KR101259951B1 - Waste heat supply system and ship with the system - Google Patents
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Abstract
선박 및 폐열 공급 시스템이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 선박은 액화 천연 가스 저장 탱크, 엔진과 엔진의 배기 가스를 배출하는 제 1 배기 라인을 포함하는 엔진 배기 시스템, 액화 천연 가스 저장 탱크에 연결된 가스 연소 유닛과 가스 연소 유닛의 배기 가스를 배출하는 제 2 배기 라인를 포함하는 가스 연소 유닛 배기 시스템 그리고 엔진의 배기 가스와 가스 연소 유닛의 배기 가스를 이용하여 전력을 생산하는 폐열 회수 시스템을 포함한다.A ship and waste heat supply system are disclosed. The vessel according to an embodiment of the present invention is an engine exhaust system including a liquefied natural gas storage tank, an engine and a first exhaust line for discharging the exhaust gas of the engine, a gas combustion unit and a gas combustion unit connected to the liquefied natural gas storage tank. And a gas combustion unit exhaust system including a second exhaust line for discharging the exhaust gas of the engine, and a waste heat recovery system for producing electric power using the exhaust gas of the engine and the exhaust gas of the gas combustion unit.
Description
본 발명은 폐열 공급 시스템 및 이를 구비한 선박에 관한 것으로, 더 상세하게는 엔진의 배기 가스 및 가스 연소 장치의 배기 가스를 활용한 폐열 공급 시스템 및 이를 구비한 선박에 관한 것이다.The present invention relates to a waste heat supply system and a ship having the same, and more particularly, to a waste heat supply system utilizing an exhaust gas of an engine and an exhaust gas of a gas combustion device, and a vessel having the same.
유가 상승과 에너지 절약 문제가 대두되면서 엔진의 배기 가스 등과 같은 폐열을 이용하여 전력을 생산하는 기술이 중요시되고 있다. 특히, 선박과 같이 전력 생산량이 한정적인 경우, 선박 내에서 발생하는 폐열을 이용한 기술이 중요시된다.As oil prices rise and energy saving issues arise, technology for generating electric power using waste heat such as engine exhaust gas is becoming important. In particular, in the case of a limited amount of power production, such as a ship, technology using waste heat generated in the ship is important.
선박은 운항 상태에 따라 엔진의 출력이 변하기 때문에 폐열이 일정하게 공급되지 못한다. 이에, 폐열을 이용한 전력 생산이 원활하게 이루어지지 못한다.Vessels do not have a constant supply of waste heat because the engine output changes depending on the operating conditions. Thus, power production using waste heat is not smoothly made.
선박의 엔진 출력이 감소하여 폐열을 이용한 전력 생산량이 선박의 전력 요구량보다 부족한 경우 선박의 발전기를 구동하여 전력을 공급한다. 이 때, 부족한 전력량이 발전기 용량보다 적게 되면 발전기 효율이 낮아진다. When the engine output of the ship is reduced and the power production using waste heat is less than the ship's power requirement, the ship's generator is supplied to supply power. At this time, when the amount of insufficient power is less than the generator capacity, the generator efficiency is lowered.
본 발명의 실시예들은 전력 생산에 필요한 폐열 에너지를 원활하게 공급하는 폐열 공급 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention are to provide a waste heat supply system and a ship comprising the same to smoothly supply the waste heat energy required for power generation.
본 발명의 실시예들은 엔진 출력의 변화에도 불구하고 전력 생산에 필요한 폐열 에너지를 일정하게 공급할 수 있는 폐열 공급 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention to provide a waste heat supply system and a ship including the same that can constantly supply the waste heat energy for power generation despite the change in the engine output.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited thereto, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일측면에 따르면, 액화 천연 가스 저장 탱크, 엔진과 엔진의 배기 가스를 배출하는 제 1 배기 라인을 포함하는 엔진 배기 시스템, 액화 천연 가스 저장 탱크에 연결된 가스 연소 유닛과 가스 연소 유닛의 배기 가스를 배출하는 제 2 배기 라인을 포함하는 가스 연소 유닛 배기 시스템 그리고 엔진의 배기 가스와 가스 연소 유닛의 배기 가스를 이용하여 전력을 생산하는 폐열 회수 시스템을 포함하는 선박을 제공한다.According to one aspect of the invention, an engine exhaust system comprising a liquefied natural gas storage tank, an engine and a first exhaust line for exhausting the exhaust gas of the engine, exhaust of the gas combustion unit and the gas combustion unit connected to the liquefied natural gas storage tank A ship comprising a gas combustion unit exhaust system comprising a second exhaust line for discharging gas and a waste heat recovery system for generating power using the exhaust gas of the engine and the exhaust gas of the gas combustion unit.
또한, 가스 연소 유닛의 배기 가스는 엔진의 배기 가스에 열에너지를 공급하고, 가스 연소 유닛의 배기 가스의 열에너지를 공급받은 엔진의 배기 가스가 폐열 회수 시스템에 열에너지를 공급할 수 있다.In addition, the exhaust gas of the gas combustion unit may supply heat energy to the exhaust gas of the engine, and the exhaust gas of the engine supplied with the heat energy of the exhaust gas of the gas combustion unit may supply heat energy to the waste heat recovery system.
또한, 제 1 배기 라인에 연결되어 폐열 회수 시스템에 열에너지를 공급하는 제 1 열교환기를 더 포함하고, 제 2 배기 라인은 제 1 열교환기 전방에서 제 1 배기 라인에 연결될 수 있다.The apparatus may further include a first heat exchanger connected to the first exhaust line to supply thermal energy to the waste heat recovery system, and the second exhaust line may be connected to the first exhaust line in front of the first heat exchanger.
또한, 제 1 배기 라인에 연결되어 폐열 회수 시스템에 열에너지를 공급하는 제 1 열교환기와 제 1 열교환기 전방에서 제 1 배기 라인에 연결된 제 2 열교환기를 더 포함하고, 제 2 열교환기는 제 2 배기 라인 내에 흐르는 가스 연소 유닛의 배기 가스와 제 1 배기 라인 내에 흐르는 엔진의 배기 가스가 열교환하도록 제 2 배기 라인에 연결될 수 있다.The apparatus further includes a first heat exchanger connected to the first exhaust line to supply thermal energy to the waste heat recovery system and a second heat exchanger connected to the first exhaust line in front of the first heat exchanger, the second heat exchanger being in the second exhaust line. The exhaust gas of the flowing gas combustion unit and the exhaust gas of the engine flowing in the first exhaust line may be connected to the second exhaust line to heat exchange.
또한, 제 1 배기 라인에 연결되어 폐열 회수 시스템에 열에너지를 공급하는 제 1 열교환기, 제 1 열교환기 전방에서 제 1 배기 라인에 연결된 제 2 열교환기, 제 2 배기 라인에 연결된 제 3 열교환기 그리고 제 2 열교환기와 제 3 열교환기를 연결하는 열교환 라인을 더 포함할 수 있다.In addition, a first heat exchanger connected to the first exhaust line to supply thermal energy to the waste heat recovery system, a second heat exchanger connected to the first exhaust line in front of the first heat exchanger, a third heat exchanger connected to the second exhaust line, and The apparatus may further include a heat exchange line connecting the second heat exchanger and the third heat exchanger.
또한, 제 2 배기 라인은 가스 처리 유닛의 배기 가스가 엔진의 배기 가스와 열교환하도록 연결되는 제 1 라인, 가스 처리 유닛의 배기 가스가 가스 처리 유닛에서 외부로 바로 배출되는 제 2 라인, 제 1 라인에 연결된 제 1 밸브 그리고 제 2 라인에 연결된 제 2 밸브를 포함하고, 선박은 선박의 발전량에 따라 제 1 밸브와 제 2 밸브의 개폐 또는 개방율을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.In addition, the second exhaust line is a first line which is connected so that the exhaust gas of the gas processing unit is in heat exchange with the exhaust gas of the engine, a second line where the exhaust gas of the gas processing unit is discharged directly from the gas processing unit to the outside, and the first line And a second valve connected to the second line and the second valve connected to the second line, the vessel may further include a control unit for controlling the opening or closing rate of the first valve and the second valve according to the amount of power generated by the vessel.
발명의 다른 일측면에 따르면, 제 1 연소 장치의 배기 가스를 제 1 배기 라인을 통해 배출하는 제 1 배기계, 제 2 연소 장치의 배기 가스를 배출하는 제 2 배기 라인을 통해 제 2 배기계 그리고 제 1 배기라인에 흐르는 배기 가스 또는 제 2 배기 라인에 흐르는 배기 가스와 열교환하는 열교환계를 포함하고, 제 2 배기계의 열에너지는 상기 제 1 배기계에 공급되도록 제공되는 폐열 공급 시스템을 제공한다.According to another aspect of the invention, a first exhaust system for exhausting the exhaust gas of the first combustion apparatus through the first exhaust line, a second exhaust system and the first exhaust system through the second exhaust line for exhausting the exhaust gas of the second combustion apparatus; And a heat exchange system for exchanging heat with the exhaust gas flowing in the exhaust line or the exhaust gas flowing in the second exhaust line, wherein the thermal energy of the second exhaust system is provided to be supplied to the first exhaust system.
또한, 열교환계는 제 1 배기 라인에 연결된 제 1 열교환기를 포함하고, 제 2 배기 라인은 제 1 열교환기 전방에서 제 1 배기 라인에 연결될 수 있다.The heat exchange system also includes a first heat exchanger connected to the first exhaust line, and the second exhaust line may be connected to the first exhaust line in front of the first heat exchanger.
또한, 열교환계는 상기 제 1 배기 라인에 연결된 제 1 열교환기 그리고 제 1 열교환기 전방에서 제 1 배기 라인에 연결된 제 2 열교환기를 포함하고, 제 2 열교환기는 제 2 배기 라인 내에 흐르는 제 2 연소 장치의 배기 가스와 제 1 배기 라인 내에 흐르는 제 1 연소 장치의 배기 가스가 열교환하도록 제 2 배기 라인에 연결될 수 있다.The heat exchange system also includes a first heat exchanger connected to the first exhaust line and a second heat exchanger connected to the first exhaust line in front of the first heat exchanger, the second heat exchanger flowing in the second exhaust line. And exhaust gas of the first combustion device flowing in the first exhaust line may be connected to the second exhaust line to exchange heat.
또한, 열교환계는 제 1 배기 라인에 연결된 제 1 열교환기, 제 1 열교환기 전방에서 제 1 배기 라인에 연결된 제 2 열교환기, 제 2 배기 라인에 연결된 제 3 열교환기 그리고 제 2 열교환기와 제 3 열교환기를 연결하는 열교환 라인을 포함할 수 있다.In addition, the heat exchange system includes a first heat exchanger connected to the first exhaust line, a second heat exchanger connected to the first exhaust line in front of the first heat exchanger, a third heat exchanger connected to the second exhaust line, and a second heat exchanger and third It may include a heat exchange line connecting the heat exchanger.
또한, 제 2 배기 라인은 제 2 연소 장치의 배기 가스가 제 1 연소 장치의 배기 가스와 열교환하도록 연결되는 제 1 라인, 제 2 연소 장치의 배기 가스가 제 1 연소 장치에서 외부로 바로 배출되는 제 2 라인, 제 1 라인에 연결된 제 1 밸브, 그리고 제 2 라인에 연결된 제 2 밸브를 포함하고, 폐열 공급 시스템은 제 1 밸브와 제 2 밸브의 개폐 또는 개방율을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.In addition, the second exhaust line may include a first line which is connected such that the exhaust gas of the second combustion device is in heat exchange with the exhaust gas of the first combustion device, and the exhaust gas of the second combustion device is discharged directly to the outside from the first combustion device. And a second valve connected to the second line, a first valve connected to the first line, and a second valve connected to the second line, wherein the waste heat supply system may further include a control unit for controlling the opening and closing rate of the first valve and the second valve. have.
또한, 제 1 연소 장치는 엔진이고, 제 1 배기계는 엔진의 배기 가스를 제 1 배기 라인을 통해 배출하는 엔진 배기 시스템일 수 있다.The first combustion device may also be an engine, and the first exhaust system may be an engine exhaust system that exhausts the exhaust gas of the engine through the first exhaust line.
또한, 제 2 연소 장치는 액화 천연 가스의 증기 기체(BOG)를 연소하는 가스 연소 유닛이고, 제 2 배기계는 가스 연소 유닛의 배기 가스를 제 2 배기 라인을 통해 배출하는 가스 연소 장치 배기 시스템일 수 있다.Further, the second combustion device may be a gas combustion unit that burns vapor gas (BOG) of liquefied natural gas, and the second exhaust system may be a gas combustion device exhaust system that exhausts the exhaust gas of the gas combustion unit through the second exhaust line. have.
본 발명의 실시예들은 선박에서 전력 생산에 필요한 폐열 에너지가 원활하게 공급될 수 있다.Embodiments of the present invention can be smoothly supplied to the waste heat energy for power generation in the vessel.
본 발명의 실시예들은 엔진 출력 변동에도 불구하고 폐열 에너지를 일정하게 공급할 수 있다.Embodiments of the present invention can constantly supply waste heat energy despite variations in engine power.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폐열 공급 시스템을 가지는 선박을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 폐열 공급 시스템의 제 1 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 폐열 공급 시스템의 제 2 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 폐열 공급 시스템의 제 3 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1의 폐열 공급 시스템의 제 4 실시예를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a vessel having a waste heat supply system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a first embodiment of the waste heat supply system of FIG.
3 is a view showing a second embodiment of the waste heat supply system of FIG.
4 is a view showing a third embodiment of the waste heat supply system of FIG.
5 is a view showing a fourth embodiment of the waste heat supply system of FIG.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 랭킨 사이클 시스템을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, a Rankine cycle system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폐열 공급 시스템을 가지는 선박을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a vessel having a waste heat supply system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 선박(1)은 액화 천연 가스 저장 탱크(10), 폐열 공급 시스템(100) 그리고 폐열 회수 시스템(200)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the
액화 천연 가스 저장 탱크(10)는 액화 천연 가스(Liquefied Natural Gas, LNG)를 액체 상태로 저장한다. 액화 천연 가스 저장 탱크(10) 내에 저장된 액화 천연 가스는 외부의 열원에 의해 증발한다. 이하, 증발된 액화 천연 가스를 증발 가스(Boiled off gas, BOG)라 한다. The liquefied natural
폐열 공급 시스템(100)은 폐열 회수 시스템(200)에 열에너지를 공급한다. 폐열 공급 시스템(100)은 제 1 배기계(110), 제 2 배기계(120) 그리고 열교환계(130)를 포함한다.The waste
제 1 배기계(110)는 제 1 연소 장치의 배기 가스를 배출한다. 일 예에 의하면, 제 1 연소 장치는 엔진이고, 제 1 배기계는 엔진 배기 시스템일 수 있다.The
제 2 배기계(120)는 제 2 연소 장치의 배기 가스를 배출한다. 일 예에 의하면, 제 2 연소 장치는 가스 연소 유닛(Gas Combustion Unit, GCU)이며, 제 2 배기계는 가스 연소 유닛 배기 시스템일 수 있다.The
열교환계(130)는 제 1 배기계(110), 제 2 배기계(120) 및/또는 폐열 회수 시스템(200)에 흐르는 유체 간에 열교환이 이루어지도록 한다. 일 예에 의하면, 열교환계(130)는 제 1 배기계(110)에 흐르는 유체와 폐열 회수 시스템(200)에 흐르는 유체 사이에서 열교환이 이루어질 수 있다. 또한, 열교환계(130)는 제 1 배기계(110)에 흐르는 유체와 제 2 배기계(120)에 흐르는 유체 사이에서 열교환이 이루어질 수 있다.The
제 2 배기계(1200)에 흐르는 제 2 연소 장치의 배기 가스는 제 1 배기계(1100)에 흐르는 제 1 연소 장치의 배기 가스에 열에너지를 공급한다.The exhaust gas of the second combustion device flowing in the
폐열 회수 시스템(200)은 폐열 공급 시스템(100)에서 공급된 폐열의 에너지를 이용하여 기계적 에너지 및/또는 전기적 에너지를 생산한다. 일 예에 의하면, 폐열 회수 시스템(200)은 터빈 또는 랭킨 사이클 시스템(Rankine Cycle system)일 수 있다.The waste
선박(1)은 복수 개의 배기계(110,120)에 흐르는 배기 가스의 열에너지를 폐열 회수 시스템(200)에 공급함으로써 선박 내 필요한 전력을 원활하게 생산할 수 있다.The
도 2는 도 1의 폐열 공급 시스템의 제 1 실시예를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a first embodiment of the waste heat supply system of FIG.
도 2를 참조하면, 폐열 공급 시스템(1000)은 엔진 배기 시스템(1100), 가스 연소 유닛 배기 시스템(1200), 제 1 열교환기(1310), 제 2 열교환기(1320), 제 3 열교환기(1330) 그리고 열교환 라인(1340)을 포함한다.2, the waste
엔진 배기 시스템(1100)은 제 1 배기 라인(1120)을 포함한다. 제 1 배기 라인(1120)은 엔진(1110)에 연결되어 엔진(1110)의 배기 가스를 배출한다. 일 예에 의하면, 엔진(1110)은 저속 2 행정 디젤 기관, 이중 연료 기관 또는 고압 가스 분사 기관일 수 있다.
가스 연소 유닛 배기 시스템(1200)은 가스 연소 유닛(1210)과 제 2 배기 라인(1220)을 포함한다. 가스 연소 유닛(1210)은 액화 천연 가스 저장 탱크(10)에 연결되어, 액화 천연 가스 저장 탱크(10)에서 배출된 증발 가스(BOG)를 연소시킨다. 제 2 배기 라인(1220)은 가스 연소 유닛(1210)에 연결되어 가스 연소 유닛(1210)의 연소 가스를 배출한다. Gas combustion
제 1 열교환기(1310)는 제 1 배기 라인(1120)에 연결된다. 제 1 열교환기(1310)는 열공급 라인(1312)을 포함한다. 제 1 배기 라인(1120)으로 배출되는 유체는 열공급 라인(1312)으로 유입된 외부의 열원 유체에 열에너지를 공급한다. The
제 2 열교환기(1320)는 제 1 열교환기(1310)의 전방에서 제 1 배기 라인(1120)에 연결된다. 제 3 열교환기(1330)는 제 2 배기 라인(1220)에 연결된다. 제 3 열교환기(1330)는 열교환 라인(1340)을 통해 제 2 열교환기(1320)와 연결된다. 열교환 라인(1340) 내에 흐르는 열전달 유체는 제 2 배기 라인(1220) 내에 흐르는 가스 연소 유닛(1210)의 배기 가스로부터 공급받은 열에너지를 제 1 배기 라인(1120) 내에 흐르는 엔진(1110)의 배기 가스에 전달한다.The
상기와 같은 구성을 가진 폐열 공급 시스템(1000)은 제 2 배기 라인(1220) 내에 흐르는 가스 연소 유닛(1210)의 배기 가스의 열에너지를 제 2 열교환기(1320) 및 제 3 열교환기(1330)에 흐르는 열전달 유체를 통해 제 1 배기 라인(1120) 내에 흐르는 엔진(1110)의 배기 가스에 공급한다. 가스 연소 유닛(1210)의 배기 가스의 열에너지를 공급받은 엔진(1110)의 배기 가스는 제 1 열교환기(1310)를 통해 외부의 열원 유체에 열에너지를 공급한다.In the waste
도 3은 도 1의 폐열 공급 시스템의 제 2 실시예를 나타낸 도면이다.3 is a view showing a second embodiment of the waste heat supply system of FIG.
도 3를 참조하면, 폐열 공급 시스템(2000)은 엔진 배기 시스템(2100), 가스 연소 유닛 배기 시스템(2200), 제 1 열교환기(2310) 그리고 제 2 열교환기(2320)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the waste
폐열 공급 시스템(2000)의 엔진 배기 시스템(2100), 가스 연소 유닛 배기 시스템(2200) 그리고 제 1 열교환기(2310)는 도 1의 폐열 공급 시스템(1000)의 엔진 배기 시스템(1100), 가스 연소 유닛 배기 시스템(1200) 그리고 제 1 열교환기(1310)와 유사한 구성으로 제공된다.The
제 2 열교환기(2320)는 제 1 열교환기(2310)의 전방에서 제 1 배기 라인(2120)에 연결된다. 제 2 열교환기(2320)는 제 1 배기 라인(2120) 내에 흐르는 엔진(2100)의 배기 가스와 가스 연소 유닛(2210)의 배기 가스가 열교환 하도록 제 2 배기 라인(2220)에 연결된다. 따라서, 제 1 배기 라인(2120) 내에 흐르는 엔진(2100)의 배기 가스는 제 2 배기 라인(2220)을 따라 흐르는 가스 연소 유닛(2210)의 배기 가스로부터 열에너지를 공급받는다.The
상기와 같은 구성을 가진 폐열 공급 시스템(2000)은 제 2 열교환기(2320)를 통해 가스 연소 유닛(2210)의 배기 가스의 열에너지를 엔진(2110)의 배기 가스에 공급하고, 가스 연소 유닛(2210)의 배기 가스의 열에너지를 공급받은 엔진(2110)의 배기 가스는 제 1 열교환기(2310)를 통해 외부의 열원 유체에 에너지를 공급한다.The waste
도 4 은 도 1의 폐열 공급 시스템의 제 3 실시예를 나타낸 도면이다.4 is a view showing a third embodiment of the waste heat supply system of FIG.
도 4을 참조하면, 폐열 공급 시스템(3000)은 엔진 배기 시스템(3100), 가스 연소 유닛 배기 시스템(3200) 그리고 제 1 열교환기(3310)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the waste
폐열 공급 시스템(3000)의 엔진 배기 시스템(3100), 가스 연소 유닛 배기 시스템(3200) 그리고 제 1 열교환기(3310)는 도 2의 폐열 공급 시스템(1000)의 엔진 배기 시스템(1100), 가스 연소 유닛 배기 시스템(1200) 그리고 제 1 열교환기(1310)와 유사한 구성으로 제공된다.The
제 2 배기 라인(3220)은 제 1 열교환기(3310) 전방에서 제 1 배기 라인(3120)에 직접 연결된다. 제 2 배기 라인(3220)으로 배출되는 가스 연소 유닛(3210)의 배기 가스는 엔진(3110)의 배기 가스와 합쳐져 제 1 배기 라인(3120)을 따라 제 1 열교환기(3310)를 통과한다.The
상기와 같은 구성을 가진 폐열 공급 시스템(3000)은 가스 연소 유닛(3210)의 배기 가스와 엔진(3110)의 배기 가스를 합친 후, 각각의 열에너지를 제 1 열교환기(3310)를 통해 외부의 열원 유체에 직접 공급한다.In the waste
폐열 공급 시스템(1000, 2000, 3000)은 엔진(1110, 2110, 3110)의 출력 변동에 따른 엔진(1110, 2110, 3110)의 배기 가스의 양의 변화에도 불구하고 가스 연소 유닛(1120, 2120, 3120)의 배기 가스를 지속적으로 공급함으로써 선박에 필요한 전력을 충분하게 생산할 수 있다.The waste heat supply system (1000, 2000, 3000) is a gas combustion unit (1120, 2120, By continuously supplying the exhaust gas of 3120, it is possible to produce enough power for the vessel.
도 5는 도 1의 폐열 공급 시스템의 제 1 실시예를 나타낸 도면이다.5 is a view showing a first embodiment of the waste heat supply system of FIG.
도 5를 참조하면, 폐열 공급 시스템(4000)은 엔진 배기 시스템(4100), 가스 연소 유닛 배기 시스템(4200), 제 1 열교환기(4310), 제 2 열교환기(4320), 제 3 열교환기(4330), 열교환 라인(4340) 그리고 제어부(4400)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the waste
폐열 공급 시스템(4000)의 엔진 배기 시스템(4100), 가스 연소 유닛 배기 시스템(4200), 제 1 열교환기(4310), 제 2 열교환기(4320), 제 3 열교환기(4330) 그리고 열교환 라인(4340)은 도 2의 엔진 배기 시스템(1100), 가스 연소 유닛 배기 시스템(1200), 제 1 열교환기(1310), 제 2 열교환기(1320), 제 3 열교환기(1330) 그리고 열교환 라인(1340)과 유사한 구성으로 제공된다. The
다만, 가스 연소 유닛 배기 시스템(4200)의 제 2 배기 라인(4220)은 제 1 라인(4222), 제2 라인(4224), 제 1 밸브(4230) 그리고 제 2 밸브(4240)를 포함한다.However, the
제 1 라인(4222)은 가스 연소 유닛(4210)에 연결되어 가스 연소 유닛(4210)의 배기 가스를 외부로 배출한다. The
제 2 라인(4224)은 제 1 라인(4222)로부터 분기되어 가스 연소 유닛(4210)의 배기 가스와 엔진(4110)의 배기 가스가 열교환하도록 제공된다.The
제 1 밸브(4230)는 제 1 라인(4222)에 설치되고, 제 2 밸브(4240)는 제 2 라인(4224)에 설치된다.The
제어부(4400)는 선박의 발전량을 측정하여 제 1 밸브(4230) 또는 제 2 밸브(4240)의 개폐 또는 개방율을 조절한다. 선박의 발전량은 엔진(4110)의 출력량, 배기량 또는 선박의 운행 상황에 따라 달라진다.The
일 예에 의하면, 제 1 밸브(4230) 및 제 2 밸브(4240)는 개폐밸브일 수 있다. 선박의 발전량이 선박 내의 수요 전력량보다 적은 경우, 제어부(4400)는 제 1 밸브(4230)를 닫고 제 2 밸브(4240)를 연다. 또한, 선박의 발전량이 선박 내의 수요 전력량보다 많은 경우, 제어부(4400)는 제 1 밸브(4230)를 연다. 또한, 선박의 발전량이 선박의 수요 전력량에 비해 과잉된 경우, 제어부(4400)는 제 1 밸브(4230)를 열고 제 2 밸브(4240)를 닫는다.According to an example, the
다른 일 예에 의하면, 제 1 밸브(4230) 및 제 2 밸브(4240)는 유량 조절 밸브일 수 있다. 제어부(4400)는 엔진에서 배출되는 배기 가스의 양 또는 선박에 필요한 전력량에 따라 제 1 밸브(4230) 또는 제 2 밸브(4240)의 개방율을 조절한다. According to another example, the
상기와 같은 구성을 가진 폐열 공급 시스템(4000)은 제 2 배기 라인(4220)의 제 2 라인(4222)에 흐르는 가스 연소 유닛(4210)의 배기 가스의 양을 조절할 수 있다. 이에, 선박의 엔진 출력과 관계없이 전력을 일정하게 생산할 수 있다.The waste
도 5의 제 2 배기라인(4220) 및 제어부(4400)는 도 3 및 도 4의 폐열 공급 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.The
상술한 실시예들에서는 제 1 배기계가 엔진 배기 시스템이고, 제 2 배기계가 가스 연소 유닛 배기 시스템인 것으로 설명한다. 그러나 이에 한정되지 않고 제 1 배기계나 제 2 배기계들 중 적어도 어느 하나는 다른 종류의 연소 장치의 배기 시스템일 수 있다. In the above embodiments, it will be described that the first exhaust system is the engine exhaust system and the second exhaust system is the gas combustion unit exhaust system. However, the present invention is not limited thereto, and at least one of the first exhaust system and the second exhaust system may be an exhaust system of another type of combustion device.
또한, 상술한 실시예들에서는 폐열 공급 시스템을 가지는 선박을 제공한다. 그러나 이에 한정되지 않고, 상술한 실시예들의 폐열 공급 시스템은 다른 종류 원동기에도 적용할 수 있다. In addition, the above-described embodiments provide a vessel having a waste heat supply system. However, the present invention is not limited thereto, and the waste heat supply system of the above-described embodiments may be applied to other kinds of prime movers.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
1 선박
1000 내지 4000 폐열 공급 시스템
1100 내지 4100 엔진 배기 시스템
1110 내지 4110 엔진
1120 내지 4120 제 1 배기 라인
1200 내지 4200 가스 연소 유닛 배기 시스템
1210 내지 3210 가스 연소 유닛
1220 내지 4220 제 2 배기 라인
1310 내지 4310 제 1 열교환기
2320 내지 4320 제 2 열교환기
3330 제 3 열교환기 3340 열교환 라인
4222 제 1 라인 4224 제 2 라인
4230 제 1 밸브 4240 제 2 밸브 1 ship
1000 to 4000 waste heat supply system
1100-4100 engine exhaust system
1110 to 4110 engine
1120 to 4120 first exhaust line
1200 to 4200 gas combustion unit exhaust system
1210 to 3210 gas combustion unit
1220-4220 Second Exhaust Line
1310 to 4310 first heat exchanger
2320 to 4320 second heat exchanger
3330 third heat exchanger 3340 heat exchange line
4222
4230
Claims (13)
엔진과 상기 엔진의 배기 가스를 배출하는 제 1 배기 라인을 포함하는 엔진 배기 시스템;
상기 액화 천연 가스 저장 탱크에 연결된 가스 연소 유닛과 상기 가스 연소 유닛의 배기 가스를 배출하는 제 2 배기 라인을 포함하는 가스 연소 유닛 배기 시스템;
상기 엔진의 배기 가스와 상기 가스 연소 유닛의 배기 가스를 이용하여 전력을 생산하는 폐열 회수 시스템; 및
상기 가스 연소 유닛 배기 시스템을 제어하는 제어부;를 포함하되,
상기 제 2 배기 라인은
상기 가스 처리 유닛의 배기 가스가 상기 엔진의 배기 가스와 열교환하도록 연결되는 제 1 라인;
상기 가스 처리 유닛의 배기 가스가 상기 가스 처리 유닛에서 외부로 바로 배출되는 제 2 라인;
상기 제 1 라인에 연결된 제 1 밸브; 및
상기 제 2 라인에 연결된 제 2 밸브를 포함하고,
상기 제어부는 선박의 발전량에 따라 상기 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브의 개폐 또는 개방율을 제어하는 선박.Liquefied natural gas storage tanks;
An engine exhaust system comprising an engine and a first exhaust line for exhausting the exhaust gas of the engine;
A gas combustion unit exhaust system comprising a gas combustion unit connected to the liquefied natural gas storage tank and a second exhaust line for exhausting the exhaust gas of the gas combustion unit;
A waste heat recovery system for generating electric power using exhaust gas of the engine and exhaust gas of the gas combustion unit; And
And a control unit controlling the gas combustion unit exhaust system.
The second exhaust line is
A first line connected with the exhaust gas of the gas processing unit to exchange heat with the exhaust gas of the engine;
A second line through which the exhaust gas of the gas processing unit is discharged directly from the gas processing unit to the outside;
A first valve connected to the first line; And
A second valve connected to the second line,
The control unit controls the opening or closing rate of the first valve and the second valve in accordance with the amount of power generation of the vessel.
상기 가스 연소 유닛의 배기 가스는 상기 엔진의 배기 가스에 열에너지를 공급하고,
상기 가스 연소 유닛의 배기 가스의 열에너지를 공급받은 상기 엔진의 배기 가스가 상기 폐열 회수 시스템에 열에너지를 공급하는 선박.The method of claim 1,
The exhaust gas of the gas combustion unit supplies thermal energy to the exhaust gas of the engine,
A ship in which the exhaust gas of the engine supplied with the thermal energy of the exhaust gas of the gas combustion unit supplies thermal energy to the waste heat recovery system.
엔진과 상기 엔진의 배기 가스를 배출하는 제 1 배기 라인을 포함하는 엔진 배기 시스템;
상기 액화 천연 가스 저장 탱크에 연결된 가스 연소 유닛과 상기 가스 연소 유닛의 배기 가스를 배출하는 제 2 배기 라인을 포함하는 가스 연소 유닛 배기 시스템;
상기 엔진의 배기 가스와 상기 가스 연소 유닛의 배기 가스를 이용하여 전력을 생산하는 폐열 회수 시스템; 및
상기 제 1 배기 라인에 연결되어 상기 폐열 회수 시스템에 열에너지를 공급하는 제 1 열교환기를 포함하되,
상기 제 2 배기 라인은 상기 제 1 열교환기 전방에서 상기 제 1 배기 라인에 연결되고,
상기 가스 연소 유닛의 배기 가스는 상기 엔진의 배기 가스에 열에너지를 공급하고,
상기 가스 연소 유닛의 배기 가스의 열에너지를 공급받은 상기 엔진의 배기 가스가 상기 폐열 회수 시스템에 열에너지를 공급하는 선박.Liquefied natural gas storage tanks;
An engine exhaust system comprising an engine and a first exhaust line for exhausting the exhaust gas of the engine;
A gas combustion unit exhaust system comprising a gas combustion unit connected to the liquefied natural gas storage tank and a second exhaust line for exhausting the exhaust gas of the gas combustion unit;
A waste heat recovery system for generating electric power using exhaust gas of the engine and exhaust gas of the gas combustion unit; And
A first heat exchanger connected to the first exhaust line to supply thermal energy to the waste heat recovery system,
The second exhaust line is connected to the first exhaust line in front of the first heat exchanger,
The exhaust gas of the gas combustion unit supplies thermal energy to the exhaust gas of the engine,
A ship in which the exhaust gas of the engine supplied with the thermal energy of the exhaust gas of the gas combustion unit supplies thermal energy to the waste heat recovery system.
엔진과 상기 엔진의 배기 가스를 배출하는 제 1 배기 라인을 포함하는 엔진 배기 시스템;
상기 액화 천연 가스 저장 탱크에 연결된 가스 연소 유닛과 상기 가스 연소 유닛의 배기 가스를 배출하는 제 2 배기 라인을 포함하는 가스 연소 유닛 배기 시스템;
상기 엔진의 배기 가스와 상기 가스 연소 유닛의 배기 가스를 이용하여 전력을 생산하는 폐열 회수 시스템;
상기 제 1 배기 라인에 연결되어 상기 폐열 회수 시스템에 열에너지를 공급하는 제 1 열교환기; 및
상기 제 1 열교환기 전방에서 상기 제 1 배기 라인에 연결된 제 2 열교환기를 포함하되,
상기 제 2 열교환기는 제 2 배기 라인 내에 흐르는 상기 가스 연소 유닛의 배기 가스와 제 1 배기 라인 내에 흐르는 상기 엔진의 배기 가스가 열교환하도록 제 2 배기 라인에 연결되고,
상기 가스 연소 유닛의 배기 가스는 상기 엔진의 배기 가스에 열에너지를 공급하고,
상기 가스 연소 유닛의 배기 가스의 열에너지를 공급받은 상기 엔진의 배기 가스가 상기 폐열 회수 시스템에 열에너지를 공급하는 선박.Liquefied natural gas storage tanks;
An engine exhaust system comprising an engine and a first exhaust line for exhausting the exhaust gas of the engine;
A gas combustion unit exhaust system comprising a gas combustion unit connected to the liquefied natural gas storage tank and a second exhaust line for exhausting the exhaust gas of the gas combustion unit;
A waste heat recovery system for generating electric power using exhaust gas of the engine and exhaust gas of the gas combustion unit;
A first heat exchanger connected to the first exhaust line to supply thermal energy to the waste heat recovery system; And
A second heat exchanger connected to the first exhaust line in front of the first heat exchanger,
The second heat exchanger is connected to the second exhaust line such that the exhaust gas of the gas combustion unit flowing in the second exhaust line and the exhaust gas of the engine flowing in the first exhaust line exchange heat;
The exhaust gas of the gas combustion unit supplies thermal energy to the exhaust gas of the engine,
A ship in which the exhaust gas of the engine supplied with the thermal energy of the exhaust gas of the gas combustion unit supplies thermal energy to the waste heat recovery system.
엔진과 상기 엔진의 배기 가스를 배출하는 제 1 배기 라인을 포함하는 엔진 배기 시스템;
상기 액화 천연 가스 저장 탱크에 연결된 가스 연소 유닛과 상기 가스 연소 유닛의 배기 가스를 배출하는 제 2 배기 라인을 포함하는 가스 연소 유닛 배기 시스템;
상기 엔진의 배기 가스와 상기 가스 연소 유닛의 배기 가스를 이용하여 전력을 생산하는 폐열 회수 시스템;
상기 제 1 배기 라인에 연결되어 상기 폐열 회수 시스템에 열에너지를 공급하는 제 1 열교환기;
상기 제 1 열교환기 전방에서 상기 제 1 배기 라인에 연결된 제 2 열교환기;
상기 제 2 배기 라인에 연결된 제 3 열교환기; 및
상기 제 2 열교환기와 상기 제 3 열교환기를 연결하는 열교환 라인을 포함하되,
상기 가스 연소 유닛의 배기 가스는 상기 엔진의 배기 가스에 열에너지를 공급하고,
상기 가스 연소 유닛의 배기 가스의 열에너지를 공급받은 상기 엔진의 배기 가스가 상기 폐열 회수 시스템에 열에너지를 공급하는 선박.Liquefied natural gas storage tanks;
An engine exhaust system comprising an engine and a first exhaust line for exhausting the exhaust gas of the engine;
A gas combustion unit exhaust system comprising a gas combustion unit connected to the liquefied natural gas storage tank and a second exhaust line for exhausting the exhaust gas of the gas combustion unit;
A waste heat recovery system for generating electric power using exhaust gas of the engine and exhaust gas of the gas combustion unit;
A first heat exchanger connected to the first exhaust line to supply thermal energy to the waste heat recovery system;
A second heat exchanger connected to the first exhaust line in front of the first heat exchanger;
A third heat exchanger connected to the second exhaust line; And
A heat exchange line connecting the second heat exchanger and the third heat exchanger,
The exhaust gas of the gas combustion unit supplies thermal energy to the exhaust gas of the engine,
A ship in which the exhaust gas of the engine supplied with the thermal energy of the exhaust gas of the gas combustion unit supplies thermal energy to the waste heat recovery system.
상기 제 2 배기 라인은
상기 가스 처리 유닛의 배기 가스가 상기 엔진의 배기 가스와 열교환하도록 연결되는 제 1 라인;
상기 가스 처리 유닛의 배기 가스가 상기 가스 처리 유닛에서 외부로 바로 배출되는 제 2 라인;
상기 제 1 라인에 연결된 제 1 밸브; 및
상기 제 2 라인에 연결된 제 2 밸브를 포함하고,
상기 선박은 선박의 발전량에 따라 상기 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브의 개폐 또는 개방율을 제어하는 제어부를 더 포함하는 선박.The method according to claim 3 or 4,
The second exhaust line is
A first line connected with the exhaust gas of the gas processing unit to exchange heat with the exhaust gas of the engine;
A second line through which the exhaust gas of the gas processing unit is discharged directly from the gas processing unit to the outside;
A first valve connected to the first line; And
A second valve connected to the second line,
The vessel further includes a control unit for controlling the opening or closing rate of the first valve and the second valve in accordance with the amount of power generated by the vessel.
제 2 연소 장치의 배기 가스를 배출하는 제 2 배기 라인을 통해 제 2 배기계; 및
상기 제 1 배기라인에 흐르는 배기 가스 또는 상기 제 2 배기 라인에 흐르는 배기 가스와 열교환하는 열교환계를 포함하되,
상기 제 2 배기계의 열에너지는 상기 제 1 배기계에 공급되도록 제공되는 폐열 공급 시스템.A first exhaust system for exhausting the exhaust gas of the first combustion device through the first exhaust line;
A second exhaust system through a second exhaust line for exhausting exhaust gas of the second combustion device; And
It includes a heat exchange system for heat exchange with the exhaust gas flowing in the first exhaust line or the exhaust gas flowing in the second exhaust line,
And the heat energy of the second exhaust system is provided to be supplied to the first exhaust system.
상기 열교환계는 상기 제 1 배기 라인에 연결된 제 1 열교환기를 포함하되,
상기 제 2 배기 라인은 상기 제 1 열교환기 전방에서 상기 제 1 배기 라인에 연결되는 폐열 공급 시스템.The method of claim 7, wherein
The heat exchanger system includes a first heat exchanger connected to the first exhaust line,
And the second exhaust line is connected to the first exhaust line in front of the first heat exchanger.
상기 열교환계는 상기 제 1 배기 라인에 연결된 제 1 열교환기; 및
상기 제 1 열교환기 전방에서 상기 제 1 배기 라인에 연결된 제 2 열교환기를 포함하되,
상기 제 2 열교환기는 제 2 배기 라인 내에 흐르는 제 2 연소 장치의 배기 가스와 제 1 배기 라인 내에 흐르는 제 1 연소 장치의 배기 가스가 열교환하도록 제 2 배기 라인에 연결되는 폐열 공급 시스템.The method of claim 7, wherein
The heat exchange system includes a first heat exchanger connected to the first exhaust line; And
A second heat exchanger connected to the first exhaust line in front of the first heat exchanger,
And the second heat exchanger is connected to the second exhaust line such that the exhaust gas of the second combustion apparatus flowing in the second exhaust line and the exhaust gas of the first combustion apparatus flowing in the first exhaust line exchange heat.
상기 열교환계는 상기 제 1 배기 라인에 연결된 제 1 열교환기;
상기 제 1 열교환기 전방에서 상기 제 1 배기 라인에 연결된 제 2 열교환기;
상기 제 2 배기 라인에 연결된 제 3 열교환기; 및
상기 제 2 열교환기와 상기 제 3 열교환기를 연결하는 열교환 라인을 포함하는 폐열 공급 시스템.The method of claim 7, wherein
The heat exchange system includes a first heat exchanger connected to the first exhaust line;
A second heat exchanger connected to the first exhaust line in front of the first heat exchanger;
A third heat exchanger connected to the second exhaust line; And
Waste heat supply system including a heat exchange line connecting the second heat exchanger and the third heat exchanger.
상기 제 2 배기 라인은
상기 제 2 연소 장치의 배기 가스가 상기 제 1 연소 장치의 배기 가스와 열교환하도록 연결되는 제 1 라인;
상기 제 2 연소 장치의 배기 가스가 상기 제 1 연소 장치에서 외부로 바로 배출되는 제 2 라인;
상기 제 1 라인에 연결된 제 1 밸브; 및
상기 제 2 라인에 연결된 제 2 밸브를 포함하고,
상기 폐열 공급 시스템은 상기 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브의 개폐 또는 개방율을 제어하는 제어부를 더 포함하는 폐열 공급 시스템.The method of claim 7, wherein
The second exhaust line is
A first line connected with the exhaust gas of the second combustion device to exchange heat with the exhaust gas of the first combustion device;
A second line through which the exhaust gas of the second combustion device is discharged directly from the first combustion device to the outside;
A first valve connected to the first line; And
A second valve connected to the second line,
The waste heat supply system further comprises a control unit for controlling the opening and closing rate of the first valve and the second valve.
상기 제 1 연소 장치는 엔진이고,
상기 제 1 배기계는 엔진의 배기 가스를 제 1 배기 라인을 통해 배출하는 엔진 배기 시스템인 폐열 공급 시스템.12. The method according to any one of claims 7 to 11,
The first combustion device is an engine,
And the first exhaust system is an engine exhaust system for exhausting the exhaust gas of the engine through the first exhaust line.
상기 제 2 연소 장치는 액화 천연 가스의 증기 기체(BOG)를 연소하는 가스 연소 유닛이고,
상기 제 2 배기계는 가스 연소 유닛의 배기 가스를 제 2 배기 라인을 통해 배출하는 가스 연소 장치 배기 시스템인 폐열 공급 시스템.13. The method of claim 12,
The second combustion device is a gas combustion unit that burns vapor gas (BOG) of liquefied natural gas,
And said second exhaust system is a gas combustion apparatus exhaust system for exhausting exhaust gas of a gas combustion unit through a second exhaust line.
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E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
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