KR101322625B1 - 선박용 증기 발전장치 - Google Patents

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KR101322625B1 KR1020120131530A KR20120131530A KR101322625B1 KR 101322625 B1 KR101322625 B1 KR 101322625B1 KR 1020120131530 A KR1020120131530 A KR 1020120131530A KR 20120131530 A KR20120131530 A KR 20120131530A KR 101322625 B1 KR101322625 B1 KR 101322625B1
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Abstract

본 발명은 선박용 증기 발전장치에 관한 것으로서, 작동유체를 가열하여 증기 형태로 기화시키는 보일러; 상기 보일러에서 기화된 작동유체에 의해 전기 에너지를 발생시키는 터빈 발전기; 상기 터빈 발전기에서 사용된 기체 상태의 작동유체를 응축하는 진공 복수기 및 패킹 복수기; 상기 진공 복수기가 진공 상태를 유지할 수 있도록 구동하는 진공 펌프; 상기 보일러와 터빈 발전기로부터 기체 상태의 작동유체가 공급되는 동시에, 상기 진공 복수기와 패킹 복수기에서 응축된 액체 상태의 작동유체가 공급되는 급수 탱크를 포함하되, 상기 진공 복수기는 해수에 의해 냉각되고, 상기 진공 펌프와 패킹 복수기는 상기 진공 복수기로부터 흐르는 작동유체에 의해 냉각되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

선박용 증기 발전장치{STEAM GENERATING SYSTEM FOR SHIP}
본 발명은 선박용 증기 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진공 복수기에서 발생한 응축수를 이용하여 증기 발전기 내의 각종 장비들을 냉각할 수 있는 선박용 증기 발전장치에 관한 것이다.
선박에서 발생하는 폐에너지를 재 회수하는 방법이 에너지 절감의 한 분야로 활발히 연구되고 있다.
이중 증기터빈에 의한 발전은 폐 에너지중 하나인 폐열을 이용하여 증기를 발생시키고 이를 사용하여 발전하는 것으로, 통상 폐기가스 보일러가 주로 사용되며 증기 발생은 폐기가스 보일러 외에 필요에 따라 기름 보일러도 겸용으로 사용된다.
이와 같은 증기터빈에 의한 발전은 증기를 이용하는 것으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 보일러(BOILER, 11)에서 발생하는 증기로 터빈 발전기(12)의 터빈(TURBINE)을 구동하고, 이와 연동되는 발전기(GENERATOR)가 발전하여 전기 에너지를 발생시킨다.
또한, 진공 복수기(VACUUM CONDENSER, 13)에서 작동유체를 응축하며, 진공 펌프(VACUUM PUMP, 14)에 의해 상기 진공 복수기(13)가 진공 상태를 유지하게 된다.
이때, 상기 진공 복수기(13)에서 상변화된 응축수는 40℃ 이하의 온도로 낮아지게 되므로 상기 응축수를 재사용하기 위해서는 급수 탱크(CASCADE TANK, 16)에서 히터(16a)를 이용하여 80℃의 온도까지 재가열하여 보일러(11)로 이송하게 된다.
그런데, 종래의 선박용 증기 발전기에 구비된 각 장비들을 냉각하기 위해서 해수를 이용하였다.
이로 인해, 해수에 의해 장비들이 부식될 우려가 있고, 여러 장비들을 냉각시켜야 하므로 해수 펌프(21)의 용량이 증대되어야 하며, 낮은 온도의 작동유체를 가열하기 위하여 상기 급수 탱크(16)에서 히터(16a)의 열 발생량이 더 필요한 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제1110695호(2012.01.20)
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 진공 복수기에서 생성된 작동유체를 이용하여 각종 장비들을 냉각하고 대신에 냉각수로서의 해수의 사용량을 줄일 수 있도록 하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 선박용 증기 발전장치는, 작동유체를 가열하여 증기 형태로 기화시키는 보일러; 상기 보일러에서 기화된 작동유체에 의해 전기 에너지를 발생시키는 터빈 발전기; 상기 터빈 발전기에서 사용된 기체 상태의 작동유체를 응축하는 진공 복수기 및 패킹 복수기; 상기 진공 복수기가 진공 상태를 유지할 수 있도록 구동하는 진공 펌프; 및, 상기 보일러와 터빈 발전기로부터 기체 상태의 작동유체가 공급되는 동시에, 상기 진공 복수기와 패킹 복수기에서 응축된 액체 상태의 작동유체가 공급되는 급수 탱크를 포함하되, 상기 진공 복수기는 해수에 의해 냉각되고, 상기 진공 펌프와 패킹 복수기는 상기 진공 복수기로부터 흐르는 작동유체에 의해 냉각되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 진공 복수기에는 해수 펌프를 구비한 해수공급라인에 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 급수 탱크는 상기 작동유체를 재가열하는 히터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따른 선박용 증기 발전장치에 의하면, 진공 복수기만 해수를 이용하여 냉각하고, 다른 장비들, 즉 진공 펌프와 패킹 복수기 등은 상기 진공 복수기에서 발생한 작동유체를 이용하여 냉각함으로써, 해수의 사용량을 줄여 해수 펌프의 용량을 줄일 수 있고, 부식의 우려가 높은 해수 공급파이프의 사용량을 줄일 수 있으며, 급수 탱크에서의 히터의 열 발생량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 선박용 증기 발전장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 선박용 증기 발전장치를 나타내는 구성도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시한 바와 같이, 선박용 증기 발전장치는, 보일러(BOILER, 110), 터빈 발전기(TURBINE GENERATOR, 120), 진공 복수기(VACUUM CONDENSER,130), 진공 펌프(VACUUM PUMP, 140), 패킹 복수기(GLAND CONDENSER, 150), 급수 탱크(CASCADE TANK, 160) 등을 포함한다.
여기에, 해수 펌프(210)를 구비한 해수공급라인(200)으로 이루어진 냉각장치를 포함한다.
구체적으로, 상기 보일러(110)는 작동유체를 가열하여 증기 형태로 기화시키게 되며, 기화된 작동유체의 일부는 상기 터빈 발전기(120)로 공급되고, 일부는 급수 탱크(160)로 공급된다.
상기 터빈 발전기(120)는 상기 보일러(110)에서 기화된 작동유체의 압력에 의해 회전하여 전기 에너지를 발생시키게 된다.
또한, 상기 터빈 발전기(120)에 사용된 기체 상태의 상기 작동유체의 일부는 상기 진공 복수기(130)를 포함한 각종 장비들을 거쳐 급수 탱크(160)로 공급되고, 일부는 직접 급수 탱크(160)로 공급된다.
상기 진공 복수기(130)는 상기 해수공급라인(200)을 통해 공급되는 해수에 의해 냉각되며, 상기 터빈 발전기(120)에서 사용된 기체 상태의 작동유체를 응축하게 된다.
상기 진공 펌프(140)는 상기 진공 복수기(130)가 진공 상태를 유지할 수 있도록 구동하게 된다.
상기 패킹 복수기(150)는 상기 진공 복수기(130)로부터 흐르는 작동유체에 의해 냉각되며, 상기 터빈 발전기(120)에서 사용된 기체 상태의 작동유체를 응축하게 된다.
상기 급수 탱크(160)는 상기 보일러(110)와 터빈 발전기(120)로부터 기체 상태의 작동유체가 공급되는 동시에, 상기 진공 복수기(130)와 패킹 복수기(150)에서 응축된 액체 상태의 작동유체가 공급된다.
특히, 상기 급수 탱크(160)는 상기 보일러(110)에서 요구하는 작동유체의 온도에 도달될 수 있도록 공급된 상기 작동유체를 히터(165)를 이용하여 80℃의 온도까지 재가열하게 된다.
이와 같이 상기 보일러(110)에서 생성되는 작동유체는 터빈 발전기(120), 진공 복수기(130), 진공 펌프(140), 패킹 복수기(150), 그리고 급수 탱크(160) 등의 각종 장비들을 거쳐 다시 보일러(110)로 순환하는 유체순환라인(100)을 흐른다.
상기 해수 펌프(210)는 해양으로부터 해수를 펌핑하여 상기 진공 복수기(130)를 냉각하며, 상기 진공 복수기(130)와 열교환된 해수는 선박의 외부로 배출된다.
이와 같이 본 발명의 선박용 증기 발전장치에 따르면, 상기 해수 펌프(210)에 의해 펌핑된 해수는 상기 진공 복수기(130)만을 냉각하므로, 진공 펌프(140), 패킹 복수기(150) 등을 포함하여 냉각한 종래의 선박용 증기 발전장치보다 해수의 사용량을 줄이게 됨에 따라, 부식의 우려가 높은 해수 공급파이프의 사용량을 저감시킬 수 있다.
특히, 상기 진공 복수기(130)는 상기 진공 펌프(140)에 의해 진공 상태를 유지하게 되는데, 진공 상태에서는 끓는점이 낮아 작동유체를 응축하기 위하여 낮은 온도까지 작동유체를 냉각해야 하므로 응축된 응축수, 즉 작동유체도 온도가 매우 낮게 된다.
이와 같이 상기 진공 복수기(130)에서 생성되는 온도가 매우 낮은 액체 상태의 작동유체는 유체순환라인(100)을 통해 진공 펌프(140)와 패킹 복수기(150)로 흘러 상기 진공 펌프(140)와 패킹 복수기(150)를 냉각하게 된다.
상기 진공 펌프(140)와 패킹 복수기(150)로 흘러 열교환된 작동유체는 열을 흡수하여 온도가 상승하게 되고, 온도가 상승한 상태로 급수 탱크(160)로 공급된다.
또한, 상기 급수 탱크(160) 내로 공급된 작동유체는 종래의 작동유체와 비교하여 상대적으로 고온이므로 급수 탱크(160) 내의 히터(165)의 작동을 줄여 열 발생량을 감소시킬 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 실시 또한 본 발명의 특허청구범위 내에 있게 된다.
100 : 유체순환라인 110 : 보일러
120 : 터빈 발전기 130 : 진공 복수기
140 : 진공 펌프 150 : 패킹 복수기
160 : 급수 탱크 165 : 히터
200 : 해수공급라인 210 : 해수 펌프

Claims (3)

  1. 작동유체를 가열하여 증기 형태로 기화시키는 보일러;
    상기 보일러에서 기화된 작동유체에 의해 전기 에너지를 발생시키는 터빈 발전기;
    상기 터빈 발전기에서 사용된 기체 상태의 작동유체를 응축하는 진공 복수기 및 패킹 복수기;
    상기 진공 복수기가 진공 상태를 유지할 수 있도록 구동하는 진공 펌프; 및,
    상기 보일러와 터빈 발전기로부터 기체 상태의 작동유체가 공급되는 동시에, 상기 진공 복수기와 패킹 복수기에서 응축된 액체 상태의 작동유체가 공급되는 급수 탱크를 포함하되,
    상기 진공 복수기는 해수에 의해 냉각되고,
    상기 진공 펌프와 패킹 복수기는 상기 진공 복수기로부터 흐르는 작동유체에 의해 냉각되도록 구성된 것을 특징으로 하는 선박용 증기 발전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진공 복수기에는 해수 펌프를 구비한 해수공급라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 선박용 증기 발전장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 급수 탱크는 상기 작동유체를 재가열하는 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 증기 발전장치.
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