KR101307100B1 - 선박엔진의 열효율을 향상시키는 복합발전시스템 - Google Patents

선박엔진의 열효율을 향상시키는 복합발전시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박엔진 배가스를 이용한 선박용 복합발전시스템에 관한 것으로, 그 목적은 선박 주기엔진으로부터 배출되는 배기기스에 의해 가스터빈 발전부 및 스팀터빈 발전부를 구동시켜 선박 전기생성을 위한 보기엔진을 대체할 수 있는 선박엔진 배가스를 이용한 선박용 복합발전시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 선박 추진용 주기엔진 및 보기엔진과, 선박추진용 주기엔진의 배기가스가 공급되는 터보차저와, 상기 터보차저에서 배출되는 배기가스가 공급되는 열교환기와, 상기 열교환기와 연결되고, 열교환기내 배기가스와의 열교환을 통해 예비가열된 압축공기가 연소기내로 공급되며, 압축기가 선박추진용 주기엔진과 연결되는 가스터빈 발전부와, 상기 터보차저에서 배출되는 배기가스 또는 열교환기에서 열교환된 배기가스가 공급되는 보일러와, 상기 보일러와 연결되고, 보일러내로 공급된 배기가스와의 열교환을 통해 발생된 스팀에 의해 구동되는 스팀터빈 발전부를 포함한다.

Description

선박엔진의 열효율을 향상시키는 복합발전시스템{Multiplex power generating system improving efficiency of the marine engine}
본 발명은 선박엔진의 열효율을 향상시키는 복합발전 시스템에 관한 것으로, 주기 및 보기엔진의 초기 구동시 공기량 부족으로 불완전 연소에 의한 스모크 발생과다 및 엔진의 열효율 저하되는 문제를 개선하고자 가스터빈의 압축공기를 주기엔진 및 보기엔진의 초기 구동시에 공급함으로써 스모크 발생 저감, 열효율 향상 및 엔진의 가속성능을 향상시킬 수 있는 선박엔진의 열효율을 향상시키는 복합발전시스템에 관한 것이다.
일반적으로 선박은 추진동력을 담당하는 주기엔진과, 선박에 필요한 전기를 생성하기 위한 목적으로 설치되는 대략 3∼4대 정도의 보기엔진(디젤엔진)을 구비하고 있으며, 선박의 항해 중에는 주기엔진과 같이 대략 1대의 보기엔진이 운전되고, 항구에서 하역 작업이나 입출항시에는 주기엔진은 작동되고 있지 않은 상태에서 2대 또는 그 이상의 보기엔진이 운전되고 있다.
주기엔진과 보기엔진의 초기 구동시에는 흡기 공기량이 적으므로 엔진에서는 불완전 연소로 인한 스모크 발생과다와 함께 열효율이 매우 낮아진다. 주기엔진의 경우에는 보조 블로워가 작동하지만 충분한 공기량을 공급하지 못하므로 연료를 많이 주입함으로서 엔진 부하를 가급적 빨리 올려서 정상적인 연소가 이루어지게 하고 있다. 즉, 초기 구동시의 엔진(주기 및 보기)에서는 불가피하게 연소상태가 좋지 않기 때문에 반드시 스모크를 동반하게 된다.
또한, 기존의 폐열을 이용한 발전시스템은 엔진부하가 50%이상일 때만 열에너지의 잉여분이 발생하여 가능하였으나 본 발명에서는 50%미만에서도 가스터빈을 구동하여 발전하는 시스템을 구성한다.
또한, 상기와 같이 구성된 종래의 선박은 선박내 필요전기를 생성하기 위하여, 보기엔진(디젤엔진)을 구동하여야 하므로, 추가적인 연료소모 및 엔진 구동력의 손실이 발생되는 문제점이 있었다.
특히, 종래의 선박은 추진용 주기엔진에서 선박을 운행하는데 필요한 대부분의 에너지를 소비하고 있으며, 주기엔진의 작동을 위해 소요되는 연료의 25%는 폐기 가스로 대기 중에 버려지고 있다.
물론, 선박이나 발전 장치 등과 같이 고출력이 요구되는 디젤 엔진 등에 있어서는, 배기 터빈 과급기(turbocharger :이하 '터보차저'라 한다.)가 채용하여 기관의 출력을 향상시키도록 하고 있으나, 터보차저로부터 배출된 배기가스 역시 대기중으로 버려지고 있다.
그러나, 고유가 시대가 도래함에 따라, 선박에서는 점차적으로 선박추진의 효율을 높이고 전체적인 에너지를 절약하는 시스템들이 도입되고 있으며, 특히 폐기 가스를 이용해 폐열의 일부를 회수하는 여러 시스템이 활발하게 도입되고 있다.
상기 선박의 폐기 가스를 이용하는 방법으로, 이코노마이저를 사용하여 주기엔진으로부터 배출된 배기가스와 열교환을 실행시킴으로써 증기 터빈을 구동시켜 전력을 발생하는 시스템이 널리 사용되고 있으며, 이와 같이 선박의 에너지를 절약하는 시스템에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
등록실용신안공보 등록번호 20-0442067(2008.09.29) 공개특허공보 공개번호 10-2010-0022495(2010.03.02)
본 발명의 목적은 선박 주기엔진 및 보기엔진의 시동시 불완전 연소로 발생되는 스모크 발생과다 및 낮은 열효율을 보완하고자 발전시스템인 가스터빈에서의 압축공기를 주기 및 보기엔진의 흡기쪽으로 공급하므로서 엔진의 열효율 및 가속성능을 향상시키는 것이다.
본 발명의 목적은 기존 폐열을 이용한 발전시스템의 경우 엔진부하가 반드시 50%이상이 되어야만 가능하지만 본 발명에서는 선박 엔진의 부하와 관계없이 가스터빈을 구동하여 발전하는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 선박 주기엔진으로부터 배출되는 배기가스에 의해 가스터빈의 연소기내로 공급되는 압축공기를 가열하여 가스터빈 연소기로의 연료공급량을 절감할 수 있는 선박엔진의 열효율을 향상시키는 복합발전시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 선박 주기엔진으로부터 배출되는 배기기스에 의해 가스터빈 발전부 및 스팀터빈 발전부를 구동시켜 선박 전기생성을 위한 보기엔진을 대체할 수 있는 선박엔진의 열효율을 향상시키는 복합발전시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 선박 추진용 주기엔진과, 발전용 보기엔진, 가스터빈의 압축기에서 압축된 공기가 주기 및 보기엔진의 시동시 공급되는 배관, 엔진의 배기가스가 공급되는 터보차저와, 상기 터보차저에서 배출되는 배기가스가 공급되는 열교환기와, 상기 열교환기와 연결되고, 열교환기내 배기가스와의 열교환을 통해 예비가열된 압축공기가 연소기내로 공급되며, 압축기가 선박추진용 주기엔진과 연결되는 가스터빈 발전부와, 상기 터보차저에서 배출되는 배기가스 또는 열교환기에서 열교환된 배기가스가 공급되는 보일러와, 상기 보일러와 연결되고, 보일러내로 공급된 배기가스와의 열교환을 통해 발생된 스팀에 의해 구동되는 스팀터빈 발전부를 포함한다.
또한, 주기엔진과 가스터빈 발전부의 연소기는 바이패스관에 의해 연결되어, 주기엔진의 배기가스가 연소기내로 직접 공급되도록 되어 있다.
본 발명은 주기 및 보기엔진의 초기 기동시에 가스터빈의 압축기에서 나온 고압의 압축공기를 공급함으로서 엔진 기동시에 불완전 연소로 인해 발생되는 스모크를 저감하며 엔진의 열효율 및 가속성능을 향상시킬 수 있다. 즉, 가스터빈 발전부의 압축기에 의해 주기엔진의 초기 기동시, 고압의 공기압 공급이 가능하여, 주기엔진의 불완전 연소를 방지하고, 이를 통해 스모크의 발생을 현저하게 줄일 수 있다. 특히, 주기엔진의 초기 기동은 연안 또는 항만 접안시 이루어지므로, 주기엔진의 불완전연소에 의해 대기환경오염이 발생되나, 본 발명은 주기엔진내로 압축기에 의해 고압의 공기압이 공급되므로, 연안 또는 항만에서의 환경오염을 최소화할 수 있다.
본 발명은 기존 폐열을 이용한 발전시스템의 경우 엔진부하가 반드시 50%이상이 되어야만 가능하지만 본 발명에서는 선박 엔진의 부하와 관계없이 가스터빈을 구동하여 발전하는 시스템을 제공함으로서 일정한 발전출력의 관리가 용이하다.
즉, 기존의 폐열을 이용한 발전시스템은 엔진부하가 50%이상일 때만 가능하였으나 본 발명에서는 50%미만에서도 가스터빈을 구동하여 발전하도록 되어 있다.
본 발명은 주기 및 보기 엔진으로부터 배출된 배기가스 즉, 터보차져의 출구로 배출되는 배기가스의 폐열과, 가스터빈 발전부의 연소기내로 공급되는 압축공기를 열교환하여, 연소기내로 공급되는 압축공기를 소정온도로 예열하도록 되어 있어, 연소기내로 공급되는 연료공급량을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 주기엔진에서 배출되는 배기가스를 보일러에서 열교환하여 스팀을 생성함으로써, 스팀터빈 발전부를 구동시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 주기엔진 배기가스와의 열교환에 의해 가스터빈 발전부와 스팀터빈 발전부를 효율적으로 구동시킬 수 있어, 전력생산을 위한 보기엔진(발전용 디젤엔진)의 설치 대수를 1∼2대 정도 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 주기엔진의 잉여 배가스를 바이패스관에 의해 연소기로 직접 공급하여 사용할 수 있어, 연소기의 연료를 절감하고, 열효율을 약 5% 정도 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 주기엔진의 잉여 배가스를 잉여가스라인을 통해 제2배기관으로 공급하도록 되어 있어, 가스터빈 연소기의 연료를 절감할 수 있을 뿐 아니라, 보일러로 보내어 스팀을 생산할 수 있다.
또한, 본 발명은 가스터빈 발전부 연소기의 연료노즐을 가스, 경유, 중유를 선택적으로 사용할 수 있도록 다중연료노즐로 설치하여, 연료선택을 다양화 하고, 이를 통해 선박 연료에 관계없이, 선박에 적용설치할 수 있는 등 많은 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도
도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 주기엔진(10) 및 보기엔진(70)과, 상기 주기엔진(10)의 배기가스가 공급되는 터보차저(20)와, 상기 터보차저(20) 및 보기엔진의 중형 터보차저(73)에서 배출되는 배기가스가 공급되는 열교환기(30)와, 상기 열교환기(30)와 연결되고, 열교환기(30)내로 공급된 배기가스와의 열교환을 통해 가열된 압축공기가 연소기(42)내로 공급되며, 압축기(41)가 주기엔진(10)과 연결되는 가스터빈 발전부(40)와, 상기 터보차저(20)에서 배출되는 배기가스 또는 열교환기(30)에서 열교환된 배기가스가 공급되는 보일러(50)와, 상기 보일러(50)와 연결되고, 보일러(50)내로 공급된 배기가스와의 열교환을 통해 발생된 스팀에 의해 구동되는 스팀터빈 발전부(60)를 포함하여 구성되어,
주기엔진(10) 또는 보기엔진(70)의 초기 기동시, 가스터빈 발전부의 압축기(41)가 구동되어 압축공기를 생성하고, 생성된 압축공기는 제1,2초기공급라인(83,83a)을 통해 주기엔진(10)의 흡기공기 저장소(14) 또는 보기엔진의 흡기관(72)내로 공급되어, 주기엔진 또는 보기엔진의 초기기동시 발생되는 연료의 불완전 연소에 의한 스모크의 발생을 최소화하도록 되어 있다.
또한, 본 발명은 가스터빈 발전부의 연소기내로 공급되는 압축공기의 온도를 주기엔진 및 보기엔진에서 배출되는 배기가스의 폐열과의 열교환을 통해 증가시키고, 이를 통해 연소기내 연료공급량을 절감할 뿐만 아니라 배기가스의 폐열에 의해 스팀터빈 발전부를 구동시킬 수 있도록 되어 있다.
또한, 본 발명은 주기엔진(10)과 가스터빈 발전부의 연소기(42)가 제1바이패스관(81)에 의해 연결되고, 보기엔진(70)과 가스터빈 발전부의 연소기(42)는 제2바이패스관(82)에 의해 연결되어, 주기엔진(10) 및 보기엔진(70)의 배기가스가 연소기(42)내로 직접공급되도록 되어 있다.
상기 터보차저(20)는 선박추진용 주기엔진(10)의 효율을 향상시키기 위한 대형 터보차저로, 주기엔진(10)에서 배출되는 배기가스가 제1배기관(11)을 통해 터빈(21)으로 공급되어 구동되고, 터빈(21)과 축으로 연결된 압축기(22)의 구동에 의해 주기엔진(10)으로 압축공기가 공급되도록 되어 있다. 이와 같은 터보차저(20)의 구성은 공지의 구성이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 보기엔진(70)은 선박 전력생산을 위해 설치되는 것으로, 중형터보차저(73)가 연결 설치되어 있으며, 상기 중형터보차저(73)의 터빈출구는 배기가스라인(85)에 의해 제2배기관(12)과 연결되어, 보기엔진의 배기가스를 제2배기관(12)으로 공급할 수 있도록 되어 있다.
또한, 상기 제1배기관(11)에는 배기가스라인(85)과 연결되는 잉여가스라인(86)이 연결되어 있어, 주기엔진에서 발생되는 약 10% 정도의 잉여 배가스를 터보차저(20)를 거치지 않고, 직접 제2배기관(12)으로 공급할 수 있도록 되어 있으며, 이와 같이 공급되는 잉여 배가스는 가스터빈 연소기의 연료를 절감할 수 있을 뿐 아니라, 보일러로 공급되어 스팀을 생산하는 기능을 구비한다.
상기 열교환기(30)는 가스터빈 발전부(40)의 압축기(41)에 의해 압축된 압축공기를 주기엔진 및 보기엔진 배기가스와의 열교환을 통해 소정온도. 약 300∼350℃ 정도의 온도로 히팅시키기 위한 것으로, 터보차저의 출구로부터 배출되는 배기가스의 일부 및 배기가스라인(85)를 따라 이동되는 보기엔진(70)의 배기가스 일부가 이동라인(13)을 통해 열교환기(30)내로 공급되고, 가스터빈 발전부의 압축기(41)에서 배출되는 압축공기가 공급라인(46)을 통해 열교환기(30)내로 공급되어, 열교환기내에서 서로 열교환이 이루어지도록 되어 있으며, 이와 같은 열교환에 의해 압축기(41)에 의해 압축되어 약 200℃ 정도의 온도를 구비하는 압축공기는 약 300∼350℃ 정도의 온도로 가열되어 가스터빈 발전부(40)의 연소기(41)내로 공급되게 된다.
즉, 상기 열교환기(30)내로 배기가스를 공급하는 이동라인(13)은 터보차저(20)와 보일러(50)를 연결하는 제2배기관(12)에 연결설치되어 있으며, 가스터빈 발전부의 압축기(41)와 연소기(42)를 연결하는 공급라인(46)은 열교환기(30)를 경유하도록 되어 있어, 이동라인(13)에 의해 공급된 주기엔진 및 보기엔진의 배기가스와 공급라인(46)을 통해 공급되는 압축공기가 열교환기(30)내에서 서로 열교환이 이루어지게 된다.
또한, 상기 이동라인(13)에는 다수개의 개폐밸브(16)가 설치되어 있다.
또한, 상기 배기가스라인(85)은 일측이 보기엔진의 중형 터보차저(73)의 터빈출구와 연결되고, 타측이 제2배기관(12)과 연결되어 이동라인(13)으로 보기엔진의 배기가스를 공급하도록 되어 있다.
상기 가스터빈 발전부(40)는 주기엔진(10)과 제1,2초기공급라인(84)에 의해 연결되는 압축기(41)와, 상기 압축기(41)와 열교환기(30)를 경유하는 공급라인(46)에 의해 연결되는 연소기(42)와, 상기 연소기(42)와 연결되는 터빈(43)과, 상기 터빈(43)과 감속기(44)를 통해 연결되어 구동하는 발전기(45)를 포함하도록 되어 있다.
상기 압축기(41)는 공급라인(46)에 의해 열교환기(30) 및 연소기(42)와 연결되고, 제1초기공급라인(83)에 의해 주기엔진(10)의 흡기공기 저장소(14)와 연결되어, 압축된 공기를 연소기(42) 또는 주기엔진(10)으로 공급한다.
상기 제1초기공급라인(83)은 주기엔진(10)의 초기기동시, 압축기(41)에 의해 압축된 압축공기를 주기엔진(10)으로 공급하기 위한 것으로, 개폐밸브(84)가 설치되어 있다.
상기 공급라인(46)은 압축기(41)에서 압축된 압축공기를 연소기(42)내로 공급하기 위한 것으로, 열교환기(30)를 경유하도록 구성되어 있다.
상기 연소기(42)는 연료의 연소를 통해 압축기로부터 공급된 압축공기를 가열하여 터빈(43)으로 공급하며, 연소기(42)내에는 가스 또는 경유 또는 중유 등의 연료 사용이 가능하도록 다중분사노즐(47)이 설치되어 있다.
상기와 같은 다중분사노즐(47)의 설치는 연료의 다양성(flexibility)에 대한 장점을 구비하도록 하는 것으로, 단순한 연료의 선택이라기 보다는 연료의 다양성 선택이 가능함에 따른 연료비용을 절감하기 위한 것이다.
상기와 같이 구성된 가스터빈 발전부(40)는 압축기(41)에 의해 공기가 흡입되어 압축되고, 압축된 공기(약200℃)는 열교환기(30)내에서 배기가스와의 열교환을 통해 약 300∼350℃ 정도의 온도로 히팅되며, 열교환에 의해 히팅된 압축공기는 연소기(42)내로 공급되어, 연료의 연소에 의해 750℃ 정도를 유지하도록 가열된 후, 터빈(43)으로 공급되어 발전기(45)를 구동시키게 된다.
이와 같은 가스터빈 발전부(40)는 전력생성을 위한 보기엔진의 대체할 수 있게 된다.
또한, 상기 연소기(42)는 주기엔진(10)과 제1바이패스관(81)에 의해 연결되고, 보기엔진(70)과 제2바이패스관(82)에 의해 더 연결되어 있어, 주기엔진(10)의 배기가스 및 보기엔진(70)의 배기가스 즉, 고온의 배기가스가 공급되므로, 히팅을 위한 연료공급량을 절감하고, 열효율을 향상시킬 수 있도록 되어 있다.
상기 보일러(50)는 급수를 가열하여 필요한 스팀 또는 열수를 공급받기 위한 것으로, 상기 보일러(50)는 제2배기관(12)에 의해 터보차저(20)의 출구와 연결되어 고온의 배기가스를 공급받도록 되어 있다.
이와 같이 구성된 보일러(50)는 공급된 고온 배기가스와, 모터(51) 및 펌프(52)에 의해 공급된 급수의 열교환을 통해, 스팀터빈 발전부(60)를 구동시키기 위한 스팀을 발생시키게 된다.
상기 스팀터빈 발전부(60)는 보일러(50)로부터 발생된 스팀을 스팀배관(61)을 통해 공급받는 스팀터빈(62)과, 상기 스팀터빈(62)과 감속기(63)에 의해 연결되어 구동되는 발전기(64)를 포함한다.
상기와 같이 구성된 스팀터빈 발전부(60)는 스팀에 의해 스팀터빈(62)이 구동되어 발전기(64)를 구동시킴으로써, 발전을 이루게 되며, 이와 같은 스팀터빈 발전부(60)는 전력생성을 위한 보기엔진의 대체할 수 있게 된다. 미설명부호 90 은 블로워이다.
이하, 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
- 주기엔진 또는 보기엔진의 초기 기동
주기엔진(10) 또는 보기엔진(70)의 초기 기동시, 가스터빈 발전부의 압축기(41)가 구동되어 압축공기를 생성하고, 상기 생성된 압축공기는 제1,2초기공급라인(83,83a)을 통해 주기엔진(10)의 흡기공기 저장소(14) 또는 보기엔진(70)의 흡기관(72)으로 공급된다. 이때, 가스터빈 발전부(40)는 발전을 하지 않는 상태를 구비하게 된다.
상기와 같이 가스터빈 발전부의 압축기에 의해 주기엔진 또는 보기엔진으로 고압의 압축공기가 공급되므로, 주기엔진 또는 보기엔진의 초기기동시 발생되는 연료의 불완전 연소에 의한 스모크의 발생을 최소화할 수 있다.
- 가스터빈 발전부의 구동
주기엔진(10)의 구동에 의해 배기가스가 제1배기관(11)을 통해 터보차저(20)로 공급되어 터보차저(20)가 구동되고, 상기 터보차저(20)에서 배출된 배기가스(a)는 제2배기관(12) 및 이동라인(13)을 통해 열교환기(30)로 공급된다.
또한, 보기엔진(70)의 구동시, 보기엔진의 구동에 의해 중형 터보차저(73)의 터빈 출구로 배출된 배기가스는 배기가스라인(85)을 통해 제2배기관(12) 및 이동라인(13)으로 공급되어, 열교환기(30)로 공급된다.
또한, 가스터빈 발전부(40)의 압축기(41)에 의해 압축된 압축공기(b)는 공급라인(46)을 통해 열교환기(30)내로 공급되고, 열교환기(30)내에서 배기가스(a)와의 열교환에 의해 300∼350℃로 히팅된 후, 연소기(42)내로 공급된다.
이와 같이 연소기(42)내로 공급된 고온의 압축공기는 연소기내 연료의 연소에 의해 약 750℃ 정도로 히팅되어 터빈(43)을 구동시킴으로써, 발전기(45)를 구동시켜 전력을 생성하게 된다. 이때, 터빈(43)을 통해 배출되는 배기가스(c)는 배출라인(48)을 통해 제2배관(12)을 경유하여 보일러(30)로 공급되게 된다.
또한, 상기 연소기(42)내로 공급되는 압축공기는 열교환기(30)에 의해 통상적인 압축공기의 온도(약 200℃)보다 높은 약 300∼350℃ 정도의 온도를 구비하게 되므로, 연소기내로 공급되는 연료의 공급량이 절감될 수 있다. 즉, 연소기내로 고온의 압축공기가 공급되므로, 이를 약 750℃ 정도까지 가열하기 위한 연료의 소모량을 줄일 수 있게 된다.
또한, 주기엔진에서 배출되는 배기가스 10%의 잉여배기가스를 배기가스라인(85)과 연결된 잉여가스라인(86)을 통해 공급하여, 보기엔진의 배기가스라인(85)을 통해 공급되는 배기가스와 함께 제2배기관(12) 및 이동라인(13)으로 공급하여 열교환기(30)로 공급함으로써, 연료의 소모량을 줄일 수 있다.
- 스팀터빈 발전부의 구동
주기엔진(10)의 구동에 의해 배기가스(a)가 제1배기관(11)을 통해 터보차저(20)로 공급되어 터보차저(20)가 구동되고, 상기 터보차저에서 배출된 배기가스(a)는 제2배기관(12)을 통해 보일러(50)로 공급된다.
또한, 보기엔진(70)의 구동시, 보기엔진의 구동에 의해 중형 터보차저(73)의 터빈 출구로 배출된 배기가스는 배기가스라인(85) 및, 제2배기관(12)을 통해 보일러(50)로 공급된다.
이와 같이, 보일러(50)내로 공급된 고온의 배기가스(a)는 모터(51) 및 펌프(52)에 의해 보일러(50)내로 공급되는 급수를 가열하여, 스팀(d)을 생성하게 되며, 상기 생성된 스팀(d)은 스팀배관(61)을 통해 스팀터빈(62)으로 공급되어 스팀터빈(62)을 구동시킴으로써, 발전기(64)를 구동시켜 전력을 생성하게 된다.
이때, 상기 보일러내로는 주기엔진의 배기가스(a) 및 가스터빈 발전부의 터빈을 통해 배출되는 배기가스(c)가 공급되게 된다.
- 연소기 연료절감 모드
주기엔진 또는 보기엔진에서 배출되는 배기가스 10%의 잉여배기가스를 제1바이패스관 또는 제2바이패스관을 통해 가스터빈 발전부의 연소기내로 공급한다. 이와 같이 연소기내로 고온의 배기가스가 공급될 경우, 연소기내에서 약 750℃ 정도까지 공기를 가열하기 위한 연료의 소모량을 줄일 수 있게 된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
(10) : 주기엔진 (11) : 제1배기관
(12) : 제2배기관 (13) : 이동라인
(14) : 흡기공기 저장소 (15) : 배기공기 저장소
(20) : 터보차저 (21) : 터빈
(22) : 압축기 (30) : 열교환기
(40) : 가스터빈 발전부 (41) : 압축기
(42) : 연소기 (43) : 터빈
(44) : 감속기 (45) : 발전기
(46) : 공급라인 (47) : 다중분사노즐
(50) : 보일러 (51) : 모터
(52) : 펌프 (60) : 스팀터빈 발전부
(61) : 스팀배관 (62) : 스팀터빈
(63) : 감속기 (64) : 발전기
(70) : 보기엔진 (71) : 배기관
(72) : 흡기관 (73) : 중형터보차저
(81) : 제1바이패스관 (82) : 제2바이패스관
(83) : 제1초기공급라인 (84) : 개폐밸브
(85) : 배기가스라인 (86) : 잉여가스라인

Claims (6)

  1. 선박추진을 위한 주기엔진(10)과,
    선박 전력생산을 위한 다수의 보기엔진(70)과,
    주기엔진(10)의 배기가스가 공급되는 터보차저(20)와,
    주기엔진의 터보차저(20) 및 보기엔진의 중형터보차저(73)에서 배출되는 배기가스가 공급되는 열교환기(30)와,
    열교환기(30)와 연결되고, 열교환기(30)내로 공급된 배기가스와의 열교환을 통해 가열된 압축공기가 연소기(42)내로 공급되며, 압축기(41)가 주기엔진(10) 및 보기엔진(70)과 연결되는 가스터빈 발전부(40)와,
    터보차저(20) 및 중형터보차저(73)에서 배출되는 배기가스 또는, 열교환기(30)에서 열교환된 배기가스가 공급되는 보일러(50)와,
    상기 보일러(50)와 연결되고, 보일러(50)내로 공급된 배기가스와의 열교환을 통해 발생된 스팀에 의해 구동되는 스팀터빈 발전부(60)를 포함하여 구성되어,
    주기엔진(10) 또는 보기엔진(70)의 초기 기동시, 가스터빈 발전부의 압축기(41)가 구동되어 압축공기를 생성하고, 생성된 압축공기는 제1,2초기공급라인(83,83a)을 통해 주기엔진(10)의 흡기공기 저장소(14) 또는 보기엔진의 배기관(72)으로 공급되어, 주기엔진 또는 보기엔진의 초기기동시 발생되는 연료의 불완전 연소에 의한 스모크의 발생을 최소화하도록 한 것을 특징으로 하는 선박엔진의 열효율을 향상시키는 복합발전 시스템.
  2. 청구항 1 에 있어서;
    주기엔진(10)과 가스터빈 발전부의 연소기(42)는 제1바이패스관(81)에 의해 연결되고, 보기엔진(70)과 가스터빈 발전부의 연소기(42)는 제2바이패스관(82)에 의해 연결되어, 주기엔진(10) 및 보기엔진(70)의 배기가스가 연소기(42)내로 직접공급되도록 구성된 것을 특징으로 하는 선박엔진의 열효율을 향상시키는 복합발전 시스템.
  3. 청구항 1 에 있어서;
    상기 가스터빈 발전부(40)는,
    주기엔진(10)과 제1초기공급라인(83)에 의해 연결되고 보기엔진(70)과 제2초기공급라인(83a)과 연결되는 압축기(41)와,
    상기 압축기(41)와 열교환기(30)를 경유하는 공급라인(46)에 의해 연결되는 연소기(42)와,
    상기 연소기(42)와 연결되는 터빈(43)과,
    상기 터빈(43)과 감속기(44)를 통해 연결되어 구동하는 발전기(45)를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박엔진의 열효율을 향상시키는 복합발전 시스템.
  4. 청구항 3 에 있어서;
    상기 연소기내에는 다중분사노즐이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 선박엔진의 열효율을 향상시키는 복합발전 시스템.
  5. 청구항 1 에 있어서;
    상기 스팀터빈 발전부(60)는 보일러(50)로부터 발생된 스팀을 스팀배관(61)을 통해 공급받는 스팀터빈(62)과, 상기 스팀터빈(62)과 감속기(63)에 의해 연결되어 구동되는 발전기(64)를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박엔진의 열효율을 향상시키는 복합발전 시스템.
  6. 청구항 1 에 있어서;
    주기엔진(10)의 잉여 배가스는 제1배기관(11)과 연결된 잉여가스라인(86)을 통해, 제2배기관(12)으로 공급되어, 보일러(50)로 공급되거나, 이동라인(13)을 통해 열교환기(30)로 공급되도록 구성된 것을 특징으로 하는 선박엔진의 열효율을 향상시키는 복합발전 시스템.
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