KR101053517B1 - Economizer for Ships with Automatic Soot Blowers - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동 수트블로워가 구비된 선박의 에코노마이저에 관한 것으로서, 상세하게는 선박의 에코노마이저에 있어서, 폐기가스의 유로에 설치되어 열교환이 발생하는 열교환기; 상기 열교환기 일측에 설치되어 상기 열교환기에 증기를 분사하는 수트블로워; 상기 수트블로워에 공급되는 증기를 개폐하는 증기개폐밸브; 상기 열교환기의 입구와 출구에 각각 설치되는 온도센서; 상기 열교환기의 일측에 설치되어 열교환기의 입구와 출구의 압력차를 감지하는 차압센서; 및 상기 온도센서와 차압센서로부터 각각 측정된 신호를 입력 받아 상기 열교환기 입출구의 온도차 및 압력차가 설정된 기준 값에 이르면 상기 증기개폐밸브에 개폐신호를 출력하는 컨트롤러;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 이에 의하면 자동으로 수트블로워가 주기적으로 작동함으로써 수트를 제거해 주기 때문에 에코노마이저의 열효율이 항상 높게 유지되어 폐열을 최대한 활용할 수 있으며 이로 인해 에너지 손실을 방지할 수 있다.The present invention relates to an economizer of a ship equipped with an automatic soot blower, and more particularly, to an economizer of a ship, comprising: a heat exchanger installed in a flow path of waste gas to generate heat exchange; A soot blower installed at one side of the heat exchanger to inject steam into the heat exchanger; A steam opening and closing valve for opening and closing the steam supplied to the soot blower; A temperature sensor installed at each of the inlet and the outlet of the heat exchanger; A differential pressure sensor installed at one side of the heat exchanger to sense a pressure difference between an inlet and an outlet of the heat exchanger; And a controller for receiving the signals measured from the temperature sensor and the differential pressure sensor, respectively, and outputting an open / close signal to the steam open / close valve when the temperature difference and the pressure difference of the heat exchanger inlet and outlet reach a set reference value. According to this, the soot blower automatically operates periodically to remove the soot, so that the thermal efficiency of the economizer is always kept high, making the best use of the waste heat, thereby preventing energy loss.
수트, 블로워, 폐기가스, 증기, 밸브, 튜브, 온도, 압력, 컨트롤러 Suit, blower, waste gas, steam, valve, tube, temperature, pressure, controller
Description
본 발명은 자동 수트블로워가 구비된 선박의 에코노마이저에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열교환기 튜브에 고착되는 수트를 주기적으로 자동 제거할 수 있는 자동 수트블로워가 구비된 선박의 에코노마이저에 관한 것이다.The present invention relates to an economizer of a ship equipped with an automatic soot blower, and more particularly, to an economizer of a ship equipped with an automatic soot blower capable of periodically removing the soot stuck to the heat exchanger tube. will be.
선박에는 추진을 위해 엔진이 설치된다. 엔진에서 추진력을 얻기 위해 실린더 내에서 폭발이 일어나고 이는 고온의 폐기가스(Exhaust gas)를 발생시킨다.The ship is equipped with an engine for propulsion. Explosions occur in the cylinders to gain propulsion from the engine, which generates hot exhaust gases.
그리고 발생된 고온의 폐기가스를 재활용하여 물을 증기로 만들어 내는 폐기가스 에코노마이저(Economizer)가 일반적으로 설치된다.In addition, a waste gas economizer for recycling the generated high temperature waste gas into steam is generally installed.
그런데 엔진에서 폭발 후 발생한 폐기가스는 많은 수트(Soot)를 포함하고 있다. 이 수트의 일부는 공기 중으로 배출되지만 나머지는 에코노마이저 내에서 열교환 역할을 하는 열교환기 튜브에 고착된다.However, the waste gas generated after the explosion in the engine contains a lot of soot. Some of this suit is vented into the air but the other is stuck to the heat exchanger tubes, which act as heat exchangers within the economizer.
이 고착된 수트는 튜브에서 일어나는 열교환 효율을 감소시키고 에코노마이저의 입출구에서의 폐기가스 압력차를 증가시키며 온도차를 감소시키게 된다.This stuck soot reduces the heat exchange efficiency in the tube, increases the waste gas pressure differential at the inlet and outlet of the economizer, and reduces the temperature differential.
따라서 종래 튜브에 고착된 수트를 제거하기 위해 수트블로워가 설치된다. 도 1은 선박에 설치된 에코노마이저 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.Thus, a soot blower is installed to remove the soot stuck to the conventional tube. 1 is a configuration diagram showing the configuration of an economizer system installed in a ship.
에코노마이저(1)는 폐기가스가 배출되는 유로상에 설치되고 일측에 수트블로워(2)가 위치하고 수트블로워(2)에 증기를 공급하도록 개폐되는 증기개폐밸브(3)가 구비된다.The economizer 1 is provided on a flow path through which waste gas is discharged, and has a
그리고 에코노마이저(1)의 입구 및 출구에는 각각 온도계(Thermometer, 4)가 설치되고, 에코노마이저(1)의 입출구 사이의 압력차를 확인할 수 있는 마노메타(Manometer, 5)가 구비된다.And the inlet and the outlet of the economizer (1) is provided with a thermometer (Thermometer, 4), respectively, and a manometer (Manometer, 5) that can check the pressure difference between the inlet and outlet of the economizer (1).
따라서 에코노마이저(1)의 입구와 출구 사이의 온도차가 감소하고, 압력차가 커지면 증기개폐밸브(3)를 개폐하여 수트블로워(2)에 증기를 공급하면 수트블로워(2)에서 증기가 분사되어 에코노마이저(1)의 열교환기 튜브(1') 상에 고착된 수트를 탈거함으로써 제거하게 된다.Therefore, when the temperature difference between the inlet and the outlet of the economizer 1 decreases and the pressure difference increases, when the steam opening / closing valve 3 is opened and steam is supplied to the
그러나 종래 이와 같은 구조에서 작업자는 주기적으로 에코노마이저의 입출구에서의 온도차와 압력차를 확인해야 하고 그것을 에코노마이저 장비마다 권장하는 값과 비교하여 수동으로 개폐밸브를 개폐해야 했다.However, in the conventional structure, the operator had to check the temperature difference and the pressure difference at the inlet and outlet of the economizer periodically and manually open and close the valve by comparing it with the recommended value for each economizer equipment.
이는 작업자가 체크주기를 놓치게 되면 열교환 효율이 매우 떨어져 에너지 손실이 크게 되며, 작업자는 많은 시간을 낭비하게 되는 단점이 있다.This is because when the operator misses the check cycle, the heat exchange efficiency is very low and the energy loss is large, and the operator wastes a lot of time.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 본 발명의 목적은 에코노마이저의 입출구 간 온도차 및 압력차를 실시간으로 체크하여 설정값에 도달하면 자동적으로 수트블로워에 증기를 공급하여 에코노마이저에 고착된 수트를 주기적으로 제거할 수 있는 자동 수트블로워가 구비된 에코노마이저를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems and an object of the present invention is to check the temperature difference and pressure difference between the inlet and outlet of the economizer in real time to automatically supply the steam to the soot blower when the set value is reached, the economizer It is to provide an economizer equipped with an automatic soot blower that can periodically remove the soot stuck to the.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 선박의 에코노마이저에 있어서, 폐기가스의 유로에 설치되어 열교환이 발생하는 열교환기; 상기 열교환기 일측에 설치되어 상기 열교환기에 증기를 분사하는 수트블로워; 상기 수트블로워에 공급되는 증기를 개폐하는 증기개폐밸브; 상기 열교환기의 입구와 출구에 각각 설치되는 온도센서; 상기 열교환기의 일측에 설치되어 열교환기의 입구와 출구의 압력차를 감지하는 차압센서; 및 상기 온도센서와 차압센서로부터 각각 측정된 신호를 입력 받아 상기 열교환기 입출구의 온도차 및 압력차가 설정된 기준 값에 이르면 상기 증기개폐밸브에 개폐신호를 출력하는 컨트롤러;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the economizer of the ship, the heat exchanger is installed in the flow path of the waste gas to generate heat exchange; A soot blower installed at one side of the heat exchanger to inject steam into the heat exchanger; A steam opening and closing valve for opening and closing the steam supplied to the soot blower; A temperature sensor installed at each of the inlet and the outlet of the heat exchanger; A differential pressure sensor installed at one side of the heat exchanger to sense a pressure difference between an inlet and an outlet of the heat exchanger; And a controller for receiving the signals measured from the temperature sensor and the differential pressure sensor, respectively, and outputting an open / close signal to the steam open / close valve when the temperature difference and the pressure difference of the heat exchanger inlet and outlet reach a set reference value.
바람직하게는, 상기 증기개폐밸브에는 상기 컨트롤러로부터 개폐신호를 입력 받아 상기 증기개폐밸브를 작동시키는 보조밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the steam opening and closing valve is further provided with an auxiliary valve for operating the steam opening and closing valve by receiving an open / close signal from the controller.
상술한 바와 같은 구성에 의한 본 발명의 효과는 자동으로 수트블로워가 주기적으로 작동함으로써 수트를 제거해 주기 때문에 에코노마이저의 열효율이 항상 높게 유지되어 폐열을 최대한 활용할 수 있으며 이로 인해 에너지 손실을 방지할 수 있다. The effect of the present invention by the above-described configuration is that the soot blower automatically operates periodically to remove the soot so that the thermal efficiency of the economizer is always kept high, making the best use of waste heat, thereby preventing energy loss. have.
또 작업자의 작업시간을 크게 절약할 수 있는 장점도 있다.In addition, there is an advantage that can greatly save the worker's working time.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다. 하기 설명 및 첨부 도면에 나타난 바는 본 발명의 전반적인 이해를 위해 제시된 것이므로 본 발명의 기술적 범위가 그것들에 한정되는 것은 아니다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 구성 및 기능에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. The following description and the accompanying drawings are presented for the overall understanding of the present invention, and thus the technical scope of the present invention is not limited thereto. In addition, a detailed description of well-known configuration and functions that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 자동 수트블로워가 구비된 선박의 에코노마이저의 구성을 나타내는 구성도이다. 여기서, 점선은 측정신호 또는 제어신호의 흐름을 나타내는 것이다.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the economizer of the ship equipped with an automatic soot blower according to an embodiment of the present invention. Here, the dotted line represents the flow of the measurement signal or the control signal.
도시된 바를 참조하면 본 발명은 열교환기(10), 수트블로워(20), 증기개폐밸브(30), 온도센서(40), 차압센서(50), 컨트롤러(60)로 구성됨을 알 수 있다.Referring to the bar shown in the present invention it can be seen that the
상기 열교환기(10)는 선박의 엔진룸에서 배출되는 폐기가스의 유로에 설치되 어 상기 폐기가스로부터 열을 흡수하는 것으로 보통 다수 번 벤딩된 튜브(12)가 일반적이며 상기 튜브(12)의 내부에는 물, 가스, 연료 등과 같은 열교환 매체가 흐르고 있다.The
상기 열교환기(10)를 통해 가열된 온수 등은 선박 내에서 재활용되는 것이 일반적이다.Hot water heated through the
다음으로 상기 수트블로워(20)는 상기 열교환기(10)의 일측에 인접하게 설치되어 상기 열교환기(10)의 튜브(12) 표면에 고착된 수트를 향해 증기를 분사한다.Next, the
상기 수트블로워(20)는 증기를 분사할 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있으나 보통 다수개의 노즐(미도시)이 구비되어 고압으로 증기가 분사될 수 있는 것이 바람직하다.The
또한 복수개가 구비되어 튜브(12)의 모든 부분에 증기가 분사될 수 있게 구성하는 것도 좋을 것이다.In addition, a plurality may be provided so that steam can be injected to all parts of the
다음으로 상기 증기개폐밸브(30)는 상기 수트블로워(20)에 증기를 공급할 수 있도록 상기 수트블로워(20)에 연결된 증기라인 상에 설치되어 증기를 개폐하는 밸브이다.Next, the steam opening /
증기는 보통 선박의 보일러에서 생산되어 터빈 등을 돌리는데 사용되고 배출되는 저압의 증기를 활용하면 된다.Steam is usually produced in the boilers of ships and used to run turbines.
상기 증기개폐밸브(30)는 후술하는 컨트롤러(60)에 의해 개폐신호를 받아 자 동으로 개폐될 수 있는 구조를 가지며 이러한 밸브의 종류로는 솔레노이드 밸브(Solenoid valve)를 사용할 수 있다.The steam open /
그러나 본 발명에서 바람직하게는 상기 증기개폐밸브(30)로 공압제어밸브(Pneumatic control valve)를 사용하고, 별도의 보조밸브(70)를 더 구비하여 상기 보조밸브(70)가 상기 컨트롤러(60)로부터 개폐신호를 받아 개폐되면서 에어를 상기 공압제어밸브로 공급하여 상기 공압제어밸브가 개폐되게 한다. 여기서 상기 공압제어밸브는 공기의 압력으로 실린더가 작동되면서 개폐를 수행하는 밸브의 일종이다.However, the present invention preferably uses a pneumatic control valve (Pneumatic control valve) as the steam opening and
그리고 이때 상기 보조밸브(70)로는 솔레노이드 밸브가 적절하다.In this case, a solenoid valve is suitable as the
다음으로 상기 온도센서(Temperature transmitter)와 차압센서(Difference pressure transmitter)에 대해 함께 설명한다.Next, the temperature transmitter and the differential pressure transmitter will be described together.
상기 온도센서(40)는 온도를 감지하는 것으로 상기 열교환기(10)로 폐기가스가 유입되는 지점과, 상기 열교환기(10)를 통과하여 열교환이 일어난 후 유출되는 지점에 각각 설치된다. 따라서, 상기 열교환기(10)에 유입되는 폐기가스의 온도와 유출되는 폐기가스의 온도를 각각 감지하여 후술하는 컨트롤러(60)에 송신하게 된다.The
그리고 상기 차압센서(50)는 상기 열교환기(10)의 일측에 설치되어 폐기가스가 상기 열교환기(10)로 유입되는 위치의 압력과 상기 열교환기(10)를 통과하여 열교환이 일어난 후 유출되는 위치의 압력 간의 차이를 측정하여 후술하는 컨트롤 러(60)에 송신한다.The
상기 차압센서(50)는 종래 작업자가 눈으로 확인하는 마노메터(Manometer)와 달리 디지털 차압계(Difference Pressure Transmitter)와 같은 것을 사용하는 것이 바람직하다.The
다음으로 상기 컨트롤러(60)에 대해 설명한다.Next, the
상기 컨트롤러(60)는 제어기능을 담당하는 구성으로서 상기 온도센서(40) 및 차압센서(50)로부터 측정 신호를 수신하고 내부적으로 설정된 값과 비교, 판단하여 상기 증기개폐밸브(30) 또는 보조밸브(70)에 개폐신호를 송신한다.The
즉, 수트의 고착으로 인해 열교환 효율이 떨어지고 폐기가스의 유동이 방해를 받아 압력이 점점 떨어지게 되며, 이로 인해 온도차는 점차 감소하고 압력차는 점점 증가하여 상기 컨트롤러(60)의 내부에 설정된 기준 값에 이르게 되면 상기 컨트롤러(60)는 상기 보조밸브(70)에 개폐신호를 보내게 되는 것이다.That is, the heat exchange efficiency decreases due to the sticking of the soot and the flow of waste gas is interrupted, and thus the pressure decreases gradually. As a result, the temperature difference gradually decreases and the pressure difference gradually increases to reach the reference value set inside the
이하에서는 본 발명의 바람직한 작동 상태를 간략히 설명한다.The following briefly describes the preferred operating state of the invention.
에코노마이저 모델 별로 초기상태(최초 시동상태 즉, 수트가 없는 상태)에서 상기 열교환기(10)의 입출구의 온도차와 압력차를 측정한다.For each economizer model, the temperature difference and the pressure difference between the inlet and outlet of the
그런 후 지속적인 가동에 의해 수트가 증가하면 온도차가 점차 감소하게 되는데, 이때 온도차가 일정 값 이하가 될 때 그 값을 기준 값으로 설정한다.Then, as the soot increases due to continuous operation, the temperature difference gradually decreases. At this time, when the temperature difference becomes less than a predetermined value, the value is set as the reference value.
또 수트가 증가하면 압력차는 점차 증가하게 되는데, 이때 압력차가 어떤 값 이상이 될 때의 값을 기준 값으로 설정한다.In addition, as the soot increases, the pressure difference gradually increases. At this time, the value at which the pressure difference becomes above a certain value is set as a reference value.
따라서 온도차 또는 압력차 중 어느 하나가 각각의 기준 값에 도달할 때 상기 컨트롤러(60)는 상기 보조밸브(70)에 개폐신호를 보내게 된다.Therefore, when either the temperature difference or the pressure difference reaches each reference value, the
예를 들어, 초기에 에코노마이저를 가동할 때 상기 열교환기(10)의 입구에서 200℃이고 출구에서 50℃를 유지하여 입출구 온도차가 150℃ 정도일 경우, 고착되는 수트의 증가로 인해 출구에서의 온도가 약 70℃로 높아져 입출구 온도차가 130℃가 되어 20℃ 감소하면, 상기 증기개폐밸브(30)를 작동시키는 것으로 하기 위해서 상기 컨트롤러(60)에 온도차가 감소하여 기준값 130℃에 이르면 상기 보조밸브(70)에 개폐신호를 보내는 것으로 설정하면 된다.For example, when the economizer is initially operated at 200 ° C. at the inlet of the
마찬가지로 초기에 측정된 입출구의 압력차가 약 100 mmWC(mmH2O)일 경우, 수트의 증가로 인해 출구에서 압력이 높아져 입출구 압력차가 약 120mmWC(mmH2O)가 되어 20 mmWC(mmH2O) 증가하면 상기 증기개폐밸브(30)가 작동되도록, 상기 컨트롤러(60)에 압력차가 증가하여 기준 값 120 mmWC (mmH2O)에 이르면 상기 증기개폐밸브(30)를 작동시키는 것으로 설정한다.Similarly, for the inlet and outlet measuring the initial pressure difference is from about 100 mmWC (mmH 2 O), due to an increase in soot becomes high, the pressure at the outlet becomes the inlet and outlet pressure differential of about 120mmWC (mmH 2 O) 20 mmWC (mmH 2 O) increases In order to operate the steam open /
이러한 방식으로 상기 수트블로워(20)에서 증기가 일정시간 동안 분사되면 다시 상기 컨트롤러(60)에서 상기 증기개폐밸브(30)를 닫도록 신호를 보내 수트 제거작업을 종료하게 된다.In this manner, when steam is injected from the
이상과 같이 본 발명은 온도센서와 차압센서로부터 신호를 받아 컨트롤러가 자동으로 수트블로워의 작동을 제어하는 것을 기술적 특징으로 하고 있으며, 도면을 참고하여 상술한 실시 예는 단지 하나의 실시 예에 불과하므로 본 발명의 진정한 범위는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.As described above, the present invention has a technical feature that the controller automatically controls the operation of the soot blower by receiving signals from the temperature sensor and the differential pressure sensor, and thus, the above-described embodiment with reference to the drawings is just one embodiment. The true scope of the invention should be determined by the claims.
도 1은 선박에 설치된 에코노마이저 시스템의 구성을 나타내는 구성도.1 is a configuration diagram showing the configuration of an economizer system installed in a vessel.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 자동 수트블로워가 구비된 선박의 에코노마이저의 구성을 나타내는 구성도.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the economizer of the ship with an automatic soot blower according to an embodiment of the present invention.
<< 도면의 주요부분에 대한 설명 >><< Explanation of main parts of drawing >>
10 : 열교환기 12 : 튜브10: heat exchanger 12: tube
20 : 수트블로워 30 : 증기개폐밸브20: soot blower 30: steam opening and closing valve
40 : 온도센서 50 : 차압센서40: temperature sensor 50: differential pressure sensor
60 : 컨트롤러 70 : 보조밸브60
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