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KR-102961171-B1 - Double pipe ventilation system

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Abstract

본 발명은 이중 배관의 환기 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 이중 배관을 통한 공기 순환 시스템은 이중연료 엔진(Dual Fuel Engine)을 포함하는 엔진부, 상기 엔진부와 이중배관으로 연결되며 연료를 공급하는 연료 공급부, 상기 엔진부로 공급되는 연료가스의 압력 및 유량을 제어하는 가스 밸브 유닛부, 선박 내 압축공기를 이중배관의 환형공간에 공급하는 건조 공기 공급 유닛부(Air recucing unit) 및 카고 컴프래서 룸(Cargo compressor room) 내부 또는 상부에 배치되며 상기 이중배관의 환형공간 내 공기를 흡입하여 외부로 배출하는 에코젯(eco-jet)부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Inventors

  • 김종현

Assignees

  • 한화오션 주식회사
  • (주)티엔씨엔텍

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20231013

Claims (13)

  1. 이중연료 엔진(Dual Fuel Engine)을 포함하는 엔진부; 상기 엔진부와 이중배관으로 연결되며 연료를 공급하는 연료 공급부; 상기 엔진부로 공급되는 연료가스의 압력 및 유량을 제어하는 가스 밸브 유닛부; 선박 내 압축공기를 이중배관의 환형공간에 공급하는 건조 공기 공급 유닛부(Air recucing unit); 및 카고 컴프래서 룸(Cargo compressor room) 내부 또는 상부에 배치되며 상기 이중배관의 환형공간 내 공기를 흡입하여 외부로 배출하는 에코젯(eco-jet)부;를 포함하는 것으로, 상기 에코젯(eco-jet)부는 작동유체의 압력과 유량을 통해 이중배관의 환형 공간 내 건조공기를 흡입하는 제트파이프(jet pipe); 상기 제트파이프에 압력을 걸어 이중배관의 환형공간 내 공기를 흡입할 수 있도록 작동유체를 순환시키는 순환펌프; 상기 에코젯부를 순환하며 온도가 상승하거나 기포가 발생하는 것을 방지하는 쿨링파이프(cooling pipe); 및 상기 제트 파이프를 통과한 작동유체를 저장하고 팽창하여 기체는 외부로 배출하고, 작동유체는 재순환시키는 팽창탱크(expansion tank);를 포함하는 것인, 이중 배관의 환기 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가스 밸브 유닛부는 상기 카고 컴프래서 룸(Cargo compressor room)에 설치되며, 오픈타입(open type Gas valve unit, open type GVU)으로 구비되는 것인, 이중 배관의 환기 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 건조 공기 공급 유닛부(Air reducing unit)는 압축공기 공급부와 제1 공기 공급라인으로 연결되고, 상기 엔진부와 제1 건조공기 공급라인으로 연결되며, 상기 에코젯부와 제2 건조공기 공급라인으로 연결되는 것인, 이중 배관의 환기 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 건조 공기 공급 유닛부(Air reducing unit)는 상기 압축공기 공급부로부터 30bar 또는 8bar의 선박 내 압축공기를 공급받아 대기압으로 감압하여 선박 내 압축공기의 상대습도를 낮추어 건조 공기를 생성하는 것인, 이중 배관의 환기 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1 공기 공급라인에서 분기되어 제2 건조 공기 공급라인과 연결되는 제2 공기 공급라인을 더 포함하는 것으로, 초기 시동 시 작동유체가 역류하는 것을 방지하기 위하여 상기 제2 공기 공급라인 상에 선박의 압축공기를 공급하는 압축 공기 공급 밸브가 배치되는 것인, 이중 배관의 환기 시스템.
  6. 제3항에 있어서, 상기 제2 건조공기 공급라인 상에 건조 공기 블로워(dry air blowing)가 배치되는 것인, 이중 배관의 환기 시스템.
  7. 삭제
  8. 이중배관을 통해 연료 공급부로부터 엔진부로 연료를 공급하는 연료 공급단계; 선박 내 압축공기를 이중배관의 환형공간에 공급하는 건조 공기 공급단계; 상기 이중배관의 환형공간에 공급된 건조 공기를 흡입하여 외부로 배출하는 공기 배출 단계;를 포함하는 것으로, 상기 공기 배출 단계는 순환펌프를 운전하여 팽창탱크 내 작동유체를 흡입하여 압력을 형성하는 압력형성단계; 압력을 형성한 상기 작동유체를 제트파이프로 공급하여 이중배관의 환형공간 내 건조공기를 흡입하는 공기흡입단계; 및 상기 공기흡입단계를 통해 흡입한 건조공기와 작동유체를 팽창탱크로 공급하여 작동유체 및 공기로 분리하는 흡입공기 분리단계;를 포함하는, 이중 배관의 환기 시스템을 이용한 환기방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 건조 공기 공급단계는 압축공기 공급부로부터 선박 내 압축공기를 공급받아 건조공기를 형성하는 건조 공기 형성단계; 및 상기 건조공기를 제1 건조공기 공급라인을 통해 이중배관의 환형공간에 공급하는 제1 건조공기 공급단계;를 포함하는, 이중 배관의 환기 시스템을 이용한 환기방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 건조공기를 제2 건조공기 공급라인을 통해 에코젯부로 공급하는 것인 제2 건조공기 공급단계; 를 더 포함하는 것으로, 상기 제2 건조공기 공급단계는 에코젯부 초기 운전 시 작동유체의 역류를 방지하기 위하여 공급하는 것인, 이중 배관의 환기 시스템을 이용한 환기방법.
  11. 제9에 있어서, 상기 건조 공기 형성단계는 상기 압축공기 공급부로부터 30bar 또는 8bar의 선박 내 압축공기를 공급받아 대기압으로 감압하여 선박 내 압축공기의 상대습도를 낮추어 건조 공기를 생성하는 것인, 이중 배관의 환기 시스템을 이용한 환기방법.
  12. 삭제
  13. 제8항에 있어서, 상기 흡입공기 분리단계를 통해 분리된 공기를 외부로 배출하는 것인, 이중 배관의 환기 시스템을 이용한 환기방법.

Description

이중 배관의 환기 시스템{Double pipe ventilation system} 본 발명은 이중 배관의 환기 시스템에 관한 것이다. 상세하게는, 선박에서 누출 시 위험성을 가지는 LNG 등의 가스를 공급하기 위한 이중 배관(이중관)의 공기를 순환시키는 이중 배관의 환기 시스템에 관한 것이다. 천연가스 분사 엔진, 예컨대 ME-GI, ME-GA, X-DF 엔진 등을 탑재한 LNG 운반선과 같은 선박 및 해상 구조물에 있어서 가스 배관 내의 가스가 누출 되어 안전 구역에 영향을 미치는 것을 방지 하기 위해 이중 배관(이중관, Double Wall Pipe)를 사용 하고 있다. 즉 엔진이 설치 되는 엔진룸의 경우 안전 구역이 되고 엔진에 사용되는 LNG 가스의 경우 이 안전 구역으로 노출이 되면 안되기 때문에 이중 배관의 내부 배관(내부관, Inner pipe)에서 가스가 누출이 되더라도 외부 배관(외부관, Outer pipe)에서 그 누출을 안전한 구역으로 방출 되는 것을 막아 주는 역할을 한다. 이때, 외부 배관의 경우 엔진이 가스로 가동 될 시 가스가 누출되는 것을 감지하기 위하여 항시 환기(Ventilation)가 이루어지는 것으로, 가스의 누출을 감지하기 위해 항시 건조된 공기를 시간당 30번 교환할 수 있어야 하며, 순환되는 공기는 선외로 배출되거나 화재의 위험성이 없는 구역으로 배출이 되어야 한다. 이에 통상의 선박 및 해상 구조물에서는 외부의 공기를 흡입할 수 있도록 팬(FAN)을 설치하게 된다. 하지만 공기순환을 위해 팬을 설치할 경우 매우 고가이며, 전력의 소모가 심하다는 단점이 있다. 또한, 전기 장비이기 때문에 필수적으로 방폭 설계가 구성되어야 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 배관의 환기 시스템을 나타낸 구성도이다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이중 배관의 환기 시스템의 에코젯부를 나타낸 구성도이다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이중 배관의 환기 시스템의 에코젯부의 형태를 나타낸 도면이다. 본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 및 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 예컨대, 본 명세서에서 어떤 구성요소를 '포함'한다고 하는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결'되어 있거나 '접속'되어 있다고 언급될 때에는 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있으나 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로서, 이에 의하여 본 발명이 한정되는 것으로 해석되어서는 안되며, 본 발명의 실시예들은 이 분야의 통상의 기술자에게 다양한 응용을 가질 수 있음은 당연하다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 배관의 환기 시스템을 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이중 배관의 환기 시스템의 에코젯부를 나타낸 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이중 배관의 환기 시스템의 에코젯부를 나타낸 도면이다. 도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 이중 배관의 환기 시스템은 엔진부(100), 연료공급부(200), 가스밸브 유닛부(300), 건조 공기 공급 유닛부(700) 및 에코젯부(400)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 엔진부(100)는 이중연료 엔진(Dual Fuel Engine)을 포함하는 것으로, 선박에 사용되는 엔진 중 천연가스를 연료로 사용할 수 있다. 예를 들어, 엔진은, ME-GI(MAN Electronic Gas Injection) 엔진, X-DF(eXtra long stroke Dual Fuel) 엔진, DF 엔진(DFDE(Dual Fuel Diesel Electric), DFDG(Dual Fuel Diesel Generator)) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 엔진부(100)는 엔진룸(Engine Room, E/R)에 배치되며, 하나 이상의 엔진을 구비할 수 있는 것으로, 필요에 따라 엔진의 수를 조절할 수 있다. 상기 연료공급부(200)는 카고 컴프레서 룸(Cargo compressor room) 내에 구비되는 것으로, 상기 엔진부(100)에 공급할 연료가스를 저장하는 연료저장탱크(미도시)가 구비될 수 있다. 상세하게는, 상기 연료공급부(200)와 연결되는 메인 연료 공급라인(L1)을 통해 상기 엔진부(100)의 엔진으로 연료가스를 공급하는 것으로, 상기 메인 연료공급라인(L1)은 상기 연료가스의 공급을 조절하는 마스터 가스밸브(210)가 배치될 수 있다. 또한, 상기 메인 연료공급라인(L1)은 가스밸브유닛부(GVU: Gas Valve Unit Room: 300)을 통과하여 엔진부(100)와 연결되는 것으로, 상기 가스밸브유닛부(300)는 상기 엔진부(100)로 공급하는 연료가스를 적절한 압력으로 공급하고 차단 할 수 있다. 이때, 상기 가스밸브유닛부(300)는 오픈타입(open type Gas valve unit, open type GVU)으로 구비되는 것으로, 상기 가스밸브유닛부(300)는 카고 컴프레서 룸(Cargo compressor room)에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 가스밸브유닛부(300)로부터 엔진부(100)와 연결되는 메인 연료공급라인(L1)은 이중배관으로 형성되는 것이 바람직하다. 상세하게는, 상기 메인 연료 공급라인은(L1)은 누출 시 위험을 내포하는 가스 등의 안전한 운송을 위해서 내측 배관 및 외측 배관으로 구성 된 이중 배관으로 이루어 질 수 있는 것으로, 상기 이중 배관의 내측 배관을 통해 연료를 공급하는 것이 바람직하며, 상기 이중 배관의 외측 배관을 통해 내측 배관을 보호하고, 가스의 누출을 감지하기 위해 공기를 순환시키는 것이 바람직하다. 이때, 통상의 선박 및 해상 구조물에서는 이중 배관의 외측 배관에 공기를 공급을 하는 것으로, 외부의 공기를 흡입 할 수 환기 팬(air fan)을 설치하여 환기(Ventillation)과정을 수행하였다. 하지만 공기순환을 위해 팬을 설치할 경우 매우 고가이며, 전력의 소모가 심하다는 단점이 있으며, 전기 장비이기 때문에 필수적으로 방폭 설계가 구성되어야 한다. 이에, 본 발명은 팬을 대체하고 이중 배관의 공기순환을 위하여 상기 건조 공기 공급 유닛부(700) 및 에코젯부(400)를 포함하는 구성을 제시하고자 한다. 상기 건조 공기 공급 유닛부(700)는 선박 내 압축공기를 감압하여 노점을 하강 시킨 후 이중배관의 외측 배관(환형공간)에 공급할 수 있다. 상세하게는, 상기 압축공기 공급부(600)로부터 30bar 또는 8bar의 선박 내 압축공기를 공급받는 것으로, 상기 선박 내 압축공기를 대기압으로 감압하여 상대습도를 낮추어 건조 공기를 생성할 수 있다. 이때, 상기 건조 공기 공급 유닛부(700)는 에어 배출구(750)를 더 포함하는 것으로, 상기 건조 공기 고급 유닛부(700)는 에어 배출구(750)와 제1 공기배출라인(L10)으로 연결될 수 있다. 상기 에어 배출구(750)는 압축공기의 일부를 외부로 배출하는 것으로, 상기 제1 공기배출라인(L10) 상에 제1 유량 센서 및 공기 배출 컨트롤 밸브가 배치될 수 있다. 상세하게는, 상기 제1 유량센서는 압축공기로부터 감압 된 건조 공기가 시스템 내에서 요구되는 유량으로 흐르고 있는지 감지하는 것으로, 일부 소량의 압축공기가 상기 에어 배출구를 통해 배출 될 수 있다. 이때, 상기 에어 배출구(750)는 에코젯부(400)의 공기 흡입이 일어나는 시작점이 되는 것으로, 흡입 압력을 대기압과 동일하게 만들 수 있다. 또한, 상기 건조 공기 공급 유닛부(700)는 상기 압축공기 공급부(600), 상기 엔진부(100) 및 에코젯부(400)와 연결되는 것으로, 상기 건조 공기 공급 유닛부(700)는 압축공기 공급부(600)와 상기 제1 공기 공급라인(L8)으로 연결되고, 상기 엔진부(100)는 상기 제1 공기배출라인(L10)으로부터 분기되어 제1 건조 공기 공급라인(L12)으로 연결되며, 상기 에코젯부(400)는 상기 제1 공기배출라인(L10)으로부터 분기되어 제2 건조공기 공급라인(L11)으로 연결될 수 있다. 이때, 상기 건조 공기는 건조 공기 유닛부(700)에서 압축공기가 감압이 되면서 건도가 낮아지는 것으로, 팽창되면서 노점이 낮아져 공급될 수 있다. 상세하게는, 상기 엔진부(100)와 연결되는 제1 건조 공기 공급라인(L12)을 따라 상기 이중배관의 외측배관(환형 공간)에 건조 공기를 공급하는 것으로, 제1 건조 공기 공급라인(L12) 상게 제2 유량센서가 배치될 수 있다. 상기 제2 유량센서는 건조 공기의 유량을 감지하는 것으로, 상기 제2 유량센서에서 건조 공기의 흐름이 계측되지 않을 경우 엔진부(100)의 가스모드 운전을 중단하고 연료 오일 모드로 전환하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 공기 공급라인(L8)에서 분기되어 제2 건조 공기 공급라인(L11)과 연결되는 제2 공기 공급라인(L9)을 더 포함하는 것으로, 상기 제2 건조 공기 공급라인(L11)상에 건조 공기 공급 밸브 및 건조 공기블로워(dry air blowing)가 배치되고, 상기 제2 공기 공급라인(L9) 상에 선박의 압축공기의 공급하는 압축 공기 공급 밸브 및 압축 공기블로워(air blowing)가 배치될 수 있다. 이때, 상기 건조 공기 공급 밸브 및 압축 공기 공급 밸브는 후술하는 에코젯부(400)의 초기 시동 시 실링 작용을 위하여 선박의 압축공기 또는 건조공기를 공급하여 작동유체의 역류를 방지할 수 있다. 상기 에코젯부(400)는 상기 카고 컴프래서 룸 내부 또는 상부에 배치되며 상기 이중배관의 외측배관(환형공간 내 공기를 흡입하여 외부로 배출하는 것으로, 도 2를 참고하면, 제트 파이프(42