KR101356005B1 - Energy saving system of ship by using waste heat - Google Patents
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Abstract
선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치가 개시된다. 본 발명의 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치는, 엔진의 냉각을 위한 냉각수가 순환되는 냉각수 순환시스템; 물 보다 비등점이 낮은 유기냉매를 작동유체로 하여 작동되되 냉각수 순환시스템에서 제공되는 냉각수를 매개로 작동유체를 증발시켜 전력을 생산하는 중저온 폐열회수시스템; 및 엔진에서 배출되는 배기가스의 일부를 재순환시켜 엔진으로 공급하며, 중저온 폐열회수시스템으로 공급되는 냉각수와 재순환되는 배기가스를 상호 열교환시켜 냉각수의 온도를 상승시키는 배기가스 재순환시스템을 포함한다.An energy saving device using waste heat of a ship is disclosed. Energy saving device using the waste heat of the ship of the present invention, the cooling water circulation system circulating the cooling water for cooling the engine; A low-temperature waste heat recovery system which is operated using an organic refrigerant having a lower boiling point than water as a working fluid but generates power by evaporating the working fluid through the cooling water provided in the cooling water circulation system; And an exhaust gas recirculation system for recirculating a portion of the exhaust gas discharged from the engine and supplying the engine to the engine, and exchanging the cooling water supplied to the medium-low temperature waste heat recovery system with the recycled exhaust gas to increase the temperature of the cooling water.
Description
본 발명은, 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 선박의 중저온 폐열을 이용하여 전기를 생산할 수 있는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an energy saving device using waste heat of a ship, and more particularly, to an energy saving device using waste heat of a ship capable of producing electricity using the low and low temperature waste heat of a ship.
일반적으로 선박의 추진용 또는 발전용 엔진에서 연료를 연소하여 발생하는 열 에너지 중 대략 50% 정도는 각각 추진이나 발전에 사용되지만, 나머지는 거의 대부분 배기가스의 형태 또는 엔진 냉각수에 대한 열교환을 통한 냉각 등을 통해 외부로 배출되는 형태로 소비된다. 이와 같은 형태로 배출되는 열은 기관의 추진이나 발전 등에 유용한 형태로 전환되지 못하고 버려지는 열이라고 할 수 있으며, 따라서 이를 폐열이라고 일컫는다.Generally, about 50% of the thermal energy generated by combustion of fuel in a propulsion or power generation engine of a ship is used for propulsion or power generation, respectively, while the remainder is mostly used for cooling the exhaust gas or heat- And the like. The heat emitted in this form can be said to be a waste heat that can not be converted to a form useful for propulsion or power generation of an engine, and is therefore referred to as waste heat.
그러므로 외부로 배출되는 폐열중 일부라도 회수하여 이를 유용한 에너지로 재활용할 수 있다면 그 만큼 연료의 절약을 도모할 수 있으므로 선박에서 소모하는 전체 에너지를 절감하는 데 크게 기여할 수 있게 된다.Therefore, if some of the waste heat discharged to the outside can be recovered and recycled as useful energy, the fuel can be saved by that much, which can contribute to the reduction of the total energy consumed by the ship.
그 결과, 최근에는 외부로 배출되는 폐열중 일부를 회수함으로써 에너지를 절감할 수 있는 고효율의 선박 또는 친환경 선박에 대한 필요성이 대두됨에 따라, 이미 선박 분야에서는 수년 전부터 엔진으로부터 배출되는 고온의 배기가스를 직접 작동유체로 사용하는 가스터빈(또는 파워터빈이라고 함)과 고온의 배기가스의 열을 이용하여 생성된 증기의 일부를 작동유체로 사용하는 증기터빈 등을 추가적으로 설치하여 전력을 생산할 수 있도록 한 이른바 폐열회수장치(WHRS: Waste Heat Recovery System)를 적용하고 있다.As a result, in recent years, there is a need for a high-efficiency ship or an eco-friendly ship that can save energy by recovering some of the waste heat discharged to the outside. So-called gas turbines (or power turbines) used as direct working fluids and steam turbines using some of the steam generated by using high-temperature exhaust gas heat as operating fluids are installed to generate electricity. Waste Heat Recovery System (WHRS) is applied.
그러나 폐열회수장치의 가스터빈, 증기터빈은 그 특성상 섭씨 약 200 내지 250도 이상의 열원으로부터만 열을 회수할 수 있으며, 그 이하 온도의 열은 여전히 버려질 수밖에 없다.However, the gas turbine and steam turbine of the waste heat recovery device can recover heat only from a heat source of about 200 to 250 degrees Celsius or more, and heat at a temperature lower than that can still be discarded.
따라서 섭씨 약 100도 내지 250도 정도의 중저온의 폐열을 열원으로 하여 동작할 수 있는 중저온의 폐열회수장치를 구비하면 선박 내 다양한 중저온의 열을 효과적으로 중저온 폐열회수장치에 전달할 수 있다.Therefore, by providing a low-temperature waste heat recovery device that can operate by using the low-temperature waste heat of about 100 degrees to 250 degrees Celsius as a heat source, it is possible to effectively transmit various low-temperature heat in the vessel to the low-temperature waste heat recovery device.
중저온 폐열회수장치는 물보다 비등점이 낮은 유기냉매를 작동유체로 하여 동작하는 터빈 사이클이며 이를 통상 ORC (Organic Rankine Cycle) 장치라고 일컫는다. 물보다 비등점이 낮은 유기냉매를 사용하므로 물을 작동유체로 사용하는 증기터빈보다 낮은 온도를 열원으로 하여 동작할 수 있으며, 따라서 선박에서 발생하는 섭씨 250도 이하의 폐열을 이용하여 전기 에너지를 생산할 수 있다.The low-temperature waste heat recovery system is a turbine cycle operated by using an organic refrigerant having a lower boiling point than water as a working fluid, and is commonly referred to as an ORC (Organic Rankine Cycle) system. As it uses an organic refrigerant with a lower boiling point than water, it can operate at a temperature lower than that of a steam turbine using water as a working fluid. Therefore, it is possible to produce electrical energy using waste heat below 250 degrees Celsius generated from ships. have.
한편 최근에는 2016년부터 적용되는 IMO Tier III(NOx 배출)에 대한 규제 즉, ECA(Emission Control Area)를 운항하는 경우 요구되는 수준으로 NOx 배출을 저감해야 하므로, NOx 배출의 저감을 위한 하나의 방안으로 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 시스템에 대한 연구 개발이 진행되고 있다.On the other hand, so recently, the regulation of IMO Tier III (NO x emission) is applied from 2016 That is, when flying the ECA (Emission Control Area) should reduce the NOx emissions to the required level, the one for the reduction of NO x emissions As an alternative, research and development on exhaust gas recirculation (EGR) systems is underway.
EGR 시스템은 엔진 배기가스의 일부를 재순환하여 엔진으로 공급되는 소기와 혼합시켜 산소의 농도가 낮은 소기를 엔진에 공급시킴으로써 연소실 내부의 온도를 낮춰 NOx의 생성을 저감시키는 기술이다.The EGR system is a technology that reduces NOx production by lowering the temperature inside the combustion chamber by recirculating a portion of the engine exhaust gas and mixing it with the scavengers supplied to the engine to supply the scavengers with low oxygen concentration to the engine.
이러한 EGR 시스템은 폐열회수장치 중 가스 터빈을 과급기를 거치지 않은 배기가스로 구동시키는 부분과 상충된다. 실제로 엔진의 성능을 향상시키기 위해 과급기를 바이패스(By-pass)할 수 있는 배기가스의 양은 한정되어 있으므로 EGR 시스템이 적용된 선박에 폐열회수장치를 적용하면 IMO Tier III의 국제 환경 규제를 만족시킴은 물론 선박에서 사용하는 에너지를 절감할 수 있다.This EGR system conflicts with the portion of the waste heat recovery system that drives the gas turbine to exhaust gas without passing through the supercharger. In fact, the amount of exhaust gas that can bypass the supercharger to improve engine performance is limited, and the application of waste heat recovery to ships equipped with the EGR system will satisfy the IMO Tier III international environmental regulations. Of course, the energy used by ships can be saved.
따라서 IMO Tier III의 국제 환경 규제를 만족시키면서 선박에서 사용하는 에너지를 절감할 수 있는 새롭고 진보된 타입의 선박용 에너지 절감 장치의 개발이 요구된다.Therefore, there is a need for the development of new and advanced types of marine energy-saving devices that can save energy used by ships while satisfying IMO Tier III international environmental regulations.
한편 전술한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.On the other hand, the above-described technical configuration is a background art for helping understanding of the present invention, and does not mean a conventional technology well known in the art.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 선박 엔진의 냉각계통에서 발생하는 폐열과 배기가스의 폐열을 각각 회수하고 이를 활용하여 중저온 폐열회수장치를 구동시켜 전기 에너지를 생산함으로써 에너지의 절감뿐만 아니라 친환경적 효과를 함께 도모할 수 있는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치를 제공하는 것이다.Accordingly, the technical problem to be achieved by the present invention is to recover the waste heat generated from the cooling system of the ship engine and the waste heat of the exhaust gas, respectively, and to use it to drive the low-temperature waste heat recovery device to produce electrical energy, thereby saving energy as well as being environmentally friendly. It is to provide an energy saving device using waste heat of a ship that can achieve the effect together.
본 발명의 일 측면에 따르면, 엔진의 냉각을 위한 냉각수가 순환되는 냉각수 순환시스템; 물 보다 비등점이 낮은 유기냉매를 작동유체로 하여 작동되되 상기 냉각수 순환시스템에서 제공되는 상기 냉각수를 매개로 상기 작동유체를 증발시켜 전력을 생산하는 중저온 폐열회수시스템; 및 상기 엔진에서 배출되는 배기가스의 일부를 재순환시켜 상기 엔진으로 공급하며, 상기 중저온 폐열회수시스템으로 공급되는 상기 냉각수와 재순환되는 상기 배기가스를 상호 열교환시켜 상기 냉각수의 온도를 상승시키는 배기가스 재순환시스템을 포함하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치가 제공될 수 있다.According to an aspect of the invention, the cooling water circulation system in which the cooling water for cooling the engine is circulated; A low-temperature waste heat recovery system operated by using an organic refrigerant having a boiling point lower than water as a working fluid, and generating power by evaporating the working fluid through the cooling water provided in the cooling water circulation system; And recycling a portion of the exhaust gas discharged from the engine to the engine, and exchanging the cooling water supplied to the low temperature waste heat recovery system with the recycled exhaust gas to increase the temperature of the cooling water. An energy saving device using waste heat of a ship including a system may be provided.
상기 배기가스 재순환시스템은, 상기 냉각수 순환시스템과 상기 중저온 폐열회수시스템을 연결하는 라인에 마련되어 상기 엔진에서 공급되는 고온의 상기 배기가스를 냉각시키는 쿨러 유닛; 및 상기 쿨러 유닛에서 냉각된 상기 배기가스가 과급기에서 공급되어 상기 엔진으로 유입되는 소기와 혼합되어 상기 엔진으로 공급될 수 있도록 냉각된 상기 배기가스를 불어주는 블로워(blower)를 포함하며, 상기 냉각수는 상기 쿨러 유닛에서 상기 배기가스와 열교환되어 온도가 상승될 수 있다.The exhaust gas recirculation system may include: a cooler unit provided in a line connecting the cooling water circulation system and the mid-low temperature waste heat recovery system to cool the high-temperature exhaust gas supplied from the engine; And a blower which blows the exhaust gas cooled so that the exhaust gas cooled in the cooler unit is supplied from the supercharger and mixed with the scavengers introduced into the engine to be supplied to the engine, wherein the coolant is The temperature may be increased by heat exchange with the exhaust gas in the cooler unit.
상기 쿨러 유닛은, 상기 냉각수와 상기 배기가스를 상호 열교환시키는 제1 쿨러; 및 상기 제1 쿨러에서 열교환된 상기 배기가스를 저온의 냉각수와 상호 열교환시키는 제2 쿨러를 포함할 수 있다.The cooler unit may include a first cooler configured to mutually heat-exchange the cooling water and the exhaust gas; And a second cooler configured to mutually heat-exchange the exhaust gas exchanged with the first cooler with low-temperature cooling water.
상기 쿨러 유닛은, 상기 냉각수 순환시스템과 상기 제1 쿨러를 연결하는 라인에 마련되어 상기 저온 냉각수 또는 상기 냉각수 중 어느 하나를 상기 제1 쿨러로 공급시키는 제1 방향전환밸브; 및 상기 제1 쿨러와 상기 중저온 폐열회수시스템을 연결하는 라인에 마련되어 상기 제1 쿨러로 공급된 상기 저온 냉각수가 상기 중저온 폐열회수시스템으로 공급되지 않고 배출되도록 상기 저온 냉각수의 배출 방향을 전환시키는 제2 방향전환밸브를 더 포함할 수 있다.The cooler unit may include a first direction switching valve provided in a line connecting the cooling water circulation system and the first cooler to supply either the low temperature cooling water or the cooling water to the first cooler; And switching the discharge direction of the low temperature coolant so that the low temperature coolant supplied to the first cooler is discharged without being supplied to the low temperature low temperature waste heat recovery system provided in a line connecting the first cooler and the low temperature low temperature waste heat recovery system. It may further include a second direction switching valve.
상기 배기가스 재순환시스템은, 상기 엔진에서 배출되는 상기 배기가스가 상기 쿨러로 공급되기 전에 상기 배기가스에 함유된 불순물을 제거하는 스크러버를 더 포함할 수 있다.The exhaust gas recirculation system may further include a scrubber for removing impurities contained in the exhaust gas before the exhaust gas discharged from the engine is supplied to the cooler.
상기 냉각수 순환시스템과 상기 쿨러 유닛을 연결하는 라인 또는 상기 쿨러 유닛과 상기 중저온 폐열회수시스템을 연결하는 라인 중 어느 하나에 마련되어 상기 과급기에서 공급되는 소기와 상기 냉각수를 상호 열교환시키는 엔진 소기 쿨러유닛을 더 포함할 수 있다.An engine scavenging cooler unit provided in any one of a line connecting the cooling water circulation system and the cooler unit or a line connecting the cooler unit and the low-temperature waste heat recovery system to exchange heat between the scavenger supplied from the supercharger and the cooling water; It may further include.
상기 엔진 소기 쿨러유닛은, 상기 냉각수와 상기 소기를 상호 열교환시키는 제1 소기쿨러; 및 상기 제1 소기쿨러에서 냉각된 소기를 저온 냉각수와 상호 열교환시키는 제2 소기쿨러를 포함할 수 있다.The engine scavenging cooler unit may include a first scavenging cooler configured to mutually heat-exchange the cooling water and the scavenging air; And a second scavenging cooler configured to mutually heat-exchange the scavenged water cooled in the first scavenging cooler with low temperature cooling water.
상기 엔진 소기 쿨러유닛은, 상기 냉각수 순환시스템과 상기 제1 소기쿨러를 연결하는 라인에 마련되어 상기 저온 냉각수 또는 상기 냉각수 중 어느 하나를 상기 제1 소기쿨러로 공급시키는 제3 방향전환밸브; 및 상기 제1 소기쿨러와 상기 중저온 폐열회수시스템을 연결하는 라인에 마련되어 상기 제1 소기쿨러로 공급된 상기 저온 냉각수가 상기 중저온 폐열회수시스템으로 공급되지 않고 배출되도록 상기 저온 냉각수의 배출 방향을 전환시키는 제4 방향전환밸브를 더 포함할 수 있다.The engine scavenging cooler unit may include a third directional valve provided in a line connecting the cooling water circulation system and the first scavenging cooler to supply either the low temperature cooling water or the cooling water to the first scavenging cooler; And discharging the low temperature cooling water so that the low temperature cooling water supplied to the first scavenging cooler is discharged without being supplied to the low temperature low temperature waste heat recovery system. It may further include a fourth diverting valve for switching.
상기 냉각수 순환시스템은, 상기 엔진과 메인유로로 연결되어 상기 엔진을 통과하면서 온도가 상승된 열원을 냉각시키는 재킷 쿨러(jacket cooler)를 더 포함하며, 상기 중저온 폐열회수시스템에서 열교환되어 상기 재킷 쿨러에 합류되는 상기 냉각수의 온도가 미리 결정된 범위를 넘어서는 경우 상기 냉각수의 온도를 미리 결정된 범위 내로 제어하는 제어 유닛을 더 포함할 수 있다.The cooling water circulation system further includes a jacket cooler connected to the engine and the main flow path to cool a heat source having a high temperature while passing through the engine, wherein the jacket cooler is heat-exchanged in the low-temperature waste heat recovery system. The control unit may further include controlling the temperature of the cooling water within a predetermined range when the temperature of the cooling water joined to the temperature exceeds a predetermined range.
상기 제어 유닛은, 상기 메인유로에 마련되어 상기 재킷 쿨러 또는 상기 중저온 폐열회수시스템 중 어느 하나로만 상기 냉각수가 공급되도록 상기 메인유로를 개폐하는 개폐밸브; 및 상기 메인유로에 마련되어 상기 중저온 폐열회수시스템에서 열교환되어 상기 재킷 쿨러로 유입되는 상기 냉각수의 온도를 감지하는 온도센서를 포함할 수 있다.The control unit may include an opening / closing valve provided in the main flow passage to open and close the main flow passage so that the cooling water is supplied to only one of the jacket cooler or the low-temperature waste heat recovery system; And a temperature sensor provided in the main flow path and detecting a temperature of the cooling water introduced into the jacket cooler by heat exchange in the low temperature waste heat recovery system.
상기 중저온 폐열회수시스템은, 상기 유기냉매를 증발시키는 증발기; 상기 증발기에 의해 증발된 상기 유기냉매를 매개로 회전되는 터빈; 상기 터빈의 회전에 따라 연동하여 전력을 생산하는 발전기; 상기 터빈에서 나온 유기냉매를 냉각하여 액화시키는 응축기; 및 상기 응축기에서 나온 응축된 유기냉매를 압축시켜 상기 증발기로 제공하는 제2 펌프를 포함할 수 있다.The low temperature waste heat recovery system, the evaporator for evaporating the organic refrigerant; A turbine rotated through the organic refrigerant evaporated by the evaporator; A generator for generating electric power by interlocking with the rotation of the turbine; A condenser for cooling and liquefying the organic refrigerant from the turbine; And a second pump compressing the condensed organic refrigerant from the condenser and providing the condensed organic refrigerant to the evaporator.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 물 보다 비등점이 낮은 유기냉매를 작동유체로 하여 작동되며 엔진의 냉각을 위한 냉각수를 매개로 상기 작동유체를 증발시켜 전력을 생산하는 중저온 폐열회수시스템을 포함하되 상기 엔진에서 배출되며 상기 엔진으로 재순환되는 배기가스의 일부를 상기 냉각수와 상호 열교환시켜 상기 중저온 폐열회수시스템으로 공급하는 것을 특징으로 하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치가 제공될 수 있다.In addition, according to another embodiment of the present invention, an organic refrigerant having a lower boiling point than water is operated as a working fluid, and includes a low-temperature waste heat recovery system for generating power by evaporating the working fluid through a cooling water for cooling the engine. However, the energy saving device using the waste heat of the ship, characterized in that the part of the exhaust gas discharged from the engine and recycled to the engine by mutual heat exchange with the cooling water to supply to the mid-low temperature waste heat recovery system.
본 발명의 실시예들은, 선박에서 버려지는 열 에너지 중에서 중저온 영역의 폐열을 회수하고 이를 매개로 전기 에너지를 생산할 수 있게 되므로 종래 폐열회수장치에서 활용할 수 없었던 엔진 냉각수가 가지는 중저온의 폐열에 대한 효과적인 재활용이 가능하고, IMO Tier III의 국제 환경 규제를 만족시킬 수 있다.Embodiments of the present invention, because it is possible to recover the waste heat of the low-temperature region from the heat energy discarded from the vessel and to produce electrical energy through this medium, for the low-temperature waste heat of the engine coolant that could not be utilized in the conventional waste heat recovery device Effective recycling is possible and meets IMO Tier III international environmental regulations.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing an energy saving device using waste heat of a ship according to a first embodiment of the present invention.
2 is a view schematically showing an energy saving device using waste heat of a ship according to a second embodiment of the present invention.
3 is a view schematically showing an energy saving device using waste heat of a ship according to a third embodiment of the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing an energy saving device using waste heat of a ship according to a first embodiment of the present invention.
이 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치(1)는, 엔진(110)의 냉각을 위한 냉각수가 순환되는 냉각수 순환시스템(100)과, 냉각수 순환시스템(100)에서 제공되는 냉각수를 매개로 유기냉매인 작동유체를 증발시켜 전력을 생산하는 중저온 폐열회수시스템(200)과, 중저온 폐열회수시스템(200)으로 공급되는 냉각수와 엔진(110)에서 배출되어 엔진(110)으로 재순환되는 배기가스를 상호 열교환시켜 냉각수의 온도를 상승시키는 배기가스 재순환시스템과, 냉각수 순환시스템(100)과 중저온 폐열회수시스템(200)을 연결하는 라인에 연결되는 엔진 소기 쿨러유닛(400)과, 중저온 폐열회수시스템(200)에서 열교환되어 냉각수 순환시스템(100)에 합류되는 냉각수의 온도가 미리 결정된 범위를 넘어서는 경우 냉각수의 온도를 미리 결정된 범위 내로 제어하는 제어 유닛(500)를 구비한다.As shown in this figure, the energy saving device 1 using the waste heat of the ship according to the present embodiment, the cooling
냉각수 순환시스템(100)은, 냉각수인 열원을 순환시켜 엔진(110)을 냉각하는 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(110)과, 엔진(110)과 메인유로(120)로 연결되어 엔진(110)을 통과한 열원인 냉각수를 냉각시키는 재킷 쿨러(130, jacket cooler)와, 재킷 쿨러(130)와 엔진(110)을 연결하는 메인유로(120)에 마련되어 재킷 쿨러(130)에서 냉각된 열원인 냉각수를 엔진(110)으로 펌핑(pumping)하는 제1 펌프(140)를 포함한다.The cooling
냉각수 순환시스템(100)의 엔진(110)은, 2행정 디젤엔진과 같은 내열기관을 사용할 수 있고 선박을 구동하는 메인 엔진일 수 있다.The
냉각수 순환시스템(100)의 메인유로(120)는, 엔진(110)에서 배출되는 열원인 냉각수의 순환이 가능하도록 하는 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(110)과 재킷 쿨러(130)를 연결하는 제1 메인유로(121)와, 재킷 쿨러(130)와 제1 펌프(140)를 연결하는 제2 메인유로(122)와, 제1 펌프(140)와 엔진(110)을 연결하는 제3 메인유로(123)를 포함한다.The
중저온 폐열회수시스템(200)는 물보다 비등점이 낮은 유기냉매를 작동유체로 하여 동작되는 터빈 사이클이며, 통상 유기 랜킨사이클(ORC;Organic Rankine Cycle)이라고도 한다.The low-temperature waste
본 실시 에에서 중저온 폐열회수시스템(200)는 물보다 비등점이 낮은 유기냉매 예를 들어 R 134a를 사용할 수 있으므로 물을 작동유체로 하는 증기터빈보다 낮은 온도를 열원으로 하여 동작할 수 있어 선박에서 발생되는 100℃ 내외의 폐열을 이용하여 전기에너지를 생산할 수 있다.In the present embodiment, since the low-temperature waste
또한 본 실시예에서는 통상 선박에서 사용되는 스팀보다 온도가 낮은 열원인 엔진 냉각수(Jacket Cooling Fresh Water)를 중저온 폐열회수시스템(200)의 작동유체인 유기냉매를 증발시키는 열원 및 열전달 물질로 사용하므로 그만큼의 연료를 절약할 수 있어 선박에서 소모되는 전체 에너지를 절감할 수 있는 이점이 있다.In addition, in this embodiment, the engine cooling water (Jacket Cooling Fresh Water), which is a heat source having a lower temperature than steam used in a ship, is used as a heat source and a heat transfer material for evaporating the organic refrigerant which is a working fluid of the medium-low temperature waste
이제 중저온 폐열회수시스템(200)를 상세히 설명하면, 중저온 폐열회수시스템(200)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(110)에서 전달되는 냉각수와의 열교환을 통해 유기냉매를 증발시키는 증발기(210)와, 증발기(210)에 의해 증발된 유기냉매를 매개로 회전되는 터빈(220)과, 터빈(220)의 회전에 따라 연동하여 전력을 생산하는 발전기(230)와, 터빈(220)에서 나온 유기냉매를 냉각하여 액화시키는 응축기(240)와, 응축기(240)에서 나온 응축된 유기냉매를 압축시켜 증발기(210)로 제공하는 제2 펌프(250)를 포함한다.Now, the low temperature low temperature waste
본 실시 예에서 엔진(110)에서 공급되는 냉각수는 대략 80℃ 정도의 온도를 가지나, 자세히 후술하겠지만 쿨러 유닛(320)의 제1 쿨러(321)를 거치면서 1차적으로 온도가 상승되고, 엔진 소기 쿨러유닛(400)을 거치면서 2차적으로 온도가 상승된다. 이렇게 온도가 상승된 냉각수는 증발기(210)와 열교환되어 온도가 떨어진다.In this embodiment, the coolant supplied from the
그리고 중저온 폐열회수시스템(200)는 다른 터빈 시스템과 마찬가지로 증발기(210)에서 가열된 고온부의 온도와 응축기(240)에서 냉각된 저온부의 온도 차이가 클수록 높은 효율을 갖는 특징이 있다.The low-temperature waste
즉 증발기(210)로 유입되어 증발기(210)에 열을 전달하는 고온부의 온도가 높을수록 응축기(240)로 유입되어 응축기(240)의 열을 흡수하는 저온부의 온도가 낮을수록 중저온 폐열회수시스템(200)의 효율은 높아진다.That is, the higher the temperature of the high temperature portion flowing into the
배기가스 재순환시스템(300)은, 본 실시 예에 따른 선박이 ECA(Emission Control Area)를 운행하는 경우 엔진(110)에서 배출되는 배기가스를 재순환시켜 재순환되는 배기가스가 과급기(TC)에서 공급되는 소기와 함께 엔진(110)으로 공급되도록 하여 NOx의 생성을 저감시키는 역할을 한다.The exhaust
구체적으로 대부분의 NOx는 엔진(110)의 연소실에서 고온으로 연소가 이루어지는 경우에 생성되며, 일반적으로 산소의 농도가 증가될수록 연소 온도도 증가된다. 즉 산소의 농도와 연소 온도는 비례 관계에 있으므로 연소실로 공급되는 산소의 농도를 줄일 수 있으면 결과적으로 NOx의 생성을 줄일 수 있다.Specifically, most of the NO x is generated when combustion occurs at a high temperature in the combustion chamber of the
이는 2016년부터 적용되는 IMO Tier III(NOx 배출)에 대한 규제 즉, ECA(Emission Control Area)를 운항하는 경우 요구되는 수준으로 NOx 배출을 저감해야 하는 규제의 대응 측면에서 유익한 이점이 있다.This is a beneficial advantage in terms of the regulation of IMO Tier III (NO x emissions), which is effective from 2016, which means that NOx emissions should be reduced to the required level when operating ECA (Emission Control Area).
본 실시 예에서 배기가스 재순환시스템(300)은 엔진(110)에서 연소되어 산소가 거의 없는 배기가스 중 일부를 과급기(TC)에서 공급되는 소기와 혼합시켜 엔진(110)으로 공급시킴으로서 연소시 산소의 농도를 떨어뜨려 연소 온도의 하락으로 NOx의 생성을 저감시킨다.In the present embodiment, the exhaust
이제 배기가스 재순환시스템(300)에 대해 상세히 설명하면, 배기가스 재순환시스템(300)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(110)에서 배출되는 고온의 배기가스에 함유된 불순물을 제거하는 스크러버(310)와, 스크러버(310)에 공급되는 고온의 배기가스를 냉각시키는 쿨러 유닛(320)과, 쿨러 유닛(320)에서 냉각된 배기가스가 과급기(TC)에서 공급되어 엔진(110)으로 유입되는 소기와 혼합되어 엔진(110)으로 공급될 수 있도록 냉각된 배기가스를 불어주는 블로워(330, blower)와, 엔진(110)과 스크러버(310)를 연결하는 라인에 마련되어 이 라인을 개폐시키는 제1 밸브(340)와, 블로워(330)와 엔진(110)을 연결하는 라인에 마련되어 이 라인을 개폐시키는 제2 밸브(350)를 포함한다.Referring now to the exhaust
배기가스 재순환시스템의 쿨러 유닛(320)은, 엔진(110)에서 배출되는 고온의 일부 배기가스와 냉각수 순환시스템(100)에서 공급되는 냉각수를 상호 열교환시켜 후술하는 엔진 소기 쿨러유닛(400)으로 공급되는 냉각수의 온도는 상승시키고 열교환된 배기가스는 저온의 냉각수로 냉각시키는 역할을 한다.The
본 실시 예에서 쿨러 유닛(320)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉각수와 일부 배기가스를 상호 열교환시키는 제1 쿨러(321)와, 제1 쿨러(321)에서 열교환된 배기가스를 약 섭씨 30~40도의 저온의 냉각수와 상호 열교환시키는 제2 쿨러(322)를 포함한다.In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
또한 쿨러 유닛(320)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉각수 순환시스템(100)과 제1 쿨러(321)를 연결하는 라인에 마련되어 저온 냉각수 또는 냉각수 순환시스템(100)에서 공급되는 냉각수 중 어느 하나를 제1 쿨러(321)로 공급시키는 제1 방향전환밸브(323)와, 제1 쿨러(321)와 엔진 소기 쿨러유닛(400)을 연결하는 라인에 마련되어 제1 쿨러(321)로 공급된 저온 냉각수가 엔진 소기 쿨러유닛(400)으로 공급되지 않고 배출되도록 저온 냉각수의 배출 방향을 전환시키는 제2 방향전환밸브(324)를 더 포함한다.In addition, as shown in FIG. 1, the
즉 본 실시 예에서 제1 방향전환밸브(323)는 삼방밸브일 수 있고, 중저온 폐열회수시스템(200)이 작동 중인 경우 냉각수 순환시스템(100)에서 공급되는 냉각수만이 제1 쿨러(321)로 공급될 수 있도록 한다.That is, in the present embodiment, the first
또한 제1 방향전환밸브(323)는 중저온 폐열회수시스템(200)이 작동중이지 않은 경우 제1 쿨러(321)로 저온 냉각수가 공급될 수 있도록 한다. 그 결과 1차 쿨러에 정체된 냉각수의 온도가 지속적으로 상승되어 비등점을 넘게 되고 증기가 발생되어 냉각수 라인의 압력이 상승되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the first
나아가 본 실시 예에서 제2 방향전환밸브(324)는 삼방밸브일 수 있고, 중저온 폐열회수시스템(200)이 작동 중인 경우 제1 쿨러(321)에서 배출되는 냉각수를 전량 엔진 소기 쿨러유닛(400)으로 공급시키는 역할을 한다.Further, in the present embodiment, the second
특히 제2 방향전환밸브(324)는 중저온 폐열회수시스템(200)이 작동중이지 않은 경우 제1 쿨러(321)에서 배출되는 저온 냉각수가 엔진 소기 쿨러유닛(400)으로 공급되지 않고 전량 배출되도록 한다.In particular, the second
한편 본 실시 예에서 제1 방향전환밸브(323) 및 제2 방향전환밸브(324)는 전기적 신호에 의해 제어되는 비례제어밸브일 수 있다.Meanwhile, in the present embodiment, the first
엔진 소기 쿨러유닛(400)은, 엔진(110)의 소기(과급기를 거쳐 고압으로 압축된 흡입공기를 말한다. 압축으로 인해 고온의 상태이며 엔진으로 유입되기 전에 냉각이 필요하다)와 제1 쿨러(321)에서 공급되는 냉각수를 상호 열교환시켜 중저온 폐열회수시스템(200)으로 공급되는 냉각수의 온도는 상승시키고 열교환된 소기는 저온의 냉각수로 냉각시키는 역할을 한다.The engine scavenging
본 실시 예에서 엔진 소기 쿨러유닛(400)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 쿨러(321)에서 열교환되어 온도가 상승된 냉각수와 과급기(TC)에서 공급되는 소기를 상호 열교환시키는 제1 소기쿨러(410)와, 제1 소기쿨러(410)에서 냉각된 소기를 약 섭씨 30~40도의 저온 냉각수와 상호 열교환시키는 제2 소기쿨러(420)를 포함한다.In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the engine scavenging
또한 엔진 소기 쿨러유닛(400)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 쿨러(321)와 제1 소기쿨러(410)를 연결하는 라인에 마련되어 저온 냉각수 또는 제1 쿨러(321)에서 열교환되어 온도가 상승된 냉각수 중 어느 하나를 제1 소기쿨러(410)로 공급시키는 제3 방향전환밸브(430)와, 제1 소기쿨러(410)와 중저온 폐열회수시스템(200)을 연결하는 라인에 마련되어 제1 소기쿨러(410)로 공급된 저온 냉각수가 중저온 폐열회수시스템(200)으로 공급되지 않고 배출되도록 저온 냉각수의 배출 방향을 전환시키는 제4 방향전환밸브(440)를 더 포함한다.In addition, as shown in FIG. 1, the engine scavenging
본 실시 예에서 제3 방향전환밸브(430) 및 제4 방향전환밸브(440)는 전술한 제1 및 제2 방향전환밸브(323,324)와 같이 중저온 폐열회수시스템(200)이 작동 중인 경우 제1 쿨러(321)에서 열교환되어 온도가 상승된 냉각수만이 중저온 폐열회수시스템(200)으로 공급되도록 한다.In the present embodiment, the third
또한 중저온 폐열회수시스템(200)이 미 작동 중인 경우 제1 소기쿨러(410)의 온도 상승으로 인한 압력 증가 등을 방지하기 위해 저온 냉각수를 제1 소기쿨러(410)로 공급시키고 공급된 저온 냉각수가 중저온 폐열회수시스템(200)으로 공급되지 않고 배출되도록 하는 역할을 한다.In addition, when the low-temperature waste
그리고 본 실시 예에서 제3 방향전환밸브(430) 및 제4 방향전환밸브(440)는 전기적 신호에 의해 제어되는 비례제어밸브일 수 있다.In the present embodiment, the third
제어 유닛(500)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 메인유로(121)에 마련되어 중저온 폐열회수시스템(200)을 작동시키지 않는 경우 엔진(110)에서 배출되는 냉각수가 전량 재킷 쿨러(130)로 공급되도록 하고, 중저온 폐열회수시스템(200)을 작동시키는 경우 제1 메인유로(121)를 차단하여 엔진(110)에서 배출되는 냉각수가 전량 중저온 폐열회수시스템(200)을 통해 순환되도록 한다.As shown in FIG. 1, the
또한 제어 유닛(500)은 중저온 폐열회수시스템(200)에서 열교환된 후 재킷 쿨러(130)로 유입되는 냉각수의 온도가 미리 결정된 범위를 넘어서는 경우 냉각수의 온도를 미리 결정된 범위 내로 제어하는 역할을 한다.In addition, the
이제 제어 유닛(500)에 대해 상세히 설명하면, 제어 유닛(500)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 메인유로(121)에 마련되어 재킷 쿨러(130) 또는 중저온 폐열회수시스템(200) 중 어느 하나로만 열원이 공급되도록 제1 메인유로(121)를 개폐하는 개폐밸브(510)와, 제1 메인유로(121)에 마련되어 중저온 폐열회수시스템(200)에서 열교환되어 재킷 쿨러(130)로 유입되는 냉각수의 온도를 감지하는 온도센서(520)와, 중저온 폐열회수시스템(200)에서 전달되는 신호에 의해 개폐밸브(510)의 개폐를 제어하는 밸브컨트롤러(530)를 포함한다.Referring now to the
제어 유닛(500)의 개폐밸브(510)는, 밸브컨트롤러(530)에서 전달되는 전기적 신호에 의해 개폐되는 전기 제어 밸브일 수 있다.The open /
제어 유닛(500)의 온도센서(520)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 재킷 쿨러(130)에 인접한 영역의 제1 메인유로(121)에 마련될 수 있다.As illustrated in FIG. 1, the
본 실시 예에서 온도센서(520)를 전술한 위치에 마련한 것은 배기가스 재순환시스템 또는 엔진 소기 쿨러유닛(400)을 통과하면서 온도가 상승된 냉각수가 중저온 폐열회수시스템(200)의 증발기(210)와 열교환된 이후에 냉각수 순환시스템(100)의 냉각 효율 및 안정성을 위해 적정 수준의 온도로 내려갔는 지를 감지하기 위해서다.In the present embodiment, the
또한 중저온 폐열회수시스템(200)의 증발기(210)와 열교환 된 냉각수의 온도가 적정 수준으로 내려가지 않아 개폐밸브(510)의 개방으로 유입되는 냉각수와 잔류된 냉각수가 혼합된 이후에 적정 수준의 온도를 유지하는지 감지하기 위해서다.In addition, since the temperature of the
제어 유닛(500)의 밸브컨트롤러(530)는, 중저온 폐열회수시스템(200)의 작동시에 개폐밸브(510)를 차단하여 중저온 폐열회수시스템(200)로만 열원이 공급되도록 하고, 중저온 폐열회수시스템(200)의 비 작동시에 개폐밸브(510)를 개방하여 열량이 전량 제1 메인유로(121)로 공급되도록 한다.The
또한 밸브컨트롤러(530)는 중저온 폐열회수시스템(200)를 통과한 냉각의 온도가 냉각수 순환시스템(100)의 냉각 효율 및 안정성에 영향을 미칠 수 있는 경우 즉 중저온 폐열회수시스템(200)를 통과한 냉각수의 온도가 필요 이상으로 높아 중저온 폐열회수시스템(200)의 작동이 중지된 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 개폐밸브(510)를 개방하여 엔진(110)에서 공급되는 냉각수를 잔류된 냉각수와 혼합시켜 온도를 낮추는 역할을 한다.In addition, the
나아가 밸브컨트롤러(530)는 온도센서(520)에 의해 냉각수와 혼합된 잔류 냉각수의 온도를 감지하여 냉각수와 혼합된 잔류 냉각수의 온도가 적정 온도로 되어 중저온 폐열회수시스템(200)이 작동되면 개폐밸브(510)를 차단하여 냉각수가 제1 메인유로(121)를 통해 재킷 쿨러(130)로 공급되는 것을 차단시킨다.Furthermore, the
이하에서 도 1을 참조하여 본 실시 예에 따른 선박의 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치(1)의 작동 상태를 간략히 설명한다.Hereinafter, an operating state of the energy saving device 1 using waste heat of a ship of a ship according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 1.
중저온 폐열회수시스템(200)의 작동 시 엔진(110)에서 배출되는 냉각수는 전량 배기가스 재순환시스템의 제1 쿨러(321)로 유입된다. 제1 쿨러(321)로 유입된 냉각수는 엔진(110)에서 배출되어 엔진(110)으로 재순환되는 일부 배기가스와 열교환되어 온도가 상승되고, 온도가 상승된 냉각수는 엔진 소기 쿨러유닛(400)으로 전달된다.Cooling water discharged from the
엔진 소기 쿨러유닛(400)으로 전달된 냉각수는 엔진 소기 쿨러유닛(400)의 제1 소기쿨러(410)에서 과급기(TC)에서 공급되는 고온 고압의 소기 공기와 열교환되어 온도가 상승된 후 중저온 폐열회수시스템(200)의 증발기(210)로 유입된다.The coolant delivered to the engine scavenging
전술한 바와 중저온 폐열회수시스템(200)의 효율은 다른 터빈 시스템과 마찬가지로 증발기(210)에서 가열된 고온부의 온도와 응축기(240)에서 냉각된 저온부의 온도 차이가 클수록 높은 효율을 얻을 수 있다.As described above, the efficiency of the mid-low temperature waste
본 실시 예는 엔진(110)에서 배출되는 열원인 냉각수를 그 자체로 이용할 수도 있지만, 이 열원을 배기가스 재순환시스템의 제1 쿨러(321) 및 엔진 소기 쿨러유닛(400)에서 추가적으로 열교환시켜 증발기(210)로 유입되는 냉각수의 온도를 상승시킬 수 있으므로 중저온 폐열회수시스템(200)의 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.Although the present embodiment may use the cooling water as the heat source discharged from the
중저온 폐열회수시스템(200)를 통과한 냉각수는 재킷 쿨러(130)로 전달되어 냉각된 후 다시 엔진(110)으로 유입된 후 전술한 과정으로 순환된다.Cooling water passing through the low-temperature waste
그리고 중저온 폐열회수시스템(200)에서 배출되어 재킷 쿨러(130)로 유입되는 냉각수의 온도가 미리 설정된 범위를 넘는 경우 냉각수 순환시스템(100)의 냉각 성능 및 안전에 영향을 미칠 수 있으므로, 제어 유닛(500)은 이를 제어한다.In addition, when the temperature of the coolant discharged from the low temperature waste
즉 제어 유닛(500)의 밸브컨트롤러(530)는 재킷 쿨러(130)로 유입되는 냉각수의 온도가 미리 설정된 범위를 넘는 경우 제어밸브(510)를 개방시켜 상대적으로 저온이며 엔진(110)에서 배출되는 냉각수를 혼합시켜 재킷 쿨러(130)로 유입되는 냉각수의 온도를 미리 설정된 범위 내로 낮춰 냉각수 순환시스템(100)의 냉각 효율 및 안정성을 확보할 수 있다.That is, the
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치를 개략적으로 도시한 도면이다.2 is a view schematically showing an energy saving device using waste heat of a ship according to a second embodiment of the present invention.
본 실시 예에 따른 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치(1a)는 중저온 폐열회수시스템(200)으로 공급되는 냉각수의 온도를 더욱 높이기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 엔진 소기 쿨러유닛(400)을 배기가스 재순환시스템의 쿨러 유닛(320)에 앞서 마련한 점에서 전술한 제1 실시예와 차이점이 있다.Energy saving device (1a) using the waste heat of the ship according to this embodiment is to increase the temperature of the cooling water supplied to the low-temperature waste
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치를 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a view schematically showing an energy saving device using waste heat of a ship according to a third embodiment of the present invention.
본 실시 예에 따른 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치(1b)는 배기가스 재순환시스템의 사용시에도 과급기(TC)의 효율을 극대화할 수 있도록 과급기(TC)의 후단에서 배기가스가 순환할 수 있도록 구성한 점에서 전술한 제2 실시예와 차이점이 있다.The
이는 과급기(TC)의 효율 즉 엔진 성능을 고려할 때 과급기(TC)를 바이 패스(By-pass)할 수 있는 배기가스의 양에 제한이 있기 때문이다.This is because there is a limit in the amount of exhaust gas that can bypass the supercharger TC in consideration of the efficiency of the supercharger TC, that is, the engine performance.
이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시 예는 선박에서 버려지는 열 에너지 중에서 중저온 영역의 폐열을 회수하고 이를 매개로 전기 에너지를 생산할 수 있게 되므로 종래 폐열회수장치에서 활용할 수 없었던 엔진 냉각수가 가지는 중저온의 폐열에 대한 효과적인 재활용이 가능하고, IMO Tier III의 국제 환경 규제를 만족시킬 수 있는 이점이 있다.As described above, in the present embodiment, since the waste heat of the mid-low temperature region can be recovered from the heat energy discarded from the ship and the electrical energy can be produced as a medium, the low-temperature of the low-temperature engine coolant that the engine coolant has not been able to utilize in the conventional waste heat recovery system. Effective recycling of waste heat is possible and meets the international environmental regulations of IMO Tier III.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.
1,1a,1b : 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치
100 : 냉각수 순환시스템 110 : 엔진
120 : 재킷 쿨러 130 : 제1 펌프
200 : 중저온 폐열회수시스템 210 : 증발기
220 : 터빈 230 : 발전기
240 : 응축기 250 : 제2 펌프
300 : 배기가스 재순환시스템 310 : 스크러버
320 : 쿨러 유닛 330 : 블로워
340 : 제1 밸브 350 : 제2 밸브
400 : 엔진 소기 쿨러유닛 410 : 제1 소기쿨러
420 : 제2 소기쿨러 430 : 제3 방향전환밸브
440 : 제4 방향전환밸브 500 : 제어 유닛
510 : 개폐밸브 520 : 온도센서
530 : 밸브컨트롤러 TC : 과급기1,1a, 1b: Energy saving device using waste heat of ship
100: cooling water circulation system 110: engine
120: jacket cooler 130: first pump
200: low temperature waste heat recovery system 210: evaporator
220: turbine 230: generator
240: condenser 250: second pump
300: exhaust gas recirculation system 310: scrubber
320: cooler unit 330: blower
340: first valve 350: second valve
400: engine scavenging cooler unit 410: first scavenging cooler
420: second scavenging cooler 430: third direction switching valve
440: fourth directional control valve 500: control unit
510: on-off valve 520: temperature sensor
530: valve controller TC: supercharger
Claims (14)
물 보다 비등점이 낮은 유기냉매를 작동유체로 하여 작동되되 상기 냉각수 순환시스템에서 제공되는 상기 냉각수를 매개로 상기 작동유체를 증발시켜 전력을 생산하는 중저온 폐열회수시스템; 및
상기 엔진에서 배출되는 배기가스의 일부를 재순환시켜 상기 엔진으로 공급하며, 상기 중저온 폐열회수시스템으로 공급되는 상기 냉각수와 재순환되는 상기 배기가스를 상호 열교환시켜 상기 냉각수의 온도를 상승시키는 배기가스 재순환시스템을 포함하며,
상기 배기가스 재순환시스템은,
상기 냉각수와 상기 배기가스를 상호 열교환시키는 제1 쿨러와, 상기 제1 쿨러에서 열교환된 상기 배기가스를 저온의 냉각수와 상호 열교환시키는 제2 쿨러가 구비된 쿨러 유닛을 포함하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치.A coolant circulation system in which coolant is circulated for cooling the engine;
A low-temperature waste heat recovery system operated by using an organic refrigerant having a boiling point lower than water as a working fluid, and generating power by evaporating the working fluid through the cooling water provided in the cooling water circulation system; And
A part of the exhaust gas discharged from the engine is recycled and supplied to the engine, and the exhaust gas recirculation system heat-exchanging the cooling water supplied to the mid-low temperature waste heat recovery system and the exhaust gas recycled to raise the temperature of the cooling water. Including;
The exhaust gas recirculation system,
Energy using waste heat of the ship comprising a cooler unit having a first cooler for mutual heat exchange between the cooling water and the exhaust gas, and a second cooler for mutual heat exchange of the exhaust gas heat exchanged in the first cooler with a low temperature cooling water. Saving device.
상기 배기가스 재순환시스템은,
상기 쿨러 유닛에서 냉각된 상기 배기가스가 과급기에서 공급되어 상기 엔진으로 유입되는 소기와 혼합되어 상기 엔진으로 공급될 수 있도록 냉각된 상기 배기가스를 불어주는 블로워(blower)를 더 포함하며,
상기 냉각수는 상기 쿨러 유닛에서 상기 배기가스와 열교환되어 온도가 상승되는 것을 특징으로 하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치.The method according to claim 1,
The exhaust gas recirculation system,
And a blower which blows the exhaust gas cooled so that the exhaust gas cooled in the cooler unit is supplied from the supercharger and mixed with the scavengers introduced into the engine to be supplied to the engine.
The cooling water is energy-saving device using the waste heat of the ship, characterized in that the temperature is increased by heat exchange with the exhaust gas in the cooler unit.
상기 쿨러 유닛은,
상기 냉각수 순환시스템과 상기 제1 쿨러를 연결하는 라인에 마련되어 상기 저온 냉각수 또는 상기 냉각수 중 어느 하나를 상기 제1 쿨러로 공급시키는 제1 방향전환밸브; 및
상기 제1 쿨러와 상기 중저온 폐열회수시스템을 연결하는 라인에 마련되어 상기 제1 쿨러로 공급된 상기 저온 냉각수가 상기 중저온 폐열회수시스템으로 공급되지 않고 배출되도록 상기 저온 냉각수의 배출 방향을 전환시키는 제2 방향전환밸브를 더 포함하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치.The method according to claim 1,
The cooler unit includes:
A first directional valve provided in a line connecting the cooling water circulation system and the first cooler to supply either the low temperature cooling water or the cooling water to the first cooler; And
A second coolant provided in a line connecting the first cooler and the low temperature waste heat recovery system to change the discharge direction of the low temperature coolant so that the low temperature coolant supplied to the first cooler is not supplied to the low temperature low temperature waste heat recovery system; Energy saving device using waste heat of the ship further includes a two-way switching valve.
상기 배기가스 재순환시스템은,
상기 엔진에서 배출되는 상기 배기가스가 상기 쿨러 유닛으로 공급되기 전에 상기 배기가스에 함유된 불순물을 제거하는 스크러버를 더 포함하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치.The method according to claim 2,
The exhaust gas recirculation system,
And a scrubber for removing impurities contained in the exhaust gas before the exhaust gas discharged from the engine is supplied to the cooler unit.
상기 배기가스 재순환시스템은,
상기 엔진과 상기 스크러버를 연결하는 라인에 마련되는 제1 밸브; 및
상기 블로워와 상기 엔진을 연결하는 라인에 마련되는 제2 밸브를 더 포함하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치.The method according to claim 5,
The exhaust gas recirculation system,
A first valve provided in a line connecting the engine and the scrubber; And
Energy saving device using the waste heat of the ship further comprises a second valve provided in the line connecting the blower and the engine.
상기 냉각수 순환시스템과 상기 쿨러 유닛을 연결하는 라인 또는 상기 쿨러 유닛과 상기 중저온 폐열회수시스템을 연결하는 라인 중 어느 하나에 마련되어 상기 과급기에서 공급되는 소기와 상기 냉각수를 상호 열교환시키는 엔진 소기 쿨러유닛을 더 포함하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치.The method according to claim 2,
An engine scavenging cooler unit provided in any one of a line connecting the cooling water circulation system and the cooler unit or a line connecting the cooler unit and the low-temperature waste heat recovery system to exchange heat between the scavenger supplied from the supercharger and the cooling water; Energy saving device using waste heat of the ship further comprising.
상기 엔진 소기 쿨러유닛은,
상기 냉각수와 상기 소기를 상호 열교환시키는 제1 소기쿨러; 및
상기 제1 소기쿨러에서 냉각된 소기를 저온 냉각수와 상호 열교환시키는 제2 소기쿨러를 포함하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치.The method of claim 7,
The engine scavenging cooler unit,
A first scavenging cooler configured to mutually exchange heat with the cooling water; And
Energy saving device using the waste heat of the ship comprising a second scavenging cooler for mutual heat exchange with the low-temperature cooling water cooled in the first scavenging cooler.
상기 엔진 소기 쿨러유닛은,
상기 냉각수 순환시스템과 상기 제1 소기쿨러를 연결하는 라인에 마련되어 상기 저온 냉각수 또는 상기 냉각수 중 어느 하나를 상기 제1 소기쿨러로 공급시키는 제3 방향전환밸브; 및
상기 제1 소기쿨러와 상기 중저온 폐열회수시스템을 연결하는 라인에 마련되어 상기 제1 소기쿨러로 공급된 상기 저온 냉각수가 상기 중저온 폐열회수시스템으로 공급되지 않고 배출되도록 상기 저온 냉각수의 배출 방향을 전환시키는 제4 방향전환밸브를 더 포함하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치.The method according to claim 8,
The engine scavenging cooler unit,
A third direction switching valve provided in a line connecting the cooling water circulation system and the first scavenging cooler to supply either the low temperature cooling water or the cooling water to the first scavenging cooler; And
The discharge direction of the low temperature cooling water is switched so that the low temperature cooling water supplied to the first scavenger cooler is discharged without being supplied to the low temperature low temperature waste heat recovery system. Energy saving device using the waste heat of the ship further comprises a fourth direction switching valve to.
상기 냉각수 순환시스템은,
상기 엔진과 메인유로로 연결되어 상기 엔진을 통과하면서 온도가 상승된 냉각수를 냉각시키는 재킷 쿨러(jacket cooler)를 더 포함하며,
상기 중저온 폐열회수시스템에서 열교환되어 상기 재킷 쿨러에 합류되는 상기 냉각수의 온도가 미리 결정된 범위를 넘어서는 경우 상기 냉각수의 온도를 미리 결정된 범위 내로 제어하는 제어 유닛을 더 포함하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치.The method according to claim 1,
The cooling water circulation system,
It further comprises a jacket cooler (jacket cooler) connected to the engine and the main flow passage for cooling the coolant of the temperature rise while passing through the engine,
Energy saving using the waste heat of the ship further comprises a control unit for controlling the temperature of the cooling water within a predetermined range when the temperature of the cooling water heat exchanged in the low-temperature waste heat recovery system to join the jacket cooler exceeds a predetermined range Device.
상기 제어 유닛은,
상기 메인유로에 마련되어 상기 재킷 쿨러 또는 상기 중저온 폐열회수시스템 중 어느 하나로만 상기 냉각수가 공급되도록 상기 메인유로를 개폐하는 개폐밸브; 및
상기 메인유로에 마련되어 상기 중저온 폐열회수시스템에서 열교환되어 상기 재킷 쿨러로 유입되는 상기 냉각수의 온도를 감지하는 온도센서를 포함하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치.The method of claim 10,
Wherein the control unit comprises:
An opening / closing valve provided in the main passage to open and close the main passage so that the cooling water is supplied to only one of the jacket cooler or the low temperature waste heat recovery system; And
The energy saving device using the waste heat of the ship provided in the main flow path comprising a temperature sensor for heat exchange in the low-temperature waste heat recovery system to detect the temperature of the cooling water flowing into the jacket cooler.
상기 중저온 폐열회수시스템에서 전달되는 신호에 의해 상기 개폐밸브의 개폐를 제어하는 밸브컨트롤러를 더 포함하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치.The method of claim 11,
Energy saving device using the waste heat of the ship further comprises a valve controller for controlling the opening and closing of the on-off valve by the signal transmitted from the low-temperature waste heat recovery system.
상기 중저온 폐열회수시스템은,
상기 유기냉매를 증발시키는 증발기;
상기 증발기에 의해 증발된 상기 유기냉매를 매개로 회전되는 터빈;
상기 터빈의 회전에 따라 연동하여 전력을 생산하는 발전기;
상기 터빈에서 나온 유기냉매를 냉각하여 액화시키는 응축기; 및
상기 응축기에서 나온 응축된 유기냉매를 압축시켜 상기 증발기로 제공하는 제2 펌프를 포함하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치.The method according to claim 1,
The low temperature waste heat recovery system,
An evaporator for evaporating the organic refrigerant;
A turbine rotated through the organic refrigerant evaporated by the evaporator;
A generator for generating electric power by interlocking with the rotation of the turbine;
A condenser for cooling and liquefying the organic refrigerant from the turbine; And
Energy saving device using the waste heat of the ship comprising a second pump for compressing the condensed organic refrigerant from the condenser provided to the evaporator.
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