rate of the liquefied gas transferred to the fuel supply line. can

엔진에서 돌아오는 제1 리턴라인(RL1)은 제2 압력감지부에서 제1 감압장치(220)를 제어하여 제1 감압장치 상류의 압력을 22barg로 유지하고, 제1 감압장치 후단에서의 압력은 세퍼레이터 압력과 같은 6.5 내지 7 barg로 유지한다. The first return line RL1 returning from the engine controls the first pressure reducing device 220 from the second pressure sensing unit to maintain the pressure upstream of the first pressure reducing device at 22 barg, and the pressure at the rear end of the first pressure reducing device is Maintain at 6.5 to 7 barg equal to the separator pressure.

엔진에서의 로드 변화로 연료 소모량이 변화하여 압축펌프의 후단 압력이 변할 때는 제1 압력감지부(PC1)에서 압력을 감지하여 제1 압력감지부의 설정값(54barg) 이상이면 먼저 제2 펌프의 VFD를 조절하여 펌프 스피드를 낮추고, 여전히 압력이 54barg 이상에서 55barg까지 올라가면 제2 리턴라인의 제2 감압장치(230)를 열어 압력을 낮춘다.When the pressure at the rear end of the compression pump changes due to a change in fuel consumption due to a change in the load in the engine, the first pressure sensing unit PC1 detects the pressure and, if it is higher than the set value (54 barg) of the first pressure sensing unit, first the VFD of the second pump to lower the pump speed, and if the pressure still rises from 54 barg or more to 55 barg, the second pressure reducing device 230 of the second return line is opened to lower the pressure.

한편, 세퍼레이터(210)의 바닥부에는 배출배관(DL)이 마련된다. 세퍼레이터로부터 분리된 윤활유는 배출배관(DL)을 포함한 배출부로 배출된다. 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 운반선의 연료공급시스템에서 세퍼레이터로부터 윤활유를 배출시키는 배출부의 구성을 개략적으로 도시하였다. Meanwhile, a discharge pipe DL is provided at the bottom of the separator 210 . Lubricating oil separated from the separator is discharged to a discharge unit including a discharge pipe (DL). Figure 2 schematically shows the configuration of the discharge unit for discharging the lubricant from the separator in the fuel supply system of the liquefied gas carrier according to an embodiment of the present invention.

엔진으로부터 회수되는 액화가스에는 액상의 LPG 외에도, 연료 공급을 위한 압축 및 가열을 통해 발생하게 된 증발가스 등의 기체와 함께 엔진에서 유입된 윤활유(sealing oil)가 섞여 있을 수 있는데, 이러한 윤활유가 엔진의 연료로 공급되면 불완전 연소되어 배기 중 대기 오염 물질이 발생할 수 있고 연료 효율에도 악영향을 줄 수 있다. 또한 연료공급탱크로 윤활유가 유입되면 탱크 내에서 결정화될 우려도 있다. 본 실시예에서는 세퍼레이터 바닥부에 마련된 배출배관(DL)을 통해 액화가스에 혼입된 윤활유를 세퍼레이터에서 분리하여 배출시킴으로써 이를 방지할 수 있다. The liquefied gas recovered from the engine may contain, in addition to liquid LPG, gas such as boil-off gas generated through compression and heating for fuel supply, and sealing oil introduced from the engine. If it is supplied as a fuel for the fuel, it will be incompletely combusted, which may generate air pollutants in the exhaust and adversely affect fuel efficiency. In addition, when lubricating oil flows into the fuel supply tank, there is a risk of crystallization in the tank. In this embodiment, this can be prevented by separating and discharging the lubricant oil mixed in the liquefied gas from the separator through the discharge pipe DL provided at the bottom of the separator.

LPG는 프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)이 주성분으로, 프로판과 부탄의 비율에 따라 차이가 있으나 비중이 약 0.5이고, 윤활유의 비중은 약 0.9 내외이다. 따라서 세퍼레이터에서 가스는 상부로 분리되고, 비중 차이에 의해 LPG보다 무거운 윤활유가 바닥으로 층 분리되므로, 세퍼레이터 바닥부에 배출배관을 마련하여 층 분리된 윤활유를 배출시킬 수 있다. 보다 원활한 윤활유의 분리 배출을 위해, LNG에서는 가라앉고 윤활유에서는 부유할 수 있는 부유식 부력체를 세퍼레이터 내에 마련할 수 있다.LPG is mainly composed of propane (C 3 H 8 ) and butane (C 4 H 10 ). Although there is a difference depending on the ratio of propane and butane, the specific gravity is about 0.5, and the specific gravity of lubricating oil is about 0.9. Therefore, in the separator, the gas is separated to the upper part, and the lubricating oil heavier than LPG is layered at the bottom due to the difference in specific gravity. For smoother separation and discharge of lubricating oil, a floating buoyancy body capable of sinking in LNG and floating in lubricating oil may be provided in the separator.

세퍼레이터의 압력을 10 barg 이하로 유지하면 점성 및 비중 차이에 의한 윤활유의 분리 배출이 수월하게 이루어질 수 있다.If the pressure of the separator is maintained at 10 barg or less, the separation and discharge of the lubricant due to the difference in viscosity and specific gravity can be easily achieved.

배출부는 세퍼레이터(210) 바닥부에서 연결되는 배출배관(DL)과 배출된 윤활유가 모이는 윤활유배출탱크(SDT)를 포함하고, 배출배관에서 세퍼레이터와 윤활유배출탱크 사이에 리텐션 팟(retention pot, 300)이 마련된다. 리텐션 팟에는 액위를 확인할 수 있도록 자기 부유식 레벨 게이지(magnetic float level gauge, 310)가 마련되고, 배출배관에서 세퍼레이터와 리텐션 팟 사이에는 도 2에 도시된 바와 같이 제1 배출밸브(DV1) 및 제2 배출밸브(DV2)가 마련된다. 리텐션 팟과 윤활유배출탱크 사이에는 분리된 윤활유를 윤활유배출탱크로 배출시킬 수 있도록 제3 배출밸브(DV3)가 마련된다. 정상 배출 모드 작동 시, 제1 및 제2 배출밸브(DV1, DV2)는 열고, 제3 배출밸브(DV3)는 닫게 되며, 배출배관에 마련된 리텐션 팟에 의해 관내 정체 시간을 늘림으로써 윤활유의 분리 효율을 높일 수 있다. The discharge part includes a discharge pipe (DL) connected from the bottom of the separator 210 and a lubricant discharge tank (SDT) where the discharged lubricant is collected, and a retention pot (retention pot, 300) between the separator and the lubricant discharge tank in the discharge pipe. ) is provided. A magnetic float level gauge 310 is provided in the retention pot to check the liquid level, and between the separator and the retention pot in the discharge pipe, as shown in FIG. 2 , a first discharge valve DV1 And a second discharge valve (DV2) is provided. A third discharge valve (DV3) is provided between the retention pod and the lubricant discharge tank to discharge the separated lubricant to the lubricant discharge tank. During normal discharge mode operation, the first and second discharge valves (DV1, DV2) are opened, the third discharge valve (DV3) is closed, and the retention time in the pipe is increased by the retention pot provided in the discharge pipe to separate the lubricant efficiency can be increased.

제2 배출밸브와 리텐션 팟 사이에서 배출배관의 압력을 해소하고 윤활유 배출(drain) 시 진공 상태를 해소하기 위해 배출배관에서 분기되어 윤활유배출탱크로 연결되는 배관과 배관을 개폐하는 제4 배출밸브(DV4)가 마련된다. 또한, 윤활유배출탱크(SDT)에는 액위 측정을 위한 레벨 게이지(320)가 마련되고, 윤활유배출탱크로부터 윤활유를 배출시킬 수 있도록 제5 배출밸브(DV5)가 마련되고, 배출시킨 윤활유는 엔진룸의 오일 탱크로 보내 재사용하거나 폐기할 수 있다. A fourth discharge valve that opens and closes the piping branched from the discharge pipe and connected to the lubricant discharge tank in order to relieve the pressure of the discharge pipe between the second discharge valve and the retention pod and to relieve the vacuum state when the lubricant is drained. (DV4) is provided. In addition, the level gauge 320 for measuring the liquid level is provided in the lubricant discharge tank SDT, and a fifth discharge valve DV5 is provided to discharge the lubricant from the lubricant discharge tank, and the discharged lubricant is in the engine room. It can be sent to the oil tank for reuse or disposal.

한편, 본 실시예의 선박은 액화가스 운반선으로 액화가스를 저장하여 운송하기 위한 카고탱크(미도시)가 마련되는데, 본 실시예에서는 카고탱크(미도시)에 저장된 액화가스에서 발생하는 증발가스를 재액화부(RS)로 보내 재액화하고, 재액화부(RS)로부터 재액화된 액화가스가 연료공급탱크(DT)를 거쳐 카고탱크(미도시)로 연결되도록 냉각라인(CL)을 마련하여, 재액화부에서 재액화된 액화가스의 냉열을 이용해 연료공급탱크를 냉각시킬 수 있도록 구성하였다. On the other hand, the ship of this embodiment is provided with a cargo tank (not shown) for storing and transporting liquefied gas as a liquefied gas carrier. In this embodiment, boil-off gas generated from the liquefied gas stored in the cargo tank (not shown) is liquid A cooling line CL is provided so that the liquefied gas re-liquefied by sending it to the re-liquefaction unit RS is connected to the cargo tank (not shown) through the fuel supply tank DT, and the re-liquefaction unit It was configured to cool the fuel supply tank by using the cooling heat of the liquefied gas re-liquefied in the

즉, 연료공급탱크는 LPG를 8 barg 이하 압력으로 저장하면서 선내 엔진으로 연료를 공급하는데, 선박에서 데크(deck) 상에 마련되므로 외기에 의해서나, 세퍼레이터로부터 도입되는 가스 등에 의해 탱크 내 온도가 높아지고 압력이 상승할 수 있는데, 본 실시예에서는 카고탱크에서 저장된 액화가스 화물에서 발생하는 증발가스를 재액화시킨 후 연료공급탱크(DT)를 거쳐 카고탱크로 복귀되도록 냉각라인(CL)을 구성함으로써, 재액화된 액화가스의 냉열을 이용해 연료공급탱크를 냉각시킬 수 있도록 한다. That is, the fuel supply tank supplies fuel to the onboard engine while storing LPG at a pressure of 8 barg or less. Since it is provided on the deck of the ship, the temperature in the tank increases due to external air or gas introduced from the separator. The pressure may rise, in this embodiment by configuring the cooling line CL to re-liquefy the boil-off gas generated from the liquefied gas cargo stored in the cargo tank and then to return to the cargo tank via the fuel supply tank DT, It is possible to cool the fuel supply tank by using the cooling heat of the reliquefied liquefied gas.

한편, 선내에는 데크에 배치된 연료공급탱크(DT)로 선내 엔진의 연료로 공급될 액화가스를 공급하기 위한 연료탱크(FT1, FT2)가 추가로 마련되는데, 재액화부를 가동하지 않을 때에는 연료탱크로부터 액화가스를 연료공급탱크로 공급하여 저온의 액화가스에 의해 연료공급탱크를 냉각시킬 수도 있다.Meanwhile, in the ship, fuel tanks FT1 and FT2 for supplying liquefied gas to be supplied as fuel of the onboard engine to the fuel supply tank DT disposed on the deck are additionally provided. It is also possible to supply liquefied gas from the fuel supply tank to the fuel supply tank to cool the fuel supply tank by the low-temperature liquefied gas.

이와 같이 카고탱크 내 화물에서 발생하는 증발가스를 재액화하여 재액화가스의 냉열로 연료공급탱크를 냉각시킴으로써 연료공급탱크의 온도 및 압력을 조절할 수 있고, 재액화가스의 냉열만 이용하고 카고탱크로 복귀시켜 저장함으로써 연료와 이송 화물이 섞이는 것을 방지할 수 있다. In this way, the temperature and pressure of the fuel supply tank can be adjusted by re-liquefying the boil-off gas generated from the cargo in the cargo tank and cooling the fuel supply tank with the cooling heat of the re-liquefied gas. By returning and storing, it is possible to prevent mixing of fuel and transported cargo.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 것이다.The present invention is not limited to the above embodiments, and it is to those of ordinary skill in the art that various modifications or variations can be implemented without departing from the technical gist of the present invention. it is self-evident

E: 엔진
DT: 연료공급탱크
FT1, FT2: 연료탱크
SL: 연료공급라인
RL1: 제1 리턴라인
RL2: 제2 리턴라인
SVT: 서비스밸브부
RVT: 리턴밸브부
RS: 재액화부
CL: 냉각라인
110: 이송펌프
120: 압축펌프
130: 연료히터
140, 240: 필터
210: 세퍼레이터
220: 제1 감압장치
230: 제2 감압장치
250: 압력조절밸브
PC1, PC2, PC3, PC4: 제1 내지 제4 압력감지부
E: engine
DT: fuel supply tank
FT1, FT2: fuel tank
SL: fuel supply line
RL1: first return line
RL2: second return line
SVT: service valve part
RVT: return valve part
RS: reliquefaction unit
CL: cooling line
110: transfer pump
120: compression pump
130: fuel heater
140, 240: filter
210: separator
220: first pressure reducing device
230: second pressure reducing device
250: pressure control valve
PC1, PC2, PC3, PC4: first to fourth pressure sensing units

Claims (11)

선박의 데크에 마련된 연료공급탱크로부터 연료공급라인을 따라 액화가스를 압축하여 선내 엔진에 연료로 공급하고,
상기 엔진으로 공급된 상기 액화가스 중 소비되지 않은 액화가스 및 엔진 정지 시 엔진에 잔류하는 액화가스를 리턴라인을 통해 상기 엔진의 상류로 회수하되,
상기 리턴라인을 통해 상기 엔진으로부터 회수되는 액화가스를 세퍼레이터에서 기액분리하여, 분리된 기체는 상기 연료공급탱크로 회수하고, 액체는 상기 엔진의 연료로 공급하는 상기 연료공급라인으로 재순환시키며,
상기 세퍼레이터에서 분리되어 재순환될 액화가스가 공급되는 연료공급라인의 압력을 감지하여, 감지된 압력에 따라 상기 세퍼레이터로부터 상기 연료공급탱크로 회수되는 기체의 양을 조절하여, 상기 세퍼레이터의 압력을 상기 연료공급라인에서 감지된 압력보다 높게 유지하는 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선의 연료공급방법.
The liquefied gas is compressed along the fuel supply line from the fuel supply tank provided on the deck of the ship and supplied as fuel to the onboard engine,
Unconsumed liquefied gas among the liquefied gas supplied to the engine and the liquefied gas remaining in the engine when the engine is stopped are recovered upstream of the engine through a return line,
The liquefied gas recovered from the engine through the return line is gas-liquid separated in a separator, the separated gas is recovered to the fuel supply tank, and the liquid is recirculated to the fuel supply line supplied as fuel of the engine,
By sensing the pressure of the fuel supply line to which the liquefied gas to be separated and recirculated from the separator is supplied, the amount of gas recovered from the separator to the fuel supply tank is adjusted according to the sensed pressure to increase the pressure of the separator to the fuel. A fuel supply method for a liquefied gas carrier, characterized in that it is maintained higher than the pressure sensed in the supply line.
제 1항에 있어서,
상기 연료공급라인에는 상기 연료공급탱크로부터 액화가스를 이송하는 이송펌프; 및 상기 이송펌프에서 이송된 액화가스를 펌핑하여 상기 엔진에서 필요한 압력으로 승압하는 압축펌프:가 마련되고,
상기 세퍼레이터에서 분리되어 재순환될 액화가스는 상기 이송펌프와 압축펌프 사이의 연료공급라인으로 공급되어 재순환되는 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선의 연료공급방법.
The method of claim 1,
a transfer pump for transferring liquefied gas from the fuel supply tank to the fuel supply line; And a compression pump for pumping the liquefied gas transferred from the transfer pump to increase the pressure to the required pressure in the engine: is provided,
The liquefied gas to be separated and recirculated in the separator is supplied to a fuel supply line between the transfer pump and the compression pump and recirculated.
제 2항에 있어서,
상기 이송펌프의 후단 압력을 감지하여, 감지된 압력에 따라 상기 세퍼레이터에서 상기 연료공급탱크로 회수되는 기체의 양을 조절하여, 상기 세퍼레이터의 압력을 상기 이송펌프의 후단 압력보다 0.5 내지 2 barg 높게 유지하는 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선의 연료공급방법.
3. The method of claim 2,
By sensing the pressure at the rear end of the transfer pump, and adjusting the amount of gas recovered from the separator to the fuel supply tank according to the sensed pressure, the pressure of the separator is maintained 0.5 to 2 barg higher than the pressure at the end of the transfer pump A fuel supply method of a liquefied gas carrier, characterized in that.
제 2항에 있어서,
상기 압축펌프의 후단 압력을 감지하여, 감지된 압력이 설정값보다 높아지면 먼저 압축펌프의 펌프 스피드를 낮추고,
여전히 설정값보다 높으면 상기 압축펌프의 후단에서 액화가스 일부를 감압하여 상기 세퍼레이터로 배출시켜 압축펌프의 후단 압력을 제어하는 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선의 연료공급방법.
3. The method of claim 2,
By sensing the pressure at the rear end of the compression pump, if the detected pressure is higher than the set value, first lower the pump speed of the compression pump,
If it is still higher than the set value, a fuel supply method for a liquefied gas carrier, characterized in that the pressure at the rear end of the compression pump is controlled by depressurizing a part of the liquefied gas at the rear end of the compression pump and discharging it to the separator.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 리턴라인에는 감압부가 마련되어,
상기 엔진으로 공급된 상기 액화가스 중 소비되지 않은 액화가스 및 엔진 정지 시 엔진에 잔류하는 액화가스는 상기 리턴라인의 상기 감압부를 거쳐 감압 후 상기 세퍼레이터로 도입되어 기액분리되는 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선의 연료공급방법.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The return line is provided with a pressure reducing unit,
Of the liquefied gas supplied to the engine, unconsumed liquefied gas and liquefied gas remaining in the engine when the engine is stopped are decompressed through the decompression unit of the return line and then introduced into the separator for gas-liquid separation. of fuel supply method.
제 5항에 있어서,
상기 세퍼레이터의 바닥부에는 상기 세퍼레이터로 회수되는 액화가스에 혼입된 윤활유를 분리하여 배출시키는 배출배관이 마련되는 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선의 연료공급방법.
6. The method of claim 5,
A fuel supply method for a liquefied gas carrier, characterized in that a discharge pipe for separating and discharging lubricating oil mixed in the liquefied gas returned to the separator is provided at the bottom of the separator.
제 5항에 있어서,
상기 선박에 마련되어 운송될 액화가스를 저장하는 카고탱크로부터 발생하는 증발가스를 재액화부에서 재액화하고,
상기 재액화부에서 재액화된 액화가스는 상기 연료공급탱크를 거쳐 상기 카고탱크로 이송하여 상기 연료공급탱크를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선의 연료공급방법.
6. The method of claim 5,
Re-liquefying boil-off gas generated from a cargo tank for storing liquefied gas to be transported and provided on the ship in a re-liquefaction unit,
The liquefied gas reliquefied in the reliquefaction unit is transferred to the cargo tank through the fuel supply tank to cool the fuel supply tank.
선박의 데크에 마련된 연료공급탱크로부터 선내 엔진으로 액화가스가 공급되는 연료공급라인;
상기 연료공급라인에 마련되며 상기 선내 엔진으로 공급될 액화가스를 상기 엔진에 필요한 압력으로 압축하는 압축부;
상기 액화가스 중 엔진에서 소비되지 않은 액화가스를 상기 엔진의 상류로 재순환시키는 리턴라인; 및
상기 리턴라인에 마련되어 재순환되는 상기 액화가스를 기액분리하여 분리된 기체를 상기 연료공급탱크로 회수하는 세퍼레이터:를 포함하고,
상기 연료공급라인의 압력을 감지하여, 감지된 압력에 따라 상기 세퍼레이터로부터 상기 연료공급탱크로 회수되는 기체의 양을 조절하고, 상기 세퍼레이터의 압력을 상기 연료공급라인에서 감지된 압력보다 높게 유지하여,
상기 세퍼레이터에서 분리된 액체를 상기 연료공급라인으로 재순환시키는 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선의 연료공급시스템.
a fuel supply line through which liquefied gas is supplied from the fuel supply tank provided on the deck of the ship to the onboard engine;
a compression unit provided in the fuel supply line and compressing the liquefied gas to be supplied to the onboard engine to a pressure required for the engine;
a return line for recirculating the liquefied gas not consumed by the engine among the liquefied gas to an upstream of the engine; and
A separator for gas-liquid separation of the recirculated liquefied gas provided in the return line and recovering the separated gas to the fuel supply tank;
By sensing the pressure of the fuel supply line, adjusting the amount of gas recovered from the separator to the fuel supply tank according to the sensed pressure, and maintaining the pressure of the separator higher than the pressure sensed in the fuel supply line,
A fuel supply system for a liquefied gas carrier, characterized in that the liquid separated in the separator is recirculated to the fuel supply line.
제 8항에 있어서,
상기 연료공급라인에는 상기 연료공급탱크로부터 액화가스를 이송하는 이송펌프; 및 상기 이송펌프에서 이송된 액화가스를 펌핑하여 상기 엔진에서 필요한 압력으로 승압하는 압축펌프:가 마련되고,
상기 이송펌프의 후단 압력을 감지하여, 상기 세퍼레이터에서 분리되어 재순환될 액화가스를 상기 이송펌프와 압축펌프 사이의 연료공급라인으로 재순환시키는 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선의 연료공급시스템.
9. The method of claim 8,
a transfer pump for transferring liquefied gas from the fuel supply tank to the fuel supply line; And a compression pump for pumping the liquefied gas transferred from the transfer pump to increase the pressure to the required pressure in the engine: is provided,
A fuel supply system for a liquefied gas carrier, characterized in that by sensing the pressure at the rear end of the transfer pump, the liquefied gas to be separated from the separator and recirculated is recirculated to a fuel supply line between the transfer pump and the compression pump.
제 9항에 있어서,
상기 리턴라인에 마련되어 상기 엔진에서 소비되지 않고 상기 리턴라인을 통해 회수되는 액화가스를 감압하는 감압부:를 더 포함하고,
상기 리턴라인을 따라 회수되는 액화가스는 상기 감압부를 거쳐 감압 후 상기 세퍼레이터로 도입되는 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선의 연료공급시스템.
10. The method of claim 9,
Further comprising: a decompression unit provided in the return line to decompress the liquefied gas recovered through the return line without being consumed by the engine;
The liquefied gas recovered along the return line is introduced into the separator after decompression through the decompression unit.
제 10항에 있어서,
상기 세퍼레이터의 바닥부에는 마련되어 상기 세퍼레이터로 회수되는 액화가스에 혼입된 윤활유를 분리하여 배출시키는 배출배관; 및
상기 선박에 마련되어 운송될 액화가스를 저장하는 카고탱크로부터 발생하는 증발가스를 재액화시키는 재액화부:를 더 포함하고,
상기 재액화부에서 재액화된 액화가스를 상기 연료공급탱크를 거쳐 상기 카고탱크로 이송하여, 상기 연료공급탱크를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 액화가스 운반선의 연료공급시스템.
11. The method of claim 10,
a discharge pipe provided at the bottom of the separator to separate and discharge the lubricating oil mixed in the liquefied gas returned to the separator; and
Further comprising: a re-liquefaction unit for re-liquefying boil-off gas generated from a cargo tank for storing liquefied gas to be transported provided in the ship;
A fuel supply system for a liquefied gas carrier, characterized in that by transferring the liquefied gas reliquefied in the reliquefaction unit to the cargo tank through the fuel supply tank, and cooling the fuel supply tank.
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