KR101393577B1 - Waste heat recovery system and method in ship - Google Patents

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Abstract

선박의 폐열 회수 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 시예에 따른 선박의 폐열 회수 시스템은, 메인 엔진과, 메인 엔진과 가스 라인으로 연결되며 메인 엔진의 작동에 의해 가스 라인을 통해 이동되는 폐기 가스에 포함된 폐열을 이용하여 급수를 가열하여 과열 증기를 생산하는 이코노마이저와, 이코노마이저에 설치되어 이코노마이저에 가열 공기를 선택적으로 공급하는 덕트 버너와, 이코노마이저를 경유하는 급수라인에 연결되는 스팀 분리기와, 이코노마이저를 통과한 과열증기에 의해 회전하고 전기를 생산하는 터보 발전기 및 이코노마이저와 터보 발전기를 연결하는 과열 증기라인을 포함한다.A waste heat recovery system and method for a ship is disclosed. A waste heat recovery system for a ship according to an embodiment of the present invention includes a main engine, a main engine, and a main line connected to a gas line, A duct separator installed in the economizer for selectively supplying heated air to the economizer, a steam separator connected to a water supply line passing through the economizer, and a steam separator connected to the water line through the economizer, And a superheated steam line connecting the economizer and the turbogenerator.

Description

선박의 폐열 회수 시스템 및 방법{WASTE HEAT RECOVERY SYSTEM AND METHOD IN SHIP}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a waste heat recovery system,

본 발명은 선박의 폐열 회수 시스템의 시운전 및 폐열 회수의 효율 향상이 가능한 선박의 폐열 회수 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a system and a method for recovering waste heat of a ship capable of improving the efficiency of trial operation and recovery of waste heat of a waste heat recovery system of a ship.

선박 추진의 효율을 높이고 선박의 전체적인 에너지를 절약하는 시스템에 대한 연구가 진행되고 있다.Research is underway on a system that improves the efficiency of ship propulsion and saves the ship's overall energy.

일반적으로 선박은 메인 엔진의 연료 중 일부만이 선박 추진을 위한 에너지로 활용되고 나머지는 폐기 가스의 형태로 대기중에 버려진다. 이에 따라 메인 엔진의 폐기 가스에 포함된 에너지를 회수하여 이를 다시 엔진의 추진력으로 활용하거나, 또 다른 에너지원 예컨대, 전기를 생산하거나 난방 용수를 생산하는데 필요한 에너지로 사용할 수 있도록 한 폐열 회수 시스템이 다각도로 연구 개발되고 있다.Generally, only a part of the fuel of the main engine is used as energy for propulsion of the ship, and the rest is discharged to the atmosphere in the form of waste gas. Accordingly, a waste heat recovery system, which can recover the energy contained in the waste gas of the main engine and utilize it as the driving force of the engine, or to use another energy source such as electricity or the energy required for producing the heating water, Research and development.

이러한 폐열 회수 시스템은 설치 초기에 메인 엔진을 가동하여 발생된 폐기가스를 이용하여 시운전을 실시한다. 그러나 폐열 회수 시스템을 시운전하기 위해 메인 엔진을 가동하는 것은 해상에서 진행되어야 함으로써, 시운전 진행 과정의 소요 시간이 과다하게 소요되는 문제점이 있다. In this waste heat recovery system, the main engine is operated at the initial stage of installation, and a trial operation is performed using the generated waste gas. However, the operation of the main engine for commissioning the waste heat recovery system must be carried out in the sea, so that the time required for the commissioning process is excessively long.

또한 폐열 회수 시스템은 선박의 해상 정상 운전시에, 메인 엔진의 로드 변화에 의한 출력 변화에 따라 이코노마이저로 유입되는 열량이 감소하여, 폐열 회수 작동이 불안정하게 이루어질 수 있는 문제점이 있다.Also, the waste heat recovery system has a problem that the amount of heat flowing into the economizer decreases due to a change in output due to load change of the main engine at the time of normal operation of the ship at sea, and the waste heat recovery operation can be made unstable.

본 발명의 일 실시예는 시운전에 소요되는 시간을 단축할 수 있고 선박의 운항중 폐열 회수 작업이 원활하게 이루어지는 것이 가능한 선박의 폐열 회수 시스템 및 방법을 제공하고자 한다. An embodiment of the present invention is to provide a system and method for recovering waste heat of a ship that can shorten the time required for trial operation and can smoothly perform a waste heat recovery operation during operation of the ship.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 폐열 회수 시스템은, 메인 엔진과, 메인 엔진과 가스 라인으로 연결되며 메인 엔진의 작동에 의해 가스 라인을 통해 이동되는 폐기 가스에 포함된 폐열을 이용하여 급수를 가열하여 과열 증기를 생산하는 이코노마이저와, 이코노마이저에 설치되어 이코노마이저에 가열 공기를 선택적으로 공급하는 덕트 버너와, 이코노마이저를 경유하는 급수라인에 연결되는 스팀 분리기와, 이코노마이저를 통과한 과열증기에 의해 회전하고 전기를 생산하는 터보 발전기와, 이코노마이저와 상기 터보 발전기를 연결하는 과열 증기라인을 포함한다. The waste heat recovery system of a ship according to an embodiment of the present invention includes a main engine, a main engine and a waste gas heat exchanger connected to a gas line, A duct separator installed in the economizer for selectively supplying heated air to the economizer, a steam separator connected to a water supply line passing through the economizer, and an overheated steam passing through the economizer, A turbogenerator for generating electricity, and an overheated steam line for connecting the economizer and the turbogenerator.

덕트 버너는 가스 라인을 통해 가열 공기가 이코노마이저에 유입되도록 설치될 수 있다. Duct burners may be installed to allow heated air to flow into the economizer through a gas line.

가스 라인에는 분기 라인이 연결되고, 덕트 버너는 분기 라인에 착탈가능하게 설치되어 가열 공기를 이코노마이저에 공급할 수 있다. A branch line is connected to the gas line, and a duct burner is detachably installed in the branch line, so that the heated air can be supplied to the economizer.

덕트 버너는, 오일 유입부 및 스팀 유입부가 형성되어 오일 및 스팀을 공급받는 본체와, 본체에 설치되어 오일을 연료로 사용하여 이코노마이저에 공급되는 공기를 가열하는 노즐부와, 본체에 설치되어 노즐부에 에어를 공급하는 에어 분사부를 포함할 수 있다.The duct burner includes a main body having an oil inlet portion and a steam inlet portion to receive oil and steam, a nozzle portion installed in the main body and heating the air supplied to the economizer using oil as fuel, And an air jetting unit for supplying air to the air outlet.

메인 엔진의 출력이 변화되는 것을 확인하는 센싱부와, 센싱부의 센싱을 통해 메인 엔진의 작동 정지 상태에서 이코노마이저에 가열 공기를 공급하는 폐열 회수를 위한 시운전 작동을 실시하도록 하는 제어부를 더 포함할 수 있다. A sensing unit for confirming that the output of the main engine is changed and a control unit for performing a test operation for recovering waste heat to supply heated air to the economizer in a stopped state of the main engine through sensing of the sensing unit .

제어부는, 메인 엔진의 작동 상태에서 이코노마이저로 공급되는 폐열이 설정 범위를 벗어나는 경우 덕트 버너를 작동하여 이코노마이저로 공급되는 가열 공기가 설정된 범위로 공급되도록 할 수 있다. The control unit may operate the duct burner to supply the heated air supplied to the economizer in a predetermined range when the waste heat supplied to the economizer from the operating state of the main engine is out of the set range.

제어부는, 메인 엔진의 작동 상태에서 이코노마이저로 공급되는 폐열이 설정범위를 유지하는 경우 덕트 버너를 작동 정지시킬 수 있다. The control unit may stop the duct burner when the waste heat supplied to the economizer in the operating state of the main engine maintains the set range.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 폐열 회수 방법은, (a) 메인 엔진의 작동 상태를 확인하는 단계와, (b) 상기 단계(a)에서 상기 메인 엔진이 작동 정지 상태 또는 비정상 작동 상태로 확인되면, 이코노마이저의 폐열이 공급되는 위치에 설치된 덕트 버너를 작동하여 가열된 공기를 이코노마이저에 공급하는 단계와, (c) 상기 단계 (b)에서 발생된 고온의 순환수를 스팀 분리기에 공급하는 단계와, (d) 스팀 분리기에 수용된 고온의 순환수를 이코노마이저를 경유하는 과열 증기라인을 통해 순환시켜 과열 증기를 생성하는 단계와, (e) 상기 이코노마이저를 통과한 과열증기에 의해 회전되는 터보 발전기를 이용하여 전기를 생산하는 단계를 포함한다. A method for recovering waste heat of a ship according to an embodiment of the present invention includes the steps of: (a) confirming an operating state of a main engine; (b) determining whether the main engine is in an operation stop state or an abnormal operation state (B) supplying the high-temperature circulation water generated in the step (b) to the steam separator; and (c) supplying the high-temperature circulation water generated in the step (b) (D) circulating high temperature circulating water contained in the steam separator through an overheat steam line via the economizer to generate superheated steam; and (e) rotating the turbo generator rotated by superheated steam passing through the economizer To produce electricity.

(b) 단계에서, 메인 엔진의 비정상 작동 상태에서 이코노마이저로 공급되는 폐열이 설정 범위를 벗어나는 경우, 덕트 버너를 작동하여 이코노마이저에 가열 공기가 설정된 범위로 공급되도록 할 수 있다. In the step (b), when the waste heat supplied to the economizer in the abnormal operation state of the main engine deviates from the set range, the duct burner may be operated to supply the heated air to the economizer in a predetermined range.

(b) 단계에서, 메인 엔진의 작동 정지 상태에서 덕트 버너의 작동시키고, (c) 단계 내지 (e) 단계를 순차적으로 실시하여 폐열 회수를 위한 시운전을 실시할 수 있다. In the step (b), the duct burner is operated in the operation stop state of the main engine, and the step (c) to step (e) are sequentially performed to carry out trial operation for waste heat recovery.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 선박의 폐열 회수 시스템의 시운전을 해상이 아닌 안벽에서 실시하는 것이 가능하여 시운전에 소요되는 시간을 단축하는 것이 가능하다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to perform the trial operation of the waste heat recovery system of the ship at the seashore, not at the sea, thereby shortening the time required for trial operation.

또한, 선박의 해상 운항시에 이코노마이저에 유입되는 열량을 일정하게 유지하는 것이 가능하여 폐열 회수 작업의 효율 향상이 가능하다. In addition, it is possible to maintain a constant amount of heat flowing into the economizer at the time of marine navigation of the ship, thereby improving the efficiency of the waste heat recovery operation.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 폐열 회수 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 이코노마이저에 덕트 버너의 작동으로 가열 공기를 주입하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 폐열 회수 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 1 is a schematic view of a waste heat recovery system for a ship according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a view schematically showing the injection of heated air by the operation of the duct burner in the economizer of Fig. 1;
3 is a flowchart schematically illustrating a method for recovering waste heat of a ship according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 실시예들에 따른 선박의 폐열 회수 시스템 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, a system and method for recovering waste heat of a ship according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to let you know.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 폐열 회수 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a schematic view of a waste heat recovery system for a ship according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 폐열 회수 시스템(100)은, 메인 엔진(10)과, 이코노마이저(20)와, 덕트 버너(30)와, 스팀 분리기(40)와, 터보 발전기(50) 및 과열 증기라인(60)을 포함한다.1, a ship waste heat recovery system 100 according to an embodiment of the present invention includes a main engine 10, an economizer 20, a duct burner 30, a steam separator 40 , A turbo generator (50), and an overheated steam line (60).

메인 엔진(10)은 그 작동에 따라 폐기 가스를 지속적으로 발생시켜 가스 라인(11)을 통해 이코노마이저(20)에 공급한다. 즉, 메인 엔진(10)을 통해 발생된 폐기 가스는 터보 발전기(50)의 구동에 필요한 과열 증기의 생산을 위해 가스 라인(11)을 통해 이코노마이저(20)에 폐열을 지속적으로 공급한다.The main engine 10 continuously generates waste gas and supplies it to the economizer 20 through the gas line 11 according to its operation. That is, the waste gas generated through the main engine 10 continuously supplies the waste heat to the economizer 20 through the gas line 11 for the production of superheated steam necessary for driving the turbo generator 50.

이코노마이저(20)는 메인 엔진(10)으로부터 배출되는 폐기 가스의 흐름 경로 상에 설치되어, 터보 발전기(50)의 구동에 필요한 과열 증기를 생산한다. 이러한 이코노마이저(20)의 과열 증기가 유입되는 부분에는 덕트 버너(30)가 설치된다.The economizer 20 is installed on the flow path of the waste gas discharged from the main engine 10 and produces superheated steam necessary for driving the turbo-generator 50. A duct burner 30 is installed at a portion where the superheated steam of the economizer 20 flows.

도 2는 도 1의 이코노마이저에 덕트 버너의 작동으로 가열 공기를 주입하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다. Fig. 2 is a view schematically showing the injection of heated air by the operation of the duct burner in the economizer of Fig. 1;

도 2에 도시된 바와 같이, 덕트 버너(30)는, 가스 라인(11)을 통해 가열 공기(13)가 이코노마이저(20)에 유입되도록 설치된다. 2, the duct burner 30 is installed so that the heated air 13 flows into the economizer 20 through the gas line 11. As shown in Fig.

덕트 버너(30)는 오일 유입부(31)가 형성되어 오일을 공급받는 본체(33)와, 본체(33)에 설치되어 오일을 연료로 사용하여 이코노마이저(20)에 공급되는 공기를 가열하는 노즐부(35)와, 본체(33)에 설치되어 노즐부(35)에 에어를 공급하는 에어 분사부(37)를 포함한다.The duct burner 30 includes a main body 33 provided with an oil inlet 31 and supplied with oil, a nozzle 33 installed in the main body 33 for heating the air supplied to the economizer 20 using oil as fuel, And an air jetting section 37 provided on the main body 33 and supplying air to the nozzle section 35. [

본체(33)는 이코노마이저(20)의 가열 공기(13)가 유입되는 부분에 설치된 가스 라인(11)으로부터 분기된 분기 라인(11a)에 설치될 수 있다. 그러나, 본체(33)는 분기 라인(11a)에 설치되지 않고 가스 라인(11)에 직접 설치되는 것도 가능하다.The main body 33 can be installed in the branch line 11a branched from the gas line 11 provided in the portion into which the heated air 13 of the economizer 20 flows. However, it is also possible that the main body 33 is not provided on the branch line 11a but directly on the gas line 11. [

이러한 본체(33)는 일측에 오일이 유입되는 오일 유입부(31)가 형성된다. 오일 유입부(31)를 통해 본체(33)로 유입된 오일을 이용하여 이코노마이저(20)로 유입되는 공기를 가열할 수 있다. 즉, 본체(33)에 설치된 노즐부(35)는 오일을 방사상으로 분사하면서 화염을 형성함으로써, 이코노마이저(20)로 유입되는 공기를 원활하게 가열할 수 있다. 또한, 본체(33)에는 스팀(steam)이 유입되는 스팀 유입부(39)가 형성된다. 이러한 스팀 유입부(39)로 공급된 스팀은 덕트 버너(30)의 본체(33)로부터 분사되는 오일을 방사상으로 원활하게 분사될 수 있도록 한다. 한편, 본체(33)에는 노즐부(35) 방향으로 에어를 분사하는 에어 분사부(37)가 설치될 수 있다. 에어 분사부(37)는 본체(33)와 일체로 형성되는 것도 가능하고, 본체(33)로부터 이격된 위치에 설치되는 것도 가능하다. 이러한 에어 분사부(37)는 노즐부(35)에서 오일의 분사 및 화염 발생 작동을 보다 원활하게 하도록 설치될 수 있다.The main body 33 is formed with an oil inflow portion 31 through which oil flows into one side. The air flowing into the economizer 20 can be heated by using the oil introduced into the main body 33 through the oil inflow portion 31. That is, the nozzle unit 35 provided in the main body 33 forms the flame while injecting the oil in the radial direction, so that the air introduced into the economizer 20 can be smoothly heated. The main body 33 is formed with a steam inflow portion 39 into which steam flows. The steam supplied to the steam inlet portion 39 allows the oil injected from the main body 33 of the duct burner 30 to be radially and smoothly injected. On the other hand, the main body 33 may be provided with an air jetting portion 37 for jetting air in the direction of the nozzle portion 35. The air jetting section 37 may be integrally formed with the main body 33 or may be provided at a position spaced apart from the main body 33. The air jetting section 37 may be provided to smoothly perform the operation of jetting the oil and generating the flame at the nozzle section 35.

이러한 구성의 덕트 버너(30)는 메인 엔진(10)의 작동 정지 상태에서 시운전을 하는 경우 또는 메인 엔진(10)의 비정상 작동되는 경우에 작동되어 이코노마이저(20)에 가열 공기를 공급한다.The duct burner 30 having such a configuration is operated when commissioning the main engine 10 in an operation stop state or when the main engine 10 is abnormally operated to supply heated air to the economizer 20.

보다 구체적으로 설명하면, 덕트 버너(30)는 메인 엔진(10)의 작동 정지 상태에서 선박의 폐열 회수 시스템(100)의 시운전을 위해 작동될 수 있다. 즉, 종래에는 선박의 폐열 회수 시스템의 시운전을 위하여 메인 엔진(10)을 작동시켜 폐기 가스의 폐열을 이코노마이저(20)에 공급하는 것으로 시운전을 시행하였다. 그러나 본 실시예에서는 메인 엔진(10)을 구동하지 않은 상태에서 덕트 버너(30)를 구동하는 것으로, 가열 공기(13)를 이코노마이저(20)에 공급하는 것이 가능하여 선박의 폐열 회수 시스템(100)의 시운전을 효과적으로 수행할 수 있다. 따라서, 메인 엔진(10)의 구동 없이 안벽에서 선박의 폐열 회수 시스템(100)의 시운전이 가능함으로써, 시운전 기간을 단축하면서 효과적인 시운전이 가능하게 된다.More specifically, the duct burner 30 can be operated for commissioning of the ship's waste heat recovery system 100 in an operation stop state of the main engine 10. That is, conventionally, trial operation was performed by operating the main engine 10 for trial operation of the waste heat recovery system of the ship to supply the waste heat of the waste gas to the economizer 20. However, in the present embodiment, the duct burner 30 is driven without driving the main engine 10, so that it is possible to supply the heated air 13 to the economizer 20. Thus, the waste heat recovery system 100 of the ship, Can be effectively performed. Therefore, it is possible to perform trial operation of the waste heat recovery system 100 of the ship at the inner wall without driving the main engine 10, thereby making it possible to perform effective test operation while shortening the trial operation period.

또한, 덕트 버너(30)는 메인 엔진(10)의 비정상 작동 상태에서도 작동되어 가열 공기(13)를 이코노마이저(20)에 공급할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 선박의 해상 정상 운전중에 메인 엔진(10)의 로드 변화가 발생하면 이코노마이저(20)로 유입되는 폐기 가스의 양도 변화됨으로써 터보 발전기(50)의 출력 변동이 발생된다. 따라서, 메인 엔진(10)의 로드 변화가 발생되는 비정상 작동 상태에서는 덕트 버너(30)를 작동하여 이코노마이저(20)로 유입되는 가열 공기(13)의 양을 일정한 값으로 유입되도록 함으로써, 터보 발전기(50)의 정상 구동이 이루어지도록 한다. 여기서, 제어부(32)는 메인 엔진(10)이 정상 운전 상태로 확인되면, 덕트 버너(30)의 작동을 정지시킨다.The duct burner 30 can also be operated in an abnormal operating state of the main engine 10 to supply the heated air 13 to the economizer 20. More specifically, when the load change of the main engine 10 occurs during the normal steady operation of the ship, the amount of the waste gas flowing into the economizer 20 is also changed, so that the output fluctuation of the turbo generator 50 is generated. Therefore, in the abnormal operating state in which the load change of the main engine 10 occurs, the duct burner 30 is operated to cause the amount of the heated air 13 flowing into the economizer 20 to flow into the turbo generator 50 to be driven normally. Here, when the main engine 10 is determined to be in the normal operation state, the control unit 32 stops the operation of the duct burner 30. [

전술한 구성의 덕트 버너(30)의 작동은 센싱부(34) 및 제어부(32)의 작동으로 실시될 수 있다. 센싱부(34)는 메인 엔진(10)의 작동 정지 여부 또는 메인 엔진(10)의 출력이 변화되는 상태를 판단한다. 그리고, 제어부(32)는 센싱부(34)의 센싱 신호를 전달받아 메인 엔진(10)의 작동 정지 상태 또는 메인 엔진(10)의 비정상 작동 상태에서 덕트 버너(30)를 구동한다. 따라서, 제어부(32)는 메인 엔진(10)의 작동 정지 상태에서 덕트 버너(30)를 구동하여 선박의 폐열 회수 시스템(100)의 시운전 작동을 실시하고, 메인 엔진(10)의 로드가 변동되는 비정상 작동 상태에서 덕트 버너(30)를 구동하여 터보 발전기(50)의 정상 작동이 이루어지도록 할 수 있다. The operation of the duct burner 30 of the above-described configuration can be performed by the operation of the sensing unit 34 and the control unit 32. [ The sensing unit 34 determines whether the operation of the main engine 10 is stopped or the output of the main engine 10 is changed. The control unit 32 receives the sensing signal of the sensing unit 34 and drives the duct burner 30 in an operation stop state of the main engine 10 or an abnormal operation state of the main engine 10. [ Therefore, the control unit 32 drives the duct burner 30 in the operation stop state of the main engine 10 to perform the trial operation of the waste heat recovery system 100 of the ship. When the load of the main engine 10 changes The duct burner 30 can be driven in an abnormal operating state so that the normal operation of the turbo generator 50 can be performed.

이러한 덕트 버너(30)는 착탈 가능하게 설치되는 것도 가능하여, 메인 엔진(10)의 정상 작동시에는 이코노마이저(20)로부터 분리될 수 있다. The duct burner 30 can be detachably installed, and can be detached from the economizer 20 when the main engine 10 operates normally.

한편, 스팀 분리기(40)는 급수라인(41)을 통해 이코노마이저(20)에 연결된다. 따라서, 급수라인(41)은 이코노마이저(20)를 경유하면서 덕트 버너(30)에 의해 가열된 가열 공기 또는 메인 엔진(10)의 폐기 가스에 포함된 폐열에 의해 그 내부를 순환하는 급수가 가열된다. 이러한 가열된 급수는 이코노마이저(20)를 통과하면서 과열 증기 상태로 상변화가 이루어진다. 과열 증기는 과열 증기라인(60)을 통해 터보 발전기(50)로 공급된다. Meanwhile, the steam separator 40 is connected to the economizer 20 through a water supply line 41. The water supply line 41 is heated by the heated air heated by the duct burner 30 or the waste water circulating in the waste gas contained in the waste gas of the main engine 10 via the economizer 20 . This heated water is passed through the economizer 20 and is phase-changed into a superheated steam state. The superheated steam is supplied to the turbo generator (50) through the superheated steam line (60).

터보 발전기(50)는 과열 증기라인(60)을 통해 공급되는 과열 증기를 구동원으로 작동되어 전기를 생산함으로써, 폐열 가스를 이용하여 전기의 생산이 가능하게 된다. The turbo-generator (50) is operated by the superheated steam supplied through the superheated steam line (60) as a driving source to generate electricity, so that electricity can be produced using the waste heat gas.

이와 같은 구성에 의해 선박의 폐열 회수 시스템의 시운전 작동 시간이 단축하는 것이 가능하고, 선박의 운행중에 메인 엔진(10)의 로드 변화가 발생되는 경우에도 터보 발전기(50)의 출력을 일정하게 유지할 수 있다.With this configuration, it is possible to shorten the commissioning operation time of the waste heat recovery system of the ship and to keep the output of the turbo generator 50 constant even when the load of the main engine 10 changes during the operation of the ship have.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 폐열 회수 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 도 1 및 도 2와 동일 참조 번호는 동일 기능의 동일 부재를 말하는 것으로서, 이하에서는 동일 참조 번호에 대하여 자세한 설명을 생략한다. 도 3을 참조하여 이하에서 선박의 폐열 회수 방법을 구체적으로 설명한다. 3 is a flowchart schematically illustrating a method for recovering waste heat of a ship according to an embodiment of the present invention. 1 and 2 denote the same members having the same function, and a detailed description of the same reference numerals will be omitted. The method for recovering waste heat of a ship will be described in detail below with reference to Fig.

먼저, 메인 엔진(10)의 작동 상태를 확인한다(S10). 여기서 메인 엔진(10)의 작동 상태는 선박의 폐열 회수 시스템(100)의 시운전을 위한 메인 엔진(10)의 작동 정지 상태 또는 선박의 정상 운전 중에 메인 엔진(10)의 로드 변화가 발생되는지 여부의 상태 확인을 말한다. First, the operating state of the main engine 10 is confirmed (S10). Here, the operating state of the main engine 10 is determined by determining whether or not the main engine 10 is in the operation stop state for trial operation of the ship's waste heat recovery system 100 or the load change of the main engine 10 during the normal operation of the ship State check.

보다 구체적으로 설명하면, 메인 엔진(10)이 작동 정지된 상태에서 선박의 폐열 회수 시스템을 시운전하는 경우 덕트 버너(30)를 작동하고, 이후 단계 S30 내지 S60을 수행한다. 즉, 메인 엔진(10)의 사용하지 않고 덕트 버너(30)를 작동하여 가열 공기를 이코노마이저(20)에 공급함으로써, 시운전 시간을 단축하면서 효율적인 시운전이 가능하게 된다. More specifically, when the ship's heat recovery system is commissioned while the main engine 10 is stopped, the duct burner 30 is operated, and then steps S30 to S60 are performed. That is, by supplying the heated air to the economizer 20 by operating the duct burner 30 without using the main engine 10, it is possible to shorten the commissioning time and perform efficient commissioning.

그리고, 선박의 해상 운전 중에 메인 엔진(10)의 로드 변화가 발생하는 비정상 작동 상태에서 덕트 버너(30)를 작동하고, 이후 단계 S30 내지 S60을 수행한다. 따라서, 메인 엔진(10)의 로드 변화에 의하여 이코노마이저(20)로 유입되는 가열 공기(13)를 덕트 버너(30)의 작동으로 보상하는 것이 가능하여, 일정한 출력으로 터보 발전기(50)를 구동하는 것이 가능하여 효율적인 폐열 회수 작동이 가능하게 된다.Then, the duct burner 30 is operated in an abnormal operating state in which a load change of the main engine 10 occurs during the marine operation of the ship, and then steps S30 to S60 are performed. Therefore, it is possible to compensate the heated air 13 flowing into the economizer 20 by the operation of the duct burner 30 due to the load change of the main engine 10, and to drive the turbo generator 50 with a constant output So that efficient waste heat recovery operation becomes possible.

이와 같이, 전술한 (S10) 단계에서 메인 엔진(10)이 작동 정지 상태 또는 비정상 작동 상태를 판단하고(S20), 이코노마이저(20)의 폐열이 공급되는 위치에 설치된 덕트 버너(30)를 작동하여 가열된 공기를 이코노마이저(20)에 공급한다(S30). 여기서, 메인 엔진(10)의 정상 작동 상태에서는 덕트 버너(30)의 작동을 중지한다(S21).In this manner, in step S10, the main engine 10 is determined to be in an operation stop state or an abnormal operation state (S20), and the duct burner 30 installed at the position where the waste heat of the economizer 20 is supplied is operated The heated air is supplied to the economizer 20 (S30). Here, in the normal operation state of the main engine 10, the operation of the duct burner 30 is stopped (S21).

다음, S30 단계에서 발생된 고온의 순환수를 스팀 분리기(40)에 공급한다(S40). Next, the high-temperature circulating water generated in step S30 is supplied to the steam separator 40 (S40).

그리고, 스팀 분리기(40)에 수용된 고온의 순환수를 이코노마이저(20)를 경유하는 과열 증기라인(60)을 통해 순환시켜 과열 증기를 생성한다(S50).The high temperature circulating water stored in the steam separator 40 is circulated through the superheated steam line 60 via the economizer 20 to generate superheated steam (S50).

이어서, 이코노마이저(20)를 통과한 과열증기에 의해 회전되는 터보 발전기를 이용하여 전기를 생산하여, 메인 엔진(10)의 폐열 회수 작동이 이루어지게 된다(S60).Subsequently, electricity is produced using the turbo-generator, which is rotated by superheated steam passing through the economizer 20, and the waste heat recovery operation of the main engine 10 is performed (S60).

이와 같은 각 단계들을 수행함으로써, 선박의 폐열 회수를 위한 시운전 시간의 단축이 가능하다. 또한, 선박의 정상 운행중에도 메인 엔진(10)의 로드 변화가 발생하는 경우에도 터보 발전기(50)가 일정한 출력으로 작동되는 것이 가능하여 효율적은 폐열 회수 작동이 이루어지게 된다. By performing each of these steps, it is possible to shorten the commissioning time for recovering the waste heat of the ship. Also, even when the load of the main engine 10 changes during the normal operation of the ship, the turbo-generator 50 can be operated at a constant output, thereby efficiently performing the waste heat recovery operation.

이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications or other embodiments falling within the scope of the present invention are possible by those skilled in the art. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined by the following claims.

10...메인 엔진 11...가스 라인
13...가열 공기 20...이코노마이저
30...덕트 버너 31...오일 유입부
33...본체 35...노즐부
37...에어 분사부 40...스팀 분리기
50...터보 발전기 60...과열 증기라인10 ... main engine 11 ... gas line
13 ... Heated air 20 ... Economizer
30 ... duct burner 31 ... oil inflow section
33 ... main body 35 ... nozzle portion
37 ... Air sprayer 40 ... Steam separator
50 ... turbo generator 60 ... superheated steam line

Claims (10)

메인 엔진;
상기 메인 엔진과 가스 라인으로 연결되며, 상기 메인 엔진의 작동에 의해 상기 가스 라인을 통해 이동되는 폐기 가스에 포함된 폐열을 이용하여 급수를 가열하여 과열 증기를 생산하는 이코노마이저;
상기 이코노마이저에 설치되어 상기 이코노마이저에 가열 공기를 선택적으로 공급하는 덕트 버너;
상기 이코노마이저를 경유하는 급수라인에 연결되는 스팀 분리기;
상기 이코노마이저를 통과한 과열증기에 의해 회전하고 전기를 생산하는 터보 발전기; 및
상기 이코노마이저와 상기 터보 발전기를 연결하는 과열 증기라인을 포함하는 선박의 폐열 회수 시스템.Main engine;
An economizer connected to the main engine by a gas line and heating the feed water using waste heat contained in the waste gas that is moved through the gas line by operation of the main engine to produce superheated steam;
A duct burner installed in the economizer to selectively supply heated air to the economizer;
A steam separator connected to a water supply line via the economizer;
A turbo generator rotating by superheated steam passing through the economizer to produce electricity; And
And a superheated steam line connecting the economizer and the turbogenerator. 제1항에 있어서,
상기 덕트 버너는 상기 가스 라인을 통해 가열 공기가 상기 이코노마이저에 유입되도록 설치되는 선박의 폐열 회수 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the duct burner is installed to allow heated air to flow into the economizer through the gas line. 제2항에 있어서,
상기 가스 라인에는 분기 라인이 연결되고,
상기 덕트 버너는 상기 분기 라인에 착탈가능하게 설치되어 가열 공기를 상기 이코노마이저에 공급하는 선박의 폐열 회수 시스템.3. The method of claim 2,
A branch line is connected to the gas line,
Wherein the duct burner is detachably installed in the branch line and supplies heated air to the economizer. 제1항에 있어서,
상기 덕트 버너는,
오일 유입부 및 스팀 유입부가 형성되어 오일 및 스팀을 공급받는 본체;
상기 본체에 설치되어 상기 오일을 연료로 사용하여 상기 이코노마이저에 공급되는 공기를 가열하는 노즐부; 및
상기 본체에 설치되어 상기 노즐부에 에어를 공급하는 에어 분사부를 포함하는 선박의 폐열 회수 시스템.The method according to claim 1,
In the duct burner,
An oil inlet and a steam inlet formed to receive oil and steam;
A nozzle unit installed in the main body and heating the air supplied to the economizer using the oil as fuel; And
And an air injection unit installed in the main body to supply air to the nozzle unit. 제1항에 있어서,
상기 메인 엔진의 출력이 변화되는 것을 확인하는 센싱부; 및
상기 센싱부의 센싱을 통해 상기 메인 엔진의 작동 정지 상태에서 상기 이코노마이저에 가열 공기를 공급하는 폐열 회수를 위한 시운전 작동을 실시하도록 하는 제어부를 포함하는 선박의 폐열 회수 시스템.The method according to claim 1,
A sensing unit for confirming that the output of the main engine changes; And
And a control unit for performing a trial operation for recovering waste heat to supply heated air to the economizer in a state of stopping the main engine through sensing of the sensing unit. 제5항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 메인 엔진의 작동 상태에서 상기 이코노마이저로 공급되는 폐열이 설정 범위를 벗어나는 경우 상기 덕트 버너를 작동하여 상기 이코노마이저로 공급되는 가열 공기가 설정된 범위로 공급되도록 하는 선박의 폐열 회수 시스템.6. The method of claim 5,
Wherein the control unit activates the duct burner to supply the heated air supplied to the economizer to a predetermined range when the waste heat supplied to the economizer is out of the set range in the operating state of the main engine. 제5항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 메인 엔진의 작동 상태에서 상기 이코노마이저로 공급되는 폐열이 설정범위를 유지하는 경우 상기 덕트 버너를 작동 정지시키는 선박의 폐열 회수 시스템.6. The method of claim 5,
Wherein the control unit stops the duct burner when the waste heat supplied to the economizer maintains the set range in the operating state of the main engine. (a) 메인 엔진의 작동 상태를 확인하는 단계;
(b) 상기 단계(a)에서 상기 메인 엔진이 작동 정지 상태 또는 비정상 작동 상태로 확인되면, 이코노마이저의 폐열이 공급되는 위치에 설치된 덕트 버너를 작동하여 가열된 공기를 이코노마이저에 공급하는 단계;
(c) 상기 단계 (b)에서 발생된 고온의 순환수를 스팀 분리기에 공급하는 단계;
(d) 상기 스팀 분리기에 수용된 고온의 순환수를 상기 이코노마이저를 경유하는 과열 증기라인을 통해 순환시켜 과열 증기를 생성하는 단계; 및
(e) 상기 이코노마이저를 통과한 과열증기에 의해 회전되는 터보 발전기를 이용하여 전기를 생산하는 단계;를 포함하는 선박의 폐열 회수 방법.(a) checking the operating state of the main engine;
(b) operating the duct burner installed at a position where the waste heat of the economizer is supplied to the economizer when the main engine is determined to be in an operation stop state or an abnormal operation state in the step (a);
(c) supplying the high-temperature circulating water generated in the step (b) to the steam separator;
(d) circulating high temperature circulating water contained in the steam separator through an overheated steam line via the economizer to generate superheated steam; And
(e) generating electricity using a turbo generator rotated by superheated steam passing through the economizer. 제8항에 있어서,
상기 (b)단계에서,
상기 메인 엔진의 비정상 작동 상태에서 상기 이코노마이저로 공급되는 폐열이 설정 범위를 벗어나는 경우, 상기 덕트 버너를 작동하여 상기 이코노마이저에 가열 공기가 설정된 범위로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 선박의 폐열 회수 방법.9. The method of claim 8,
In the step (b)
Wherein when the waste heat supplied to the economizer in an abnormal operating state of the main engine deviates from the set range, the duct burner is operated to supply the heated air to the economizer in a predetermined range. 제8항에 있어서,
상기 (b) 단계에서,
상기 메인 엔진의 작동 정지 상태에서 상기 덕트 버너의 작동시키고, 상기 (c) 단계 내지 상기 (e) 단계를 순차적으로 실시하여 폐열 회수를 위한 시운전을 실시하는 것을 특징으로 하는 선박의 폐열 회수 방법.9. The method of claim 8,
In the step (b)
The duct burner is operated in a state in which the main engine is stopped, and the step (c) to the step (e) are sequentially carried out to carry out trial operation for waste heat recovery.
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