KR100931404B1 - 연소기관 발전기 폐열 회수 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발전기를 구동시키는 내열 기관에서 발생되는 폐열을 회수하여 에너지원으로 이용하는 연소기관 발전기 폐열 회수 장치에 관한 것으로, 다수의 발전기를 각각 구동시키는 다수의 연소기관의 배기가스 온도 측정이 가능하도록 다스의 온도센서를 구비하고, 배기가스를 인렛 라인 또는 스택과 연결되어진 바이패스 라인으로 선택 통과시키는 다수의 댐퍼를 포함하는 다수의 배기 라인과; 상기 다수의 연소기관에서 배출되는 배기가스의 열을 이용하여 스팀을 생산하되, 내부로 공급되는 보급수의 공급 제어를 위한 보급수 밸브와, 스팀의 적정 압력 조절을 위한 스팀 압력 조절 밸브, 생산된 스팀 배출을 위한 스팀 밸브와, 스팀 압력을 측정하는 압력 센서, 및 디스플레이로 이루어진 보일러와; 다수의 배기라인에 각각 연결되어진 다수의 덤퍼와 연결되어 상기 보일러의 각 열교환장치로 배기가스를 각각 공급하는 다수의 인렛 라인과: 상기 보일러의 각 열교환장치에서 배출되는 배기가스를 각각 배출함과 동시에 배출되는 배기가스의 온도를 측정하는 다수의 온도센서를 구비한 다수의 아울렛 라인과; 상기 각 발전기의 상태 및 상기 보일러의 각 열교환장치의 상태를 감시하여 상기 각 배기 라인을 통해 배출되는 각 배기가스의 공급방향을 상기 댐퍼를 통해 결정하고, 상기 열교환장치에 각각 공급되는 보급수의 공급 제어 및 스팀 압력을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소기관 발전기 폐열 회수 장치로 구성된다.

배기가스, 보일러, 폐열

Description

연소기관 발전기 폐열 회수 장치{Regenerative System Exhaust Heat of Engine for Generator}

본 발명은 연소기관 발전기 폐열 회수 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발전기를 구동시키는 내열 기관에서 발생되는 폐열을 회수하여 에너지원으로 이용하는 연소기관 발전기 폐열 회수 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 발전기를 구동시키는 동력원으로는 고온 고압의 스팀, 가스 터빈, 디젤 엔진과 같은 내연기관 등을 이용하고 있다.

그런데, 연료를 연소해서 동력을 발생시키는 엔진은 고온의 배기가스를 배출하는데, 배기가스는 엔진의 종류에 따라 다르지만 매우 높은 온도를 유지한 채 대기 중으로 배출된다.

따라서, 엔진에서 배출되는 배기가스는 동력원으로 사용하기에는 퍼텐셜이 낮아 사용이 어렵지만, 상대적으로 낮은 퍼텐션 에너지를 이용하여 에너지를 회수할 수 있는 방법은 있다.

예를 들어, 내연기관이나 가스터빈과 같은 연소 기관에서 발생되는 배기가스의 열을 이용하여 수증기를 생산하여 증기 기관을 구동시키거나 보일러 열원으로 사용하기에는 충분한 열을 가지고 있다.

따라서, 에너지 비용 절감을 위해서는 연소기관에서 발생되는 배기가스가 가지고 있는 에너지를 회수하여 재사용하는 것이 매우 중요하다.

이러한 에너지 재사용(회수)을 위해 종래에는 도 1에 나타낸 바와 같이,

다수의 발전기(10~13) 즉, 발전기를 구동시켜 주는 각 엔진에서 배출되는 배기가스를 하나의 인렛 라인을 통해 보일러(14)로 공급하고, 상기 보일러(14)에서는 보급수를 공급받아 가열하여 스팀을 생산하여 다른 용도의 열원으로 사용한다.

이렇게 상기 보일러(14)에 공급되어 스팀 생산에 사용된 배기가스는 냉각되어 스택(16)을 통해 대기 중으로 배출된다. 이때 상기 보일러(14)의 과열 등의 상태에 따라 상기 각 발전기에서 배출된 배기가스는 2~4방향 댐퍼(15)를 통해 상기 스택(16)으로 바로 배출될 수도 있다.

그런데, 상기와 같은 종래의 배기가스 폐열 회수 장치는 각 발전기에서 배출된 배기가스를 하나의 인렛 라인을 통해 상기 보일러(14)로 공급하기 때문에 다음과 같은 문제점을 안고 있다.

즉, 다수의 발전기(10~13) 중에서 어느 하나 이상의 발전기가 장애를 일으켜 동작하지 않을 경우에 다른 발전기에서 배출된 배기가스가 역류하여 고장 발전기의 엔진으로 유입되어 엔진이 손상되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 보일러는 배기가스를 공급하는 발전기의 배기가스 열용량을 고려하여 스팀 생산량을 설정하여 동작하기 때문에 고장난 발전기에서 배출되는 배기가스의 배출량만큼 열공급량이 줄어들기 때문에 설정된 온도의 스팀 생산이 불가능 해지는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수의 발전기를 구동시키는 다수의 엔진에서 발생되는 배기가스를 이용한 보일러의 열교환장치를 엔진과 일대일로 대응시켜 에너지를 회수하는 장치로 구성함으로써 어느 한 발전기의 장애로 인한 다른 발전기의 손상을 방지할 수 있는 연소기관 발전기 폐열 회수 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 다수의 발전기를 각각 구동시키는 각 엔진의 배기가스를 각각 공급받아 스팀을 생산하는 보일러의 열교환장치를 일대일로 연결함으로써 보일러의 열교환장치에 의해 생산되는 스팀의 열량을 설정된 열량으로 균일하게 생산할 수 있는 연소기관 발전기 폐열 회수 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 다수의 발전기를 각각 구동시키는 다수의 연소기관의 배기가스 온도 측정이 가능하도록 다스의 온도센서를 구비하고, 배기가스를 인렛 라인 또는 스택과 연결되어진 바이패스 라인으로 선택 통과시키는 다수의 댐퍼를 포함하는 다수의 배기 라인과; 상기 다수의 연소기관에서 배출되는 배기가스의 열을 이용하여 스팀을 생산하되, 내부로 공급되는 보급수의 공급 제어를 위한 보급수 밸브와, 스팀의 적정 압력 조절을 위한 스팀 압력 조절 밸브, 생산된 스팀 배출을 위한 스팀 밸브와, 스팀 압력을 측정하는 압력 센서, 및 디스플레이로 이루어진 보일러와; 다수의 배기라인에 각각 연결되어진 다수의 덤퍼와 연결되어 상기 보일러의 각 열교환장치로 배기가스를 각각 공급하는 다수의 인렛 라인과; 상기 보일러의 각 열교환장치에서 배출되는 배기가스를 각각 배출함과 동시에 배출되는 배기가스의 온도를 측정하는 다수의 온도센서를 구비한 다수의 아울렛 라인과; 상기 각 발전기의 상태 및 상기 보일러의 각 열교환장치의 상태를 감시하여 상기 각 배기 라인을 통해 배출되는 각 배기가스의 공급방향을 상기 댐퍼를 통해 결정하고, 상기 열교환장치에 각각 공급되는 보급수의 공급 제어 및 스팀 압력을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소기관 발전기 폐열 회수 장치를 제공한다.

본 발명은 상기 제어부에 연결되어 상기 다수의 온도 센서와 압력 센서를 통해 측정된 데이터를 이용하여 각 발전기 및 보일러의 상태를 미리 설정된 데이터와 비교하여 정상 여부를 상기 디스플레이를 통해 표시하는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 제어부는 정상 여부를 판단하여 정상이 아니면 경보를 발생하는 경보부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 원격 제어를 위해 네트워크로 연결된 원격 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 연소기관 발전기 폐열 회수 장치는 다수의 발전기에서 발생되는 폐열을 독립적으로 이용하여 스팀을 생산함으로써 어느 한 발전기 또는 보일러의 장애로 인하여 다른 발전기나 보일러가 손상되는 것을 방지하고, 적정 온도의 스팀을 원활하게 생산할 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명에 따른 연소기관 발전기 폐열 회수 장치를 본 발명에 따른 실시예를 나타낸 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

첨부한 도면, 도 2는 본 발명에 따른 연소기관 발전기 폐열 회수 장치를 설명하기 위한 구성도, 도 3은 본 발명에 따른 연소기관 발전기 폐열 회수 장치의 구조를 설명하기 위한 정면도, 도 4는 본 발명에 따른 연소기관 발전기 폐열 회수 장치의 구조를 설명하기 위한 측면도, 도 5는 본 발명에 따른 연소기관 발전기 폐열 회수 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

본 발명의 연소기관 발전기 폐열 회수 장치는 도 2에 나타낸 바와 같이, 발전기(20~23)와, 상기 발전기(20~23)에서 배출되는 배기가스의 열을 이용하여 스팀을 생산하는 보일러(30)와, 상기 발전기(20~23)에서 배출되는 배기가스를 상기 보일러(30)로 공급하거나 각 스택(40d~43d)으로 배출하는 다수의 라인으로 구성된다.

본 발명에서 상기 발전기(20~23)는 발전기를 구동시켜 주는 각 연소기관을 포함하는 개념으로 배기가스는 상기 발전기를 구동시켜 주는 각각의 연소기관에서 배출되는 것을 전제로 하여 설명한다.

상기 보일러(30)는 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 각 발전기(20~23)에서 배출되는 배기가스를 각각 공급받아 보급수를 각각의 스팀으로 변환하는 다수의 열교환장치로 구성된다.

이를 위해 상기 보일러(30)는 배기가스를 공급받는 인렛 포트(31)와 배출하는 아울렛 포트(32)를 포함하여 구성된다.

배기가스를 상기 각 발전기(20~23)에서 상기 각 스택(40d~43d)으로 배출하는 배기 가스 라인은 도 2에 나타낸 바와 같이, 다수의 발전기(20~23)의 배기가스를 각각 배출하는 다수의 배기 라인(40~43)과, 상기 배기 라인(40~43)에 각각 연결되어 2방향으로 선택 배출하는 3방향 조절 기능을 가지는 다수의 댐퍼(25~28)와, 상기 다수의 댐퍼(25~28)에 각각 연결되어 상기 인렛 포트(31)에 각각 연결되는 다수의 인렛 라인(40a~43a)과, 상기 아울렛 포트(32)와 상기 각 스택(40d~43d)을 연결하는 다수의 아울렛 라인(40c~43c)과, 상기 각 댐퍼(25~28)와 상기 각 스택(40d~43d)을 연결하는 바이패스 라인(40b~43b)으로 구성된다.

그리고, 상기 배기 라인(40~43)과 상기 아울렛 라인(40c~43c)과, 그리고 상기 보일러(30)에 다수의 온도 센서(T₁~T₁₀)가 연결되어, 각각의 배기가스 온도와 보급수 및 스팀의 온도를 측정한다.

또한 상기 보일러에는 스팀의 압력을 측정하는 압력 센서와, 스팀의 배출 및 압력 제어를 위한 메인 밸브(V₁)와 배기 밸브(V₂), 그리고 보급수의 공급 제어를 위한 급수 밸브(V₃)가 연결된다.

한편, 본 발명은 상기 각 센서 및 밸브를 제어하기 위해 제어부(50)를 포함하여 구성되는데, 상기 제어부(50)는 상기 각 센서를 통해 상기 각 발전기(20~23)의 상태 및 상기 보일러(30)의 각 열교환장치의 상태를 감시하여 상기 각 배기 라인을 통해 배출되는 각 배기가스의 공급방향을 상기 댐퍼(25~28)를 통해 결정하고, 상기 열교환장치에 각각 공급되는 보급수의 공급 제어 및 스팀 압력을 상기 각 밸브(V_1~3)를 통해 제어한다.

그리고, 상기 제어부(50)는 각 장치의 상태와 제어 결과를 디스플레이(51)를 통해 표시하고, 각 상태에 따른 조작을 조작 패널(52)을 통해 입력받아 상기 댐퍼(25~28) 및 상기 밸브(V_{1 ~3})를 제어하며, 상기 발전기(20~23) 및 보일러(30)에 이상이 발생하면 경보부(53)를 통해 경보를 발생한다.

또한, 상기 제어부(50)는 네트워크(55)를 통해 연결된 원격 제어부(56)를 통한 원격 제어에 대응하여 상기 보일러(30)의 동작을 제어할 수 있다.

한편, 도 2의 ACV(29) 즉, 에어 컨트롤 밸브는 별도의 압축 공기를 공급받아 상기 배기가스 라인을 관리하기 위한 용도로 사용된다.

도 1은 종래의 폐열 회수 장치를 설명하기 위한 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 연소기관 발전기 폐열 회수 장치를 설명하기 위한 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 연소기관 발전기 폐열 회수 장치의 구조를 설명하기 위한 정면도.

도 4는 본 발명에 따른 연소기관 발전기 폐열 회수 장치의 구조를 설명하기 위한 측면도.

도 5는 본 발명에 따른 연소기관 발전기 폐열 회수 장치를 설명하기 위한 블록도.

Claims (5)

1. 다수의 발전기를 각각 구동시키는 다수의 연소기관의 배기가스 온도 측정이 가능하도록 다스의 온도센서를 구비하고, 배기가스를 인렛 라인 또는 스택과 연결되어진 바이패스 라인으로 선택 통과시키는 다수의 댐퍼를 포함하는 다수의 배기 라인과;

   상기 다수의 연소기관에서 배출되는 배기가스의 열을 이용하여 스팀을 생산하되, 내부로 공급되는 보급수의 공급 제어를 위한 보급수 밸브와, 스팀의 적정 압력 조절을 위한 스팀 압력 조절 밸브, 생산된 스팀 배출을 위한 스팀 밸브와, 스팀 압력을 측정하는 압력 센서, 및 디스플레이로 이루어진 보일러와;

   다수의 배기라인에 각각 연결되어진 다수의 덤퍼와 연결되어 상기 보일러의 각 열교환장치로 배기가스를 각각 공급하는 다수의 인렛 라인과;

   상기 보일러의 각 열교환장치에서 배출되는 배기가스를 각각 배출함과 동시에 배출되는 배기가스의 온도를 측정하는 다수의 온도센서를 구비한 다수의 아울렛 라인과;

   상기 각 발전기의 상태 및 상기 보일러의 각 열교환장치의 상태를 감시하여 상기 각 배기 라인을 통해 배출되는 각 배기가스의 공급방향을 상기 댐퍼를 통해 결정하고, 상기 열교환장치에 각각 공급되는 보급수의 공급 제어 및 스팀 압력을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소기관 발전기 폐열 회수 장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 제어부에 연결되어 상기 다수의 온도 센서와 압력 센서를 통해 측정된 데이터를 이용하여 각 발전기 및 보일러의 상태를 미리 설정된 데이터와 비교하여 정상 여부를 상기 디스플레이를 통해 표시하는 것을 특징으로 하는 연소기관 발전기 폐열 회수 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는 정상 여부를 판단하여 정상이 아니면 경보를 발생하는 경보부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소기관 발전기 폐열 회수 장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는 원격 제어를 위해 네트워크로 연결된 원격 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소기관 발전기 폐열 회수 장치.

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