KR101291325B1 - System and Method for producing deionize water - Google Patents

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Abstract

초순수 생산 시스템 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 초순수 생산 시스템은 해수(sea water)를 가열하여 증기를 발생시키는 증발기, 증기를 응축하여 담수(fresh water)를 생성하는 응축기, 담수의 이물질을 제거하는 필터, 필터를 거친 담수를 탈이온화시켜 초순수를 생성하는 탈이온화 장치와 탈이온화 장치를 거친 초순수를 저장하는 초순수 저장 탱크를 포함하고, 초순수 저장 탱크에 저장된 초순수를 응축기에 공급하고, 초순수와 증기가 서로 열교환한다.Ultrapure water production systems and methods are disclosed. Ultra-pure water production system according to an embodiment of the present invention is an evaporator that generates steam by heating sea water, a condenser to generate fresh water by condensing the steam, a filter for removing foreign substances in fresh water, the filter A deionization device for deionizing fresh water to generate ultrapure water and an ultrapure water storage tank for storing ultrapure water through the deionization device, supplying ultrapure water stored in the ultrapure water storage tank to a condenser, and the ultrapure water and steam exchange heat with each other.

Description

초순수 생산 시스템 및 그 방법{System and Method for producing deionize water}Ultrapure water production system and its method {System and Method for producing deionize water}

본 발명은 초순수 생산 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 선박에서 해수를 이용한 초순수 생산 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrapure water production system and method thereof, and more particularly, to an ultrapure water production system and method using sea water in a ship.

유가 상승, 에너지 절약 문제 및 환경 문제가 대두되면서 친환경, 고효율 발전 장치인 연료 전지에 대한 기술이 중요시되고 있다.With rising oil prices, energy savings and environmental issues, technology for fuel cells, which are eco-friendly and high-efficiency generators, is becoming important.

연료 전지는 수소를 산화시켜 생기는 화학 에너지로부터 전기 에너지를 생산한다. 이에, 연료 전지는 메탄 또는 메탄올을 함유한 화석 연료로부터 수소를 공급받기 위해 수증기 개질 과정을 거친다. 수증기 개질 과정에는 물이 다량 필요하다. 또한, 연료 전지 내 전기 화학 반응이 일어나는 전기 발생 장치(stack)에도 다량의 물이 필요하다. 이와 같이, 연료 전지에는 항상 물이 공급되어야 하는데, 이 물은 10㏁ 정도의 초순수이어야 한다. 일반적으로 초순수는 물을 필터링하고 탈이온화시켜 생산된다.Fuel cells produce electrical energy from chemical energy produced by oxidizing hydrogen. Accordingly, the fuel cell undergoes steam reforming to receive hydrogen from a fossil fuel containing methane or methanol. The steam reforming process requires large amounts of water. In addition, a large amount of water is also required for an electrical stack in which an electrochemical reaction in a fuel cell occurs. As such, the fuel cell must always be supplied with water, which must be ultrapure water of about 10 kPa. Ultrapure water is usually produced by filtering and deionizing water.

선박은 해수로부터 염분을 제거하여 선박 내 필요한 물을 생산하고 저장한다. 다만, 선박은 공간 및 무게의 제약으로 인해 물의 저장이 한정된다. 따라서, 선박 내 저장된 물은 연료 전지 작동에 필요한 양의 초순수를 효과적으로 생산할 수 없다. The vessel removes salt from the seawater to produce and store the necessary water in the vessel. However, ships have limited storage of water due to space and weight constraints. Thus, the water stored in the vessel cannot effectively produce the amount of ultrapure water required for fuel cell operation.

본 발명의 실시예들은 해수를 이용한 초순수 생산 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention are to provide an ultrapure water production system and method using seawater.

본 발명의 실시예들은 선박 내 폐열을 이용하여 해수로부터 초순수를 생산하는 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention provide a system and method for producing ultrapure water from seawater using waste heat in a vessel.

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.

발명의 일측면에 따르면, 해수(sea water)를 가열하여 증기를 발생시키는 증발기, 증기를 응축하여 담수(fresh water)를 생성하는 응축기, 담수의 이물질을 제거하는 필터, 필터를 거친 담수를 탈이온화시켜 초순수를 생성하는 탈이온화 장치와 탈이온화 장치를 거친 초순수를 저장하는 초순수 저장 탱크를 포함하고, 초순수 저장 탱크에 저장된 초순수를 응축기에 공급하고, 초순수와 증기가 서로 열교환하는 초순수 생산 시스템을 제공한다.According to one aspect of the present invention, an evaporator for heating steam to generate steam, a condenser for condensing steam to produce fresh water, a filter for removing foreign matter from fresh water, and deionization of fresh water through the filter It provides an ultra-pure water production system including a deionization unit for generating ultrapure water and an ultrapure water storage tank for storing ultrapure water through the deionization unit, supplying ultrapure water stored in the ultrapure water storage tank to a condenser, and exchanging ultrapure water and steam with each other. .

또한, 증발기는 엔진의 배기가스를 배출하는 엔진 배기관과 연결되고, 엔진 배기관에 흐르는 배기 가스는 해수에 열에너지를 공급할 수 있다.In addition, the evaporator is connected to the engine exhaust pipe for exhausting the exhaust gas of the engine, the exhaust gas flowing in the engine exhaust pipe can supply thermal energy to the sea water.

또한, 증발기는 연료 전지의 배기 가스를 배출하는 연료 전지 배기관과 연결되고, 연료 전지 배기관에 흐르는 배기 가스는 해수에 열에너지를 공급할 수 있다.In addition, the evaporator is connected to a fuel cell exhaust pipe for exhausting the exhaust gas of the fuel cell, and the exhaust gas flowing through the fuel cell exhaust pipe can supply thermal energy to the seawater.

또한, 증발기는 엔진 냉각 장치의 냉각 라인에 연결되고, 엔진 냉각 장치를 거쳐 냉각 라인에 흐르는 냉각수가 해수에 열에너지를 공급할 수 있다.In addition, the evaporator is connected to the cooling line of the engine cooling device, the cooling water flowing in the cooling line via the engine cooling device can supply thermal energy to the seawater.

또한, 증발기는 저압 증발기일 수 있다.The evaporator may also be a low pressure evaporator.

또한, 응축기를 거친 초순수를 공급받아 수증기를 생성하는 수증기 생성 장치를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a steam generating device configured to receive ultrapure water passing through the condenser and generate steam.

또한, 수증기는 연료 전진의 수증기 개질기에 공급될 수 있다.Steam can also be supplied to a steam reformer of fuel advancement.

발명의 다른 일측면에 따르면, 해수를 가열하여 해수로부터 증기를 생성하고, 증기를 응축시켜 증기로부터 담수를 생산하고, 담수 내의 이물질을 제거하고, 이물질이 제거된 상기 담수를 탈이온화하여 초순수를 생산하고, 초순수와 증기가 열교환하여 증기를 응축시키는 초순수 생산 방법을 제공한다.According to another aspect of the invention, seawater is heated to produce steam from the seawater, condensing the steam to produce fresh water from the steam, removing foreign matter in freshwater, and deionizing the freshwater from which the foreign matter has been removed to produce ultrapure water. And, ultra-pure water and steam provides an ultra-pure water production method for heat condensing the steam by heat exchange.

또한, 해수는 엔진의 배기 가스에 의해 가열될 수 있다.In addition, seawater can be heated by the exhaust gas of the engine.

또한, 해수는 연료 전지의 배기 가스에 의해 가열될 수 있다.In addition, seawater may be heated by the exhaust gas of the fuel cell.

또한, 해수는 엔진을 냉각하는 데 사용된 냉각수에 의해 가열될 수 있다.In addition, sea water can be heated by the cooling water used to cool the engine.

또한, 증기와 열교환한 초순수를 이용하여 수증기를 생성할 수 있다.In addition, water vapor may be generated using ultrapure water heat-exchanged with steam.

또한, 수증기는 연료 전지의 수증기 개질기에 공급될 수 있다.In addition, steam can be supplied to the steam reformer of the fuel cell.

본 발명의 실시예들에 따르면, 해수로부터 초순수를 생산할 수 있다.According to embodiments of the present invention, ultrapure water may be produced from seawater.

본 발명의 실시예들에 따르면, 선박 내 폐열을 이용하여 해수로부터 초순수를 생산할 수 있다.According to embodiments of the present invention, it is possible to produce ultrapure water from seawater using waste heat in a vessel.

본 발명의 실시예들에 따르면, 초순수로부터 수증기를 생성하는 보일러나 수증기 발생기의 효율을 높일 수 있다.According to embodiments of the present invention, it is possible to increase the efficiency of a boiler or a steam generator that generates steam from ultrapure water.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 초순수 생산 시스템을 포함한 연료 전지 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 초순수 생산 시스템을 포함한 연료 전지 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 초순수 생산 시스템을 포함한 연료 전지 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 초순수 생산 시스템을 포함한 연료 전지 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a schematic view of a fuel cell system including an ultrapure water production system according to a first embodiment of the present invention.
2 is a schematic view of a fuel cell system including an ultrapure water production system according to a second embodiment of the present invention.
3 is a schematic view of a fuel cell system including an ultrapure water production system according to a third embodiment of the present invention.
4 is a schematic view of a fuel cell system including an ultrapure water production system according to a fourth embodiment of the present invention.

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 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 초순수 생산 시스템(100)을 포함한 연료 전지 시스템(1)을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a schematic view of a fuel cell system 1 including an ultrapure water production system 100 according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 초순수 생산 시스템(100)은 증발기(110), 응축기(130), 필터(150), 탈이온화 장치(170) 그리고 초순수 저장 탱크(190)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the ultrapure water production system 100 includes an evaporator 110, a condenser 130, a filter 150, a deionizer 170, and an ultrapure water storage tank 190.

증발기(110)는 열원을 이용하여 공급 라인(112)을 통해 공급된 해수(sea water)를 가열한다. 해수(sea water)는 증발기(110)에서 포화 상태의 증기(vapor)로 증발된다. 증기(vapor)는 공급 라인(132)을 통해 응축기로 공급된다. 응축기(130)는 증발기(110)에서 생성된 증기(vapor)를 응축한다. 증기(vapor)는 응축기(130)에서 액체 상태의 담수(fresh water)로 응축된다.The evaporator 110 heats sea water supplied through the supply line 112 using a heat source. Sea water is evaporated from the evaporator 110 to a saturated vapor. Vapor is fed to the condenser via feed line 132. The condenser 130 condenses vapor generated in the evaporator 110. Vapor is condensed into fresh water in the liquid state in the condenser 130.

필터(150)는 응축기(130)로부터 공급 라인(152)을 통해 담수(fresh water)를 공급받고, 담수(fresh water)의 이물질을 제거한다. 필터(150)에 의해 이물질이 제거된 담수(fresh water)는 공급 라인(172)을 통해 탈이온화 장치(170)로 공급된다. 탈이온화 장치(170)는 담수(fresh water) 내의 전해질을 제거한다. 전해질이 제거된 담수(fresh water)는 전기 전도율이 10㏁ 정도의 초순수(De-Ionized Water)가 된다. 초순수(De-Ionized Water)는 공급 라인(192)을 통해 초순수 저장 탱크(190)로 공급된다.The filter 150 receives fresh water from the condenser 130 through the supply line 152 and removes foreign substances from the fresh water. Fresh water from which foreign matter is removed by the filter 150 is supplied to the deionization unit 170 through the supply line 172. The deionizer 170 removes the electrolyte in fresh water. Fresh water from which the electrolyte is removed becomes de-ionized water having an electrical conductivity of about 10 kW. De-Ionized Water is supplied to the ultrapure water storage tank 190 via a supply line 192.

상술한 공급 라인들(112,132,152,172,192) 각각에는 밸브가 설치된다. 일 예에 의하면, 밸브는 개폐 조절 밸브 또는 유량 조절 밸브일 수 있다.Each of the above-described supply lines 112, 132, 152, 172, and 192 is provided with a valve. According to one example, the valve may be an open / close control valve or a flow control valve.

초순수 저장 탱크(190)에 저장된 초순수(De-Ionized Water)는 공급 라인(194)을 통해 응축기(130)에 공급된다. 응축기(130)에 공급된 초순수(De-Ionized Water)는 증발기(110)에서 생성된 증기(vapor)와 열교환한다. 이에, 응축기(130) 내에서 흐르는 증기(vapor)는 초순수(De-Ionized Water)에 의해 응축되어 액체 상태의 담수(fresh water)가 된다. 반면에, 응축기(130) 내에서 흐르는 초순수(De-Ionized Water)는 증기(vapor)로부터 열에너지를 공급받는다. De-ionized water stored in the ultrapure water storage tank 190 is supplied to the condenser 130 through the supply line 194. Ultra-pure water (De-Ionized Water) supplied to the condenser 130 exchanges heat with vapor generated in the evaporator 110. As a result, vapor flowing in the condenser 130 is condensed by de-ionized water to become fresh water in a liquid state. On the other hand, de-ionized water flowing in the condenser 130 receives thermal energy from a vapor.

초순수 저장 탱크(190)에 저장된 초순수(De-Ionized Water)는 공급 라인(196)을 통해 수증기 생성 장치(10)에 공급된다. 일 예에 의하면, 수증기 생성 장치(10)는 보일러(12)나 수증기 발생기(14)일 수 있다. 보일러(12)나 수증기 발생기(14)에서 생산된 수증기(steam)는 연료 전지(20)의 전기 발생 장치(24,stack)에 수소를 공급하는 연료 개질기(22)에 공급될 수 있다. 일 예에 의하면, 연료 개질기는 수증기 개질기 또는 자연 개질기일 수 있다. Ultra-pure water (De-Ionized Water) stored in the ultrapure water storage tank 190 is supplied to the steam generator 10 through the supply line 196. According to an example, the steam generator 10 may be a boiler 12 or a steam generator 14. Steam produced in the boiler 12 or steam generator 14 may be supplied to a fuel reformer 22 that supplies hydrogen to the electricity generator 24, stack of the fuel cell 20. In one example, the fuel reformer may be a steam reformer or a natural reformer.

응축기(130)를 거친 초순수(De-Ionized Water)도 공급 라인(198)을 통해 수증기 생성 장치(10)에 공급될 수 있다. 일 예에 의하면, 수증기 생성 장치(10)는 보일러(12)나 수증기 발생기(14)일 수 있다. 응축기(130)를 거친 초순수(De-Ionized Water)는 비교적 고온 상태로 공급 라인(198)을 통해 보일러(12)나 수증기 발생기(14)에 공급된다. 이에, 보일러(12)나 수증기 발생기수증기 발생기을 높인다.De-Ionized Water that has passed through the condenser 130 may also be supplied to the steam generator 10 through the supply line 198. According to an example, the steam generator 10 may be a boiler 12 or a steam generator 14. De-ionized water passing through the condenser 130 is supplied to the boiler 12 or the steam generator 14 through the supply line 198 at a relatively high temperature. Therefore, the boiler 12 or the steam generator steam generator is raised.

상술한 공급 라인들(194,196,198) 각각에는 밸브가 설치된다. 일 예에 의하면 밸브는 유량 조절 밸브일 수 있다.Each of the above-described supply lines 194, 196, 198 is provided with a valve. In one example, the valve may be a flow control valve.

또한, 초순수 저장 탱크(190)에 저장된 초순수(De-Ionized Water)는 공급 라인(193)을 통해 가습 장치(40)에 공급된다. 가습 장치(40)는 공기 송풍기(air blower,30)로부터 공급된 공기와 초순수를 혼합한다. 초순수에 의해 가습된 공기는 연료 전지(20)의 전기 발생 장치(stack, 24)로 공급된다. 공급 라인(193)에는 밸브가 설치된다. 일 예에 의하면, 밸브는 개폐 조절 밸브 또는 유량 조절 밸브일 수 있다.In addition, the ultra-pure water (De-Ionized Water) stored in the ultrapure water storage tank 190 is supplied to the humidification device 40 through the supply line 193. The humidifier 40 mixes ultra pure water with air supplied from an air blower 30. The air humidified by the ultrapure water is supplied to the electricity generator stack 24 of the fuel cell 20. The supply line 193 is provided with a valve. According to one example, the valve may be an open / close control valve or a flow control valve.

상기와 같은 구성을 가진 초순수 생산 시스템(100)은 해수(sea water)를 가열 및 응축시켜 해수(sea water)로부터 담수(fresh water)를 생산하고, 생산된 담수(fresh water)를 필터링 및 탈이온화시켜 담수(fresh water)로부터 초순수(De-Ionized Water)를 생산한다. 이 때, 생산된 초순수(De-Ionized Water)는 해수(sea water)를 가열하여 생성된 증기(vapor)를 응축하는 데 사용된다.The ultrapure water production system 100 having the above configuration produces fresh water from sea water by heating and condensing sea water, and filtering and deionizing the fresh water produced. To produce de-ionized water from fresh water. At this time, the produced de-ionized water is used to condense vapor generated by heating sea water.

이와 같이, 초순수 생산 시스템(100)은 선박 내 저장된 물로부터 초순수(De-Ionized Water)를 생산하지 않고, 해수(sea water)로부터 직접 초순수(De-Ionized Water)를 생산함으로써 연료 전지에 필요한 충분한 양의 초순수(De-Ionized Water)를 생산 및 저장할 수 있다.As such, the ultrapure water production system 100 does not produce de-ionized water from the water stored in the ship, but produces a sufficient amount of fuel for the fuel cell by producing de-ionized water directly from the sea water. De-Ionized Water can be produced and stored.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 초순수 생산 시스템(200)을 포함한 연료 전지 시스템(2)을 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a schematic view of a fuel cell system 2 including an ultrapure water production system 200 according to a second embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 초순수 생산 시스템(200)은 엔진 배기관(52), 증발기(210), 응축기(230), 필터(250), 탈이온화 장치(270) 그리고 초순수 저장 탱크(290)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the ultrapure water production system 200 includes an engine exhaust pipe 52, an evaporator 210, a condenser 230, a filter 250, a deionization unit 270, and an ultrapure water storage tank 290. .

초순수 생산 시스템(200)의 증발기(210), 응축기(230), 필터(250), 탈이온화 장치(270) 그리고 초순수 저장 탱크(290)는 도 1의 초순수 생산 시스템(100)의 증발기(110), 응축기(130), 필터(150), 탈이온화 장치(170) 그리고 초순수 저장 탱크(190)와 유사하게 제공된다.The evaporator 210, the condenser 230, the filter 250, the deionizer 270, and the ultrapure water storage tank 290 of the ultrapure water production system 200 are the evaporator 110 of the ultrapure water production system 100 of FIG. 1. , Condenser 130, filter 150, deionizer 170 and ultrapure water storage tank 190 are provided similarly.

엔진 배기관(52)은 증발기(210)와 연결된다. 엔진(50)의 배기 가스는 비교적 고온 상태로 배출된다. 일 예에 의하면, 배기 가스의 온도는 150℃~270℃ 정도이다. 엔진(50)의 배기 가스는 엔진 배기관(52)을 통해 증발기(210)에 공급된다. 증발기(210) 내에 흐르는 해수(sea water)는 배기 가스에 의해 가열된다. 일 예에 의하면, 엔진(50)은 저속 2 행정 디젤 기관, 이중 연료 기관 또는 고압 가스 분사 기관 등과 같은 선박 내 메인 엔진일 수 있다.The engine exhaust pipe 52 is connected to the evaporator 210. The exhaust gas of the engine 50 is discharged at a relatively high temperature. According to one example, the temperature of the exhaust gas is about 150 ° C to 270 ° C. The exhaust gas of the engine 50 is supplied to the evaporator 210 through the engine exhaust pipe 52. Sea water flowing in the evaporator 210 is heated by the exhaust gas. By way of example, the engine 50 may be a main engine in a ship, such as a low speed two stroke diesel engine, a dual fuel engine or a high pressure gas injection engine.

상기와 같은 구성을 가진 초순수 생산 시스템(200)은 엔진(50)의 배기 가스의 열에너지를 공급하여 해수(sea water)를 증발시킨다.The ultrapure water production system 200 having the above configuration supplies the thermal energy of the exhaust gas of the engine 50 to evaporate sea water.

도 3는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 초순수 생산 시스템(300)을 포함한 연료 전지 시스템(3)을 개략적으로 나타낸 도면이다.3 is a schematic view of a fuel cell system 3 including an ultrapure water production system 300 according to a third embodiment of the present invention.

도 3를 참조하면, 초순수 생산 시스템(300)은 연료 전지 배기관(26), 증발기(310), 응축기(330), 필터(350), 탈이온화 장치(370) 그리고 초순수 저장 탱크(390)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the ultrapure water production system 300 includes a fuel cell exhaust pipe 26, an evaporator 310, a condenser 330, a filter 350, a deionizer 370, and an ultrapure water storage tank 390. do.

초순수 생산 시스템(300)의 증발기(310), 응축기(330), 필터(350), 탈이온화 장치(370) 그리고 초순수 저장 탱크(390)는 도 1의 초순수 생산 시스템(100)의 증발기(110), 응축기(130), 필터(150), 탈이온화 장치(170) 그리고 초순수 저장 탱크(190)와 유사하게 제공된다.The evaporator 310, the condenser 330, the filter 350, the deionizer 370 and the ultrapure water storage tank 390 of the ultrapure water production system 300 are the evaporator 110 of the ultrapure water production system 100 of FIG. 1. , Condenser 130, filter 150, deionizer 170 and ultrapure water storage tank 190 are provided similarly.

연료 전지 배기관(26)은 증발기(310)와 연결된다. 연료 전지(20)로부터 배출되는 배기 가스는 비교적 고온 상태로 배출된다. 일 예에 의하면, 고분자 연료 전지(PEMFC)는 70℃~120℃ 정도의 배기 가스를 배출하며, 용융탄산염 연료 전지(MCFC) 또는 고체 산화물 연료 전지(SOFC)는 300℃ 이상의 배기 가스를 배출한다. 연료 전지(20)의 배기 가스는 연료 전지 배기관(26)을 통해 증발기(310)에 공급된다. 증발기(310) 내에 흐르는 해수는 배기 가스의 열에너지에 의해 가열된다. The fuel cell exhaust pipe 26 is connected with the evaporator 310. The exhaust gas discharged from the fuel cell 20 is discharged at a relatively high temperature. According to one example, the polymer fuel cell (PEMFC) discharges the exhaust gas of about 70 ℃ ~ 120 ℃, molten carbonate fuel cell (MCFC) or solid oxide fuel cell (SOFC) emits the exhaust gas of 300 ℃ or more. The exhaust gas of the fuel cell 20 is supplied to the evaporator 310 through the fuel cell exhaust pipe 26. Seawater flowing in the evaporator 310 is heated by the thermal energy of the exhaust gas.

고분자 연료 전지(PEMFC)의 배기 가스를 이용하여 증발기(310)에 열에너지를 공급하는 경우에는 저압 상태에서 해수를 증발시킨다. 즉, 증발기(310)는 저압 증발기일 수 있다.When thermal energy is supplied to the evaporator 310 using the exhaust gas of the polymer fuel cell PEMFC, the seawater is evaporated at a low pressure. That is, the evaporator 310 may be a low pressure evaporator.

상기와 같은 구성을 가진 초순수 생산 시스템(300)은 연료 전지(20)의 배기 가스의 열에너지를 공급하여 해수(sea water)를 증발시킨다.The ultrapure water production system 300 having the above configuration supplies the thermal energy of the exhaust gas of the fuel cell 20 to evaporate sea water.

도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 초순수 생산 시스템(400)을 포함한 연료 전지 시스템(4)을 개략적으로 나타낸 도면이다.4 is a schematic view of a fuel cell system 4 including an ultrapure water production system 400 according to a fourth embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 초순수 생산 시스템(400)은 냉각 라인(54), 증발기(410), 응축기(430), 필터(450), 탈이온화 장치(470) 그리고 초순수 저장 탱크(490)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the ultrapure water production system 400 includes a cooling line 54, an evaporator 410, a condenser 430, a filter 450, a deionizer 470 and an ultrapure water storage tank 490. .

초순수 생산 시스템(400)의 증발기(410), 응축기(430), 필터(450), 탈이온화 장치(470) 그리고 초순수 저장 탱크(490)는 도 1의 초순수 생산 시스템(100)의 증발기(110), 응축기(130), 필터(150), 탈이온화 장치(170) 그리고 초순수 저장 탱크(190)와 유사하게 제공된다.The evaporator 410, the condenser 430, the filter 450, the deionizer 470, and the ultrapure water storage tank 490 of the ultrapure water production system 400 may include the evaporator 110 of the ultrapure water production system 100 of FIG. 1. , Condenser 130, filter 150, deionizer 170 and ultrapure water storage tank 190 are provided similarly.

냉각 라인(54)은 엔진(50)의 냉각 장치와 연결되어 엔진(50)을 냉각한다. 엔진(50)을 거친 냉각수는 냉각 라인(54)을 통해 증발기(410)에 공급된다. 증발기(410) 내에 흐르는 해수(sea water)는 냉각수의 열에너지에 의해 가열된다. 냉각 라인(54)의 냉각수는 저압 상태에서 해수(sea water)를 증발시킨다. 즉, 증발기(410)는 저압 증발기일 수 있다.The cooling line 54 is connected with the cooling device of the engine 50 to cool the engine 50. Cooling water passing through the engine 50 is supplied to the evaporator 410 via a cooling line 54. Sea water flowing in the evaporator 410 is heated by the thermal energy of the cooling water. Cooling water in cooling line 54 evaporates sea water at low pressure. That is, the evaporator 410 may be a low pressure evaporator.

상기와 같은 구성을 가진 초순수 생산 시스템(400)은 엔진(50)의 냉각수의 열에너지를 공급하여 해수(sea water)를 증발시킨다.The ultrapure water production system 400 having the above configuration supplies the thermal energy of the cooling water of the engine 50 to evaporate sea water.

도 2 내지 도 4의 초순수 생산 시스템(200,300,400)은 선박 내의 폐열 에너지인 엔진(50) 또는 연료 전지(20)의 배기 가스 및 엔진(50)의 냉각 장치의 냉각수를 열원으로 이용하여 초순수(De-Ionized Water)를 생산한다. 그러나 이에 한정되지 않고, 선박 내 다른 장치의 폐열 에너지를 열원으로 사용할 수 있다. The ultrapure water production systems 200, 300, and 400 of FIGS. 2 to 4 use ultra-pure water (De- Ionized Water). However, the present invention is not limited thereto, and waste heat energy of another apparatus in the ship may be used as a heat source.

이와 같이, 초순수 생산 시스템은 선박 내 잉여 에너지를 통하여 해수로부터 초순수를 생산하여 연료 전지에 공급함으로써 선박 내 에너지 효율을 증대시킬 수 있다.As such, the ultrapure water production system may increase the energy efficiency of the vessel by producing ultrapure water from seawater through surplus energy in the vessel and supplying it to the fuel cell.

그러나, 초순수 생산 시스템은 별도의 열에너지 공급 장치로부터 직접 열에너지를 공급받을 수 있다. However, the ultrapure water production system may receive heat energy directly from a separate heat energy supply device.

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.

100 내지 400 초순수 생산 시스템
110 내지 410 증발기 130 내지 430 응축기
150 내지 450 필터 170 내지 470 탈이온화 장치
190 내지 490 초순수 저장 탱크
10 수증기 생성 장치
20 연료 전지
22 연료 개질기 24 전기 발생 장치
30 공기 송풍기 40 가습 장치100 to 400 ultrapure water production system
110 to 410 evaporator 130 to 430 condenser
150 to 450 filter 170 to 470 deionizer
190 to 490 ultrapure water storage tank
10 water vapor generating device
20 fuel cells
22 fuel reformer 24 electricity generator
30 air blower 40 humidification system

Claims (13)

해수(sea water)를 가열하여 증기를 발생시키는 증발기;
상기 증기를 응축하여 담수(fresh water)를 생성하는 응축기;
상기 담수의 이물질을 제거하는 필터;
상기 필터를 거친 상기 담수를 탈이온화시켜 초순수를 생성하는 탈이온화 장치; 및
상기 탈이온화 장치를 거친 상기 초순수를 저장하는 초순수 저장 탱크를 포함하되,
상기 초순수 저장 탱크에 저장된 상기 초순수를 상기 응축기에 공급하고, 상기 초순수와 상기 증기가 서로 열교환하는 초순수 생산 시스템.An evaporator that heats sea water to generate steam;
A condenser to condense the steam to produce fresh water;
A filter for removing foreign substances in the fresh water;
A deionization device for generating ultrapure water by deionizing the fresh water passed through the filter; And
Including an ultrapure water storage tank for storing the ultrapure water passed through the deionization device,
And supplying the ultrapure water stored in the ultrapure water storage tank to the condenser, wherein the ultrapure water and the vapor exchange heat with each other. 제 1 항에 있어서,
상기 증발기는 엔진의 배기가스를 배출하는 엔진 배기관과 연결되고,
상기 엔진 배기관에 흐르는 상기 배기 가스는 상기 해수에 열에너지를 공급하는 초순수 생산 시스템.The method of claim 1,
The evaporator is connected to the engine exhaust pipe for exhausting the exhaust gas of the engine,
And the exhaust gas flowing through the engine exhaust pipe supplies thermal energy to the seawater. 제 1 항에 있어서,
상기 증발기는 연료 전지의 배기 가스를 배출하는 연료 전지 배기관과 연결되고,
상기 연료 전지 배기관에 흐르는 상기 배기 가스는 상기 해수에 열에너지를 공급하는 초순수 생산 시스템.The method of claim 1,
The evaporator is connected to the fuel cell exhaust pipe for exhausting the exhaust gas of the fuel cell,
And the exhaust gas flowing through the fuel cell exhaust pipe supplies thermal energy to the seawater. 제 1 항에 있어서,
상기 증발기는 엔진 냉각 장치의 냉각 라인에 연결되고,
상기 엔진 냉각 장치를 거쳐 상기 냉각 라인에 흐르는 냉각수가 상기 해수에 열에너지를 공급하는 초순수 생산 시스템.The method of claim 1,
The evaporator is connected to a cooling line of an engine cooling device,
Ultrapure water production system for supplying thermal energy to the sea water cooling water flowing through the engine cooling device in the cooling line. 제 4 항에 있어서,
상기 증발기는 저압 증발기인 초순수 생산 시스템.5. The method of claim 4,
The evaporator is a low pressure evaporator. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 응축기를 거친 상기 초순수를 공급받아 수증기를 생성하는 수증기 생성 장치를 더 포함하는 초순수 생산 시스템.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Ultra pure water production system further comprising a steam generating device for receiving the ultra-pure water passed through the condenser to generate water vapor. 제 6 항에 있어서,
상기 수증기는 연료 전지의 수증기 개질기에 공급되는 초순수 생산 시스템.The method according to claim 6,
Wherein the steam is supplied to a steam reformer of a fuel cell. 해수를 가열하여 상기 해수로부터 증기를 생성하고, 상기 증기를 응축시켜 상기 증기로부터 담수를 생산하고, 상기 담수 내의 이물질을 제거하고, 상기 이물질이 제거된 상기 담수를 탈이온화하여 초순수를 생산하되,
상기 초순수와 상기 증기가 열교환하여 상기 증기를 응축시키는 초순수 생산 방법.Sea water is heated to produce steam from the seawater, condensation of the steam to produce fresh water from the steam, to remove foreign matter in the fresh water, deionized the fresh water from which the foreign material is removed to produce ultrapure water,
Ultrapure water production method for condensing the steam by the heat exchange between the ultrapure water and the steam. 제 8 항에 있어서,
상기 해수는 엔진의 배기 가스에 의해 가열되는 초순수 생산 방법.The method of claim 8,
And the sea water is heated by the exhaust gas of the engine. 제 8 항에 있어서,
상기 해수는 연료 전지의 배기 가스에 의해 가열되는 초순수 생산 방법.The method of claim 8,
And the sea water is heated by the exhaust gas of the fuel cell. 제 8 항에 있어서,
상기 해수는 엔진을 냉각하는 데 사용된 냉각수에 의해 가열되는 초순수 생산 방법.The method of claim 8,
Wherein said sea water is heated by cooling water used to cool the engine. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증기와 열교환한 상기 초순수를 이용하여 수증기를 생성하는 초순수 생산 방법.The method according to any one of claims 8 to 11,
Ultrapure water production method for producing steam by using the ultrapure water heat exchanged with the steam. 제 12 항에 있어서,
상기 수증기는 연료 전지의 수증기 개질기에 공급되는 초순수 생산 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the steam is supplied to a steam reformer of a fuel cell.
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